(57)【要約】【課題】空洞部の大きさ容易に調整できる電流センサを提供する。【解決手段】主部材１０を構成する第１、第２構成部２０ａ、２０ｂ、３０ａ、３０ｂのうち少なくも一方の構成部を撓ませた状態で、第１構成部２０ａ、２０ｂの一端部と第２構成部３０ａ、３０ｂの一端部とを固定すると共に第１構成部２０ａ、２０ｂの他端部と第２構成部３０ａ、３０ｂの他端部とを固定し、内部に空洞部１１を形成すると共に空洞部１１を囲むコイルパターン１２を形成する。これによれば、第１、第２構成部２０ａ、２０ｂ、３０ａ、３０ｂの少なくとも一方を撓ませることで空洞部１１を形成しているため、撓ませる大きさを変更することで空洞部の大きさを容易に調整することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有し、一端部および前記一端部と反対側の他端部を有する第１、第２構成部（２０ａ、２０ｂ、３０ａ、３０ｂ）を用いて構成される主部材（１０）と、
前記主部材に形成されたコイルパターン（１２）と、
前記コイルパターンの内部に形成され、前記コイルパターンと接続される巻き戻し線（１３）と、を備え、
前記主部材は、前記第１、第２構成部のうち少なくも一方が撓まされた状態で、前記第１構成部の一端部と前記第２構成部の一端部とが固定されると共に前記第１構成部の他端部と前記第２構成部の他端部とが固定されることにより、内部に空洞部（１１）が形成されており、
前記コイルパターンおよび巻き戻し線は、前記空洞部を囲んで形成されていることを特徴とする電流センサ。
【請求項２】
前記第１構成部には、前記第１構成部における前記一端部から前記他端部まで第１コイルパターン（２１）が形成されていると共に、前記第１コイルパターンの内部に形成され、前記他端部にて前記第１コイルパターンと接続されると共に前記一端部まで引き延ばされた第１巻き戻し線（２２）が形成され、
前記第２構成部には、前記第２構成部における前記一端部から前記他端部まで第２コイルパターン（３１）が形成されていると共に、前記第２コイルパターンの内部に形成され、前記他端部にて前記第２コイルパターンと接続されると共に前記一端部まで引き延ばされた第２巻き戻し線（３２）が形成され、
前記第１コイルパターンと前記第２コイルパターンとは、巻き方向が逆向きとされていると共に内径が同じとされており、
前記第１コイルパターンのうち前記第１構成部の一端部側に形成されている部分と、前記第２コイルパターンのうち前記第２構成部の一端部側に形成されている部分とが容量結合されていると共に、前記第１コイルパターンのうち前記第１構成部の他端部側に形成されている部分と前記第２コイルパターンのうち前記第２構成部の他端部側に形成されている部分とが容量結合されていることにより、前記コイルパターンが構成され、
前記第１巻き戻し線のうち前記第１構成部の一端部側に形成されている部分と、前記第２巻き戻し線のうち前記第２構成部の一端部側に形成されている部分とが容量結合されていると共に、前記第１巻き戻しのうち前記第１構成部の他端部側に形成されている部分と前記第２巻き戻しのうち前記第２構成部の他端部側に形成されている部分とが容量結合されていることにより、前記巻き戻し線が構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
【請求項３】
前記第１構成部の一端部と前記第２構成部の一端部とは一体化されていることを特徴とする請求項２に記載の電流センサ。
【請求項４】
前記第１構成部の他端部と前記第２構成部の他端部とは一体化されており、
前記コイルパターンは、前記第１構成部における前記一端部から前記他端部まで形成されていると共に前記第２構成部における前記他端部から前記一端部まで連続して形成され、前記第１構成部の一端部側に形成されている部分と前記第２構成部の一端部側に形成されている部分とが容量結合されており、
前記巻き戻し線は、前記第２構成部の一端部にて前記コイルパターンと接続されると共に前記コイルパターンを貫通するように前記第１構成部の一端部まで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
【請求項５】
前記第１、第２構成部の一端部および前記第１、第２構成部の他端部のうち少なくとも一方は、前記第１、第２構成部を構成する主成分と同じ材料で構成された接合部材（４０）にて固定されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の電流センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主部材に電流が流れる被検出体が挿入される空洞部が形成されていると共に空洞部を囲むコイルパターンが形成されている電流センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、被検出体に流れる電流を測定する電流センサとして、例えば、特許文献１に貫通型の電流センサが提案されている。
【０００３】
具体的には、この電流センサは、可撓性を有し、一端部から他端部までコイルパターンが形成された基板を用いて構成されている。そして、基板が円筒状となるように撓ませられ、基板の一端部と他端部とが接合部材によって固定されることにより、コイルパターンで囲まれる空洞部が形成されている。言い換えると、空洞部を囲むようにコイルパターンが形成されている。なお、接合部材は、箱型の筐体とされ、基板の一端部および他端部が挿入される挿入孔、および一端部および他端部がベルト状に巻きつけられることによってこれらの端部を固定する固定部材等が形成されたものである。
【０００４】
このような電流センサは、空洞部に被検出体が挿入された状態で用いられ、被検出体に電流が流れると被検出体（空洞部）の周囲の磁場が変化するため、磁場に応じたセンサ信号を出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２４１４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記電流センサでは、空洞部の大きさの調整を固定部材に巻きつける基板（一端部および他端部）の巻きつけ量を変更することで行わなければならない。このため、現状では、空洞部の大きさを容易に調整できる電流センサが要求されている。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みて、空洞部の大きさ容易に調整できる電流センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、可撓性を有し、一端部および一端部と反対側の他端部を有する第１、第２構成部（２０ａ、２０ｂ、３０ａ、３０ｂ）を有する主部材（１０）と、主部材に形成されたコイルパターン（１２）と、コイルパターンの内部に形成され、コイルパターンと接続される巻き戻し線（１３）と、を備え、以下の点を特徴としている。
【０００９】
すなわち、主部材は、少なくも一方の構成部が撓まされた状態で、第１構成部の一端部と第２構成部の一端部とが固定されると共に第１構成部の他端部と第２構成部の他端部とが固定されることにより、内部に空洞部（１１）が形成されており、コイルパターンは、空洞部を囲んで形成されていることを特徴としている。
【００１０】
これによれば、第１、第２構成部の少なくとも一方を撓ませることで空洞部を形成しており、撓ませる大きさ（撓み量）を変更することで空洞部の大きさを容易に調整することができる。
【００１１】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態における電流センサの概略正面図、（ｂ）は（ａ）に示す第１基板の概略平面図である。
【図２】図１（ｂ）中のII−II線に沿った断面図である。
【図３】図１（ｂ）中のIII−III線に沿った断面図である。
【図４】図１に示す電流センサの使用状態を示す図である。
【図５】第１、第２コイルパターンから出力されるセンサ信号を示す図である。
【図６】（ａ）は本発明の第２実施形態における電流センサの概略正面図、（ｂ）は（ａ）に示す電流センサの概略平面図である。
【図７】（ａ）は本発明の第３実施形態における電流センサの概略正面図、（ｂ）は（ａ）に示す電流センサの概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００１４】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態の電流センサは、例えば、車載バッテリ等に接続されるバスバーのような被検出体に流れる電流を測定するものに用いられると好適である。
【００１５】
図１に示されるように、本実施形態の電流センサは、主部材１０の内部に空洞部１１が形成され、この空洞部１１を囲むように主部材１０にコイルパターン１２が形成されていると共にコイルパターン１２の内部にコイルパターン１２と接続された巻き戻し線１３が形成されて構成されている。主部材１０は、本実施形態では、本発明の第１構成部に相当する第１基板２０ａと、本発明の第２構成部に相当する第２基板３０ａを用いて構成されている。
【００１６】
第１基板２０ａは、可撓性を有する矩形板状の多層基板に第１コイルパターン２１および第１巻き戻し線２２が形成されて構成されている。具体的には、第１コイルパターン２１は、図２および図３に示されるように、多層基板中に形成された配線パターン２１ａや多層基板の層間を電気的に接続する層間接続部２１ｂが連結されて構成されている。そして、第１基板２０ａのうち長手方向の一方の端部（図１（ａ）中紙面右側の端部）を一端部とし、他方の端部（図１（ａ）中紙面左側の端部）を他端部とすると、一端部から他端部に向かって右巻きに巻き回されたパターンとされている。
【００１７】
また、第１巻き戻し線２２は、多層基板中に形成された配線パターン２１ａにて構成されている。そして、第１基板２０ａの他端部において第１コイルパターン２１の端部と接続され、第１コイルパターン２１の内部に第１コイルパターン２１の中心を通る軸に沿って一端部まで形成されている。
【００１８】
第２基板３０ａは、第１基板２０ａと同様に、可撓性を有する矩形板状の多層基板に第２コイルパターン３１および第２巻き戻し線３２が形成されて構成されている。第２コイルパターン３１および第２巻き戻し線３２は、特に図示しないが、第１コイルパターン２１および第１巻き戻し線２２と同様に、多層基板中に形成された配線パターンや多層基板の層間を電気的に接続する層間接続部にて構成されている。
【００１９】
そして、第２基板３０ａのうち長手方向の一方の端部（図１（ａ）中紙面右側の端部）を一端部とし、他方の端部（図１（ａ）中紙面左側の端部）を他端部とすると、第２コイルパターン３１は、一端部から他端部に向かって左巻きに巻き回されたパターンとされている。つまり、第１コイルパターン２１と第２コイルパターン３１とは、一端部から他端部に向かって巻き方向が逆巻きとされている。
【００２０】
なお、第１基板２０ａと第２基板３０ａとは同じ大きさとされており、第２コイルパターン３１の巻き数および内径は、第１コイルパターン２１と同じとされている。
【００２１】
また、第２巻き戻し線３２は、第１巻き戻し線２２と同様に多層基板中に形成された配線パターンにて構成されており、第２基板３０ａの他端部において第２コイルパターン３１の端部と接続され、第２コイルパターン３１の中心を通る軸に沿って一端部まで形成されている。
【００２２】
なお、このような第１、第２基板２０ａ、３０ａを構成する多層基板は、熱可塑性樹脂フィルムが複数枚積層された状態で一体化され、配線パターン２１ａや層間接続部２１ｂによってコイルパターンや巻き戻し線を形成可能なＰＡＬＡＰ（登録商標）等を用いて構成される。
【００２３】
また、第１、第２基板２０ａ、３０ａの一端部には、それぞれ第１、第２コイルパターン２１、３１および第１、第２巻き戻し線２２、３２と電気的に接続される接続端子２３、３３が備えられている。接続端子２３、３３は、図１中では簡略化して示してあるが、例えば、内部導体の周囲に絶縁膜を介して外部導体が配置されてなるいわゆる同心軸線等が用いられる。そして、例えば、内部導体がそれぞれ第１、第２コイルパターン２１、３１と電気的に接続され、外部導体がそれぞれ第１、第２巻き戻し線３２と電気的に接続されるように、はんだ付け等によって第１、第２基板２０ａ、３０ａの一端部に備えられている。
【００２４】
このように形成された第１、第２基板２０ａ、３０ａは、図１に示されるように、第１、第２基板２０ａ、３０ａの間に空洞部１１が形成されるように、撓ませられた状態で両端部が接合部材４０にて固定されている。
【００２５】
具体的には、第１、第２基板２０ａ、３０ａは、多層基板の積層方向（図１中紙面上下方向）に積層されている。そして、第１基板２０ａは略中央部が第２基板３０ａ側と反対側に変位するように撓ませられていると共に第２基板３０ａは略中央部が第１基板２０ａ側と反対側に変位するように撓ませられている。これにより、第１基板２０ａの略中央部と第２基板３０ａの略中央部との間に空洞部１１が形成されている。つまり、主部材１０の内部に空洞部１１が形成されている。
【００２６】
また、第１、第２基板２０ａ、３０ａは、両端部において互いに接触している。つまり、第１、第２基板２０ａ、３０ａの両端部において、第１コイルパターン２１と第２コイルパターン３１とが隣接して配置されていると共に、第１巻き戻し線２２と第２巻き戻し線３２とが隣接して配置されている。
【００２７】
このため、第１コイルパターン２１のうち第１基板２０ａの一端部側に形成されている部分と、第２コイルパターン３１のうち第２基板３０ａの一端部側に形成されている部分とが容量結合されている。同様に、第１コイルパターン２１のうち第１基板２０ａの他端部側に形成されている部分と、第２コイルパターン３１のうち第２基板３０ａの他端部側に形成されている部分とが容量結合されている。
【００２８】
また、第１巻き戻し線２２のうち第１基板２０ａの一端部側に形成されている部分と、第２巻き戻し線３２のうち第２基板３０ａの一端部側に形成されている部分とが容量結合されている。同様に、第１巻き戻し線２２のうち第１基板２０ａの他端部側に形成されている部分と、第２巻き戻し線３２のうち第２基板３０ａの他端部側に形成されている部分とが容量結合されている。
【００２９】
そして、上記のように、第１コイルパターン２１と第２コイルパターン３１とは、巻き方向が逆向きとされていると共に内径が同じとされている。したがって、第１コイルパターン２１と第２コイルパターン３１とは連続したコイルパターン１２とみなすことができる。同様に、第１巻き戻し線２２と第２巻き戻し線３２とが連続した巻き戻し線１３とみなすことができる。
【００３０】
つまり、空洞部１１を囲むように主部材１０にコイルパターン１２が形成されていると共にコイルパターン１２の内部にコイルパターン１２と接続された巻き戻し線１３が形成されているといえる。
【００３１】
主部材１０の両端部に備えられる接合部材４０は、それぞれ内部が空洞とされた有底筒状とされている。そして、第１、第２基板２０ａ、３０ａの一端部および他端部がそれぞれ接合部材４０の空洞に圧入されることで固定されている。なお、第１、第２基板２０ａ、３０ａの一端部に備えられた接続端子２３、３３は、接合部材４０の底部に形成された図示しない貫通孔を介して接合部材４０の外側まで引き出されている。
【００３２】
この接合部材４０は、主部材１０との間で応力が発生し難いものを用いることが好ましく、例えば、第１、第２基板２０ａ、３０ａをＰＡＬＡＰ等で構成する場合には、ＰＡＬＡＰの主成分となる熱可塑性樹脂フィルムと同じ材料を用いて構成されることが好ましい。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態の電流センサが構成されている。このような電流センサは、図４に示されるように、空洞部１１にバスバー等の電流が流れる被検出体５０が挿入された状態で用いられ、被検出体５０に流れる電流によって変化する磁場に応じて第１、第２コイルパターン２１、３１からセンサ信号が出力される。
【００３４】
具体的には、上記のように、第１、第２基板２０ａ、３０ａに形成された第１、第２コイルパターン２１、３１は巻き方向が逆向きとされている。このため、第１コイルパターン２１から出力されるセンサ信号をＣＨ１とし、第２コイルパターン３１から出力されるセンサ信号をＣＨ２とすると、図５に示されるように、第１コイルパターン２１から出力されるセンサ信号ＣＨ１と、第２コイルパターン３１から出力されるセンサ信号ＣＨ２とは同じ符号の信号となる。したがって、第１、第２コイルパターン２１、３１から出力されるセンサ信号の和を演算することにより、被検出体５０に流れる電流が測定される。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態の電流センサは、第１、第２基板２０ａ、３０ａを用いて主部材１０を構成し、第１、第２基板２０ａ、３０ａを撓ませることにより、内部に空洞部１１を形成している。このため、撓ませる大きさ（撓み量）を変更することによって空洞部１１の大きさを容易に調整することができ、ひいては被検出体５０の大きさや電流センサが配置される場所の自由度を向上させることもできる。
【００３６】
なお、上記では、第１基板２０ａの略中央部を第２基板３０ａと反対側に変位するように撓ませると共に第２基板３０ａの略中央部を第１基板２０ａと反対側に変位するように撓ませることにより、主部材１０の内部に空洞部１１を形成する例を説明したが、次のようにしてもよい。
【００３７】
例えば、第１基板２０ａの略中央部を第１、第２基板２０ａ、３０ａの積層方向と垂直方向（図１（ａ）中紙面垂直方向）に撓ませ、第２基板３０ａの略中央部を第１基板２０ａの撓み方向と反対方向に撓ませることにより、主部材１０の内部に空洞部１１を形成してもよい。また、第１、第２基板２０ａ、３０ａの略中央部の一方のみを撓ませることにより、主部材１０の内部に空洞部１１を形成してもよい。
【００３８】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して主部材１０を１つの基板で構成したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００３９】
図６に示されるように、本実施形態では、主部材１０が１つの矩形板状の多層基板にて構成されている。そして、主部材１０のうち長手方向の一方の端部（図６中紙面右側の端部）を一端部とし、他方の端部（図６中紙面左側の端部）を他端部とすると、主部材１０には、他端部から一端部側に向かって長手方向に沿ったスリット１４が形成されている。なお、スリット１４は主部材１０の一端部に達しておらず、主部材１０は一端部において一体化されている。
【００４０】
以下では、主部材１０のうち、スリット１４を通ると共に主部材１０の長手方向（図６中紙面左右方向）に延びる仮想線で分離される領域の一方の領域（図６中紙面上側の領域）を第１領域２０ｂとし、他方の領域（図６中紙面下側の領域）を第２領域３０ｂとして説明する。なお、本実施形態では、第１領域２０ｂが本発明の第１構成部に相当し、第２領域３０ｂが本発明の第２構成部に相当している。
【００４１】
第１領域２０ｂには、一端部から他端部に向かって右巻きに巻き回された第１コイルパターン２１が形成されている。また、第１領域２０ｂの他端部において第１コイルパターン２１の端部と接続され、第１コイルパターン２１の内部に第１コイルパターン２１の中心を通る軸に沿って一端部まで第１巻き戻し線２２が形成されている。
【００４２】
第２領域３０ｂには、一端部から他端部に向かって左巻きに巻き回された第２コイルパターン３１が形成されている。また、第２領域３０ｂの他端部において第２コイルパターン３１の端部と接続され、第２コイルパターン３１の内部に第２コイルパターン３１の中心を通る軸に沿って一端部まで第２巻き戻し線３２が形成されている。
【００４３】
そして、第１、第２コイルパターン２１、３１は、主部材１０の両端部で容量結合されている。同様に、第１、第２巻き戻し線２２、３２も、主部材１０の両端部で容量結合されている。
【００４４】
また、主部材１０は、第１領域２０ｂの略中央部が主部材１０の平面に対する法線方向（図６（ａ）中紙面上下方向）に撓まされた状態で他端部が接合部材４０にて固定されている。
【００４５】
このような電流センサとしても、第１領域２０ｂを撓ませることによって空洞部１１を形成しているため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
なお、上記において、第２領域３０ｂの略中央部を第１領域２０ｂが撓ませられる方向と反対方向に撓ませて空洞部１１を形成してもよい。また、第１領域２０ｂの略中央部を第２領域３０ｂ側と反対側に撓ませて空洞部１１を形成してもよいし、第１領域２０ｂの略中央部を第２領域３０ｂ側と反対側に撓ませると共に第２領域３０ｂの略中央部を第１領域２０ｂ側と反対側に撓ませて空洞部１１を形成してもよい。
【００４７】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第２実施形態に対してスリット１４の形成箇所を変更したものであり、その他に関しては第２実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００４８】
図７に示されるように、本実施形態では、スリット１４は一端部から他端部に向かって形成されており、第１領域２０ｂと第２領域３０ｂとは他端部において一体化されている。
【００４９】
そして、第１コイルパターン２１と第２コイルパターン３１とは、主部材１０の他端部において実際に連続して形成されている。また、第１巻き戻し線２２と第２巻き戻し線３２とは、主部材１０の他端部において実際に連続して形成されている。つまり、巻き戻し線１３は、第２領域３０ｂにおける一端部にてコイルパターン１２と接続され、第２領域３０ｂの他端部まで形成された後に第１領域２０ｂの他端部から一端部まで形成されている。
【００５０】
なお、第１、第２コイルパターン２１、３１は、主部材１０の一端部で容量結合されており、第１、第２巻き戻し線２２、３２も、主部材１０の一端部で容量結合されている。
【００５１】
そして、主部材１０は、第１領域２０ｂの略中央部が主部材１０の平面に対する法線方向（図７（ａ）中紙面上下方向）に撓まされた状態で一端部が接合部材４０にて固定されている。
【００５２】
このような電流センサとしても、第１領域２０ｂを撓ませることによって空洞部１１を形成しているため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
（他の実施形態）
上記第１実施形態では、第１、２構成部として第１、第２基板２０ａ、３０ａを用いた例について説明したが、次のようにしてもよい。すなわち、第１、第２構成部として、内部導体の周囲に絶縁膜を介してコイル状に外部導体が形成され、内部導体と外部導体とが一端部で接続された同心軸線を用いてもよい。このように同心軸線を用いて第１、第２構成部を構成しても、上記第１実施形態のように、両端部で互いの内部導体および外部導体を容量結合させ、少なくともいずれか一方を撓ませて空洞部１１を形成することにより、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１０    主部材
１１    空洞部
１２    コイルパターン
１３    巻き戻し線
２０ａ  第１基板（第１構成部）
２０ｂ  第１領域（第１構成部）
３０ａ  第２基板（第２構成部）
３０ｂ  第２領域（第２構成部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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