(57)【要約】【課題】直流電源３が接続された試料リアクトルLxにインダクタンス計１から正確な測定電流Isを流し、その時の試料両端の電圧exとIsから試料のインダクタンスを求める測定器において、直流電源に分流する分流電流Igによる誤差を実質的に零にできるインダクタンス測定器を提供する。【手段】試料リアクトルと直流重畳用定電流源3が接続された分流回路2に相互誘導器Ｍと直流電流によって磁気飽和しない注入トランスＴを直列に接続すると共に注入トランスTの１次巻線に相互誘導器Mによる変換電圧を増幅器Ａによって増幅して負帰還させることによって分流電流を消除する。【選択図】    図１
2006112833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流が重畳されているリアクトルをインダクタンス計で測定する場合において、試料リアクトルと直流重畳用定電流源が接続された分流回路に相互誘導器Ｍと直流電流によって磁気飽和しない注入トランスＴを直列に接続すると共に前記注入トランスの１次巻線に前記相互誘導器による変換電圧を増幅して負帰還させることによって分流電流を消除することを特徴とするインダクタンス測定器。
【請求項２】
直流が重畳されているリアクトルをインダクタンス計で測定する場合において、試料リアクトルと直流重畳用定電流源が接続された分流回路に相互誘導器Ｍと直流電流によって磁気飽和しない注入トランスＴが直列に接続されると共に前記相互誘導器による分流電流変換電圧egと測定電流同相電圧esを90°移相した90°移相電圧jesを乗算する第１乗算整流器出力を増幅する第１直流増幅器と、前記変換電圧egと同相電圧esを乗算する第２乗算整流器出力を増幅する第２直流増幅器と、前記90°移相電圧jesを前記第１直流増幅器出力E1で制御する第１可変抵抗素子と、前記同相電圧esを前記第２直流増幅器出力E2で制御する第２可変抵抗素子と、前記第１、第２可変抵抗素子出力を共通入力とする交流増幅器が前記注入トランスの１次巻線に接続されて２次巻線に前記試料リアクトルの両端電圧と等しい電圧を発生させるようにしたことを特徴とするインダクタンス測定器。
【請求項３】
同相電圧をインダクタンス計に内装されている正弦波発振器の電圧とする請求項２記載のインダクタンス測定器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、直流が重畳されているリアクトルのインダクタンスを正確に測定できる測定器に関する。
【背景技術】
【０００２】
インダクタンス測定器は、試料リアクトルLxに正確な測定電流Isを流し、その時の試料両端の電圧exとIsから試料のインダクタンスを求めているのが一般である。
しかし、試料に直流電源が接続されて直流が重畳されている場合、インダクタンス計から見ると、直流電源と試料が並列に接続されている事になり、測定電流Isは直流電源側にも分流Igするので測定されるインダクタンスに誤差を生じる。
【０００３】
直流が重畳されているリアクトルのインダクタンスを測定する方法として図３に示す方法がJIS（文献１）によって推奨されている。
この方式は、特定の試料を多数測定する場合は簡便な方法であるが、試料のインダクタンスの大きさ、重畳する直流電流の大きさ等が異なる試料を測定するユニバーサルな測定回路を構成するためには、分流阻止用のリアクトルＬcは一義的には決まらないため多種のＬcを準備する必要があり、極めて不経済である。
更に、この様な回路で１％以上の測定精度を確保しようとすると、分流電流Igを1／100以下にすることが必要であり、直流が重畳されるリアクトルで磁気飽和することなく、試料リアクトルLxの100倍以上のインダクタンスLcを持たせるためには非常に大型のリアクトルを挿入する必要がなる。
また、この方式ではLxとLcの比｛Lx/(Lc+Lx)｝以上の精度は得られない等の欠点がある。
【０００４】
【非特許文献１】ＪＩＳＣ５３２１  １９９７  図１９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、直流が重畳されているリアクトルのインダクタンスを測定する場合において直流電源に分流する分流電流による誤差を実質的に零にできるインダクタンス測定器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、試料リアクトルと直流重畳用定電流源が接続された分流回路に相互誘導器Ｍと直流電流によって磁気飽和しない注入トランスＴを直列に接続すると共に前記注入トランスの１次巻線に前記相互誘導器による変換電圧を増幅して負帰還させることによって分流電流を消除するものである。
【０００７】
請求項２の発明は、上記の相互誘導器による分流電流変換電圧egと測定電流同相電圧esを90°移相した90°移相電圧jesを乗算する第１乗算整流器出力を増幅する第１直流増幅器と、前記変換電圧と同相電圧esを乗算する第２乗算整流器出力を増幅する第２直流増幅器と、前記90°移相電圧を前記第１直流増幅器出力E1で制御する第１可変抵抗素子と、前記同相電圧を前記第２直流増幅器出力E2で制御する第２可変抵抗素子と、前記第１、第２可変抵抗素子出力を共通入力とする交流増幅器が前記注入トランスの１次巻線に接続されてなるものであり、この場合、同相電圧をインダクタンス計に内装されている正弦波発振器の電圧とすることも出来る。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１による測定器は、回路構成が簡単であるが、回路が発振しない増幅度で使用しなければならない制限がある。  即ち、交流の負帰還回路では増幅器の増幅度を大きくして行くと位相特性が変化して正帰還になる周波数が生じて回路が発振し易くなるからである。
請求項２の測定器によると、増幅度による制限がなく、更に直流電源に高周波ノイズが含まれていてもこの影響を受けずに安定で精密な計測が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、請求項１による回路であって、Lxは試料リアクトル、Isはインダクタンス計１の測定交流電流、ｅｘは試料両端の交流電圧、Igは直流重畳用電源回路への分流電流、Mは一次巻線と二次巻線の相互誘導係数がＭである空芯の相互誘導器、Tは注入トランスであって巻数N2の二次巻線に直流電流IDCが流れてIDCN2の起磁力で直流磁化されても磁気回路が飽和しない空隙つきの変圧器である。直流定電流源３が接続されている分流回路２に挿入される相互誘導器の１次巻線と注入トランスの２次巻線は、２〜３ターンであり、注入変圧器Ｔの２次電圧ｅ0は約１Ｖである。
【００１０】
図において、試料の両端に並列に接続される直流重畳回路のインピーダンスをZ0、注入変圧器Ｔの２次電圧をｅ0、増幅器(AMP)の増幅度をGとすると
Ig=（ｅｘ−ｅ0）／Z0-----------（1）
ｅｘ=jωLx（Is−Ig）--------（2）
ｅ0=jωMIgGｋ------------（3）      ただしｋ＝N2／N1
（1）〜（3）式から
Ig=jωLxIs／（Z0+jωLx+GjωMｋ）----------（4）
となる。（4）式において、増幅器の増幅度Gを無限に大きくすると分流電流Igは限りなく
零に近づくから（2）式はｅｘ＝jωLxIsとなり、直流重畳回路の影響を受けることなく、インダクタンス測定器の原理に基づく正しい測定を行うことが可能になる。
即ち、分流電流を増幅器で増幅し、分流電流が打ち消される極性で分流回路に帰還することによって分流電流を消除するものである。
【００１１】
図２は、請求項２の回路であって図１の回路の交流増幅器と相互誘導器との間に測定電流同相電圧と90°移相電圧を入力とする乗算整流回路と可変抵抗素子を介装し、分流電流Iｇの変換電圧egをインダクタンス計の正弦波発振器１ａ電圧、即ち、測定電流Iｓと同相の電圧esと90°移相器４による90°位相が異なる電圧jesによって夫々第１、第２乗算整流器５，６で乗算整流する。
第１乗算整流器５は、分流電流Iｇに含まれるIｓと同位相の成分を直流に変換し、第２乗算整流器６は、分流電流Iｇに含まれるIｓと位相が90°異なる成分を直流に変換し、これらの直流分は夫々、第１直流増幅器７（DC-AMP1）および第２直流増幅器８（DC-AMP2）で直流増幅される。
また、同相電圧esと90°移相電圧jesは、夫々第１、第２の可変抵抗素子９，１０（R1、R2）において各直流増幅器の出力E1、E2によって制御されて交流増幅器Aに入力され、
注入トランスTの１次巻線を介して分流回路に注入される。即ち、測定電流Isと同相の電流と、90°位相が異なる電流とが分流電流Iｇを打ち消す極性で分流回路に注入される。
この様な極性で構成された制御回路では、直流増幅器５および６の増幅度を無限に大きくすることができ、この結果、分流電流Iｇの中の「Iｓと同相の電流」と「Iｓと90°位相が異なる電流」は限りなく零に近づくことになる。  つまり、試料の両端電圧exと注入トランスの出力e0がex= e0になると、Igは零になる。
【００１２】
図２の回路によると、交流増幅器Aの増幅度は1以下でも、直流増幅器５、６の増幅度を無限大にすれば分流電流Iｇを零にすることができる上、制御ループの交流ゲインが１を超えなければ発振は絶対に起こらない。
更に、この回路によれば、各乗算整流器において二つの入力信号に共通の周波数成分の乗算結果だけが直流成分になり、異なる周波数間の乗算結果は総て零になから第１、第２乗算整流器５、６の入力es、jesの信号源と測定電流Iｓの信号源が同一の正弦波信号源であれば、一方の入力である変換電圧egに直流重畳電源で発生したリップルやスイッチングノイズやその他の高周波ノイズが含まれていてもこれらの影響を受けることなく、測定電流Iｓの分流分である分流電流Iｇだけを限りなく零に制御することができる大きな利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のインダクタンス測定回路
【図２】他の実施例回路
【図３】従来のインダクタンス測定回路
【符号の説明】
【００１４】
１  インダクタンス計
１ａ  正弦波発振器
２  分流回路
３  直流定電流源
Ｍ  相互誘導器
Ｔ  注入トランス
Ａ  増幅器
４  90°移相器
５，６  乗算整流器
７，８  直流増幅器
９，１０  可変抵抗素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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