(57)【要約】【課題】巻太りを生じさずに巻線を施すことができ、かつ、多軸コイルのそれぞれの軸心を一致させて正確に磁界を検出することができるようにした磁界センサ用ボビンおよびこれを用いた磁界センサならびに磁界測定器の提供。【解決手段】略立方体形状を呈するボビン本体部１２と、該ボビン本体部１２にそれぞれの円心が略一致し、かつ、直交する位置関係のもとでその円周方向を各別に凹陥させて形成される円環状の溝底面１３ａ，１４ａ，１５ａを有する３本の溝部１３，１４，１５とを備え、これらの各溝部１３，１４，１５をそれぞれの溝底面１３ａ，１４ａ，１５ａの面高が相互に非同一となる高低差を設けて磁界センサ用ボビン１１を形成し、これに巻線を施すことで磁界センサとし、該磁界センサを測定器本体に組み込むことで磁界測定器を形成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
適宜の立体形状を呈するボビン本体部と、該ボビン本体部にそれぞれの中心が略一致し、かつ、直交する位置関係のもとでその周方向を各別に凹陥させて形成される環状の溝底面を有する複数本の溝部とを備え、
これらの各溝部は、それぞれの前記溝底面の面高が相互に非同一となる高低差を設けて形成したことを特徴とする磁界センサ用ボビン。
【請求項２】
前記ボビン本体部は、略立方体形状を呈する６面体からなり、各溝部は、溝底までの深さを変えてそれぞれの前記溝底面に高低差を設けた請求項１に記載の磁界センサ用ボビン。
【請求項３】
前記ボビン本体部は、各溝部の開口面と隣り合う各面領域をその余の表面の面高よりも一段低くした段差平坦部を設けた請求項２に記載の磁界センサ用ボビン。
【請求項４】
前記ボビン本体部は、その６面のうち、１の頂点を共有して隣り合う３面に軸方向を特定するための目印を各別に配設した請求項２または３に記載の磁界センサ用ボビン。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれかに記載の磁界センサ用ボビンが用いられ、
該磁界センサ用ボビンが備える各溝部において溝底までの深さが深い溝部側から順に巻太りなく線材を巻き付けて軸方向別の巻線を施したことを特徴とする磁界センサ。
【請求項６】
請求項４に記載の磁界センサ用ボビンが用いられ、前記目印により特定される軸方向と巻き順とを関係付けて各溝部に巻線が施された請求項５に記載の磁界センサ。
【請求項７】
請求項５または６に記載の磁界センサと、該磁界センサを収容するケース部を備えて磁界測定を自在に形成された測定器本体とで構成され、
前記ケース部と前記磁界センサとの間では、予め定めてある軸方向に適合する位置関係でのみ磁界センサの収容を可能とする嵌合部の形成を自在としたことを特徴とする磁界測定器。
【請求項８】
請求項１に記載の磁界センサ用ボビンを構成するボビン本体部は、球体における経度線に相当する部位に設けた縦方向での円周方向に設けた一方の溝部と、該溝部の位置から９０度ずれた位置の経度線に相当する部位に設けた他方の溝部と、前記球体における赤道線に相当する部位に設けた横方向での溝部とをそれぞれの中心を略一致させて設け、これらの溝部を画成してい側壁部を残したその余の各部位である上下各４領域に同一形状の凹陥部を各別に設けて形成するとともに、
前記ボビン本体部のそれぞれの前記溝部に各別に巻線を施して形成される三軸構造の磁界センサを対面合致する内部構造を備える二分割されたケース部内に収容して測定器本体とし、
該測定器本体は、前記ケース部の下面部側と対面合致する嵌合支持部を有する基台を介してその定置を自在としたことを特徴とする磁界測定器。
【請求項９】
前記測定器本体は、ケーブルを介して他機材への接続を自在とした請求項８に記載の磁界測定器。
【請求項１０】
前記ケース部の表面には、前記磁界センサの軸方向の別を特定するための目印を軸方向別に配設した請求項７ないし９のいずれかに記載の磁界測定器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多軸コイルのそれぞれの軸心を一致させて正確に磁界を検出することができるようにした磁界センサ用ボビンおよびこれを用いた磁界センサならびに磁界測定器に関する技術である。
【背景技術】
【０００２】
磁束あるいは磁束密度を測定する磁界測定器は、磁界センサを構成するコイルの軸方向が２軸以上必要になる例も多くある。
【０００３】
図１２は、コイルの軸方向がＸ軸とＹ軸とＺ軸との３軸である場合のコイルの配置例を示す説明図であり、Ｘ軸用コイル１とＹ軸用コイル２とＺ軸用コイル３とを例えば図示しない基板上に固定するなどして配置されている。
【０００４】
しかし、図１２に示す例では、巻線の中心位置がそれぞれ異なっているために、巻線同士が中心で直交せず不明確であことから、各軸で個別に測定したＢＸ，ＢＹ，ＢＺの各値をそれぞれの中心位置から得ることができるので正確ではあっても、上記したように３軸の中心が不明確であるために数式１で得られる合成値が意味するものが不明確になってしまうという問題があった。
【０００５】
【数１】
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【０００６】
図１３は、このような問題に対処する観点から下記特許文献１に開示されているボビンを示す斜視図であり、この場合、ボビン５は、円柱形状を呈するボビン本体６の周面に互いに直交する位置関係で溝７，８，９を形成し、各溝７，８，９に図示しない巻線を施すことで、磁界センサとして用いることができるようになっていた。
【特許文献１】特開２００４−１４９３０８号公報（同文献中の図２参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、図１３に示すボビン５による場合には、例えば溝７の巻線と溝８の巻線との間に巻太りが生じないとしても、溝８の巻線に対して溝９の側の巻線には巻太りが生じてしまうという不都合があった。
【０００８】
また、各溝７，８，９には、それぞれ直角となった角が存在しており、線径の細い線材を用いて巻線を施す際には断線しやすいという不具合もあった。
【０００９】
本発明は、従来技術にみられた上記課題に鑑み、巻太りを生じさせることなく巻線を施すことができ、かつ、多軸コイルのそれぞれの軸心を一致させて正確に磁界を検出することができるようにした磁界センサ用ボビンおよびこれを用いた磁界センサならびに磁界測定器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】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成すべくなされたものであり、そのうちの第１の発明（磁界センサ用ボビン）は、適宜の立体形状を呈するボビン本体部と、該ボビン本体部にそれぞれの中心が略一致し、かつ、直交する位置関係のもとでその周方向を各別に凹陥させて形成される環状の溝底面を有する複数本の溝部とを備え、これらの各溝部は、それぞれの前記溝底面の面高が相互に非同一となる高低差を設けて形成したことを最も主要な特徴とする。
【００１１】
この場合、前記ボビン本体部は、略立方体形状を呈する６面体からなり、各溝部は、溝底までの深さを変えてそれぞれの前記溝底面を非同一の面高として形成するのが好ましい。また、前記ボビン本体部は、各溝部の開口面と隣り合う各面領域をその余の表面の面高よりも一段低くした段差平坦部を設けておくこともできる。さらに、前記ボビン本体部は、その６面のうち、１の頂点を共有して隣り合う３面に軸方向を特定するための目印を各別に配設しておくのが望ましい。
【００１２】
また、第２の発明（磁界センサ）は、上記したいずれかの磁界センサ用ボビンが用いられ、該磁界センサ用ボビンが備える各溝部において溝底までの深さが深い溝部側から順に巻太りなく線材を巻き付けて軸方向別の巻線を施したことを最も主要な特徴とする。
【００１３】
この場合、１の頂点を共有して隣り合う３面に軸方向を特定するための目印を各別に配設した前記ボビン本体部を備える磁界センサ用ボビンを用いて、前記目印により特定される軸方向と巻き順とを関係付けて各溝部に巻線が施しておくのが好ましい。
【００１４】
第３の発明（磁界測定器）は、上記磁界センサと、該磁界センサを収容するケース部を備えて磁界測定を自在に形成された測定器本体とで構成され、前記ケース部と前記磁界センサとの間では、予め定めてある軸方向に適合する位置関係でのみ磁界センサの収容を可能とする嵌合部の形成を自在としたことを最も主要な特徴とする。
【００１５】
第４の発明（磁界測定器）は、請求項１に記載の磁界センサ用ボビンを構成するボビン本体部は、球体における経度線に相当する部位に設けた縦方向での円周方向に設けた一方の溝部と、該溝部の位置から９０度ずれた位置の経度線に相当する部位に設けた他方の溝部と、前記球体における赤道線に相当する部位に設けた横方向での溝部とをそれぞれの中心を略一致させて設け、これらの溝部を画成してい側壁部を残したその余の各部位である上下各４領域に同一形状の凹陥部を各別に設けて形成するとともに、前記ボビン本体部のそれぞれの前記溝部に各別に巻線を施して形成される三軸構造の磁界センサを対面合致する内部構造を備える二分割されたケース部内に収容して測定器本体とし、該測定器本体は、前記ケース部の下面部側と対面合致する嵌合支持部を有する基台を介してその定置を自在としたことを最も主要な特徴とする。この場合、前記測定器本体は、ケーブルを介して他機材への接続を自在とすることもできる。
【００１６】
上記した各磁界測定器において、前記ケース部の表面には、前記磁界センサの軸方向の別を特定するための目印を軸方向別に配設しておくのが望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、巻太りを生じさずに巻線を施すことができ、かつ、多軸コイルのそれぞれの軸心を略一致させて正確に磁界を検出することができる比較的小型な磁界センサを容易に形成することができる。また、該磁界センサを用いることで軸方向をずらすことなく正確に磁界を測定することができる磁界測定器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】
【００１８】
図１は、本発明のうち、第１の発明に係る磁界センサ用ボビンの一例を示す全体斜視図である。同図によれば、磁界センサ用ボビン１１の全体は、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とからなる３軸コイルをそれぞれの軸心を略一致させることができる構造を備えて形成されている。
【００１９】
すなわち、は、適宜大きさの略立方体形状を呈するボビン本体部１２と、該ボビン本体部１２にそれぞれの円心が略一致し、かつ、直交する位置関係のもとでその周方向を各別に凹陥させて形成される円環状の溝底面１３ａ，１４ａ，１５ａを有する３本の溝部１３，１４，１５とを備え、これらの各溝部１３，１４，１５は、それぞれの溝底面１３ａ，１４ａ，１５ａの面高が相互に非同一となる高低差を設けて形成されている。
【００２０】
これを具体的に説明すれば、６面体であるボビン本体部１２には、縦方向での周面として連続する４つの各面を均等に２分割するようにしてその周方向に凹陥させることで溝底面１３ａが円環状となって連続するＸ軸方向の溝部１３と、該溝部１３と縦方向で直交する位置関係のもとで同様に溝底面１４ａが円環状となって連続するＹ軸方向の溝部１４と、これらの溝部１３，１４と横方向で直交する位置関係のもとで同様に溝底面１５ａが円環状となって連続するＺ軸方向の溝部１５とが形成されている。なお、図２は、図１に示す磁界センサ用ボビン１１を同図中に示される矢視方向を正面側とする場合の６面の各面構成を各別に示すものであり、その中央に位置する面は正面図を、正面図の左側に位置する面は左側面図を、正面図の右側に位置する面は右側面図を、正面図の上側に位置する面は平面図を、正面図の下側に位置する面は底面図をそれぞれ示す。
【００２１】
この場合、３本の溝部１３，１４，１５の各溝底面１３ａ，１４ａ，１５ａの高低差は、Ｘ軸方向の溝部１３の溝底面１３ａが一番低く、Ｙ軸方向の溝部１４の溝底面１４ａが次に低く、Ｚ軸方向の溝部１５の溝底面１５ａが最も高くなっている。
【００２２】
このような各溝底面１３ａ，１４ａ，１５ａの高低差は、各溝部１３，１４，１５に図４に示すように線材２２を整列巻するなどして巻線を施した際に、巻太りが生じない程度の範囲内で適宜設定されている。
【００２３】
また、ボビン本体部１２は、各溝部１３，１４，１５の開口面１３ｂ，１４ｂ，１５ｂと隣り合う各面領域、つまり各溝部１３，１４，１５の開口面１３ｂ，１４ｂ，１５ｂの両側に位置する部位がその余の表面１２ａの面高よりも一段低くなった段差平坦部１６を備えている。これにより、各溝部１３，１４，１５の開口面１３ｂ，１４ｂ，１５ｂは、段差平坦部１６を介して覆設される銅箔テープなどの導電テープ２３により図６に示すように隠蔽されて静電シールドされることになる。
【００２４】
さらに、ボビン本体部１２は、その６面のうち、１の頂点を共有して隣り合う３面に軸方向を特定するための目印１７が各別に配設されている。これを図１に即して具体的に説明すれば、ボビン本体部１２は、表出している３面のうち、左側面と右側面と上側面とが１の頂点を共有して隣り合っている。
【００２５】
このうち、左側面の左上隅に位置する面領域には、１つの小穴１７ａがＸ軸方向を示す目印１７として、上側面の奥隅に位置する面領域には、２つの小穴１７ｂがＹ軸方向を示す目印１７として、右側面の右上隅に位置する面領域には、３つの小穴１７ｃがＺ軸方向を示す目印１７としてそれぞれ配設されている。
【００２６】
次にこのような構造を備える磁界センサ用ボビン１１に対し巻線を施して形成される磁界センサ２１を図３ないし図６を参照しながら説明すれば、磁界センサ用ボビン１１を構成しているボビン本体部１２は、既に説明したように３本の溝部１３，１４，１５を備えている。
【００２７】
これらの溝部１３，１４，１５の各溝底面１３ａ，１４ａ，１５ａまでの深さは、目印１７が１つの小穴１７ａとして示されるＸ軸方向の溝部１３の溝底面１３ａが最も深く、目印１７が２つの小穴１７ｂとして示されるＹ軸方向の溝部１４の溝底面１４ａが次に深く、目印１７が３つの小穴１７ｃとして示されるＺ軸方向の溝部１５の溝底面１５ａが最も浅くなっており、これにより巻太りが生じないようにして各溝部１３，１４，１５にＸ軸方向→Ｙ軸方向→Ｚ軸方向の順に巻線を施すとができるようになっている。
【００２８】
例えば線径が０．０９ｍｍ程度のポリウレタン導線などからなる線材２２の巻付けは、まず、１つの小穴１７ａによりＸ軸方向が示されている目印１７を確認して図２におけるＸ軸方向の溝部１３に対して行われ、次いで、２つの小穴１７ｂによりＹ軸方向が示されている目印１７を確認してＹ軸方向の溝部１４に対して行われ、最後に、３つの小穴１７ｃによりＺ軸方向が示されている目印１７を確認してＺ軸方向の溝部１５に対して行われる。
【００２９】
その際における線材２２の巻付け方向は、図４（ａ）に示すように目印１７が位置する面を左側面とすると、右側面方向がその軸方向となり、該軸方向に対し図４（ｂ）に示すように左巻きとなって行われ、例えば整列巻きで１００ターン程度の巻数で巻き付けられる。
【００３０】
このようにして各溝部１３，１４，１５に順に巻線が施された後は、図５に示すように線材２２の始端側と終端側とを略こより状に撚って各引出し線２２ａ，２２ｂ，２２ｃとして取り出す。しかる後、図６に示すように導電テープ２３を相互の交差部位２４を適宜の絶縁材を介在させて非導通とした上で、段差平坦部１６を介して各溝部１３，１４，１５の開口面１３ｂ，１４ｂ，１５ｂを塞ぐように交差配置しながら覆設することで、第２の発明である３軸構造の磁界センサ２１が形成されることになる。なお、図６中の符号２５は、軸方向別の各導電テープ２３に接続させて引き出された例えばポリウレタン導線などからなる線材を示す。
【００３１】
図７は、第３の発明に係る磁界測定器の一例を分解して示す斜視図であり、図８は、その組立て後の状態を示す全体斜視図である。
【００３２】
これらの図によれば、磁界測定器３１は、図３または図４に示す磁界センサ２１と、該磁界センサ２１を収容するケース本体部３３を備えて磁界測定を自在に形成された測定器本体３２とで構成されており、該測定器本体３２は、その基端側が把持操作部４２との連結が自在となって形成されている。
【００３３】
この場合、測定器本体３２は、組合せ自在に二分割された下側筐体部３４と上側筐体部３７とで構成されており、下側筐体部３４の先端側には、上面を開口させた下ケース部３５が、上側筐体部３７の先端部には、下面側を開口させた上ケース部３８が設けられており、これら下ケース部３５と上ケース部３８とを相互の開口側を対面合致させて組み合わせることでケース本体部３３が形成されるようになっている。
【００３４】
しかも、ケース本体部３３内には、磁界センサ２１をその軸方向を所定の方向に向けた状態で正しく収容しておく必要がある。このため、図９に示すように下ケース部３５の内底面３５ａ上には、磁界センサ２１を収容した際に磁界センサ用ボビン１１を構成しているボビン本体部１２の対向面に設けられている各凹部１８と嵌合する３本の突起３６が立設されている。また、同じく図９に示すように上ケース部３８の内頂面３８ａからは、ボビン本体部１２の対向面に設けられている各凹部１９と嵌合する４本の突起３９が垂設されている。
【００３５】
これを図２と図９との対応関係のもとで説明すれば、図２中に右側面図として示されている面が備える３つの凹部１８が下ケース部３５の内底面３５ａに突設されている３本の突起３６と各別に嵌り合い、かつ、図２中に左側面図として示されている面が備える４つの凹部１９が上ケース部３５の内頂面３８ａに垂設されている４本の突起３６と各別に嵌り合うことで、その上下に嵌合部２８が各別に形成されるようになっている。
【００３６】
このように、磁界センサ２１とケース本体部３３とは、非対称または鏡対称となった状態で上下に嵌合部２８が各別に形成される場合に限り、正しい位置関係で磁界センサ２１をケース本体部３３内に収容することができる嵌合関係にある。
【００３７】
しかも、このようにして正しい位置関係で磁界センサ２１がケース本体部３３内に収容されるばかりでなく、ケース本体部３３の表面の対応部位には、図７と図８とにも示されているように、磁界センサ２１の軸方向の別を特定するための目印４０が、例えばＸ軸方向を示す面にはＸの文字を付したＸ文字目印４０ａが、Ｙ軸方向を示す面にはＹの文字を付したＹ文字目印４０ｂが、Ｚ軸方向を示す面にはＺの文字を付したＺ文字目印４０ｃとして、軸方向別に配設されている。
【００３８】
一方、図１０は、第４の発明に係る磁界測定器の一例を示す全体斜視図である。図示しない磁界センサ用ボビンを構成しているボビン本体部は、球体における経度線に相当する部位に設けた縦方向での円周方向に設けた一方の溝部と、該溝部の位置から９０度ずれた位置の経度線に相当する部位に設けた他方の溝部と、前記球体における赤道線に相当する部位に設けた横方向での溝部とをそれぞれの中心を略一致させて設け、これらの溝部を画成してい側壁部を残したその余の各部位である上下各４領域に同一形状の凹陥部を各別に設けて形成されている。
【００３９】
つまり、この場合の図示しないボビン本体部は、これを上下左右のいずれの方向からみても○の中に十の文字が描かれたような外観を呈して形成去れることになる。なお、該ボビン本体部の各溝部相互の関係は、図１に示すボビン本体部１２の各溝部１３，１４，１５と同様となっているので、その説明は省略する。
【００４０】
また、上記ボビン本体部の各溝部に巻線を施して形成される図示しない三軸構造の磁界センサは、該磁界センサと対面合致する内部構造を備える二分割自在なケース部５３内に収容して測定器本体５２として用いられることになる。この場合、ケース部５３は、ボビン本体部の各溝部が収容される部位にリブ状に突出させた湾曲突出部５４と、該湾曲突出部５４以外の上下各４領域に上記ボビン本体部がその上下各４領域に同一形状のもとで設けた各凹陥部と対面合致させるべく設けた各凹陥部５５とを備えて形成されている。
【００４１】
しかも、このような構造を備える測定器本体５２は、ケース部５３の下面部側と対面合致する嵌合支持部５７、つまり下面側に位置する各湾曲突出部５４を導入してこれを転動困難に支持する受け溝５８を設けた基台５６を介してその定置が自在となって磁界測定器５１が形成されている。なお、測定器本体５２は、図１１に示すようにケーブル５９を介して他機材６０への接続を自在に形成することもできる。
【００４２】
以上は、本発明を図示例に即して説明したものであり、その具体的な内容はこれに限定されるものではない。例えば、磁界センサ用ボビンは、２軸構造や４軸以上の多軸構造に対応し得る溝部を設けて形成することもできる。また、ボビン本体部は、溝部の溝底面が環状を呈するものでさえあれば、立方体形状以外の適宜の立体形状を呈するものであってもよい。さらに、各溝部の溝底面は、円環状以外の環状、例えば楕円や長円形状を呈するものであってもよい。
【００４３】
また、ボビン本体部は、その溝部の開口近傍に図１に示すような段差平坦部１６を設けることなく形成することもできるほか、溝部は、導電テープで覆っても覆わなくてもよい。さらに、目印１７は、小穴以外の適宜の嵌合構造でけいせいすることもでき、目印４０は、文字以外の有意の適宜マークであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】第１の発明に係る磁界センサ用ボビンの一例を示す全体斜視図。
【図２】図１に示す磁界センサ用ボビンを同図中に示される矢視方向を正面とした場合の６面の各面構成例を各別に示す説明図。
【図３】図１に示す磁界センサ用ボビンを用いて第２の発明に係る磁界センサを形成する際の軸方向を例示する説明図。
【図４】軸方向が定まった後に行われる巻線処理手法の一例を示す説明図であり、そのうちの（ａ）は磁界センサ用ボビンに対する線材の巻付け方向を、（ｂ）は線材の巻付け方向と軸方向との関係をそれぞれ示す。
【図５】図３に示す手順を踏んで３軸方向に巻線を施した後の第２の発明に係る磁界センサの状態を例示する斜視図。
【図６】図５の状態にある磁界センサに対し、さらに静電シールド処理を施した状態を例示する斜視図。
【図７】第３の発明に係る磁界測定器の一例を分解して示す斜視図。
【図８】図７に示す磁界測定器を組み立てた状態で示す全体斜視図。
【図９】図８に示す磁界測定器における磁界センサが収容されるケース部の内部構造を二つ割りにした状態で示す説明図。
【図１０】第４の発明に係る磁界測定器の一例を示す斜視図。
【図１１】第４の発明に係る磁界測定器の他例を示す斜視図。
【図１２】従来からあるコイルの一例を模式的に示す説明図。
【図１３】特許文献１に開示されているボビンを示す斜視図。
【符号の説明】
【００４５】
１１  磁界センサ用ボビン
１２  ボビン本体部
１２ａ  表面
１３，１４，１５  溝部
１３ａ，１４ａ，１５ａ  溝底面
１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ  開口面
１６  段差平坦部
１７  目印
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ  小穴
１８，１９  凹部
２１  磁界センサ
２２  線材
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ  引出し線
２３  導電テープ
２４  交差部位
２５  線材
２８  嵌合部
３１  磁界測定器
３２  測定器本体
３３  ケース本体部
３４  下側筐体部
３５  下ケース部
３５ａ  内底面
３６  突起
３７  上側筐体部
３８  上ケース部
３８ａ  内頂面
３９  突起
４０  目印
４０ａ  Ｘ文字
４０ｂ  Ｙ文字
４０ｃ  Ｚ文字
４２  把持操作部
５１  磁界測定器
５２  測定器本体
５３  ケース部
５４  湾曲突出部
５５  凹陥部
５６  基台
５７  嵌合支持部
５８  受け溝
５９  ケーブル
６０  他機材
【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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【図１０】
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【図１１】
2006343178.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
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