磁気ブリッジ型電流センサ MBCS 実 績 ◆ 電流標準センサ用途としての研究用（産総研計測標準研究部門） 磁気回路でホイートストンブリッジを構築し，その磁路を構成する磁性材の透磁率（磁気抵抗）が磁束の大き ◆ 惑星科学探査機用磁力計共同研究（JAXA） さで変化することを利用して，ブリッジのバランスから磁界発生源の電流を計測する方式である．磁力計にする センサの特性は使用する磁性材に支配され，アモルファスリボンを用いると高感度になるが数十 mA 程度が上 限になる．一方，磁性流体を用いると数十 A 以上も計測することができる．しかし磁性流体のような透磁率の 小さな磁性材を用いると原理的な構造上，漏れ磁束の影響が無視できなくなり，外乱磁界の影響を受けやすくな ◆ 加速器電子ビームモニタ用（Spring-8） ◆ パイプライン防食電流モニタ用（新日鉄エンジニアリング） 概 要 と数十 pT の感度があり，電流センサでは数 µA を非接触で計測できる． ◆ スパッタリング用イオンビーム電流計測用試作納品（東京理科大） 特 性 磁性材にアモルファスリボンを用いた場合（左側のグラフ）と磁性流体を用いた場合（右側のグラフ）の特性 を示す．右側に図は磁性流体を用いた場合の形状である． る欠点がある．従ってこの方式は微弱電流を計測するのに向いている． 原 理 個体軟磁性材の透磁率は Fig.1 に示すように磁束密度に対し て大きな変化を示す． Fig.2 (a) はホイートストンブリッジの回路であるが，これは 同図 (b) の様に描くこともできる．図 (b) では励起は励磁コイ ルであり，検出はピックアップコイルである．図 (b) を具現化 したのが同図 (c) であるが，Fig.2 において，R1~R4 は磁性材の 磁気抵抗であり，これを具現化する場合は特別な素子を必要と せず磁性材のリングで実現できる． ここで，図に示す被計測電流 Ix が流れるとその被計測磁束 Φx が生じる．一方励磁コイルの励磁磁束は Φ1~Φ4 でこれらの 磁束は図に示す通り 内側と外側で方向が 異 な る． こ こ に Φx が加わると各磁気抵 抗の磁束密度に変化 が起り，磁気抵抗が 変 化 す る． そ し て Φd が 生 じ る． こ こ で励磁磁束が交流で あれば Φd も交流に なり，ピックアップ アモルファスリボンを用いた場合の特性 コイルに電圧が発生 する．この大きさは Ix に比例する． 長 所 備 考 用途例 ◆高感度（FG と同程度） ◆ 非接触イオンビーム電流計測 発熱は無いと言える程度 ◆ ◆低消費電力（FG との比較で 1/100 以下） ◆被計測電流に励磁ノイズを誘起しない ◆ パイプライン防食電流モニタ 磁性流体を用いた場合の特性 日本応用磁気学会誌 31(5), 421-426, 2007-09-01 日本磁気学会誌 , 35(3),266-272,(2011-04-28) 2010 Conference on Precision Electromagnetic Measurements June 13-18, 2010, Daejeon Convention Center, Daejeon, Korea 他 特許登録 電流センサ：日本国特許第 4515905 号，米国 US 7,218,092 B2，韓国特許第 10-0993928 中国 ZL 03 8 19127，カナダ CA 2503828 電力センサ：日本国特許第 4579523，米国 US 7,511,471 B2，中国 ZL 2004 8，
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