JP4569481B2 - Toroidal coil structure - Google Patents

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本発明は、電流センサ、デジタル回路用チョークコイル、信号フィルタ用リアクタンス、及び電源トランス等に用いられるトロイダルコイルにおいて、特に、家庭用分電盤の分岐回路等に流れる電流を測定する電流センサとして機能する、トロイダルコイル構造に関する。   The present invention functions as a current sensor for measuring a current flowing through a branch circuit of a domestic distribution board, particularly in a toroidal coil used for a current sensor, a choke coil for a digital circuit, a reactance for a signal filter, and a power transformer. The present invention relates to a toroidal coil structure.

一般に、送変電機器や家庭用分電盤等に通電される交流電流量を非接触で測定するための電流センサとして、貫通型の電流センサが多く用いられている。このような貫通型の電流センサに用いられる交流電流検出用コイルの従来例を図21、図22に示す(特許文献1参照)。これらの図において、交流電流検出用コイル200は、円形の基板開口部201を有する両面積層基板202(以下、プリント基板という)と、この基板開口部201の周囲に配置されたコイル本体203とを備える空芯コイルである。プリント基板202の材質は、ガラス入りエポキシ樹脂である。トロイダルコイル203は、基板開口部201を中心として放射状にプリントされた導電膜の導体部を備え、この導体部はプリント基板202の厚み方向すなわちコイル本体203の軸方向に貫通する接続部を介して直列に結合することにより、プリント基板202にトロイダルコイルを形成している。接続部は、プリント基板202の貫通孔の内面に形成された導電膜のスルーホールである。プリント基板202に巻かれているコイルは、2方向に一定ピッチで巻き回され、時計回り(矢印204の向き)のトロイダルコイルからなる巻き進みコイル205(以下、進みコイルという)と反時計回り(矢印206の向き)のトロイダルコイルからなる戻しコイル207(以下、戻しコイルという)とからなり、進みコイル205の終端と戻しコイル207の始端を接続することにより、両コイル205、207は、直列接続されている。図20において、進みコイル205は、プリント基板202の表面に形成された導体部が太実線で、裏面に形成された導体部を太破線で示し、戻しコイル207は、プリント基板202の表面に形成されている導体部を二重実線で示し、裏面に形成された導体部を二重破線で示している。プリント基板202の表面及び裏面では、両コイル205、207の各導体部が交互に一定ピッチで配列されている。進みコイル205は、表面及び裏面で、長さの異なる導体部が交互に一定ピッチで配列され、戻しコイル207も、同様に表面及び裏面で長さの異なる導体部が交互に一定ピッチで配列されている。また、進みコイル205では、各導体部が基板開口部201から離れた側で各導体部のピッチ間が接続部(スルーホール)により接続され、戻しコイル207では、各導体部が基板開口部201の近い側で各導体部のピッチ間が接続部により接続されている。   In general, a through-type current sensor is often used as a current sensor for non-contact measurement of the amount of alternating current supplied to a power transmission / transformation device, a home distribution board, or the like. Conventional examples of alternating current detection coils used in such a through-type current sensor are shown in FIGS. 21 and 22 (see Patent Document 1). In these figures, an alternating current detecting coil 200 includes a double-sided laminated substrate 202 (hereinafter referred to as a printed circuit board) having a circular substrate opening 201 and a coil body 203 disposed around the substrate opening 201. It is an air core coil provided. The material of the printed circuit board 202 is a glass-filled epoxy resin. The toroidal coil 203 includes a conductive portion of a conductive film that is radially printed around the substrate opening 201, and this conductive portion is connected via a connection portion that penetrates in the thickness direction of the printed circuit board 202, that is, in the axial direction of the coil body 203. By connecting in series, a toroidal coil is formed on the printed circuit board 202. The connection part is a through hole of a conductive film formed on the inner surface of the through hole of the printed circuit board 202. A coil wound around the printed circuit board 202 is wound at a constant pitch in two directions, and a winding coil 205 (hereinafter referred to as a leading coil) composed of a clockwise (direction of arrow 204) toroidal coil and counterclockwise ( The coil 205 and 207 are connected in series by connecting the end of the advance coil 205 and the start of the return coil 207. Has been. In FIG. 20, the lead coil 205 has a conductor portion formed on the surface of the printed circuit board 202 indicated by a thick solid line, and a conductor portion formed on the back surface is indicated by a thick broken line, and the return coil 207 is formed on the surface of the printed circuit board 202. The conductor portion formed is indicated by a double solid line, and the conductor portion formed on the back surface is indicated by a double broken line. On the front and back surfaces of the printed circuit board 202, the conductor portions of the coils 205 and 207 are alternately arranged at a constant pitch. In the advance coil 205, conductor portions having different lengths are alternately arranged at a constant pitch on the front surface and the back surface, and in the return coil 207, conductor portions having different lengths are alternately arranged at a constant pitch on the front surface and the back surface. ing. Further, in the lead coil 205, the pitch of each conductor portion is connected by a connecting portion (through hole) on the side away from the substrate opening 201, and in the return coil 207, each conductor portion is connected to the substrate opening 201. The pitch of each conductor part is connected by the connection part on the near side.

また、上記交流電流検出用コイル200を用いた電流測定では、基板開口部201に被測定導体が通され、この被測定導体に流れる電流による磁束が両コイル205、207のプリント基板202の矢印204又は矢印206の方向から視たときの導体部によって囲まれる断面領域を通ることにより発生する誘導電圧を検出する。一方、トロイダルコイル本体203の軸方向に視たとき、両コイル205、207の導体部によって囲まれる領域の正面面積内には、被測定導体からの検出されるべき磁界(測定磁界という)以外に、被測定導体以外の電線から発生された磁界(外部磁界という)の磁束も通っていることがある。この外部磁界は、本来の電流測定にとって不要なものである。しかしながら、円形で形成される両コイル205、207は、それら自体が等価的に一つの大きなコイルと見なされるので、それらの正面面積内に、不要な外部磁界が通過すると、この外部磁界による電流も同時に検出される。この外部磁界による検出電流は測定誤差となるため、できるだけ影響が小さいことが望ましい。そして、この測定誤差を抑制するには、外部磁界に対して巻き方向が互いに逆方向である両コイル205、207の各正面面積を同等にして、不要検出電流を相殺する必要がある。   In the current measurement using the AC current detecting coil 200, the conductor to be measured is passed through the board opening 201, and the magnetic flux generated by the current flowing through the conductor to be measured is indicated by the arrow 204 on the printed circuit board 202 of the coils 205 and 207. Alternatively, an induced voltage generated by passing through a cross-sectional area surrounded by the conductor portion when viewed from the direction of the arrow 206 is detected. On the other hand, when viewed in the axial direction of the toroidal coil main body 203, within the front area of the region surrounded by the conductor portions of the coils 205 and 207, there is a magnetic field other than the magnetic field to be detected (measured magnetic field) from the conductor to be measured. In some cases, a magnetic flux (referred to as an external magnetic field) generated from an electric wire other than the conductor to be measured also passes. This external magnetic field is unnecessary for the original current measurement. However, since both coils 205 and 207 formed in a circular shape are equivalently regarded as one large coil, if an unnecessary external magnetic field passes within the front area, the current caused by the external magnetic field is also reduced. It is detected at the same time. Since the detection current due to the external magnetic field becomes a measurement error, it is desirable that the influence be as small as possible. In order to suppress this measurement error, it is necessary to equalize the front areas of the coils 205 and 207 whose winding directions are opposite to each other with respect to the external magnetic field to cancel out the unnecessary detection current.

しかしながら、上記従来の電流センサは、両コイル205、207を軸方向に視たとき、進みコイル205の正面面積は、戻しコイル207の正面面積よりも大きく、それぞれの正面面積が異なっている。従って、両コイル205、207で外部磁界による誘導電圧の検出量が異なり、完全に相殺されないので、測定誤差を抑制することが困難となっていた。   However, in the conventional current sensor, when the coils 205 and 207 are viewed in the axial direction, the front area of the advance coil 205 is larger than the front area of the return coil 207, and the front areas are different. Therefore, the detected amount of the induced voltage due to the external magnetic field differs between the coils 205 and 207, and they are not completely canceled out, so that it is difficult to suppress measurement errors.

また、上記電流測定では、測定感度を上げるには、両コイル205、207の測定に寄与する測定磁界からの誘導電圧を多くする必要があり、両コイル205、207において、基板に直交する面で断面したとき導体部によって囲まれる断面領域の各断面面積を同等にし、均一に誘導電圧を発生させることが望ましい。しかしながら、両コイル205、207の断面面積は巻き回ピッチ毎に異なっており、従って、測定感度が劣化するという問題があった。   Further, in the above current measurement, in order to increase the measurement sensitivity, it is necessary to increase the induced voltage from the measurement magnetic field that contributes to the measurement of both the coils 205 and 207. In both the coils 205 and 207, the surface perpendicular to the substrate is required. It is desirable that the cross-sectional areas of the cross-sectional areas surrounded by the conductor portions are equal when cross-sectioned and the induced voltage is generated uniformly. However, the cross-sectional areas of the coils 205 and 207 are different for each winding pitch, and therefore there is a problem that measurement sensitivity is deteriorated.

さらに、この両コイル205、207間において、断面面積が異なると、この断面面積を通過する外部磁界の磁束量が異なるので、両コイル間で検出される外部磁界の検出量に差を生じ、相殺される外部磁界量が少なくなり、測定誤差をさらに増大する。特に、この断面面積の違いによる外部磁界の検出の差は、電流センサと検出不要な外部磁界を発生する電線との距離が近いほど大きく現れる。すなわち、検出不要な外部磁界を発生する電線が検出コイルの近くにあると、遠くにある場合に比べて、斜め成分の磁束が相対的に多くなることから、進みコイルと戻しコイルの断面面積の違いにより、外部磁界の検出に差が生じて、不要磁界の相殺作用が低下することになる。   Furthermore, if the cross-sectional areas of the two coils 205 and 207 are different, the amount of magnetic flux of the external magnetic field that passes through the cross-sectional area is different. The amount of external magnetic field that is generated is reduced, further increasing the measurement error. In particular, the difference in the detection of the external magnetic field due to the difference in the cross-sectional area becomes larger as the distance between the current sensor and the electric wire that generates the external magnetic field that does not need to be detected becomes shorter. That is, when the electric wire that generates an external magnetic field that does not need to be detected is near the detection coil, the magnetic flux of the diagonal component is relatively larger than when it is far away. Due to the difference, a difference occurs in the detection of the external magnetic field, and the canceling action of the unnecessary magnetic field is reduced.

このように、検出用コイル200では、たとえ進みコイル及び戻しコイルの正面面積が等しい場合でも、それらのコイルの断面面積が異なると、検出不要の外部磁界を発生する電線の近傍においては、相殺される外部磁界の量が低下し、測定誤差が増大する。従って、外部磁界の影響を厳密に削減するためには、進みコイル及び戻しコイルの各正面面積が略同じであると共に、コイルの断面方向の断面面積も略同じであることが必要となる。   As described above, in the detection coil 200, even when the front and return coils have the same front area, if the cross-sectional areas of the coils are different, they are canceled in the vicinity of the electric wire that generates an external magnetic field that does not require detection. As a result, the amount of external magnetic field decreases, and the measurement error increases. Therefore, in order to strictly reduce the influence of the external magnetic field, it is necessary that the front areas of the advance coil and the return coil are substantially the same, and the cross-sectional areas of the coils in the cross-sectional direction are also substantially the same.

しかしながら、上記のような交流電流検出用コイル200に用いられるトロイダルコイルでは、両面プリント基板にコイルを形成するので、両面プリント基板の構造上コイルの形状が制限されるため、コイルの正面面積及び断面方向の断面面積とも略同じにトロイダルコイルを設計することが困難であった。また、両面プリント基板によるコイル製作プロセスにおいては、エッチング処理や、スルーホール加工を必要とし、製作プロセスが複雑化すると共に、プリント基板の導体箔パターン間をスルーホールで接続するため、パターンの接続部において、環境変化による亀裂等が生じる惧れがあり信頼性に問題があった。また、導体箔パターンの厚みは、エッチング処理上、厚くすることが困難であった。このため、導体箔の抵抗値が大きくなり、コイルの導体損が多かった。また、プリント基板のトロイダルコイルでは、空芯に誘電体を含むため誘電体損失によるコイルロスが生じていた。   However, in the toroidal coil used for the AC current detecting coil 200 as described above, since the coil is formed on the double-sided printed board, the shape of the coil is limited due to the structure of the double-sided printed board. It was difficult to design a toroidal coil that is substantially the same in cross-sectional area in the direction. In addition, the coil manufacturing process using a double-sided printed circuit board requires etching and through-hole processing, which complicates the manufacturing process and connects the conductive foil patterns on the printed circuit board with through-holes. However, there was a risk of cracks due to environmental changes, and there was a problem in reliability. In addition, it is difficult to increase the thickness of the conductor foil pattern due to the etching process. For this reason, the resistance value of conductor foil became large and there were many conductor losses of a coil. Moreover, in the toroidal coil of the printed circuit board, since the air core includes a dielectric, coil loss due to dielectric loss has occurred.

なお、交流電流検出用コイルとして、絶縁性基板に基板開口の周囲にコイル本体を配置し、導電膜でコイル状に形成された巻き進みコイルと巻き戻しコイルを有し、これらを直列に接続した空芯コイルが知られている(特許文献2参照)。しかしながら、この従来例においても、トロイダルコイルをプリント基板で形成しており、この空芯コイルでは、コイルの軸方向から視たとき、巻き進みコイルは、鋸歯状の模様を形成し、巻き戻しコイルは三角状の形状をしており、両コイルで形状が異なっている。このため、両コイルが囲む面積が同じでないので、両コイルで通過する外部磁界の磁束量に差が出ることになり、前記同様に外部磁界の影響を十分排除することができないという問題があった。
特開平06−176947号公報 特開2004−87619号公報
In addition, as an alternating current detection coil, a coil main body is arranged around the opening of the substrate on an insulating substrate, and has a winding coil and a winding coil formed in a coil shape with a conductive film, and these are connected in series. An air-core coil is known (see Patent Document 2). However, also in this conventional example, the toroidal coil is formed of a printed circuit board. In this air-core coil, when viewed from the axial direction of the coil, the winding advance coil forms a sawtooth pattern, and the rewinding coil Has a triangular shape, and the two coils have different shapes. For this reason, since the area surrounded by the two coils is not the same, there is a difference in the amount of magnetic flux of the external magnetic field passing through both coils, and there is a problem that the influence of the external magnetic field cannot be sufficiently eliminated as described above. .
Japanese Patent Laid-Open No. 06-176947 Japanese Patent Laid-Open No. 2004-87619

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、金属薄板の打抜きと曲げ加工により、コイルを立体的に構成して、コイル同士を接近して重なり易くし、継ぎ目のない連続したコイル体を形成することにより、製造が簡単でコイル精度と信頼性が高く、電流検出感度が高くて測定誤差の少ないトロイダルコイルを提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and the coils are three-dimensionally formed by punching and bending a thin metal plate so that the coils are close to each other so that they can be easily overlapped. An object of the present invention is to provide a toroidal coil that is easy to manufacture, has high coil accuracy and reliability, has high current detection sensitivity, and has little measurement error.

上記目的を達成するために請求項1の発明は、金属薄板を打ち抜いて螺線形状で円周方向に連続した導電体パターンを形成すると共に、この導体パターンの隣接する放射状に延びるパターンを交互に厚み方向で段違いになるように曲げ加工してコイル体とし、前記コイル体は段違いに形成されたパターンにより厚み方向の上下に形成された放射状ラインを有し、前記コイル体を巻き進み方向と、巻き戻し方向との2種のコイルとし、これら両コイルをそれらの放射状ラインが厚み方向に互いに重なるように近接配置し、前記両コイルの一方の終端と他方の始端を連結したロゴスキーコイル構造である。 The invention of claim 1 in order to achieve the above object, to form a continuous conductive pattern circumferentially spiral shape by punching a metal sheet, the pattern extending radially adjacent the conductive pattern The coil body is alternately bent in the thickness direction to form a coil body, and the coil body has radial lines formed above and below in the thickness direction by a pattern formed in a step difference. And Rogowski coil in which the two coils are arranged in close proximity so that their radial lines overlap each other in the thickness direction, and one end and the other end of the coils are connected. Structure.

請求項の発明は、請求項1に記載のロゴスキーコイル構造において、前記コイル体を2つ備え、一方を他方に対して裏返しに配置することにより、巻き進み方向と巻き戻し方向コイルの両コイルを形成し、これら両コイルを近接配置して一方の終端と他方の始端を連結したものである。 The invention of claim 2 is the Rogowski coil structure of claim 1, comprising two said coil body, by placing upside down one with respect to the other, both directions coil rewind winding leading direction A coil is formed, these two coils are arranged close to each other, and one end and the other start are connected.

請求項の発明は、請求項1又は請求項2に記載のロゴスキーコイル構造において、前記金属薄板の打抜き状態において、前記放射状に伸びるパターンの一部に曲げパターンを設け、この曲げパターンにより段違いになる屈曲部を形成したものである。 The invention according to claim 3, in Rogowski coil structure according to claim 1 or claim 2, in punching condition of the sheet metal, the bending pattern provided on a part of the pattern extending to the radially stepped by the bending pattern A bent portion is formed.

請求項1の発明によれば、打抜きと曲げ加工だけのプロセスでコイル体を形成できるので、コイルの製作が容易となると共に、トロイダルコイルを立体的に同じ形状に精度良く形成できる。これにより、このトロイダルコイルを組合わせて高精度の交流検出センサを得ることが可能となる。また、プリント基板によるトロイダルコイルに比較して、継ぎ目やスルーホールの接続部が無く1枚の金属薄板から連続したコイル体を形成できるので、コイルの信頼性を向上することができる。また、打抜きと曲げ加工は、エッチングを必要とするプリント基板のトロイダルコイルに比べ、コイル導体の厚みを厚くすることができるので、コイルの導体損失を低減できる。さらに、コイル構造を立体的にしたことにより、コイルの空芯内を空間にすることできるので、従来の空芯を誘電体とするプリント基板のコイルと比べて、コイルの誘電体ロスを低減することができる。   According to the first aspect of the present invention, since the coil body can be formed by a process only of punching and bending, the coil can be easily manufactured and the toroidal coil can be accurately formed in the same shape three-dimensionally. Thereby, it becomes possible to obtain a highly accurate AC detection sensor by combining the toroidal coils. Further, compared to a toroidal coil using a printed circuit board, a continuous coil body can be formed from a single metal thin plate without joints or through-hole connections, so that the reliability of the coil can be improved. Further, the punching and bending processes can increase the thickness of the coil conductor as compared with the toroidal coil of the printed circuit board that requires etching, so that the conductor loss of the coil can be reduced. Furthermore, since the coil structure is made three-dimensional, the inside of the coil air core can be made a space, so that the dielectric loss of the coil is reduced as compared with the conventional printed circuit board coil using the air core as a dielectric. be able to.

また、巻き進み方向のコイル(巻き進みコイルという)と巻き戻し方向のコイル(巻き戻しコイルという)の各トロイダルコイルを精度良く近傍に重ねることができるので、両コイルを略同一位置に配置することができ、コイルピッチを重なるように配置することが可能となる。従って、このようなトロイダルコイルにより形成した交流電流センサでは、軸方向及び円周方向のコイル断面積を精度良くほぼ等しくでき、また、両コイルにおける外部磁界発生源から距離が等しくなるので、検出不要な外部磁界に対して両コイルの誘導起電流が略等しくなり、誘導起電流の相殺誤差を最小にでき、電流測定精度を高めることができる。 In addition, since the toroidal coils of the coil in the rewinding direction (referred to as the rewinding coil) and the coil in the rewinding direction (referred to as the rewinding coil) can be accurately stacked in the vicinity, both coils should be arranged at substantially the same position. It is possible to arrange the coil pitches so as to overlap. Therefore, in the alternating current sensor formed by such a toroidal coil, the coil cross-sectional areas in the axial direction and the circumferential direction can be approximately equal with high accuracy, and the distance from the external magnetic field source in both coils is equal, so detection is not necessary. Therefore, the induced electromotive currents of the two coils are substantially equal to the external magnetic field, and the cancellation error of the induced electromotive currents can be minimized, and the current measurement accuracy can be improved.

請求項の発明によれば、同じ形状のコイルパターンで巻き進みコイルと巻き戻しコイルのロゴスキーコイル構造を形成できるので、トロイダルコイル用のコイルパターンの形状が1種類でよく、打抜きの金型が少なくて済み、生産コストを低減できる。 According to the invention of claim 2 , since the Rogowski coil structure of the winding advance coil and the rewinding coil can be formed with the coil pattern having the same shape, the shape of the coil pattern for the toroidal coil may be one type, and the punching die This reduces the production cost.

請求項の発明によれば、放射状のパターンの厚み方向への折り曲げ加工時に、コイル体の厚み方向の折り曲げ負荷を少なくできるので、安定した信頼性の高い段違いになる屈曲部を形成できる。また、折り曲げの長さを長く取れるので、コイル体の円周方向の断面積を大きくすることができ、コイルの電流検出感度を上げることができる。 According to the invention of claim 3 , since the bending load in the thickness direction of the coil body can be reduced at the time of bending the radial pattern in the thickness direction, it is possible to form a bent portion that is a stable and highly reliable step. Moreover, since the bending length can be increased, the circumferential cross-sectional area of the coil body can be increased, and the current detection sensitivity of the coil can be increased.

以下、本発明の第1の実施形態に係るトロイダルコイル構造について、図1乃至図4を参照して説明する。図1、図2及び図3において、本実施形態のトロイダルコイル1(コイル体)は、金属薄板を打ち抜いて螺線形状で円周方向に連続した導電体パターン2で形成される。この導電体パターン2は、円周上に螺線形状が連続することによりドーナツ型の円形状に構成され、内側に円形の開口4があり、パターンの中心をXとする。そして、この導電体パターン2は、放射線状に形成された放射状ライン3と、ドーナツ型の外周側及び内周側で互に隣接する放射状ライン3の両端を交互に接続する接続部51、52と、検出電流信号を取り出すコイル引出端子61、62とを備えている。また、放射状ライン3は、直線形の放射状ライン31と、折り曲がる屈曲部32xを有する屈曲形の放射状ライン32とを備え、この放射状ライン3の隣接するライン間隔は、全て略等しく形成されている。これらの放射状ライン31、32と接続部51、52による連続する放射状ラインパターンは、円周上で等ピッチ間隔で配置され、中心軸に対して軸対称になる。   The toroidal coil structure according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1, 2 and 3, the toroidal coil 1 (coil body) of the present embodiment is formed by a conductor pattern 2 which is formed in a spiral shape by punching a thin metal plate and is continuous in the circumferential direction. This conductor pattern 2 is formed in a donut-shaped circular shape by a spiral shape continuing on the circumference, and has a circular opening 4 on the inner side, and the center of the pattern is X. The conductor pattern 2 includes radial lines 3 formed in a radial pattern, and connecting portions 51 and 52 that alternately connect both ends of the radial lines 3 adjacent to each other on the outer peripheral side and the inner peripheral side of the donut. And coil lead-out terminals 61 and 62 for taking out a detection current signal. Further, the radial line 3 includes a linear radial line 31 and a bent radial line 32 having a bent portion 32x to be bent, and the adjacent line intervals of the radial line 3 are all formed substantially equal. . The continuous radial line pattern by these radial lines 31 and 32 and the connection parts 51 and 52 is arrange | positioned on the circumference at equal pitch intervals, and becomes axially symmetric with respect to a central axis.

上記放射状ライン32は、屈曲部32xが形成されることにより、図2(a)、(b)に示すように、金属薄板の打抜き状態において、その放射状ラインパターンの略両端の一部分にS字型の曲げパターン32sがそれぞれ形成されている。この曲げパターン32sは、図3(a)に示すように、折り曲げ加工において、矢印で示す厚み方向に点線で示す折り曲げ前の放射状ラインに力を加えると、矢印方向にパターン32sのS字の曲線部分が直線状に延びて長くなり、隣接する放射状ライン31と段違いになる放射状ライン32が形成される。この屈曲部32xは、図3(b)に示すように、側辺32p、32qと底辺32rを結ぶ略台形型をなす。図3(b)の点線で囲まれたB部に示すように、放射状ライン31の1ラインと、屈曲部32xを設けた放射状ライン32の1ラインは、略台形型の立体的な1ターンコイル(コイルTという)を形成する。このコイルTは、複数個連結されて、円周状に一周する形に形成される。これにより、一枚の金属薄板から、立体的コイルが円周状に連続して形成されることにより、トロイダルコイル1が形成される。また、図3(c)に示すように、トロイダルコイル1の円周方向の断面は、放射状ライン32の屈曲部32xの側辺32p、32qと底辺32r及び放射状ライン31とに囲まれた略台形状をなし、この台形面積がトロイダルコイル1の断面面積Saとなる。このトロイダルコイル1を用いた電流検出では、開口4に電流が流れる被測定導体が通され、この電流による磁界(測定磁界と呼ぶ)の磁束がトロイダルコイル1の断面領域を通ることにより発生する誘導電圧を検出する。   As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the radial line 32 is formed with an S-shape at a part of substantially both ends of the radial line pattern when the thin metal plate is punched, as shown in FIGS. Each of the bending patterns 32s is formed. As shown in FIG. 3A, when the bending pattern 32s is bent, when a force is applied to a radial line before bending indicated by a dotted line in the thickness direction indicated by an arrow, an S-shaped curve of the pattern 32s is formed in the arrow direction. The portion extends in a straight line and becomes long, and a radial line 32 is formed which is different from the adjacent radial line 31. As shown in FIG. 3B, the bent portion 32x has a substantially trapezoidal shape connecting the side sides 32p and 32q and the bottom side 32r. As shown in part B surrounded by the dotted line in FIG. 3B, one line of the radial line 31 and one line of the radial line 32 provided with the bent part 32x are substantially trapezoidal one-turn coils. (Coil T) is formed. A plurality of the coils T are connected to each other and formed in a shape that makes a circle. Thereby, the toroidal coil 1 is formed by forming the three-dimensional coil continuously in a circumferential shape from one metal thin plate. Also, as shown in FIG. 3C, the circumferential cross section of the toroidal coil 1 is substantially a base surrounded by the sides 32 p and 32 q of the bent portion 32 x of the radial line 32, the bottom 32 r and the radial line 31. The trapezoidal area is the cross-sectional area Sa of the toroidal coil 1. In the current detection using the toroidal coil 1, a conductor to be measured through which the current flows is passed through the opening 4, and a magnetic flux (referred to as a measurement magnetic field) caused by this current passes through the cross-sectional area of the toroidal coil 1. Detect voltage.

また、図4(a)、(b)に示すように、トロイダルコイル1は、コイルを構成する隣接する放射状ライン3の長さ及び間隔が全て等しいので、トロイダルコイル1の正面から見て、このトロイダルコイル1の中心Xを通る中心軸に関して略対称となる。そして、同じコイルTが、コイル引出端子61に繋がるコイルの始端のコイルT1からスタートし、次々連続してコイルTが円周方向に周回して接続され、始端のコイルT1に隣接する終端のコイルTnに戻ることにより、トロイダルコイル1を形成する。そして、コイル引出端子61と、終端のコイルTnに接続するコイル引出端子62の両端子から、トロイダルコイル1の中心Xを通る電線を流れる電流により生じる起電流に基づく検出電流が取り出される。また、トロイダルコイル1の中心軸上から見た平面パターンでは、隣接する放射状ライン3で形成される各コイルT間で、全て略同一の平面面積Sb(斜線部)を有する。従って、トロイダルコイル1の中心軸上からくる磁界に対して各コイルTで同じ検出電流出力が得られる。   As shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), the toroidal coil 1 has the same length and spacing between adjacent radial lines 3 constituting the coil. It becomes substantially symmetrical with respect to the central axis passing through the center X of the toroidal coil 1. The same coil T starts from the coil T1 at the start of the coil connected to the coil lead-out terminal 61, and the coil T is continuously connected around the circumference in the circumferential direction, and is the terminal coil adjacent to the coil T1 at the start. By returning to Tn, the toroidal coil 1 is formed. Then, a detection current based on an electromotive current generated by a current flowing through the electric wire passing through the center X of the toroidal coil 1 is taken out from both terminals of the coil lead terminal 61 and the coil lead terminal 62 connected to the terminal coil Tn. Further, in the planar pattern viewed from the central axis of the toroidal coil 1, all the coils T formed by the adjacent radial lines 3 have substantially the same planar area Sb (shaded portion). Therefore, the same detection current output is obtained in each coil T with respect to the magnetic field coming from the central axis of the toroidal coil 1.

上記構成により、打抜きと曲げ加工だけのプロセスによりトロイダルコイル1を形成できるので、コイルの製作が容易となると共に、トロイダルコイル1を立体的に同じ形状に精度良く形成できる。これにより、このトロイダルコイル1を組合わせて高精度の交流検出センサを得ることが可能となる。また、プリント基板によるトロイダルコイルに比較して、継ぎ目やスルーホールの接続部が無い1枚の金属薄板から連続したトロイダルコイル1を形成することができるので、コイルの信頼性を向上することができる。また、打抜きと曲げ加工は、エッチングを必要とするプリント基板のトロイダルコイルに比べ、コイル導体の厚みを厚くすることできるので、コイルの導体損失を低減できる。さらに、コイル構造を立体的にしたことにより、コイルの空芯内を空間にできるので、従来の空芯を誘電体とするプリント基板のコイルと比べて、コイルの誘電体ロスを低減することができる。   With the above configuration, the toroidal coil 1 can be formed by a process of only punching and bending, so that the coil can be easily manufactured and the toroidal coil 1 can be accurately formed in the same shape three-dimensionally. Thereby, it becomes possible to obtain a highly accurate AC detection sensor by combining the toroidal coils 1. In addition, since the continuous toroidal coil 1 can be formed from a single thin metal plate having no joints or through-hole connection portions, the reliability of the coil can be improved as compared with a toroidal coil using a printed circuit board. . Moreover, since the thickness of a coil conductor can be increased compared with the toroidal coil of the printed circuit board which requires an etching and a bending process, the conductor loss of a coil can be reduced. Furthermore, the coil structure is made three-dimensional, so that the inside of the coil air core can be made into a space, so that the dielectric loss of the coil can be reduced as compared with the conventional printed circuit board coil using the air core as a dielectric. it can.

次に、本発明の第2の実施形態に係るトロイダルコイル構造による交流電流検出用コイル100ついて、図5乃至図10を参照して説明する。本実施形態の交流電流検出用コイル100は、巻き進み方向のトロイダルコイル1(以下、巻き進みコイル1という)と、巻き戻し方向のトロイダルコイル10(以下、巻き戻しコイル10という)の2種類のトロイダルコイルを近接配置し、一方の終端と他方の始端を連結して、交流電流検出用コイル100を形成したものである。また、これらの巻き進みコイル1と巻き進戻しコイル10は、基本的には前記第1の実施形態のトロイダルコイル1と同じ構造を成し、両コイル1、10の巻き方向は互いに逆方向に形成される。   Next, an alternating current detection coil 100 having a toroidal coil structure according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The alternating current detection coil 100 of this embodiment includes two types of toroidal coils 1 in the winding direction (hereinafter referred to as winding coil 1) and toroidal coils 10 in the rewinding direction (hereinafter referred to as rewinding coil 10). An alternating current detection coil 100 is formed by arranging a toroidal coil close to each other and connecting one end to the other end. The winding advance coil 1 and the winding return coil 10 basically have the same structure as the toroidal coil 1 of the first embodiment, and the winding directions of the coils 1 and 10 are opposite to each other. It is formed.

本実施形態の交流電流検出用コイル100は、金属薄板を打ち抜いて螺線形状で円周方向に連続した導電体パターン2aを折り曲げ加工により形成されたトロイダルコイルによる巻き進み方向に進む巻き進みコイル1と、同じく金属薄板を打ち抜いて螺線形状で円周方向に連続した導電体パターン2bを折り曲げ加工により形成されたトロイダルコイルによる巻き戻し方向に進む巻き戻しコイル10とを備える。そして、これら巻き進みコイル1と巻き戻しコイル10とは、図6に示すように、厚み方向に互いに重ねて接近配置され、樹脂等の絶縁体7で電気的に絶縁され、位置決めされている。この巻き進みコイル1と巻き戻しコイル10とを用いた電流検出では、開口4に電流が流れる被測定導体が通され、この電流による磁界(測定磁界と呼ぶ)の磁束が巻き進みコイル1と巻き戻しコイル10の断面領域を通ることにより発生する誘導電圧を検出する。   The coil 100 for detecting an alternating current of the present embodiment is a winding advance coil 1 that advances in a winding advance direction by a toroidal coil formed by punching a thin metal plate and bending a spiral conductive pattern 2a in the circumferential direction. And a rewinding coil 10 that advances in a rewinding direction by a toroidal coil formed by bending a metal pattern that is punched out and bent in a spiral shape in the circumferential direction. Then, as shown in FIG. 6, the winding advance coil 1 and the rewinding coil 10 are arranged close to each other in the thickness direction, and are electrically insulated and positioned by an insulator 7 such as a resin. In the current detection using the winding advance coil 1 and the rewinding coil 10, the conductor to be measured through which the current flows is passed through the opening 4, and the magnetic flux of the magnetic field (referred to as a measurement magnetic field) caused by this current is wound up. An induced voltage generated by passing through the cross-sectional area of the return coil 10 is detected.

導電体パターン2a、2bは、図7(a)、(b)に示されるように、それぞれ円周上に螺線形状が連続することによりドーナツ型の円形状に構成され、内側に円形の開口4があり、パターンの中心をXとする。この導電体パターン2a、2bは、放射線状に形成された放射状ライン3と、ドーナツ型の外周側及び内周側で互に隣接する放射状ライン3の両端を交互に接続するそれぞれの接続部51、52及び53、54と、検出電流信号を取り出すコイル引出端子61、62及び63、64をそれぞれ備えている。   As shown in FIGS. 7A and 7B, each of the conductor patterns 2a and 2b is formed into a donut-shaped circular shape by continuing a spiral shape on the circumference, and has a circular opening inside. 4 and X is the center of the pattern. The conductor patterns 2a and 2b include radial connecting lines 51 formed radially, and connecting portions 51 that alternately connect both ends of the radial lines 3 that are adjacent to each other on the outer peripheral side and the inner peripheral side of the donut. 52, 53 and 54, and coil lead terminals 61, 62 and 63, 64 for taking out a detected current signal, respectively.

放射状ライン3では、直線形の放射状ライン31と屈曲形の放射状ライン32とが交互に形成され、放射状ライン32は、その両端近傍にそれぞれ折り曲げ用のS字パターン32sを有している。また、導電体パターン2a、2bのパターン形状は、各パターンのコイル引出端子61、62間、及び63、64間を通る直径ラインY1、Y2に関して、それぞれ左右反転すると互いに同形状となる線対称形をなす。すなわち、両パターン2a、2bでは、直径ラインY1、Y2から見てS字パターン32sの存在する屈曲形の放射状ライン32の位置が、左右対称となる。   In the radial line 3, linear radial lines 31 and bent radial lines 32 are alternately formed, and each radial line 32 has an S-shaped pattern 32s for bending near both ends thereof. Further, the pattern shapes of the conductor patterns 2a and 2b are line symmetric shapes having the same shape when the left and right are reversed with respect to the diameter lines Y1 and Y2 passing between the coil lead terminals 61 and 62 and 63 and 64 of each pattern. Make. That is, in both patterns 2a and 2b, the position of the bent radial line 32 where the S-shaped pattern 32s exists as viewed from the diameter lines Y1 and Y2 is symmetrical.

この左右対称のパターン2a、2bは、図8(a)、(b)に示すように、曲げ加工により、前記実施形態と同様に立体的なトロイダルコイルよりなる巻き進みコイル1及び巻き戻しコイル10となる。また、図8(a)、(b)の点線で囲ったT部に示すように、巻き進みコイル1は、コイルの始端をコイル引出端子61とし、このコイル引出端子61は、巻き進みコイル1の放射状ライン3の内、屈曲形の放射状ライン32に最初に接続され、次いで隣接する直線形の放射状ライン31に接続されて行く。この結果、巻き進みコイル1は、各コイルTはその断面内で右回転を成し、コイル全体として反時計方向に進む。一方、巻き戻しコイル10は、コイルの始端をコイル引出端子63とし、このコイル引出端子63は巻き戻しコイル10の放射状ライン3の内、直線形の放射状ライン32に最初に接続され、次いで隣接する屈曲形の放射状ライン32に接続されて行く。この結果、巻き戻しコイル10は、各コイルTはその断面内で左回転を成し、コイル全体として時計方向に進み、巻き進みコイル1に対して逆方向に巻き戻る。   As shown in FIGS. 8A and 8B, the symmetrical patterns 2a and 2b are formed by winding a winding coil 1 and a rewinding coil 10 made of a three-dimensional toroidal coil in the same manner as in the embodiment. It becomes. 8A and 8B, the winding advance coil 1 has a coil lead terminal 61 as a coil lead terminal 61. The coil lead terminal 61 is a coil lead coil 61. As shown in FIG. Are first connected to the bent radial line 32, and then connected to the adjacent linear radial line 31. As a result, in the winding advance coil 1, each coil T rotates right within the cross section, and the coil as a whole advances counterclockwise. On the other hand, the rewinding coil 10 has a coil lead terminal 63 at the start end of the coil, and this coil lead terminal 63 is first connected to the linear radial line 32 among the radial lines 3 of the rewinding coil 10 and then adjacent. It is connected to a bent radial line 32. As a result, in the rewinding coil 10, each coil T rotates counterclockwise within the cross section, proceeds as a whole in the clockwise direction, and rewinds in the reverse direction with respect to the rewinding coil 1.

次に、これら巻き進みコイル1と、巻き戻りコイル10を接近配置して接続する交流電流検出用コイル100の構成について、図9(a)、(b)を参照して説明する。この交流電流検出用コイル100では、巻き進みコイル1と、巻き戻りコイル10は、円周方向の断面において、共に厚み方向の上側に放射状ライン31が位置し、下側に放射状ライン32が位置する方向に並べられ、厚み方向に間隔dを設けて配置される。そして、両コイル1、10は、それらの電気的絶縁が保てる範囲で接近されて、間隔dの隙間は樹脂等の絶縁体7で絶縁され、位置決めされている。   Next, the configuration of the alternating current detection coil 100 in which the winding advance coil 1 and the rewinding coil 10 are arranged close to each other and connected will be described with reference to FIGS. 9 (a) and 9 (b). In this alternating current detection coil 100, the winding coil 1 and the rewinding coil 10 both have a radial line 31 on the upper side in the thickness direction and a radial line 32 on the lower side in the circumferential cross section. They are arranged in the direction and arranged with a distance d in the thickness direction. The coils 1 and 10 are brought close to each other as long as their electrical insulation can be maintained, and the gap d is insulated and positioned by an insulator 7 such as a resin.

また、パターン2a、2bが左右対称のため、巻き進みコイル1と巻き戻りコイル10の外周側の接続部51、53において、両接続部が接続する直線形の放射状ライン31と屈曲形の放射状ライン32の位置が左右逆となっている。ここで、両コイル1、10を接近して重ねる場合、平面的に見てコイル引出端子61、63(又は、62、64)を重ねて合せると、コイル引出端子61に接続される屈曲形の放射状ライン32がコイル引出端子63に接続される直線形の放射状ライン31上に乗って重なる形になるので、重ねたときの両コイル1、10間隔がこれらのコイル断面の高さとなって広がってしまう。このため、両コイルを平面的に見て、隣接する放射状ライン3間の間隔分(1ターンコイルのコイルピッチ分)だけ互いにずらせて接続する。これにより、両コイル1、10間で互いの放射状ライン31及び各放射状ライン32がそれぞれ互いに重なるように配置され、両コイル1、10間隔dが小さくでき、一体化された両コイル1、10による交流電流検出用コイル100が形成される。また、両コイル1、10の円周方向のそれぞれの断面面積は、各コイル1、10のそれぞれの放射状ライン31、32とで囲まれた面積となり、導電体パターン2a、2bが同形をなすことから、共に等しい面積Saを有する。   Further, since the patterns 2a and 2b are symmetric, in the connection portions 51 and 53 on the outer peripheral side of the winding advance coil 1 and the rewinding coil 10, a linear radial line 31 and a bent radial line that are connected to each other connection portion. The position 32 is reversed left and right. Here, when the coils 1 and 10 are overlapped close to each other, when viewed in a plan view, the coil lead terminals 61 and 63 (or 62 and 64) are overlapped to be bent and connected to the coil lead terminal 61. Since the radial line 32 rides on and overlaps the linear radial line 31 connected to the coil lead-out terminal 63, the distance between the coils 1 and 10 when they are overlapped increases as the height of these coil cross sections. End up. For this reason, the coils are connected to each other while being shifted from each other by the interval between the adjacent radial lines 3 (the coil pitch of the one-turn coil) when viewed in plan. Accordingly, the radial lines 31 and the radial lines 32 are arranged so as to overlap each other between the coils 1 and 10, and the distance between the coils 1 and 10 can be reduced. An alternating current detecting coil 100 is formed. Further, the cross-sectional areas of the coils 1 and 10 in the circumferential direction are the areas surrounded by the radial lines 31 and 32 of the coils 1 and 10, respectively, and the conductor patterns 2a and 2b have the same shape. Both have the same area Sa.

図10(a)、(b)は、巻き進みコイル1、巻き戻しコイル10を重ねて配置して形成された交流電流検出用コイル100の平面を示す。この交流電流検出用コイル100では、放射状ライン3と接続部51、52又は接続部53、54とで囲まれるコイルTが円周に亘ってコイルT1からコイルTnまで両コイル1、10毎に形成される。そして、コイル引出端子62、63間の接続により両コイル1、10が直列接続され、コイル引出端子61、64からコイル出力の誘起電圧が取り出される。この交流電流検出用コイル100は、隣接する放射状ライン3の長さと間隔が全て等しいので、この交流電流検出用コイル100の正面から見て、巻き進みコイル1と巻き戻しコイル10の各平面面積が等しくなる。これにより、両コイル1、10が同じ平面面積Sbを持つので、これら両コイル1、10の中心軸上から来る不要な外部磁界を精度良く相殺することができる。   FIGS. 10A and 10B show a plan view of an alternating current detection coil 100 formed by stacking the winding advance coil 1 and the rewinding coil 10. In this alternating current detection coil 100, a coil T surrounded by the radial line 3 and the connection portions 51 and 52 or the connection portions 53 and 54 is formed for each of the coils 1 and 10 from the coil T1 to the coil Tn over the circumference. Is done. The coils 1 and 10 are connected in series by the connection between the coil lead terminals 62 and 63, and the induced voltage of the coil output is taken out from the coil lead terminals 61 and 64. In this alternating current detection coil 100, the lengths and intervals of the adjacent radial lines 3 are all equal, so that when viewed from the front of this alternating current detection coil 100, the respective planar areas of the winding advance coil 1 and the rewinding coil 10 are Will be equal. Thereby, since both the coils 1 and 10 have the same plane area Sb, the unnecessary external magnetic field which comes from the center axis | shaft of these both coils 1 and 10 can be canceled accurately.

次に、上記巻き進みコイル1と巻き戻しコイル10を用いた交流電流検出用コイル100の製作プロセスについて図11を参照して説明する。この製作プロセスは、リードフレーム工法と樹脂モールドを用いて行う。図11に示すように、この製作プロセスにおいて、巻き進みコイル1及び巻き戻しコイル10の形成は、先ず、金属薄板の打抜き加工プロセス(S1)により、金属薄板内に導電体パターン2a、2bが形成され、続いて曲げ加工プロセス(S2)により金属薄板の中にリードフレーム形の巻き進みコイル1と巻き戻しコイル10が形成される。そして、これら巻き進みコイル1と巻き戻しコイル10は、厚み方向を合わせて絶縁間隔を空けながら重ねられ(S3)、その後、この重ねられたコイル1、10は、樹脂モールド等で一体にモールドされる(S4)。一方、別途、交流電流検出用コイル100を実装するコイル実装用基板41を用意し、この基板41の一部には、コイルと嵌合できるようにコイル挿入穴41aを設けられている(S5)。そして、このモールドされた交流電流検出用コイル100は、金属薄板から切り離されて(S6)、コイル実装用基板41に装着され、コイル引出端子61〜64がコイル実装用基板41上の信号処理回路41bと結合され電流センサとして完成する(S7)。これにより、パッケージなしの交流電流検出用コイル100がリードフレーム加工からコイル実装用基板41に直接装着することができ、パッケージの不要な小型で低コストの交流電流検出用コイル100を簡単なプロセスで容易に実現することができる。   Next, a manufacturing process of the alternating current detection coil 100 using the winding advance coil 1 and the rewinding coil 10 will be described with reference to FIG. This manufacturing process is performed using a lead frame method and a resin mold. As shown in FIG. 11, in this manufacturing process, the winding advance coil 1 and the rewinding coil 10 are formed by first forming the conductor patterns 2a and 2b in the metal thin plate by the metal thin plate punching process (S1). Subsequently, the lead frame type winding advance coil 1 and rewinding coil 10 are formed in the metal thin plate by a bending process (S2). Then, the winding advance coil 1 and the rewinding coil 10 are overlapped with the thickness direction aligned with an insulation interval (S3), and then the overlapped coils 1, 10 are integrally molded with a resin mold or the like. (S4). On the other hand, a coil mounting board 41 on which the alternating current detection coil 100 is mounted is prepared separately, and a coil insertion hole 41a is provided in a part of the board 41 so as to be fitted to the coil (S5). . The molded alternating current detection coil 100 is separated from the thin metal plate (S6) and mounted on the coil mounting board 41, and the coil lead terminals 61 to 64 are signal processing circuits on the coil mounting board 41. 41b is completed as a current sensor (S7). Thereby, the AC current detecting coil 100 without a package can be directly mounted on the coil mounting substrate 41 from the lead frame processing, and the small and low cost AC current detecting coil 100 which does not require a package can be obtained by a simple process. It can be easily realized.

このように、本実施形態によれば、金属薄板の打抜きと曲げ加工によるトロイダルコイルで簡単に巻き進みコイル1と巻き戻しコイル10を対称に立体的に形成できるので、両コイル1、10を略同一位置に接近して配置することができ、コイルピッチが重なるように配置することが可能となる。従って、このような巻き進みコイル1と巻き戻しコイル10により形成された交流電流検出用コイル100では、軸方向及び円周方向のコイル断面積を精度良くほぼ等しくでき、各コイル1、10の1巻きのピッチを精度良く等しく形成できるので、両コイル1、10のコイル正面方向からの平面面積と円周方向の断面面積の両方を極めて等しくすることができる。特に、両コイル1、10を略同一位置に配置にしたことにより、両コイル1、10における外部磁界発生源から距離が等しくなるので、検出不要な外部磁界に対して両コイルの誘導電圧が略等しくなり、誘導電圧の相殺誤差を最小にでき、電流測定精度を高めることができる。   Thus, according to the present embodiment, the coil 1 and the rewind coil 10 can be formed symmetrically and three-dimensionally with a toroidal coil by punching and bending a thin metal plate. It can arrange | position close to the same position and it can arrange | position so that a coil pitch may overlap. Therefore, in the alternating current detection coil 100 formed by the winding advance coil 1 and the rewinding coil 10, the coil cross-sectional areas in the axial direction and the circumferential direction can be made almost equal with high accuracy. Since the winding pitch can be formed with high accuracy, both the planar area from the front side of the coils 1 and 10 and the cross-sectional area in the circumferential direction can be made extremely equal. In particular, since the two coils 1 and 10 are arranged at substantially the same position, the distances from the external magnetic field generation sources in both the coils 1 and 10 become equal. As a result, the cancellation error of the induced voltage can be minimized, and the current measurement accuracy can be increased.

次に、本発明の第3の実施形態に係るトロイダルコイル構造による交流電流検出用コイルついて、図12(a)、(b)及び図13(a)、(b)、(c)を参照して説明する。本実施形態の交流電流検出用コイル100は、前記第2の実施形態における巻き進みコイル1と巻き戻しコイル10をケース70に内蔵して一体化したものである。これらの図において、交流電流検出用コイル100は、巻き進みコイル1及び巻き戻しコイル10と、これら両コイル1、10の内周側の接続部52、54間を電気的に絶縁する絶縁体リング9aと、これら両コイル1、10を近接に配置して絶縁を保持しながら収納する絶縁性材料で形成されたケース70とを備える。このケース70では、図12(a)に示されるように、巻き戻しコイル10、絶縁体リング9a、巻き進みコイル1の順で重ねて挿入される。そして、これらのコイル1、10を用いた交流電流検出用コイル100の電流検出では、開口4に電流が流れる被測定導体が通され、この電流による磁界の磁束が両コイル1、10の断面領域を通ることにより発生する誘導電圧を検出する。   Next, referring to FIGS. 12A and 12B and FIGS. 13A, 13B, 13C, and 13C for an alternating current detection coil having a toroidal coil structure according to the third embodiment of the present invention. I will explain. An alternating current detection coil 100 according to this embodiment is obtained by integrating the winding advance coil 1 and the rewinding coil 10 in the second embodiment in a case 70. In these figures, an alternating current detection coil 100 is an insulator ring that electrically insulates between the winding advance coil 1 and the rewinding coil 10 and the connection portions 52 and 54 on the inner peripheral side of these coils 1 and 10. 9a, and a case 70 made of an insulating material that accommodates both the coils 1 and 10 close to each other while maintaining insulation. In this case 70, as shown in FIG. 12A, the rewinding coil 10, the insulator ring 9a, and the winding advance coil 1 are inserted in this order. In the current detection of the alternating current detection coil 100 using these coils 1 and 10, the conductor to be measured through which the current flows is passed through the opening 4, and the magnetic flux of the magnetic field due to this current is a cross-sectional area of both the coils 1 and 10. The induced voltage generated by passing through is detected.

ケース70は、内部に円形の空洞72を持つドーナツ型の円筒形をなす筐体71を備え、この筺体71は、底面73と円形の外周壁74及び内周壁75とを有し、これら外周壁74及び内周壁75に沿って両コイル1、10を保持するための同じ高さの円形の支持台76、77が筺体71内に形成されている。これら支持台76、77は、巻き進みコイル1と巻き戻しコイル10の外周側及び内周側の接続部51〜54の部分だけを支持し、放射状ライン3の部分は支持しないように構成されている。また、これら支持台76、77の間には、巻き戻しコイル10の放射状ライン3の中間部を支持する略直方体の絶縁性の支持台78が放射状に設けられている。また、支持台76の上部には、コイル導体の厚みより高い支持部76aが設けられ、この支持部76a上に巻き進みコイル1を支持することにより、外周側における巻き進みコイル1と巻き戻しコイル10の絶縁を保つようになっている。そして、隣接する支持部76a間の空間間隔L1と、巻き進みコイル10の接続部53の隣接する2つの放射状ライン3間の外寸幅L2とは略等しくして、隣接する支持部76a間に接続部53が嵌合され、巻き戻しコイル10が固定されるようになっている。また、支持部76aの円周方向の幅L3と接続部51の接続する放射状ライン3間の外周側の内寸幅L4とは略等しくして、この内寸幅L4に支持部76aに設けた突起部76bが略嵌合して、巻き進みコイル1を固定するようになっている。   The case 70 includes a donut-shaped cylindrical casing 71 having a circular cavity 72 therein, and the casing 71 includes a bottom surface 73, a circular outer peripheral wall 74, and an inner peripheral wall 75. 74 and 77, circular support bases 76 and 77 having the same height for holding the coils 1 and 10 are formed in the housing 71 along the inner peripheral wall 75. These support bases 76 and 77 are configured so as to support only the outer peripheral side and inner peripheral side connection portions 51 to 54 of the winding advance coil 1 and the rewinding coil 10 and not the radial line 3 portions. Yes. In addition, between these support bases 76 and 77, a substantially rectangular parallelepiped insulating support base 78 that supports an intermediate portion of the radial line 3 of the rewinding coil 10 is provided radially. Further, a support portion 76a higher than the thickness of the coil conductor is provided on the upper portion of the support base 76, and the winding advance coil 1 and the rewinding coil on the outer peripheral side are supported by supporting the winding advance coil 1 on the support portion 76a. 10 insulation is maintained. The space interval L1 between the adjacent support portions 76a and the outer dimension width L2 between the two adjacent radial lines 3 of the connection portion 53 of the winding advance coil 10 are substantially equal to each other between the adjacent support portions 76a. The connecting portion 53 is fitted and the rewinding coil 10 is fixed. Further, the circumferential width L3 of the support portion 76a and the inner dimension width L4 on the outer peripheral side between the radial lines 3 to which the connection portion 51 is connected are substantially equal to each other, and the inner dimension width L4 is provided on the support portion 76a. The protruding portion 76b is substantially fitted to fix the winding advance coil 1.

この交流電流検出用コイル100では、上記ケース70に順に巻き進みコイル1、巻き戻しコイル10、絶縁体リング9aが挿入され、巻き戻しコイル10がその外周側及び内周側の接続部53、54において、支持台76、77上でそれぞれ保持され、外周側の接続部53は、支持台76上の隣接する支持部76a間の隙間に略嵌合されて狭持される。次に、保持された内周側の接続部54上には、内周壁75の外径より大きい内径を有し、磁界検出に影響の少ない接続部54の近傍のみを覆う円盤状の絶縁体リング9aが装着される。さらに、絶縁体リング9a上に巻き進みコイル1が装着され、その内周側の接続部52が絶縁体リング9aにより絶縁を保ちながら支持される。また、その外周側の接続部51は、支持台76上の支持部76aに装着されて、支持部76a上に設けられた突起部76bにより略嵌合されて保持される。 In this AC current detection coil 100, the winding coil 1, the rewinding coil 10, and the insulator ring 9a are sequentially inserted into the case 70, and the rewinding coil 10 is connected to the outer peripheral side and inner peripheral side connection portions 53, In FIG. 54, the connection portions 53 on the outer peripheral side are respectively held on the support bases 76 and 77, and are substantially fitted into and held between the adjacent support portions 76a on the support base 76. Next, a disc-shaped insulator ring that has an inner diameter larger than the outer diameter of the inner peripheral wall 75 and covers only the vicinity of the connection section 54 that has little influence on magnetic field detection is provided on the held inner peripheral connection section 54. 9a is mounted. Further, the coil 1 is mounted on the insulator ring 9a, and the inner peripheral connection portion 52 is supported by the insulator ring 9a while maintaining insulation. Further, the outer peripheral connection portion 51 is attached to a support portion 76a on the support base 76, and is substantially fitted and held by a protrusion 76b provided on the support portion 76a.

また、図13(c)に示すように、巻き進みコイル1と巻き戻しコイル10の円周方向の断面面積は、両コイル1、10では、それぞれの放射状ライン31、32に囲まれる面積となり、対応する互いの放射状ラインが同形なので、同じ断面面積(Sa)となる。   Further, as shown in FIG. 13C, the circumferential cross-sectional areas of the winding advance coil 1 and the rewinding coil 10 are the areas surrounded by the radial lines 31 and 32 in both the coils 1 and 10, respectively. Since the corresponding radial lines are the same, the same cross-sectional area (Sa) is obtained.

次に、上記巻き進みコイル1と巻き戻しコイル10を用いた交流電流検出用コイル100の製作プロセスについて図14を参照して説明する。この製作プロセスは、リードフレーム工法と樹脂パッケージを用いて行う。この製作プロセスにおいて、巻き進みコイル1と巻き戻しコイル10の形成は、先ず、打抜き加工ステップ1(S1)で、金属薄板が打抜き加工され、打ち抜かれた導電体パターン2a、2bが金属薄板から分離され、それぞれ別個に形成され、さらに曲げ加工ステップ(S2)によりリードフレーム形の巻き進みコイル1と巻き戻しコイル10が形成される。そして、これら両コイル1、10は、別途準備したコイル用のケース70に、巻き戻しコイル10、絶縁体リング9a、巻き進みコイル1の順に挿入され樹脂埋めされる(S4)。その後、両コイル1、10間の接続処理が行われ(S5)、コイル実装用基板41に実装され、コイル引出端子が基板41上の信号処理回路41bと接続されて交流電流検出用コイル100として完成する(S6)。これにより、巻き進みコイル1と巻き戻しコイル10をリードフレーム工法により金属薄板から簡単に形成し、パッケージ内に装着することにより、両コイル1、10の位置ズレの少ない信頼性の高い交流電流検出用コイル100を簡単なプロセスで容易に実現することができる。   Next, a manufacturing process of the alternating current detection coil 100 using the winding advance coil 1 and the rewinding coil 10 will be described with reference to FIG. This manufacturing process is performed using a lead frame method and a resin package. In this manufacturing process, the winding advance coil 1 and the rewinding coil 10 are formed by first punching a thin metal plate in the punching step 1 (S1), and the punched conductor patterns 2a and 2b are separated from the thin metal plate. In addition, the lead frame type winding advance coil 1 and the rewinding coil 10 are formed by the bending step (S2). These coils 1 and 10 are inserted into a coil case 70 separately prepared in the order of the rewinding coil 10, the insulator ring 9a, and the winding advance coil 1 and filled with resin (S4). Thereafter, a connection process between the coils 1 and 10 is performed (S5), the coil is mounted on the coil mounting board 41, and the coil lead-out terminal is connected to the signal processing circuit 41b on the board 41 to form the AC current detecting coil 100. Completed (S6). As a result, the winding advance coil 1 and the rewinding coil 10 can be easily formed from a thin metal plate by a lead frame method and mounted in the package, so that the coils 1 and 10 can be reliably detected with little misalignment. The coil 100 can be easily realized by a simple process.

このように、上記本実施形態の巻き進みコイル1と巻き戻しコイル10を用いる交流電流検出用コイル100によれば、両コイル1、10を、互いに厚み方向に精度良く接近して配置できるので、不要な外部磁界を相殺して電流検知誤差を削減することができると共に、かつ絶縁を保ちながら密着してケース内に固定して保持することができるので、高性能でコンパクトで取扱易く、信頼性の高い交流電流検出用コイル100を形成することができる。   Thus, according to the alternating current detection coil 100 using the winding advance coil 1 and the rewinding coil 10 of the present embodiment, both the coils 1 and 10 can be arranged close to each other in the thickness direction with high accuracy. The current detection error can be reduced by canceling unnecessary external magnetic field, and it can be fixed and held in the case while maintaining insulation, so it is high performance, compact, easy to handle and reliable. High AC current detecting coil 100 can be formed.

次に、本発明の第4の実施形態に係るトロイダルコイル構造による交流電流検出用コイルについて、図15(a)〜(d)及び図16を参照して説明する。本実施形態の交流電流検出用コイル100は、2つの同じ形状のトロイダルコイル1(図1参照)(コイル体)を備え、一方を他方に対して裏返しに配置することにより、巻き進み方向に巻き進むトロイダルコイル1(以下、巻き進みコイル1という)と巻き戻し方向に巻き戻すトロイダルコイル10(以下、巻き戻しコイル10という)を形成し、これら両コイル1、10を近接配置して一方の終端と他方の始端を連結したものである。これらの巻き進みコイル1と巻き戻しコイル10は、基本的には前記第1の実施形態のトロイダルコイル1と同じ構造を成し、裏返えして重ねられることにより、両コイル1、10の巻き方向が互いに逆方向になるように形成される。   Next, an alternating current detection coil having a toroidal coil structure according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 15 (a) to 15 (d) and FIG. The alternating current detection coil 100 of the present embodiment includes two toroidal coils 1 (see FIG. 1) (coil body) having the same shape, and is arranged in the reverse direction with respect to the other to be wound in the winding advance direction. A traveling toroidal coil 1 (hereinafter referred to as “rewinding coil 1”) and a toroidal coil 10 (hereinafter referred to as “rewinding coil 10”) to be rewound in the rewinding direction are formed. And the other end. The winding advance coil 1 and the rewinding coil 10 basically have the same structure as the toroidal coil 1 of the first embodiment. It is formed so that the directions are opposite to each other.

本実施形態の交流電流検出用コイル100は、金属薄板を打ち抜いて螺線形状で円周方向に連続した導電体パターン2を折り曲げ加工により形成された前記第1の実施形態と同様のトロイダルコイル1(図1参照)を2つ備え、図15(b)、(c)に示すように、一方のトロイダルコイル1を巻き進みコイル1とし、他方のトロイダルコイル1を裏返したものを巻き戻しコイル10として形成し、両コイル1、10を重ねて接近配置したものである。そして、両コイル1、10のコイル引出端子61、62及びコイル引出端子63、64のうち、巻き進みコイル1の終端のコイル引出端子62と、巻き戻しコイル10の始端のコイル引出端子63とが接続され、両コイル1、10が直列接続されると共に、コイル引出端子61、64から検出電流が取り出される。   The alternating current detection coil 100 of this embodiment is a toroidal coil 1 similar to that of the first embodiment, which is formed by punching a thin metal plate and bending a spiral conductive pattern 2 in the circumferential direction. As shown in FIGS. 15 (b) and 15 (c), one toroidal coil 1 is wound into a coil 1 and the other toroidal coil 1 is turned upside down, as shown in FIGS. 15 (b) and 15 (c). And the coils 1 and 10 are overlapped and arranged close to each other. Of the coil lead terminals 61 and 62 and the coil lead terminals 63 and 64 of both the coils 1 and 10, a coil lead terminal 62 at the end of the winding coil 1 and a coil lead terminal 63 at the start of the rewind coil 10 are provided. The coils 1 and 10 are connected in series, and the detected current is taken out from the coil lead terminals 61 and 64.

上記のように2つの同一コイルを反転して配置したことにより、図16に示すように、巻き進みコイル1の直線形の放射状ライン31と巻き戻しコイル10の屈曲形の放射状ライン32とが近接して重なり、反対に巻き進みコイル1の屈曲形の放射状ライン32と巻き戻しコイル10の直線形の放射状ライン31とが重なるように配置される。そして、両コイル1、10は、厚み方向に互いに重ねて樹脂等の絶縁物で電気的に絶縁して位置決めされる。このような構成により、図16(b)に示すように、巻き進みコイル1との巻き戻しコイル10における各放射状ライン31、32で形成される円周方向の断面面積Sc(斜線部)は略等しくなる。これにより、これらの両コイル1、10を用いた電流検出では、開口4に電流が流れる被測定導体が通され、この電流による磁界の磁束が両コイル1、10の断面領域を通ることにより発生する誘導電圧を精度良く検出する。   As shown in FIG. 16, the linear radial line 31 of the winding advance coil 1 and the bent radial line 32 of the rewinding coil 10 are close to each other by arranging the two identical coils inverted as described above. On the contrary, the bent radial line 32 of the winding coil 1 and the linear radial line 31 of the rewinding coil 10 are arranged so as to overlap each other. The two coils 1 and 10 are positioned by overlapping each other in the thickness direction and electrically insulating with an insulator such as resin. With such a configuration, as shown in FIG. 16B, the circumferential cross-sectional area Sc (shaded portion) formed by the radial lines 31 and 32 in the rewinding coil 10 with the winding advance coil 1 is substantially the same. Will be equal. As a result, in current detection using both the coils 1 and 10, the conductor to be measured through which the current flows is passed through the opening 4, and the magnetic flux of the magnetic field due to this current is generated by passing through the cross-sectional areas of the coils 1 and 10. The induced voltage is detected with high accuracy.

図17は、巻き進みコイル1、巻き戻しコイル10を重ねて配置して形成された交流電流検出用コイル100の平面を示す。この交流電流検出用コイル100では、放射状ライン3と接続部51、52又は接続部53、54とで囲まれるコイルTが円周に亘ってコイルT1からコイルTnまで両コイル1、10毎に形成される。そして、コイル引出端子62、63間の接続により両コイル1、10が直列接続され、コイル引出端子61、64からコイル出力の誘起電圧が取り出される。この交流電流検出用コイル100は、隣接する放射状ライン3の長さと間隔が全て等しいので、この交流電流検出用コイル100の正面から見て、巻き進みコイル1と巻き戻しコイル10の各平面面積が等しくなる。これにより、両コイル1、10が同じ平面面積Sdを持つので、これら両コイル1、10の中心軸上から来る不要な外部磁界を精度良く相殺することができる。   FIG. 17 shows a plan view of the alternating current detection coil 100 formed by stacking the winding advance coil 1 and the rewinding coil 10. In this alternating current detection coil 100, a coil T surrounded by the radial line 3 and the connection portions 51 and 52 or the connection portions 53 and 54 is formed for each of the coils 1 and 10 from the coil T1 to the coil Tn over the circumference. Is done. The coils 1 and 10 are connected in series by the connection between the coil lead terminals 62 and 63, and the induced voltage of the coil output is taken out from the coil lead terminals 61 and 64. In this alternating current detection coil 100, the lengths and intervals of the adjacent radial lines 3 are all equal, so that when viewed from the front of this alternating current detection coil 100, the respective planar areas of the winding advance coil 1 and the rewinding coil 10 are Will be equal. Thereby, since both the coils 1 and 10 have the same plane area Sd, the unnecessary external magnetic field which comes from on the central axis of these both coils 1 and 10 can be canceled accurately.

このように、本実施形態の交流電流検出用コイル100によれば、同じ形状のコイルパターンで巻き進みコイル1と巻き戻しコイル10を形成できるので、トロイダルコイル用のコイルパターンの形状が1種類でよく、打抜きの金型が少なくて済み、生産コストを低減できる。また、巻き進みコイル1と巻き戻しコイル10において、各正面方向の平面面積及び円周方向の断面面積が等しくなるので、不要な外部磁界を相殺して、検出誤差を低減することができる。   Thus, according to the alternating current detection coil 100 of the present embodiment, the winding coil 1 and the rewinding coil 10 can be formed with the same shape coil pattern, so that the shape of the coil pattern for the toroidal coil is one kind. Well, there are few punching dies, and the production cost can be reduced. Further, in the winding advance coil 1 and the rewinding coil 10, since the planar area in the front direction and the sectional area in the circumferential direction are equal, an unnecessary external magnetic field can be canceled and detection errors can be reduced.

次に、本発明の第5の実施形態に係るトロイダルコイル構造による交流電流検出用コイルについて、図18(a)、(b)、図19及び図20(a)、(b)を参照して説明する。本実施形態におけるトロイダルコイルによる交流電流検出用コイル100は、前記第4の実施形態における巻き進みコイル1と巻き戻しコイル10をケース70に内蔵して一体化したものである。これらの図において、交流電流検出用コイル100は、巻き進みコイル1と巻き戻しコイル10の両コイルの内周側の接続部52、54間を電気的に絶縁する絶縁体リング9bと、これら両コイル1、10を近接に配置して絶縁を保持しながら収納する絶縁性材料で形成されたケース70とを備える。このケース70には、図18(a)に示されるように、巻き戻しコイル10、絶縁体リング9b、巻き進みコイル1が、順に重ねて装着され、巻き進みコイル1の終端と、巻き戻しコイル10の始端が直列に接続されている。これら両コイル1、10を用いた電流検出では、開口4に電流が流れる被測定導体が通され、この電流による磁界の磁束が巻き進みコイル1と巻き戻しコイル10の断面領域を通ることにより発生する誘導電圧を検出する。   Next, an alternating current detection coil having a toroidal coil structure according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 18 (a), (b), FIG. 19, FIG. 20 (a), and (b). explain. An alternating current detection coil 100 using a toroidal coil in the present embodiment is obtained by integrating the winding advance coil 1 and the rewinding coil 10 in the fourth embodiment in a case 70. In these figures, an alternating current detecting coil 100 includes an insulator ring 9b that electrically insulates the connection portions 52 and 54 on the inner peripheral side of both the winding coil 1 and the rewinding coil 10; And a case 70 made of an insulating material that houses the coils 1 and 10 close to each other while maintaining insulation. As shown in FIG. 18A, the rewinding coil 10, the insulator ring 9 b, and the winding advance coil 1 are attached to the case 70 in order, and the end of the winding advance coil 1 and the rewinding coil are mounted. 10 start ends are connected in series. In current detection using both the coils 1, 10, the conductor to be measured through which the current flows is passed through the opening 4, and the magnetic flux of the magnetic field caused by this current advances and passes through the cross-sectional areas of the coil 1 and the rewinding coil 10. The induced voltage is detected.

ケース70は、図18(b)に示されるように、内部に円形の空洞72を持つドーナツ型の円筒形をなす筐体71を備え、この筺体71は、底面73と円形の外周壁74及び内周壁75とを有し、この外周壁74の内側に沿って両コイル1、10の外周側の接続部51、53を保持するための略長方形の支持台79が放射状に等間隔に形成されている。この支持台79は、巻き進みコイル1と巻き戻しコイル10の外周側の接続部51、53の部分だけを支持し、それ以外の放射状ライン3の部分は支持しないように、ケース70の半径方向への長さが制限されて構成されている。また、図19に示すように、隣接する支持台79間の間隔L1は、その隙間内に巻き戻しコイル10の外周側の接続部53で接続される隣接する放射状ライン3間の間隔の外寸幅(巻き進みコイル1の接続部51で接続される隣接する放射状ライン3間の間隔L2に相当)とは略等しくして、接続部53が略嵌合されるように形成されている。これにより、巻き戻しコイル10は、筺体71内の底面73側に密着して固定される。一方、支持台79の上部には、巻き進みコイル1の外周側の接続部51を保持するため支持部79aが、放射状ライン3に対応して放射状に等間隔に設けられている。そして、支持部79aの円周方向の幅L3と接続部51で接続される隣接する放射状ライン3間の内寸幅L4とは略等しくして、この内寸幅L4に支持部79aが略嵌合するように形成されている。これにより、巻き進みコイル1が支持部79aで保持される。   As shown in FIG. 18B, the case 70 includes a housing 71 having a donut-shaped cylindrical shape having a circular cavity 72 therein. The casing 71 includes a bottom surface 73, a circular outer peripheral wall 74, and a circular outer peripheral wall 74. A substantially rectangular support base 79 is formed radially at equal intervals along the inner side of the outer peripheral wall 74 to hold the connection portions 51 and 53 on the outer peripheral side of the coils 1 and 10. ing. The support 79 supports only the connection portions 51 and 53 on the outer peripheral side of the winding advance coil 1 and the rewinding coil 10 and does not support the other radial line 3 portions in the radial direction of the case 70. The length is limited. Further, as shown in FIG. 19, the distance L1 between the adjacent support bases 79 is the outer dimension of the distance between the adjacent radial lines 3 connected by the connecting portion 53 on the outer peripheral side of the rewinding coil 10 in the gap. The width (corresponding to the distance L2 between the adjacent radial lines 3 connected by the connecting portion 51 of the winding coil 1) is made substantially equal to each other, and the connecting portion 53 is formed to be substantially fitted. Thereby, the rewinding coil 10 is fixed in close contact with the bottom surface 73 side in the housing 71. On the other hand, on the upper portion of the support base 79, support portions 79 a are provided radially at equal intervals corresponding to the radial lines 3 in order to hold the connection portion 51 on the outer peripheral side of the winding advance coil 1. The circumferential width L3 of the support portion 79a is substantially equal to the inner dimension width L4 between the adjacent radial lines 3 connected by the connection portion 51, and the support portion 79a is substantially fitted into the inner dimension width L4. It is formed to match. Thereby, the winding advance coil 1 is hold | maintained by the support part 79a.

上記ケース70に、巻き進みコイル1と巻き戻しコイル10及び絶縁体リング9bを収納した本実施形態の交流電流検出用コイル100を図20(a)、(b)に示す。ケース70では、先ず、巻き戻しコイル10が挿入され、この巻き戻しコイル10は、その外周側の接続部53が隣接する支持台79間に嵌合して装着される。内周側の接続部54上には、内周壁75より大きい内周を有し、磁界検出に影響の少ない接続部54の近傍部分のみを覆う円筒状の絶縁体リング9bが装着される。この絶縁体リング9bの高さd1は、このd1にコイル導体板厚dpを加えた高さ(d1+dp)が、一方の支持台79の高さd3と略等しくなるように設けられる。そして、この高さd3は、厚み方向の断面における放射状ライン31と放射状ライン32間の外寸間隔d2より大きくして、巻き進みコイル1と巻き戻しコイル10の直線形の放射状ライン31と屈曲形の放射状ライン32とが接触せず、電気的に絶縁されるように構成されている。これにより、巻き進みコイル1と巻き戻しコイル10の円周方向の各断面は上下で線対称となり、各断面積の大きさを等しくすることができる。従って、コイル内に検出磁界がスムーズに流れ、電流検出感度が向上すると共に、不要な外部磁界に対して相殺作用を高めることができる。 FIGS. 20A and 20B show the alternating current detection coil 100 of the present embodiment in which the case 70 accommodates the winding advance coil 1, the rewinding coil 10, and the insulator ring 9b. In the case 70, first, the rewinding coil 10 is inserted, and the rewinding coil 10 is mounted by fitting the connecting portion 53 on the outer peripheral side between the adjacent support bases 79. A cylindrical insulator ring 9b having an inner periphery larger than the inner peripheral wall 75 and covering only the vicinity of the connection portion 54 having little influence on the magnetic field detection is mounted on the connection portion 54 on the inner periphery side. The height d1 of the insulator ring 9b is provided such that the height (d1 + dp) obtained by adding the coil conductor plate thickness dp to the d1 is substantially equal to the height d3 of the one support 79. The height d3 is larger than the outer dimension distance d2 between the radial line 31 and the radial line 32 in the cross section in the thickness direction, and the linear radial line 31 and the bent shape of the winding advance coil 1 and the rewinding coil 10 are bent. The radial lines 32 are not in contact with each other and are electrically insulated. Thereby, each cross section of the circumferential direction of the winding advance coil 1 and the rewinding coil 10 becomes line-symmetrical up and down, and the magnitude | size of each cross-sectional area can be made equal. Therefore, the detection magnetic field flows smoothly in the coil, the current detection sensitivity is improved, and the canceling action against the unnecessary external magnetic field can be enhanced.

以上の構成により、本実施形態の交流電流検出用コイル100によれば、同じ形状で互いに裏返しの関係のコイルパターンによる巻き進みコイル1と巻き戻しコイル10を、両コイル1、10の両端の各接続部(51〜52)でのみ支持し両コイル1、10間を接近させながら絶縁性を確実に保持することができる。従って、磁界を検出する放射状ライン3には、前記第3の実施形態に比べ、放射状ラインの中間部支持用の支持台が存在しないため構成が簡単になると共に、磁界検出エリアにおけるこの支持台による磁界の乱れが発生しないので、スムーズな磁界検出ができ、電流検出感度も良くなる。   With the above configuration, according to the alternating current detection coil 100 of the present embodiment, the rewinding coil 1 and the rewinding coil 10 having the same shape and the reversed coil patterns are connected to each other at both ends of both the coils 1, 10. Insulating properties can be reliably maintained while being supported only by the connecting portions (51 to 52) and bringing the coils 1 and 10 close to each other. Therefore, the radial line 3 for detecting the magnetic field has a simpler structure because there is no support for supporting the intermediate part of the radial line compared to the third embodiment. Since the magnetic field is not disturbed, the magnetic field can be detected smoothly and the current detection sensitivity is improved.

上述した各実施形態に係るトロイダルコイル構造による交流電流検出用コイル100の構成によれば、打抜きと曲げ加工によるトロイダルコイル製作プロセスによりコイルの製作が容易となると共に、巻き進みコイル1と巻き戻しコイル10を立体的に同じ形状に精度良く形成することができる。これにより、巻き進みコイル1と巻き戻しコイル10の2つのコイルを、精度良くほぼ一体になるように接近配置させ、それらのコイルピッチを重なるように配置することができる。これにより、巻き進みコイル1と巻き戻しコイル10の軸方向及び円周方向のコイル断面積を極めて精度良くほぼ等しくできるので、コイル内の磁界の流れをスムーズにして測定磁界に対する測定感度を向上し、検出不要な外部磁界に対しては、相殺効果を向上できるので、外部磁界の影響を少なくして誘導電圧の相殺誤差を最小にし、電流測定精度を高めることができる。   According to the configuration of the alternating current detection coil 100 having the toroidal coil structure according to each of the embodiments described above, the coil can be easily manufactured by the toroidal coil manufacturing process by punching and bending, and the winding coil 1 and the rewinding coil are made. 10 can be accurately formed in the same shape three-dimensionally. Thereby, the two coils of the winding advance coil 1 and the rewinding coil 10 can be arranged close to each other so as to be almost integrated with high accuracy, and the coil pitches can be arranged so as to overlap. Thereby, since the coil cross-sectional areas in the axial direction and the circumferential direction of the winding advance coil 1 and the rewinding coil 10 can be made almost equal with high accuracy, the flow of the magnetic field in the coil can be made smooth and the measurement sensitivity to the measurement magnetic field can be improved. Since the canceling effect can be improved with respect to an external magnetic field that does not require detection, the influence of the external magnetic field can be reduced to minimize the canceling error of the induced voltage and increase the current measurement accuracy.

また、プリント基板によるトロイダルコイルに比較して、継ぎ目やスルーホールの接続部が無く1枚の金属薄板から連続したトロイダルコイルを形成できるので、コイルの信頼性を向上することができる。また、打抜きと曲げ加工によるトロイダルコイルは、エッチングを必要とするプリント基板のトロイダルコイルに比べ、コイル導体の厚みを厚くすることできるので、コイルの導体損失を低減できる。さらに、コイル構造を立体的にしたことにより、コイルの空芯内を空間にできるので、従来の空芯を誘電体とするプリント基板のコイルと比べて、コイルの誘電体ロスを低減することができる。これにより、小型、高性能で、かつ量産し易く低コストの電流センサを実現することができる。   In addition, compared to a toroidal coil using a printed circuit board, a continuous toroidal coil can be formed from a single metal thin plate without joints or through-hole connections, so that the reliability of the coil can be improved. Moreover, since the toroidal coil by punching and bending can make the coil conductor thicker than the toroidal coil of the printed circuit board that requires etching, the conductor loss of the coil can be reduced. Furthermore, the coil structure is made three-dimensional, so that the inside of the coil air core can be made into a space, so that the dielectric loss of the coil can be reduced as compared with the conventional printed circuit board coil using the air core as a dielectric. it can. As a result, a low-cost current sensor that is small, high-performance, and easy to mass-produce can be realized.

なお、上述した各種実施形態では、放射状ラインを連結する接続部のコーナ部分を略矩形で形成したが、特に矩形でなくてもよく、コイルパターンがコイル中心軸に対して軸対称であればよい。また、上記各種実施形態は電流センサ以外に、高周波チョークコイルや、信号フィルタ、小型アンテナ、及び各種トランス等にも応用することができる。   In the above-described various embodiments, the corner portion of the connecting portion that connects the radial lines is formed in a substantially rectangular shape. However, the corner portion may not be particularly rectangular, and the coil pattern only needs to be axially symmetric with respect to the coil central axis. . In addition to the current sensor, the various embodiments can be applied to a high-frequency choke coil, a signal filter, a small antenna, and various transformers.

本発明の第1の実施形態に係るトロイダルコイルの構成図。The block diagram of the toroidal coil which concerns on the 1st Embodiment of this invention. (a)は上記コイルを形成する導電体パターンの平面図、(b)は(a)のA部の拡大図。(A) is a top view of the conductor pattern which forms the said coil, (b) is an enlarged view of the A section of (a). (a)は曲げ加工される屈折部を説明する図、(b)は曲げ加工後の屈折部を示す図、(c)は上記コイルの円周方向の断面を示す図。(A) is a figure explaining the refracting part bent, (b) is a figure which shows the refracting part after a bending process, (c) is a figure which shows the cross section of the circumferential direction of the said coil. 上記コイルの平面図、(b)は上記コイルの断面図。The top view of the said coil, (b) is sectional drawing of the said coil. 本発明の第2の実施形態に係るトロイダルコイル構造による交流電流検出用コイルの構成図。The block diagram of the alternating current detection coil by the toroidal coil structure which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 上記コイルの中央部の拡大図。The enlarged view of the center part of the said coil. (a)、(b)は、上記コイルにおける巻き進みコイル及び巻き戻りコイルとなる各導電体パターンの平面図。(A), (b) is a top view of each conductor pattern used as the winding advance coil and rewinding coil in the said coil. (a)は図7(a)のC部の拡大図、(b)は図7(b)のD部の拡大図。(A) is an enlarged view of a C portion in FIG. 7 (a), and (b) is an enlarged view of a D portion in FIG. 7 (b). (a)はコイル引出端子間の接続を説明する図5の部分拡大図、(b)は(a)の断面図。(A) is the elements on larger scale of FIG. 5 explaining the connection between coil extraction terminals, (b) is sectional drawing of (a). (a)は図5の平面図、(b)は(a)の部分拡大図。(A) is a top view of FIG. 5, (b) is the elements on larger scale of (a). 上記コイルの製作プロセスを説明する図。The figure explaining the manufacturing process of the said coil. (a)は本発明の第3の実施形態に係るトロイダルコイル構造による交流電流検出用コイルの構成図、(b)は(a)のケースの構成図。(A) is a block diagram of the alternating current detection coil by the toroidal coil structure concerning the 3rd Embodiment of this invention, (b) is a block diagram of the case of (a). (a)は、上記コイルの斜視図、(b)は(a)のE部の拡大図、(c)は(b)の円周方向の断面図。(A) is a perspective view of the said coil, (b) is an enlarged view of E section of (a), (c) is sectional drawing of the circumferential direction of (b). 上記コイルの製作プロセスを説明する図。The figure explaining the manufacturing process of the said coil. (a)は本発明の第4の実施形態に係るトロイダルコイル構造による交流電流検出用コイルの構成図、(b)は、上記コイルの巻き進みコイルの斜視図、(c)は上記コイルの巻き戻りコイルの斜視図、(d)は(b)、(c)のそれぞれの断面図。(A) is a block diagram of the alternating current detection coil by the toroidal coil structure which concerns on the 4th Embodiment of this invention, (b) is a perspective view of the winding advance coil of the said coil, (c) is winding of the said coil The perspective view of a return coil, (d) is each sectional drawing of (b) and (c). (a)は上記コイルの部分拡大図、(b)は(a)の円周方向の断面図。(A) is the elements on larger scale of the said coil, (b) is sectional drawing of the circumferential direction of (a). 上記コイルの平面図。The top view of the said coil. (a)は本発明の第5の実施形態に係るトロイダルコイル構造による交流電流検出用コイルの構成図、(b)は(a)のケースの構成図。(A) is a block diagram of the alternating current detection coil by the toroidal coil structure which concerns on the 5th Embodiment of this invention, (b) is a block diagram of the case of (a). 図18(a)の平面図。The top view of Fig.18 (a). (a)は上記コイルの巻き進みコイルと巻き戻しコイルの位置関係を説明する図、(b)は(a)の円周方向の断面を示す図。(A) is a figure explaining the positional relationship of the winding advance coil and rewinding coil of the said coil, (b) is a figure which shows the cross section of the circumferential direction of (a). 従来の交流電流検出用コイルの正面図。The front view of the conventional coil for alternating current detection. 上記検出用コイルの部分拡大図。The elements on larger scale of the said coil for a detection.

符号の説明Explanation of symbols

1 トロイダルコイル(コイル体、巻き進みコイル)
10 トロイダルコイル(コイル体、巻き戻りコイル)
2、2a、2b 導電体パターン
3、31、32 放射状ライン
32x 屈曲部
100 交流電流検出用コイル(交流電流センサ)
1 Toroidal coil (coil body, winding advance coil)
10 Toroidal coil (coil body, rewinding coil)
2, 2a, 2b Conductor pattern 3, 31, 32 Radial line 32x Bending portion 100 Coil for alternating current detection (alternating current sensor)

Claims (3)

金属薄板を打ち抜いて螺線形状で円周方向に連続した導電体パターンを形成すると共に、この導電体パターンの隣接する放射状に延びるパターンを交互に厚み方向で段違いになるように曲げ加工してコイル体とし
前記コイル体は段違いに形成されたパターンにより厚み方向の上下に形成された放射状ラインを有し、
前記コイル体を巻き進み方向と、巻き戻し方向との2種のコイルとし、これら両コイルをそれらの放射状ラインが厚み方向に互いに重なるように近接配置し、前記両コイルの一方の終端と他方の始端を連結したことを特徴とするロゴスキーコイル構造。
A coil is formed by punching a thin metal plate to form a spiral continuous conductor pattern in the circumferential direction, and alternately bending adjacently extending patterns of this conductor pattern in the thickness direction. and body,
The coil body has radial lines formed up and down in the thickness direction by patterns formed in steps,
The coil body is made into two types of coils, ie, a winding direction and a rewinding direction, and these two coils are arranged close to each other so that their radial lines overlap each other in the thickness direction. Rogowski coil structure characterized by connecting the starting ends .
前記コイル体を2つ備え、一方を他方に対して裏返しに配置することにより、巻き進み方向と巻き戻し方向コイルの両コイルを形成し、これら両コイルを近接配置して一方の終端と他方の始端を連結したことを特徴とする請求項1記載のロゴスキーコイル構造。 The two coil bodies are provided, and one coil is arranged upside down with respect to the other to form both the coil in the winding direction and the coil in the rewinding direction. The Rogowski coil structure according to claim 1 , wherein the start ends are connected. 前記金属薄板の打抜き状態において、前記放射状に伸びるパターンの一部に曲げパターンを設け、この曲げパターンにより段違いになる屈曲部を形成したことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のロゴスキーコイル構造 3. The logo according to claim 1, wherein a bent pattern is provided in a part of the radially extending pattern in the punched state of the thin metal plate, and a bent portion having a step difference is formed by the bent pattern. Ski coil structure .
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