(57)【要約】【課題】特性のバラツキが少なく、磁気探傷の励磁用に用いることのできる筒状のコイルを提供すること【解決手段】可撓性の矩形の第１の絶縁基板３１の表面に複数の第１の薄膜導体３２がその全長にわたって互いに平行に設けられて第１の配線基板１１が形成されており、第２の絶縁基板４１の表面に複数の第２の薄膜導体４２が第１の薄膜導体３２と同じピッチで且つその両端部が互いに１ピッチづつずれて設けられて第２の配線基板１２が形成されており、第１の薄膜導体３２と第２の薄膜導体４２とが、それぞれの両端部が半田付けまたは溶接によって接続されて１つの環状のコイルに形成される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性の矩形の第１の絶縁基板の表面に複数の第１の薄膜導体がその全長にわたって互いに平行に設けられて第１の配線基板が形成されており、
可撓性の矩形の第２の絶縁基板の表面に複数の第２の薄膜導体がその全長にわたって前記第１の薄膜導体と同じピッチで且つその両端部が互いに１ピッチづつずれて設けられて第２の配線基板が形成されており、
前記第１の薄膜導体と前記第２の薄膜導体とが、それぞれの両端部が半田付けまたは溶接によって接続されて１つの環状のコイルに形成されてなる、
ことを特徴とするコイル。
【請求項２】
第２の薄膜導体は、その長さ方向の中間に１ピッチ分の段差を有することによって両端部が互いに１ピッチづつずれて設けられてなる、
請求項１記載のコイル。
【請求項３】
前記第１の薄膜導体および前記第２の薄膜導体は、前記第１の配線基板または前記第２の配線基板に形成されたプリントコイルであり、
前記第１の薄膜導体の最も外側の１つの端部および前記第２の薄膜導体の最も外側の１つの端部にそれぞれスルーホ−ルが形成され、前記各スルーホ−ルが外部への接続端子となっている、
請求項１または２記載のコイル。
【請求項４】
前記第１の配線基板および前記第２の配線基板は全体として４つの面からなる４角筒状に形成され、
前記第２の配線基板は、そのうちの１つの面において前記第１の配線基板と接続されてなる、
請求項１ないし３のいずれかに記載のコイル。
【請求項５】
請求項４記載のコイルが２つ組み合わされており、
１つの前記コイルが他の１つの前記コイルの中に嵌め込まれ、これによって前記コイルのそれぞれの２つの面が互いに重なり、重なった面においてそれぞれの前記第１の薄膜導体同士が直交してなる、
ことを特徴とする励磁用コイル。
【請求項６】
可撓性の矩形の絶縁基板の表面に複数の薄膜導体がその全長にわたって互いに平行に且つその両端部が互いに１ピッチづつずれて設けられて配線基板が形成されており、
前記配線基板の両端が重ねられて筒状に形成され、且つ前記薄膜導体の両端部が半田付けまたは溶接によって接続されて１つの環状のコイルに形成されてなる、
ことを特徴とするコイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば磁気探傷における励磁のためなどに用いられるコイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電流によって磁界を発生させるため、またはこれとは逆に磁界や電流を検出するために、種々のコイルが用いられている。例えば、磁気探傷においては、励磁用のコイルに交流電流を流して交播磁界を発生させ、金属構造物の内部に傷が存在した場合に生じる交播磁界の乱れをサーチ用のコイルによって検知する。
【０００３】
従来より、そのような励磁用のコイルとして、絶縁材料からなる円筒状のボビンに被覆電線を手巻き（機械巻き）で巻いたものが一般に用いられている。
【０００４】
また、手巻きではその作業が大変でありバラツキも大きいことから、プリント配線板にコイルを形成したものが種々提案されている。例えば、絶縁基材の両面にプリントコイルを形成して互いに接続したコイル（特許文献１）、プリント基板に２列の穴を設け、２つの穴を繋ぐ導電パターンを表面と裏面でジグザグになるように形成したコイル（特許文献２）などがある。
【特許文献１】特開平１１−３０７３６６
【特許文献２】特開平１１−３４００４０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上に述べた特許文献１のコイルでは、励磁用のコイルのための多数の巻き数を得ることが困難である。また、特許文献２のコイルでは、ジグザグの回数を多くすることによってインダクタンスを大きくすることが可能であるが、その基板の厚さに相当する部分がコイルのコアとなるので、励磁用のコイルとしては不向きである。
【０００６】
磁気探傷の励磁用のコイルはその形状が筒状であることが望ましいので、この点では手巻きのコイルがそれに向いているが、手巻きのコイルはやはり特性のバラツキが生じやすいという欠点がある。
【０００７】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、特性のバラツキが少なく、磁気探傷の励磁用に用いることのできる筒状のコイル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】
本発明に係るコイルは、可撓性の矩形の第１の絶縁基板の表面に複数の第１の薄膜導体がその全長にわたって互いに平行に設けられて第１の配線基板が形成されており、可撓性の矩形の第２の絶縁基板の表面に複数の第２の薄膜導体がその全長にわたって前記第１の薄膜導体と同じピッチで且つその両端部が互いに１ピッチづつずれて設けられて第２の配線基板が形成されており、前記第１の薄膜導体と前記第２の薄膜導体とが、それぞれの両端部が半田付けまたは溶接によって接続されて１つの環状のコイルに形成される。
【０００９】
好ましくは、第２の薄膜導体は、その長さ方向の中間に１ピッチ分の段差を有することによって両端部が互いに１ピッチづつずれて設けられてなる。
【００１０】
また、前記第１の薄膜導体および前記第２の薄膜導体は、前記第１の配線基板または前記第２の配線基板に形成されたプリントコイルであり、
前記第１の薄膜導体の最も外側の１つの端部および前記第２の薄膜導体の最も外側の１つの端部にそれぞれスルーホ−ルが形成され、前記各スルーホ−ルが外部への接続端子となっている。
【００１１】
また、前記第１の配線基板および前記第２の配線基板は全体として４つの面からなる４角筒状に形成され、前記第２の配線基板は、そのうちの１つの面において前記第１の配線基板と接続されてなる。
【００１２】
本発明に係る励磁用コイルは、１つの前記コイルが他の１つの前記コイルの中に嵌め込まれ、これによって前記コイルのそれぞれの２つの面が互いに重なり、重なった面においてそれぞれの前記第１の薄膜導体同士が直交してなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、特性のバラツキが少なく、磁気探傷の励磁用に用いることのできる筒状のコイルを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本発明の一実施形態に係るコイル２の斜視図、図２は図１のコイル２の一部を拡大して示す図、図３はコイル２の一部を拡大して示す断面図、図４は第１の配線基板１１の正面図、図５は第２の配線基板１２の正面図、図６は他の実施形態の第２の配線基板１２Ｂの正面図である。
【００１５】
図１において、コイル２は、全体として４つの面２１ａ〜ｄからなる４角筒状に形成されている。各面２１ａ〜ｄは、それらの辺の長さが全て等しく、つまり同じ大きさの正方形である。これら４つの面２１ａ〜ｄは、第１の配線基板１１と第２の配線基板１２とが環状に接続され、且つ第１の配線基板１１の適当な箇所が直角に折り曲げられて形成されている。
【００１６】
図４に示すように、第１の配線基板１１は、可撓性の矩形の第１の絶縁基板３１の表面に、複数の第１の薄膜導体３２，３２，３２…が、その全長にわたって互いに平行に設けられて形成されている。
【００１７】
第１の絶縁基板３１は、プラスチック製の薄いフィルムからなる。その材料として、例えば、ポリアミド、ポリイミド、ナイロン、テフロン（登録商標）、ポリエステル、マイラーなど、絶縁性の良好なもの、またできるだけ耐熱性の良好なものが用いられる。第１の絶縁基板３１の寸法の例をあげると、縦が５〜１０ｍｍ程度、横が２０〜４０ｍｍ程度、厚さが例えば２０〜１００μｍ程度、具体的には例えば２０μｍまたは５０μｍ程度のものが用いられる。
【００１８】
第１の薄膜導体３２は、それぞれ第１の絶縁基板３１の表面に接着した高純度の銅薄膜をエッチングなどによって所定の形状に形成したものである。つまり、本実施形態において、第１の薄膜導体３２は、プリント線であり、これによってコイルが形成されるので、プリントコイルということもできる。後に述べる第２の薄膜導体４２についても同様である。
【００１９】
第１の薄膜導体３２は、例えば１００μｍ程度のピッチで形成される。その場合に、線幅が４０〜６０μｍ程度、間隔が６０〜４０μｍ程度で、厚さは５〜２０μｍ程度である。第１の絶縁基板３１の縦が５ｍｍ程度である場合に、ピッチが１００μｍであれば、約５０（＝５÷０．１）本の第１の薄膜導体３２が形成される。
【００２０】
図５に示すように、第２の配線基板１２には、可撓性の矩形の第２の絶縁基板４１の表面に複数の第２の薄膜導体４２，４２，４２…が、その全長にわたって第１の薄膜導体３２と同じピッチで、且つその中間にそれぞれ１ピッチ分の段差４３を有することによって、両端部が互いに１ピッチづつずれて設けられている。
【００２１】
すなわち、第２の薄膜導体４２は、それぞれ、図５の左端から右方に延び、途中の段差４３の部分で、図５の右端から左方に延びてきた１本下の第２の薄膜導体につながっている。上側の最も外側、つまり最上端にある第２の薄膜導体４２の左端には、スルーホ−ル４４が設けられ、これが外部への接続端子となっている。また、下側の最も外側、つまり最下端の左端にもスルーホ−ル４５が設けられ、このスルーホ−ル４５が第１の配線基板１１の最下端の第１の薄膜導体３２の右端と接続され、これが外部への接続端子となっている。
【００２２】
第２の絶縁基板４１の材質、縦および厚さ寸法は、第１の絶縁基板３１と同じである。また、第２の薄膜導体４２の材質、線幅、間隔、および厚さ寸法も、第１の薄膜導体３２と同じである。但し、図１および図２の正面視において、第１の薄膜導体３２は第１の絶縁基板３１の表面に形成されているのに対し、第２の薄膜導体４２は第２の絶縁基板４１の裏面に形成されている。つまり、これらの図において、第２の薄膜導体４２は第２の絶縁基板４１の向こう側にあって隠れているので破線で示すべきであるが、図が見にくくなるので便宜上実線で示してある。
【００２３】
第１の配線基板１１および第２の配線基板１２の製作プロセスの例について簡単に説明する。
【００２４】
第１の絶縁基板３１および第１の薄膜導体３２の材料として、可撓性を有する薄いプラスチックフィルムを準備する。プラスチックフィルムの両面に銅薄膜を設ける。その際に、銅薄膜を接着してもよいし、電気化学的に形成してもよい。このような基板に対して、第１の薄膜導体３２または第２の薄膜導体４２となるべき所定の形状、線間隔、および線幅のパターンを銅薄膜の上に多数描き、その部分をマスキングする。そして、基板をエッチング液中に浸漬し、攪拌しながら所定の時間エッチングする。その後、スルーホールの穴をあけ、メッキなどによってスルーホールに導体を充填する。必要に応じて、表面に保護層を形成しておく。
【００２５】
さて、第２の配線基板１２は、１つの面２１ａにおいて、第１の配線基板１１と接続されている。つまり、第１の配線基板１１の両端部と、第２の配線基板１２の両端部とは、重なり部分ＫＢで互いに重なっており、重なり部分ＫＢにおいて、第１の薄膜導体３２の端部と第２の薄膜導体４２の端部とがクリーム半田ＣＨによって接続されている。
【００２６】
つまり、第１の配線基板１１と第２の配線基板１２との接続に当たって、まず、重なり部分ＫＢの第１の薄膜導体３２と第２の薄膜導体４２との部分に、クリーム半田ＣＨがのるようにクリーム半田ＣＨの印刷を行う。そして、顕微鏡や拡大表示装置などを用い、重なり部分ＫＢを重ねて位置合わせを行う。その状態で、こてで押さえて加熱する。なお、半田付けに代えて溶接を行ってもよい。
【００２７】
なお、第１の配線基板１１と第２の配線基板１２とを接続するのに、第１の薄膜導体３２と第２の薄膜導体４２とが対向する必要がある。つまり、第１の配線基板１１において第１の薄膜導体３２が外方に露出している場合には、第２の配線基板１２においては第２の薄膜導体４２は内方に露出するようにし、第２の薄膜導体４２を第１の薄膜導体３２の外側から貼り合わせる。これとは逆に、第１の薄膜導体３２が内方に露出している場合には、第２の薄膜導体４２は外方に露出するようにし、第２の薄膜導体４２を第１の薄膜導体３２の内側から貼り合わせる。
【００２８】
なお、第１の薄膜導体３２と第２の薄膜導体４２との貼り合わせには、上に述べたようにクリーム半田ＣＨを用いた加熱接続で行えるが、これに加えて、第１の配線基板１１と第２の配線基板１２とを適当な接着剤で接着したり、加熱による熱融着などを行ってもよい。
【００２９】
上に述べたコイル２は、プリント配線板にプリントコイルが形成されているので、製品ごとの特性のバラツキが少なく、寸法、形状、特性について均一性が得られ、また磁場の平行性が得られる。つまり、設計通りの特性が得られるので、コイル２を組み込んだ装置について仕様通りの性能を得やすい。また、コイル２は４角筒状であり、第１の薄膜導体３２および第２の薄膜導体４２には励磁のために必要十分な大きさの電流を流すことができるので、磁気探傷の励磁用として好適に用いることができる。
【００３０】
なお、上に述べた第２の配線基板１２は、第２の薄膜導体４２が第２の配線基板１２の上辺および下辺と平行に設けられ、途中の段差４３によって両端部が互いに１ピッチづつずれているが、図６に示す第２の配線基板１２Ｂのように、段差４３を設けることなく、第２の薄膜導体４２Ｂを両端部間で１ピッチづつずれるように斜めに形成してもよい。
【００３１】
次に、上に述べたコイル２を２つ組み合わせた励磁用コイル４について説明する。
【００３２】
図７は２つのコイル２の組み合わせ方を説明する図、図８は励磁用コイル４の１つの面のコイルの巻き方向を示す図、図９は励磁用コイル４の励振方法の例を示す図である。
【００３３】
図７に示すように、一方のコイル２Ａの空芯部に、他方のコイル２Ｂの面２１ｂが先に入っていくように嵌め込む。その結果、コイル２Ａの面２１ｃとコイル２の面２１ｃとが互いに重なり、重なった面２１ｃにおいて、それぞれの第１の薄膜導体３２同士が直交する。なお、この場合に、一方のコイル２Ａを他方のコイル２Ｂよりも僅かに大きくしておけばよい。
【００３４】
図９に示すように、一方のコイル２Ａの第１の薄膜導体３２にＣｏｓｉｎｅ波（余弦波）を加え、他方のコイル２Ｂの第１の薄膜導体３２にＳｉｎｅ波（正弦波）を加える。そうすると、図８に示す面２１ｃには回転磁界が生じる。２つのコイル２Ａ，２Ｂの形状および第１の薄膜導体３２の巻き方などのバランスが良好であるので、歪みのないきれいな回転磁界が得られる。なお、数値例をあげると、Ｃｏｓｉｎｅ波およびＳｉｎｅ波の周波数は、例えば数ＫＨｚ〜数百ＫＨｚであり、電流は例えば２０〜５０ｍＡである。
【００３５】
上に述べた実施形態においては、第１の配線基板１１と第２の配線基板１２との２つの基板を接続してコイル２を構成したが、１つの配線基板のみでコイルをコイルすることも可能である。すなわち、可撓性の矩形の絶縁基板の表面に複数の薄膜導体をその全長にわたって互いに平行に且つその両端部が互いに１ピッチづつずれるようにして設け、これによって１つの配線基板を形成する。その配線基板の両端を重ねて筒状に形成し、且つ薄膜導体の両端部を半田付けまたは溶接によって接続し、１つの環状のコイルに形成する。その他の構成は上に述べたコイル２，２Ａ，２Ｂと同様とする。したがって、これを図で示した場合には、図１において第１の配線基板１１と第２の配線基板１２とがいずれか一方の端部で当初から繋がって連続したものを配線基板とし、他方の端部を図１に示すように後で貼り合わせたものとなる。このようにすれば、コイルの構成がより簡単になる。この場合においても、コイルによって発生する磁場の平行性、均一性を格段に向上させることが可能である。
【００３６】
上に実施形態においては、コイル２の形状が４角筒状であるが、６角筒状、８角筒状、または円筒状などとしてもよい。また、コイル２のリード線を一体に設けることも可能である。すなわち、例えば、第１の絶縁基板３１または第２の絶縁基板４１に、スルーホ−ル４４，４５などの接続端子から延びる線を薄膜導体３２，４２と同じようにして形成しておけばよい。その際に、２本のリード線をツイスト線として構成するには、絶縁基板の表裏に対向して交差するようにパターンを交互に形成しておき、スルーホールによって表裏のパターンを接続することによってツイスト線とすることができる。このようにして配線用のリード線を引き出すことにより、外部から加わる力がコイル２に大きく作用することなく、強度的に丈夫なコイル２とすることができる。
【００３７】
その他、コイル２または励磁用コイル４の全体または各部の構成、形状、寸法、個数、材質などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、磁気探傷用の励磁用のコイル、インダクタンス、その他の種々のコイルとして利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係るコイルの斜視図である。
【図２】図１のコイルの一部を拡大して示す図である。
【図３】コイルの一部を拡大して示す断面図である。
【図４】第１の配線基板の正面図である。
【図５】第２の配線基板の正面図である。
【図６】他の実施形態の第２の配線基板の正面図である。
【図７】２つのコイル２の組み合わせ方を説明する図である。
【図８】励磁用コイルの１つの面のコイルの巻き方向を示す図である。
【図９】励磁用コイルの励振方法の例を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
２，２Ａ，２Ｂ  コイル
４  励磁用コイル
１１  第１の配線基板
１２  第２の配線基板
２１ａ〜ｄ  面
３１  第１の絶縁基板
３２  第１の薄膜導体
４１  第２の絶縁基板
４２  第２の薄膜導体
４３  段差
４４，４５  スルーホ−ル
【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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【図８】
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【図９】
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