JP2011075578A - 電流検出用コイル - Google Patents
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Abstract
【解決手段】絶縁基板10の一面側に設けた変形部2を通過させることで進みコイル3を構成する線路パターン3aで囲繞される領域の中心である中心孔10aの中心からの半径を上述の同一面積となる半径とした絶縁基板10の他面側の円周上に戻し用の線路パターン4aを配置形成している。そして、線路パターン3aの終端3bと、線路パターン4aの始端4bとは基板面に設けたランド9で半田付けされることで電気的に接続されている。
【選択図】図12
Description
度(S/N)を向上させた高精度な電流センサを構成することができるという効果がある。
本実施形態は、図1、図2(a),(b)に示すように可撓性絶縁基板1の両面には、基板面を基準面として凹ませ、且つ長手方向を可撓性絶縁基板1の短手方向となるように形成した同形状の複数の変形部2a、2bを夫々一定間隔をあけて並行形成し、一面側の各変形部2aの位置を他面側の変形部2b,2b間に位置させ、一面側の変形部2aの位置と他面側の変形部2bの位置を平面視で重ならないように配置としている。そして図1において上面となる一面側には進みコイル3の線路パターン3aを、下面となる他面側には戻しコイル4の線路パターン4aを銅箔等の導電性金属箔で形成している。
本実施形態の電流検出用コイルは、図5(a)、(b)に示すように可撓性絶縁基板1の一面と他面とに形成した変形部2a,2bの長手方向と同方向の進みコイル3及び戻しコイル4の線路パターンの長手の線路部位を基板面に対して垂直方向において同じ位置に配置して夫々の部位の対向距離が一定となるようした点に特徴がある。ここで可撓性絶縁基板1の一面側の変形部2aと他面側の変形部2bとは1個の変形部の幅分だけずれるように配置している。尚図5(b)の線路パターン3a,4a上に記した○内の黒点及び×は電流極性を示す。また実施形態1の構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付してある。
実施形態1,2は可撓性絶縁基板1の両面に変形部2a、2bを設けているが、本実施形態は図6に示すように一面のみに凹状の変形部2を可撓性絶縁基板1の長手方向に一定間隔をあけて複数並設するとともに、進みコイル3の線路パターン3aと戻しコイル4の線路パターン4aとを夫々矩形波状に蛇行形成し、折り返し部位間の長手の線路部位を変形部2と変形部2,2間の平坦な基板面上を交互に通過するように配置したもので、進みコイル3、戻しコイル4の長手線路部位は通過する変形部2内或いは基板面では互いに重ならないように並行し、長手線路部位の両端の折り返し部位の一方側では線路パターン4aの短手線路部位と線路パターン3aの長手線路部位の端部とが絶縁膜8を介して交差して重ならし、また折り返し部位の他方側では線路パターン3aの短手線路部位と線路パターン4aの長手線路部位の端部とが絶縁膜8を介して交差して重ならしている点に特徴がある。尚進みコイル3の終端3bと戻しコイル4の始端4bとは電気的に接続され、変形部2及び基板面で並行する線路パターン3a,4bの長手線路部位に流れる電流が逆方向となるようになっている。また進みコイル3の線路パターン3aの始端3cと戻しコイル4の線路パターン4aの終端4cとは近傍に配置され、コイル出力端を構成している。
本実施形態は、図7に示すように進みコイル3の線路パターン3a及び戻しコイル4の線路パターン3cの折り返し部位である短手線路部位を絶縁膜8を介して重さねて両コイル3,4の空間的な位置ずれを零としている点で実施形態3と相違しており、両線路パターン3a、3bは同形状で可撓性絶縁基板1の長手方向にずらして配置形成されている。その他の構成は実施形態3と同じであるので、同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。
本実施形態は、図8に示すように変形部2の長手方向と同方向の進みコイル3の線路パターン3aの長手線路部と戻しコイル4の線路パターン4aの長手線路部位とをほぼ全部に亘るように絶縁膜8を介して重ね、長手線路部位を重ねない実施形態3、4に場合に比べて、変形部2の短手方向の幅寸法と、並行隣接する変形部2、2間の基板面の幅寸法とを短くして、コイルピッチを小さくしている。
実施形態1〜5は何れも一対の進みコイル3と戻しコイル4とを設けたものであるが、本実施形態は、図9に示すように可撓性絶縁基板1の一面に凹状の変形部2を実施形態4と同様に設け、この変形部2を設けた面に第一の進みコイル31と第一の戻しコイル41の対と、第二の進みコイル32と第二の戻しコイル42とを設けた点に特徴があり、両進みコイル31,32の線路パターン31a,32aを絶縁膜(図示せず)を介して重ね、同様に両戻しコイル41,42の線路パターン4a、4bを絶縁膜(図示せず)を介して重ね、更に折り返し部位の短手線路部位にあっては、戻しコイル41、42の線路パターン41a,42aと、進みコイル31,32の線路パターン31a、32aとの一部を絶
縁膜(図示せず)を介して重ね、進みコイル31の線路パターン31aの終端31bと、戻しコイル41の線路パターン41aの始端41bとを電気的に接続し、更に戻しコイル41の線路パターン41aの終端41cと進みコイル32の線路パターン32aの始端32bとを電気的に接続し、進みコイル32の線路パターン32aの終端32cと戻しコイル42の線路パターン42aの始端42bとを電気的に接続し、進みコイル31の線路パターン31aの始端31cと、戻しコイル42の線路パターン42aの終端42cとでコイル出力端を構成している点で実施形態4と相違している。つまり進みコイル31,戻しコイル41,進みコイル32,戻しコイル42の直列回路によりコイル出力で電圧を得る要にした点に特徴がある。尚図9では線路パターン31aを実線で、32aを破線で、更に線路パターン41aを一点鎖線で、42aを二点鎖線で示して識別しているが実際には一定幅の導電性金属箔によるパターンからなる。
実施形態6は可撓性絶縁基板1の一面に変形部2と、進みコイル31,32、戻しコイル41,42を設けた構成であったが、本実施形態は実施形態2と同様に可撓性絶縁基板1の両面に変形部2a、2bを設けたものに、2対の進みコイルと戻しコイルとを設けたもので、図10(a)、(b)に示すように一方の対の進みコイル31の線路パターン31aと、戻しコイル41の線路パターン41aを実施形態2と同様に形成配置し、更に絶縁膜8を介して他方の対の進みコイル32の線路パターン32aを戻しコイル41の線路パターン41aに絶縁膜8を介して重なるように形成配置し、また他方の対の戻しコイル42の線路パターン42aを進みコイル31の線路パターン31aに絶縁膜8を介して重なるように形成配置し、進みコイル31の線路パターン31aの終端31bと、戻しコイル41の線路パターン41aの始端41bとをスルーホール5aを介して電気的に接続し、戻しコイル41の線路パターン41aの終端41cと、進みコイル32の線路パターン32aの始端32bとを電気的二接続し、更に進みコイル32の線路パターン32aの終端32cと、戻しコイル42の線路パターン42aの始端42bとをスルーホール5bを介して電気的に接続し、進みコイル31の線路パターン31aの始端31cと、第二の線路パターン42aの終端42cとでコイル出力端を構成している点に特徴ある。
上述の実施形態1〜7の電流検出用コイルは、長方形状の可撓性絶縁基板に変形部を設け、この変形部を通過するように進みコイル及び戻しコイルの線路パターンを形成配置したもので、可撓性絶縁基板1の可撓性を利用して円筒状に巻いてロゴスキーコイル型の電流センサ7を構成するようになっているが、本実施形態の電流検出用コイルは、図11に示すように円環状に形成した絶縁基板10を用い、その中心孔10aの中心に被測定用電線6を貫挿させるだけで、ロゴスキーコイル型の電流センサ7を構成することができるようにしたものであり、絶縁基板10に対しては可撓性の有無を問わないようになっている。
上述の実施形態8は二つの線路パターン3a,4aを同一形状とすることで同一面積化を図っているが、変形部2を通過してコイルを構成する線路パターンが囲繞する領域の形状は外周部が歯状になって隙間があるため、その面積は中心から外周までの距離を半径と
する円の面積より小さい。従って線路パターンを円周上に配置形成してその線路パターンで囲繞される円形領域の面積が、コイルを構成する線路パターンが囲繞する領域の面積と同一となるように半径を設定すれば、同形状にする必要がなくなる。
上述の実施形態8,9では、絶縁基板10に形成する変形部2の平面視での形状を長方形としているが、本実施形態では、平面視での形状が図13(a)に示すように外周に近い辺が内周に近い辺よりも長い略扇形状とした凹状の変形部2を設け、その凹部位の深さを図13(b)に示すように内周から外周に向けて深くして側方向からみた断面形状を略台形としてコイルの断面積を増加させた点に特徴がある。尚図13(c)は変形部2の幅方向の断面を示す。尚変形部2以外の構成は、実施形態8〜10の何れでも良いが、例として進みコイル3の線路パターン3aを設けた例を示す。
上述の実施形態8〜10では、絶縁基板10に形成する変形部2の平面視での形状を長方形としているが、このような変形部2を設けた場合、絶縁基板10の外周に近づくほど変形部2、変形部2間の基板面部分が増えることになる。
2a,2b 変形部
3 進みコイル
3a 線路パターン
3b 終端
3c 始端
4 戻しコイル
4a 線路パターン
4b 始端
4c 終端
5 スルーホール
Claims (4)
- 絶縁基板の所定位置を中心として等間隔に延びた複数の放射線上に、基準となる基板面に対して凹状若しくは凸状に変形させ且つ長手方向が放射線の方向とした変形部を前記絶縁基板の一面に円周方向に配列形成して、前記絶縁基板の一面側に各変形部を通過するようにして線路パターンを蛇行させたコイルを設け、前記絶縁基板の厚み方向からみて前記コイルの線路パターンによる囲繞面積と囲繞面積が同一となる別の線路パターンを前記絶縁基板の他面に形成し、一面側のコイルの一端を別の線路パターンの一端に接続し、一面側のコイルを進みコイル又は戻しコイルとし、他方の線路パターンを戻し用又は進み用のパターンとしていることを特徴とする電流検出用コイル。
- 前記絶縁基板の他面に形成する別の線路パターンは、一面に形成した線路パターンと平面視での形状が同一で投影位置が重なることを特徴とする請求項1記載の電流検出用コイル。
- 前記変形部は、凹状であって且つ平面視での形状が外周に近い辺が内周に近い辺よりも長い略扇形状に形成され、内周から外周へ向けて深さを深くしていることを特徴とする請求項1又は2記載の電流検出用コイル。
- 並行隣接する二つの変形部の外周付近間の絶縁基板面に別の変形部を設けて線路パターンを前記別の変形部を通過配置していることを特徴とする請求項1乃至3の何れか記載の電流検出用コイル。
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