JP7283001B1 - 平面コイルアレイ、及び変位センサ - Google Patents

Abstract

構成が簡素化され、電気信号の経路としても利用可能な平面コイルアレイを提供すること。平面コイルアレイ（ＡＲ）は、第１の導体が、第１の中心に対して左巻き、又は右巻きに巻かれる第１の渦巻き形状を有する第１の平面コイル（ＳＵ１）と、第１の導体と同層の第２の導体が、第２の中心に対して、第１の平面コイルと同じ巻きで巻かれると共に、第１の渦巻き形状とは角度のずれがある第２の渦巻き形状を有し、かつ、第１の平面コイルに対して所定方向に隣接して配置される第２の平面コイル（ＳＵ２）と、第１、第２の平面コイルを電気的に接続する第１の接続導体（８３、ＣＮ１）と、を有し、第１の平面コイル（ＳＵ１）において、中心から端部に向かって電流が流れているときは、第２の平面コイル（ＳＵ２）では、端部から中心に向かって電流が流れる。

Description

本発明は、平面コイルアレイ、及び変位センサ等に関する。

特許文献１の図１には、複数のコイルを備える平面コイルアレイが示され、図５には、各平面コイルにおける電流の流れが示されている。

同文献の［００２７］には、「コイルＬ１の２つのコイル部Ｌ１ａ，Ｌ１ｂには、旋回方向が互いに逆の電流が流れる」と記載されている。言い換えれば、２つの隣接するコイル部は、渦巻きの巻き方向が逆である。

また、図５から明らかなように、一方のコイルにおいて、渦の外周側の端子から渦の中心へと電流が流れるときは、他方のコイルにおいても、同じ方向に電流が流れる。言い換えれば、電流の流れる向きは同じである。

また、特許文献２には、自動二輪車等の車両に適用可能なストロークセンサについて記載されている。

特許文献２の図９、図１０には、可動導体とコイルの重なりの長さ、すなわち嵌合長の変化に伴う、コイルを流れる交流信号の周波数の変化を検出してストローク量を検出するストロークセンサが示されている。

国際公開ＷＯ２０２０／０３５９６８号公報 特許第６４５０６１１号公報

本発明者らの検討によって、下記の課題が明らかとなった。すなわち、特許文献１では、各平面コイルを接続する配線構成が複雑化し、平面コイルアレイが大型化するのは否めない。

また、特許文献１では、複数のコイルを組み合わせて、巻き数が多い１つのコイルを形成することはできる。しかし、各コイルを経由して電気信号を伝達することはできない。言い換えれば、電気信号の経路を構成できないため、ストロークセンサのように、電気信号の電気的特性を検出する用途には、適用が困難である。また、電気信号の経路は、電気信号を低損失で伝達することが求められる。特許文献１には、この点についても言及されていない。

また、特許文献２に記載される、円筒状の導体に嵌合するコイルの作成には、手間と費用がかかる。

本発明は、構成が簡素化され、電気信号の経路としても利用可能な平面コイルアレイを提供することを目的とする。

また、本発明は、製造時における工数の削減、及びコストの低減が可能な変位センサを提供することを目的とする。

本発明者らは、鋭意検討の結果、隣接して配置される２つの平面コイルの、各渦巻きの形状を工夫すると共に、各平面コイルに流れる電流の向きを調整することで、上記問題を解消することができるとの知見を得た。
本発明は、これらの知見に基づいて完成された。
以下、本開示について説明する。

本開示の１つの態様によれば、第１の導体（３１０）が、第１の中心（５０）に対して左巻き、又は右巻きに巻かれる第１の渦巻き形状を有する第１の平面コイル（ＳＵ１）と、前記第１の導体と同層の第２の導体（３１４）が、第２の中心（５０）に対して、前記第１のコイルと同じ巻きで巻かれると共に、前記第１の渦巻き形状とは角度のずれがある第２の渦巻き形状を有し、かつ、前記第１の平面コイルに対して所定方向に隣接して配置される第２の平面コイル（ＳＵ２）と、前記第１、第２の平面コイルを電気的に接続する第１の接続導体（８３）と、を有し、前記第１の平面コイル（ＳＵ１）において、前記第１の中心から、前記第１の中心とは反対側の第１の端部に向かって電流が流れているときは、前記第２の平面コイル（ＳＵ２）では、前記第２の中心とは反対側の第２の端部から、前記第２の中心に向かって電流が流れ、前記第１の平面コイル（ＳＵ１）において、前記第１の端部から前記第１の中心に向かって電流が流れているときは、前記第２の平面コイル（ＳＵ２）では、前記第２の中心から前記第２の端部に向かって電流が流れる、平面コイルアレイ（ＡＲ）が提供される。
角度のずれは、好ましい一例では、１８０度のずれとしてもよい。

本開示の他の態様によれば、複数の、上記の平面コイルアレイ（ＡＲ－１～ＡＲ－３）を有し、各平面コイルアレイ（ＡＲ－１～ＡＲ－３）は、所定方向に沿って互いに平行に延在すると共に、前記所定方向に直交する方向に、間隔をあけて、積み重ねられ、各平面コイルアレイが電気的に接続されることで、１つの平面コイルアレイ（ＡＲ）が構成されている平面コイルアレイが提供される。
ここで、間隔とは、その大小にかかわりなく、絶縁が確保されればよく絶縁体を挟んだ物であってもよい。

本開示のさらに他の態様によれば、上記の平面コイルアレイ（ＡＲ）と、可動の、導電性の対象物（Ｍ１）の変位量に応じて生じ、かつ上記平面コイルアレイを経由して伝送される電気信号の電気的特性の変化を検出する検出部（７）と、を有する変位センサ（１５０）が提供される。

本発明によれば、複数の平面コイルを電気的に接続する構成が簡素化され、低損失の電気信号の経路としても利用可能な平面コイルアレイを提供することができる。

また、本発明によれば、強い磁界を発生させることが可能な平面コイルアレイを提供することができる。

また、本発明によれば、製造時の工数を低減でき、かつ低価格である変位センサを提供することができる。

実施例１による平面コイルアレイの全体構成、及び等価回路を示す図である。 図１において隣接して配置される２つの平面コイルの配置、流れる電流の向き、及び電気的接続を示す図である。 隣接して配置される２つの平面コイルの配置、流れる電流の向き、及び電気的接続の他の例を示す図である。 図２において隣接して配置される２つの平面コイルの電気的接続の他の例を示す図である。 ４個の平面コイルを用いた多層構造の平面コイルアレイの配置、電流の流れ、及び電気的接続の一例を示す図である。 ８個の平面コイルを用いた多層構造の平面コイルアレイの近くに、可動導体を配置した構成を示す図である。 図６Ａにおける平面コイルアレイ、及び可動導体の断面図である。 平面コイルアレイと周辺に配置される保護対象物との間に、磁界を遮蔽するシールド部材を設けた構造の断面図である。 磁気シールド部材を、磁気回路の構成要素としてのヨークとしても機能させる構成を示す図である。 平面コイルアレイが、交流信号の伝送路としても機能することによる、好ましくない効果の例を示す図である。 図９に示される好ましくない効果を抑制するためのシールド部材の構成の一例を示す図である。 図１０に示されるシールド部材と平面コイルアレイとの相対的な位置関係を示す図である。 磁気シールド部材の他の構成例を示す図である。 磁気シールド部材の、さらに他の構成例を示す図である。 櫛歯状の可動導体、及び複数の平面コイルアレイを用いた構成を示す図である。 磁気シールド部材の配置例を示す図である。 立体形状の平面コイルアレイの構造例、及び発生する磁界の向きを示す図である。 立体形状の平面コイルアレイの他の構造例、及び発生する磁界の向きを示す図である。 変位センサの検出原理を示す図である。 変位センサの、具体的な構成の一例を示す図である。 可動導体とコイルの嵌合長の変化に対応した、電流パルス信号の周波数の変化の一例を示す図である。 本発明の変位センサがサスペンションに適用された自動二輪車の、全体構成の一例を示す図である。 図２０におけるリヤサスペンションの断面構造の一例を示す断面図である。 一方向に延在する、従来の平面コイルの例を示す図である。 比較例としての平面コイルアレイの構成例を示す図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。添付図に示した形態は本発明の一例であり、本発明は当該形態に限定されない。

＜実施例１＞
図１を参照する。図１は、実施例１による平面コイルアレイの全体構成、及び等価回路を示す図である。

なお、図１において、Ｘ方向は横方向、あるいは左右方向、Ｙ方向は幅方向、Ｚ方向は高さ方向、あるいは上下方向という場合がある。また、＋Ｘ方向は右方向、－Ｘ方向は左方向、＋Ｙ方向は正幅方向、－Ｙ方向は負幅方向、＋Ｚ方向は上方向、－Ｚ方向は下方向という場合がある。この点は、以降の図においても同様である。

また、以下の説明では、主として平面コイルという用語を使用するが、この用語は、平面コイルユニットという用語に置き換えることが可能である。

また、以下の説明では、渦巻きの形状に関して、右巻、左巻きという用語を使用する場合がある。導体が、渦巻きの中心、言い換えれば平面コイルの中心に対して時計方向に巻かれる場合を右巻きと称する。導体が、渦巻きの中心、言い換えれば平面コイルの中心に対して反時計方向に巻かれる場合を左巻きと称する。

また、渦巻きに流れる電流の方向としては、渦巻きの中心から外周側の端部に流れる第１の方向と、外周側の端部から渦巻きの中心に流れる第２の方向とがある。

例えば、左巻きの渦巻きに、第１の方向の電流が流れるときは、電流の回転方向は、渦巻きの巻方向と同じ左回転である。一方、第２の方向の電流が流れるときは、電流の回転方向は、渦巻きの巻方向とは反対の右回転となる。

渦巻きの巻き方向と、渦巻きを流れる電流の回転方向とは、区別して把握される必要がある。なお、電流の回転方向は、電流の旋回方向と言い換えることができる。

図１の上側に、変位センサとしてのストロークセンサにおける、可動導体とコイルとの相対的な位置関係が示されている。ストロークセンサの詳細については後述する。

コイルＣＬ１は、横方向に長く延在し、横方向の長さはＬＱである。可動の対象物Ｍ１は、ここでは円柱状の導体として描かれている。

この対象物Ｍ１は、コイルＣＬ１と嵌合長ＬＴで嵌合している。対象物Ｍ１が、円柱の中心軸の方向、言い換えれば横方向に変位すると、嵌合長ＬＴが変動し、これに応じて漏れ電流が変動し、コイルＣＬ１のインダクタンスが変化する。このインダクタンスの変化によって、コイルＣＬ１に接続されている、不図示の発振器の共振周波数が変化する。その発振周波数の変化に応じて、例えば、周波数が変化する電流パルス信号を得ることができる。

なお、図１においては、便宜上、導体Ｍ１が移動することとしているが、コイルＣＬ１が移動する場合もあり得る。言い換えれば、導体Ｍ１とコイルＣＬ１との相対的位置関係が変動する、ということである。

コイルＣＬ１を、１つの平面コイルで実現しようとすると困難が生じる。ここで、図２２を参照する。図２２は、一方向に延在する、従来の平面コイルの例を示す図である。図２２に示される平面コイル２５０は、長手方向の長さがＷｘ、短手方向の長さがＷｙである。巻き数を増やそうとすると、短手方向の長さが短いことから、この部分によって巻き数が制限されることになる。よって、強い磁界を生じさせるコイルの作成が困難であるのは否めない。

そこで本発明では、複数の平面コイルを備える平面コイルアレイを用いて、所定方向に延在するコイルを実現する。

図１に戻って説明を続ける。図１の中央に示されるように、コイルＣＬ１は、例えば、４つの平面コイルを、給電端子ＡとＢの間に直列に接続して構成される、平面コイルアレイＡＲで実現することができる。

平面コイルアレイＡＲは、２種類の平面コイルＳＵ１とＳＵ２を、所定方向である右方向に沿って配置し、各平面コイルを電気的に接続する、言い換えれば、直列に接続することで構成され得る。

この平面コイルアレイＡＲは、磁界を発生させるコイルとしての機能と、そのコイルを経由して電気信号を伝送する電気信号の経路、言い換えれば伝送路としての機能とを兼ね備える。なお、図１の中央に示される平面コイルアレイＡＲにおける電流の向きは、白抜きの矢印で示されている。

平面コイルアレイＡＲの左端に平面コイルＳＵ１が配置され、その平面コイルＳＵ１に対して右方向に隣接して平面コイルＳＵ２が配置され、その平面コイルＳＵ２に対して右方向に隣接して平面コイルＳＵ１が配置され、その平面コイルＳＵ１に対して右方向に隣接して平面コイルＳＵ２が配置されている。

平面コイルアレイＡＲは、所定方向である横方向に沿って延在しており、全体として、横方向に長い１つのコイルとしての機能をもつ。なお、各平面コイルの配置方向は直線状が望ましいが、必ずしもこれに限定されず、多少のジグザグ配置は許容され得る。

平面コイルＳＵ１は、コイルの中心に対して左巻きの渦巻き形状を有し、巻き数は３、言い換えれば、３回巻きである。但し、一例であり、これに限定されるものではない。

平面コイルＳＵ２は、コイルの中心に対して左巻きの渦巻き形状を有し、巻き数は３、言い換えれば、３回巻きである。この点では、平面コイルＳＵ１と共通するが、平面コイルＳＵ２は、平面コイルＳＵ１の渦巻きに対して１８０度のずれをもつ渦巻き形状を有する。

ここで、渦巻きが１８０度ずれている、ということは、言い換えれば、渦巻きの位相が１８０度ずれているということであり、さらに言い換えれば、一方の渦巻きを、左、又は右に１８０度回転すると、他方の渦巻きに重なる、相対的位置関係にあるということである。

なお、渦巻きの方向が互いに逆方向である渦巻き、言い換えれば、右巻きと左巻きの各渦巻きは、一方を左右反転すると、他方に重なるという相対的位置関係であり、上記の位相が１８０度ずれている相対的位置関係とは異なる。

また、左端の平面コイルＳＵ１の中心と、その右隣りの平面コイルＳＵ２の中心は、接続導体８３で電気的に接続されている。

接続導体８３は、各コイルの渦巻きパターンをまたぐ導体で構成され、例えば弓なりの形状をもつワイヤーハーネスを使用することができる。なお、接続導体８３は、中心接続導体と称される場合がある。

また、左端の平面コイルＳＵ１の右隣りの平面コイルＳＵ２の、中心とは反対側の端部と、その右隣りの平面コイルＳＵ１の、中心とは反対側の端部とは、各平面コイルと同層の導体パターンで構成される接続導体ＣＮ１で電気的に接続される。この接続導体ＣＮ１は、端部接続導体と称される場合がある。

端部接続導体ＣＮ１は、平面コイルＳＵ１の中心とは反対側の第１の端部と、右隣りの平面コイルＳＵ２の中心とは反対側の第２の端部とを接続する導体パターン、言い換えれば、配線である。

この端部接続導体ＣＮ１は、第１の端部から、右方向に、直線状に引き出される引き出し配線部分Ｆ１と、この引き出し配線部分Ｆ１に直交する＋Ｙ方向、言い換えれば、正幅方向に延びる配線部分Ｆ２と、この配線部分Ｆ２の端部から、右方向に延びて第２の端部に接続される配線部分Ｆ３と、を有する。図中、Ｆ１～Ｆ３の各々は、破線の楕円で囲まれて示されている。

端部接続導体ＣＮ１は、平面コイルＳＵ２の第１の端部から右方向に、配線部分Ｆ１によって引き出され、配線部分Ｆ２によって＋Ｙ方向に延在し、この配線部分Ｆ２の端部から、配線部分Ｆ３が右方向に引き出されて、平面コイルＳＵ１の第２の端部に電気的に接続される。

図１に示される状態では、端子Ｂから端子Ａに向かって電流が流れているため、端部接続体ＣＮ１では、電流は、配線部分Ｆ３から、配線部分Ｆ２、Ｆ１を経由して左回転で流れ、平面コイルＳＵ２の端部に到達する。

平面コイルＳＵ２においても、電流は左回転で流れる。よって、配線部分Ｆ２、Ｆ１は、接続先である次の平面コイルＳＵ２における電流の回転方向と同じ回転方向の電流の流れを実現する配線部分ということができる。この構成によって、端部接続導体ＣＮ１の経路長、言い換えれば、導体パターンの長さを最小限に抑制することが可能である。また、端部接続導体ＣＮ１の形状は、平面コイルの渦巻きの形状と整合性のある形状となる。よって、電気信号の損失は最小限に抑制され得る。

また、平面コイルアレイＡＲにおいて、各平面コイルは、横方向に沿って間隔ｄを隔てて配置されているが、端部接続導体ＣＮ１の、配線部分Ｆ１、Ｆ３によって、上記の間隔ｄが実現される。よって、各平面コイルは、間隔ｄを隔てて、規則正しく、バランスよく配置される。

このように、隣接する２つの平面コイルの各端部同士を電気的に接続する導体パターンとしての端部接続導体ＣＮ１は、平面コイルＳＵ２、ＳＵ１の渦巻きのパターンと完全に整合しており、この端部接続導体ＣＮ１において電気信号の大きな損失が生じることがない。

図１の下側に、平面コイルアレイの等価回路が示されている。平面コイルアレイの回路設計に際しては、平面コイルアレイを流れる電気信号の周波数が比較的高いことを考慮して、高周波信号の伝送路の回路モデルとなる分布定数回路として設計する必要が生じる。
ここで、図１の下側に示される等価回路は、４つのコイルのインダクタンスＮａ～Ｎｄと、各インダクタンスを接続する接続経路ＤＴ１～ＤＴ３と、で構成される回路となる。接続経路ＤＴ１～ＤＴ３は、上記の中心接続導体８３、端部接続導体ＣＮ１に相当する。各インダクタンス及び各接続経路には、寄生容量Ｃａ～Ｃｄが形成される。

図１の下側に示される等価回路は、インダクタンスと容量がバランスよく分布する分布定数回路となる。よって、給電端子Ａ、Ｂ間を流れる交流の電気信号には、大きな伝送損失は生じない。

言い換えれば、平面コイルアレイＡＲは、低損失の伝送路としての機能を備える。よって、平面コイルアレイＡＲを、例えばストロークセンサに適用した場合、高いＳ／Ｎ比で電気信号を検出することができる。言い換えれば、高ゲインの変位センサが実現される。

ここで、本発明の実施形態の平面コイルアレイＡＲの特徴点を、より明確化するために、図２３の比較例を参照する。図２３は、比較例としての平面コイルアレイの構成例を示す図である。この比較例は、本発明前に本発明者らによって検討されたものであり、本発明の一部を構成する。

先に示した特許文献１の図１、図２、図５に示されるように、従来から平面コイルアレイは知られてはいるが、従来使用されている平面コイルは、互いに逆巻きの平面コイルである。

すなわち、図２３のＡ－１に示されるように、中心に対して右巻きの平面コイルＧ１ａと、左巻きの平面コイルＧ１ｂ、右巻きの平面コイルＧ２ａと、左巻きの平面コイルＧ２ｂとを、所定方向に沿って配置することで、所定方向に長いコイルは作成可能である。

但し、従来の平面コイルアレイでは、特許文献１の図１からもわかるように、各平面コイルアレイは給電端子に対して並列に接続されており、各平面コイルは電気的には接続されていない。

この構成では、並列接続のための配線Ｂ２０、Ｂ２０’、Ｂ２１、Ｂ２１’、Ｂ２２、Ｂ２２’、Ｂ２３、Ｂ２３’と、端子Ｋ１～Ｋ６とが必要となり、各平面コイルを電気的に接続する構成が、複雑化、大型化するのは否めない。

また、先に述べたように、各平面コイルは、電気的には接続されていないため、変位センサのような、各平面コイルを経由して電気信号を伝送する必要がある用途には使用できない。

この対策として、本発明者らは、Ａ－２に示されるように、各平面コイルを端子間に直列に接続する構成について考察した。各平面コイル間の電気的接続には、導体Ｂ２４、Ｂ２５、Ｂ２６と、を用いる。このＡ－２に示される構成は、本発明の一部であり、従来技術には属さない。

この場合には、電気信号の伝送路は、一応は形成される。しかし、平面コイルＧ１ｂの端部は、その平面コイルＧ１ｂの中心に対して左側に位置し、平面コイルＧ２ｂの端部は、その平面コイルＧ２ｂの中心に対して右側に位置する。言い換えれば、各端部は、互いに、左右方向に関して反対側に位置し、よって各端部は、長い距離Ｌｘを隔てて配置されることになる。よって、大きな寄生抵抗Ｒｋ、大きな寄生容量Ｃｋ１，Ｃｋ２が形成されてしまう。

言い換えれば、端部間を接続する配線部分は、各平面コイルの渦巻き形状とは整合せず、その配線部分で、高周波信号の大きな損失が生じる。すなわち、低損失の伝送路を構成することはできない。

ここで、図１に戻って説明を続ける。図１の中央に示される平面コイルアレイＡＲは、各平面コイルを電気的に接続する導体パターンが簡素化されており、全体として小型化が達成されている。

また、先に説明したように、特に、端部接続配線ＣＮ１が簡素化されている。また、端部接続配線ＣＮ１は、平面コイルの渦巻き形状と完全に整合しており、電気信号の伝送損失は最小限に抑制され得る。言い換えれば、低損失の伝送路を実現することができる。

このように、渦巻きの巻方向は同じであるが、位相が１８０度ずれている渦巻き形状を使用することで、電気的な接続構成の簡素化と、低損失の伝送路の実現という優れた効果を得ることができる。

なお、以下の説明では、平面コイルＳＵ１を、第１の種類の平面コイルという意味で、第１の平面コイルと称し、平面コイルＳＵ２を、第２の種類の平面コイルという意味で、第２の平面コイルと称する場合がある。

また、例えば、図１の中央に示される４つの平面コイルの配置に着目し、左端の平面コイルＳＵ１を第１の平面コイルと称し、その右隣りの平面コイルＳＵ２を第２の平面コイルと称し、その右隣りの平面コイルＳＵ１を第３の平面コイルと称し、その右隣りの平面コイルを第４の平面コイルと称する場合がある。

渦巻きの形状の種類に着目した表現であるか、渦巻きの配置に着目した表現であるかは、文脈によって判断されることになる。

次に、図２を参照する。図２は、図１において隣接して配置される２つの平面コイルの配置、流れる電流の向き、及び電気的接続を示す図である。図２において、図１と共通する部分には同じ符号を付している。

図２の上側には、平面コイルＳＵ１とＳＵ２を並置し、各平面コイルを＋Ｚ方向から見た平面視における渦巻き形状を示す。なお、各平面コイルＳＵ１、ＳＵ２の各中心には、符号５０を付している。

各平面コイルＳＵ１、ＳＵ２には、破線の矩形が示されているが、これは、巻線の、１回分の巻きの範囲を示すために記載している。平面コイルＳＵ１、ＳＵ２は共に３回巻であり、巻き数は同数である。

また、平面コイルＳＵ１において１回目の巻き部分Ｐ１１、及び３回目の巻き部分Ｐ１３は太線の実線で示され、２回目の巻き部分Ｐ１２は太線の一点鎖線で示されている。

また、平面コイルＳＵ２において１回目の巻き部分Ｐ２１、及び３回目の巻き部分Ｐ２３は太線の実線で示され、２回目の巻き部分Ｐ２２は太線の一点鎖線で示されている。

平面コイルＳＵ１は、平面コイルＳＵ１の中心５０に対して、導体パターン、言い換えれば巻線Ｐ１を、左巻きに３回巻いた構成を有する。平面コイルＳＵ２は、平面コイルＳＵ１の中心５０に対して、導体パターン、言い換えれば巻線Ｐ２を、左巻きに３回巻いた構成を有し、この点では平面コイルＳＵ１と共通する。但し、平面コイルＳＵ２の渦巻き形状は、平面コイルＳＵ１の渦巻き形状に対して、１８０度ずれた形状を有する。

平面コイルＳＵ１、ＳＵ２には、破線の円で囲まれた箇所６０が示されている。平面コイルＳＵ１では、中心５０には、左方向に引き出される引き出し配線ＱＬが接続され、１回目の巻き部分Ｐ１１が半周することで、箇所６０に達する。一方、平面コイルＳＵ２では、中心５０には、右方向に引き出される引き出し配線ＱＬが接続され、その引き出し位置が箇所６０となる。よって、渦巻き形状の位相が半周分、すなわち、１８０度ずれていることになる。言い換えれば、平面コイルＳＵ１とＳＵ２は、一方を、右、又は左に１８０度回転すると他方に重なる、という相対的な位置関係にある。

また、図２の中央に示されるように、平面コイルＳＵ１の、中心５０を基準として平面コイルＳＵ２側、すなわち中心５０よりも右側に位置する配線Ｌ４～Ｌ６には、－Ｙ側から＋Ｙ側に向かう同一方向の電流が流れる。

平面コイルＳＵ２においても同様であり、中心５０を基準として平面コイルＳＵ１側、すなわち、中心５０よりも右側に位置する配線Ｌ７～Ｌ９には、－Ｙ側から＋Ｙ側に向かう同一方向の電流が流れる。

上記の複数の配線Ｌ４～Ｌ９は、隣接する平面コイルＳＵ１、ＳＵ２における隣接領域の配線と総称することができる。平面コイルＳＵ１、ＳＵ２の隣接領域の各配線には、同じ方向に流れる電流が生じ、よって、アンペールの右ネジの法則に従って、各配線Ｌ４～Ｌ９の各々には、共通の方向の磁界が生じる。その各磁界が合わさることで、磁界が横方向において増強される。よって、図２の下側に示されるように、平面コイルＳＵ１、ＳＵ２の隣接領域において、強い磁界ＢＳ２を生じさせることができる。

以下の説明では、アンペールの右ネジの法則に従って発生する磁界のうち、時計回りの磁界を右方向の磁界、あるいは、右回りの磁界と称する。また、反時計方向の磁界を左方向の磁界、あるいは、左回りの磁界と称する。

図２の下側に示される例では、平面コイルＳＵ１の、中心５０を基準として左側に位置する部分では、左方向の磁界ＢＳ１が発生し、平面コイルＳＵ１、ＳＵ２の隣接領域では、右方向の磁界ＢＳ２が発生し、平面コイルＳＵ２の、中心５０を基準として右側に位置する部分では、左方向の磁界ＢＳ３が発生する。このように、横方向、すなわち所定方向に沿って、互いに逆方向の磁界が交互に発生する。

なお、図２の下側の例では、平面コイルＳＵ１とＳＵ２の各中心を接続する中心接続導体として、弓なりの形状をもつワイヤーハーネス８３が用いられている。ワイヤーハーネスの代わりにボンディングワイヤを使用することもできる。

次に、図３を参照する。図３は、隣接して配置される２つの平面コイルの配置、流れる電流の向き、及び電気的接続の他の例を示す図である。図３の上側には、平面コイルＳＵ１とＳＵ２を並置し、各平面コイルを＋Ｚ方向から見た場合の渦巻き形状を示す。なお、各平面コイルＳＵ１、ＳＵ２の各中心には、符号５０を付している。

図３では、平面コイルＳＵ１、ＳＵ２は、共に右巻きであり、図２の例とは巻き方向が異なる。平面コイルＳＵ２の渦の位相は、平面コイルＳＵ１の渦の位相に対して１８０度ずれている。

これによって、各平面コイルＳＵ１、ＳＵ２を流れる電流の向きが、図２の例とは逆になり、また、発生する磁界の向きも逆となる。図２の説明は、図３にも適用可能であるため、詳細な説明は省略する。

なお、図３における符号Ｐ３、Ｐ４は、図２における符号Ｐ１、Ｐ２に対応する。図３における符号Ｐ３１～Ｐ３３及びＰ４１～Ｐ４３は、図２における符号Ｐ１１～Ｐ１３及びＰ２１～Ｐ２３に対応する。また、図３における符号Ｌ４’～Ｌ９’は、図２における符号Ｌ４～Ｌ９に対応する。また、図３における符号ＢＳ４～ＢＳ６は、図２における符号ＢＳ１～ＢＳ３に対応する。

次に、図４を参照する。図４は、図２において隣接して配置される２つの平面コイルの電気的接続の他の例を示す図である。

図４の上側に示される図は、先に説明した図２の中央に示される図と同じである。但し、図４の下側に示される図では、平面コイルＳＵ１の中心と平面コイルＳＵ２の中心とを接続する中心接続導体８７として、ブリッジ電極、あるいは、多層構造の電極、もしくは、多層構造の配線等を使用する。この点で、図２の例とは構成が異なる。得られる効果は、図２と同じである。

＜実施例２＞
本実施例では、多層構造の平面コイルアレイについて説明する。図５を参照する。図５は、４個の平面コイルを用いた多層構造の平面コイルアレイの配置、電流の流れ、及び電気的接続の一例を示す図である。

図５の例では、多層構造の平面コイルアレイを構成する。多層構造は、プリント基板の両面実装技術による多層構造であってもよく、又は、基板上に層間絶縁層と多層配線層を形成する多層配線技術による多層構造であってもよい。

図５では、先に図２の上側に示した、左巻きの平面コイルＳＵ１、ＳＵ２を上層の平面コイルとして使用する。

また、下層の平面コイルとしては、先に図３の上側に示した、右巻きの平面コイルを使用する。言い換えれば、下層の平面コイルは、上層の平面コイルに平面視で重なるように積層されて形成され、上層の平面コイルと、その平面コイルに対応する下層の平面コイルとは、平面コイルの渦巻きの巻き方向が逆となる。言い換えれば、一方の渦巻きを左右反転すると、他方の渦巻きに重なる相対的位置関係となる。

なお、図３では、右巻の平面コイルについてもＳＵ１、ＳＵ２という符号で示していたが、図５では、上層の平面コイルＳＵ１、ＳＵ２と区別する必要があるため、下層の平面コイルにはＳＵ３、ＳＵ４という符号を付している。

図５の上側には、上層の平面コイルＳＵ１とＳＵ２を並置し、各平面コイルを＋Ｚ方向から見た場合の渦巻き形状が示されている。また、図５の下側には、下層の平面コイルＳＵ３とＳＵ４を並置し、各平面コイルを＋Ｚ方向から見た場合の渦巻き形状が示されている。なお、各平面コイルＳＵ１～ＳＵ４の各中心には、符号５０を付している。

また、各平面コイルＳＵ１～ＳＵ４に流れる電流の方向は、白抜きの矢印で示されている。平面コイルＳＵ１とＳＵ３とを重ねた場合に上下に重複する各配線には、同じ方向に電流が流れる。同様に、平面コイルＳＵ３とＳＵ４とを重ねた場合に上下に重複する各配線には、同じ方向に電流が流れる。

４つの平面コイルＳＵ１～ＳＵ４の各々は、渦巻きの形状が異なっている。すなわち、図４の例では、４種類の渦巻き形状を組み合わせて電気的経路を構成することができ、デバイスの設計の自由度が向上している。

なお、平面コイルＳＵ１～ＳＵ４の各々を、便宜上、第１～第４の平面コイルと呼ぶ場合がある。

平面コイルＳＵ１とＳＵ３は、平面視で重なるように積層されて形成され、平面コイルＳＵ１は左巻き、平面コイルＳＵ２は右巻きであり、かつ、平面コイルＳＵ１とＳＵ３の中心同士が、Ｚ方向、すなわち上下方向に沿って延在する中心接続導体ＤＥ１によって電気的に接続される。

平面コイルＳＵ２とＳＵ４は、平面視で重なるように積層されて形成され、平面コイルＳＵ２は左巻き、平面コイルＳＵ４は右巻きであり、かつ、平面コイルＳＵ２とＳＵ４の中心同士が、Ｚ方向、すなわち上下方向に沿って延在する中心接続導体ＤＥ２によって電気的に接続される。

また、平面コイルＳＵ３と平面コイルＳＵ４は同層の導体で構成され、かつ、各々の端部同士が端部接続導体ＣＮ２で電気的に接続されている。端部接続導体ＣＮ２は、平面コイルＳＵ３、ＳＵ４と同層の導体で構成され、先に説明した端部接続導体ＣＮ１と同様の形状と機能を有し、同様の効果を奏する。

図５の、端部接続導体ＣＮ２は、配線部分Ｆ１’、Ｆ２’、Ｆ３’を有する。各部分は、図１で説明した端部接続導体ＣＮ１の配線部分Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３に対応する。端部接続導体ＣＮ２は、平面コイルＳＵ３、ＳＵ４の渦巻きと整合しており、電気信号の損失が抑制され、よって低損失の伝送路が確保される。

また、中心接続導体ＤＥ１、ＤＥ２は、例えばプリント基板に形成したビアホールに導体を埋め込んで形成される、コンタクトプラグと称される電極や、あるいは、層間絶縁膜に形成されるコンタクトホールを貫通して形成されるコンタクト電極によって構成可能である。

平面コイルＳＵ１とＳＵ３とを重ねた場合に上下に重複する各配線には、同じ方向に電流が流れることから、上下方向において、互いに増強し合う、同じ方向の磁界が生じる。同様に、平面コイルＳＵ３とＳＵ４とを重ねた場合に上下に重複する各配線には、同じ方向に電流が流れることから、上下方向において、互いに増強し合う、同じ方向の磁界が生じる。

また、端部接続導体ＣＮ２の配線部分Ｆ２’においても、上記の上下に重なる各配線と同じ方向に電流が流れ、同じ方向の磁界が生じる。

このようにして生じる、同じ方向の磁界が合わさって、横方向及び上下方向に増強されることで強い磁界ＢＳ８が生じる。

図５の例では、平面コイルＳＵ１、ＳＵ２の、中心５０を基準として左側に位置する部分では、左方向の磁界ＢＳ７が発生する。

また、平面コイルＳＵ１、ＳＵ２の隣接領域、平面コイルＳＵ３、ＳＵ４の隣接領域、及び、平面コイルＳＵ３とＳＵ４に挟まれて配置されている端部接続導体ＣＮ２の配線部分Ｆ２’には、右方向の磁界ＢＳ８が発生する。

また、平面コイルＳＵ２、ＳＵ４の、中心５０を基準として右側に位置する部分では、左方向の磁界ＢＳ９が発生する。このように、横方向、すなわち所定方向に沿って、互いに逆方向の磁界が交互に発生する。

次に、図６Ａを参照する。図６Ａは、８個の平面コイルを用いた多層構造の平面コイルアレイの近くに、可動導体を配置した構成を示す図である。図６Ａにおいて、前掲の図と共通する部分には、同じ符号を付している。

図６Ａの例では、図５に示した４つの平面コイルを含む多層構造をもう１つ用意し、各多層構造を横方向に隣接して配置し、各多層構造を、端部接続導体ＣＮ１を用いて、横方向に電気的に接続している。

なお、上下に積層される平面コイルの中心同士は、先に説明したように、中心接続導体ＤＥ１、ＤＥ２によって接続される。但し、図６Ａでは、使用される４つの中心接続導体を区別可能とするために、左から右に向かって、各中心接続導体にＤＥ１～ＤＥ４の符号を付している。

これによって、電気信号の伝送路を兼ねる、８つの平面コイルを含む多層構造からなる１つの平面コイルアレイＡＲが構成される。電流の流れる方向は、白抜きの矢印で示されている。

この平面コイルアレイＡＲの近傍に、可動であり、横長である板状の導体Ｍ１０が配置されている。この構成は、先に図１の上側に示した、可動の円柱状の導体Ｍ１が、横長のコイルＣＬ１と嵌合している構成と実質的に同じである。

図６の例では、横長である板状の導体Ｍ１０が横方向に移動すると、平面コイルアレイＡＲにおける各平面コイルのインダクタンスが変化し、平面コイルアレイＡＲを経由して伝送される電気信号の電気的特性、例えば周波数が変化する。この周波数の変化を検出することで、導体Ｍ１０の移動量を検出することができる。よって、図６の平面コイルアレイＡＲは、変位センサの構成要素となり得る。

次に、図６Ｂを参照する。図６Ｂは、図６Ａにおける平面コイルアレイ、及び可動導体の断面図である。

図６Ｂの例では、プリント基板３１１の両面実装技術を使用して多層構造が形成されているものとして、以下、説明する。なお、層間絶縁膜を利用した多層配線技術を使用する場合は、符号３１１は、半導体基板や絶縁基板上に形成される層間絶縁層を示す。

プリント基板３１１が、平板上の可撓性をもたないリジッド基板である場合は、その材料として、例えばガラスエポキシ樹脂やポリイミド樹脂を使用できる。可撓性を有するフレキシブル基板である場合は、その材料として、例えばポリイミド樹脂フィルムやポリエステル樹脂フィルムを使用できる。但し、一例であり、これらの例に限定されるものではない。

左端に位置する、上層の平面コイルＳＵ１は、プリント基板３１１の表面に形成された金属の導体３１０により構成される。金属としては、例えば、銀や銅を使用することができる。プリント基板３１１上に銀や銅の薄膜を形成し、フォトリソグラフィによってパターニングすることで、渦巻き状のパターンが形成される。

平面コイルＳＵ１に、上から見た平面視で重なるように配置されている平面コイルＳＵ２は、導体３１２により構成される。平面コイルＳＵ１とＳＵ２の中心同士を接続する中心接続導体ＤＥ１は、例えば、プリント基板３１１に貫通形成されているビアホールＶＩＡＨに、例えば埋め込み形成された、例えば銅からなる金属電極により構成することができる。

プリント基板３１１の表面に形成されている導体３１４、３１８、３２４、端部接続導体ＣＮ１、及び、プリント基板３１１の裏面に形成されている導体３１６、３２０、３２６、端部接続導体ＣＮ２も、上記の金属材料で構成され、フォトリソグラフィによって所定のパターンにパターニングされている。

プリント基板の両面実装技術等を用いた多層構造を利用すると、薄く、小型の平面コイルアレイＡＲを、既存の半導体加工技術を用いて、安価、簡易、かつ安定的に製造することができる。

また、平面コイルアレイＡＲは平板状であるため、平板の可動導体Ｍ１０を、無理なく、近接して配置することができる。よって、例えば小型の変位センサを構成することができる。

また、図６Ｂの例では、左から右に向かって、左方向の磁界ＢＳ７、右方向の磁界ＢＳ６、左方向の磁界ＢＳ９、右方向の磁界ＢＳ１０、左方向の磁界ＢＳ１１が発生する。すなわち、横方向に、向きが逆である磁界が交互に発生する。各磁界の強度は均等であり、バランスのよい、安定的な磁界の発生が可能である。

以上の説明をまとめると、以下のようになる。
すなわち、本発明の平面コイルアレイＡＲは、第１の導体３１０が、第１の中心５０に対して左巻き、又は右巻きに巻かれる第１の渦巻き形状を有する第１の平面コイルＳＵ１と、第１の導体と同層の第２の導体３１４が、第２の中心５０に対して、第１の平面コイルＳＵ１と同じ巻きで巻かれると共に、第１の渦巻き形状とは角度のずれがある第２の渦巻き形状を有する第２の平面コイルＳＵ２と、を有し、第１、第２の平面コイルＳＵ１、ＳＵ２を電気的に接続する第１の接続導体８３と、を有し、第１の平面コイルＳＵ１において、第１の中心から、第１の中心とは反対側の第１の端部に向かって電流が流れているときは、第２の平面コイルＳＵ２では、第２の中心とは反対側の第２の端部から、第２の中心に向かって電流が流れ、第１の平面コイルＳＵ１において、第１の端部から第１の中心に向かって電流が流れているときは、第２の平面コイルＳＵ２では、第２の中心から第２の端部に向かって電流が流れる。
第１、第２の各渦巻き形状における角度のずれは、好ましい一例では、１８０度のずれである。

これにより、第１、第２の平面コイルの隣接領域における複数の配線の各々に流れる電流の向きが同じとなり、その隣接領域で、強い磁界を生じさせることができる。
また、第１、第２の平面コイルを電気的に接続する第１の接続導体としては、各平面コイルの中心同士を接続する中心接続導体と、各平面コイルの端部同士を接続する端部接続導体とが想定され得る。上記の構成によれば、特に、各平面コイルの端部同士を接続する端部接続導体としての導体パターンが簡素化され、全体としての小型化も可能である。
また、その簡素化された導体パターンは、平面コイルの渦巻き形状とも整合するため、電気信号の損失を抑制することが可能である。
よって、電気的な接続構成の簡素化と、低損失の伝送路の実現という優れた効果を得ることができる。

また、第１の接続導体８３は、第１の平面コイルＳＵ１の第１の中心と、第２の平面コイルＳＵ２の第２の中心とを電気的に接続してもよい。

これにより、第１、第２の平面コイルの中心同士が電気的に接続されて、所定方向に延在する１つの平面コイルアレイが構成される。

また、第１の接続導体８３は、第１、第２の各平面コイルＳＵ１、ＳＵ２の巻線をまたぐように設けられる、導体線、又は導体電極、あるいは、多層構造の導体配線により構成されてもよい。

これにより、第１、第２の平面コイルＳＵ１、ＳＵ２の中心同士を、各平面コイルの巻線をまたぐように設けられる電気的経路で接続することができる。よって、所定方向に延在する１つの平面コイルアレイを構成することができる。

また、第１の接続導体ＣＮ１は、第１の平面コイルＳＵ１の第１の端部と、第２の平面コイルＳＵ２の第２の端部とを電気的に接続し、かつ第１、第２の導体３１０、３１４と同層であってもよい。

これにより、第１、第２の平面コイルの端部同士が、各平面コイルと同層の導体によって電気的に接続されて、所定方向に延在する１つの平面コイルアレイが構成される。
一方の平面のコイルの端部が、平面コイルの中心を基準として右側に位置するときは、他方の平面のコイルの端部が、その平面コイルの中心を基準として左側に位置するため、各端部が互いに近接して配置される。よって、各平面コイルの端部同士を接続する第１の接続導体、言い換えれば、端部接続導体の長さを短くすることができる。
また、端部接続配線を、平面コイルの渦巻き形状と整合させて配置することが可能であり、電気信号の伝送損失は最小限に抑制され得る。
このようにして、端部接続配線の簡素化が実現する。併せて、低損失の電気信号の経路を容易に形成することができる。

また、平面コイルアレイＡＲは、第１の導体３１０と異なる層の第３の導体３１２が、第３の中心に対して、第１の平面コイルＳＵ１と逆の巻きで渦巻き状に巻かれると共に、かつ第１の平面コイルＳＵ１に、平面視で重なるように配置される第３の平面コイルＳＵ３と、第３の導体３１２と同層の第４の導体３１６が、第４の中心に対して、第２の平面コイルＳＵ２と逆の巻きで渦巻き状に巻かれると共に、第２の平面コイルＳＵ２に、平面視で重なるように配置される第４の平面コイルＳＵ４と、を有してもよい。

これにより、異なる層の導体パターンで構成される平面コイルを上下方向に積層した多層構造が実現される。上下方向に積層された各平面コイルの、平面視で重なる配線は、同じ向きに電流が流れ、同じ向きの磁界が生じるため、各磁界が合わさって、強い磁界が発生する。言い換えれば、磁界の強度を向上させることができる。

また、平面コイルアレイは、第１の平面コイルＳＵ１の第１の中心と、第３の平面コイルＳＵ３の第３の中心とを電気的に接続する第２の接続導体ＤＥ１と、第２の平面コイルＳＵ２の第２の中心と、第４の平面コイルＳＵ４の第４の中心とを電気的に接続する第３の接続導体ＤＥ２と、第３の平面コイルＳＵ３の第３の端部と第４の平面コイルＳＵ４の第４の端部とを電気的に接続する、第３、第４の導体３１２、３１６と同層である第４の接続導体ＣＮ２と、を有し、第２、第３、第４の各接続導体ＤＥ１、ＤＥ２、ＣＮ２、及び第１から第４の各平面コイルＳＵ１、ＳＵ２、ＳＵ３、ＳＵ４を含む電気的経路によって、第１、第２の平面コイルＳＵ１、ＳＵ２の第１、第２の端部同士が電気的に接続される。

これにより、第１、第２の平面コイルの端部同士を、第１の平面コイル、第２接続導体、第３の平面コイル、第４の接続導体、第４の平面コイル、第３の接続導体、及び第２の平面コイルを含む、多層構造を利用した電気的経路で接続することができる。言い換えれば、この電気的経路は、第１、第２の平面コイルの中心同士を接続する、先に述べた第１の接続導体として機能している。
上下方向に重なる２つの平面コイルの中心同士は、第２、第３の接続導体としてのビア電極やコンタクト電極等で最短距離にて電気的に接続可能である。また、第３、第４の平面コイルの各端部同士も、簡素化された配線である第４の接続導体で電気的に接続され、この第４の接続導体での電気信号の損失も抑制されている。よって、上記の電気信号の経路は、無駄のないバランスのとれた電気信号の経路であり、特に、高周波信号の伝送に好適である。
また、その電気信号の経路中に、第３、第４の平面コイルが形成されている。第１、第３の平面コイルが上下方向に積層形成され、第２、第４の平面コイルが上下方向に積層形成される。この場合、第３の平面コイルは、第１の平面コイルの磁界を補強する働きをする。また、第４の平面コイルは、第２の平面コイルの磁界を補強する働きをする。よって、強い磁界を生じさせることが可能である。
このように、２つの平面コイルの端部同士を接続する電気的経路を、簡素化された配線を用いて構成できると共に、その電気的経路中に、さらに２つの平面コイルを形成することで、磁界の強度をさらに向上させることができる。

また、平面コイルアレイにおいて、第２、第３、第４の各接続導体ＤＥ１、ＤＥ２、ＣＮ２と、第３、第４の各平面コイルＳＵ３、ＳＵ４は、プリント基板の両面実装技術による多層構造、又は、基板上に層間絶縁層と多層配線層を形成する多層配線技術による多層構造により形成されてもよい。

これにより、半導体加工技術を用いて、多層構造を、簡易、安価に、かつ高い信頼性で形成することができる。

＜実施例３＞
本実施例では、平面コイルアレイの磁気シールド構造について説明する。図７を参照する。図７は、平面コイルアレイと周辺に配置される保護対象物との間に、磁界を遮蔽するシールド部材を設けた構造の断面図である。

図７における平面コイルアレイＡＲは、図６Ｂの平面コイルアレイと同じである。平面コイルアレイＡＲの構成については先に説明されているため、ここでは、その説明は省略する。

平面コイルアレイＡＲの周辺には、保護対象物５０２、５０４が設けられている。なお、保護対象物は、周辺導体と称される場合もある。

保護対象物は、平面コイルアレイＡＲが発生する磁界からの保護が必要な部材や機器である。保護対象物としては、例えば、平面コイルアレイの周辺に配置される、磁界からの保護を要する導体部材、磁界からの保護が必要な半導体装置や集積回路装置、あるいは電子機器等をあげることができる。

平面コイルアレイＡＲと、その周辺に配置されている保護対象物５０２との間には、磁気シールド部材４０２が設けられ、保護対象物５０４との間には、磁気シールド部材４０４が設けられている。

なお、磁気シールド部材は、単に、シールド部材と称されることがある。また、磁気シールド部材は、電界と磁界の双方を遮蔽する電磁シールド部材であってもよい。

磁気シールド部材の材料としては、例えば、鉄等の金属や磁性体材料を用いることができる。また、磁気シールド部材には、所定条件を満たすスリットを設けることもできる。この点については後述する。

また、磁気シールド部材として、例えば磁性体粉末を含有する電気的絶縁材、言い換えれば磁性樹脂コンパウンドを使用することもできる。この点については後述する。

磁気シールド部材４０２、４０４は、平面コイルアレイＡＲの延在方向であるＸ方向、に沿って配置され、かつ、＋Ｚ方向、あるいは－Ｚ方向から見た平面視で、平面コイルアレイＡＲに重なって、その平面コイルアレイＡＲを覆うように設けられるのが好ましい。

次に、図８を参照する。図８は、磁気シールド部材を、磁気回路の構成要素としてのヨークとしても機能させる構成を示す図である。

図８のＡ－１には、平面コイルＳＵ１とＳＵ２が並置された構成の平面図が記載されている。この構成は、先に図２で説明した構成と同じである。電流の向きは、白抜きの矢印で示されている。

各平面コイルＳＵ１、ＳＵ２の各中心５０の間の領域が、隣接領域である。この隣接領域には、Ｌ４～Ｌ９の６本のＹ方向に延在する導体パターン、言い換えれば配線が存在し、各配線には、－Ｙ側から＋Ｙ側へと電流が流れることから、この隣接領域では、各配線が生じる磁界が合わさって、強い右方向の磁界ＢＳ２が生じる。

図８のＡ－２には、平面コイルＳＵ１とＳＵ２で構成される１対の平面コイルを、２対使用し、２対の平面コイルをＸ方向に配置することで、Ｘ方向に延在する平面コイルアレイＡＲが形成されている。この平面コイルアレイＡＲは、先に、図１にて説明した平面コイルアレイの構成と同じであるため、図８では簡略化されて描かれている。

図８のＡ－２の平面コイルアレイＡＲでは、あるタイミングにおいて、右側から左側へ電流３５が流れている。この結果として、磁界ＢＳ２が発生する。この磁界ＢＳ２を構成する磁束の一部は、大気中に漏れており、図中、破線の楕円で囲まれて示される漏れ磁束２９が存在する。

ここで、図８のＡ－３に示すように、磁気シールド部材４０２を、平面コイルアレイＡＲに近接して配置する構成を採用すると、磁気シールド部材は、大気に比べて透磁率が格段に高く、磁束を通しやすいため、上記の漏れ磁束は磁気シールド部材４０２を流れることになり、漏れ磁束を有効に活用できる。よって、磁束密度が向上する。図８のＡ－３では、磁気シールド部材４０２を左から右に流れる磁束ＢＸが生じている。

言い換えれば、第１の平面コイルＳＵ１の、上記配線Ｌ４～Ｌ６が発生する磁束と、隣接する第２の平面コイルＳＵ２の、上記配線Ｌ７～Ｌ９が発生する磁束とを効率的に結合することができ、これによって磁束密度が向上し、磁界ＢＳ２が強化される。

磁気シールド部材４０２の上記の磁束ＢＸが流れている部分は、平面コイルアレイＡＲにおける隣接する２つの平面コイルの各磁束を結合して磁束密度を高めるヨークとして機能している。

ヨークとしての機能を有する磁気シールド部材は、ヨーク兼用の磁気シールド部材、あるいは、ヨーク兼用のシールド部材と称することが可能な、２つの機能を併せ持つ多機能部材である。なお、ヨーク兼用のシールド部材は、ヨークシールド部材と称されることがある。

このように、磁気シールド部材を平面コイルアレイに近接して配置することで、磁気シールド部材をヨークとしても機能させて、磁束密度を向上させ、より強い磁界を発生させることができるという効果が得られる。

また、磁気シールド部材を平面コイルアレイに近接して配置すると、磁気シールド部材及び平面コイルアレイで構成される構造が小型化され、狭い空間においても設置可能となる、という構造の小型化の効果も得られる。

しかし、本発明者らの検討によれば、磁気シールド部材を平面コイルアレイに近接して配置した場合には、平面コイルアレイが、交流信号の伝送路としても機能することによる、好ましくない効果も生じ得ることが明らかとなった。

すなわち、所定方向に沿って延在し、かつ電気信号の経路を兼ねる平面コイルアレイの近傍に、すなわち近接して導電性の磁気シールド部材を配置すると、電気信号の周波数が高い場合には、高周波信号の伝送路であるマイクロストリップラインに類似した構造が疑似的に形成されてしまい、導電性の磁気シールド部材に、戻り電流と称される電流が流れ、この戻り電流に起因して生じる磁界が、平面コイルアレイの磁界を打ち消すように作用し、平面コイルアレイが発生する磁界の強度が低下するという、新たな課題が生じる。以下、この課題について説明する。

図９を参照する。図９は、平面コイルアレイが、交流信号の伝送路としても機能することによる、好ましくない効果の例を示す図である。

図９のＡ－１には、典型的なマイクロストリップラインの構造が示されている。マイクロストリップライン３４は、同軸ケーブルを断面形状において２分割して得られる分割片を、平坦化した構造を有する。

図９のＡ－１において、信号伝送路３６は、同軸ケーブルの内部導体に相当し、高周波信号３８は、信号伝送路３６を経由して伝送される。信号伝送路３６の下側には、平板状の接地導体３３が設けられている。この接地導体３３は、同軸ケーブルの外部導体に相当し、内部導体が発生する磁界を遮蔽する機能を有する。

信号伝送路３６と接地導体３３とは、電気的絶縁体である誘電体からなる基板３１を介して対向配置されている。

信号伝送路３６に高周波電流が流れると、信号伝送路３６から接地導体３３に向かう磁界ＥＪが生じる。この磁界ＥＪが接地導体３３と交差すると、表皮効果によって、接地導体３３の表面に多くの渦電流が生じる。

この渦電流による電界によって、上記の磁界ＥＪを打ち消すように電流３９が流れる。この電流３９は、信号伝送路３６を流れる高周波信号３８の向きとは逆向きであることから、一般に、戻り電流と称される。

戻り電流が生じると、この戻り電流３９によって生じる磁界が、高周波信号３８によって生じる磁界ＥＪを打ち消し、よって、磁界ＥＪの強度が弱まる。

ここで、マイクロストリップラインの構造と、図９のＡ－２に示されている、平面コイルアレイＡＲ、及び磁気シールド部材４０４とで構成される構造とを比較すると、両者は、類似した構造を有することがわかる。

すなわち、平面コイルアレイＡＲが、信号伝送路３６に相当し、磁気シールド部材４０４が、接地導体３３に相当する。

また、先に図７において示したプリント配線基板や層間絶縁膜３１１が、マイクロストリップライン３４における誘電体基板３１に相当する。

なお、平面コイルアレイＡＲの上側には、磁気シールド部材４０２が、平面コイルアレイＡＲに近接して配置されている。この磁気シールド部材４０２も、電気的な構成としては、平面コイルアレイＡＲの下側に配置されている磁気シールド部材４０４と同様の機能を有する。よって磁気シールド部材４０２も、マイクロストリップライン３４における接地導体３３に相当するとみなすことができる。

図９のＡ－２において、平面コイルアレイＡＲの下側に配置されている磁気シールド部材４０４には、戻り電流４７が生じている。すなわち、平面コイルアレイＡＲを右から左に流れる電流信号、言い換えれば高周波電流信号３５によって、磁界ＢＳ２が発生し、この磁界ＢＳ２が磁気シールド部材４０４と交差することで、表皮効果によって、磁気シールド部材４０４の表面に多くの渦電流が生じ、この渦電流が発生させる電界によって戻り電流４７が流れる。

そして、戻り電流４７によって磁界ＢＪが生じる。図９のＡ－３に示されるように、磁界ＢＳ２は右方向の磁界であり、磁界ＢＪは左方向の磁界であり、向きが逆である。よって、磁界ＢＳＪは、平面コイルアレイＡＲが発生させる磁界ＢＳ２を打ち消すように作用する。よって、磁界ＢＳ２の強度が弱められ、平面コイルアレイＡＲは、本来の強い磁界を発生できなくなる。

また、平面コイルアレイＡＲの上側に配置されている磁気シールド部材４０２にも、同じ原理で戻り電流４７’が生じる。この戻り電流４７’によって生じる磁界ＢＪ’は、平面コイルアレイＡＲが発生する磁界ＢＳ２と逆向きであり、よって、この磁界ＢＪ’も、磁界ＢＳ２を打ち消すように作用する。よって、磁界ＢＳ２の強度が、さらに弱められることになる。

先に説明したように、平面コイルアレイは、例えば、変位センサへの適用が想定されており、変位センサの検出感度を向上させるためには、強い磁界を発生させることが必要である。磁界が弱いと、変位センサの検出感度が低下してしまう。よって、上記の、平面コイルアレイが生じさせる磁界が弱まってしまうという課題を克服する必要がある。

次に、この課題の対策について説明する。図１０を参照する。図１０は、図９に示される好ましくない効果を抑制するためのシールド部材の構成の一例を示す図である。

本発明者らは、磁気シールド部材に流れる電流を抑制することで、図９にて説明した問題を緩和できるという知見を得た。

そこで、図１０の例では、磁気シールド部材を構成する導電性の材料板に、スリットを設けて、磁気シールド部材の、戻り電流が流れる方向における抵抗値を高めることで、戻り電流の電流量を減少させる。

ここで、スリットとは、材料板の一部を切り欠いて作成される空隙部である。スリットは、好ましい一例では、一方向に延びる細長い四角形の形状である。

なお、以下の説明では、磁気シールド構造という用語を使用する場合がある。この磁気シールド構造は、磁気シールド部材自体の構成と、平面コイルアレイに対する磁気シールド部材の配置、すなわち、相対的位置関係を含むレイアウト構成、の双方の観点から把握されるのが好ましい。

図１０のＡ－１では、平面コイルアレイＡＲの上側には、平面コイルアレイＡＲに近接して、スリット５０１、５０３を有する導電性の磁気シールド部材４０３が配置されている。この磁気シールド部材４０３は、電気信号３７’の経路、あるいは伝送路としても機能する。

また、平面コイルアレイＡＲの下側には、平面コイルアレイＡＲに近接して、スリット５０１、５０３を有する導電性の磁気シールド部材４０５が配置されている。この磁気シールド部材４０５は、電気信号３７の経路、あるいは伝送路としても機能する。

磁気シールド部材４０３、４０５は、平面コイルアレイＡＲと同様にＸ方向に沿って延在する、導電性の板状の部材であり、＋Ｙ方向又は－Ｙ方向から見た平面視で、平面コイルアレイＡＲに重なるように、平面コイルアレイを覆うようにして配置されている。

磁気シールド部材４０３、４０５は、先に図８を用いて説明した、ヨークとしての機能を有するヨーク兼用の磁気シールド部材である。

スリット５０１は、磁気シールド部材４０３、４０５の延在方向であるＸ方向、広義には一方向に沿って延在し、所定の長さをもつ横長の四角形のスリットである。図１０のＡ－１では、磁気シールド部材４０３、４０５には各々、２本のスリット５０１、５０１が設けられている。

このスリット５０１が設けられることで、そのスリット５０１の分だけ磁気シールド部材４０３、４０５における電気信号の経路の断面積が小さくなり、電気抵抗が増大する。

図１０のＡ－１に示されるように、電気抵抗は、Ｘ方向に沿って分散されて、電気信号の経路に挿入される。この電気抵抗が、先に説明した戻り電流を制限する電流制限抵抗として機能する。よって、戻り電流が抑制される。したがって、平面コイルアレイＡＲが発生する磁界が打ち消されて弱くなるという問題が緩和される。

スリット５０１は、Ｘ方向に延在するスリットであって、戻り電流を抑制するスリットということができる。

また、スリット５０３は、Ｘ方向、言い換えれば一方向に直角に交わる、すなわち直交するスリットである。このスリット５０３も、スリット５０１と同じ効果を奏する。

このスリット５０３は、２本あり、１本は、板状の平面コイルアレイＡＲの、Ｙ方向における＋Ｙ方向側の端部から、中央へと切り込むスリットである。他の１本は、－Ｙ方向側の端部から、中央へと切り込むスリットである。

この２つのスリットは、Ｙ方向に間隔をおいて、Ｘ方向における同じ位置に対向して配置されており、各々で一対のスリット５０３、５０３を構成する。

但し、何れか一方のみを設けてもよい。すなわち、一対のスリット５０３、５０３のうちの、少なくとも１本が設けられる。

このスリット５０３は、Ｘ方向における、上記の２つのスリット５０１、５０１の中間の位置に設けられる。

このスリット５０３も、上記のスリット５０１と同様の効果を奏する。すなわち、そのスリット５０３が設けられることで、磁気シールド部材４０３、４０５における電気信号の経路の断面積が小さくなり、電気抵抗が増大する。その電気抵抗が、先に説明した戻り電流を制限する電流制限抵抗として機能する。よって、戻り電流が抑制される。したがって、平面コイルアレイＡＲが発生する磁界が打ち消されて弱くなるという問題が緩和される。

スリット５０３は、Ｘ方向に直交するＹ方向に延在するスリットであって、スリット５０１と同様に、戻り電流を抑制する機能をもつスリットということができる。

スリット５０１、５０３は、共に設けられるのが好ましいが、但し、これに限定されるものではなく、いずれか一方のみを設ける場合も想定され得る。

なお、スリット５０１とスリット５０３が連結されると、磁気シールド部材４０３、４０５の機械的強度が弱くなるため、各スリット５０１、５０３は連結されない。

このように、磁気シールド部材４０３、４０５は、スリット５０１及び５０３の、少なくとも一方が設けられた導体パターンを有する。

言い換えれば、磁気シールド部材４０３、４０５の導体パターンは、戻り電流を抑制する機能をもつ、一方向に沿って延在するスリット５０１、及び一方向に直交する方向に延在するスリット５０３の少なくとも一方が設けられた導体パターンである。

図１０のＡ－２において、磁気シールド部材４０５の、より詳細な構成の一例が示されている。Ｙ方向に延在するスリット５０３、５０３は、一対のスリットＧ１を構成している。

また、Ｘ方向に延在するスリット５０１は、複数本、設けられ、スリット群Ｇ２を構成している。複数本のスリット５０１は、Ｙ方向に所定の間隔をおいて、互いに平行に配置されている。スリット群Ｇ２が設けられることで、戻り電流を、より効果的に抑制することができる。

次に、図１１を参照する。図１１は、図１０に示されるシールド部材と平面コイルアレイとの相対的な位置関係を示す図である。

図１１のＡ－１には、先に図１で説明した４つの平面コイルを用いた平面コイルアレイの平面図が示されている。なお、各平面コイルの電気的接続関係は、先に図１で示したとおりであるため、図１１のＡ－１では省略されている。

図１１のＡ－２には、先に図１０のＡ－２で説明した磁気シールド部材４０５が描かれている。図示されるように、複数本のスリットを有するスリット群Ｇ２は、平面コイルアレイにおける、隣接する２つの平面コイルＳＵ２、ＳＵ１の隣接領域に対応するように設けられる。ここで、隣接領域は、平面コイルＳＵ２の中心５０と、平面コイルＳＵ１の中心５０との間の領域である。図１１のＡ－１では、符号ＷＳで示される範囲が、隣接領域に相当する。なお、隣接領域は、隣接部分、あるいは、隣接部と称することもできる。
なお、隣接領域という用語は、平面コイルアレイの領域を指してもよく、また、磁気シールド部材における、上記領域に対応する領域を指してもよい。

先に説明したように、隣接する２つの平面コイルＳＵ２、ＳＵ１の隣接領域では、同じ方向の複数の磁界が合わさって強い磁界が生じる。この強い磁界に起因して、大きな戻り電流が発生する可能性がある。よって、複数本のスリットを有するスリット群Ｇ２を、その隣接領域に対応して配置する。言い換えれば、スリット群Ｇ２を、その隣接領域に、上下で重なるように配置する。これにより、戻り電流を効果的に抑制することができる。

また、一対のスリットＧ１は、平面コイルＳＵ２、ＳＵ１の各中心５０の、Ｘ方向における位置に対応するように設けられる。

平面コイルアレイＡＲは、一方向に長く延びるため、隣接する２つの平面コイルの隣接領域が、一方向に沿って連続する構成となる場合が多い。そこで、磁気シールド部材４０５の隣接領域毎に、一方向に直交する方向にスリット５０３を設け、１つの隣接領域で発生した戻り電流が、そのままの電流量で、次の隣接領域に流れ込むことを抑制する。これによって、戻り電流を、効果的に抑制することができる。

このように、一対のスリットＧ１によって、１つの隣接領域で発生した戻り電流が、そのまま次の隣接領域に流れることが抑制される。さらに、１つの隣接領域では、スリット群Ｇ２によって、その隣接領域において発生する戻り電流の電流量が減少する。よって、戻り電流を、効果的に抑制することができ、平面コイルの磁界が打ち消される問題を解決することができる。

図１１のＡ－２に示される磁気シールド部材４０５は、磁気シールドとしての機能と、ヨークとしての機能と、一方向に流れる電流の電流量を制限する電流制限機能と、を併せ持つ多機能の、新規な磁気シールド部材である。各機能は、磁気シールド部材４０５を、平面コイルアレイＡＲに対して適切な相対的位置関係で、近接して配置することで得られるものである。

言い換えれば、磁気シールド部材４０５におけるスリットを設けた導体パターンの形状に関する構成と、平面コイルアレイＡＲに対するレイアウト構成と、によって、新規な磁気シールド構造が実現される。

図１１のＡ－３には、図７で示した構造が再掲されている。但し、図７では、磁気シールド部材には、符号４０２、４０４を付していたが、図１１のＡ－３では、符号４０３、４０５を付している。その構造については、先に説明されているため、ここでは構造の説明は省略する。

次に、図１２を参照する。図１２は、磁気シールド部材の他の構成例を示す図である。図１２のＡ－１は、図１１のＡ－１と同じである。

図１２のＡ－２では、磁気シールド部材４０７において、先に説明したスリット５０１、５０３に加えて、スリット群Ｇ３が設けられている。

図１２のＡ－２と、先に説明した図１１のＡ－２とを比較すると、図１１のＡ－２におけるスリット群Ｇ２に含まれる９本の第１のスリット５０１のうちの、＋Ｙ側の３本、ならびに、－Ｙ側の３本が、スリット群Ｇ２に置換されている。スリット群Ｇ３、Ｇ３の間の中央領域において、３本のスリット５０１が配置されている。

スリット群Ｇ３には、屈曲部を備えるスリットが含まれる。この屈曲部を備えるスリットは、Ｘ方向に延在する第１のスリット部分５０４と、第１のスリット部分５０４の、両端部、言い換えれば左端部及び右端部の各々に接続され、Ｘ方向に直交するＹ方向に延在する一対の第２のスリット部分５０５、５０５と、によって構成される。

先に説明したスリット５０１を第１のスリットとし、スリット５０２を第２のスリットとし、上記の屈曲部を備えるスリットを第３のスリットとすると、図１２のＡ－２の磁気シールド部材４０７は、パターンが異なる３種類のスリットを有する磁気シールド部材ということができる。

屈曲部を有する第３のスリット、言い換えれば、屈曲形状のパターンを有する第３のスリットを使用することの利点は、Ｙ方向に延在する第２のスリット部分５０５、５０５によって、Ｘ方向に沿って流れようとする戻り電流の進行が阻止され、よって、Ｘ方向における電気抵抗の抵抗値が増大して電流制限機能が強化されることである。

また、電流制限機能の強化のみに着目すれば、Ｘ方向の幅が広い１つの大きなスリットを設けても同じ効果が得られる。しかしこの場合は、その大きなスリットの部分には導電材料がないため、磁気シールド効果やヨークとしての効果は生じず、よって、磁気シールド部材の磁気遮蔽効果、ならびにヨークによる磁界を増強する効果は共に低下する。

これに対して、屈曲部を備える第３のスリットを用いると、スリット群Ｇ３には、導電材のパターン５０６が存在し、この導電材のパターン５０６において、磁気シールド効果やヨークとしての効果が得られる。よって、磁気遮蔽効果、ならびにヨークによる磁界を増強する効果を、ある程度維持しつつ、電流制限機能を強化することができる。

図１２のＡ－３には、スリットパターンの他の例が示される。図１２のＡ－３に示される磁気シールド部材４０９には、Ｘ方向における一方の端部付近、すなわち左端部の付近から、他方の端部付近、すなわち右端部の付近にわたって延在する、横方向に長いスリット５０５が設けられている。

図１２のＡ－３の構成は、先に説明した図１１のＡ－２の構成において、スリット５０３を除去し、Ｘ方向に沿って分散されて配置されていたスリット５０１を、連接させて１本のスリットにした構成とみることができる。

言い換えれば、図１２のＡ－３に示されるスリット５０５は、先に説明したスリット５０１を、磁気シールド部材の一方の端部付近から他方の端部付近まで、横方向に長く延在させたもの、と見ることができる。この観点からは、スリット５０５は、第１のスリット５０１の長さを変更して得られる、第１のスリット５０１の変形例とみることができる。

図１２のＡ－３の例では、横方向に長いスリット５０５が複数本、設けられていることから、磁気シールド部材４０９における電気信号の経路の断面積を効果的に小さくすることができる。よって、シンプルな直線状のスリットのみで、電流制限機能を効率的に強化することが可能である。

以上説明したように、本実施例によれば、平面コイルアレイが発生する磁界を遮蔽でき、平面コイルアレイを構成する各コイルが発生する磁界の強度が低下することを簡易な構成で抑制できる、平面コイルアレイの磁気シールド構造を提供することができる。

＜実施例４＞
図１３を参照する。図１３は、磁気シールド部材の、さらに他の構成例を示す図である。本実施例では、磁気シールド部材として、電気的な絶縁性の樹脂材料に、磁性材料の粉末を混合、又は混錬した磁性樹脂コンパウンドを使用する例について説明する。

図１３のＡ－１に示されるように、平面コイルアレイＡＲに近接して、可動導体Ｍ１０が配置されている。磁性樹脂コンパウンドを使用した、平板状の磁気シールド部材４１１、４１３は各々、可動導体Ｍ１０の上側、及び下側に設けられる。なお、磁気シールド部材４１１、４１３は、双方が設けられるのが好ましいが、何れか一方が設けられる構成であってもよい。

図１３のＡ－２は、図１２のＡ－１と同じである。図１３のＡ－３には、磁気シールド部材４１３の、平面視における形状が示されている。図示されるように、磁気シールド部材４１３は、平面コイルアレイＡＲの延在方向と同じＸ方向に沿って延在する、平面視で矩形の形状である。

上記のとおり、磁気シールド部材４１１、４１３は、電気的な絶縁性材料に、磁性材料の粉末を混合、又は混錬して形成される。

電気的な絶縁性材料としては、例えば樹脂、具体的にはエポキシ樹脂やポリアミド樹脂を用いることができる。磁性材料の粉末としては、例えば強磁性体の粉末を使用することができる。

強磁性体は、磁場により強く磁化され、磁場を除いても磁化が残存する物質である。例えば、鉄、コバルト、ニッケルとそれらの合金、フェライトなどが知られている。フェライトは、酸化鉄を主成分とする磁性酸化物であり、高透磁率、高電気抵抗に加えて、渦電流を生じさせないという特徴をもつ。この点を考慮すると、フェライトは、本実施例での使用が好ましい強磁性材料の一つといえる。但し、以上述べた材料等は一例であり、これらに限定されるものではない。

また、磁性樹脂コンパウンドは、例えば、磁性体粉末を、混合又は混錬した樹脂を射出成形によって所望の形状に成形した後、高温下で焼成することで製造可能である。

磁気シールド部材４１１、４１３は、強磁性体の粉末が樹脂に混合、又は混錬されていることから、平面コイルアレイＡＲが発生する磁界ＢＳの影響を受けて、その強磁性体の粉末が磁化される。これに伴い、磁束が、基材である樹脂を通過して外に漏れることが抑制される。強磁性体の粉末の濃度を適宜、調整することで、必要な磁気遮蔽効果を得ることができる。

また、強磁性体の粉末は、平面コイルアレイＡＲが発生する磁界ＢＳの影響で磁化されると、磁束密度を高める働きをし、よって、ヨークとしての機能も生じる。すなわち、先に説明したように、磁気シールド部材４１１、４１３は、平面コイルアレイＡＲにおける隣接する２つの平面コイルの各磁束を結合するヨークとしての機能をもつ。

一方、磁気シールド部材４１１、４１３は、基材が絶縁性の樹脂であることから、平面コイルアレイＡＲが発生する磁界ＢＳの影響を受けて、その表面に渦電流が流れることがない。よって、先に説明した戻り電流が生じず、平面コイルアレイＡＲの磁界が打ち消される問題が解消される。

よって、磁気シールド部材４１１、４１３は、磁気遮蔽効果、ヨークとして磁束密度を向上させる効果、及び、平面コイルアレイの磁界を打ち消す磁界を発生させる電流を防止する効果、を兼ね備える多機能な磁気シールド部材となる。

このように、本実施例によれば、平面コイルアレイが発生する磁界を遮蔽でき、平面コイルアレイを構成する各コイルが発生する磁界の強度が低下することを簡易な構成で抑制できる、平面コイルアレイの磁気シールド構造を提供することができる。

＜実施例５＞
次に、図１４を参照する。図１４は、櫛歯状の可動導体、及び複数の平面コイルアレイを用いた構成を示す図である。

図１４のＡ－１に示されるように、平面コイルアレイが変位センサに適用される場合には、可動導体Ｍ１０が、平面コイルアレイＡＲの近傍に配置される。

図１４のＡ－２では、可動導体として、櫛歯電極が使用される。言い換えれば、櫛歯状の可動導体Ｍ２０が使用される。櫛歯状の可動導体Ｍ２０は、櫛歯部材ＣＭ１～ＣＭ３を有する。

また、複数の平面コイルアレイＡＲ－１～ＡＲ－３が設けられる。各平面コイルアレイＡＲ－１～ＡＲ－３は、所定方向であるＸ方向に沿って互いに平行に延在すると共に、Ｘ方向に直交するＹ方向に、間隔をあけて、積み重ねられている。
ここで、間隔とは、その大小にかかわりなく、絶縁が確保されればよく絶縁体を挟んだ物であってもよい。
絶縁体としては、例えば、チタン酸バリウム系の誘電体セラミック材料を使用してもよい。

各平面コイルアレイＡＲ－１～ＡＲ－３は、同数の平面コイルを備える。Ｙ方向から見た平面視で、各平面コイルアレイＡＲ－１～ＡＲ－３は、各々に含まれる平面コイルの渦巻きが重なるように、かつ、各渦巻きに流れる電流の向きが同じになるように配置されるのが好ましい。

平面コイルアレイＡＲ－１は、櫛歯部材ＣＭ１とＣＭ２との間に配置されており、平面コイルアレイＡＲ－２は、櫛歯部材ＣＭ２とＣＭ３との間に配置されている。平面コイルアレイＡＲ－３は、櫛歯部材ＣＭ３の下側に配置される。

別の見方をすれば、平面コイルアレイＡＲ１、ＡＲ２は、櫛歯部材ＣＭ２を挟むように配置され、平面コイルアレイＡＲ２、ＡＲ３は、櫛歯部材ＣＭ３を挟むように配置されている。

また、各平面コイルアレイＡＲ１～ＡＲ３は、破線で示される信号線路によって電気的に接続されている。言い換えれば、各平面コイルアレイＡＲ１～ＡＲ３の各々は、端子ＡとＢとの間に、直列に接続されている。

この構成によれば、可動導体Ｍ２０が変位すると、各平面コイルアレイでインダクタンスの変動が生じて電気信号の特性が同じように変化する。これによって電気的特性の変動が強調されることになる。よって、変位センサの検出感度を、さらに向上させることができる。

また、図１４のＡ－３では、磁気シールド部材４０２が、平面コイルアレイＡＲ１～ＡＲ３及び櫛歯状の可動導体Ｍ２０の＋Ｙ側、すなわち上側に配置される。また、磁気シールド部材４０４が、平面コイルアレイＡＲ１～ＡＲ３及び櫛歯状の可動導体Ｍ２０の－Ｙ側、すなわち下側に配置される。言い換えれば、磁気シールド部材４０２、４０４は、平面コイルアレイＡＲ１～ＡＲ３及び櫛歯状の可動導体Ｍ２０を、上下方向に挟むように、互いに平行に配置される。

磁気シールド部材４０２、４０４としては、図１０～図１３の何れかに示した磁気シールド部材を使用できる。この磁気シールド部材４０２、４０４は、平面コイルアレイＡＲ１～ＡＲ３に対する磁気シールド構造を構成する。

但し、見方を変えて、磁気シールド部材４０２、４０４が、平面コイルアレイＡＲ１～ＡＲ３に従属する付属品としてみるならば、磁気シールド部材付きの平面コイルアレイが構築された、と言うこともできる。

磁気シールド部材４０２、４０４は、双方使用されるのが好ましいが、何れか１つを使用する場合もあり得る。この場合は、平面コイルアレイＡＲ３の下側、すなわち、平面コイルの裏面には、櫛歯部材がないため、コイルの磁界が漏れやすい。よって、磁気シールド部材４０４を優先的に設けるのが好ましい。

以上説明したように、複数の、本発明の平面コイルアレイＡＲ－１～ＡＲ－３を有し、各平面コイルアレイＡＲ－１～ＡＲ－３は、所定方向に沿って互いに平行に延在すると共に、所定方向に直交する方向に、間隔をあけて、積み重ねられ、各平面コイルアレイが電気的に接続されることで、１つの平面コイルアレイが構成されてもよい。

この構成によれば、可動導体が変位すると、各平面コイルアレイでインダクタンスの変動が生じて電気信号の特性が同じように変化する。これによって電気的特性の変動が強調されることになる。よって、変位センサの検出感度を、さらに向上させることができる。

＜実施例６＞
次に、図１５を参照する。図１５は、磁気シールド部材の配置例を示す図である。図１５では、円筒状の可動導体筒Ｍ３０の内側に、平面コイルアレイＡＲ１０、１０’と、周辺導体７０２が配置されている。また、可動導体筒Ｍ３０の外側に、周辺導体７００、７０４が配置されている。

磁気シールド部材４１６は、可動導体筒Ｍ２０と、その外側に位置する周辺導体７００との間に設けられている。

磁気シールド部材４１８は、平面コイルアレイＡＲ１０と、可動導体筒Ｍ３０の内側に位置する周辺導体７０２との間に設けられている。

磁気シールド部材４２０は、平面コイルアレイＡＲ１０’と、可動導体筒Ｍ３０の内側に位置する周辺導体７０２との間に設けられている。

磁気シールド部材４１６は、可動導体筒Ｍ２０と、その外側に位置する周辺導体７０４との間に設けられている。

可動導体筒Ｍ３０と、平面コイルアレイＡＲ１０、ＡＲ１０’との嵌合面には、磁気シールド部材は設けない。周辺導体７００、７０２、７０４には、平面コイルアレイＡＲ１０、ＡＲ１０’が発生する磁界の影響によって電流が流れてノイズが生じる場合がある。よって、周辺導体７００、７０２、７０４の各々と、平面コイルアレイＡＲ１０、ＡＲ１０’との間に、磁気シールド部材４１６、４１８、４２２を配置して、ノイズの発生を抑制する。

磁気シールド部材４１６、４１８、４２２としては、図１０～図１３の何れかに示した磁気シールド部材を使用できる。これらの磁気シールド部材４１６、４１８、４２２は、平面コイルアレイＡＲ１～ＡＲ３に対する磁気シールド構造を構成する。なお、磁気シールド部材としては、平面コイルアレイを曲げ加工して、立体形状としたものを使用してもよい。この点については、後述する。

＜実施例７＞
本実施例では、立体形状を有する平面コイルアレイについて説明する。従来の立体形状のコイルを、平板状の平面コイルアレイに置換しようとすると、レイアウト上の困難が生じる場合もあり得る。この点を考慮し、本実施例では、例えば、可撓性を有するプリント基板や、フレキシブルなフィルム状の基材などを使用し、それらに曲げ加工を施して所望の立体形状を構成した例について説明する。

図１６を参照する。図１６は、立体形状の平面コイルアレイの構造例、及び発生する磁界の向きを示す図である。図１６において、前掲の図面と共通する箇所には同じ符号を付している。以下の説明では、可撓性を有するプリント基板を用いる例について説明する。

図１６のＡ－１には、先に図５に示した多層構造の平面コイルアレイＡＲが示されている。また、図１６のＡ－２には、Ａ－１に示される平面コイルアレイＡＲの断面構造が示されている。この断面構造は、図６Ａの左側に示したものと同じである。

但し、多層構造に限定されるものではなく、例えば、図４に示される、同層の平面コイルが並置されてなる平面コイルアレイを使用してもよい。

先に説明したように、平面コイルＳＵ１は、上層の導体３１０が、中心に対して左巻きに巻かれる渦巻き形状を有する。

平面コイルＳＵ２が、第１の平面コイルＳＵ１に対してＸ方向に隣接して配置される。この第２の平面コイルＳＵ２は、平面コイルＳＵ１の導体と同層の導体３１４が、中心に対して、第１の平面コイルと同じ巻きで、言い換えれば、同じ方向に巻かれると共に、第１の渦巻き形状とは角度のずれがある、すなわち、好ましい一例では１８０度のずれがある渦巻き形状を有する。言い換えれば、平面コイルＳＵ１とＳＵ２は、一方の渦巻きを、左方向、または右方向に１８０度回転すると重なる相対的位置関係にある。

左巻きの平面コイルＳＵ１、ＳＵ２が、上層の平面コイルを構成する。

下層の平面コイルＳＵ３、ＳＵ４は各々、上層の平面コイルＳＵ１、ＳＵ２の各々に、平面視で重なるように積層されて形成される。下層の平面コイルＳＵ３、ＳＵ４は、右巻きの平面コイルであり、上層の平面コイルＳＵ１、ＳＵ２とは、逆巻き、すなわち、渦の巻き方向が逆である。言い換えれば、平面コイルＳＵ１とＳＵ３とは、一方の渦巻きを左右反転すると、他方の渦巻きに重なる相対的位置関係である。平面コイルＳＵ２とＳＵ４も同様である。

また、下層の平面コイルＳＵ２とＳＵ４は、渦巻きが互いに１８０度ずれている。

平面コイルＳＵ１の中心と平面コイルＳＵ３の中心が、中心接続導体ＤＥ１によって電気的に接続され、平面コイルＳＵ２の中心と平面コイルＳＵ４の中心が、中心接続導体ＤＥ２によって電気的に接続されている。

また、下層の平面コイルＳＵ３、ＳＵ４の端部同士が、端部接続導体ＣＮ２によって電気的に接続されている。

これにより、平面コイルＳＵ１の中心と、平面コイルアＳＵ２の中心とは、中心接続導体ＤＥ１、平面コイルＳＵ３、端部接続導体ＣＮ２、平面コイルＳＵ４、及び中心接続導体ＤＥ２で構成される経路を経由して電気的に接続されている。

ここで、下層の平面コイルＳＵ３、ＳＵ４は、コイル要素としてではなく、電気的経路の構成要素とみることもできる。すなわち、下層の平面コイルＳＵ３、ＳＵ４は、上層の平面コイルＳＵ１、ＳＵ２の端部同士を結ぶ電気的経路の構成要素でもある。

この点を考慮すれば、図１６のＡ－１の構成は、上層の平面コイルＳＵ１、ＳＵ２を左から順に第１、第２の平面コイルとすれば、第１、第２の平面コイルＳＵ１、ＳＵ２の各端部同士が、下層の平面コイルＳＵ３、ＳＵ４を含む電気的経路によって電気的に接続された構成であると言うことができる。

また、本実施例では、プリント基板３１１として、可撓性を有し、曲げ加工が可能なフレキシブルプリント基板が使用される。

図１６のＡ－２に示されるように、可撓性を有するプリント基板３１１、その表面に形成される導体３１０、３１４、その裏面に形成される導体３１４、３１６、中心接続導体ＤＥ１、ＤＥ２、及び、端部接続導体ＣＮ２を含む多層構造体、すなわち平面コイルアレイ構造体に符号３２１を付し、以下の説明では、その平面コイルアレイ構造体の全体を、可撓性基板３２１と称する。すなわち、可撓性基板３２１は、フレキシブルな基板や基材３１１と、その表面や裏面、あるいは内部に形成される導体からなる配線や導体パターン３１０～３１６、ＤＥ１、ＤＥ２と、を含む。

図１６のＡ－２では、ＵＡ、ＵＢ、ＵＣ、ＵＤという符号が付された領域が存在する。各領域は、破線の楕円で囲まれている。各領域は、コイルの一部を形成し、具体的には、コイルを構成する巻線パターンが存在する領域である。以下の説明では、領域ＵＡ～ＵＤを、コイル領域、あるいはコイルパターン領域と称する。

図１６のＡ－３に示されるように、可撓性基板３２１は、左方向の磁界ＢＳ７、右方向の磁界ＢＳ８、左方向の磁界ＢＳ９を発生させる。この点については、図６Ｂにて説明されているため、詳細な説明は省略する。

図１６のＡ－４に示すように、可撓性基板３２１が曲げ加工されており、これによって、立体形状のコイルが形成されている。立体形状は、具体的には円筒形状である。

図１６のＡ－１～Ａ－３に示すように、平板状の平面コイルアレイＡＲは、所定方向であるＸ方向に沿って、すなわち、横方向に沿って延在する可撓性基板３２１でもある。

この可撓性基板３２１は、－Ｘ側の端部、すなわち左端部と、＋Ｘ側の端部、すなわち右端部と、を有する。左端部は、所定方向であるＸ方向における一方の端部と称することができ、右端部は、他方の端部と称することができる。

図１６のＡ－４、Ａ－５に示されるように、可撓性基板３２１の、所定方向であるＸ方向における一方の端部と他方の端部とが近接するように、又は接するように曲げ加工されて、円筒形の立体形状が形成されている。

図１６のＡ－４、Ａ－５の例では、各端部は、近接しているが、少しだけ離れて位置している。各端部を接触させて、断面形状を円、あるいは楕円としてもよい。

図１６のＡ－４に示されるように、曲げ加工を施されて立体形状を有する平面コイルアレイには、符号ＡＲ－３Ｄ－１が施されている。単に、平面コイルアレイＡＲと記載すると、平板状のものと区別できないため、立体形状を有するものは、ＡＲ－３Ｄと称することとした。また、末尾の数字１は、ＡＲ－３Ｄの一番目の例であることを示す。

図１６のＡ－５に示されるように、互いに近接して配置される一対の配線Ｌ４０とＬ１０、及び、Ｌ７０とＬ６０は、３次元空間において同じ方向に延在する。

ここで、一対の配線Ｌ４０とＬ１０には、同じ方向に電流が流れる。よって、同じ向きの、ここでは左方向の磁界Ｊ１とＪ２が生じる。

一方、一対の配線Ｌ７０とＬ６０には、同じ方向に電流が流れるが、その方向は、配線Ｌ４０とＬ１０における電流の向きとは逆である。よって、磁界Ｊ３とＪ４は、右方向の磁界となる。

磁界Ｊ１とＪ２は、方向が同じあることから、打ち消し合うことがなく、よって強い磁界が生じ得る。磁界Ｊ３とＪ４についても同様である。

ここで、上記の配線Ｌ４０は、コイルパターン領域ＵＤに含まれる配線であって、可撓性基板３２１の一方の端部に最も近い位置にある最端部の直線状の配線である。

また、配線Ｌ１０は、コイルパターン領域ＵＡに含まれる配線であって、可撓性基板３２１の他方の端部に最も近い位置にある最端部の直線状の配線である。

また、上記の配線Ｌ７０は、コイルパターン領域ＵＣに含まれる配線であって、配線Ｌ４０とは、所定方向であるＸ方向における反対側に位置し、かつ、配線Ｌ４０に平行に延在する直線状の配線である。

また、配線Ｌ８０は、コイルパターン領域ＵＢに含まれる配線であって、配線Ｌ１０とは、所定方向であるＸ方向における反対側に位置し、かつ、配線Ｌ１０に平行に延在する直線状の配線である。

図１６のＡ－６に示されるように、円筒状の可撓性基板３２１で構成される平面コイルアレイＡＲ－３Ｄ－１には、先にＡ－３で示した磁界ＢＳ８と、磁界ＢＳ７とＢＳ９とが合わさった磁界とが生じる。磁界ＢＳ８は右方向の磁界であり、磁界ＢＳ７とＢＳ９とが合わさった磁界は左方向の磁界である。各磁界の強度は同じであり、曲げ加工の軸ＯＰを基準として、左右にバランスがとれた、強い磁界が生じる。曲げ加工の軸ＯＰは、コイルの中心軸ということもできる。なお、曲げ加工の軸ＯＰは、紙面の手前から紙面の奥へと延在する直線状の軸である。

図１６のＡ－６に示されるように、磁界ＢＳ８、及び、磁界ＢＳ７とＢＳ９とが合わさった磁界の各磁力線は、曲げ加工の軸ＯＰに対して直交する。言い換えれば、各磁力線は、曲げ加工の軸ＯＰと交わるときは、上から下へと、曲げ加工の軸ＯＰに対して９０度の角度で横切ることになる。
ここで、直交とは、９０度の限りではない、概ね直交していれば、機能的に満足できるため、厳密に直交のみを限定するものではない。

図１６のＡ－７には、従来の横長のコイルＣＬが示されている。この従来のコイルＣＬが発生する磁界ＢＳ１００、ＢＳ１０１は、コイルの中心軸ＯＰに対して、平行な磁界である。

このように、図１６のＡ－６に示される平面コイルアレイＡＲ－３Ｄ－１が発生する磁界の、曲げ加工の軸、すなわちコイルの中心軸ＯＰに対する向きは、Ａ－７に示される従来例とは異なっている。この点は、平面コイルアレイＡＲ－３Ｄ－１の、コイルとしての特徴点の１つということができる。

図１６の平面コイルアレイＡＲ－３Ｄ－１は、平坦な形状のときに、すでに各平面コイルの電気的な接続が完了している。よって、可撓性基板３２１を曲げ加工するだけで製造が可能である。よって、安価かつ簡易に製造可能な、平面コイルアレイを用いた立体形状のコイルを提供することができる。

また、平面コイルアレイＡＲ－３Ｄ－１は、図１６のＡ－６に示したように、曲げ加工の軸ＯＰを基準として、その左右に、バランスのよい、強い磁界が生じさせることが可能である。

よって、例えば、ストロークセンサのような変位センサに適用された場合には、低ノイズで、検出感度が高い、言い換えれば、高ゲインの変位センサが実現される。

また、平面コイルアレイＡＲ－３Ｄ－１は、従来の横長のコイルと類似の、円筒形の形状を有することから、可動導体筒の近くに容易に配置できるという効果も奏する。

また、平面コイルアレイＡＲ－３Ｄ－１は、構成が簡素化された平面コイルアレイＡＲ５０を曲げ加工して製造が可能であり、全体として小型の形状とすることができる。よって、狭い空間にも容易に配置できるという効果も奏する。

＜実施例８＞
次に、図１７を参照する。図１７は、立体形状の平面コイルアレイの他の構造例、及び発生する磁界の向きを示す図である。

図１７のＡ－１に示される平面コイルアレイＡＲ５０では、上層の平面コイルとして、３個の平面コイルＳＵ１、ＳＵ２、ＳＵ１が使用されている。また、下層の平面コイルとして、３個の平面コイルＳＵ３、ＳＵ４、ＳＵ３が使用されている。

図１７のＡ－１の構成は、先に図６Ｂにて示した多層構造から、右端に位置する平面コイルＳＵ１、ＳＵ４を除去した構造である。先に図６Ｂで説明した内容は、図１７のＡ－１の構造にも適用され得る。多層構造についての詳細な説明は省略する。

図１７のＡ－１の構成においても、下層の、左端の平面コイルＳＵ３、及び、その右隣りの平面コイルＳＵ４は、上層の平面コイルＳＵ１、ＳＵ２の端部同士を接続する電気的経路の構成要素とみることができる。

ここで、上層の平面コイルＳＵ１、ＳＵ２、ＳＵ１を、左から順に、第１、第２、第３の平面コイルとする。

平面コイルアレイＡＲ５０は、第１、第２の平面コイルＳＵ１とＳＵ２の各端部同士が、下層の第３、第４の平面コイルを含む電気的経路によって電気的に接続され、また、第２の平面コイルＳＵ２と、その右隣りの第３の平面コイルＳＵ１とが、同層の端部接続導体ＣＮ１で電気的に接続された構成を有する。

また、先に図６Ｂに示した磁界ＢＳ８は、図１７のＡ－１では、ＢＳ８－１、ＢＳ８－２に分割して描かれている。同様に、磁界ＢＳ９は、ＢＳ９－１、ＢＳ９－２に分割して描かれている。

次に、図１７のＡ－２を参照する。図示されるように、平面コイルアレイＡＲ－３Ｄ－２は、波状の立体形状を有する。上層の第１、第２、第３の平面コイルＳＵ１、ＳＵ２、ＳＵ１に着目すると、各々の平面コイル毎に折り返されて、各平面コイルＳＵ１、ＳＵ２、ＳＵ３が、所定方向であるＸ方向に直交するＹ方向、すなわち上下方向に積み重なって波状の断面構造が形成されている。

見方を変えると、平面コイルアレイＡＲ－３Ｄ－２の波状の立体形状は、Ｙ方向から見た平面視において、上層の第１、第２、及び第３の各平面コイルＳＵ１、ＳＵ２、ＳＵ１が重なるような立体形状である。

下層の平面コイルＳＵ３、ＳＵ４、ＳＵ３も考慮すると、平面コイルアレイＡＲ－３Ｄ－２は、上から順に、平面コイルアレイＳＵ１、ＳＵ３、ＳＵ４、ＳＵ２、ＳＵ１、ＳＵ３が積み重なった波状の立体形状を有する。

平面コイルアレイＡＲ－３Ｄ－２では、曲げ加工の軸ＯＰを基準として、その左右に、バランスのよい、強い磁界が生じる。左側の磁界は、磁界ＢＳ７、ＢＳ９－１、ＢＳ９－２が合わさって生じる左方向の磁界である。また、右側の磁界は、磁界ＢＳ８－１、ＢＳ８－２、ＢＳ１０が合わさって生じる右方向の磁界である。

次に、図１７のＡ－３を参照する。図示されるように、平面コイルアレイＡＲ－３Ｄ－３は、平面コイルアレイＡＲ５０が、ロール状に巻き回されたロール状の立体形状を有する。

平面コイルアレイＡＲ５０は、上層の第１、第２、第３の各平面コイルＳＵ１、ＳＵ２、ＳＵ１に着目すると、各平面コイルＳＵ１、ＳＵ２、ＳＵ１が、Ｙ方向、すなわち上下方向に積み重なる、ロール状の断面構造を有する。

見方を変えると、平面コイルアレイＡＲ－３Ｄ－３のロール状の立体形状は、Ｙ方向から見た平面視において、上層の第１、第２、及び第３の各平面コイルＳＵ１、ＳＵ２、ＳＵ１が重なるような立体形状ということができる。この点は、Ａ－２に示した波状の立体形状と共通する。

下層の平面コイルＳＵ３、ＳＵ４、ＳＵ３も考慮すると、平面コイルアレイＡＲ－３Ｄ－３は、上から順に、平面コイルアレイＳＵ１、ＳＵ３、ＳＵ１、ＳＵ３、ＳＵ４、ＳＵ２が積み重なったロール状の立体形状を有する。

平面コイルアレイＡＲ－３Ｄ－３では、曲げ加工の軸ＯＰを基準として、その左右に、バランスのよい、強い磁界が生じる。左側の磁界は、磁界ＢＳ９－２、ＢＳ９－１、ＢＳ７が合わさって生じる左方向の磁界である。また、右側の磁界は、磁界ＢＳ１０、ＢＳ８－１、ＢＳ８－２が合わさって生じる右方向の磁界である。

図１７の平面コイルアレイＡＲ－３Ｄ－２、及び、平面コイルアレイＡＲ－３Ｄ－３は、平坦な形状のときに、すでに各平面コイルの電気的な接続が完了している。よって、可撓性基板３２１を曲げ加工するだけで製造が可能である。よって、安価かつ簡易に製造可能な、平面コイルアレイを用いた立体形状のコイルを提供することができる。

また、平面コイルアレイＡＲ－３Ｄ－２、及び、ＡＲ－３Ｄ－３は、図１７のＡ－２、Ａ－３に示したように、曲げ加工の軸ＯＰを基準として、その左右に、バランスのよい、強い磁界が生じさせることが可能である。

よって、例えば、ストロークセンサのような変位センサに適用された場合には、低ノイズで、検出感度が高い、言い換えれば、高ゲインの変位センサが実現される。

また、平面コイルアレイＡＲ－３Ｄ－２、及びＡＲ－３Ｄ－３は、平面視で、各平面コイルが積み重なった小型の構造であるため、狭い空間にも容易に配置できるという効果も奏する。

＜実施例９＞
次に、変位センサについて説明する。図１８は、変位センサの検出原理を示す図である。変位センサとしてのストロークセンサ１５０は、可動導体Ｍ１と嵌合長ＬＴで嵌合し、可動導体Ｍ１の変位量に応じてインダクタンスが変化するコイルＣＬ１と、センサ本体１００と、検出部７と、を有する。なお、コイルＣＬ１は、共振コイルと称される場合がある。

センサ本体１００は、インターフェース回路ＩＦ１、ＩＦ２を有する。インターフェース回路ＩＦ１は、２つの端子Ｔ１、Ｔ２を備える。端子Ｔ１には、電流パルス信号ＩＰＬを伝達するワイヤーハーネス２０が接続され、端子Ｔ２には、例えば、接地されたワイヤーハーネス２０’が接続される。

また、インターフェース回路ＩＦ２は、２つの端子Ｔ３、Ｔ４を備える。端子Ｔ３には、コイルＣＬ１の一端が接続され、端子Ｔ４には、コイルＣＬ１の他端が接続される。

可動導体Ｍ１が変移すると、嵌合長ＬＴが変化し、これに伴い、電流パルス信号ＩＰＬの周波数が変動する。検出部７が、電流パルス信号ＩＰＬの周波数の変化を検出することによって、可動導体Ｍ１の変位量を検出することができる。

なお、上記の周波数という用語は、広義には、電気信号の電気的特性と言い換えることができる。

次に、図１９Ａを参照する。図１９Ａは、変位センサの、具体的な構成の一例を示す図である。図１９Ａにおいて、図１８と共通する部分には、同じ参照符号を付している。

図１９Ａでは、センサ本体１００の内部に、電流パルス信号ＩＰＬを発生させる発振回路１０２を有する。

また、ＥＣＵ１０の内部に、一端が電源電位Ｖに接続された抵抗ＲＤが設けられている。この抵抗ＲＤは、電流／電圧変換部５として機能する。電源電位Ｖと抵抗ＲＤとの共通接続点から得られる電圧信号が、検出部７に入力される。

次に、図１９Ｂを参照する。図１９Ｂは、可動導体とコイルの嵌合長の変化に対応した、電流パルス信号の周波数の変化の一例を示す図である。

図１９Ｂにおいて、可動導体Ｍ１とコイルＣＬ１との嵌合長ＬＴの変化が、破線で示されている。嵌合長ＬＴの変化に応じて、電流パルス信号の周波数が変化する。この周波数の変化を検出することにより、可動導体Ｍ１の変位を検出することができる。

次に、図２０を参照する。図２０は、本発明の変位センサがサスペンションに適用された自動二輪車の、全体構成の一例を示す図である。

サスペンションに、本発明の変位センサを適用することで、サスペンションの変位を検出するストロークサンサが実現される。なお、サスペンションとしては、例えば、リヤサスペンションやフロントフォークをあげることができる。

図２０において、自動二輪車１は、前輪２と、後輪３と、自動二輪車１の骨格をなす車体フレーム１１、ハンドル１２及びエンジン１３などを有する車両本体１５と、を備えている。

また、自動二輪車１は、前輪２と車体本体１５とを連結するフロントフォーク１９を、前輪２の左側と右側にそれぞれ１つずつ有している。また、自動二輪車１は、後輪３と車体本体１５とを連結するリヤサスペンション２２を、後輪３の左側と右側にそれぞれ１つずつ有している。なお、図２０では、片側に配置されたフロントフォーク１９及びリヤサスペンション２２のみを示している。

リヤサスペンション２２は、例えば、油圧式サスペンションである。図２０では、リヤサスペンション２２の外観構成が示されている。リヤサスペンション２２は、車体側取付部材２００と、車輪側取付部材２０２と、コイルスプリング２０４と、シリンダ部を構成する外筒２０６及びガイド筒２０８を含む。

次に、図２１を参照する。図２１は、図２０におけるリヤサスペンションの断面構造の一例を示す断面図である。図２１では、リヤサスペンション２２において、先に図１５で説明した構成が採用されている。図２１において、図１５と同じ部分には同じ符号を付している。図１５で説明した内容は、図２１にも適用され得る。

但し、図１５では、平面コイルアレイＡＲ１０が使用されていたが、図２１では、ＡＲ１０に代えて、図１６で説明した平面コイルＡＲ－３Ｄ－１が使用されている。

また、図１５では、可動導体筒Ｍ３０が使用されていたが、図２１では、Ｍ３０に代えて、シリンダ部を構成する外筒２０６が使用されている。言い換えれば、この外筒２０６が、可動導体筒として機能する。

また、図１５では、周辺導体７００、７０４が使用されていたが、図２１では、７００、７０４に代えて、シリンダ部を構成するガイド筒２０８が使用される。

図２１のリヤサスペンション２２は、コイルスプリング２０４の内側に、ガイド筒２０８が配置され、ガイド筒２０８の内側に、可動導体筒としての外筒２０６が配置されている。また、外筒２０６の内側に平面コイルアレイＡＲ－３Ｄ－１が配置されている。

ガイド筒２０８と、可動導体筒としての外筒２０６との間には、図１１～図１３で示した本発明の磁気シールド部材４１６、４２２が設けられている。

また、平面コイルアレイＡＲ－３Ｄ－１と、ガイド筒２０８の中心軸に沿って延在する周辺導体７０２との間には、図１１～図１３で示した本発明の磁気シールド部材４１８、４２０が設けられている。

ここで、磁気シールド部材４１６と４２２は、曲げ加工された共通の磁気シールド部材にて構成することができる。平面コイルアレイＡＲ－３Ｄ－１は円筒形状をしているため、磁気シールド部材も、平面コイルアレイの立体形状に対応した形状、すなわち、断面が円筒形状となるように曲げ加工されるのが好ましい。磁気シールド部材４１８と４２０についても同様である。これによって、曲げ加工されて立体形状を有する平面コイルアレイに対しても、効果的な磁気遮蔽が可能となる。

このように、自動二輪車１のリヤサスペンション２２における従来のコイル部品を、例えば、本発明の平面コイルアレイＡＲ－３Ｄ－１に置き換えることができる。なお、立体形状を有しない、平板状の平面コイルアレイを使用してもよい。

本発明の平面コイルアレイは、製造が容易であると共に、従来のコイル部品に比べて格段に安価であり、また、小型化にも対応可能である。よって、製造が容易で、構成が簡素化され、かつ安価である変位センサを得ることができる。

先に図１６のＡ－７に示した、所定方向に長い従来のコイル部品は、その製造に大きな費用と、多くの工数を必要としていた。よって、従来のコイル部品に代えて、本発明の平面コイルアレイを使用することで、コイル部品の製造工程の簡素化、ならびに、コイルの格段の低コスト化を達成することができる。このことは、自動二輪車等の車両の、低コスト化にも貢献する。

また、図２１のリヤサスペンションでは、磁気シールド部材が適所に配置されており、周辺機器等の周辺導体に及ぼす悪影響も、十分に低減される。よって、平面コイルアレイを用いたコイル部品を、安心、安全に使用することができる。

以上の説明をまとめると、以下のようになる。
変位センサは、本発明の平面コイルアレイＡＲと、可動の、導電性の対象物の変位量に応じて生じ、かつ、平面コイルアレイを経由して伝送される電気信号の電気的特性の変化を検出する検出部７と、を有する。
これにより、製造が容易で、構成が簡素化され、かつ安価である変位センサが実現される。
また、図１４のＡ－２で示した櫛歯構造が採用される場合には、対象物の櫛歯構造における櫛歯部材ＣＭ１と櫛歯部材ＣＭ２との間に、平面コイルアレイＡＲ－１が配置されてもよい。
これにより、より強い磁界を発生させることができ、よって、より高い検出感度の変位センサを実現することができる。
また、対象物は、サスペンション２２の構成部品であり、変位センサは、対象物と平面コイルアレイＡＲとの相対的位置関係に応じて変動する電気信号の電気的特性、例えば電気信号の周波数、又はインダクタンスの変動を検出することによって、サスペンションの変位量を測定するストロークセンサ１５０であってもよい。
これにより、製造が容易で、構成が簡素化され、かつ安価であるストロークセンサが実現される。

なお、上記の説明では、自動二輪車を例にとり説明したが、本発明の平面コイルアレイは、自動三輪車や四輪車等にも適用可能であり、また、現在開発が進んでいる電気自動車にも適用可能であり、車両の種類は問わない。

以上説明したように、本発明によれば、複数の平面コイルを電気的に接続する構成が簡素化され、低損失の電気信号の経路としての機能も備える平面コイルアレイを提供することができる。

発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、実施例に限定されるものではない。

本発明は、各種用途に使用可能な平面コイルアレイとして好適である。

１…車両（自動二輪車）
２…前輪
３…後輪
５…電流／電圧変換部
７…検出部
１０…ＥＣＵ（制御部、信号処理部、電子制御ユニット）
１１…車体フレーム
１２…ハンドル
１３…エンジン
１５…車体本体
１９…フロントフォーク
２０、２０’…接続線（ワイヤーハーネス）
２２…リヤサスペンション（緩衝器）
３４…マイクロストリップライン（高周波伝送線路）
３５…平面コイルアレイを一方向に沿って流れる電流
３８、４７、４７’…周辺導体に流れる電流（戻り電流）
８３…隣接する平面コイルの中心同士を接続する導体（中心接続導体、弓なりの形状をもつワイヤーハーネス）
８７…隣接する平面コイルの中心同士を接続する導体（中心接続導体、ブリッジ電極、多層構造の電極、多層構造の配線）
１００…センサ本体
１０２…発振回路
１５０…変位センサとしてのストロークセンサ
２００…車体側取付部材
２０２…車輪側取付部材
２０４…コイルスプリング
２０６…外筒（緩衝器の構成部品、可動導体（検出導体））
２０８…ガイド筒
３１０、３１４、３１８、３２４…プリント基板の表面導体（表面配線、上層配線）
３１１…基板あるいは基材（プリント基板、リジッド基板、フレキシブルプリント配線基板、フィルム状のフレキシブルプリント配線基材）
３１２、３１６、３２０、３２６…プリント基板の裏面導体（裏面配線、下層配線）
３２１…可撓性基板
４０２、４０４、４１６、４１８、４２０、４２２…磁気シールド部材
４１６、４１８、４２０、４２２…磁気シールド部材
５０２、５０４…保護対象物、周辺導体、電子基板（半導体基板等）
５０１…所定方向のスリット
５０３…所定方向に垂直なスリット
７００、７０２、７０４…外筒の内側に配置される周辺導体
ＡＲ、ＡＲ１～３、ＡＲ１０…平面コイルアレイ
ＳＵ１…所定方向巻きの平面コイル（平面コイルユニット）
ＳＵ２…ＳＵ１と巻き方向は同じで、角度のずれ（好ましい一例では１８０度のずれ）を有する平面コイル（平面コイルユニット）
Ｍ１、Ｍ１０、Ｍ２０、Ｍ３０…検出対象の導体（検出導体、可動導体）
ＣＬ、ＣＬ１…コイル（センサコイル）
ＢＳ１～ＢＳ１１…平面コイルアレイが発生させる磁界（磁束）の方向
Ｐ１～Ｐ４…平面コイルを構成する配線
ＣＮ１、ＣＮ２・・・隣接する平面コイルの外周側の端部同士を接続する導体（端部接続配線）
Ｆ１～Ｆ３…端部接続配線の構成要素
ＶＩＡＨ…ビアホール
ＤＥ１～ＤＥ４…ビア電極（ビア埋め込み導体、層間接続導体）
Ｔ１～Ｔ４…端子
ＩＦ１…ＥＣＵ側インターフェース
ＩＦ２…コイル側インターフェース
ＬＴ…嵌合長

Claims (8)

1. 第１の導体が、第１の中心に対して左巻き、又は右巻きに巻かれる第１の渦巻き形状を有する第１の平面コイルと、
   前記第１の導体と同層の第２の導体が、第２の中心に対して、前記第１の平面コイルと同じ巻きで巻かれると共に、前記第１の渦巻き形状とは角度のずれがある第２の渦巻き形状を有し、かつ、前記第１の平面コイルに対して所定方向に隣接して配置される第２の平面コイルと、
   前記第１、第２の平面コイルを電気的に接続する第１の接続導体と、
   を有し、
   前記第１の平面コイルにおいて、前記第１の中心から、前記第１の中心とは反対側の第１の端部に向かって電流が流れているときは、前記第２の平面コイルでは、前記第２の中心とは反対側の第２の端部から、前記第２の中心に向かって電流が流れ、
   前記第１の平面コイルにおいて、前記第１の端部から前記第１の中心に向かって電流が流れているときは、前記第２の平面コイルでは、前記第２の中心から前記第２の端部に向かって電流が流れ、
   前記第１の接続導体は、前記第１の平面コイルの第１の中心と、前記第２の平面コイルの第２の中心とを電気的に接続する、
   平面コイルアレイ。
2. 前記第１の接続導体は、前記第１、第２の各平面コイルの巻線をまたぐように設けられる、導体線、又は導体電極、あるいは、多層構造の導体配線により構成されている、
   請求項１に記載の平面コイルアレイ。
3. 第１の導体が、第１の中心に対して左巻き、又は右巻きに巻かれる第１の渦巻き形状を有する第１の平面コイルと、
   前記第１の導体と同層の第２の導体が、第２の中心に対して、前記第１の平面コイルと同じ巻きで巻かれると共に、前記第１の渦巻き形状とは角度のずれがある第２の渦巻き形状を有し、かつ、前記第１の平面コイルに対して所定方向に隣接して配置される第２の平面コイルと、
   前記第１、第２の平面コイルを電気的に接続する第１の接続導体と、
   を有し、
   前記第１の平面コイルにおいて、前記第１の中心から、前記第１の中心とは反対側の第１の端部に向かって電流が流れているときは、前記第２の平面コイルでは、前記第２の中心とは反対側の第２の端部から、前記第２の中心に向かって電流が流れ、
   前記第１の平面コイルにおいて、前記第１の端部から前記第１の中心に向かって電流が流れているときは、前記第２の平面コイルでは、前記第２の中心から前記第２の端部に向かって電流が流れ、
   前記第１の導体と異なる層の第３の導体が、第３の中心に対して、前記第１の平面コイルと逆の巻きで渦巻き状に巻かれると共に、かつ前記第１の平面コイルに、平面視で重なるように配置される第３の平面コイルと、
   前記第３の導体と同層の第４の導体が、第４の中心に対して、前記第２の平面コイルと逆の巻きで渦巻き状に巻かれると共に、前記第２の平面コイルに、平面視で重なるように配置される第４の平面コイルと、
   を有し、
   前記第１の平面コイルの前記第１の中心と、前記第３の平面コイルの前記第３の中心とを電気的に接続する第２の接続導体と、
   前記第２の平面コイルの前記第２の中心と、前記第４の平面コイルの前記第４の中心とを電気的に接続する第３の接続導体と、
   前記第３の平面コイルの第３の端部と前記第４の平面コイルの第４の端部とを電気的に接続する、前記第３、第４の導体と同層である第４の接続導体と、
   を有し、
   前記第２、第３、第４の各接続導体、及び前記第１から第４の各平面コイルを含む電気的経路によって、前記第１、第２の平面コイルの前記第１、第２の端部同士が電気的に接続される、
   平面コイルアレイ。
4. 前記第２、第３、第４の各接続導体と、前記第３、第４の各平面コイルは、プリント基板の両面実装技術による多層構造、又は、基板上に層間絶縁層と多層配線層を形成する多層配線技術による多層構造により形成されている、
   請求項３に記載の平面コイルアレイ。
5. 複数の、請求項１乃至４の何れか１項に記載の平面コイルアレイを有し、各平面コイルアレイは、所定方向に沿って互いに平行に延在すると共に、前記所定方向に直交する方向に、間隔をあけて、積み重ねられ、各平面コイルアレイが電気的に接続されることで、１つの平面コイルアレイが構成されている、
   平面コイルアレイ。
6. 請求項１乃至４の何れか１項に記載の平面コイルアレイと、
   可動の、導電性の対象物の変位量に応じて生じ、かつ前記平面コイルアレイを経由して伝送される電気信号の電気的特性の変化を検出する検出部と、
   を有する変位センサ。
7. 前記対象物の櫛歯構造における櫛歯部材と櫛歯部材との間に、前記平面コイルアレイが配置されている、
   請求項６に記載の変位センサ。
8. 前記対象物は、サスペンションの構成部品であり、前記変位センサは、前記サスペンションの構成部品と前記平面コイルアレイとの相対的位置関係に応じて変動する、前記電気信号としての交流信号の周波数、又はインダクタンスの変動を検出することによって、前記サスペンションの変位量を測定するストロークセンサである、
   請求項６に記載の変位センサ。

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