フラックスゲート・センサの主な種類は以下の通り：
- 標準Fluxgateセンサ、閉ループホール効果設計に似ている。
- "Cタイプ "フラックスゲートでは、次のような方法で性能を大幅に向上させている：
- ギャップなしでトロイダルコア全体でフィールド・センシング・エレメントを作る。
- トランス効果のために別個のコアを使用することにより、高周波性能を確保。
- "ITタイプ "のフラックスゲートは、次のような方法でパフォーマンスを一段と向上させている。
- 励磁コイルが対向する2つのトロイダルコアを使用し、電界検出素子を二重化。
- 高周波電流トランスと処理エレクトロニクスの設計を改善する。
- "低周波 "Fluxgateは、"C-type "Fluxgateセンサの低周波部分のみを使用し、電流トランスを考慮しない。
フラックスゲート電流センサの利点と限界
フラックスゲート電流センサの利点
一般的に、Fluxgateテクノロジーはオフセットとオフセット・ドリフトを低く抑えます。これは、磁性体コアがB-Hループを通して循環し、Fluxgateコアの磁気オフセットが抑制されるためです（処理電子機器のオフセットやオフセット・ドリフト、あるいは「標準的な」Fluxgateの場合、メイントロイドによって生じる磁気オフセットは回避されません）。
また、オフセットがほぼないため、優れた精度を実現している。ホール効果ベースの技術と比較して、この利点は、オフセットの相対的な影響がより大きい小電流測定でより顕著です。
フラックスゲート・テクノロジーは、優れた過電流リカバリーの利点があります。電界検出素子の永久磁化は、その後のB-Hサイクルでリセットされるからです（繰り返しますが、「標準的な」フラックスゲートのメイントロイドには影響しません）。
他の技術よりもはるかに高い感度を持ち、非常に低いアンペアターンの測定が可能です（設計により決定され、BEXTとBSIの必要な大きさに依存します）。
ダイナミックレンジが広いため、Fluxgate電流センサは、小さな電流と大きな電流の両方を同じ変換器で測定することができます。
また、低オフセットドリフトにより、Fluxgateテクノロジーはより広い動作温度範囲に適しています（それでも、トランスデューサの材料と部品の限界によって制限されます）。
最後になりましたが、Fluxgateセンサは高帯域幅、つまり高速応答時間を備えており、これは電流トランス効果（関連性がある場合）によって提供され、CタイプとITタイプのFluxgateではさらに強化されています。
フラックスゲート電流センサの限界
その一方で、この技術にはいくつかの制限がある。
まず、フラックスゲート・テクノロジーは、単純な設計では帯域幅が制限されます。
励磁周波数でのノイズレベルが大きく、出力に存在し、場合によっては一次側にもカップリングされることがよくあります。一次ラインへの電圧ノイズの混入も欠点の1つですが、大半のアプリケーションでは許容範囲内です。
フラックスゲート電流センサは、クローズドループのホール効果トランスデューサーと同様に、2次側の消費電力が比較的高い。
最後に、フラックスゲートトランスデューサーの設計は比較的複雑で、カスタマイズが難しくなる。複雑だが効率的な設計は、製造コストも高くなる。
フラックスゲート - 電流センサ技術
クローズドループ・フラックスゲートCTSRタイプ
特徴
- あらゆる種類のAC、DC、パルス信号、複素信号
- 差動電流の非接触測定
- 小さな残留電流でも高精度
- 温度によるドリフトが非常に小さい（ゲインおよびオフセット）
- 寄生磁界からの保護
- ガルバニック絶縁
動作原理 閉ループフラックスゲートCTSR型
ホールジェネレーターを使用しない。一次残留電流IPR（ILとINの和）によって生じる磁束は、二次電流によって補償される。ゼロ磁束検出器は、方形波発生器に接続された巻線コアを使用した対称検出器です。二次補償電流は、一次電流を正確に表しています。
電圧出力変換器では、補償電流は精密抵抗を介して電圧に変換され、バッファアンプの出力で利用できるようになります。磁気コアは、実際には2つの磁気シェルで構成されており、その中に検出器が配置されています。
閉ループフラックスゲートCAS-CASR-CKSRタイプ
特徴
- あらゆる種類のAC、DC、パルス、複雑な信号
- 高精度
- 温度に対する高精度
- 温度によるドリフトが非常に小さい（ゲイン、オフセット）
- ガルバニック絶縁
- 高速応答時間
動作原理 クローズドループ フラックスゲート CAS CASR-CKSRタイプ
動作原理は、コア内の磁束密度を感知する磁気感知素子を備えた変流器である。磁界検知素子の出力は、変圧器の二次巻線に補償電流を流す制御ループの誤差信号として使用される。
低周波数では、制御ループはコアを通る磁束をゼロ付近に維持する。周波数が上昇するにつれて、補償電流の大部分はトランス・モードでの動作によるものです。したがって、二次電流は一次電流のイメージとなります。
電圧出力センサーでは、補償電流は精密抵抗を介して電圧に変換され、バッファアンプの出力で利用できるようになります。
クローズドループ・フラックスゲートITCタイプ
特徴
- 優れた直線性
- EN 50463によるクラス0.5Rより良好
- 優れた長期安定性
- 低残留ノイズ
- 高い外部DCおよびACフィールドに対して非常に低い感度
- 高い温度安定性
動作原理 閉ループフラックスゲートITC型
ITC電流センサは、フラックスゲート技術を使用した高精度センサです。この高感度ゼロ磁束検出器は、ノイズ低減のために二次巻線コア（D'）を使用しています。一次側と二次側のアンペアターンの違いにより、フラックスゲート電流に非対称性が生じます。
この差はマイクロコントローラーによって検出され、一次側アンペアターン（IP x NP）を補正する二次側電流を制御します。
この結果、非常に優れた精度と非常に低い温度ドリフトが得られます。
二次補正電流は一次電流を正確に表しています。
クローズドループ型フラックスゲート
特徴
- 非常に高いグローバル精度
- 低残留ノイズ
- 優れた直線性 < 1 ppm
- 低いクロスオーバー歪み
- 高い温度安定性
- 広い周波数範囲
動作原理 閉ループ式フラックスゲート式
IT電流センサは、ホールジェネレーターを使用しないフラックスゲート技術を用いた高精度、広帯域幅のセンサーです。一次電流IPによって生じる磁束は、二次電流によって補償される。
ゼロ磁束検出器は、方形波発生器に接続された2つの巻線コアを使用する対称検出器です。二次補正電流は、一次電流を正確に表しています。
フラックスゲート - 電圧センサー技術
閉ループフラックスゲートCタイプ
C型クローズドループ・フラックスゲート・センサはLEM電圧製品の重要な一部です。この技術はニュージーランド・オークランド大学（ダン・オットー教授）との共同開発によるもので、精度、温度ドリフト、帯域幅、応答時間において非常に高い性能を発揮します。この高性能は、アンペアターンの補償に使用される特許設計の結果です。
特徴
- 高精度
- 非常に広い周波数範囲
- 温度ドリフトの低減
- 優れた直線性
- 差動電流の測定 (CD)
- 安全絶縁（CV）
- 一次側への負荷を低減（CV）
動作原理 クローズドループ フラックスゲート Cタイプ
この技術は、2つのトロイダルコアと2つの2次巻線を使用し、アンペアターン補償のフラックスゲート原理で動作する。
電圧タイプでは、測定される電圧ラインから小さな（数mA）電流が取り出され、一次コイルと一次抵抗を通して駆動されます。
フラックスゲートC型電流変換器の代表的なアプリケーション
クローズドループFLUXGATE Cタイプ電流センサは、校正ユニット、診断システム、テストプラットフォーム、実験装置など、非常に高い精度が要求される産業用アプリケーションで使用されます。また、温度変化に対する絶対的な堅牢性が必要な用途にも適しています。
代表的なアプリケーション
- トラクション
- 鉄道保安システム
- 漏れ電流検出
- 単相または三相インバーター
- 推進およびブレーキチョッパー
- 推進コンバータ
- 補助コンバータ
- バッテリー充電器
- パワーサイクロコンバーター
- 太陽光発電プラント
- ラボ用計測機器
- 電力変換器およびモーター用校正ベンチ
- 配電シミュレータおよび変電所