JP2004014925A - 空芯コイル - Google Patents
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Abstract
【課題】容易に製作できるとともに巻き数が多く、また外部電磁界による誘導起電力の発生をさらに抑制することができる等の空芯コイルを得ることを目的とする。
【解決手段】空芯コイル１は、絶縁性基板２と、この絶縁性基板２に埋め込まれたコイル線３とを備えている。絶縁性基板２は基板開口部４を有している。コイル線３は、基板開口部４の円周に沿って巻回された巻き戻しコイル部５と巻き進みコイル部６とを有し、これらが直列に接続されている。巻き戻しコイル部５及び巻き進みコイル部６は、巻回方向に沿って視たときにそれらの導線によって囲まれる領域が互いに一部重なり合っている。また、それらの領域の面積がほぼ同一となるように巻回されている。
【選択図】 図１
【解決手段】空芯コイル１は、絶縁性基板２と、この絶縁性基板２に埋め込まれたコイル線３とを備えている。絶縁性基板２は基板開口部４を有している。コイル線３は、基板開口部４の円周に沿って巻回された巻き戻しコイル部５と巻き進みコイル部６とを有し、これらが直列に接続されている。巻き戻しコイル部５及び巻き進みコイル部６は、巻回方向に沿って視たときにそれらの導線によって囲まれる領域が互いに一部重なり合っている。また、それらの領域の面積がほぼ同一となるように巻回されている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば電流センサ等に用いられる空芯コイルに関するもので、特に絶縁性の基板を用いて形成された空芯コイルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、空芯コイルは、導体中を流れる電流を測定する電流センサに用いられることが多い。この空芯コイルは、導線が非磁性体の巻芯に巻回されて形成されたものである。この電流センサにおいては、空芯コイルが導体を囲って配置される。導体中を電流が流れると導体周りに磁束を発生するが、この磁束が空芯コイルの導線と錯交することにより、空芯コイルの導線にこの磁束変化に比例した誘導電流が流れる。電流センサは、この誘導電流を測定することにより導体中の電流を導出するのである。空芯コイルは磁性体の鉄芯等を有していないので、鉄心等による磁気飽和が無く、電流センサに用いられると幅広い電流範囲の測定が可能となる。
【０００３】
図１３は、従来の空芯コイルの構成を示す模式的な斜視図である。図１３において、空芯コイル１００は、樹脂等の非磁性体である基板１０１と、この基板１０１に設けられたコイル線１０２とを備えている。基板１０１は、導体が貫通する円形の基板開口部１０３を有している。コイル線１０２は、基板開口部１０３の周囲においてこの周方向に沿って金属箔等である導電性細線１０４が巻回されて形成されている。コイル線１０２は、基板１０１の両面に基板開口部１０３から略放射状に複数設けられた細線部１０４ａと、この両面の細線部１０４ａのそれぞれの端部同士を基板１０１を貫通して接続する複数の接続細線部１０４ｂとを有している。接続細線部１０４ｂは、基板１０１を厚さ方向に貫通する貫通孔に金属メッキされることにより形成されている。コイル線１０２は、基板１０１の両面に設けられた複数の細線部１０４ａが基板１０１を貫通する接続細線部１０４ｂにより電気的に直列に接続されて構成されたものである。従って、コイル線１０２は、基板１０１の両面で細線部１０４ａが露出した状態で基板１０１に埋め込まれている。
【０００４】
この空芯コイル１００は、導体を流れる電流による磁界だけでなく、外部からの磁界によっても誘導電流を発生する。この外部磁界による誘導電流は、導体の電流を測定する上で障害となるもので、電流センサの測定誤差の原因となる。この外部磁界による誘導電流の発生を抑制するための方法として、コイル線１０２の巻き進み方向と逆方向に巻き戻したコイル線をコイル線１０２に接続してコイル線１０２に発生する誘導起電力と逆方向の誘導起電力を巻き戻したコイル線に発生させて誘導起電力同士を相殺させる方法がある。従って、空芯コイル１００は、外部磁界による誘導電流の発生を抑制するために、コイル線１０２及び基板１０１にそれぞれ鏡面対称である巻き戻しのコイル線及び基板１０１’を備えた空芯コイル１００’がこの空芯コイル１００に貼り付けられて電流センサに用いられている。即ち、コイル線１０２及び巻き戻しのコイル線が電気的に直列に接続されるとともに、図に示されるように、基板１０１’の基板開口部１０３’を基板開口部１０３に揃わせて基板１０１と基板１０１’とが互いに貼り合わされることにより、コイル線１０２の巻き進み方向と逆方向に巻き戻すコイル線が鏡面対称に配置されて外部磁界及び外部電界（以下、外部電磁界という）による誘導起電力を相殺するように電流センサが構成されている。ここで、基板１０１及び基板１０１’には、互いに貼り合わされる面にそれぞれ外部に露出した細線部１０４ａ’及び細線部１０４ａが設けられているので、短絡しないように基板１０１と基板１０１’との間に絶縁層が介在している。
【０００５】
空芯コイル１００は、このような構成となっており、コイル線１０２が基板１０１に設けられているので、コイル線１０２の巻き間隔、即ち互いに隣り合う細線部１０４ａの間隔を容易に一定とすることができる。従って、測定されるべき導体中を流れる電流による磁束がコイル線１０２に均等に誘導起電力を発生させることができ、電流センサの測定精度が高くなっている。
また、空芯コイル１００は、空芯コイル１００’と貼り合わされて用いられているので、外部電磁界による誘導起電力が相殺されて、電流センサの外部電磁界による測定誤差が抑制されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、コイル線１０２が巻き戻しのコイル線に対して異なる位置にあると、コイル線１０２に発生する誘導起電力と巻き戻したコイル線に発生する誘導起電力との間に差が生じ、すべてが相殺されず外部電磁界による誘導起電力の一部が残ってしまう。従って、外部電磁界による測定誤差を小さくするためには、できるだけコイル線１０２と巻き戻しのコイル線との配置位置を近づける必要があるが、従来例では空芯コイル１００と空芯コイル１００’とを貼り合わせる方法をとっていることから、コイル線１０２と巻き戻しのコイル線との配置位置を近づけるにも限界があるという問題点があった。
【０００７】
また、空芯コイル１００と空芯コイル１００’とを貼り合わせる方法では、コイル線１０２及び巻き戻しのコイル線の短絡を防止するために空芯コイル１００及び空芯コイル１００’の間に樹脂等の絶縁層を介在させなければならない。従って、それだけ時間及び労力が必要とされ、空芯コイル１００及び空芯コイル１００’を貼り合わせて電流センサを大量に生産することが困難であるという問題点があった。
【０００８】
また、空芯コイル１００におけるコイル線１０２の巻き数が多くなるとそれだけ多くの部分で誘導起電力が発生するので、電流センサの測定感度も増加する。このことから、コイル線１０２は巻き間隔をできるだけ密にして巻き数が多くなるようにしている。しかしながら、コイル線１０２の巻き間隔を密にするにもコイル線１０２自体の太さがあるため限界があり、また、空芯コイル１００に空芯コイル１００’を貼り合わせて巻き数を多くすることもできるが、空芯コイル１００及び空芯コイル１００’を貼り合わせることによる上記の問題点が発生するため、空芯コイル１００の巻き数を多くして容易に電流センサの測定感度をさらに増加させることは困難であるという問題点があった。
【０００９】
そこでこの発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするもので、容易に製作できるとともに巻き数が多く、また外部電磁界による誘導起電力の発生をさらに抑制することができる等の空芯コイルを得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る空芯コイルは、導体に流れる電流を測定するために用いられる空芯コイルであって、中央に基板開口部を有した絶縁性基板と、前記絶縁性基板に設けられ、前記基板開口部の軸線周りに沿って導線が巻回されて構成された複数のコイル部を有し、前記巻回方向に沿って視たときの各前記コイル部の前記導線によって囲まれる領域が互いに一部重なり合って各前記コイル部が配置されているとともに、前記導体を流れる電流により各前記コイル部に発生する誘導起電力が電気的に同じ向きになるように各前記コイル部が直列に接続されて構成されたコイル線とを備え、前記絶縁性基板は、各前記コイル部の前記導線が貫通した芯基板部と、前記芯基板部の一面及び他面からそれぞれ同数段重ねられた重ね基板部とを有し、各前記コイル部は、前記一面側に重ねられた前記重ね基板部の反前記芯基板部側の重ね面及び前記一面の何れかに、前記軸線周りに略放射状に配列された複数の第１細線部、前記他面側に重ねられた前記重ね基板部の反前記芯基板部側の重ね面及び前記他面の何れかに、前記軸線周りに略放射状に配列された複数の第２細線部、前記第１細線部の一端部と前記第２細線部の一端部とを電気的に接続する内径側接続細線部、並びに前記第１細線部の他端部と前記内径側接続細線部に電気的に接続された前記一端部を有する前記第２細線部に隣接する前記第２細線部の他端部とを電気的に接続する外径側接続細線部を有している。
【００１１】
また、導体に流れる電流を測定するために用いられる空芯コイルであって、中央に基板開口部を有した絶縁性基板と、前記絶縁性基板に設けられ、前記基板開口部の軸線周りに沿って導線が巻回されて構成された複数のコイル部を有し、前記導体を流れる電流により発生する誘導起電力が電気的に同じ向きになるように各前記コイル部が直列に接続されて構成されたコイル線とを備え、前記絶縁性基板は、各前記コイル部の前記導線が貫通した芯基板部と、前記芯基板部の一面及び他面からそれぞれ同数段重ねられた重ね基板部とを有し、前記芯基板部は、前記一面を有する一面側芯基板分割部と、前記他面を有する他面側芯基板分割部とから構成されており、各前記コイル部は、前記一面側に重ねられた前記重ね基板部の反前記芯基板部側の重ね面及び前記一面の何れかに、前記軸線周りに略放射状に配列された複数の第１細線部、前記他面側に重ねられた前記重ね基板部の反前記芯基板部側の重ね面及び前記他面の何れかに、前記軸線周りに略放射状に配列された複数の第２細線部、前記第１細線部の一端部と前記第２細線部の一端部とを電気的に接続する内径側接続細線部、並びに前記第１細線部の他端部と前記内径側接続細線部に電気的に接続された前記一端部を有する前記第２細線部に隣接する前記第２細線部の他端部とを電気的に接続する外径側接続細線部を有し、前記内径側接続細線部及び前記外径側接続細線部は、それぞれ前記一面側芯基板分割部及び前記他面側芯基板部の間で一面側接続分割部及び他面側接続分割部に分割されており、前記一面側接続分割部及び前記他面側接続分割部は、互いに電気的に接続する導体ランドを前記一面側接続分割部と前記他面側接続分割部との間にそれぞれ有している。
【００１２】
また、前記重ね基板部は、前記一面及び前記他面にそれぞれ１段ずつ重ねられ、前記巻回方向に沿って視たときに、一方の前記コイル部の前記第１細線部と前記第２細線部との間に、他方の前記コイル部の前記第１細線部あるいは前記第２細線部のいずれかが配置されている。
【００１３】
また、前記重ね基板部は、前記一面及び前記他面にそれぞれ１段ずつ重ねられ、前記巻回方向に沿って視たときに、一方の前記コイル部の前記第１細線部と前記第２細線部との間に、他方の前記コイル部の前記第１細線部及び前記第２細線部がともに配置されている。
【００１４】
また、前記重ね基板部は、前記一面及び前記他面にそれぞれ１段ずつ重ねられ、前記巻回方向に沿って視たときに、一方の前記コイル部の前記内径側接続細線部と前記外径側接続細線部との間に、他方の前記コイル部の前記内径側接続細線部あるいは前記外径側接続細線部のいずれかが配置されている。
【００１５】
また、前記重ね基板部は、前記一面及び前記他面にそれぞれ１段ずつ重ねられ、前記巻回方向に沿って視たときに、一方の前記コイル部の前記内径側接続細線部及び前記外径側接続細線部がともに、他方の前記コイル部の前記内径側接続細線部と前記外径側接続細線部との間に配置されている。
【００１６】
また、前記巻回方向に沿って視たときに、前記導体が前記コイル線を囲んで絶縁体を介して少なくとも１回巻回されている。
【００１７】
また、前記基板開口部の径方向に沿って複数に分割された分割部から構成された空芯コイルであって、各前記分割部は、前記組み合わせられる際にそれぞれの前記導線を互いに着脱可能に電気的及び機械的に接続する接続手段を有している。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る空芯コイルの構成を示す部分斜視図である。図１において、空芯コイル１は、樹脂等の非磁性体で作製された絶縁性基板２と、この絶縁性基板２に設けられたコイル線３とを備えている。絶縁性基板２は、導体が貫通する基板開口部４を中央に有した円板である。この基板開口部４の形状は、貫通する導体の軸線周りに沿った円形状となっている。コイル線３は、この基板開口部４の外周に沿って導線が巻回されて構成された複数（例えば、２つ）のコイル部である巻き戻しコイル部５及び巻き進みコイル部６を有している。この巻き戻しコイル部５と巻き進みコイル部６とは接続点７で電気的に直列に接続されている。この巻き戻しコイル部５及び巻き進みコイル部６は、導体に流れる電流によってそれぞれのコイル部に発生した誘導起電力が電気的に同じ向きになるように巻回されている。
【００１９】
図２は、コイル線３の構成を示す部分拡大図であり、図３は、コイル線３の巻回方向に沿って視たときの巻き戻しコイル部５及び巻き進みコイル部６の配置状態を示す模式図である。図２においては、巻き戻しコイル部５と巻き進みコイル部６との接続点７付近のコイル線３を示している。また、図４は、絶縁性基板の厚さ方向に視たときの空芯コイル１の模式的な正面図である。図１乃至図４において、絶縁性基板２は、巻き戻しコイル部５及び巻き進みコイル部６の導線がともに貫通した芯基板部８と、この芯基板部８の一面９及び他面１０にそれぞれ１段ずつ重ねられた重ね基板部１１とを有している。重ね基板部１１は、芯基板部８の一面９に重ねられた第１重ね基板部１２と、他面１０に重ねられた第２重ね基板部１３とから構成されている。また、図３に示すように、巻き戻しコイル部５及び巻き進みコイル部６は、基板開口部４の外周に沿った巻回方向に沿って視たとき、巻き戻しコイル部５の導線で囲まれる領域と巻き進みコイル部６の導線で囲まれる領域とが一部重なり合うように配置されている。
【００２０】
巻き戻しコイル部５は、芯基板部８の一面９に基板開口部４の円周に沿って略放射状に配列され例えば金属箔で形成された複数の第１細線部である第１戻し細線部１４と、他面１０に基板開口部４の円周に沿って略放射状に配列され例えば金属箔で形成された複数の第２細線部である第２戻し細線部１５とを有している。第１戻し細線部１４は、図４に示すように絶縁性基板２の厚さ方向に沿って視たときに、基板開口部４側の一端部１４ａが第２戻し細線部１５の基板開口部４側の一端部１５ａに重なり、他端部１４ｂがこの重なった第２戻し細線部１５に隣接する第２戻し細線部１５の他端部１５ｂに重なるように配置されている。ここで、図２及び図４において、点線は第２戻し細線部１５を示している。他の各第１戻し細線部１４も同様に配置されている。従って、絶縁性基板２の厚さ方向に沿って視たときに、各第１戻し細線部１４及び各第２戻し細線部１５によって基板開口部４の周りに鋸歯状の模様が形成されている。
【００２１】
また、巻き戻しコイル部５は、芯基板部８を厚さ方向に貫通して第１戻し細線部１４の一端部１４ａ及び第２戻し細線部１５の一端部１５ａを電気的に接続する内径側接続細線部である内径側戻し接続細線部１６と、芯基板部８を厚さ方向に貫通して第１戻し細線部１４の他端部１４ｂ及び第２戻し細線部１５の他端部１５ｂを電気的に接続する外径側接続細線部である外径側戻し接続細線部１７とを有している。この内径側戻し接続細線部１６は、図４において重なっている第１戻し細線部１４の一端部１４ａと第２戻し細線部１５の一端部１５ａとを接続している。外径側戻し接続細線部１７は、同様に図４において重なっている他端部１４ｂと他端部１５ｂとを接続している。また、内径側戻し接続細線部１６及び外径側戻し接続細線部１７は、芯基板部８の厚さ方向に貫通した貫通孔に金属メッキをすることにより形成されている。
【００２２】
従って、巻き戻しコイル部５は、各第１戻し細線部１４及び各第２戻し細線部１５が各内径側戻し接続細線部１６及び各外径側戻し接続細線部１７によって電気的に直列に接続されて形成されているとともに、各第１戻し細線部１４が一面９に露出し、各第２戻し細線部１５が他面１０に露出した状態で芯基板部８に埋め込まれている。
【００２３】
巻き進みコイル部６は、芯基板部８の一面９に重ねられた第１重ね基板部１２の芯基板部８側と反対側の反芯基板部側の重ね面である第１重ね面１８に基板開口部４の外周に沿って略放射状に配列され例えば金属箔で形成された複数の第１細線部である第１進み細線部１９と、芯基板部８の他面１０に重ねられた第２重ね基板部１３の芯基板部８側と反対側の反芯基板部側の重ね面である第２重ね面２０に基板開口部４の外周に沿って略放射状に配列され例えば金属箔で形成された複数の第２細線部である第２進み細線部２１とを有している。
【００２４】
この第１進み細線部１９及び第２進み細線部２１の配置関係も、第１戻し細線部１４及び第２戻し細線部１５の配置関係と同様になっている。即ち、第１進み細線部１９は、図４に示すように、絶縁性基板２の厚さ方向に沿って視たときに、基板開口部４側の一端部１９ａが第２進み細線部２１の基板開口部４側の一端部２１ａに重なり、他端部１９ｂがこの一端部１９ａが重なった第２進み細線部２１に隣接する第２進み細線部２１の他端部２１ｂに重なるように配置されている。他の各第１進み細線部１９も同様に配置されている。ここで、図２及び図４において、点線は第２進み細線部２１を示している。従って、同様の方向に沿って視たときに、基板開口部４の周りには、第１戻し細線部１４及び第２戻し細線部１５と同様にして各第１進み細線部１９及び各第２進み細線部２１によっても鋸歯状模様が形成されている。ここで、各第１進み細線部１９の一端部１９ａ及び各第２進み細線部２１の一端部２１ａは、それぞれ各第１戻し細線部１４の一端部１４ａ及び各第２戻し細線部１５の一端部１５ａよりも基板開口部４に近づけて配置され、各第１進み細線部１９の他端部１９ｂ及び各第２進み細線部２１の他端部２１ｂも、それぞれ各第１戻し細線部１４の他端部１４ｂ及び各第２戻し細線部１５の他端部１５ｂよりも基板開口部４に近づけて配置されている。また、図４において、互いに重なっている他端部１９ｂ及び他端部２１ｂを有する第１進み細線部１９及び第２進み細線部２１がその他端部１９ｂ及び他端部２１ｂを始点としたベクトルであると考えると、そのベクトルの合成方向に基板開口部４の中心点が存在するように各第１進み細線部１９及び各第２進み細線部２１は設けられている。同様に、互いに重なっている他端部１４ｂ及び他端部１５ｂを有する第１戻し細線部１４及び第２戻し細線部１５をその他端部１４ｂ及び他端部１５ｂを始点としたベクトルであると考えて、そのベクトルの合成方向に基板開口部４の中心点が存在するように各第１戻し細線部１４及び各第２戻し細線部１５が設けられている。従って、各第１進み細線部１９、各第２進み細線部２１、各第１戻し細線部１４及び第２戻し細線部１５は、基板開口部４の中心点に向けては配置されていない。
【００２５】
また、巻き進みコイル部６は、芯基板部８、第１重ね基板部１２及び第２重ね基板部１３を厚さ方向に全て貫通して第１進み細線部１９の一端部１９ａ及び第２進み細線部２１の一端部２１ａを電気的に接続する内径側接続細線部である内径側進み接続細線部２２と、芯基板部８、第１重ね基板部１２及び第２重ね基板部１３を厚さ方向に全て貫通して第１進み細線部１９の他端部１９ｂ及び第２進み細線部２１の他端部２１ｂを電気的に接続する外径側進み接続細線部２３とを有している。この内径側進み接続細線部２２は、図４において重なっている第１進み細線部１９の一端部１９ａと第２進み細線部２１の一端部２１ａとを接続している。外径側進み接続細線部２３は、図４において重なっている他端部１９ｂと他端部２１ｂとを接続している。従って、図３に示すように、基板開口部４の外周に沿って視たときに、内径側進み接続細線部２２及び外径側進み接続細線部２３の間に内径側戻し接続細線部１６が配置され、内径側戻し接続細線部１６及び外径側戻し接続細線部１７の間に外径側進み接続細線部２３が配置されている。なお、内径側接続重ね細線部２２及び外径側接続重ね細線部２３は、芯基板部８、第１重ね基板部１２及び第２重ね基板部１３の厚さ方向に全て貫通した貫通孔に金属メッキをすることにより形成されている。
【００２６】
また、接続点７で一端部同士が接続された巻き戻しコイル部５及び巻き進みコイル部６の各他端部がコイル線３の引出部２５、２６となって絶縁性基板２に取り付けられた信号処理回路２７に電気的に接続されている。
【００２７】
この空芯コイル１は、以下のようにして作製される。まず、基板開口部４を有し、ドリル等によって複数の貫通孔が設けられた芯基板部８の一面９及び他面１０に金属箔の第１戻し細線部１４及び第２戻し細線部１５を両端部が貫通孔に接触するように略放射状にプリントする。そして、貫通孔に金属メッキをして巻き戻しコイル部５を形成する。次に、第１重ね基板部１２及び第２重ね基板部１３をそれぞれ一面９及び他面１０に貼り付けて基板を貫通する貫通孔をドリル等により所定の位置に形成する。その後、基本コイル部５と同様にして第１進み細線部１９及び第２進み細線部２１をそれぞれ第１重ね面１８及び第２重ね面２０にプリントし、貫通孔に金属メッキして巻き進みコイル部６を形成する。なお、接続点７の部分、引出部２５、２６の部分は、プリントする際、あるいは金属メッキする際に特別に形成する。その後、出来上がった絶縁性基板２に信号処理回路を取り付けて引出部２５、２６と電気的に接続する。
【００２８】
このように構成された空芯コイル１は、電流センサに用いられる場合、通常、基板開口部４に電流が流れる導体を貫通させて用いられる。導体を電流が流れると導体の軸線周りに磁界が発生し、この磁界の変化により巻き進みコイル部６及び巻き戻しコイル部５のそれぞれの巻き数に応じた誘導起電力が巻き戻しコイル部６及び巻き進みコイル部５のそれぞれに発生する。それぞれの誘導起電力は互いに打ち消し合わない、同じ向きになるように巻き進みコイル部６及び巻き戻しコイル部５が巻回されているので、両方の誘導起電力が足し合わされて大きな誘導電流がコイル線３を流れ、この誘導電流が信号処理回路２７で計測されて導体を流れる電流が算出される。
【００２９】
この空芯コイル１は、巻き進みコイル部６が基板開口部４の外周方向に沿った巻き進み方向に巻回され、巻き戻しコイル部５が巻き進みコイル部６の巻き進み方向とは逆方向に巻き戻していることから、この空芯コイル１は、コイル線３に発生する外部電磁界による誘導起電力を相殺する効果がある。また、図３に示される、巻き戻しコイル部５の導線によって囲まれる領域及び巻き進みコイル部６の導線によって囲まれる領域のそれぞれの位置及び面積を、内径側戻し接続細線部１６、外径側戻し接続細線部１７、内径側進み接続細線部２２及び外径側進み接続細線部２３の配置位置を移動させることにより容易に変更できることから、それぞれの領域が重なって共通する部分を大きくし、しかもその面積を一致させることにより、さらに外部電磁界による測定誤差を小さくすることができる。
【００３０】
また、巻き戻しコイル部５及び巻き進みコイル部６は、第１戻し細線部１４、第２戻し細線部１５、第１進み細線部１９及び第２進み細線部２１がそれぞれ異なる面に形成されていることから、各第１戻し細線部１４、各第２戻し細線部１５、各第１進み細線部１９及び各第２進み細線部２１をそれぞれの面で最大限、密に配列でき、コイル線３の巻回密度を大きくすることができる。このことから、空芯コイル１が用いられる電流センサの測定感度をさらに良くすることができる。
また、この空芯コイル１は、巻き戻しコイル部６及び巻き進みコイル部５の両方の誘導起電力が足し合わされているので、従来例の空芯コイル１００に比べて大きな誘導起電力を発生することができ、電流センサとしての測定感度がさらに良くなる。
【００３１】
また、この空芯コイル１においては、巻き進みコイル部６及び巻き戻しコイル部５の形成は絶縁性基板２の形成とともになされ、この巻き進みコイル部６及び巻き戻しコイル部５が絶縁性基板２に埋め込まれた状態で用いられるので、巻き進みコイル部６及び巻き戻しコイル部５それぞれの巻き間隔も一定に保つことができるとともに、巻き進みコイル部６と巻き戻しコイル部５とを貼り合わせる作業がないので、作業も容易になり、しかもコイル線３の巻き間隔も一定で測定誤差の小さい電流センサを作製することができる。
【００３２】
なお、この空芯コイル１は、コイル線３が巻き戻しコイル部５及び巻き進みコイル部６の２つのコイル部を有している構成となっているが、コイル部の数は２つに限定する必要はなく、３つ以上であっても構わない。この場合、複数のコイル部はすべて電気的に直列に接続され、導体に流れる電流によりコイル部に発生する誘導起電力の向きが電気的に同一となるようにそれぞれ巻回されている。また、重ね基板部１１は芯基板部８の一面９及び他面１０からそれぞれ順に複数のコイル部の数より１つ少ない数だけ重ねられて、各面に各コイル部の第１細線部あるいは第２細線部が形成されている。
【００３３】
また、上記実施の形態においては、巻き戻しコイル部５の内径側戻し接続細線部１６及び外径側戻し接続細線部１７は、それぞれ巻き進みコイル部６の内径側進み接続細線部２２及び外径側進み接続細線部２３よりも基板開口部４からみて離れた位置に配置されているが、このような配置位置に限定される必要はなく、それぞれ巻き進みコイル部６の内径側進み接続細線部２２及び外径側進み接続細線部２３よりも基板開口部４に近い位置に配置されていても構わない。このようにしても、図３の、巻き戻しコイル部５の導線によって囲まれる領域及び巻き進みコイル部６の導線によって囲まれる領域が重なって共通する部分を大きくでき、しかもその面積を一致させることもできる。
さらに、同様の理由で、巻き戻しコイル部５の内径側戻し接続細線部１６と外径側戻し接続細線部１７との間に、巻き進みコイル部６の内径側進み接続細線部２２及び外径側進み接続細線部２３が配置されるようにしても構わない。
【００３４】
また、上記実施の形態においては、使い勝手を良くするため信号処理回路２７が絶縁性基板２に設けられているが、当然のことながら、信号処理回路２７が別になっていても構わない。
【００３５】
実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２に係る空芯コイルの構成を示す絶縁性基板の厚さ方向に視たときの模式的な正面図である。図５において、この実施の形態２に係る空芯コイル３１は、コイル線３２を備えている。この空芯コイル３１は、実施の形態１の空芯コイル１のコイル線３をコイル線３２に置き換えた構成となっており、コイル３２以外の他の構成は実施の形態１と同様である。
【００３６】
コイル線３２は、基板開口部４の外周に沿って導線が巻回されて構成された複数（例えば、２つ）のコイル部である巻き戻しコイル部３３及び巻き進みコイル部３４を有している。巻き戻しコイル部３３及び巻き進みコイル部３４は、それぞれ実施の形態１の巻き戻しコイル部５及び巻き進みコイル部６と同様の構成となっているが、それぞれの構成要素の形成箇所が異なっている。
【００３７】
即ち、図６は、コイル線３２を巻回方向に沿って視た状態の模式図である。図６において、巻き戻しコイル部３３は、複数の第１戻し細線部１４及び複数の第２戻し細線部１５を有し、各第１戻し細線部１４及び各第２戻し細線部１５を電気的に直列に接続する内径側戻し接続細線部１６及び外径側戻し接続細線部１７を有している。第１戻し細線部１４は芯基板部８の一面９に形成され、第２戻し細線部１５は第２重ね基板部１３の第２重ね面２０に形成されている。また、内径側戻し接続細線部１６及び外径側戻し接続細線部１７は、芯基板部８及び第２重ね基板部１３を貫通して形成されている。
【００３８】
巻き進みコイル部３４は、複数の第１進み細線部１９及び複数の第２進み細線部２１を有し、各第１進み細線部１９及び各第２進み細線部２１を電気的に直列に接続する内径側進み接続細線部２２及び外径側進み接続細線部２３を有している。第１進み細線部１９は第１重ね基板部１２の第１重ね面１８に形成され、第２進み細線部２１は芯基板部８の他面１０に形成されている。また、内径側進み接続細線部２２及び外径側進み接続細線部２３は、第１重ね基板部１２及び芯基板部８を貫通して形成されている。
また、コイル線３２をその巻回方向に沿って視た場合、巻き戻しコイル部３３の内径側戻し接続細線部１６及び外径側戻し接続細線部１７は、巻き進みコイル部３４の内径側進み接続細線部２２及び外径側進み接続細線部２３の間に配置されている。
【００３９】
従って、このような構成の空芯コイル３１は、第１重ね基板部１２あるいは第２重ね基板部１３の厚さを調整し、又は内径側戻し接続細線部１６、外径側戻し接続細線部１７、内径側進み接続細線部２２あるいは外径側進み接続細線部２３を空芯コイル３１の径方向に移動させることにより、実施の形態１と同様の効果を奏するとともに、空芯コイル３１の径方向の幅をさらに小さくすることができるので、例えば電流を測定すべき導体が隣接して配置されている場合のように導体の径方向に装着空間が制限されていても、この空芯コイル３１をその隣接した導体のそれぞれに装着することができ、測定が可能になる。
【００４０】
なお、実施の形態１と同様に、コイル線３２のコイル部は、２つに限定される必要はなく、３つ以上であっても構わない。この場合、芯基板部８には、一面９及び他面１０にそれぞれコイル部の数より１つ少ない数の重ね基板部が重ねられる。
【００４１】
また、図７に示すように、コイル線３２の巻回方向に沿って視たときの巻き戻しコイル部３３の外径側戻し接続細線部１７が巻き進みコイル部３４の外径側進み接続細線部２３よりも基板開口部４からみて外側に配置されてもよい。即ち、内径側進み接続細線部２２と外径側進み接続細線部２３との間に内径側戻り接続細線部１６が配置され、内径側戻り接続細線部１６と外径側戻り接続細線部１７との間に外径側進み接続細線部２３が配置されていてもよい。このようにすれば、空芯コイル３１の径方向及び厚さ方向の寸法調整が一度に可能になる。
【００４２】
実施の形態３．
図８は、この発明の実施の形態３に係る空芯コイルをそのコイル線の巻回方向に沿って視たときの模式図である。図８において、空芯コイル４１は、基板開口部４を有する絶縁性基板４２と、この絶縁性基板４２に設けられ基板開口部４の外周に沿って巻回されたコイル線４３とを備えている。
【００４３】
絶縁性基板４２は、芯基板部４４と、重ね基板部１１とを有している。重ね基板部１１は、実施の形態１と同様であり、芯基板部４４の一面９に重ねられた第１重ね基板部１２と、他面１０に重ねられた第２重ね基板部１３とから構成されている。芯基板部４４は、一面９を有する一面側芯基板分割部４５と、他面１０を有する他面側芯基板分割部４６とから構成されている。一面側芯基板分割部４５及び他面側芯基板分割部４６は、互いに対向して設けられた一面側対向面４７及び他面側対向面４８を有している。
【００４４】
コイル線４３は、基板開口部４の外周に沿って導線が巻回されて形成された巻き戻しコイル部４９及び巻き進みコイル部５０を有している。巻き戻しコイル部４９と巻き進みコイル部５０とは、電気的に直列に接続され、測定される電流による誘導起電力が電気的に同じ向きになるように巻回されている。
【００４５】
巻き戻しコイル部４９は、実施の形態１と同様に、一面９に形成された複数の第１戻し細線部１４と、他面１０に形成された複数の第２戻し細線部１５を有している。また、巻き戻しコイル部４９は、第１戻し細線部１４と第２戻し細線部１５とを電気的に直列に接続する内径側戻し接続細線部５１及び外径側戻し接続細線部５２を有している。
【００４６】
内径側戻し接続細線部５１は、一面側芯基板分割部４５を貫通する一面側接続分割部である一面側戻し接続分割部５３と、他面側芯基板分割部４６を貫通する他面側接続分割部である他面側戻し接続分割部５４とを有している。一面側戻し接続分割部５３は、一面側対向面４７に露出した例えば導電性ペーストの導体ランドである一面側導体ランド５５を有し、他面側戻し接続分割部５４は、他面側対向面４８に露出した例えば導電性ペーストの導体ランドである他面側導体ランド５６を有している。この一面側導体ランド５５と他面側導体ランド５６とが圧接し電気的接続がなされて、内径側戻し接続細線部５１が形成されている。
【００４７】
外径側戻し接続細線部５２も同様に、一面側芯基板分割部４５を貫通する一面側接続分割部である一面側戻し接続分割部５７と、他面側芯基板分割部４６を貫通する他面側接続分割部である他面側戻し接続分割部５８とを有している。一面側戻し接続分割部５７は、一面側対向面４７に露出した例えば導電性ペーストの導体ランドである一面側導体ランド５９を有し、他面側戻し接続分割部５８は、他面側対向面４８に露出した例えば導電性ペーストの導体ランドである他面側導体ランド６０を有している。この一面側導体ランド５９と他面側導体ランド６０とが圧接し電気的接続がなされて、外径側戻し接続細線部５２が形成されている。
【００４８】
巻き進みコイル部５０も、実施の形態１の巻き進みコイル部６と同様に、第１重ね面１８に形成された複数の第１進み細線部１９と、第２重ね面２０に形成された複数の第２進み細線部２１を有している。また、巻き進みコイル部５０は、第１進み細線部１９と第２進み細線部２１とを電気的に直列に接続する内径側進み接続細線部６１及び外径側進み接続細線部６２を有している。
【００４９】
内径側進み接続細線部６１は、一面側芯基板分割部４５を貫通する一面側接続分割部である一面側進み接続分割部６３と、他面側芯基板分割部４６を貫通する他面側接続分割部である他面側進み接続分割部６４とを有している。一面側進み接続分割部６３は、一面側対向面４７に露出した例えば導電性ペーストの導体ランドである一面側導体ランド６５を有し、他面側進み接続分割部６４は、他面側対向面４８に露出した例えば導電性ペーストの導体ランドである他面側導体ランド６６を有している。この一面側導体ランド６５と他面側導体ランド６６とが圧接し電気的接続がなされて、内径側戻し接続細線部６１が形成されている。
【００５０】
外径側進み接続細線部６２も同様に、一面側芯基板分割部４５を貫通する一面側接続分割部である一面側進み接続分割部６７と、他面側芯基板分割部４６を貫通する他面側接続分割部である他面側進み接続分割部６８とを有している。一面側進み接続分割部６７は、一面側対向面４７に露出した例えば導電性ペーストの導体ランドである一面側導体ランド６９を有し、他面側進み接続分割部６８は、他面側対向面４８に露出した例えば導電性ペーストの導体ランドである他面側導体ランド７０を有している。この一面側導体ランド６９と他面側導体ランド７０とが圧接し電気的接続がなされて、外径側進み接続細線部６２が形成されている。
他の構成は実施の形態１と同様である。
【００５１】
ここで、一般に空芯コイルは、上述のように、測定されるべき導体を中央に貫通させ、その導体に流れる電流によって発生する磁束が導体の軸線周りに沿って巻回されたコイル線に鎖交してコイル線に誘導起電力を発生させることにより、その導体に流れる電流を測定する。従って、コイル線に鎖交する磁束が大きいほどコイル線に発生する誘導起電力も大きくなる。この鎖交する磁束の量は、巻回方向に沿って視たときのコイル線の導線に囲まれる領域の面積が大きいほど、多くなる。また、通常、この測定される導体は、平行に隣接して複数配置されることが多いため、空芯コイルは導体に装着する際に導体の軸線方向ではなく径方向の距離の制約を受けやすい。このようなことから、上記の導線に囲まれる領域の面積を大きくするために、その領域の形状が導体の軸線方向に沿って細長く形成される場合がある。
【００５２】
絶縁性基板に形成されたコイル線は、この絶縁性基板にドリル等で貫通孔を形成し金属メッキをすることで上記軸線方向に沿った導線を形成している。しかしながら、この貫通孔の距離が大きくなると、ドリルが折れやすくなる等の不都合が発生するためドリル径が大きくなり、それだけ貫通孔の径も大きくなる。貫通孔の径が大きくなると、それだけ体積をとり絶縁性基板に形成されるコイル線の巻回数が少なくなる。
【００５３】
この実施の形態に係る空芯コイル４１では、内径側戻し接続細線部５１、外径側戻し接続細線部５２、内径側進み接続細線部６１及び外径側進み接続細線部６２は、それぞれ一面側戻し接続細線部５３，５７、一面側進み接続細線部６３，６７と、他面側戻し接続細線部５４，５８、他面側進み接続細線部６４，６８とが一面側対向面４７及び他面側対向面４８の間で電気的に接続されて形成されていることから、ドリルによって一度に内径側戻し接続細線部５１、外径側戻し接続細線部５２、内径側進み接続細線部６１及び外径側進み接続細線部６２の長さの貫通孔を形成する必要はなくなり、一面側戻し接続細線部５３，５７、一面側進み接続細線部６３，６７、他面側戻し接続細線部５４，５８、及び他面側進み接続細線部６４，６８の貫通孔をそれぞれ個別に形成することができるようになる。一面側戻し接続細線部５３，５７、一面側進み接続細線部６３，６７、他面側戻し接続細線部５４，５８、及び他面側進み接続細線部６４，６８の長さは、内径側戻し接続細線部５１、外径側戻し接続細線部５２、内径側進み接続細線部６１及び外径側進み接続細線部６２の長さよりも短いので、それだけ細いドリルで貫通孔を形成でき、巻き数を多くできる。
【００５４】
また、内径側戻し接続細線部５１、外径側戻し接続細線部５２、内径側進み接続細線部６１及び外径側進み接続細線部６２は、それぞれ一面側戻し接続細線部５３，５７、一面側進み接続細線部６３，６７と、他面側戻し接続細線部５４，５８、他面側進み接続細線部６４，６８とが電気的に接続されて全体として長くなるので、それだけ測定される導体の径方向の距離の制約に関係なく図８における上記のコイル線の導線に囲まれる領域の面積を大きくすることができる。
【００５５】
なお、図８における巻き戻しコイル部４９と巻き進みコイル部５０との配置関係は、実施の形態２における巻き戻しコイル部３３と巻き進みコイル部３４との配置関係であっても、同様の効果を奏し、また、それぞれのコイル部の接続細線部が芯基板部４４を貫通する構成となっていれば、例えば巻き進みコイル部が巻き戻しコイル部を囲んで巻回されている構成であっても構わない。
【００５６】
また、実施の形態１と同様に、コイル線４３のコイル部は、２つに限定される必要はなく、３つ以上であっても構わない。この場合、芯基板部４４には、一面９及び他面１０にそれぞれコイル部の数より１つ少ない数の重ね基板部が重ねられる。
【００５７】
なお、上記各実施の形態において、測定される導体は、空芯コイルの基板開口部を貫通するようになっているが、この導体８０を基板開口部の外周に沿ったコイル線の巻回方向に沿ってコイル線を囲みつつ巻き進むようにすれば、コイル線に鎖交する磁束量が増加するので、それだけ測定感度が向上する。この場合、導体は、図９に示すように、例えば銅メッキによりエポキシ樹脂等の絶縁体を塗布した空芯コイルの表面に形成されて構成されてもよい。このようにすることにより、導体８０とコイル線との位置関係が一定になってさらにコイル線に鎖交する磁束量を安定させることができる。
【００５８】
また、上記各実施の形態において、空芯コイルは、絶縁性基板及びコイル線によって円環状に形成されているが、その一部が切り離し可能となっていても構わない。即ち、円環状の空芯コイルは、図１０に示すように、略Ｃ形の分割部である主分割部８１と、この主分割部８１の両端に着脱可能に取り付けられた分割部である切り離し分割部８２とから構成され、主分割部８１及び切り離し分割部８２により全体として円環形状を形成するようになっていても構わない。このような構成であれば、測定される導体を空芯コイルの基板開口部に貫通させる際にわざわざ導体の端部から開口部に挿入させなくても、切り離し分割部８２を主分割部８２から切り離してできた空間から導体を挿入することができるので、既設の導体等のように導体の切断が困難な場合等でも空芯コイルを容易に装着することができる。
【００５９】
主分割部８１と切り離し分割部８２とを接続するために、主分割部８１と切り離し分割部８２の構成が例えば以下のようになっていてもよい。即ち、図１１は、主分割部８１及び切り離し分割部８２が互いに切り離されている状態のそれぞれの端部を模式的に示す部分斜視図であり、図１２は、図１１の矢印８３に沿って視たときのコイル線の接続細線部を形成する貫通孔の状態を示す模式図である。図１０乃至図１２において、主分割部８１の端部はステップ面８４を有する階段状の係合部８５となっており、切り離し分割部８２の端部はステップ面８６を有する階段状の係合部８７となっている。主分割部８１及び切り離し分割部８２が接続される際には、ステップ面８４とステップ面８６とが互いに対向して配置される。切り離し分割部８２の係合部８７には、貫通孔内に形成されるとともにステップ面８４から突出した導電性の接続手段であるピン８８が設けられている。また、主分割部８１の係合部８５には、内面に金属メッキされた貫通孔８９が形成されており、主分割部８１及び切り離し分割部８２が接続される際に、この貫通孔８９にピン８８の突出した部分が挿入されるようになっている。ピン８８は、貫通孔８９に挿入される際に貫通孔８９内面に形成された金属メッキに接触するようになっており、ピン８８及び貫通孔８９内面の金属メッキによりコイル線の接続細線部が構成されるようになっている。このようにして、主分割部８１及び切り離し分割部８２は、コイル線の電気的接続がなされるとともに機械的にも接続されるようになっている。
【００６０】
このピン８８は、主分割部８１の係合部８５に設けられていてもよく、この場合、切り離し分割部８２の係合部８６には、内面に金属メッキされた貫通孔８９が形成される。
また、空芯コイルは、主分割部８１及び切り離し分割部８２の２つの分割部から構成されることに限定される必要はなく、３つ以上の分割部から構成されていても構わない。
【００６１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明に係る空芯コイルは、導体に流れる電流を測定するために用いられる空芯コイルであって、中央に基板開口部を有した絶縁性基板と、前記絶縁性基板に設けられ、前記基板開口部の軸線周りに沿って導線が巻回されて構成された複数のコイル部を有し、前記巻回方向に沿って視たときの各前記コイル部の前記導線によって囲まれる領域が互いに一部重なり合って各前記コイル部が配置されているとともに、前記導体を流れる電流により各前記コイル部に発生する誘導起電力が電気的に同じ向きになるように各前記コイル部が直列に接続されて構成されたコイル線とを備え、前記絶縁性基板は、各前記コイル部の前記導線が貫通した芯基板部と、前記芯基板部の一面及び他面からそれぞれ同数段重ねられた重ね基板部とを有し、各前記コイル部は、前記一面側に重ねられた前記重ね基板部の反前記芯基板部側の重ね面及び前記一面の何れかに、前記軸線周りに略放射状に配列された複数の第１細線部、前記他面側に重ねられた前記重ね基板部の反前記芯基板部側の重ね面及び前記他面の何れかに、前記軸線周りに略放射状に配列された複数の第２細線部、前記第１細線部の一端部と前記第２細線部の一端部とを電気的に接続する内径側接続細線部、並びに前記第１細線部の他端部と前記内径側接続細線部に電気的に接続された前記一端部を有する前記第２細線部に隣接する前記第２細線部の他端部とを電気的に接続する外径側接続細線部を有しているので、前記導線間隔のピッチが一定の前記コイル線を容易に形成できるとともに、互いに重なり合う前記領域が存在することにより、外部電磁界が各前記コイル部の共通する領域を通るようにすることができ、また各前記コイル部の前記領域の面積を同一に調整することもでき、前記外部電磁界が場所ごとで異なる変化をしていてもその変化に対応して各前記コイル部に互いに相殺する誘導起電力を発生させる効果が大きくなる。
【００６２】
また、導体に流れる電流を測定するために用いられる空芯コイルであって、中央に基板開口部を有した絶縁性基板と、前記絶縁性基板に設けられ、前記基板開口部の軸線周りに沿って導線が巻回されて構成された複数のコイル部を有し、前記導体を流れる電流により発生する誘導起電力が電気的に同じ向きになるように各前記コイル部が直列に接続されて構成されたコイル線とを備え、前記絶縁性基板は、各前記コイル部の前記導線が貫通した芯基板部と、前記芯基板部の一面及び他面からそれぞれ同数段重ねられた重ね基板部とを有し、前記芯基板部は、前記一面を有する一面側芯基板分割部と、前記他面を有する他面側芯基板分割部とから構成されており、各前記コイル部は、前記一面側に重ねられた前記重ね基板部の反前記芯基板部側の重ね面及び前記一面の何れかに、前記軸線周りに略放射状に配列された複数の第１細線部、前記他面側に重ねられた前記重ね基板部の反前記芯基板部側の重ね面及び前記他面の何れかに、前記軸線周りに略放射状に配列された複数の第２細線部、前記第１細線部の一端部と前記第２細線部の一端部とを電気的に接続する内径側接続細線部、並びに前記第１細線部の他端部と前記内径側接続細線部に電気的に接続された前記一端部を有する前記第２細線部に隣接する前記第２細線部の他端部とを電気的に接続する外径側接続細線部を有し、前記内径側接続細線部及び前記外径側接続細線部は、それぞれ前記一面側芯基板分割部及び前記他面側芯基板部の間で一面側接続分割部及び他面側接続分割部に分割されており、前記一面側接続分割部及び前記他面側接続分割部は、互いに電気的に接続する導体ランドを前記一面側接続分割部と前記他面側接続分割部との間にそれぞれ有しているので、前記内径側接続細線部及び前記外径側接続細線部を分割して作製でき、容易に前記内径側接続細線部及び前記外径側接続細線部の長さを長くして、前記軸線周りに沿って視たときの前記導線によって囲まれる領域の面積を大きくすることができる。
【００６３】
また、前記重ね基板部は、前記一面及び前記他面にそれぞれ１段ずつ重ねられ、前記巻回方向に沿って視たときに、一方の前記コイル部の前記第１細線部と前記第２細線部との間に、他方の前記コイル部の前記第１細線部あるいは前記第２細線部のいずれかが配置されているので、前記巻回方向に沿って視たときに、前記一方のコイル部の前記領域と前記他方のコイル部の前記領域とを一部重ね合わせて容易に配置させることができる。
【００６４】
また、前記重ね基板部は、前記一面及び前記他面にそれぞれ１段ずつ重ねられ、前記巻回方向に沿って視たときに、一方の前記コイル部の前記第１細線部と前記第２細線部との間に、他方の前記コイル部の前記第１細線部及び前記第２細線部がともに配置されているので、前記巻回方向に沿って視たときに、前記一方のコイル部の前記領域と前記他方のコイル部の前記領域とを一部重ね合わせて容易に配置させることができる。
【００６５】
また、前記重ね基板部は、前記一面及び前記他面にそれぞれ１段ずつ重ねられ、前記巻回方向に沿って視たときに、一方の前記コイル部の前記内径側接続細線部と前記外径側接続細線部との間に、他方の前記コイル部の前記内径側接続細線部あるいは前記外径側接続細線部のいずれかが配置されているので、前記巻回方向に沿って視たときに、前記一方のコイル部の前記領域と前記他方のコイル部の前記領域とを一部重ね合わせて容易に配置させることができる。
【００６６】
また、前記重ね基板部は、前記一面及び前記他面にそれぞれ１段ずつ重ねられ、前記巻回方向に沿って視たときに、一方の前記コイル部の前記内径側接続細線部及び前記外径側接続細線部がともに、他方の前記コイル部の前記内径側接続細線部と前記外径側接続細線部との間に配置されているので、前記巻回方向に沿って視たときに、前記一方のコイル部の前記領域と前記他方のコイル部の前記領域とを一部重ね合わせて容易に配置させることができる。
【００６７】
また、前記巻回方向に沿って視たときに、前記導体が前記コイル線を囲んで絶縁体を介して少なくとも１回巻回されているので、前記巻回方向に沿って視たときの前記コイル線の前記導線に囲まれる領域に前記導体を流れる電流により発生する磁束がさらに多く通り、前記コイル線に流れる誘導起電力が大きくなって測定感度が向上する。
【００６８】
また、前記基板開口部の径方向に沿って複数に分割された分割部から構成された空芯コイルであって、各前記分割部は、前記組み合わせられる際にそれぞれの前記導線を互いに着脱可能に電気的及び機械的に接続する接続手段を有しているので、前記基板開口部に前記導体を貫通させる際に、前記導体を切断する必要なく、前記空芯コイルを前記分割部に分割して容易に前記導体を前記基板開口部に貫通させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る空芯コイルの構成を示す部分斜視図である。
【図２】コイル線の構成を示す部分拡大図である。
【図３】図２の空芯コイルをそのコイル線の巻回方向に沿って視たときの模式図である。
【図４】絶縁性基板の厚さ方向に視たときの空芯コイルの模式的な正面図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る空芯コイルの構成を示す絶縁性基板の厚さ方向に視たときの模式的な正面図である。
【図６】図５の空芯コイルをそのコイル線の巻回方向に沿って視たときの模式図である。
【図７】この発明の実施の形態２の変形例の空芯コイルをそのコイル線の巻回方向に沿って視たときの模式図である。
【図８】この発明の実施の形態３に係る空芯コイルをそのコイル線の巻き線方向に沿って視たときの模式図である。
【図９】空芯コイルに導体を巻き付けた状態を示す正面図である。
【図１０】分割部によって構成された空芯コイルの正面図である。
【図１１】主分割部及び切り離し分割部が互いに切り離されている状態のそれぞれの端部を模式的に示す部分斜視図である。
【図１２】図１１の矢印８３に沿って視たときのコイル線の接続細線部を形成する貫通孔の状態を示す模式図である。
【図１３】従来の空芯コイルの構成を示す模式的な斜視図である。
【符号の説明】
１，３１，４１ 空芯コイル、２，４２ 絶縁性基板、３，３２，４３ コイル線、４ 基板開口部、５，３３，４９ 巻き戻しコイル部（コイル部）、６，３４，５０ 巻き進みコイル部（コイル部）、８，４４ 芯基板部、９ 一面、１０ 他面、１１ 重ね基板部（１２ 第１重ね基板部、１３ 第２重ね基板部）、１４ 第１戻し細線部（第１細線部）、１５ 第２戻し細線部（第２細線部）、１６，５１ 内径側戻し接続細線部（内径側接続細線部）、１７，５２ 外径側戻し接続細線部（外径側接続細線部）、１８ 第１重ね面（重ね面）、１９第１進み細線部（第１細線部）、２０ 第２重ね面（重ね面）、２１ 第２進み細線部（第２細線部）、２２，６１ 内径側進み接続細線部（内径側接続細線部）、２３，６２ 外径側進み接続細線部（外径側接続細線部）、４５ 一面側芯基板分割部、４６ 他面側芯基板分割部、５３，５７ 一面側戻し接続分割部（一面側接続分割部）、５４，５８ 他面側戻し接続分割部（他面側接続分割部）、５５，５９ 一面側導体ランド（導体ランド）、５６，６０ 他面側導体ランド（導体ランド）、６３，６７ 一面側進み接続分割部（一面側接続分割部）、６４，６８ 他面側進み接続分割部（他面側接続分割部）、６５，６９ 一面側導体ランド（導体ランド）、６６，７０ 他面側導体ランド（導体ランド）、８１ 主分割部（分割部）、８２ 切り離し分割部（分割部）。
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば電流センサ等に用いられる空芯コイルに関するもので、特に絶縁性の基板を用いて形成された空芯コイルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、空芯コイルは、導体中を流れる電流を測定する電流センサに用いられることが多い。この空芯コイルは、導線が非磁性体の巻芯に巻回されて形成されたものである。この電流センサにおいては、空芯コイルが導体を囲って配置される。導体中を電流が流れると導体周りに磁束を発生するが、この磁束が空芯コイルの導線と錯交することにより、空芯コイルの導線にこの磁束変化に比例した誘導電流が流れる。電流センサは、この誘導電流を測定することにより導体中の電流を導出するのである。空芯コイルは磁性体の鉄芯等を有していないので、鉄心等による磁気飽和が無く、電流センサに用いられると幅広い電流範囲の測定が可能となる。
【０００３】
図１３は、従来の空芯コイルの構成を示す模式的な斜視図である。図１３において、空芯コイル１００は、樹脂等の非磁性体である基板１０１と、この基板１０１に設けられたコイル線１０２とを備えている。基板１０１は、導体が貫通する円形の基板開口部１０３を有している。コイル線１０２は、基板開口部１０３の周囲においてこの周方向に沿って金属箔等である導電性細線１０４が巻回されて形成されている。コイル線１０２は、基板１０１の両面に基板開口部１０３から略放射状に複数設けられた細線部１０４ａと、この両面の細線部１０４ａのそれぞれの端部同士を基板１０１を貫通して接続する複数の接続細線部１０４ｂとを有している。接続細線部１０４ｂは、基板１０１を厚さ方向に貫通する貫通孔に金属メッキされることにより形成されている。コイル線１０２は、基板１０１の両面に設けられた複数の細線部１０４ａが基板１０１を貫通する接続細線部１０４ｂにより電気的に直列に接続されて構成されたものである。従って、コイル線１０２は、基板１０１の両面で細線部１０４ａが露出した状態で基板１０１に埋め込まれている。
【０００４】
この空芯コイル１００は、導体を流れる電流による磁界だけでなく、外部からの磁界によっても誘導電流を発生する。この外部磁界による誘導電流は、導体の電流を測定する上で障害となるもので、電流センサの測定誤差の原因となる。この外部磁界による誘導電流の発生を抑制するための方法として、コイル線１０２の巻き進み方向と逆方向に巻き戻したコイル線をコイル線１０２に接続してコイル線１０２に発生する誘導起電力と逆方向の誘導起電力を巻き戻したコイル線に発生させて誘導起電力同士を相殺させる方法がある。従って、空芯コイル１００は、外部磁界による誘導電流の発生を抑制するために、コイル線１０２及び基板１０１にそれぞれ鏡面対称である巻き戻しのコイル線及び基板１０１’を備えた空芯コイル１００’がこの空芯コイル１００に貼り付けられて電流センサに用いられている。即ち、コイル線１０２及び巻き戻しのコイル線が電気的に直列に接続されるとともに、図に示されるように、基板１０１’の基板開口部１０３’を基板開口部１０３に揃わせて基板１０１と基板１０１’とが互いに貼り合わされることにより、コイル線１０２の巻き進み方向と逆方向に巻き戻すコイル線が鏡面対称に配置されて外部磁界及び外部電界（以下、外部電磁界という）による誘導起電力を相殺するように電流センサが構成されている。ここで、基板１０１及び基板１０１’には、互いに貼り合わされる面にそれぞれ外部に露出した細線部１０４ａ’及び細線部１０４ａが設けられているので、短絡しないように基板１０１と基板１０１’との間に絶縁層が介在している。
【０００５】
空芯コイル１００は、このような構成となっており、コイル線１０２が基板１０１に設けられているので、コイル線１０２の巻き間隔、即ち互いに隣り合う細線部１０４ａの間隔を容易に一定とすることができる。従って、測定されるべき導体中を流れる電流による磁束がコイル線１０２に均等に誘導起電力を発生させることができ、電流センサの測定精度が高くなっている。
また、空芯コイル１００は、空芯コイル１００’と貼り合わされて用いられているので、外部電磁界による誘導起電力が相殺されて、電流センサの外部電磁界による測定誤差が抑制されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、コイル線１０２が巻き戻しのコイル線に対して異なる位置にあると、コイル線１０２に発生する誘導起電力と巻き戻したコイル線に発生する誘導起電力との間に差が生じ、すべてが相殺されず外部電磁界による誘導起電力の一部が残ってしまう。従って、外部電磁界による測定誤差を小さくするためには、できるだけコイル線１０２と巻き戻しのコイル線との配置位置を近づける必要があるが、従来例では空芯コイル１００と空芯コイル１００’とを貼り合わせる方法をとっていることから、コイル線１０２と巻き戻しのコイル線との配置位置を近づけるにも限界があるという問題点があった。
【０００７】
また、空芯コイル１００と空芯コイル１００’とを貼り合わせる方法では、コイル線１０２及び巻き戻しのコイル線の短絡を防止するために空芯コイル１００及び空芯コイル１００’の間に樹脂等の絶縁層を介在させなければならない。従って、それだけ時間及び労力が必要とされ、空芯コイル１００及び空芯コイル１００’を貼り合わせて電流センサを大量に生産することが困難であるという問題点があった。
【０００８】
また、空芯コイル１００におけるコイル線１０２の巻き数が多くなるとそれだけ多くの部分で誘導起電力が発生するので、電流センサの測定感度も増加する。このことから、コイル線１０２は巻き間隔をできるだけ密にして巻き数が多くなるようにしている。しかしながら、コイル線１０２の巻き間隔を密にするにもコイル線１０２自体の太さがあるため限界があり、また、空芯コイル１００に空芯コイル１００’を貼り合わせて巻き数を多くすることもできるが、空芯コイル１００及び空芯コイル１００’を貼り合わせることによる上記の問題点が発生するため、空芯コイル１００の巻き数を多くして容易に電流センサの測定感度をさらに増加させることは困難であるという問題点があった。
【０００９】
そこでこの発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするもので、容易に製作できるとともに巻き数が多く、また外部電磁界による誘導起電力の発生をさらに抑制することができる等の空芯コイルを得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る空芯コイルは、導体に流れる電流を測定するために用いられる空芯コイルであって、中央に基板開口部を有した絶縁性基板と、前記絶縁性基板に設けられ、前記基板開口部の軸線周りに沿って導線が巻回されて構成された複数のコイル部を有し、前記巻回方向に沿って視たときの各前記コイル部の前記導線によって囲まれる領域が互いに一部重なり合って各前記コイル部が配置されているとともに、前記導体を流れる電流により各前記コイル部に発生する誘導起電力が電気的に同じ向きになるように各前記コイル部が直列に接続されて構成されたコイル線とを備え、前記絶縁性基板は、各前記コイル部の前記導線が貫通した芯基板部と、前記芯基板部の一面及び他面からそれぞれ同数段重ねられた重ね基板部とを有し、各前記コイル部は、前記一面側に重ねられた前記重ね基板部の反前記芯基板部側の重ね面及び前記一面の何れかに、前記軸線周りに略放射状に配列された複数の第１細線部、前記他面側に重ねられた前記重ね基板部の反前記芯基板部側の重ね面及び前記他面の何れかに、前記軸線周りに略放射状に配列された複数の第２細線部、前記第１細線部の一端部と前記第２細線部の一端部とを電気的に接続する内径側接続細線部、並びに前記第１細線部の他端部と前記内径側接続細線部に電気的に接続された前記一端部を有する前記第２細線部に隣接する前記第２細線部の他端部とを電気的に接続する外径側接続細線部を有している。
【００１１】
また、導体に流れる電流を測定するために用いられる空芯コイルであって、中央に基板開口部を有した絶縁性基板と、前記絶縁性基板に設けられ、前記基板開口部の軸線周りに沿って導線が巻回されて構成された複数のコイル部を有し、前記導体を流れる電流により発生する誘導起電力が電気的に同じ向きになるように各前記コイル部が直列に接続されて構成されたコイル線とを備え、前記絶縁性基板は、各前記コイル部の前記導線が貫通した芯基板部と、前記芯基板部の一面及び他面からそれぞれ同数段重ねられた重ね基板部とを有し、前記芯基板部は、前記一面を有する一面側芯基板分割部と、前記他面を有する他面側芯基板分割部とから構成されており、各前記コイル部は、前記一面側に重ねられた前記重ね基板部の反前記芯基板部側の重ね面及び前記一面の何れかに、前記軸線周りに略放射状に配列された複数の第１細線部、前記他面側に重ねられた前記重ね基板部の反前記芯基板部側の重ね面及び前記他面の何れかに、前記軸線周りに略放射状に配列された複数の第２細線部、前記第１細線部の一端部と前記第２細線部の一端部とを電気的に接続する内径側接続細線部、並びに前記第１細線部の他端部と前記内径側接続細線部に電気的に接続された前記一端部を有する前記第２細線部に隣接する前記第２細線部の他端部とを電気的に接続する外径側接続細線部を有し、前記内径側接続細線部及び前記外径側接続細線部は、それぞれ前記一面側芯基板分割部及び前記他面側芯基板部の間で一面側接続分割部及び他面側接続分割部に分割されており、前記一面側接続分割部及び前記他面側接続分割部は、互いに電気的に接続する導体ランドを前記一面側接続分割部と前記他面側接続分割部との間にそれぞれ有している。
【００１２】
また、前記重ね基板部は、前記一面及び前記他面にそれぞれ１段ずつ重ねられ、前記巻回方向に沿って視たときに、一方の前記コイル部の前記第１細線部と前記第２細線部との間に、他方の前記コイル部の前記第１細線部あるいは前記第２細線部のいずれかが配置されている。
【００１３】
また、前記重ね基板部は、前記一面及び前記他面にそれぞれ１段ずつ重ねられ、前記巻回方向に沿って視たときに、一方の前記コイル部の前記第１細線部と前記第２細線部との間に、他方の前記コイル部の前記第１細線部及び前記第２細線部がともに配置されている。
【００１４】
また、前記重ね基板部は、前記一面及び前記他面にそれぞれ１段ずつ重ねられ、前記巻回方向に沿って視たときに、一方の前記コイル部の前記内径側接続細線部と前記外径側接続細線部との間に、他方の前記コイル部の前記内径側接続細線部あるいは前記外径側接続細線部のいずれかが配置されている。
【００１５】
また、前記重ね基板部は、前記一面及び前記他面にそれぞれ１段ずつ重ねられ、前記巻回方向に沿って視たときに、一方の前記コイル部の前記内径側接続細線部及び前記外径側接続細線部がともに、他方の前記コイル部の前記内径側接続細線部と前記外径側接続細線部との間に配置されている。
【００１６】
また、前記巻回方向に沿って視たときに、前記導体が前記コイル線を囲んで絶縁体を介して少なくとも１回巻回されている。
【００１７】
また、前記基板開口部の径方向に沿って複数に分割された分割部から構成された空芯コイルであって、各前記分割部は、前記組み合わせられる際にそれぞれの前記導線を互いに着脱可能に電気的及び機械的に接続する接続手段を有している。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る空芯コイルの構成を示す部分斜視図である。図１において、空芯コイル１は、樹脂等の非磁性体で作製された絶縁性基板２と、この絶縁性基板２に設けられたコイル線３とを備えている。絶縁性基板２は、導体が貫通する基板開口部４を中央に有した円板である。この基板開口部４の形状は、貫通する導体の軸線周りに沿った円形状となっている。コイル線３は、この基板開口部４の外周に沿って導線が巻回されて構成された複数（例えば、２つ）のコイル部である巻き戻しコイル部５及び巻き進みコイル部６を有している。この巻き戻しコイル部５と巻き進みコイル部６とは接続点７で電気的に直列に接続されている。この巻き戻しコイル部５及び巻き進みコイル部６は、導体に流れる電流によってそれぞれのコイル部に発生した誘導起電力が電気的に同じ向きになるように巻回されている。
【００１９】
図２は、コイル線３の構成を示す部分拡大図であり、図３は、コイル線３の巻回方向に沿って視たときの巻き戻しコイル部５及び巻き進みコイル部６の配置状態を示す模式図である。図２においては、巻き戻しコイル部５と巻き進みコイル部６との接続点７付近のコイル線３を示している。また、図４は、絶縁性基板の厚さ方向に視たときの空芯コイル１の模式的な正面図である。図１乃至図４において、絶縁性基板２は、巻き戻しコイル部５及び巻き進みコイル部６の導線がともに貫通した芯基板部８と、この芯基板部８の一面９及び他面１０にそれぞれ１段ずつ重ねられた重ね基板部１１とを有している。重ね基板部１１は、芯基板部８の一面９に重ねられた第１重ね基板部１２と、他面１０に重ねられた第２重ね基板部１３とから構成されている。また、図３に示すように、巻き戻しコイル部５及び巻き進みコイル部６は、基板開口部４の外周に沿った巻回方向に沿って視たとき、巻き戻しコイル部５の導線で囲まれる領域と巻き進みコイル部６の導線で囲まれる領域とが一部重なり合うように配置されている。
【００２０】
巻き戻しコイル部５は、芯基板部８の一面９に基板開口部４の円周に沿って略放射状に配列され例えば金属箔で形成された複数の第１細線部である第１戻し細線部１４と、他面１０に基板開口部４の円周に沿って略放射状に配列され例えば金属箔で形成された複数の第２細線部である第２戻し細線部１５とを有している。第１戻し細線部１４は、図４に示すように絶縁性基板２の厚さ方向に沿って視たときに、基板開口部４側の一端部１４ａが第２戻し細線部１５の基板開口部４側の一端部１５ａに重なり、他端部１４ｂがこの重なった第２戻し細線部１５に隣接する第２戻し細線部１５の他端部１５ｂに重なるように配置されている。ここで、図２及び図４において、点線は第２戻し細線部１５を示している。他の各第１戻し細線部１４も同様に配置されている。従って、絶縁性基板２の厚さ方向に沿って視たときに、各第１戻し細線部１４及び各第２戻し細線部１５によって基板開口部４の周りに鋸歯状の模様が形成されている。
【００２１】
また、巻き戻しコイル部５は、芯基板部８を厚さ方向に貫通して第１戻し細線部１４の一端部１４ａ及び第２戻し細線部１５の一端部１５ａを電気的に接続する内径側接続細線部である内径側戻し接続細線部１６と、芯基板部８を厚さ方向に貫通して第１戻し細線部１４の他端部１４ｂ及び第２戻し細線部１５の他端部１５ｂを電気的に接続する外径側接続細線部である外径側戻し接続細線部１７とを有している。この内径側戻し接続細線部１６は、図４において重なっている第１戻し細線部１４の一端部１４ａと第２戻し細線部１５の一端部１５ａとを接続している。外径側戻し接続細線部１７は、同様に図４において重なっている他端部１４ｂと他端部１５ｂとを接続している。また、内径側戻し接続細線部１６及び外径側戻し接続細線部１７は、芯基板部８の厚さ方向に貫通した貫通孔に金属メッキをすることにより形成されている。
【００２２】
従って、巻き戻しコイル部５は、各第１戻し細線部１４及び各第２戻し細線部１５が各内径側戻し接続細線部１６及び各外径側戻し接続細線部１７によって電気的に直列に接続されて形成されているとともに、各第１戻し細線部１４が一面９に露出し、各第２戻し細線部１５が他面１０に露出した状態で芯基板部８に埋め込まれている。
【００２３】
巻き進みコイル部６は、芯基板部８の一面９に重ねられた第１重ね基板部１２の芯基板部８側と反対側の反芯基板部側の重ね面である第１重ね面１８に基板開口部４の外周に沿って略放射状に配列され例えば金属箔で形成された複数の第１細線部である第１進み細線部１９と、芯基板部８の他面１０に重ねられた第２重ね基板部１３の芯基板部８側と反対側の反芯基板部側の重ね面である第２重ね面２０に基板開口部４の外周に沿って略放射状に配列され例えば金属箔で形成された複数の第２細線部である第２進み細線部２１とを有している。
【００２４】
この第１進み細線部１９及び第２進み細線部２１の配置関係も、第１戻し細線部１４及び第２戻し細線部１５の配置関係と同様になっている。即ち、第１進み細線部１９は、図４に示すように、絶縁性基板２の厚さ方向に沿って視たときに、基板開口部４側の一端部１９ａが第２進み細線部２１の基板開口部４側の一端部２１ａに重なり、他端部１９ｂがこの一端部１９ａが重なった第２進み細線部２１に隣接する第２進み細線部２１の他端部２１ｂに重なるように配置されている。他の各第１進み細線部１９も同様に配置されている。ここで、図２及び図４において、点線は第２進み細線部２１を示している。従って、同様の方向に沿って視たときに、基板開口部４の周りには、第１戻し細線部１４及び第２戻し細線部１５と同様にして各第１進み細線部１９及び各第２進み細線部２１によっても鋸歯状模様が形成されている。ここで、各第１進み細線部１９の一端部１９ａ及び各第２進み細線部２１の一端部２１ａは、それぞれ各第１戻し細線部１４の一端部１４ａ及び各第２戻し細線部１５の一端部１５ａよりも基板開口部４に近づけて配置され、各第１進み細線部１９の他端部１９ｂ及び各第２進み細線部２１の他端部２１ｂも、それぞれ各第１戻し細線部１４の他端部１４ｂ及び各第２戻し細線部１５の他端部１５ｂよりも基板開口部４に近づけて配置されている。また、図４において、互いに重なっている他端部１９ｂ及び他端部２１ｂを有する第１進み細線部１９及び第２進み細線部２１がその他端部１９ｂ及び他端部２１ｂを始点としたベクトルであると考えると、そのベクトルの合成方向に基板開口部４の中心点が存在するように各第１進み細線部１９及び各第２進み細線部２１は設けられている。同様に、互いに重なっている他端部１４ｂ及び他端部１５ｂを有する第１戻し細線部１４及び第２戻し細線部１５をその他端部１４ｂ及び他端部１５ｂを始点としたベクトルであると考えて、そのベクトルの合成方向に基板開口部４の中心点が存在するように各第１戻し細線部１４及び各第２戻し細線部１５が設けられている。従って、各第１進み細線部１９、各第２進み細線部２１、各第１戻し細線部１４及び第２戻し細線部１５は、基板開口部４の中心点に向けては配置されていない。
【００２５】
また、巻き進みコイル部６は、芯基板部８、第１重ね基板部１２及び第２重ね基板部１３を厚さ方向に全て貫通して第１進み細線部１９の一端部１９ａ及び第２進み細線部２１の一端部２１ａを電気的に接続する内径側接続細線部である内径側進み接続細線部２２と、芯基板部８、第１重ね基板部１２及び第２重ね基板部１３を厚さ方向に全て貫通して第１進み細線部１９の他端部１９ｂ及び第２進み細線部２１の他端部２１ｂを電気的に接続する外径側進み接続細線部２３とを有している。この内径側進み接続細線部２２は、図４において重なっている第１進み細線部１９の一端部１９ａと第２進み細線部２１の一端部２１ａとを接続している。外径側進み接続細線部２３は、図４において重なっている他端部１９ｂと他端部２１ｂとを接続している。従って、図３に示すように、基板開口部４の外周に沿って視たときに、内径側進み接続細線部２２及び外径側進み接続細線部２３の間に内径側戻し接続細線部１６が配置され、内径側戻し接続細線部１６及び外径側戻し接続細線部１７の間に外径側進み接続細線部２３が配置されている。なお、内径側接続重ね細線部２２及び外径側接続重ね細線部２３は、芯基板部８、第１重ね基板部１２及び第２重ね基板部１３の厚さ方向に全て貫通した貫通孔に金属メッキをすることにより形成されている。
【００２６】
また、接続点７で一端部同士が接続された巻き戻しコイル部５及び巻き進みコイル部６の各他端部がコイル線３の引出部２５、２６となって絶縁性基板２に取り付けられた信号処理回路２７に電気的に接続されている。
【００２７】
この空芯コイル１は、以下のようにして作製される。まず、基板開口部４を有し、ドリル等によって複数の貫通孔が設けられた芯基板部８の一面９及び他面１０に金属箔の第１戻し細線部１４及び第２戻し細線部１５を両端部が貫通孔に接触するように略放射状にプリントする。そして、貫通孔に金属メッキをして巻き戻しコイル部５を形成する。次に、第１重ね基板部１２及び第２重ね基板部１３をそれぞれ一面９及び他面１０に貼り付けて基板を貫通する貫通孔をドリル等により所定の位置に形成する。その後、基本コイル部５と同様にして第１進み細線部１９及び第２進み細線部２１をそれぞれ第１重ね面１８及び第２重ね面２０にプリントし、貫通孔に金属メッキして巻き進みコイル部６を形成する。なお、接続点７の部分、引出部２５、２６の部分は、プリントする際、あるいは金属メッキする際に特別に形成する。その後、出来上がった絶縁性基板２に信号処理回路を取り付けて引出部２５、２６と電気的に接続する。
【００２８】
このように構成された空芯コイル１は、電流センサに用いられる場合、通常、基板開口部４に電流が流れる導体を貫通させて用いられる。導体を電流が流れると導体の軸線周りに磁界が発生し、この磁界の変化により巻き進みコイル部６及び巻き戻しコイル部５のそれぞれの巻き数に応じた誘導起電力が巻き戻しコイル部６及び巻き進みコイル部５のそれぞれに発生する。それぞれの誘導起電力は互いに打ち消し合わない、同じ向きになるように巻き進みコイル部６及び巻き戻しコイル部５が巻回されているので、両方の誘導起電力が足し合わされて大きな誘導電流がコイル線３を流れ、この誘導電流が信号処理回路２７で計測されて導体を流れる電流が算出される。
【００２９】
この空芯コイル１は、巻き進みコイル部６が基板開口部４の外周方向に沿った巻き進み方向に巻回され、巻き戻しコイル部５が巻き進みコイル部６の巻き進み方向とは逆方向に巻き戻していることから、この空芯コイル１は、コイル線３に発生する外部電磁界による誘導起電力を相殺する効果がある。また、図３に示される、巻き戻しコイル部５の導線によって囲まれる領域及び巻き進みコイル部６の導線によって囲まれる領域のそれぞれの位置及び面積を、内径側戻し接続細線部１６、外径側戻し接続細線部１７、内径側進み接続細線部２２及び外径側進み接続細線部２３の配置位置を移動させることにより容易に変更できることから、それぞれの領域が重なって共通する部分を大きくし、しかもその面積を一致させることにより、さらに外部電磁界による測定誤差を小さくすることができる。
【００３０】
また、巻き戻しコイル部５及び巻き進みコイル部６は、第１戻し細線部１４、第２戻し細線部１５、第１進み細線部１９及び第２進み細線部２１がそれぞれ異なる面に形成されていることから、各第１戻し細線部１４、各第２戻し細線部１５、各第１進み細線部１９及び各第２進み細線部２１をそれぞれの面で最大限、密に配列でき、コイル線３の巻回密度を大きくすることができる。このことから、空芯コイル１が用いられる電流センサの測定感度をさらに良くすることができる。
また、この空芯コイル１は、巻き戻しコイル部６及び巻き進みコイル部５の両方の誘導起電力が足し合わされているので、従来例の空芯コイル１００に比べて大きな誘導起電力を発生することができ、電流センサとしての測定感度がさらに良くなる。
【００３１】
また、この空芯コイル１においては、巻き進みコイル部６及び巻き戻しコイル部５の形成は絶縁性基板２の形成とともになされ、この巻き進みコイル部６及び巻き戻しコイル部５が絶縁性基板２に埋め込まれた状態で用いられるので、巻き進みコイル部６及び巻き戻しコイル部５それぞれの巻き間隔も一定に保つことができるとともに、巻き進みコイル部６と巻き戻しコイル部５とを貼り合わせる作業がないので、作業も容易になり、しかもコイル線３の巻き間隔も一定で測定誤差の小さい電流センサを作製することができる。
【００３２】
なお、この空芯コイル１は、コイル線３が巻き戻しコイル部５及び巻き進みコイル部６の２つのコイル部を有している構成となっているが、コイル部の数は２つに限定する必要はなく、３つ以上であっても構わない。この場合、複数のコイル部はすべて電気的に直列に接続され、導体に流れる電流によりコイル部に発生する誘導起電力の向きが電気的に同一となるようにそれぞれ巻回されている。また、重ね基板部１１は芯基板部８の一面９及び他面１０からそれぞれ順に複数のコイル部の数より１つ少ない数だけ重ねられて、各面に各コイル部の第１細線部あるいは第２細線部が形成されている。
【００３３】
また、上記実施の形態においては、巻き戻しコイル部５の内径側戻し接続細線部１６及び外径側戻し接続細線部１７は、それぞれ巻き進みコイル部６の内径側進み接続細線部２２及び外径側進み接続細線部２３よりも基板開口部４からみて離れた位置に配置されているが、このような配置位置に限定される必要はなく、それぞれ巻き進みコイル部６の内径側進み接続細線部２２及び外径側進み接続細線部２３よりも基板開口部４に近い位置に配置されていても構わない。このようにしても、図３の、巻き戻しコイル部５の導線によって囲まれる領域及び巻き進みコイル部６の導線によって囲まれる領域が重なって共通する部分を大きくでき、しかもその面積を一致させることもできる。
さらに、同様の理由で、巻き戻しコイル部５の内径側戻し接続細線部１６と外径側戻し接続細線部１７との間に、巻き進みコイル部６の内径側進み接続細線部２２及び外径側進み接続細線部２３が配置されるようにしても構わない。
【００３４】
また、上記実施の形態においては、使い勝手を良くするため信号処理回路２７が絶縁性基板２に設けられているが、当然のことながら、信号処理回路２７が別になっていても構わない。
【００３５】
実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２に係る空芯コイルの構成を示す絶縁性基板の厚さ方向に視たときの模式的な正面図である。図５において、この実施の形態２に係る空芯コイル３１は、コイル線３２を備えている。この空芯コイル３１は、実施の形態１の空芯コイル１のコイル線３をコイル線３２に置き換えた構成となっており、コイル３２以外の他の構成は実施の形態１と同様である。
【００３６】
コイル線３２は、基板開口部４の外周に沿って導線が巻回されて構成された複数（例えば、２つ）のコイル部である巻き戻しコイル部３３及び巻き進みコイル部３４を有している。巻き戻しコイル部３３及び巻き進みコイル部３４は、それぞれ実施の形態１の巻き戻しコイル部５及び巻き進みコイル部６と同様の構成となっているが、それぞれの構成要素の形成箇所が異なっている。
【００３７】
即ち、図６は、コイル線３２を巻回方向に沿って視た状態の模式図である。図６において、巻き戻しコイル部３３は、複数の第１戻し細線部１４及び複数の第２戻し細線部１５を有し、各第１戻し細線部１４及び各第２戻し細線部１５を電気的に直列に接続する内径側戻し接続細線部１６及び外径側戻し接続細線部１７を有している。第１戻し細線部１４は芯基板部８の一面９に形成され、第２戻し細線部１５は第２重ね基板部１３の第２重ね面２０に形成されている。また、内径側戻し接続細線部１６及び外径側戻し接続細線部１７は、芯基板部８及び第２重ね基板部１３を貫通して形成されている。
【００３８】
巻き進みコイル部３４は、複数の第１進み細線部１９及び複数の第２進み細線部２１を有し、各第１進み細線部１９及び各第２進み細線部２１を電気的に直列に接続する内径側進み接続細線部２２及び外径側進み接続細線部２３を有している。第１進み細線部１９は第１重ね基板部１２の第１重ね面１８に形成され、第２進み細線部２１は芯基板部８の他面１０に形成されている。また、内径側進み接続細線部２２及び外径側進み接続細線部２３は、第１重ね基板部１２及び芯基板部８を貫通して形成されている。
また、コイル線３２をその巻回方向に沿って視た場合、巻き戻しコイル部３３の内径側戻し接続細線部１６及び外径側戻し接続細線部１７は、巻き進みコイル部３４の内径側進み接続細線部２２及び外径側進み接続細線部２３の間に配置されている。
【００３９】
従って、このような構成の空芯コイル３１は、第１重ね基板部１２あるいは第２重ね基板部１３の厚さを調整し、又は内径側戻し接続細線部１６、外径側戻し接続細線部１７、内径側進み接続細線部２２あるいは外径側進み接続細線部２３を空芯コイル３１の径方向に移動させることにより、実施の形態１と同様の効果を奏するとともに、空芯コイル３１の径方向の幅をさらに小さくすることができるので、例えば電流を測定すべき導体が隣接して配置されている場合のように導体の径方向に装着空間が制限されていても、この空芯コイル３１をその隣接した導体のそれぞれに装着することができ、測定が可能になる。
【００４０】
なお、実施の形態１と同様に、コイル線３２のコイル部は、２つに限定される必要はなく、３つ以上であっても構わない。この場合、芯基板部８には、一面９及び他面１０にそれぞれコイル部の数より１つ少ない数の重ね基板部が重ねられる。
【００４１】
また、図７に示すように、コイル線３２の巻回方向に沿って視たときの巻き戻しコイル部３３の外径側戻し接続細線部１７が巻き進みコイル部３４の外径側進み接続細線部２３よりも基板開口部４からみて外側に配置されてもよい。即ち、内径側進み接続細線部２２と外径側進み接続細線部２３との間に内径側戻り接続細線部１６が配置され、内径側戻り接続細線部１６と外径側戻り接続細線部１７との間に外径側進み接続細線部２３が配置されていてもよい。このようにすれば、空芯コイル３１の径方向及び厚さ方向の寸法調整が一度に可能になる。
【００４２】
実施の形態３．
図８は、この発明の実施の形態３に係る空芯コイルをそのコイル線の巻回方向に沿って視たときの模式図である。図８において、空芯コイル４１は、基板開口部４を有する絶縁性基板４２と、この絶縁性基板４２に設けられ基板開口部４の外周に沿って巻回されたコイル線４３とを備えている。
【００４３】
絶縁性基板４２は、芯基板部４４と、重ね基板部１１とを有している。重ね基板部１１は、実施の形態１と同様であり、芯基板部４４の一面９に重ねられた第１重ね基板部１２と、他面１０に重ねられた第２重ね基板部１３とから構成されている。芯基板部４４は、一面９を有する一面側芯基板分割部４５と、他面１０を有する他面側芯基板分割部４６とから構成されている。一面側芯基板分割部４５及び他面側芯基板分割部４６は、互いに対向して設けられた一面側対向面４７及び他面側対向面４８を有している。
【００４４】
コイル線４３は、基板開口部４の外周に沿って導線が巻回されて形成された巻き戻しコイル部４９及び巻き進みコイル部５０を有している。巻き戻しコイル部４９と巻き進みコイル部５０とは、電気的に直列に接続され、測定される電流による誘導起電力が電気的に同じ向きになるように巻回されている。
【００４５】
巻き戻しコイル部４９は、実施の形態１と同様に、一面９に形成された複数の第１戻し細線部１４と、他面１０に形成された複数の第２戻し細線部１５を有している。また、巻き戻しコイル部４９は、第１戻し細線部１４と第２戻し細線部１５とを電気的に直列に接続する内径側戻し接続細線部５１及び外径側戻し接続細線部５２を有している。
【００４６】
内径側戻し接続細線部５１は、一面側芯基板分割部４５を貫通する一面側接続分割部である一面側戻し接続分割部５３と、他面側芯基板分割部４６を貫通する他面側接続分割部である他面側戻し接続分割部５４とを有している。一面側戻し接続分割部５３は、一面側対向面４７に露出した例えば導電性ペーストの導体ランドである一面側導体ランド５５を有し、他面側戻し接続分割部５４は、他面側対向面４８に露出した例えば導電性ペーストの導体ランドである他面側導体ランド５６を有している。この一面側導体ランド５５と他面側導体ランド５６とが圧接し電気的接続がなされて、内径側戻し接続細線部５１が形成されている。
【００４７】
外径側戻し接続細線部５２も同様に、一面側芯基板分割部４５を貫通する一面側接続分割部である一面側戻し接続分割部５７と、他面側芯基板分割部４６を貫通する他面側接続分割部である他面側戻し接続分割部５８とを有している。一面側戻し接続分割部５７は、一面側対向面４７に露出した例えば導電性ペーストの導体ランドである一面側導体ランド５９を有し、他面側戻し接続分割部５８は、他面側対向面４８に露出した例えば導電性ペーストの導体ランドである他面側導体ランド６０を有している。この一面側導体ランド５９と他面側導体ランド６０とが圧接し電気的接続がなされて、外径側戻し接続細線部５２が形成されている。
【００４８】
巻き進みコイル部５０も、実施の形態１の巻き進みコイル部６と同様に、第１重ね面１８に形成された複数の第１進み細線部１９と、第２重ね面２０に形成された複数の第２進み細線部２１を有している。また、巻き進みコイル部５０は、第１進み細線部１９と第２進み細線部２１とを電気的に直列に接続する内径側進み接続細線部６１及び外径側進み接続細線部６２を有している。
【００４９】
内径側進み接続細線部６１は、一面側芯基板分割部４５を貫通する一面側接続分割部である一面側進み接続分割部６３と、他面側芯基板分割部４６を貫通する他面側接続分割部である他面側進み接続分割部６４とを有している。一面側進み接続分割部６３は、一面側対向面４７に露出した例えば導電性ペーストの導体ランドである一面側導体ランド６５を有し、他面側進み接続分割部６４は、他面側対向面４８に露出した例えば導電性ペーストの導体ランドである他面側導体ランド６６を有している。この一面側導体ランド６５と他面側導体ランド６６とが圧接し電気的接続がなされて、内径側戻し接続細線部６１が形成されている。
【００５０】
外径側進み接続細線部６２も同様に、一面側芯基板分割部４５を貫通する一面側接続分割部である一面側進み接続分割部６７と、他面側芯基板分割部４６を貫通する他面側接続分割部である他面側進み接続分割部６８とを有している。一面側進み接続分割部６７は、一面側対向面４７に露出した例えば導電性ペーストの導体ランドである一面側導体ランド６９を有し、他面側進み接続分割部６８は、他面側対向面４８に露出した例えば導電性ペーストの導体ランドである他面側導体ランド７０を有している。この一面側導体ランド６９と他面側導体ランド７０とが圧接し電気的接続がなされて、外径側進み接続細線部６２が形成されている。
他の構成は実施の形態１と同様である。
【００５１】
ここで、一般に空芯コイルは、上述のように、測定されるべき導体を中央に貫通させ、その導体に流れる電流によって発生する磁束が導体の軸線周りに沿って巻回されたコイル線に鎖交してコイル線に誘導起電力を発生させることにより、その導体に流れる電流を測定する。従って、コイル線に鎖交する磁束が大きいほどコイル線に発生する誘導起電力も大きくなる。この鎖交する磁束の量は、巻回方向に沿って視たときのコイル線の導線に囲まれる領域の面積が大きいほど、多くなる。また、通常、この測定される導体は、平行に隣接して複数配置されることが多いため、空芯コイルは導体に装着する際に導体の軸線方向ではなく径方向の距離の制約を受けやすい。このようなことから、上記の導線に囲まれる領域の面積を大きくするために、その領域の形状が導体の軸線方向に沿って細長く形成される場合がある。
【００５２】
絶縁性基板に形成されたコイル線は、この絶縁性基板にドリル等で貫通孔を形成し金属メッキをすることで上記軸線方向に沿った導線を形成している。しかしながら、この貫通孔の距離が大きくなると、ドリルが折れやすくなる等の不都合が発生するためドリル径が大きくなり、それだけ貫通孔の径も大きくなる。貫通孔の径が大きくなると、それだけ体積をとり絶縁性基板に形成されるコイル線の巻回数が少なくなる。
【００５３】
この実施の形態に係る空芯コイル４１では、内径側戻し接続細線部５１、外径側戻し接続細線部５２、内径側進み接続細線部６１及び外径側進み接続細線部６２は、それぞれ一面側戻し接続細線部５３，５７、一面側進み接続細線部６３，６７と、他面側戻し接続細線部５４，５８、他面側進み接続細線部６４，６８とが一面側対向面４７及び他面側対向面４８の間で電気的に接続されて形成されていることから、ドリルによって一度に内径側戻し接続細線部５１、外径側戻し接続細線部５２、内径側進み接続細線部６１及び外径側進み接続細線部６２の長さの貫通孔を形成する必要はなくなり、一面側戻し接続細線部５３，５７、一面側進み接続細線部６３，６７、他面側戻し接続細線部５４，５８、及び他面側進み接続細線部６４，６８の貫通孔をそれぞれ個別に形成することができるようになる。一面側戻し接続細線部５３，５７、一面側進み接続細線部６３，６７、他面側戻し接続細線部５４，５８、及び他面側進み接続細線部６４，６８の長さは、内径側戻し接続細線部５１、外径側戻し接続細線部５２、内径側進み接続細線部６１及び外径側進み接続細線部６２の長さよりも短いので、それだけ細いドリルで貫通孔を形成でき、巻き数を多くできる。
【００５４】
また、内径側戻し接続細線部５１、外径側戻し接続細線部５２、内径側進み接続細線部６１及び外径側進み接続細線部６２は、それぞれ一面側戻し接続細線部５３，５７、一面側進み接続細線部６３，６７と、他面側戻し接続細線部５４，５８、他面側進み接続細線部６４，６８とが電気的に接続されて全体として長くなるので、それだけ測定される導体の径方向の距離の制約に関係なく図８における上記のコイル線の導線に囲まれる領域の面積を大きくすることができる。
【００５５】
なお、図８における巻き戻しコイル部４９と巻き進みコイル部５０との配置関係は、実施の形態２における巻き戻しコイル部３３と巻き進みコイル部３４との配置関係であっても、同様の効果を奏し、また、それぞれのコイル部の接続細線部が芯基板部４４を貫通する構成となっていれば、例えば巻き進みコイル部が巻き戻しコイル部を囲んで巻回されている構成であっても構わない。
【００５６】
また、実施の形態１と同様に、コイル線４３のコイル部は、２つに限定される必要はなく、３つ以上であっても構わない。この場合、芯基板部４４には、一面９及び他面１０にそれぞれコイル部の数より１つ少ない数の重ね基板部が重ねられる。
【００５７】
なお、上記各実施の形態において、測定される導体は、空芯コイルの基板開口部を貫通するようになっているが、この導体８０を基板開口部の外周に沿ったコイル線の巻回方向に沿ってコイル線を囲みつつ巻き進むようにすれば、コイル線に鎖交する磁束量が増加するので、それだけ測定感度が向上する。この場合、導体は、図９に示すように、例えば銅メッキによりエポキシ樹脂等の絶縁体を塗布した空芯コイルの表面に形成されて構成されてもよい。このようにすることにより、導体８０とコイル線との位置関係が一定になってさらにコイル線に鎖交する磁束量を安定させることができる。
【００５８】
また、上記各実施の形態において、空芯コイルは、絶縁性基板及びコイル線によって円環状に形成されているが、その一部が切り離し可能となっていても構わない。即ち、円環状の空芯コイルは、図１０に示すように、略Ｃ形の分割部である主分割部８１と、この主分割部８１の両端に着脱可能に取り付けられた分割部である切り離し分割部８２とから構成され、主分割部８１及び切り離し分割部８２により全体として円環形状を形成するようになっていても構わない。このような構成であれば、測定される導体を空芯コイルの基板開口部に貫通させる際にわざわざ導体の端部から開口部に挿入させなくても、切り離し分割部８２を主分割部８２から切り離してできた空間から導体を挿入することができるので、既設の導体等のように導体の切断が困難な場合等でも空芯コイルを容易に装着することができる。
【００５９】
主分割部８１と切り離し分割部８２とを接続するために、主分割部８１と切り離し分割部８２の構成が例えば以下のようになっていてもよい。即ち、図１１は、主分割部８１及び切り離し分割部８２が互いに切り離されている状態のそれぞれの端部を模式的に示す部分斜視図であり、図１２は、図１１の矢印８３に沿って視たときのコイル線の接続細線部を形成する貫通孔の状態を示す模式図である。図１０乃至図１２において、主分割部８１の端部はステップ面８４を有する階段状の係合部８５となっており、切り離し分割部８２の端部はステップ面８６を有する階段状の係合部８７となっている。主分割部８１及び切り離し分割部８２が接続される際には、ステップ面８４とステップ面８６とが互いに対向して配置される。切り離し分割部８２の係合部８７には、貫通孔内に形成されるとともにステップ面８４から突出した導電性の接続手段であるピン８８が設けられている。また、主分割部８１の係合部８５には、内面に金属メッキされた貫通孔８９が形成されており、主分割部８１及び切り離し分割部８２が接続される際に、この貫通孔８９にピン８８の突出した部分が挿入されるようになっている。ピン８８は、貫通孔８９に挿入される際に貫通孔８９内面に形成された金属メッキに接触するようになっており、ピン８８及び貫通孔８９内面の金属メッキによりコイル線の接続細線部が構成されるようになっている。このようにして、主分割部８１及び切り離し分割部８２は、コイル線の電気的接続がなされるとともに機械的にも接続されるようになっている。
【００６０】
このピン８８は、主分割部８１の係合部８５に設けられていてもよく、この場合、切り離し分割部８２の係合部８６には、内面に金属メッキされた貫通孔８９が形成される。
また、空芯コイルは、主分割部８１及び切り離し分割部８２の２つの分割部から構成されることに限定される必要はなく、３つ以上の分割部から構成されていても構わない。
【００６１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明に係る空芯コイルは、導体に流れる電流を測定するために用いられる空芯コイルであって、中央に基板開口部を有した絶縁性基板と、前記絶縁性基板に設けられ、前記基板開口部の軸線周りに沿って導線が巻回されて構成された複数のコイル部を有し、前記巻回方向に沿って視たときの各前記コイル部の前記導線によって囲まれる領域が互いに一部重なり合って各前記コイル部が配置されているとともに、前記導体を流れる電流により各前記コイル部に発生する誘導起電力が電気的に同じ向きになるように各前記コイル部が直列に接続されて構成されたコイル線とを備え、前記絶縁性基板は、各前記コイル部の前記導線が貫通した芯基板部と、前記芯基板部の一面及び他面からそれぞれ同数段重ねられた重ね基板部とを有し、各前記コイル部は、前記一面側に重ねられた前記重ね基板部の反前記芯基板部側の重ね面及び前記一面の何れかに、前記軸線周りに略放射状に配列された複数の第１細線部、前記他面側に重ねられた前記重ね基板部の反前記芯基板部側の重ね面及び前記他面の何れかに、前記軸線周りに略放射状に配列された複数の第２細線部、前記第１細線部の一端部と前記第２細線部の一端部とを電気的に接続する内径側接続細線部、並びに前記第１細線部の他端部と前記内径側接続細線部に電気的に接続された前記一端部を有する前記第２細線部に隣接する前記第２細線部の他端部とを電気的に接続する外径側接続細線部を有しているので、前記導線間隔のピッチが一定の前記コイル線を容易に形成できるとともに、互いに重なり合う前記領域が存在することにより、外部電磁界が各前記コイル部の共通する領域を通るようにすることができ、また各前記コイル部の前記領域の面積を同一に調整することもでき、前記外部電磁界が場所ごとで異なる変化をしていてもその変化に対応して各前記コイル部に互いに相殺する誘導起電力を発生させる効果が大きくなる。
【００６２】
また、導体に流れる電流を測定するために用いられる空芯コイルであって、中央に基板開口部を有した絶縁性基板と、前記絶縁性基板に設けられ、前記基板開口部の軸線周りに沿って導線が巻回されて構成された複数のコイル部を有し、前記導体を流れる電流により発生する誘導起電力が電気的に同じ向きになるように各前記コイル部が直列に接続されて構成されたコイル線とを備え、前記絶縁性基板は、各前記コイル部の前記導線が貫通した芯基板部と、前記芯基板部の一面及び他面からそれぞれ同数段重ねられた重ね基板部とを有し、前記芯基板部は、前記一面を有する一面側芯基板分割部と、前記他面を有する他面側芯基板分割部とから構成されており、各前記コイル部は、前記一面側に重ねられた前記重ね基板部の反前記芯基板部側の重ね面及び前記一面の何れかに、前記軸線周りに略放射状に配列された複数の第１細線部、前記他面側に重ねられた前記重ね基板部の反前記芯基板部側の重ね面及び前記他面の何れかに、前記軸線周りに略放射状に配列された複数の第２細線部、前記第１細線部の一端部と前記第２細線部の一端部とを電気的に接続する内径側接続細線部、並びに前記第１細線部の他端部と前記内径側接続細線部に電気的に接続された前記一端部を有する前記第２細線部に隣接する前記第２細線部の他端部とを電気的に接続する外径側接続細線部を有し、前記内径側接続細線部及び前記外径側接続細線部は、それぞれ前記一面側芯基板分割部及び前記他面側芯基板部の間で一面側接続分割部及び他面側接続分割部に分割されており、前記一面側接続分割部及び前記他面側接続分割部は、互いに電気的に接続する導体ランドを前記一面側接続分割部と前記他面側接続分割部との間にそれぞれ有しているので、前記内径側接続細線部及び前記外径側接続細線部を分割して作製でき、容易に前記内径側接続細線部及び前記外径側接続細線部の長さを長くして、前記軸線周りに沿って視たときの前記導線によって囲まれる領域の面積を大きくすることができる。
【００６３】
また、前記重ね基板部は、前記一面及び前記他面にそれぞれ１段ずつ重ねられ、前記巻回方向に沿って視たときに、一方の前記コイル部の前記第１細線部と前記第２細線部との間に、他方の前記コイル部の前記第１細線部あるいは前記第２細線部のいずれかが配置されているので、前記巻回方向に沿って視たときに、前記一方のコイル部の前記領域と前記他方のコイル部の前記領域とを一部重ね合わせて容易に配置させることができる。
【００６４】
また、前記重ね基板部は、前記一面及び前記他面にそれぞれ１段ずつ重ねられ、前記巻回方向に沿って視たときに、一方の前記コイル部の前記第１細線部と前記第２細線部との間に、他方の前記コイル部の前記第１細線部及び前記第２細線部がともに配置されているので、前記巻回方向に沿って視たときに、前記一方のコイル部の前記領域と前記他方のコイル部の前記領域とを一部重ね合わせて容易に配置させることができる。
【００６５】
また、前記重ね基板部は、前記一面及び前記他面にそれぞれ１段ずつ重ねられ、前記巻回方向に沿って視たときに、一方の前記コイル部の前記内径側接続細線部と前記外径側接続細線部との間に、他方の前記コイル部の前記内径側接続細線部あるいは前記外径側接続細線部のいずれかが配置されているので、前記巻回方向に沿って視たときに、前記一方のコイル部の前記領域と前記他方のコイル部の前記領域とを一部重ね合わせて容易に配置させることができる。
【００６６】
また、前記重ね基板部は、前記一面及び前記他面にそれぞれ１段ずつ重ねられ、前記巻回方向に沿って視たときに、一方の前記コイル部の前記内径側接続細線部及び前記外径側接続細線部がともに、他方の前記コイル部の前記内径側接続細線部と前記外径側接続細線部との間に配置されているので、前記巻回方向に沿って視たときに、前記一方のコイル部の前記領域と前記他方のコイル部の前記領域とを一部重ね合わせて容易に配置させることができる。
【００６７】
また、前記巻回方向に沿って視たときに、前記導体が前記コイル線を囲んで絶縁体を介して少なくとも１回巻回されているので、前記巻回方向に沿って視たときの前記コイル線の前記導線に囲まれる領域に前記導体を流れる電流により発生する磁束がさらに多く通り、前記コイル線に流れる誘導起電力が大きくなって測定感度が向上する。
【００６８】
また、前記基板開口部の径方向に沿って複数に分割された分割部から構成された空芯コイルであって、各前記分割部は、前記組み合わせられる際にそれぞれの前記導線を互いに着脱可能に電気的及び機械的に接続する接続手段を有しているので、前記基板開口部に前記導体を貫通させる際に、前記導体を切断する必要なく、前記空芯コイルを前記分割部に分割して容易に前記導体を前記基板開口部に貫通させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る空芯コイルの構成を示す部分斜視図である。
【図２】コイル線の構成を示す部分拡大図である。
【図３】図２の空芯コイルをそのコイル線の巻回方向に沿って視たときの模式図である。
【図４】絶縁性基板の厚さ方向に視たときの空芯コイルの模式的な正面図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る空芯コイルの構成を示す絶縁性基板の厚さ方向に視たときの模式的な正面図である。
【図６】図５の空芯コイルをそのコイル線の巻回方向に沿って視たときの模式図である。
【図７】この発明の実施の形態２の変形例の空芯コイルをそのコイル線の巻回方向に沿って視たときの模式図である。
【図８】この発明の実施の形態３に係る空芯コイルをそのコイル線の巻き線方向に沿って視たときの模式図である。
【図９】空芯コイルに導体を巻き付けた状態を示す正面図である。
【図１０】分割部によって構成された空芯コイルの正面図である。
【図１１】主分割部及び切り離し分割部が互いに切り離されている状態のそれぞれの端部を模式的に示す部分斜視図である。
【図１２】図１１の矢印８３に沿って視たときのコイル線の接続細線部を形成する貫通孔の状態を示す模式図である。
【図１３】従来の空芯コイルの構成を示す模式的な斜視図である。
【符号の説明】
１，３１，４１ 空芯コイル、２，４２ 絶縁性基板、３，３２，４３ コイル線、４ 基板開口部、５，３３，４９ 巻き戻しコイル部（コイル部）、６，３４，５０ 巻き進みコイル部（コイル部）、８，４４ 芯基板部、９ 一面、１０ 他面、１１ 重ね基板部（１２ 第１重ね基板部、１３ 第２重ね基板部）、１４ 第１戻し細線部（第１細線部）、１５ 第２戻し細線部（第２細線部）、１６，５１ 内径側戻し接続細線部（内径側接続細線部）、１７，５２ 外径側戻し接続細線部（外径側接続細線部）、１８ 第１重ね面（重ね面）、１９第１進み細線部（第１細線部）、２０ 第２重ね面（重ね面）、２１ 第２進み細線部（第２細線部）、２２，６１ 内径側進み接続細線部（内径側接続細線部）、２３，６２ 外径側進み接続細線部（外径側接続細線部）、４５ 一面側芯基板分割部、４６ 他面側芯基板分割部、５３，５７ 一面側戻し接続分割部（一面側接続分割部）、５４，５８ 他面側戻し接続分割部（他面側接続分割部）、５５，５９ 一面側導体ランド（導体ランド）、５６，６０ 他面側導体ランド（導体ランド）、６３，６７ 一面側進み接続分割部（一面側接続分割部）、６４，６８ 他面側進み接続分割部（他面側接続分割部）、６５，６９ 一面側導体ランド（導体ランド）、６６，７０ 他面側導体ランド（導体ランド）、８１ 主分割部（分割部）、８２ 切り離し分割部（分割部）。
Claims (8)
- 導体に流れる電流を測定するために用いられる空芯コイルであって、
中央に基板開口部を有した絶縁性基板と、
前記絶縁性基板に設けられ、前記基板開口部の軸線周りに沿って導線が巻回されて構成された複数のコイル部を有し、前記巻回方向に沿って視たときの各前記コイル部の前記導線によって囲まれる領域が互いに一部重なり合って各前記コイル部が配置されているとともに、前記導体を流れる電流により各前記コイル部に発生する誘導起電力が電気的に同じ向きになるように各前記コイル部が直列に接続されて構成されたコイル線とを備え、
前記絶縁性基板は、各前記コイル部の前記導線が貫通した芯基板部と、前記芯基板部の一面及び他面からそれぞれ同数段重ねられた重ね基板部とを有し、
各前記コイル部は、前記一面側に重ねられた前記重ね基板部の反前記芯基板部側の重ね面及び前記一面の何れかに、前記軸線周りに略放射状に配列された複数の第１細線部、前記他面側に重ねられた前記重ね基板部の反前記芯基板部側の重ね面及び前記他面の何れかに、前記軸線周りに略放射状に配列された複数の第２細線部、前記第１細線部の一端部と前記第２細線部の一端部とを電気的に接続する内径側接続細線部、並びに前記第１細線部の他端部と前記内径側接続細線部に電気的に接続された前記一端部を有する前記第２細線部に隣接する前記第２細線部の他端部とを電気的に接続する外径側接続細線部を有していることを特徴とする空芯コイル。 - 導体に流れる電流を測定するために用いられる空芯コイルであって、
中央に基板開口部を有した絶縁性基板と、
前記絶縁性基板に設けられ、前記基板開口部の軸線周りに沿って導線が巻回されて構成された複数のコイル部を有し、前記導体を流れる電流により発生する誘導起電力が電気的に同じ向きになるように各前記コイル部が直列に接続されて構成されたコイル線とを備え、
前記絶縁性基板は、各前記コイル部の前記導線が貫通した芯基板部と、前記芯基板部の一面及び他面からそれぞれ同数段重ねられた重ね基板部とを有し、前記芯基板部は、前記一面を有する一面側芯基板分割部と、前記他面を有する他面側芯基板分割部とから構成されており、
各前記コイル部は、前記一面側に重ねられた前記重ね基板部の反前記芯基板部側の重ね面及び前記一面の何れかに、前記軸線周りに略放射状に配列された複数の第１細線部、前記他面側に重ねられた前記重ね基板部の反前記芯基板部側の重ね面及び前記他面の何れかに、前記軸線周りに略放射状に配列された複数の第２細線部、前記第１細線部の一端部と前記第２細線部の一端部とを電気的に接続する内径側接続細線部、並びに前記第１細線部の他端部と前記内径側接続細線部に電気的に接続された前記一端部を有する前記第２細線部に隣接する前記第２細線部の他端部とを電気的に接続する外径側接続細線部を有し、
前記内径側接続細線部及び前記外径側接続細線部は、それぞれ前記一面側芯基板分割部及び前記他面側芯基板部の間で一面側接続分割部及び他面側接続分割部に分割されており、前記一面側接続分割部及び前記他面側接続分割部は、互いに電気的に接続する導体ランドを前記一面側接続分割部と前記他面側接続分割部との間にそれぞれ有していることを特徴とする空芯コイル。 - 前記重ね基板部は、前記一面及び前記他面にそれぞれ１段ずつ重ねられ、
前記巻回方向に沿って視たときに、一方の前記コイル部の前記第１細線部と前記第２細線部との間に、他方の前記コイル部の前記第１細線部あるいは前記第２細線部のいずれかが配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空芯コイル。 - 前記重ね基板部は、前記一面及び前記他面にそれぞれ１段ずつ重ねられ、
前記巻回方向に沿って視たときに、一方の前記コイル部の前記第１細線部と前記第２細線部との間に、他方の前記コイル部の前記第１細線部及び前記第２細線部がともに配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空芯コイル。 - 前記重ね基板部は、前記一面及び前記他面にそれぞれ１段ずつ重ねられ、
前記巻回方向に沿って視たときに、一方の前記コイル部の前記内径側接続細線部と前記外径側接続細線部との間に、他方の前記コイル部の前記内径側接続細線部あるいは前記外径側接続細線部のいずれかが配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の空芯コイル。 - 前記重ね基板部は、前記一面及び前記他面にそれぞれ１段ずつ重ねられ、
前記巻回方向に沿って視たときに、一方の前記コイル部の前記内径側接続細線部及び前記外径側接続細線部がともに、他方の前記コイル部の前記内径側接続細線部と前記外径側接続細線部との間に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の空芯コイル。 - 前記巻回方向に沿って視たときに、前記導体が前記コイル線を囲んで絶縁体を介して少なくとも１回巻回されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の空芯コイル。
- 前記基板開口部の径方向に沿って複数に分割された分割部から構成された空芯コイルであって、
各前記分割部は、前記組み合わせられる際にそれぞれの前記導線を互いに着脱可能に電気的及び機械的に接続する接続手段を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れかに記載の空芯コイル。
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Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007225588A (ja) * | 2006-01-30 | 2007-09-06 | Daihen Corp | 電流検出用プリント基板、電圧検出用プリント基板及びそれらを用いた電流・電圧検出器、並びに電流検出器及び電圧検出器 |
| JP2007292716A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-11-08 | Daihen Corp | 電流検出用プリント基板、電圧検出用プリント基板、電流・電圧検出用プリント基板、電流・電圧検出器、電流検出器、及び電圧検出器 |
| JP2008134118A (ja) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Daihen Corp | 電流検出用プリント基板 |
| JP2009036553A (ja) * | 2007-07-31 | 2009-02-19 | Daihen Corp | 電流・電圧検出器 |
| JP2009085620A (ja) * | 2007-09-27 | 2009-04-23 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 電流センサ |
| JP2012008140A (ja) * | 2006-03-31 | 2012-01-12 | Daihen Corp | 電流・電圧検出用プリント基板及びそれを用いた電流・電圧検出器 |
| US8179122B2 (en) | 2007-08-31 | 2012-05-15 | Daihen Corporation | Current/voltage detection printed board and current/voltage detector |
| WO2015124975A1 (ja) * | 2014-02-21 | 2015-08-27 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 電流測定用コイル |
| US9363902B2 (en) | 2012-05-03 | 2016-06-07 | Qualcomm Mems Technologies, Inc. | Three-dimensional multilayer solenoid transformer |
| CN108195365A (zh) * | 2017-06-22 | 2018-06-22 | 中国航天标准化研究所 | 一种动力调谐陀螺仪及其角位置传感器 |
| WO2018116679A1 (ja) * | 2016-12-21 | 2018-06-28 | 日本碍子株式会社 | 電流検出用の耐熱性素子 |
| JP2018132337A (ja) * | 2017-02-13 | 2018-08-23 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 電流測定用コイル及び電流測定装置 |
| JP2021506121A (ja) * | 2017-12-07 | 2021-02-18 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | 空芯インダクタアセンブリ |
| CN117110968A (zh) * | 2023-10-17 | 2023-11-24 | 广东省计量科学研究院（华南国家计量测试中心） | 一种基于变压器的焊接电流测量仪校准系统 |
| CN117129931A (zh) * | 2023-10-17 | 2023-11-28 | 广东省计量科学研究院（华南国家计量测试中心） | 一种模拟焊接电参量的焊接电流测量仪校准系统 |
-
2002
- 2002-06-10 JP JP2002168572A patent/JP4220727B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007225588A (ja) * | 2006-01-30 | 2007-09-06 | Daihen Corp | 電流検出用プリント基板、電圧検出用プリント基板及びそれらを用いた電流・電圧検出器、並びに電流検出器及び電圧検出器 |
| US8710824B2 (en) | 2006-01-30 | 2014-04-29 | Daihen Corporation | Voltage detector having voltage detection printed board |
| JP2007292716A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-11-08 | Daihen Corp | 電流検出用プリント基板、電圧検出用プリント基板、電流・電圧検出用プリント基板、電流・電圧検出器、電流検出器、及び電圧検出器 |
| JP2012008140A (ja) * | 2006-03-31 | 2012-01-12 | Daihen Corp | 電流・電圧検出用プリント基板及びそれを用いた電流・電圧検出器 |
| US8427134B2 (en) | 2006-03-31 | 2013-04-23 | Daihen Corporation | Current detection printed board, voltage detection printed board, current/voltage detection printed board, current/voltage detector, current detector and voltage detector |
| US8629674B2 (en) | 2006-03-31 | 2014-01-14 | Daihen Corporation | Current detection printed board, voltage detection printed board, current/voltage detection printed board, current/voltage detector, current detector and voltage detector |
| JP2008134118A (ja) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Daihen Corp | 電流検出用プリント基板 |
| JP2009036553A (ja) * | 2007-07-31 | 2009-02-19 | Daihen Corp | 電流・電圧検出器 |
| US8179122B2 (en) | 2007-08-31 | 2012-05-15 | Daihen Corporation | Current/voltage detection printed board and current/voltage detector |
| JP2009085620A (ja) * | 2007-09-27 | 2009-04-23 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 電流センサ |
| US9363902B2 (en) | 2012-05-03 | 2016-06-07 | Qualcomm Mems Technologies, Inc. | Three-dimensional multilayer solenoid transformer |
| WO2015124975A1 (ja) * | 2014-02-21 | 2015-08-27 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 電流測定用コイル |
| JP2015158369A (ja) * | 2014-02-21 | 2015-09-03 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 電流検出用コイル |
| WO2018116679A1 (ja) * | 2016-12-21 | 2018-06-28 | 日本碍子株式会社 | 電流検出用の耐熱性素子 |
| JPWO2018116679A1 (ja) * | 2016-12-21 | 2019-10-24 | 日本碍子株式会社 | 電流検出用の耐熱性素子 |
| US11169186B2 (en) | 2016-12-21 | 2021-11-09 | Ngk Insulators, Ltd. | Heat-resistance element for current detection |
| JP2018132337A (ja) * | 2017-02-13 | 2018-08-23 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 電流測定用コイル及び電流測定装置 |
| CN108195365B (zh) * | 2017-06-22 | 2023-12-08 | 中国航天标准化研究所 | 一种动力调谐陀螺仪及其角位置传感器 |
| CN108195365A (zh) * | 2017-06-22 | 2018-06-22 | 中国航天标准化研究所 | 一种动力调谐陀螺仪及其角位置传感器 |
| JP2021506121A (ja) * | 2017-12-07 | 2021-02-18 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | 空芯インダクタアセンブリ |
| CN117129931A (zh) * | 2023-10-17 | 2023-11-28 | 广东省计量科学研究院（华南国家计量测试中心） | 一种模拟焊接电参量的焊接电流测量仪校准系统 |
| CN117110968A (zh) * | 2023-10-17 | 2023-11-24 | 广东省计量科学研究院（华南国家计量测试中心） | 一种基于变压器的焊接电流测量仪校准系统 |
| CN117129931B (zh) * | 2023-10-17 | 2023-12-19 | 广东省计量科学研究院（华南国家计量测试中心） | 一种模拟焊接电参量的焊接电流测量仪校准系统 |
| CN117110968B (zh) * | 2023-10-17 | 2024-03-19 | 广东省计量科学研究院（华南国家计量测试中心） | 一种基于变压器的焊接电流测量仪校准系统 |
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| Publication number | Publication date |
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