JP7206803B2 - コイル線材、電流センサ部材及び電流センサ - Google Patents

Description

本発明は、コイル線材、電流センサ部材及び電流センサに関する

従来の電流センサは、例えば特許文献１に示すように、トロイタルコアに１次巻線と２次巻線が巻回されているトランス型のセンサがよく使われている。このようなセンサでは、測定対象とする電流が１次巻線に流れることにより、トロイタルコアに磁束の変化を引き起こすため、これにより２次巻線内に電流が誘起される。そして、２次巻線に流れる電流を検出することで、１次巻線の電流を測定できる。
また、特許文献２に示すように、別のタイプの電流センサにおいては、被検出電流により発生する周回磁束の磁路となる磁性体コアが設けられ、その磁性体コアのギャップ内にホール素子が配置される。そのホール素子から出力される電気信号のレベルは、被検出電流による周回磁束の強度や向きに応じて変化する。このため、そのホール素子から出力される電気信号が増幅回路により増幅され、被検出電流の電流値として出力される。

特開平５－２０３６７９号公報 特開昭６３－６１９６１号公報

しかしながら、特許文献１または２の構成においては、いずれも磁性コアを利用しなければならないため、センサの構成部材の点数が多く、センサの寸法や重量が大きくなるという欠点があった。また、磁性コアを使用することで、センサの取り付けが大変困難になるという問題があった。
本発明は、上記の点を鑑みてなされたものであって、センサの寸法や重量が小さく、取り付けの便利な電流センサに関する。

本発明のコイル線材は、可撓性及び導電性を有する芯線と、巻線と、を有し、前記芯線の一方の端部と前記巻線の一方の端部とが電気的に接続されて、かつ前記巻線が前記芯線の周囲に巻き回されて前記芯線を共有の中心軸とする複数のループを形成し、前記巻線は前記芯線の周方向に導電性のワイヤ線が螺旋状に巻き回されたものであり、前記巻線は、前記ワイヤ線と、前記ワイヤ線の螺旋方向に延在して前記ワイヤ線を被覆する第一絶縁膜と、を有し、測定対象の電流が流れる方向を巻軸として前記巻線が前記巻軸に沿って複数ターン巻回されており、隣り合う前記ターンのそれぞれの前記ループの表面に配置された前記第一絶縁膜同士が密着しており、以下の条件（ｉ）または（ｉｉ）を満たす。
（ｉ）前記芯線の表面が露出していて、複数の前記ループの少なくとも一部の前記巻線の内周面と前記芯線の表面との最短距離が前記第一絶縁膜の厚さより小さい。
（ｉｉ）前記芯線の表面に第二絶縁膜が形成されていて、複数の前記ループの少なくとも一部の前記巻線の内周面と前記第二絶縁膜の表面との最短距離が前記第一絶縁膜及び前記第二絶縁膜の厚さのいずれか厚いものの厚さより小さい。

本発明のセンサ部材は、筒形状を有する筒形状部と、前記筒形状部の両端に設けられた一対の巻線留め部と、を有するボビン部と、前記ボビン部に、前記筒形状部の中心軸周りに複数回巻き回された上記のコイル線材と、前記コイル線材を構成する前記芯線の前記一方の端部と異なる他方の端部及び前記ワイヤ線の前記一方の端部と異なる他方の端部にそれぞれ接続された第一引出線及び第二引出線と、を有し、前記一対の巻線留め部間の長さが、前記複数ターン巻回された前記巻線の前記巻軸に沿う長さと等しい。
また、本発明のセンサ部材は、両端に端子部を有する長尺の導体部材と、前記導体部材に巻き回された上記のコイル線材と、を有する。

本発明の電流センサは、上記のコイル線材と、前記コイル線材を構成する前記芯線の前記一方の端部と異なる他方の端部及び前記ワイヤ線の前記一方の端部と異なる他方の端部との間に接続されて電気信号を検出する検出器と、を備え、前記コイル線材が巻き回されて形成されるコイル線材輪中を通る電流を検出する。

本発明は、構成部材の点数が少なく、寸法、重量が小さく、取り付けも便利な電流センサを構成できるコイル線材、電流センサ部材及び、このような部材によって構成される電流センサを提供することができる。

本発明の第一実施形態、第二実施形態の電流センサ部材の概略を説明するための図である。 図１に示したコイル線材を適用した電流センサを説明するための模式図である。 （ａ）は、コイル線材の一部を示した模式的な斜視図である。（ｂ）は、（ａ）に示したコイル線材を切断した断面図である。 （ａ）は、巻線が芯線と所定の距離ｄを隔てて巻き回されていて、かつ芯線が第二絶縁膜を有する状態を示す図である。（ｂ）は巻線が芯線と所定の距離ｄを隔てて巻き回されていて、かつ芯線が露出している状態を示す図である。 巻線の内周面を説明するための図である。 （ａ）は、巻線が芯線と接触して巻き回されていて、かつ芯線が第二絶縁膜を有する状態を示す図である。（ｂ）は巻線が芯線と接触して巻き回されていて、かつ芯線が露出している状態を示す図である。 第一実施形態のボビン部を備えた電流センサ部材を説明するための図である。 （ａ）は、第二実施形態のボビン部にコイル線材を巻き回した状態を示す図である。（ｂ）は、（ａ）の一部を拡大して示す拡大図である。

以下、本発明の第一実施形態、第二実施形態を図面に基づいて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同様の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。また、第一実施形態、第二実施形態の図面は、第一実施形態、第二実施形態の構成や機能等を説明するための図であって、そのサイズ比や太さ、長さ、幅及び高さを正確に表すものとは限らない。また、第一実施形態、第二実施形態は、図面に示した形状に限定されるものではない。
さらに、本明細書では、第一実施形態、第二実施形態を総称して「本実施形態」とも記す。

［概略］
図１は、本実施形態のコイル線材２を用いた電流センサ部材１を示す図である。電流センサ部材１とは、電流センサに用いられる部品の一つをいう。
コイル線材２は、後に詳述するように、芯線に巻線が巻き回されて構成されている。図１に示す電流センサ部材１は、長尺の導体部材５にコイル線材２を巻き回して構成されている。導体部材５は、導線性を有する電線と、電線を被覆する絶縁性の樹脂製の絶縁膜とにより構成されている。また、コイル線材２の巻線２２（図２等）の表面が第一絶縁膜２２１（図４（ａ）、図４（ｂ）等）により被覆されているため、コイル線材２と導体部材５とは互いに絶縁されている。
本実施形態では、導体部材５の断面を円形としているが、このような構成に限定されるものでなく、導体部材５は、例えば断面が矩形であるものであってもよい。図１に示す電流センサ部材１にあっては、導体部材５は、電流センサ部材１が電流センサを構成した場合の測定対象となる電流の流路となる線であり、測定対象の電流は、電極を通って導体部材５に流入、流出する。

コイル線材２は、導体部材５に対し、導体部材５の長さ方向に大凡コイル線材２の太さ分ずつずらしながら導線の周方向に巻き回される。本明細書では、このような巻線の巻き回し方法を螺旋状に巻くとも記す。
本実施形態では、コイル線材２を芯線２１（図２等）と、巻線２２とにより形成している。芯線２１には第一引出線２１２が接続されていて、巻線２２には第二引出線２２２が接続されている。第一引出線２１２、第二引出線２２２は、芯線２１及び巻線２２を図２に示す外部回路８に接続するための導線である。なお、図２においては、表現しやすいために螺旋状に巻回されたコイル線材２が１ターンしか巻いていないように表現しているが、実際には、コイル線材２はその巻軸（電流ｉと同じ方向）を沿って、隙間無く２層以上巻回されている。
以下、本実施形態のコイル線材２、コイル線材２を用いたセンサ部材及び電流センサについて順に説明する。

［第一実施形態］
（コイル線材）
先ず、第一実施形態のコイル線材２の電気的な特性について説明する。
図２は、図１に示したコイル線材２を適用した電流センサ１００を説明するための模式図である。図２に示すように、コイル線材２は、芯線２１と、芯線２１に螺旋状に巻き回される巻線２２とにより構成されている。芯線２１と巻線２２は別個の導線であるが、それぞれの一方の端部ｐ１、ｐ２が、点Ｐにおいて接続されている。また、芯線２１の端部ｐ１と異なる側の端部ｐ３、巻線２２の端部ｐ２と異なる側の端部ｐ４は、例えば図２に示す外部回路８と接続する第一引出線２１２、第二引出線２２２の端部である。外部回路８は、芯線２１、巻線２２から出力される電気的な信号（例えば電圧）を観測するための回路であって、この信号は、例えば端子ｐ５、ｐ６間の電圧（ｅ）として観測される。このような外部回路８は、電流を検出する検出器として機能する。電流センサ１００は、コイル線材２が巻き回されることによって構成されるコイル線材輪２０の中心を通る電流ｉを検出、測定する。
図３（ａ）は、コイル線材の一部を示した模式的な斜視図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示したコイル線材を芯線２１の接線方向と直交する方向に切断した横断面図である。なお、本実施形態では、電流センサ部材１を構成する芯線２１及び巻線２２の太さは任意であって、図１に示した電流センサ部材１では芯線２１に比べて巻線２２が充分に細くなっているが、図３（ａ）、図３（ｂ）では芯線２１と巻線２２との太さが略等しい例を示している。
図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、このようなコイル線材２は、多くの場合、芯線２１の周りに第二絶縁膜２１１が被覆形成されて構成されている。螺旋状に巻き回された巻線２２のワイヤ線２２０（図４）同士が接触せず、また、ワイヤ線２２０が芯線２１と接触していなければ、理論的にはセンサの線材として機能する。また、芯線２１に第二絶縁膜２１１が被覆成形されていてもよい。

これに対し、第一実施形態のコイル線材２は、以下のように構成されている。
図４（ａ）、図４（ｂ）及び図５は、図１に示したコイル線材２の形状を説明するための図である。このうち、図４（ａ）、図４（ｂ）は、図３（ａ）、図３（ｂ）中に示したｘ，ｙ，ｚ座標のｘ－ｙ平面でコイル線材２を切断し、切断面を－ｚの方向に見た断面図である。図４（ａ）、図４（ｂ）は、いずれも巻線２２が芯線２１と所定の距離ｄを隔てて巻き回されている状態を示している。図４（ａ）は芯線２１が第二絶縁膜２１１を有する例を示し、図４（ｂ）は巻線２２が露出している例を示している。図５は、図４（ａ）、図４（ｂ）の芯線２１の図示を省いて巻線２２が形成するループｒを示している。図４（ａ）から図５は、いずれも模式的な図である。

第一実施形態のコイル線材２は、図４（ａ）、図４（ｂ）示すように、可撓性及び導電性を有する芯線２１と、第一絶縁膜２２１が導電性のワイヤ線に被覆形成された巻線２２と、を有している。芯線２１の一方の端部ｐ１（図２）と巻線の一方の端部ｐ２（図２）とが電気的に接続されて、かつ巻線２２が芯線２１の周囲に巻き回されて芯線を共有の中心軸とする複数のループｒ（図３）を形成する。

芯線２１に要求される可撓性は、芯線２１を環状にしてコイル線材輪２０（図２）を形成することが可能な程度であればよく、コイル線材輪２０の径はコイル線材２を適用して構成される電流センサの用途により決定する。芯線２１が形成すべきコイル線材輪２０の径が小さいほど芯線２１には大きな可撓性が要求される。巻線２２は、ワイヤ線２２０と、ワイヤ線２２０を被覆するように形成（被覆形成）された第一絶縁膜２２１によって構成されている。
芯線２１及びワイヤ線２２０は、例えば、直径０．０２５～３．２ｍｍの軟銅線（断面が円形状）であってもよい。また、第一絶縁膜２２１は、例えば厚さ０．００３ｍｍ～０．０３５ｍｍ程度の高分子化合物を溶かしたワニスの絶縁被膜であってもよい。高分子化合物には、ポリビニルホルマール、ポリウレタン、ポリアミドイミド、ポリエステル、ナイロン等を用いるものであってもよい。
また、第二絶縁膜２１１は、第一絶縁膜２２１と同様に、０．００３ｍｍ～０．０３５ｍｍ程度の高分子化合物を溶かしたワニスの絶縁被膜であってもよい。高分子化合物には、ポリビニルホルマール、ポリウレタン、ポリアミドイミド、ポリエステル、ナイロン等を用いるものであってもよい。
また、第一実施形態は、芯線２１及びワイヤ線２２０を断面が円形状のものに限定するものではない。芯線２１及びワイヤ線２２０の断面は、楕円や矩形であってもよいし、多角形であってもよい。
さらに、芯線２１及び巻線２２は同じ線材、即ち材質や、寸法などが全て同一であっても良く、一部スペックが異なる線材でも良い。また、一方が単線で、他方が複数線材からなるリツ線材でもよい。

第一実施形態は、芯線２１とワイヤ線２２０とが絶縁されていればよく、芯線２１が絶縁膜により被覆されているものであっても（図４（ａ））、被覆されていないものであってもよい（図４（ｂ））。
芯線２１の表面に第二絶縁膜２１１が形成されている場合、図４（ａ）に示すように、複数のループｒの少なくとも一部の巻線の内周面Ｓ（図５）と第二絶縁膜２１１の表面２１１ａの最短距離ｄが、第一絶縁膜２２１及び第二絶縁膜２１１の厚さｔ１、ｔ２のいずれか厚いものの厚さより小さくなっている。つまり、上記の絶縁被膜の数値の例を基準にすると、最短距離ｄは、０．００３ｍｍ以下から０．０３５ｍｍ以下の数値をとり得る。図４（ａ）に示した例では、厚さｔ１、厚さｔ２のうち、厚さｔ２は厚さｔ１よりも充分大きく、最短距離ｄが厚さｔ２よりも小さくなっていることが明らかである。

図５に示すように、巻線２２の内周面Ｓは、巻線２２の周面のうち、芯線２１に向かう側の面であって、芯線２１に直接または第二絶縁膜２１１を介して接触し得る面の範囲をいう。
また、「複数のループｒの少なくとも一部」は、複数のループｒのうちの一部または全部をいい、ループｒの全てにおいて内周面Ｓと表面２１１ａとの距離が最短距離ｄ以上であることを除くものである。また、最短距離とは、ループｒの内周面Ｓ上の各点のうち、表面２１１ａと最も近くにある点と表面２１１ａとの距離を指す。したがって、第一実施形態のこのような構成は、内周面Ｓ上に表面２１１ａとの距離が最短距離ｄよりも長い点があることを除外するものではない。

ただし、第一実施形態は、芯線２１の表面に第二絶縁膜２１１が形成されている場合、複数のループｒの少なくとも一部の巻線２２の内周面Ｓが全周に亘って第二絶縁膜２１１の表面２１１ａと接触していることが好ましい。

また、第一実施形態では、図４（ｂ）に示すように、芯線２１の表面が露出している場合、複数のループｒの少なくとも一部の巻線２２の内周面Ｓと芯線２１の表面２１１ａとの最短距離ｄが第一絶縁膜２２１の厚さｔ１より小さくなっている。ここでいう最短距離は、ループｒの内周面Ｓ上の各点のうち、表面２１ａと最も近くにある点と表面２１ａとの距離を指す。第一実施形態では、芯線２１の表面が露出している場合、複数のループｒの少なくとも一部の巻線２２の内周面Ｓが全周に亘って芯線２１の表面２１ａと接触していることが好ましい。

さらに、第一実施形態は、上記条件により、内周面Ｓと表面２１１ａまたは芯線２１の表面２１ａとの距離が「０」、即ち内周面Ｓと表面２１１ａとが接触していてもよい。図６（ａ）、図６（ｂ）は、いずれも巻線２２が芯線２１と接触して巻き回されている状態を示している。図６（ａ）は芯線２１が第二絶縁膜２１１を有する例を示し、図６（ｂ）は巻線２２が露出している例を示している。芯線２１が第二絶縁膜２１１と接触する例では、複数のループｒの少なくとも一部の巻線２２の内周面Ｓの少なくとも一部が第二絶縁膜２１１の表面２１１ａまたは芯線２１の表面２１ａと接触している。

以上のように、第一実施形態は、巻線２２と芯線２１とが近接または接触しているため、コイル線材２の占用する空間が小さく、省スペース化の効果を高めながら、ワイヤ線２２０の高抵抗化を抑えることができる。なお、巻線２２と芯線２１との間の寄生容量は、第一絶縁膜２２１あるいは第二絶縁膜２１１の膜厚、さらには第一絶縁膜２２１、第二絶縁膜２１１の誘電率等によって調整することができる。第二絶縁膜２１１、第一絶縁膜２２１は、その材質が同じであってもよいし、異なるものであってもよい。また、膜厚を寄生容量等に応じて調整するものであってもよい。
また、上記のように定められた最短距離ｄは、巻線２２が芯線２１または第二絶縁膜２１１に接触するように巻き回し、その後スプリングバック等により若干元に戻った場合に生じる程度の値となる。また、最短距離ｄが０である場合、巻き回された巻線２２は加熱処理等によってそのままの状態を維持しているものと考えられる。このような第一実施形態のコイル線材２は、巻線２２の巻き回しにおいて芯線２１または第二絶縁膜２１１との間の距離のばらつきが小さく、電流センサに用いた場合に電流センサの製品ばらつきを低減することに有効である。
さらに、第一実施形態のコイル線材２は、任意の長さになるように成形することが可能であって、任意の箇所に巻き回して使用することが可能である。このため、コイル線材２を測定対象となる電流が流れる任意の部位に直接巻き回して使用することができる。

また、第一実施形態のコイル線材２は、図４（ａ）から図６（ｂ）に示すように、複数のループｒを形成する巻線２２が、少なくとも一部の範囲に亘って隣接する他のループｒの巻線２２と接触している。つまり、第一実施形態では、複数のループｒの各々が、隣接する他のループｒと密着するように形成されている。「密着」は、複数のループｒに対してループの列を圧縮する方向の力を加えた場合に各ループｒが接触し、かつ、力を解除した場合に各ループｒが互いに離れる方向の力を受ける状態をいう。
少なくとも一部の範囲とは、複数のループｒが配置されている範囲のうちの一部または全部をいう。すなわち、第一実施形態は、ループｒが配置されている範囲のうちの一部において、互いに隣接するループｒが接触していない状態にあることを排除するものではない。
このような構成により、第一実施形態は、ワイヤ線２２０の長さを最小限に抑えながら、単位長さ当たりの巻線数を増やすことができる。

（電流センサ部材）
次に、第一実施形態の電流センサ部材１を説明する。電流センサ部材１は、図１に示すように、導体部材５にコイル線材２を巻き回して構成されている。
このとき、第一実施形態では、導体部材５の外周部に装着される筒形状部を有するボビン部をさらに備え、コイル線材を、ボビン部の筒形状の外周部に巻き回すようにしてもよい。
図７は、ボビン部６を備えた電流センサ部材１１を説明するための図である。ボビン部６は、筒形状部６１と、筒形状部６１の両端に設けられた巻線留め部６２、６３を備えている。ボビン部６は、挿通孔６４を有し、挿通孔６４に導体部材５を挿通させて導体部材５に取り付けられる。電流センサ部材１１では、コイル線材２がボビン部６に巻き回されることによって導体部材５の周囲に配置される。
ボビン部６は、絶縁性の例えば樹脂等を材料としている。巻線留め部６２、６３は、筒形状部６１上に形成される凸状の部材であって、巻線２２が巻線留め部６２、６３を超えて筒形状部６１よりも外側に移動することを防いでいる。第一実施形態では、巻線留め部６２、６３間の長さを巻線２２が巻き回し可能な最小限の長さと等しくすることによってループｒが配置される全範囲においてループｒ同士を密着させることが可能になる。
このような第一実施形態の電流センサ部材１１は、測定対象となる電流を発生する機器をボビン部６の筒形状部６１に挿通させる。そして、測定対象の電流の変化により電圧の検出や電圧値の測定を行っている。

［変形例］
また、第一実施形態の電流センサ部材１に関しては、ボビン部６を含まない実施形態も可能である。この場合、電流センサ部材１を導体部材５の外周側に直接巻きつけてから、その第一引出線２１２と第二引出線２２２とを下述の電流センサの外部回路８に取り付けることもできる。そうすると、既に固定された導体部材５を外して電流センサ部材１を取り付ける必要はなく、従来の電流センサに比べ、取付便利性が向上させることができる。

［電流センサ］
次に、第一実施形態の電流センサ１００を説明する。第一実施形態の電流センサ１００は、以上説明したコイル線材２と、コイル線材２を構成する芯線２１の一方の端部ｐ１と異なる他方の端部ｐ３及びワイヤ線２２０の一方の端部ｐ２と異なる他方の端部ｐ４との間に接続されて電気信号を検出する外部回路８（検出器）と、により構成されて、コイル線材２が巻き回されて形成されるコイル線材輪２０中を通る電流ｉを検出している。このような第一実施形態の電流センサ１００は、図２に示されている。
つまり、電流センサ１００は、図２に示すように、芯線２１及び巻線２２の端部ｐ１、ｐ２が接続されていて、他方の端部ｐ３、ｐ４がそれぞれ第一引出線２１２、第二引出線２２２に接続されている。そして、第一引出線２１２、第二引出線２２２に電気信号（電圧）を検出する検出器として機能する外部回路８が接続されている。
第一実施形態の電流センサ１００では、コイル線材２が巻き回されて形成されるコイル線材輪２０の中央を通る交流またはパルス状の電流ｉの変化に応じてコイル線材２に生じる電圧値や電界強度が変化する。外部回路８は、コイル線材２に生じる変化を第一引出線２１２、第二引出線２２２間の電圧により検出する。外部回路８は、さらに、検出信号を増幅するアンプや検出信号のノイズを除去するフィルタ、さらには検出値を表示する表示部を備えるものであってもよい。

［第二実施形態］
次に、第二実施形態の電流センサ部材を説明する。
図８（ａ）、図８（ｂ）は、第二実施形態の電流センサ部材を説明するための図である。図８（ａ）は、第二実施形態のボビン部９にコイル線材２を巻き回した状態を示していて、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示した電流センサ部材の一部を拡大して示す拡大図である。第二実施形態の電流センサ部材３１は、筒形状を有する筒形状部９１を有するボビン部９と、ボビン部９に、筒形状部９１の中心軸Ａ周りに複数回巻き回されたコイル線材２と、を有している。また、電流センサ部材３１は、コイル線材２を構成する芯線２１の端部ｐ３と、ワイヤ線２２０の端ｐ４にそれぞれ接続された第一引出線２１２及び第二引出線２２２と、を有している。さらに、筒形状部９１の上下には、筒形状部９１からその径方向に沿って突出した上鍔部９２、下鍔部９３が形成されている。また、筒形状部９１の中心には、上下方向を沿って貫通する中空部９４が設けられている。また、電流センサ部材３１は、コイル線材２を構成する芯線２１の端部ｐ３と、ワイヤ線２２０の端ｐ４にそれぞれ接続された第一引出線２１２及び第二引出線２２２と、を有している。更に、上下方向の筒形状部９１の長さは、コイル線材輪２０の直径よりはるかに小さい。また、このとき、筒形状部９１の内周面は、胴体部材５の外周面に密着しなくても良い。こうすることにより、たとえ設置場所が狭く、或いは設置の制約があっても、第二実施形態に係る電流センサを設置することができる。

第二実施形態のボビン部９は、ボビン部６と同様に筒形状部９１を備えているが、筒形状部９１が導体部材５を挿通させるものではない点で相違する。ボビン部９の筒形状部９１は、中心軸Ａに直交する断面が円形の円筒形を有している。なお、第二実施形態は、筒形状部９１を円筒形にすることに限定されるものではなく、断面が楕円形や矩形、さらには多角形であってもよい。

このような第二実施形態の電流センサ部材３１は、測定対象となる電流を発生する機器を筒形状部９１内の挿通孔９４に挿通させる。そして、測定対象の電流の変化により電圧の検出や電圧値の測定を行っている。電流センサ部材３１を機器の部品として組み込む場合、筒形状部９１の形状や挿通孔９４のサイズを機器における取り付け位置に合わせて設計しておくことが好ましい。
また、電流センサ部材３１は、筒形状部９１の部分を開閉できる開閉部材を更に備える好ましい。こうすれば、例えば既に固定された測定対象に対して、電流センサ部材３１を取り付けようとする場合、まず開閉部材を開いて、測定対象の機器を筒形状部９１内の挿通孔９４内部に入れ、そして開閉部材を閉じれば、簡単に電流センサ部材３１を取り付けることができる。

以上説明した本実施形態によれば、芯線２１と巻線２２の内周面Ｓとを近接または接触するものとしたことによって巻線２２の単位長さ当たりの巻数を多くし、コイル線材２の横断面を小さくしてコイルを細線化することができる。そして、このようなコイル線材２を巻き回して構成される電流センサ１００を、コンパクトにすることができる。また、本実施形態は、コイル線材２の巻き回し回数を多くすることによって磁性体コアを用いずにコイルのインダクタンスを大きくすることができる。このことから、本実施形態は、センサの構成部材の点数が少なく、寸法、重量が小さく、取り付けも便利な電流センサを提供することができる。
さらに、本実施形態によれば、巻線２２を芯線２１に接触させて巻き回すことによって巻線２２の径のばらつきを抑え、ひいてはコイル線材２を用いて構成される電流センサ１００の特性のばらつきを低減することができる。このため、本実施形態は、製造の歩留まりが高く、信頼性の高い電流センサを提供することができる。

上記実施形態は、以下の技術思想を包含するものである。
（１）可撓性及び導電性を有する芯線と、第一絶縁膜が導電性のワイヤ線に被覆形成された巻線と、を有し、前記芯線の一方の端部と前記巻線の一方の端部とが電気的に接続されて、かつ前記巻線が前記芯線の周囲に巻き回されて前記芯線を共有の中心軸とする複数のループを形成し、以下の条件（ｉ）または（ｉｉ）を満たす。
（ｉ）前記芯線の表面が露出していて、複数の前記ループの少なくとも一部の前記巻線の内周面と前記芯線の表面との最短距離が前記第一絶縁膜の厚さより小さい。
（ｉｉ）前記芯線の表面に第二絶縁膜が形成されていて、複数の前記ループの少なくとも一部の前記巻線の内周面と前記第二絶縁膜の表面との最短距離が前記第一絶縁膜及び前記第二絶縁膜の厚さのいずれか厚いものの厚さより小さい、コイル線材。
（２）前記芯線の表面が露出している場合、複数の前記ループの少なくとも一部の前記巻線の内周面の少なくとも一部が前記芯線の表面と接触し、前記芯線の表面に第二絶縁膜が形成されている場合、複数の前記ループの少なくとも一部の前記巻線の内周面の少なくとも一部が前記第二絶縁膜の表面と接触している、（１）のコイル線材。
（３）前記芯線の表面が露出している場合、複数の前記ループの少なくとも一部の前記巻線の内周面が全周に亘って前記芯線の表面と接触し、前記芯線の表面に第二絶縁膜が形成されている場合、複数の前記ループの少なくとも一部の前記巻線の内周面が全周に亘って前記第二絶縁膜の表面と接触している、（１）または（２）のコイル線材。
（４）複数の前記ループを形成する巻線は、少なくとも一部の範囲に亘って隣接する他のループの巻線と接触している、（１）から（３）のいずれか一つのコイル線材。
（５）筒形状を有する筒形状部を有するボビン部と、前記ボビン部に、前記筒形状部の中心軸周りに複数回巻き回された（１）から４のいずれか一項に記載のコイル線材と、前記コイル線材を構成する前記芯線の前記一方の端部と異なる他方の端部及び前記ワイヤ線の前記一方の端部と異なる他方の端部にそれぞれ接続された第一引出線及び第二引出線と、
を有する電流センサ部材。
（６）両端に端子部を有する長尺の導体部材と、前記導体部材に巻き回された（１）から（４）のいずれか一つのコイル線材と、を有する電流センサ部材。
（７）前記導体部材の外周部に装着される筒形状部を有するボビン部をさらに備え、前記コイル線材は、前記ボビン部の前記筒形状部の外周部に巻き回される、（６）の電流センサ部材。
（８）（１）から（４）のいずれか一つのコイル線材と、前記コイル線材を構成する前記芯線の前記一方の端部と異なる他方の端部及び前記ワイヤ線の前記一方の端部と異なる他方の端部との間に接続されて電気信号を検出する検出器と、を備え、前記コイル線材が巻き回されて形成されるコイル線材輪中を通る電流を検出する、電流センサ。

１・・・電流センサ部材
２・・・コイル線材
５・・・導体部材
６、９・・・ボビン部
８・・・外部回路（検出器）
１１、３１・・・電流センサ部材
２０・・・コイル線材輪
２１・・・芯線
２１ａ、２１１ａ・・・表面
２２・・・巻線
６１、９１・・・筒形状部
６２、６３・・・巻線留め部
６４、９４・・・挿通孔
１００・・・電流センサ
２１１・・・第二絶縁膜
２１２・・・第一引出線
２２０・・・ワイヤ線
２２１・・・第一絶縁膜
２２２・・・第二引出線
ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４・・・端部
ｒ・・・ループ

Claims (8)

1. 可撓性及び導電性を有する芯線と、
   巻線と、を有し、
   前記芯線の一方の端部と前記巻線の一方の端部とが電気的に接続されて、かつ前記巻線が前記芯線の周囲に巻き回されて前記芯線を共有の中心軸とする複数のループを形成し、前記巻線は前記芯線の周方向に導電性のワイヤ線が螺旋状に巻き回されたものであり、
   前記巻線は、前記ワイヤ線と、前記ワイヤ線の螺旋方向に延在して前記ワイヤ線を被覆する第一絶縁膜と、を有し、
   測定対象の電流が流れる方向を巻軸として前記巻線が前記巻軸に沿って複数ターン巻回されており、
   隣り合う前記ターンのそれぞれの前記ループの表面に配置された前記第一絶縁膜同士が密着しており、
   以下の条件（ｉ）または（ｉｉ）を満たす、
   コイル線材。
   （ｉ）前記芯線の表面が露出していて、複数の前記ループの少なくとも一部の前記巻線の内周面と前記芯線の表面との最短距離が前記第一絶縁膜の厚さより小さい。
   （ｉｉ）前記芯線の表面に第二絶縁膜が形成されていて、複数の前記ループの少なくとも一部の前記巻線の内周面と前記第二絶縁膜の表面との最短距離が前記第一絶縁膜及び前記第二絶縁膜の厚さのいずれか厚いものの厚さより小さい。
2. 前記芯線の表面が露出している場合、複数の前記ループの少なくとも一部の前記巻線の内周面の少なくとも一部が前記芯線の表面と接触し、
   前記芯線の表面に第二絶縁膜が形成されている場合、複数の前記ループの少なくとも一部の前記巻線の内周面の少なくとも一部が前記第二絶縁膜の表面と接触している、請求項１に記載のコイル線材。
3. 前記芯線の表面が露出している場合、複数の前記ループの少なくとも一部の前記巻線の内周面が全周に亘って前記芯線の表面と接触し、
   前記芯線の表面に第二絶縁膜が形成されている場合、複数の前記ループの少なくとも一部の前記巻線の内周面が全周に亘って前記第二絶縁膜の表面と接触している、請求項１または２に記載のコイル線材。
4. 複数の前記ループを形成する巻線は、少なくとも一部の範囲に亘って隣接する他のループの巻線と接触している、請求項１から３のいずれか一項に記載のコイル線材。
5. 筒形状を有する筒形状部と、前記筒形状部の両端に設けられた一対の巻線留め部と、を有するボビン部と、
   前記ボビン部に、前記筒形状部の中心軸周りに複数回巻き回された請求項１から４のいずれか一項に記載のコイル線材と、
   前記コイル線材を構成する前記芯線の前記一方の端部と異なる他方の端部及び前記ワイヤ線の前記一方の端部と異なる他方の端部にそれぞれ接続された第一引出線及び第二引出線と、
   を有し、
   前記一対の巻線留め部間の長さが、前記複数ターン巻回された前記巻線の前記巻軸に沿う長さと等しい、電流センサ部材。
6. 両端に端子部を有する長尺の導体部材と、
   前記導体部材に巻き回された請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のコイル線材と、
   を有する電流センサ部材。
7. 前記導体部材の外周部に装着される筒形状部と、前記筒形状部の両端に設けられた一対の巻線留め部と、を有するボビン部をさらに備え、
   前記コイル線材は、前記ボビン部の前記筒形状部の外周部に巻き回され、
   前記一対の巻線留め部間の長さが、前記複数ターン巻回された前記巻線の前記巻軸に沿う長さと等しい、請求項６に記載の電流センサ部材。
8. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のコイル線材と、
   前記コイル線材を構成する前記芯線の前記一方の端部と異なる他方の端部及び前記ワイヤ線の前記一方の端部と異なる他方の端部との間に接続されて電気信号を検出する検出器と、を備え、
   前記コイル線材が巻き回されて形成されるコイル線材輪中を通る電流を検出する、電流センサ。

Images