(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの一次巻線と少なくとも１つの二次巻線とを備えた少なくとも１つの鉄心から構成され、二次巻線に負担抵抗が並列に接続され、この負担抵抗が二次電流回路を低抵抗で閉じるような、直流電流成分を有する交流電流用の変流器において、
鉄心として、アモルファス強磁性合金から成る帯状体から構成されエアギャップのない閉じた環状鉄心が設けられ、
アモルファス強磁性合金が磁気ひずみ値│λｓ│＜０．５ｐｐｍ及び５００＜透磁率μ＜１４００を有し、
鉄心が１ｍＴ〜０．９Ｂｓの変調範囲において６％以下しか変わらない振幅透磁率を有し、
合金がほぼ次の式
Ｃｏa（Ｆｅ1-xＭｎx）bＮｉcＸdＳｉeＢfＣg
から構成された組成を有し、その場合、Ｘは元素のＶ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｇｅ，Ｐの少なくとも１つであり、ａ〜ｇは原子％で示され、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｘは次の条件
４０≦ａ≦８２；２≦ｂ≦１０；０≦ｃ≦３０；０≦ｄ≦５；０≦ｅ≦１５；７≦ｆ≦２６；０≦ｇ≦３；１５≦ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ≦３０，０≦ｘ＜１
を満たしていることを特徴とする変流器。
【請求項２】
ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｘが次の条件
５０≦ａ≦７５；３≦ｂ≦１０；５≦ｃ≦２５；０≦ｄ≦３；２≦ｅ≦１２；８≦ｆ≦２０；０≦ｇ≦３；１７≦ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ≦２５，ｘ≦０．５
を満たしていることを特徴とする請求項１記載の変流器。
【請求項３】
ａ，ｂ，ｃが条件ａ＋ｂ＋ｃ≧７７、ｃ≦２０を満たしていることを特徴とする請求項２記載の変流器。
【請求項４】
アモルファス強磁性合金が磁気ひずみ値│λｓ│＜０．１ｐｐｍ及び５００＜透磁率μ＜１３００を有していることを特徴とする請求項３記載の変流器。
【請求項５】
アモルファス強磁性合金が０．７〜１．２テスラの飽和磁化Ｂｓを有していることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の変流器。
【請求項６】
帯状体が１７μｍ≦ｄ≦３０μｍの厚みｄを有していることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の変流器。
【請求項７】
帯状体が少なくとも１つの表面に電気絶縁層を備えていることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の変流器。
【請求項８】
環状鉄心が電気絶縁層を備えていることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の変流器。
【請求項９】
電気絶縁層として酸化マグネシウム層が設けられていることを特徴とする請求項７又は８記載の変流器。
【請求項１０】
酸化マグネシウム層が２５ｎｍ≦Ｄ≦４００ｎｍの厚みＤを有していることを特徴とする請求項９記載の変流器。
【請求項１１】
一次巻線がターン数ｎprim＝１を有し、二次巻線がターン数ｎsec≦１５００を有し、変流器が一次電流ｉprim＜１２０Ａ用として設計されていることを特徴とする請求項１乃至１０の１つに記載の変流器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、１つの一次巻線と少なくとも１つの二次巻線とを備えた少なくとも１つの鉄心から構成され、二次巻線に負担抵抗が並列に接続され、この負担抵抗が二次電流回路を低抵抗で閉じるような、直流電流成分を有する交流電流、特に系統交流電流用の変流器に関する。
【０００２】
産業分野及び家庭における電気機器及び設備の電力消費を検出するために、電力量計が使用されている。その際に良く使われる最も古い原理は誘導形積算計の原理である。この誘導形積算計は、機械的計量機構に結合され界磁コイルの電流もしくは電圧に比例する磁界によって駆動される円板を介する電力計量に基づいている。電力量計の機能を例えば多料金用又は遠隔読取り用に拡張するために、電流・電圧検出を誘導式計器用変圧変流器を介して行う電子式電力量計が使用されている。この計器用変圧変流器の出力信号はディジタル化され、同相で掛算され、積分され、記憶される。その結果はとりわけ遠隔読取りに利用される電気量である。
【０００３】
電力計量のために産業分野で使用されている電子式電力量計はしばしば非常に高い電流（すなわち１００Ａ以上の電流）のために間接的に動作する。電流入力端子に特殊な変流器が前置接続され、それゆえ電力量計自身内では純粋に両極性の零点対称な交流電流のみが測定されねばならない。このために、高透磁率材料から成る鉄心を用いて構成され、小さな位相ひずみによって測定誤差を僅かにするために１個の一次巻線の場合にも非常に多数の二次巻線（すなわち一般的に２５００個以上の二次巻線）を備えていなければならない変流器が使用されている。これらの変流器は産業用の小形設備においても使用できる家庭用計量器での使用には適していない。というのは、最近の半導体回路（例えば整流器回路又は位相制御回路）によって発生された零点対称ではない電流は直流成分を含んでおり、この直流成分がその変流器を磁気的に飽和させ、従って電力計量に悪影響するからである。
【０００４】
このような電流を模写するために、開かれた、すなわち機械的に形成されたエアギャップによって一部を削除されこれによって低透磁率にされた磁気回路に基づいて動作する変流器が知られている。しかしながら、このような変流器の擾乱安全性に対する要求は簡単な電力計量を可能にするために非常に高くなければならないので、この構造は材料上及び取付け上にも従って家庭範囲での幅広い適用に対して経済的にも好ましくない費用の掛かる外部磁界遮蔽体を備えている。
【０００５】
別の公知の例は比較的低透磁率の鉄心（すなわち透磁率μ≒２０００を有する鉄心）を備えた変流器を使用することである。そのような透磁率によって小さい直流電流成分での飽和が回避される。この型の変流器の場合、両極性の零点対称の被測定正弦波電流の誤差を含まない最高に伝送可能な実効値と、単極性の半波整流された正弦波電流の誤差を含まない最高に伝送可能な振幅との間でバランスを取ることは困難である。このための標準的な国際規格ＩＥＣ１０３６からこの２つの値の比１：１が導出される。
【０００６】
この比を達成するためにはできるだけ低い透磁率を必要とするが、この透磁率は取扱可能なターン数を使用すると一次電流と二次電流との間に高い位相ひずみを発生させてしまう。これは電力量計内で補償されねばならないので、相応する電子回路が必要である。
【０００７】
変流器の従来公知の構成では補償範囲は５°の位相ひずみに制限されている。この構造の場合このことによって、最高に伝送可能な実効値が過大設定されねばならなくなる。比３〜４：１が生ずる。これによって、材料利用が非常に悪くなり、従って製造コストが非常に高くなる。
【０００８】
さらに、補償に掛かる費用をできるだけ僅かにするためには、この位相ひずみの非常に高い直線性を伝送されるべき電流範囲全体に亘って守ることが必要である。
【０００９】
そこで、本発明の課題は、交流電流でも直流電流成分でも同程度に高い変調を有するような冒頭で述べた種類の直流電流成分を有する交流電流用の変流器を構成することにある。
【００１０】
さらに、変流器は、幅広い電流範囲に亘る精密な電流検出のために、変流比に高い直線性を有するようにしたい。
【００１１】
さらに、変流器は、付加的な遮蔽手段を要することなく外部磁界の影響を受けず、それにより簡単な手段を用いて特に僅かな変流器質量及びターン数で低価格にて製造可能であり、特に家庭内での電気機器及び設備の電力消費を検出するのに使用可能であるようにしたい。
【００１２】
この課題は、本発明によれば、１つの一次巻線と少なくとも１つの二次巻線とを備えた少なくとも１つの鉄心から構成され、二次巻線に負担抵抗が並列に接続され、この負担抵抗が二次電流回路を低抵抗で閉じるような、直流電流成分を有する交流電流用の変流器において、
鉄心として、アモルファス強磁性合金から成る帯状体から構成されエアギャップのない閉じた環状鉄心（環状帯鉄心）が設けられ、
0004755340.tif 000002
＜１４００を有し、
合金がほぼ次の式
Ｃｏa（Ｆｅ1-xＭｎx）bＮｉcＸdＳｉeＢfＣg
から構成された組成を有し、その場合、Ｘは元素のＶ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｇｅ，Ｐの少なくとも１つであり、ａ〜ｇは原子％で示され、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｘは次の条件
４０≦ａ≦８２；２≦ｂ≦１０；０≦ｃ≦３０；０≦ｄ≦５；０≦ｅ≦１５；
７≦ｆ≦２６；０≦ｇ≦３；１５≦ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ≦３０，０≦ｘ＜１
を満たしていることを特徴とする変流器によって解決される。
【００１３】
このような手段によって、交流電流成分でも直流電流成分でも同程度に優れた変調を有する変流器が提供される。
【００１４】
さらに、変流比に高い直線性が得られ、それにより非常に幅広い電流範囲に亘って精密な電流検出が保証される。変流器はエアギャップのないその構造によってさらに外部磁界の影響を受けず、それにより付加的な遮蔽手段が必要とされない。本発明による合金系によって非常に僅かな質量の変流器が得られる。
【００１５】
一次巻線ターン数ｎ1＝１の場合に、約１５００の二次巻線ターン数を有する変流器が提供される。全体として本発明によれば、極めて低価格で製造可能であり産業分野及び家庭での冒頭で述べた用途に特に適し直流電流公差を持つ変流器が製造できる。
【００１６】
特に良好な変流器はアモルファス強磁性合金を使用することによって実現され
0004755340.tif 000003
率μ＜１２００を有し、合金がほぼ次の式
Ｃｏa（Ｆｅ1-xＭｎx）bＮｉcＸdＳｉeＢfＣg
から構成された組成を有し、その場合、Ｘは元素のＶ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｇｅ，Ｐの少なくとも１つであり、ａ〜ｇは原子％で示され、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｘは次の条件
５０≦ａ≦７５；３≦ｂ≦５；２０≦ｃ≦２５；０≦ｄ≦３；２≦ｅ≦１２；
８≦ｆ≦２０；０≦ｇ≦３；１７≦ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ≦２５，ｘ≦０．５
を満たしている。
【００１７】
上記合金系は直線状の平坦なＢ−Ｈ曲線によってＨ＝１Ａ／ｃｍ以上の値を有する。本発明による合金系はほぼ磁気ひずみを有していない。磁気ひずみは特に熱処理によって設定され、その場合本来の飽和磁気ひずみは鉄及び／又はマンガン含有量の微細設定によって得られる。０．７〜１．２テスラの飽和磁化Ｂｓはニッケル含有量及びガラス形成剤の含有量の微細調整によって可能である。ガラス形成剤とはここではＸ、シリコン、ホウ素及び炭素である。
【００１８】
本発明によるアモルファス強磁性コバルト合金系において、ａ＋ｂ＋ｃ≧７７、ｃ≦２０を満たす合金が特に適していることが判明している。これによって０．８５テスラ以上の飽和磁化Ｂｓが簡単に得られる。
【００１９】
１４００以下の透磁率は、透磁率μが単軸異方性Ｋｕに反比例する物理的関係に基づいている。単軸異方性Ｋｕは熱処理によって横方向磁界内に設定できる。コバルト、マンガン、鉄及びニッケルの含有量が多ければ多い程、単軸異方性Ｋｕは大きく設定できる。ニッケル含有量は単軸異方性Ｋｕに特に強く影響する。
【００２０】
低い透磁率を得るためには、環状帯鉄心の帯状体厚みの良好な範囲として厚みｄ≦３０μｍ、好ましくはｄ≦２６μｍが適していることが判明した。
【００２１】
できるだけ直線状の平坦なＢ−Ｈ曲線を得るためには、環状帯鉄心の帯状体厚みｄ≧１７μｍが適している。本発明による合金においてはこれによって表面に起因する擾乱異方性の量が特に強く低下する。
【００２２】
標準的に環状帯鉄心の帯状体は少なくとも１つの表面に電気絶縁層を有している。他の実施態様においては環状鉄心全体が電気絶縁層を有している。これによって特に低い透磁率が得られ、Ｂ−Ｈ曲線の直線性が同様に改善される。電気絶縁媒体を選択する際、この媒体は一方では帯状体表面に良好に付着し他方では磁気特性に害を与える表面反応を惹き起さないように注意するべきである。
【００２３】
本発明による合金において、元素のカルシウム、マグネシウム、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム及びシリコンの酸化物、アクリル酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩及びクロム酸塩は特に有効かつ適合し易い電気絶縁媒体であることが判明した。
【００２４】
その場合に酸化マグネシウムが特に効果的かつ経済的である。この酸化マグネシウムはマグネシウムを含有する液状の事前生成物として帯状体表面にもたらされ、合金に影響しない別の熱処理中に濃いマグネシウム含有層に変換される。この濃いマグネシウム含有層の厚みは２５ｎｍ〜４００ｎｍである。横方向磁界内での本来の熱処理の際、良好に付着し化学的に不活性である電気絶縁性の酸化マグネシウム層が生成する。
【００２５】
本発明は図面に例が示され、以下において図面に基づいて詳細に説明される。
図１は変流器の等価回路図と種々の用途において出てくるデータ範囲とを示す。
図２は鉄心損失を考慮していない変流器内の磁界である。
図３は一次電流を半波整流した際の変流器の二次電流のオシログラムを示す。
図４は誘導振幅に関係した透磁率を示す。
図５は温度に関係した透磁率変化を示す。
図６は本発明による合金の時効硬化期間に関係した透磁率変化を示す。
図７は熱処理中の温度のダイアグラムを示す。
図８は表面粗さを決定するべき物体の表面部の断面を示す。
【００２６】
図１は変流器１の原理回路図を示す。環状帯鉄心から構成された鉄心４には、被測定電流ｉprimが流れる一次巻線２と、測定電流ｉsekが流れる二次巻線３とが設けられている。二次電流ｉsekは、アンペアターンが一次側と二次側とで理想例では等しい大きさであり反対方向に向けられているので、自動的に生じる。
【００２７】
二次巻線３の電流はその場合に誘導法則に基づいて、その生成の原因つまり鉄心４内の磁束の時間的変化を阻止するように生じる。
【００２８】
従って、理想的な変流器において、二次電流は一次電流に負の符号を付したものにターン数比を掛算した値に等しく、式（１）によって表される。
【数１】
0004755340.tif 000004
【００２９】
この理想例は負担抵抗５と、二次巻線の銅抵抗６と、鉄心４とにおける損失のために達成されない。
【００３０】
従って、実際の変流器において、二次電流は上述の理想例に比べて振幅誤差と位相ひずみとを有しており、これは式（２）によって表される。
【数２】
0004755340.tif 000005
【００３１】
変流器の重要な適用範囲は５０もしくは６０ヘルツの系統周波数を有する低圧交流電流網における電子式電力量計である。この電力量計にける電子評価装置は各時点での電流と電圧との積を形成し、この積から電力つまり電力消費を算出する。
【００３２】
交流電流網においては例えば変圧器又は電動機による誘導性負荷が非常に頻繁に現れる。このような誘導負荷が無負荷状態にある場合、電流と電圧との間にはほぼ９０°の位相差が現れる。それゆえ、有効電力はほぼ０となる。この状態において、変流器の位相ひずみは電力計量に特に臨界的に生ずる。この理由から、できるだけ僅かな位相ひずみ、標準的には位相ひずみφ＜０．２°を達成すること、又は電流測定範囲に亘ってできるだけ一定である、従って簡単に補償可能である高い位相ひずみを達成することが重要である。
【００３３】
理想的な変流器において、式（１）により一次電流の磁界Ｈと二次電流の磁界Ｈは丁度相殺される。それゆえ、鉄心４は磁気的変調を受けない。実際の変流器においても、両方の磁界はほぼ相殺し合い、それゆえ鉄心４の磁気的変調は一次電流の磁界に比較して非常に小さい。この関係は図２に示されている。変流器の伝送誤差が僅かであればある程、鉄心４の磁気変調は一次電流の磁界に比べて僅かになる。良好な変流器は二次側を閉じられていない鉄心４の飽和磁界強度に比べて極端に高い電流も同様に伝送できる。
【００３４】
変流器１の重要な特性量は二次回路におけるオーム抵抗と二次巻線の誘導抵抗との比であり、このことが式（３）に示されている。
【数３】
0004755340.tif 000006
【００３５】
位相ひずみを一次近似で決定する変流器１のこのＱ値はできるだけ小さくなければならない。このＱ値は同様に鉄心４の磁気変調Ｂと一次電流の磁界Ｈprimとの比を決定し、このことが式（４）に示されている。
【数４】
0004755340.tif 000007
【００３６】
詳細な考察のために、鉄心４内の損失が共に考慮されねばならない。鉄心損失は鉄心４の材料特性すなわち環状帯鉄心の場合材料と帯状体厚みと他のパラメータとから成る材料特性に関係する。鉄心損失は第２の位相角δによって表すことができる。この第２の位相角δは鉄心損失に起因する鉄心４内のＢとＨとの位相差に相当する。変流器１の特性量の完全な関係は位相ひずみを表す式（５）と振幅誤差を表す式（６）とから生ずる。
【数５】
0004755340.tif 000008
【数６】
0004755340.tif 000009
ＬFe＝鉄中通路長（平均周囲）
ＡFe＝環状鉄心の鉄断面積
【００３７】
鉄心材料の特性には比透磁率μと、損失角δもしくは損失係数ｔａｎδとが含まれている。この材料特性は鉄心の磁気変調Ｂ、従って一次電流に強く関係する。これが変流器特性線の非直線性の原因である。
【００３８】
家庭範囲での決算目的に使用される電力量計に対しては非常にしばしばいわゆる直流電流公差が要求される。それは本物の直流電流ではなく、例えば需要家の電流回路内のダイオードによって生成されるような非対称の交流電流である。
【００３９】
国際規格ＩＥＣ１０３６は、完全に半波整流された交流電流の場合でも、たとえ精度が落ちても需給計器が機能することを要求している。完全に半波整流された交流電流が生ずる状態は、一次電流全部がダイオードを介して導かれる状態に相当する。
【００４０】
図３は変流器の一次電流、二次電流及び半波整流された一次電流に対する鉄心内の磁束密度Ｂのオシログラムを示す。図示されているように、変流器内の磁束密度Ｂは各半波毎にステップ状に鉄心が飽和に達するまで増大する。
【００４１】
変流器へのこのような電流波形の作用を図３に基づいて説明する。
【００４２】
半周期中に鉄心内の磁束密度は次の値だけ高められる。
【数７】
0004755340.tif 000010
対称交流電流で駆動する場合、等しい磁束密度が次の半周期中に再び正確に消失される。今この第２半周期中に一次電流の駆動力がなくなると、鉄心内の磁束密度は非常に緩慢に消失するようになる。この消失は指数法則に基づいて二次巻線の時定数τ＝Ｌ／Ｒでもって生ずる。
【数８】
0004755340.tif 000011
【００４３】
この時定数は厳密に、変流器が式（３）により高いＱ値を有する場合の大きさである。この時定数は良好な変流器の場合には秒範囲である。開始値Ｂ0とすると、周期Ｔ＝１／ｆ＝２π／ωの期間中にこの秒範囲によって放電して式（９）の磁束密度がほぼ消失する。この磁束密度は最初ΔＢ1に比べて小さい。
【数９】
0004755340.tif 000012
【００４４】
すなわち、次の周期は鉄心内の高められた磁束密度でもって開始され、その結果鉄心は或る周期からその次の周期に移るにつれてより高い磁束密度Ｂ0を取る。平衡状態において生ずる平均磁束密度は式（７）、（９）を同一視することによって算出されて式（１０）を生ずる。
【数１０】
0004755340.tif 000013
平衡値Ｂがまだ鉄心の磁化曲線の直線範囲内に位置する場合、半波整流された電流はまだ高い誤差を有することなく伝送される。しかしながら、これは非常に小さい電流振幅の場合である。大電流の場合、鉄心は伝送範囲が飽和状態に陥ってしまう。そこでは透磁率μが急速に減少し、その結果平衡状態が磁化曲線の曲がり部において非常に高い誤差で生じ、完全な過変調になる。
【００４５】
結晶性合金とフェライトとから成る鉄心を用いたのではこの問題の有効な解決策は見出せない。
【００４６】
特別な成果は本発明によればその代わりにほぼ磁気ひずみのない少なくとも７０％のアモルファス強磁性コバルト基合金から成る鉄心によって得られる。このコバルト基合金は透磁率μ＜１４００を持つ平坦なほぼ直線状のＢ−Ｈ曲線を有している。鉄心は好ましくはエアギャップのない閉じた環状帯鉄心として楕円形又は矩形形状に構成される。
【００４７】
次の表１は２つの適切な合金組成を示している。
【表１】
0004755340.tif 000014
【００４８】
表１に示されているアモルファス強磁性コバルト基合金は、先ず、アモルファス帯状体として公知の急速凝固技術により溶湯から製造された。急速凝固技術は例えばドイツ特許第３７３１７８１号明細書に記載されている。ほぼ２０μｍの厚みを有する帯状体は引き続いて張力なく巻回され、環状帯鉄心を形成した。
【００４９】
本発明にとって重要な直線状の平坦なＢ−Ｈ曲線の設定は、その後、巻回された環状帯鉄心を帯状体方向に対して垂直に立つ磁界内で特別に熱処理することによって行われた。熱処理は、急速に凝固された（急冷された）帯状体の飽和磁気ひずみの値が熱処理中に合金組成に関係した大きさだけ正方向へ変化し、表１に記載されている範囲内に位置するようになるまで行われた。
【００５０】
例えば図５に示された熱処理によると、組成Ｃｏ72.7Ｆｅ4.6Ｓｉ5.5Ｂ17.2を持つ合金の場合、急速凝固された（急冷された）帯状体の磁気ひずみλｓ≒−４５×１０-8の大きな負値は正方向へ零点通過（λｓ≒−２×１０-8）近くに至るまでシフトされる。同時に、１２００のほぼ理想的な透磁率値と飽和誘導Ｂｓ＝０．９９８Ｔとを有する高い直線性のＦループが生ずる。Ｆループとは残留磁気Ｂｒと飽和誘導Ｂｓとの比が５０以下であるヒステリシスループである。
【００５１】
しかしながら、３３０℃の横方向磁界温度が例えば３１０℃に低下すると、透磁率は１１００のあまりにも低い値へ低下した。その場合、磁気ひずみは約−１０×１０-8だけ零点通過から遠ざけることができた。そのためにμ（∧Ｂ）特性線の直線性が被害を受け、位相ひずみが１０％増大した。なお、∧Ｂは例えば式（４）においてＢの上に∧（ハット）を有する符号を表している。
【００５２】
それに対して、横方向磁界温度が３７０℃に高められると、飽和磁化ひずみはλｓ＝＋８×１０-8に増大した。同時に透磁率は直流電流公差を減少させる比較的高い値（μ≒１３００）に成長した。さらにこの温度で、急速凝固された（急冷された）帯状体内に既に存在する結晶核の最初の成熟プロセスが起り、その結晶核によって特性線の直線性が著しく乱された。
【００５３】
熱処理中、環状帯鉄心は保護ガスで洗浄され、その結果帯状体表面には、環状帯鉄心の物理的特性に不利に影響する酸化又は他の化学反応は発生しなかった。
【００５４】
巻回された環状帯鉄心は磁界の作用下に１〜１０ケルビン／分の率で上述のキュリー温度より相当低い約３００℃の温度に加熱され、数時間の間横方向磁界を印加されながらこの温度に保持され、引き続いて０．１〜５ケルビン／分の冷却率で再び冷却された。
【００５５】
本発明による直線状の非常に平坦なＢ−Ｈ曲線を得るために、それぞれの合金の温度に関係した飽和誘導が環状帯鉄心の内部の各部において確実に上回られるような強さの磁界が印加された。このように処理された環状帯鉄心は最後にプラスチック被覆体によって補強された。
【００５６】
非常に小さくそれにも拘わらず高精密な変流器の製造は、鉄心の振幅透磁率μが１ｍＴ≦∧Ｂ≦０．９Ｂｓの変調範囲において６％以下しか、好ましくは４％以下しか変わらないことを前提とする。直線性に関するこの要求は、使用された帯状体材料が相対表面粗さＲａrelを有することを前提として、上述の製造過程に亘って守ることができる。
【００５７】
表面粗さＲａrelの定義は以下において図８に基づいて説明する。ｘ軸は表面粗さを決定するべき物体の表面に対して平行に位置している。ｙ軸はそれに対して測定するべき表面の面法線に対して平行に位置している。表面粗さＲａは、長さが全測定区間ｌmに等しく粗さ輪郭線８と平均線９とによって取囲まれた面積１０の総和に面積的に等しい矩形７の高さに相当する。帯状体材料の厚みの両側に存在する表面粗さＲａrelは式Ｒａrel＝（Ｒａ（上面）＋Ｒａ（下面））／ｄにより与えられる。なお、ｄは帯状体材料の厚みである。
【００５８】
合金Ｃｏ72.8Ｆｅ4.7Ｓｉ5.5Ｂ17から成る４．７ｇの重さしかない環状帯鉄心が製造された。この環状帯鉄心は１０００のターン数ｎsecを持つ二次巻線を備えている。このようにして製造された変流器は１２０ｍＡ以下から１２０Ａまでの電流範囲に亘って位相角の直線性を有していた。この環状帯鉄心の透磁率はμ＝１１５０であった。環状帯鉄心は２４．５×２０．５×５．５の寸法と鉄断面積ＡFe＝０．０８８ｃｍ2とを持っていた。
【００５９】
この環状帯鉄心を用いて製造された変流器は全電流範囲において８．９°＋／−０．１°の位相ひずみを持っている。両極性の零点対称の被測定正弦波電流の最高に伝送可能な実効値と単極性の半波整流された正弦波電流との比は１．４：１である。さらに、環状帯鉄心は１２０℃で良好な熟成特性を示した。このことが図６に示されているが、これはこの合金の非常に高い結晶温度と高い異方性エネルギーとによって説明できる。
【００６０】
環状帯鉄心を製造する際、巻回技術及び熱処理を合金の磁気・冶金特性に綿密に合わせることが特に重要視された。特に、巻回された環状帯鉄心が横方向の各点において確実に飽和され、これが複数の環状帯鉄心を端面側で積層することによって上下方向に達成された。環状帯鉄心積層体の回転対称軸線からの磁力線の方向的な偏りは約０．５°であった。最高３°の偏りが許容されることが判明した。
【００６１】
図４から分かるように、本発明により使用された合金範囲を用いると、５００〜１４００の透磁率値が得られる。図５に示されているように、請求項に記載された合金系を使用することによって透磁率の極めて高い温度安定性を実現できる。すなわち例えば室内温度と＋１００℃との間の標準的な変化は５％以下である。
【００６２】
図４及び図５からさらに分かるように、透磁率と変調もしくは温度との関係はフェライト（Ｎ６７、Ｍ２７）に比べて著しく良好である。フェライトから成る鉄心を備えた変流器の場合、透磁率と変調及び温度との強い関係は特に異様であり、それゆえ一部の削除、従ってエアギャップによって特性線を直線化することが絶対必要である。鉄心のエアギャップを通って外部から侵入した磁界によって擾乱電圧が誘導される虞れがある。さらに、フェライトから成る鉄心の一部を削除した場合、温度変化によってエアギャップに特定できない変化が生じ、従って過比例なインダクタンス変化が生じる。
【００６３】
本発明によれば、コンパクトな構造の産業用及び家庭用のコスト的に有利な変流器を製造できる。この変流器はターン数ｎprim＝１の一次巻線と、ターン数ｎsec≦１５００の二次巻線とを有し、一次電流ｉprim＜１２０Ａ用に設計されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】  変流器の等価回路図。
【図２】  鉄心損失を考慮していない変流器内の磁界を示す概略図。
【図３】  一次電流を半波整流した際の変流器の二次電流のオシログラム。
【図４】  誘導振幅―透磁率特性図。
【図５】  温度―透磁率変化特性図。
【図６】  合金の時効硬化期間―透磁率変化特性図。
【図７】  熱処理中のおける温度のダイアグラム。
【図８】  表面粗さを決定するべき物体の表面部の断面図。
【符号の説明】
１        変流器
２        一次巻線
３        二次巻線
４        鉄心
５        負担抵抗
６        銅抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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