JP2011521252A - 永久又は可変交番磁場循環センサ及び前記センサを使用する電流センサ - Google Patents

Abstract

本発明は、磁場循環センサであって、以下の手段：
磁性粒子が分散している軟性又は可撓性マトリックスを含む軟磁性材料によって構成される細長い軟磁性コア（１１）の周りに延在している少なくとも１つの細長い励起コイル（１０）と、励起コイルに接続されて、前記コイルの実質的に全長に亘って前記コアの中に励起磁場を発生させる励起電流発生ユニット（３）とを含む磁気励起手段；及び、
前記磁気励起手段に磁気結合する少なくとも１つの磁気測定トランスデューサ（１０）と、前記磁気測定トランスデューサ（１０）に接続され、そして、前記コアの中の磁気循環を測定するのに適当な測定ユニット（３）とを含む測定手段；
を含む、前記センサに関する。

Description

発明の詳細な説明

本発明は、磁気マグニチュード（例えば、磁場）を測定して磁場の本来の価値を見出すために使用されるか、又は、磁場の原点（origin）での物理的現象を定量化する値を磁気的マグニチュードから外挿するために使用されるセンサの技術分野に関する。好ましい排他的でない用途では、発明は、導体の中を循環する電流の強度を、導体によって放射された磁場から決定する電流センサに関する。

これまで、ロゴスキー型のある種のセンサ（例えば、電流センサ）は、ロゴスキー・プローブと称されるトランスデューサ内の電流によって発生した磁場の循環からの電流の値を決定する。このようなロゴスキー型のトランスデューサは、一般に、非磁性材料によって構成される細長い軟性コアの周りに延在する細長いコイルを含む。ロゴスキー・トランスデューサは、この場合、電子機器に接続されており、前記電子機器は、コイルが導電体を取り囲む際に導体の中を循環する電流の強度を推定するために、コイルの終端で測定された電気的マグニチュードから前記コイルの内部を循環する磁束の値を決定する電子機器に接続されている。

このようなロゴスキー・センサは、交流を測定するのには十分であるが、直流を測定するのには適していないという不利点がある。この不利点を是正するため、米国特許出願公開第２００４／０２０１３７３号には、高い透磁率をもつフラックスゲート型の検出エレメントと、高い透磁率をもつ材料から作られ、前記フラックスゲート型の検出エレメントを取り囲むテープによって形成された磁性コアとを含むセンサを使用することが提案されている。しかしながら、高い相対透磁率を有する磁性材料の使用は、外部機械的応力に対する感度の高い、著しくコストのかかる磁性合金に頼ることを意味する。したがって、高い透磁率をもつ材料を使用するセンサと比較して製造コストが低減され、外部機械的応力に対する感度が低く、従って、既知センサより脆弱性が低い、交流及び直流を測定するのに適当な新型のセンサの必要性が生じた。

前記目的を達成するため、本発明は、以下の手段：
− 細長い軟磁性コア（１１）の周りに延在している少なくとも１つの細長い励起コイル（１０）と、励起コイルに接続されて、前記コイルの実質的に全長に亘って前記コアの中に励起磁場を発生させる励起電流発生ユニット（３、２０）とを含む磁気励起手段であって、ここで、前記軟磁性コア（１１）が、磁性粒子が分散している軟性又は可撓性マトリックスを含む低い相対透磁率を有する軟磁性材料によって構成されるものである、前記磁気励起手段；及び、
− 前記磁気励起手段に磁気結合する少なくとも１つの磁気測定トランスデューサ（１０、３０）と、前記磁気測定トランスデューサ（１０、３０）に接続され、そして、前記コアの中の磁気循環を測定するのに適当な測定ユニット（３、２１）とを含む測定手段；
を含む磁場循環センサに関する。

本発明のセンサは循環センサであり、すなわち、測定手段は、コアに沿って、又は、少なくとも励起コイルによって覆われたコアの全長にわたって磁場の値を積分（integrate）するのに適当である。

磁気励起手段を使用することによって、低い相対透磁率をもつ磁性コアの磁性粒子によって誘起される磁気的非線形性のために、測定されるべき磁場によって変調される励起磁場をコアの中に発生させることができる。変調された磁場の循環は、細長い磁性コアに沿って磁場の値を積分する測定手段によって決定される。この励起が原因で、本発明のセンサは、永久及び可変の両方の磁場の循環に対する感度がよい。

更に、磁性粒子が分散している軟性マトリックスを含む磁性コアを使用することによって、このコアが受ける機械的応力又は変形に対し感度があまり良くないか、又は、感度が全くないセンサを達成することができる。

更に、これまで、特許文献１に記載されているように高い相対透磁率をもつ材料が使用されてきたのに対して、低い相対透磁率をもつ材料を使用することにより、磁場及び永久可変磁場を検出又は測定することが可能であることが発明者により実証されていることが強調されるべきである。

本発明の特徴によれば、トランスデューサのコアの粒子は、サブマイクロメートル寸法を有し、好ましくは、ナノメートルオーダー（order）を有する。このような粒子サイズを使用することによって、低い又は非常に低いコア透磁率及びヒステリシスの減少と、空隙への感度の低減と、センサの飽和前のセンサの動作範囲の増大とを実現することができる。フラックスゲート型のセンサとは違って、サブマイクロメートル寸法をもつ粒子は、必ずしも磁性コアの材料を飽和させることなく、粒子の非線形性を通じて変調を取り入れるように選択されることが重要である。従って、磁場循環センサは、センサの線形動作範囲を増大し、すなわち、２つの外部磁場源が存在する場合、前記磁場循環センサは、２つの外部磁場循環の合計に比例した情報を提供する。

同様に、発明の別の特徴によれば、トランスデューサのコアの粒子は、サブマイクロメートル寸法、及び、好ましくは、ナノメートルオーダーを有する集合体を形成する。

本発明の更に別の特徴によれば、コアは超常磁性挙動を有する。このような超常磁性コアの使用は、ヒステリシスの実質的に完全な不存在を利用するという利点を有しており、それによって、低い磁場循環値に関してセンサの正確さを高めることができる。

本発明によれば、励起コイルは種々の方法で製造されることができる。従って、励起コイルは導体を有しており、前記導体は、連続巻回の形でコアの周りに巻きつけられるか、又は、そうでない場合には、導体接続の端部（この場合、各々の端部は、細長い本体部の異なる端部に位置している）に巻き付けられることができる。これらの端部は、互いに接近させられ、その結果、測定されるべき電流が循環する１個又は複数の導電体を取り囲むようにコアがそれ自体で閉じられる場合に、前記端部は励起ユニット及び／又は測定ユニットに接続されることができる。当然ながら、このような励起コイルの実施態様は、厳密に不可欠ではなく、想定することができる１つに過ぎない。

従って、発明の実施態様によれば、励起コイルは、コアの第１端部から第２端部まで延在するようにコアの周りに巻き付けられる少なくとも１つの外向き導体（outgoing conductor）と、外向き導体の第１端部から第１端部の近傍へ戻るように延在する少なくとも１つの戻り導体（return conductor）とを含む。

本実施態様の変形によれば、戻り導体は、実質的にコアの中心軸Δに沿ってコアの内部に延在する。従って、外向き導体、コア、及び、導体は、自動化された工業的な製造に特に適した同軸状幾何学的性質を示す。

本実施態様の別の変形によれば、戻り導体はコアの周りに巻き付けられている。この戻り導体の巻線によって、励起磁場を増大させることができる。この場合、戻り導体が巻きつけられて、外向き導体により発生した励起磁場の中立化を、前記戻り導体により発生した励起磁場によって阻止する。同様に、戻り導体は、巻回が連続であるか否かとは無関係に、好ましくは、外向き導体と同数の巻回を形成し、好ましくは、更に同じピッチで巻き付けられる。

本発明によれば、測定手段は適切な方法で製造することができる。従って、測定手段は、コアの中に分布し、そして、測定ユニットに接続される数個のホール効果トランスデューサを含み、磁場の局所値を測定手段の中へ積分することができる。ホール効果トランスデューサは、好ましくは、磁場の均質な積分を行うためにコアの中に均等に分布している。当然ながら、例えば、他の型（例えば、磁気抵抗）の離散磁気トランスデューサを考えることもできる。

本発明の実施態様によれば、磁気測定トランスデューサは、細長い軟磁性コアの周りに巻き付けられる少なくとも１つの導体を含む。磁性コア１１に沿って連続的に分布するこのようなトランスデューサを使用することにより、特に、センサの正確さ及び線形性に寄与するコアの中の磁場の連続積分を実行することができる。

本実施態様の特徴によれば、励起コイルは、少なくともその部分において磁気測定トランスデューサを形成する。これによって、本発明のセンサの製造コストを低減させることができる。

実施態様の特徴によれば、測定トランスデューサは少なくとも１つの測定コイルを含み、前記測定コイルは、励起コイルと区別可能であり、コアの周りに巻き付けられた測定導体によって形成される。好ましくは、測定コイルは、励起コイルと同じ磁性コアの部分の上に延在する。励起コイルとは異なる測定コイルの使用は、電流が測定コイルの中で実質的に循環しないという利点があり、従って、磁場の循環を決定する際に、巻線抵抗の寄生効果を克服することができる。

本発明の特徴によれば、巻き付けられた各導体は巻回を形成し、各々の巻回は、巻線を構成する導線の径の４倍以下の距離で、そして、好ましくは、導線の径の２倍以下の距離で、隣の巻線から離間している。このような巻線パラメータによって、励起コイルの枠組みの中で、コア内の励起磁場の良好な均質性を達成することができる。測定の一部として、これらのパラメータは、コアに沿った磁場の一層均質な積分を提供し、従って、本発明の循環センサの感度を高めることができる。

本発明の別の特徴によれば、少なくとも１つの巻き付けられた導体は連続巻回を形成する。測定の一部として、この特徴は、測定トランスデューサの全長に亘って磁場の均質な積分を提供する構成に対応し、従って、任意の不連続性なしに、コアの中の磁場の循環の測定を提供する。

本発明の更に別の特徴によれば、センサは、前記センサのコイルに接続されているフィードバック磁場発生手段を含み、前記手段は、磁性コアの中で実質的に零の磁場循環を維持するのに適当である。

フィードバック手段は、この場合、励起コイルに接続するか、又は、コアを取り囲み、励起コアの実質的に全長に亘って延在する別のコイルに接続することもできる。このようなフィードバック手段の使用は、温度が磁場循環センサに与える影響を低減する際に特に有利である。

本発明の更に別の特徴によれば、センサは、温度の影響を補償するための温度測定手段を含む。

差動測定（differential measurement）を提供することを目的とした発明の特徴によれば、磁場循環センサは、実質的に同一の幾何学的性質を有する少なくとも２つの組立体を含み、前記組立体の各々は、励起コイルと、磁気コアと、測定トランスデューサとの組み合わせによって形成されるものであって、２つの組立体だけであることが好ましい。

本発明の別の特徴によれば、センサは、各々が励起コイルと、磁気コアと、測定トランスデューサとの組み合わせによって形成された少なくとも４つの実質的に同一の組立体を含む。４つの励起及び測定組立体を使用することによって、ホイートストーンブリッジに基づくトランスデューサを用いて測定を行うことができる。

実質的に同一の組立体は、この場合、必ずしも互いに平行ではない異なる平面に位置決めされることができる。実施態様の変形では、少なくともいくつか、好ましくは、すべての組立体は実質的に互いに平行である。

本発明の更に別の特徴によれば、センサは、測定ユニットに接続された少なくとも１つのロゴスキー型トラスデューサを含む。このようなロゴスキー型トランスデューサは、例えば、少なくとも１つの細長いコイルを含み、前記コイルは、細長い軟性非磁性コアの周りに延在し、測定手段に接続している。好ましくは、厳密に必要とされることはないが、ロゴスキー型トランスデューサは、磁気励起トランスデューサと実質的に平行に配置される。本発明の循環センサにおいてこのようなロゴスキー型トランスデューサを使用することによって、循環センサはより広い通過帯域を使って高周波数可変磁場の循環を測定することができる。従って、本発明のセンサは、低周波数又は高周波数可変磁場及び永久磁場の循環を正確に測定するのに適当である。

本発明の更に別の特徴によれば、磁場循環センサは、トランスデューサと励起ユニット及び測定ユニットとの間の接続手段を含む。好ましくは、厳密に必要とされることはないが、接続手段は可逆であり、それによって、トランスデューサと励起ユニット及び測定ユニットとの間、並びに、場合により、フィードバック手段との間で、数回の連続的な接続及び切断が可能である。

本発明の特徴によれば、循環センサは、磁性コアのループ閉鎖手段を含む。この場合、このような閉鎖手段はコアの反対側の端部を接近した状態に維持して、それによって、電流測定用途において役立つことが可能であるように、１つ以上の循環する電流によって生成された磁場の循環を測定するために、例えば、少なくとも１つの導電体又は一連の導電体を部分的に取り囲む。

本発明は、更に、測定手段を備える本発明の磁場循環センサを使用する直流又は可変電流センサに関するものであって、ここで、前記測定手段は、励起コイル及びコアによって形成された組立体が周りにループ閉鎖されている導体の中を循環する電流を測定するのに適当である。

当然ながら、発明の種々の特徴、形態、及び、変形実施態様は、互いに不適合でない限り、又は、相互に排他的でない限り、種々の組み合わせで一緒に組み合わせることができる。

同様に、本発明の種々の他の特徴は、本発明の磁場循環センサ及び前記センサを構成するトランスデューサの限定的でない実施態様を図示する添付図面を参照して後述される説明から明らかである。

単一磁性コアを使用する本発明のセンサの概略斜視図である。 図１に示されるセンサを構成するトランスデューサ又はコア・コイル組立体の縦断面図である。 トランスデューサ又はコア・コイル組立体が導電体の周りでループ閉鎖されて電流センサを形成している、図１に示されるセンサの概略断面図である。 トラスデューサの構造的な特徴を示す、本発明のトランスデューサの軸方向部分断面図である。 本発明のセンサを構成するトランスデューサの変形実施態様を示す図である。 本発明のセンサを構成するトランスデューサの変形実施態様を示す図である。 本発明のセンサを構成するトランスデューサの変形実施態様を示す図である。 本発明のセンサを構成するトランスデューサの変形実施態様を示す図である。 本発明のセンサを構成するトランスデューサの変形実施態様を示す図である。 本発明の磁場循環センサと一体化されるように意図され、そして、互いに平行な２つのトランスデューサ又はコア・コイル組立体の組み合わせを示す縦断面図である。 本発明の磁場循環センサと一体化されるように意図され、そして、互いに平行な４つのトランスデューサ又はコア・コイル組立体の組み合わせを示す縦断面図である。 ロゴスキー型トランスデューサと平行に配置されて本発明の磁場循環センサと一体化しているトラスデューサの部分縦断面図である。

図中、種々の変形又は実施態様に共通する種々の要素は同じ符号を有している。

図１に概略的に示され、符号１として全体にわたって指定される本発明の磁場循環センサは、一方で、変換組立体２と、他方で、電線又はケーブル４、５によって変換組立体２へ接続される電子機器ユニット３とを含む。

変換組立体２は、磁性コア１１の周りに巻き付けられた細長いコイル１０を含む。本発明の意味において、細長いコイルは、径の２倍より大きい長さ、例えば、コイルの径の５倍又は更に１０倍より大きい長さをもつコイルを意味する。好ましくは、コイルは磁性コアの大部分の上に延在する。従って、磁性コア１１は、コイル１０の長さ以上の長さを有する。変換組立体２の製造を容易にすると共に、センサの使用をより簡単にするため、磁性コア１１は、少なくともこの磁性コアの最初の使用の前に軟性特性を有する。軟性特性は、コア１１が周囲温度（２０℃）で軟性又は可撓性であり、したがって、特別の道具を用いることなく手で変形できることを意味する。発明によれば、磁性コア１１は、この場合、コアに磁気的性質を与える磁性粒子が分散している高分子材料から作られる軟性又は可撓性マトリックスを含む軟性材料によって構成される。

軟性マトリックスは、この場合、本発明のセンサのために想定される用途にしたがって、プラストマとも称されるプラスチック材料、又は、エラストマとも称される天然もしくは合成ゴムのいずれかを使用することができる。マトリックスは、このようにして、熱可塑性材料又は熱硬化性材料から選択されるプラスチック材料から作ることができる。マトリックスは、例えば、以下の熱硬化性材料：フェノプラスト、アミノプラスト、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、架橋ポリウレタンアルキルから選択されることができる。マトリックスは、以下の熱可塑性材料：ポリビニル、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリエステル及びコポリマー、アクリルポリマー、ポリオレフィン、セルロース誘導体、ポリアミドから選択されることもできる。マトリックスは、以下のポリマー：フッ素化ポリマー、シリコン、合成ゴム、飽和ポリエステル、線状ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリエステルスルホン、フェニレンポリスルフィド、ポリイミド及びエラストマから選択されることもできる。

コイルの製造及び使用を容易にするため、マトリックスを構成する材料は、好ましくは、センサの耐用年数を通じて可塑的性質を発揮するように選択される。しかしながら、トランスデューサをその使用位置に取り付けた後に実質的に変形しないように、その後で硬化又は硬質化することのできる材料をマトリックスとして使用することも考えられる。このようにして、コイルの取り付け後に熱処理を施して、特殊な形状を与え、おそらくは弾性変形可能にさせる熱硬化性材料をマトリックスとして使用することが考えられる。

コアに磁気的特性を与えるため、コアを構成する材料は、マトリックスの内部に分散している磁性粒子を更に含む。磁性粒子は、例えば、酸化鉄の粒子、鉄と別の金属との混合酸化物の粒子、ニッケルもしくはコバルト酸化物又はこれらの金属の混合酸化物から選択される。混合酸化鉄は、例えば、鉄と、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｃｏから選択される別の金属との混合酸化物である。磁性粒子は、Ｆｅ_３Ｏ_４及び／又はＦ_２Ｏ_３型の酸化鉄粒子から選択することもできる。磁性粒子は、Ｆｅ_ｘＮｉ_{（１−ｘ）}、Ｃｏ_ｘＮｉ_{（１−ｘ）}又はＦｅ_２０Ｎｉ_８０型の金属合金の粒子から選択することもできる。

例えば、１００未満、又は、更に１０未満もしくは更に５未満の低い相対透磁率、あるいは、飽和前の非線形性及び低ヒステリシスのような特殊な等方性磁気的性質を与えるため、コアの粒子は、個別又は集団で、サブマイクロメートル寸法、及び、好ましくは、ナノメートルオーダーを示すように選択される。好ましくは、磁性粒子は、コアに超常磁性挙動を与えるマトリックスの寸法及び濃度を示すように選択される。超常磁性挙動とは、“EDP Sciences”によって１９９９年に発行されたコレクション“Grenoble Sciences”の中で、Etienne du Tremolet de Lacheisserie et al.による“Magnetism” VOLUME 1、ISBN 2-86882-463-9に定義されているような超常磁性挙動である。

図示された実施例によれば、コイル１０は、コアの第１端部１３から反対端部すなわち第２端部１４に延在する外向き導体１２を含む。外向き導体１２は、コア１１の周りに、且つ、前記コア１１に沿って連続巻回によって巻き付けられる。コイル１０がユニット３へ容易に接続するために、コイル１０は、端部１４から第１端部１３へ外向き導体１２を延ばす戻り導体１５を含む。図示された実施例によれば、戻り導体１５は、実質的にコアの中心軸又はその中央ファイバΔに沿ってコアの内部に延在する。当然ながら、戻り導体はコア又はコイルの外側へ戻され、中心軸Δと実質的に平行に延在することが考えられる。コイルに、より具体的には、コイルの巻線１２に保護を提供するため、巻線は、例えば、保護被覆物１６で覆われることができ、前記保護被覆物１６は、熱伸縮性材料製の軟性被覆物によって構成される。コア・コイル組立体２は、図示された実施例によれば、端部１３を受容することを目的として端部１４に適当な管状スリーブによって形成されるループ閉鎖手段１７を更に含む。当然ながら、閉鎖手段１７は、例えば、多数の開口部及び閉鎖部を提供する機械式留め具の形態の他の適切な方法で使用されることができる。

前述されているように、コイル１０は、励起手段２０及び測定手段２１を含むユニット３へ接続している。励起手段２０は電子機器を含み、前記電子機器は、励起電流を発生して、コア１１の中に、そして、コイル１０の全長に亘って、励起磁場を誘起する。図示された実施例によれば、励起手段２０が単一のコイル１０に直接的に接続されている限り、手段２０によって発生される励起電流によって誘起された励起磁場は、必然的に少なくともコイルの全長に亘って延在する。同様に、測定手段２１は、励起手段２０と並列にコイル１０に接続されている。測定手段２１は、この場合、励起手段から発生する電気的マグニチュードを利用するのに適当である。

好ましい排他的ではない実施態様において、測定手段２１は、導体Ｃによって放射された磁場から前記導体Ｃの中を循環し、そして、コイル１０の中を循環する電流の強度を決定するのに適当である。このため、トランスデューサ２は、好ましくは、図３に示されているように、測定されるべき電流が内部を循環する導体Ｃの周りでループ閉鎖されている。このループ閉鎖は、端部１４へ嵌合するスリーブ１７の中に、コア・コイル組立体２の端部１３をはめ込むことによって実行される。当然ながら、他の閉鎖手段を実施して、コア・コイル組立体２を導体Ｃの周りに位置付けることができる。

なお、前述されたセンサ１の実施態様の枠組みの中で、コイル１０は、測定コイル及び励起コイルの２重の機能を実行する。更に、コア１１の中で磁場を実質的に零の値に維持するため適しているフィードバック手段２２を使用することも考えられる。図１〜３に示された事例では、フィードバック手段２２は、コイル１０に直接的に接続され、コイルは、この場合、フィードバックコイルという第３の機能を実行する。

図示された実施例によれば、コイル１０は、連続巻回の形で巻き付けられる導体を含む。しかしながら、本発明によれば、図４に示されているように、導体１２の巻回は連続している必要がない。好ましくは、２回の連続した巻回が巻線を構成する導体の径ｄの４倍、好ましくは、この径の２倍より短い距離Ｄで離間させられる。

図１〜３に関連して記載された実施例によれば、戻り導体１５は、コア１１の中心まで延びている。しかしながら、このような使用方法では、本発明のトランスデューサ２を達成することが厳密には必要とされない。従って、図５は、コア・コイル組立体２、より具体的にはコイル１０の別の実施態様を示し、この実施態様によれば、戻り導体１５は、コア１１及び導体１２の周りに巻き付けられて、「外向き」導体１２と同じ巻回を含む戻り巻線２５を形成する。巻線２５又は戻り導体１５の巻回は同じ方向に巻き付けられる。このような使用方法は、コイル１０が偶数の巻線、すなわち、「戻り」巻線と同数の「外向き」巻線を有する事例において更に考えることができる。

当然ながら、コイル１０は、図６に示されているように、３以上の奇数の巻線を含むことができる。本実施例によれば、コイル１０は３個の巻線を含み、最後の巻線が端部１４の高さで戻り導体１５に接続され、コア１１の内部に延びている。

図１〜３に示された実施例によれば、変換組立体２は、励起及び測定の機能と、おそらくは更にフィードアックの機能とを実行する単一コイルを含む。しかしながら、励起及び測定の機能は、必ずしも全く同一のコイルによって実行されなくてもよい。

従って、図７は、励起コイル１０と、励起コイル１０を取り囲む測定コイル３０とを含む本発明の変換組立体２を示している。本実施例によれば、励起コイル１０は、単一の「外向き」巻線又は導体１２と戻り導体１５とを含む。同様に、測定コイル３０は、端部１４の高さで戻り導体１５に接続される単一巻線３１を含む。

当然ながら、図８に示されているように、コイル１０及び３０の周りに巻き付けられ、フィードバックコイルを形成することを目的とした第３のコイル３３を設けることも考えることができる。図示された実施例によれば、３個のコイル１０、３０及び３３は同じ戻り導体１５を共用する。これに反して、図９に示された実施例によれば、コイル１０、３０、３３のうちの各々は、実質的にコア１１の中心軸Δに沿ってコア１１の内部に延在するそれぞれの固有の戻り導体を有する。

磁場循環センサは、単一の変換組立体２、又は、図１０に示されているように数台（本実施例では、互いに平行であるように配置される２台）の同一の変換組立体２を含む。このような配置によって、種々の測定を実行することができる。

同様に、図１１は、互いに平行であるように配置される４台の同一の変換組立体２の組み合わせを示している。この組み合わせによって、ホイートストンブリッジに基づく測定を実行するためにトランスデューサを使用することができる。

図１２に示されているように、本発明の変換組立体又はトランスデューサ２を非磁気トランスデューサ４０と組み合わせることもできる。非磁気トランスデューサ４０は、この場合、巻き付けられた外向き導体４２及び戻り導体４３を含むコイル４１を有する変換組立体２の構造と実質的に類似した一般的な機械式構造を示す。非磁気トランスデューサ４０のコア４４が非磁性であって必ずしも励起されない点で、非磁気（amagnetic）トランスデューサ４０は磁気トランスデューサ２と相違する。トランスデューサ４０は、従って、ロゴスキー型プローブ又はトランスデューサと類似している。トランスデューサ２及びロゴスキー型トランスデューサ４０はどちらも測定手段２１に接続しているが、磁気トランスデューサ２だけが励起手段２０に接続している。なお、トランスデューサ２及び４０はどちらも磁場循環を測定するのに適当であり、磁気及び非磁気という用語は、本明細書中においては、コアの性質の観点から用いられている。

当然ながら、請求項に記載された事項の範囲内で、発明に対して種々の他の変更を行うことができる。

Claims (15)

1. 永久又は可変磁場循環センサであって、以下の手段：
   − 細長い軟磁性コア（１１）の周りに延在している少なくとも１つの細長い励起コイル（１０）と、励起コイルに接続されて、前記コイルの実質的に全長に亘って前記コアの中に励起磁場を発生させる励起電流発生ユニット（３、２０）とを含む磁気励起手段であって、ここで、前記軟磁性コア（１１）が、磁性粒子が分散している軟性又は可撓性マトリックスを含む低い相対透磁率を有する軟磁性材料によって構成されるものである、前記磁気励起手段；及び、
   − 前記磁気励起手段に磁気結合する少なくとも１つの磁気測定トランスデューサ（１０、３０）と、前記磁気測定トランスデューサ（１０、３０）に接続され、そして、前記コアの中の磁気循環を測定するのに適当な測定ユニット（３、２１）とを含む測定手段；
   を含む、前記センサ。
2. 磁性コアの相対透磁率が、１００未満、１０未満、又は、５未満であることを特徴とする、請求項１に記載のセンサ。
3. コア（１１）の磁性粒子が、サブマイクロメートル寸法、好ましくは、ナノメートルオーダーを有することを特徴とする、請求項１又は２に記載のセンサ。
4. コア（１１）が、超常磁性挙動を有することを特徴とする、請求項２又は３に記載のセンサ。
5. 励起コイル（１０）が、コアの第１端部（１３）から第２端部（１４）まで延在するように前記コアの周りに巻き付けられる少なくとも１つの外向き導体（１２）と、外向き導体（１２）の第２端部（１４）から第１端部（１３）の近傍に戻るように延在する少なくとも１つの戻り導体（１５）とを備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のセンサ。
6. 戻り導体（１５）が、実質的にコアの中心軸（Δ）に沿って前記コアの内部に延在することを特徴とする、請求項５に記載のセンサ。
7. 磁気測定トランスデューサ（１０、３０）が、細長い軟磁性コアの周りに巻き付けられる少なくとも１つの導体を含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のセンサ。
8. 励起コイル（１０）が、その一部において、少なくとも磁気測定トランスデューサ（１０）を形成することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のセンサ。
9. 少なくとも１つの巻き付けられた導体（１２、２５）が、連続巻回を形成することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のセンサ。
10. 磁場の循環を所定の範囲内に、好ましくは、実質的にほぼ０に、維持するために適当なフィードバック手段（２２）を含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のセンサ。
11. 少なくとも２つの実質的に同一の組立体を含むことを特徴とし、ここで、前記組立体の各々が、励起コイルと、磁性コアと、連結された測定トランスデューサとで形成され、好ましくは、２つの前記組立体だけであるものとする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のセンサ。
12. 測定ユニットに接続される少なくとも１つのロゴスキー型トランスデューサ（４０）を含むことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のセンサ。
13. 磁性コアのループ閉鎖手段（１７）を含むことを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のセンサ。
14. トランスデューサと、励起ユニット（３、２０）及び測定ユニット（３、２１）との間の接続手段を含むことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のセンサ。
15. 測定手段が、導体（Ｃ）の中を循環する電流を測定するために適当であることを特徴とし、ここで、前記導体（Ｃ）の周りで、励起コイル（１０）及びコア（１１）によって形成される組立体（２）がループ閉鎖されているものする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の永久又は可変磁場循環センサを使用する直流又は交流センサ。

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