2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of novel optical probe current sensor for in-situ current measurement of power circuit
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19H02152
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
曽根原 誠 信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (30456496)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 敏郎 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (50283239)
宮地 幸祐 信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (80635467)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 磁界センサ / 磁気光学効果 / 磁性材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までの研究で得られた各知見を基に『項目⑤：光プローブ電流センサシステムを開発』を主に実施し、模擬電源回路における電流測定において、市販のロゴスキーコイルと比較したところ本センサの方がノイズフロアが低減した結果が得られた。センサ感度向上のため新たに扁平磁性微粒子を用いた複合材料による小型集磁ヨークを開発し、大幅に感度が向上した結果が得られた。
初めに扁平磁性微粒子複合材料を用いた小型集磁ヨークについて述べる。扁平微粒子は面内方向の反磁界が球形微粒子よりも低減することから、高い透磁率が期待されるため用いた。約10 MHz以下において、扁平微粒子複合材料の複素透磁率の実部は、球形微粒子複合材料のそれに比べて約3倍高くなった。扁平微粒子複合材料の小型集磁ヨークを作製したところ、ヨーク無しに比べてセンサ感度が約7.9倍高くなり、球形微粒子複合材料の1.5倍高い結果が得られた。
次にセンサシステムについて述べる。センサシステムとしては、約0.1mm径の光ファイバの先端にファラデー効果を有するグラニュラー磁性膜とAg反射ミラーを接合することができ、センサの小型化に成功した。同センサを用いて、模擬電源回路における電流測定を実施した。電源回路には、CREE製C2M0025120DのSiC-MOSFETなどを用いて高電圧電源回路を作製した。電源回路の試験にはダブルパルス試験がよく利用され、本実験も同試験とした。本センサは電流の時間的な急激な変化にも十分対応し、1.8 kA/umを達成した。また、比較のため利用した市販のロゴスキーコイルのノイズフロアは0.20 Aに対して、本センサのそれは0.18 Aで、小型軽量な上にS/N比も高いことが明らかになった。
現在、共同研究先の企業と共に更に開発を進め、他学術機関や企業で使用して頂き、様々な電流計測を実施して頂き、販売に向けた展開をしている。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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