JP2006343196A - 磁界センサ - Google Patents

Abstract

【課題】各磁気検出コイル素子をそれぞれ環状に折曲した状態で直交配置して立体的に組み合わせることで、周波数特性の安定化のみならず、それぞれの軸心を略一致させた複数軸を備える磁界センサの提供。
【解決手段】略帯状に形成された可撓絶縁ベース片上に配列され、かつ、絶縁層１９で覆われた１以上の導体パターン層を備え、略円形を含む環状に折曲して一端側と他端側とを連結させた際に前記導体パターン層により１本の周回導電路の確保を自在に形成された複数枚の磁気検出コイル素子１２と、磁気検出コイル素子１２の対面部位相互を直交する位置関係で二枚重ねに保持する交差連結部２２としての可撓連結片２３とを含み、該可撓連結片２３を介してそれぞれの軸心が略一致するように各磁気検出コイル素子１２を立体的に組み合わせて磁界センサ１１を形成した。
【選択図】図４

Description

本発明は、略帯状を呈する各磁気検出コイル素子のそれぞれを略円形に折曲した状態で立体的に組み合わせてなる磁界センサに関する技術である。

通常、コイル１は、図６に示すように絶縁材からなるボビン２に絶縁線材３を巻き付けて形成された巻線層を備えている。そして、このような巻線層を形成する際には、絶縁線材３にテンションをかけながらボビン２に確実に巻き付けていく必要がある。

一方、磁気検出装置が備える磁気検出コイルとしては、下記特許文献１に示されているようにボビンに線材を巻回して巻線層を形成したものなどがある。
特開２００４−１８４１５４号公報（同文献中の図４参照）

しかし、図６に示すコイル１については、線径の細い絶縁線材３を用いてボビン２に巻き付けようとすると、その際にかかるテンションにより断線させてしまうことがあるほか、均等巻きが難しいこともあって浮遊容量を変化させて周波数特性を変えてしまうなどの不都合があった。

また、コイル１自体は、ボビン２を用いて形成されているので、その全体重量もそれだけ重くなってしまう不具合があった。

しかも、図６に示すコイル１などを複数軸の磁界センサとして用いようとする場合には、それぞれのコイル１が同心もしくは略同心となる位置関係のもとで配置する必要があることから、各巻線層も重なり合って重くなってしまうので、ボビン２側の形状屋構造も複雑化してしまうという問題もあった。このような課題については、特許文献１に開示されている磁気検出コイルにも共通してみられるものである。

本発明は、従来技術にみられた上記課題に鑑み、ボビンを介在させることなく１本の周回導電路の形成を自在に形成された略帯状を呈する各磁気検出コイル素子をそれぞれ略円形に折曲した状態で直交配置して立体的に組み合わせることで、周波数特性の安定化のみならず、それぞれの軸心を略一致させた複数軸のもとでその形状を簡素化した磁界センサを提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成すべくなされたものであり、略帯状に形成された可撓絶縁ベース片上に配列され、かつ、絶縁層で覆われた１以上の導体パターン層を備え、環状に折曲して一端側と他端側とを連結させた際に前記導体パターン層により１本の周回導電路の確保を自在に形成された複数枚の磁気検出コイル素子と、前記磁気検出コイル素子の対面部位相互を直交する位置関係で二枚重ねに保持する交差連結部とを含み、該交差連結部を介してそれぞれの軸心が略一致するように前記磁気検出コイル素子を立体的に組み合わせたことを最も主要な特徴とする。

この場合、前記交差連結部は、１枚の前記磁気検出コイル素子の挿通を許す一側通孔と、該一側ガイド孔の位置とその長さ方向を直交させて他の１枚の前記磁気検出コイル素子の挿通を許す他側通孔とを有する可撓連結片からなり、複数枚の前記磁気検出コイル素子は、前記磁気検出コイル素子の対面部位相互を前記可撓連結片を介して保持させるようにするのが好ましい。

また、前記交差連結部は、磁気検出コイル素子を構成する前記可撓絶縁ベース片の少なくともいずれか一方の余白側縁部に沿わせて部分的に設けた１以上の挿通スリットからなり、複数枚の前記磁気検出コイル素子は、それぞれの対面部位相互を前記挿通スリットを介して保持させるようにすることもできる。

さらに、前記磁気検出コイル素子のそれぞれは、その一端側にコネクタを備え、該コネクタに他端側を連結した際に前記周回導電路を確保できるようにするのが望ましい。さらにまた、前記磁気検出コイル素子を３枚構成とし、これらを前記交差連結部を介して保持させて組み合わせた３軸構造とするのが好ましい。

本発明によれば、略帯状を呈する各磁気検出コイル素子相互を直交させた状態で立体的に組み合わせてあるので、簡素な構造のもとで各磁気検出コイル素子を直交配置することができる。

しかも、各磁気検出コイル素子は、ボビンを介在させることなく１本の周回導電路の形成を自在にして形成されているので、それぞれを略円形を含む環状に折曲した状態で組み合わせることで、周波数特性の安定化のみならず、それぞれの軸心を略一致させた複数軸の磁界センサを形成することができる。

図１は、本発明に用いられる基本的な構成部材の一例を示す斜視図であり、図４（ｄ）に示すような磁界センサ１１は、適宜長さの略帯状を呈する複数枚の磁気検出コイル素子１２と、これらの磁気検出コイル素子１２を直交配置した際に交差連結部２２を形成するために別途用意される複数個の可撓連結片２３とを用いて形成されている。

この場合、磁気検出コイル素子１２は、その一部を省略して例示した図２の拡大平面図からも明らかなように、可撓性を有して略帯状に形成された絶縁ベース片１３と、該絶縁ベース片１３における一側面１４の長さ方向に沿わせ、かつ、相互を平行に等間隔で離間させてなる複数ｎ列、例えば１０列の導体パターン層１６とを備えて形成されている。なお、磁気検出コイル素子１２の他端側には、交差連結部２２側へと円滑に差し込むことができるように絶縁ベース片１３の他端部１３ｂを含めて狭幅差込み部１２ａが形成されている。また、各導体パターン層１６は、絶縁ベース片１３の一側面１４が図１に示すように絶縁層１９で覆われているために、これを直接に目視することはできない。

また、絶縁ベース片１３は、適宜素材の絶縁樹脂フィルム薄片を用いて適宜長さの略帯状に形成されており、長さ方向での一端部１３ａには、該絶縁ベース片１３の横幅よりも広幅な面サイズが付与された絶縁突片１５が配設されている。

一方、各導体パターン層１６は、例えばサブトラクティブ法のような周知のプリント配線板製造法により絶縁ベース片１３上に残置された微細幅の銅箔層により各別に形成されている。

この場合、これら導体パターン層１６のうち、１列目の導体パターン層１６は、その始端１６ａ側が一側面１４上に形成された一方の接続ランド、図示例では絶縁突片１５の左側に形成された接続ランド１５ａに接続されている。

また、終列であるｎ列目、図示例では１０列目の導体パターン層１６の終端１６ｂ側と接触させるべく絶縁突片１５上に形成された部分導体層１５ｂは、一側面１４上に形成された他方の接続ランド、図示例では絶縁突片１５の右側に形成された接続ランド１５ｃに接続されている。

また、初列である１列目の導体パターン層１６の終端１６ｂ側は、次列である２列目の導体パターン層１６の始端１６ａ側に、ｎ−１列である９列目の導体パターン層１６の終端１６ｂ側は、ｎ列である１０列目の導体パターン層１６の始端１６ａ側にそれぞれ接続される配置関係となっている。

しかも、次列である２列目とｎ−１列である９列目とを含むその間に位置する各導体パターン層１６は、先列の導体パターン層１６の終端１６ｂ側がその後列の導体パターン層１６の始端１６ａ側と接続する配置関係のもとで順次配列されている。

つまり、各導体パターン層１６は、それぞれが折曲部１７を介して先列の導体パターン層１６の終端１６ｂ側を後列の導体パターン層１６の始端１６ａ側に接続させることができるようになっている。

このため、絶縁ベース片１３を略円形を含む環状に折曲してその一端１３ａ側と他端１３ｂ側とを一体的に連結した際には、各導体パターン層１６により複数巻きした巻線と同等の構造のもとで１本の周回導電路が形成されることになる。

この場合、絶縁ベース片１３の一端１３ａ側と他端１３ｂ側との一体的な連結は、コネクタ１８を介在させて行われている。ずなわち、コネクタ１８は、これを絶縁突片１５の所定位置に載置させた際、各導体パターン層１６の始端１６ａ側と各別に接触する図示しない接続端子を備えている。また、コネクタ１８は、略円形を含む環状に折曲した際の絶縁ベース片１３の他端１３ｂと対向する面に各導体パターン層１６の終端１６ｂ側が導入されて各別に接触する接続端子部１８ａを備えている。このため、各導体パターン層１６は、コネクタ１８を介して個別に接続され、巻線と同等な１本の周回導電路が形成されることになる。

しかも、絶縁ベース片１３の一側面１４は、各導体パターン層１６における始端１６ａ側と終端１６ｂ側および各接続ランド１５ａ，１５ｃを含む必要部位を残してその全面が例えばレジスト層からなる絶縁層１９で覆われている。なお、

一方、交差連結部２２としての可撓連結片２３は、絶縁性の合成樹脂材を含む適宜のシート状素材を用いて形成されるものであり、略方形を呈して中央部に位置する基片部２４と、該基片部２４の各辺側から外方に突設された４つの突片部２５とを備えている。

しかも、可撓連結片２３にあって相互に対向する位置関係にある一方の側の一対の突片部２５，２５には、一方の磁気検出コイル素子１２を串刺し状に挿通することができる各１条の一側通孔２６が、他方の側の一対の突片部２５，２５には、他方の磁気検出コイル素子１２を一方の磁気検出コイル素子１２とは直交する方向に串刺し状に挿通することができる各１条の他側通孔２７が形成されている。

図５は、本発明に用いられる基本的な構成部材の他例を示す斜視図であり、例えば図４（ｄ）に示すような３軸構造の磁界センサ１１は、３枚の磁気検出コイル素子１２を用いて形成される。

すなわち、図５に示す磁気検出コイル素子１２は、基本的には図２に示すように絶縁ベース片１３の一側面１４上に導体パターン層１６を備え、該導体パターン層１６の必要部位が絶縁層１９で覆われた状態で形成されている。

この場合、絶縁ベース片１３の長さ方向での両側には、導体パターン層１６が存在しない適宜幅の余白側縁部２０が形成されており、それぞれの余白側縁部２０の同一位置に他の磁気検出コイル素子１２の挿通を許すに足る長さの挿通スリット２９が交差連結部２２として形成されている。

この例における挿通スリット２９は、形成しようとする磁界センサが例えば図３に示すように３軸構造であれば、図３において後述するように、絶縁突片１３を左側に位置させて横方向に配置した１枚目の磁気検出コイル素子１１に対し、交差連結部２２として配置されている４個の可撓連結片２３ａ〜２３ｄの各一側通孔２６の位置との対応関係のもとで、図５に示す磁気検出コイル素子１２の各余白側縁部２０に形成されることになる。

次に、上記した構成からなる磁気検出コイル素子１２と交差連結部２２としての可撓連結片２３とを用いた磁界センサ１１の組立て工程を、３枚の磁気検出コイル素子１２による３軸構造を例に、図３と図４とを参照しながら以下に説明する。

すなわち、図３に示すように絶縁突片１３を左側に位置させて横方向に配置した１枚目の磁気検出コイル素子１１には、これを略円形となるように折曲してコネクタ１８を介して円環状に連結させた際に等間隔となる４カ所に、例えば各一側通孔２６側を介して導入した可撓連結片２３を可撓連結片２３ａ〜２３ｄとして各別に配置する。

次に、予め絶縁突片１３近傍に各他側通孔２７を介して１つの可撓連結片２３を２３Ａとして導入配置してある２枚目の磁気検出コイル素子１１は、１枚目の磁気検出コイル素子１１が左から３番目に備える可撓連結片２３ｃの各他側通孔２７を介して挿通するとともに、その狭幅差込み部１２ａ寄りにも各他側通孔２７を介して１つの可撓連結片２３を２３Ｂとして導入配置しておく。この場合における計３個の可撓連結片２３である２３Ａ，２３ｃ，２３Ｂは、円環状に連結させた際に等間隔を保持する位置関係となる。

３枚目の磁気検出コイル素子１１は、１枚目の磁気検出コイル素子１１が左から４番目に備える可撓連結片２３ｄの各他側通孔２７を介して挿通されてその事前配置を終了する。

このようにして図３に示すように事前配置を終えた後は、図３において横方向に配置されている１枚目の磁気検出コイル素子１２をコネクタ１８を介して図４（ａ）に示すように円環状に連結させる。

次いで、図３において２枚目として配置されている磁気検出コイル素子１２は、その狭幅差込み部１２ａを図３において１枚目の磁気検出コイル素子１２が左から１番目に備える可撓連結片２３ａの各他側通孔２７側を挿通させ、コネクタ１８を介して図４（ｂ）に示すように円環状に連結させる。

最後に、図３において３枚目として配置されている磁気検出コイル素子１２は、その狭幅差込み部１２ａを、図３において２枚目の磁気検出コイル素子１２がその狭幅差込み部１２ａ寄りに備える可撓連結片２３Ｂの各一側通孔２６と、図３において１枚目の磁気検出コイル素子１２が左から２番目に備える可撓連結片２３ｂの各他側通孔２７とを図４（ｃ）に示すように挿通させる。

さらに、図３において２枚目の磁気検出コイル素子１２がその絶縁突片１５寄りに備える可撓連結片２３Ａの各一側通孔２６をも３枚目の磁気検出コイル素子１２の狭幅差込み部１２ａを挿通させた上で、コネクタ１８を介して図４（ｄ）に示すように円環状に連結させ、３軸構造の磁界センサ１１が形成される。

したがって、磁界センサ１１は、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とが相互に直交する位置関係となったとの各軸心を、略球体状の立体形状を呈する外形の中心に略一致するように位置させることができることになる。

以上は、本発明を図示例に即して説明したものであり、その具体的な内容はこれに限定されるものではない。例えば、可撓連結片２３が備える一側通孔２６と他側通孔２６とは、図示例では各２カ所に形成して串刺し状に挿通できるようになっているが、それぞれを各１カ所に形成するものであってもよい。また、図５に示す交差連結部２２としての挿通スリット２９も絶縁ベース片１３の一方の側の余白側縁部２０にのみ形成するものであってもよい。さらに、磁気検出コイル素子１２自体の導体パターン層１６の配列構造も、１本の周回導電路を形成することができるものでさえあれば、その具体的な構成は適宜採用することができる。

また、磁界センサ１１は、図示例では３軸構造のものが示されているが、２軸構造や４軸以上の多軸構造のものであってもよい。その場合、各磁気検出コイル素子１２は、相互の各対面部位がいずれも直交方向で交差するようにその位置を保持することができるように交差連結部２２も配置されることになる。さらに、各磁気検出コイル素子１２は、略円形を含む環状に折曲形成した状態をテープ止めするなど、コネクタ１８を介在させることなく円環状に連結させることもできる。

本発明に用いられる基本的な構成部材である磁気検出コイル素子と交差連結部としての可撓連結片との一例を示す斜視図。 磁気検出コイル素子の一例を導電パターン層を表出させた状態で示す一部省略拡大平面図。 磁気検出コイル素子と交差連結部としての可撓連結片とを用いて３軸構造の磁界センサを組み立てる際の事前の配置関係を示す斜視図。 図３に示す配置関係のもとで３軸構造の磁界センサを組み立てる際の手順を（ａ）〜（ｄ）として工程別に示す説明斜視図。 本発明に用いられる基本的な構成部材の他例を示す斜視図。 従来からあるコイルの一例を模式的に示す説明図。

符号の説明

１１ 磁界センサ
１２ 磁気検出コイル素子
１２ａ 狭幅差込み部
１３ 絶縁ベース片
１３ａ 一端
１３ｂ 他端
１４ 一側面
１５ 絶縁突片
１５ａ 接続ランド
１５ｂ 部分導体層
１５ｃ 接続ランド
１６ 導体パターン層
１６ａ 始端
１６ｂ 終端
１７ 折曲部
１８ コネクタ
１８ａ 接続端子部
１９ 絶縁層
２０ 余白側縁部
２２ 交差連結部
２３ 可撓連結片
２４ 基片部
２５ 突片部
２６ 一側通孔
２７ 他側通孔
２９ 挿通スリット

Claims (5)

1. 略帯状に形成された可撓絶縁ベース片上に配列され、かつ、絶縁層で覆われた１以上の導体パターン層を備え、環状に折曲して一端側と他端側とを連結させた際に前記導体パターン層により１本の周回導電路の確保を自在に形成された複数枚の磁気検出コイル素子と、前記磁気検出コイル素子の対面部位相互を直交する位置関係で二枚重ねに保持する交差連結部とを含み、該交差連結部を介してそれぞれの軸心が略一致するように前記磁気検出コイル素子を立体的に組み合わせたことを特徴とする磁界センサ。
2. 前記交差連結部は、１枚の前記磁気検出コイル素子の挿通を許す一側通孔と、該一側ガイド孔の位置とその長さ方向を直交させて他の１枚の前記磁気検出コイル素子の挿通を許す他側通孔とを有する可撓連結片からなり、
   複数枚の前記磁気検出コイル素子は、前記磁気検出コイル素子の対面部位相互が前記可撓連結片を介して保持される請求項１に記載の磁界センサ。
3. 前記交差連結部は、磁気検出コイル素子を構成する前記可撓絶縁ベース片の少なくともいずれか一方の余白側縁部に沿わせて部分的に設けた１以上の挿通スリットからなり、
   複数枚の前記磁気検出コイル素子は、それぞれの対面部位相互が前記挿通スリットを介して保持される請求項１に記載の磁界センサ。
4. 前記磁気検出コイル素子のそれぞれは、その一端側にコネクタを備え、該コネクタに他端側を連結した際に前記周回導電路が確保される請求項１ないし３のいずれかに記載の磁界センサ。
5. 前記磁気検出コイル素子を３枚構成とし、これらを前記交差連結部を介して保持させて組み合わせた３軸構造とした請求項１ないし４のいずれかに記載の磁界センサ。
   
   

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