(57)【要約】【課題】特定の信号を事前に記録しておかなくても、落雷などによる電流の発生を検出すること、又は小型で実装容易にすることを目的とする。【解決手段】絶縁体と、絶縁体の表面上に配置された硬質磁性体を有することを特徴とするセンサを提供する。なお、硬質磁性体は外界の磁界変化により着磁され、硬質磁性体に着磁される磁束密度は磁性検出体によって測定可能であるような構成であっても構わない。また、硬質磁性体の上には磁性検出体が付着していても構わない。この場合には、硬質磁性体に着磁される磁束密度は、磁性検出体によって測定可能である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁体と、
前記絶縁体の表面上に配置された硬質磁性体を有することを特徴とするセンサ。
【請求項２】
前記硬質磁性体は外界の磁界変化により着磁され、
前記硬質磁性体に着磁される磁束密度は磁性検出体によって測定可能であることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記絶縁体の裏面上に銅を含有する第１の層が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記銅を含有する第１の層における前記絶縁体が配置されている側とは反対側の面には、ニッケルと金を含有する第２の層が配置されていることを特徴とする請求項３に記載のセンサ。
【請求項５】
前記銅を含有する第１の層における前記絶縁体が配置されている側とは反対側の面には、ニッケルと銀を含有する第２の層が配置されていることを特徴とする請求項３に記載のセンサ。
【請求項６】
前記銅を含有する第１の層における前記絶縁体が配置されている側とは反対側の面には、ニッケルとパラジウムを含有する第２の層が配置されていることを特徴とする請求項３に記載のセンサ。
【請求項７】
前記銅を含有する第１の層における前記絶縁体が配置されている側とは反対側の面には、ニッケルとパラジウムと金を含有する第２の層が配置されていることを特徴とする請求項３に記載のセンサ。
【請求項８】
前記銅を含有する第１の層における前記絶縁体が配置されている側とは反対側の面には、ニッケルとパラジウムと銀を含有する第２の層が配置されていることを特徴とする請求項３に記載のセンサ。
【請求項９】
前記第２の層が実装対象に実装されることを特徴とする請求項４〜８に記載のセンサ。
【請求項１０】
前記第２の層は平面視において、両端に比べて中心部の幅が狭いことを特徴とする請求項４〜９のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項１１】
前記硬質磁性体は、硬質磁性物質が樹脂中に分散して存在する構造体であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項１２】
前記硬質磁性物質はフェライトを有する物質であることを特徴とする請求項１１に記載のセンサ。
【請求項１３】
前記硬質磁性体の上には樹脂層が配置されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項１４】
前記硬質磁性体は前記樹脂層よりも厚いことを特徴とする請求項１３に記載のセンサ。
【請求項１５】
前記絶縁体はガラスエポキシ基板を有しており、
前記硬質磁性体と前記ガラスエポキシ基板の間には接着剤が配置されていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項１６】
前記硬質磁性体の上には樹脂層が配置され、
前記硬質磁性体は、硬質磁性物質が樹脂中に分散して存在する構造体であり、
前記硬質磁性物質として第１の硬質磁性物質と第２の硬質磁性物質があり、
前記第１の硬質磁性物質の長径は前記樹脂層の厚さよりも小さく、前記第２の硬質磁性物質の長径は前記樹脂層の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項１７】
前記硬質磁性体の上には、磁性検出体が付着していることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項１８】
前記磁性検出体は、磁性流体をシート状に加工した積層体であることを特徴とする請求項１７に記載のセンサ。
【請求項１９】
前記磁性検出体は、磁気光学材料をシート状に加工した積層体であることを特徴とする請求項１７に記載のセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、雷の衝撃を検知し、又は記録することができるセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、雷の衝撃を記録する方法として、例えば、特許文献１に記載されている方法がある。特許文献１は、特定の信号を記録した磁気テープを鉄塔の脚部に設置することを開示している。鉄塔に沿って雷撃電流が流れると周囲に磁界が発生し、磁界の大きさ（電流の大きさ）に応じて、磁気テープに記録された信号が消える。そのため、消えた信号の幅の大きさによって、雷撃電流の大きさを知ることが可能となる。また、磁気検知装置としては、例えば、特許文献２がある。また、電流センサとしては、例えば、特許文献３がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−１７９２９０号公報
【特許文献２】特開２００３−２０７５５３号公報
【特許文献３】特開２０１０−１４５１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１によると、磁気テープに特定の信号を記録しておくことが必要であるという不便さがある。また、特許文献２、３によると、小型で実装容易なセンサの開示が不十分である。
【０００５】
そこで、本発明は、特定の信号を事前に記録しておかなくても、落雷などによる電流の発生を検出することが可能であり、又は、小型で実装容易な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】
【０００６】
本発明のセンサは、絶縁体と、絶縁体の表面上に配置された硬質磁性体を有することを特徴としている。なお、硬質磁性体は外界の磁界変化により着磁され、硬質磁性体に着磁される磁束密度は磁性検出体によって測定可能であるような構成であっても構わない。また、硬質磁性体の上には磁性検出体が付着していても構わない。この場合には、硬質磁性体に着磁される磁束密度は、磁性検出体によって測定可能である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のセンサによれば、特定の信号を事前に記録しておかなくても、落雷などによる電流の発生を検出することができるという効果がある。または、小型で実装容易であるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態に係るセンサを、電流を測定したい測定対象が有する金属線上に搭載した場合の平面概略図
【図２】本発明の実施の形態に係るセンサの概略図
【図３】本発明の実施の形態に係るセンサの変形例の概略図
【図４】本発明の実施の形態に係るセンサの積層構造の詳細図
【図５】本発明の実施の形態に係るセンサの製造方法の概略図
【図６】本発明の実施の形態に係るセンサの変形例の製造方法の概略図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態に係るセンサについて、図１〜図６を参照して説明する。図１〜図６において、同一部分には同一符号を付し、その説明を適宜省略することがある。また、図１〜図６に係る説明は好ましい形態の一例を示すものであり、それぞれの構成・形状・数値などに限定されるわけではない。また、実施の形態中で説明する各要素技術を矛盾のない範囲で適宜組み合わせることは可能である。
【００１０】
＜実施の形態＞
図１〜図６を用いて、本発明の実施形態に係るセンサについて説明する。ここで、図１は、センサ１を、電流を測定したい測定対象２が有する金属線３上に搭載した場合の平面概略図を示している。また、図２（ａ）は、図１におけるセンサ１のＸＸ’断面図を示している。また、図２（ｂ）は、センサ１の硬質磁性体５への着磁量を磁性検出体９で計測する斜視図を示している。また、図２（ｃ）は、センサ１の裏面から見た平面図を示している。また、図３（ａ）は、センサ１の変形例の断面図を示している。また、図３（ｂ）は、センサ１の変形例の斜視図を示している。また、図４は、センサ１の積層構造の詳細を示している。また、図５は、センサ１の製造方法を示している。また、図６は、センサ１の変形例の製造方法を示している。
【００１１】
まず、図１に示すように、センサ１は電流を測定したい測定対象２が有する金属線３上に搭載されている。測定対象２としてはバリスタやアレスタ、鉄塔など、様々な対象が考えられ、金属線３としては導電線、ワイヤ、リードなどが考えられる。
【００１２】
また、図２（ａ）に示すように、センサ１は少なくとも、絶縁体４と、絶縁体４の表面上に配置された硬質磁性体５を備えている。例えば、測定対象２の金属線３に電流が流れると、金属線３を軸として周回する磁界が金属線３の近傍に発生する。該磁界により硬質磁性体５は着磁し、硬質磁性体５の残留磁化を検出することで、測定対象２に流れる電流量を計測することが可能である。
【００１３】
なお、磁性体として硬質磁性体を選択することは金属系軟磁性体を選択するよりも好ましい。硬質磁性体は、磁気異方性が大きく保磁力が高い。そのため、着磁した磁力が消失しにくく、電流が測定対象を通過したかどうかの履歴を残すのに適していると言える。また、絶縁抵抗が高く渦電流による発熱が小さいという効果もある。
【００１４】
また、図２（ｂ）に示すように、硬質磁性体５は外界の磁界変化により着磁され、硬質磁性体５に着磁される磁束密度は磁性検出体９によって測定可能であることが好ましい。ここで、磁性検出体９としては、ホール素子を内部に有するガウスメータなどの測定器であることが好ましい。より具体的には、ガウスメータをスタンドに固定した状態で、ホール素子と硬質磁性体５との距離を一定の距離だけ離れるように固定することで、硬質磁性体５の着磁量を正確に測定することができる。
【００１５】
また、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、硬質磁性体５の上に磁性検出体９を付着していても構わない。この場合には、硬質磁性体５に着磁される磁束密度は、磁性検出体９によって測定可能である。なお、磁性検出体９としては磁性流体をシート状に加工した積層体であることが好ましく、又は、磁気光学材料をシート状に加工した積層体であることが好ましい。
【００１６】
また、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、絶縁体４の裏面上に銅を含有する第１の層７が配置されていることが好ましい。該銅は、実装対象にセンサ１を実装するときの電流の通り道として機能することになる。
【００１７】
また、図２（ａ）に示すように、第１の層７における絶縁体４が配置されている側とは反対側の面にはニッケルと金を含有する第２の層８が配置されていることが好ましい。そして、第２の層８としては、他には、ニッケルと銀を含有する層、ニッケルとパラジウムを含有する層、ニッケルとパラジウムと金を含有する層、ニッケルとパラジウムと銀を含有する層などであっても構わない。第２の層８は、実装対象に実装する際の実装部として機能することになる。そのため、実装対象との接着性なども考慮すると、該材料が含有されていることが好ましく、第１の層７の上に無電解めっき法にてニッケルを形成し、そのニッケルの上には半田濡れ性の良い金、銀、パラジウムなどを成膜し、その上に半田を形成することが好ましい。ニッケルは銅と金、銀、パラジウムの間に介在させることで銅の半田への拡散を防止することができる。また半田により実装対象にセンサ１を接合することができる。
【００１８】
また、図２（ｃ）に示すように、第２の層８は平面視において、両端に比べて中心部の幅が狭いことが好ましい。
【００１９】
また、図４に示すように、硬質磁性体５は、硬質磁性物質１２が樹脂１３中に分散して存在する構造体であることが好ましいが、あらかじめ硬質磁性粉末をシート状もしくはフィルム状に焼成した焼結体を用いても構わない。ここで、硬質磁性物質はフェライトを有する物質であることが好ましく、バリウムフェライトもしくはストロンチウムフェライトであることが好ましい。しかし、これに限定されない。例えば、保磁力の大きなＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁性材料、Ｓｍ−Ｃｏ系磁性材料などを使用することが可能である。センサのサイズが小さくなるほど保磁力の大きな磁性材料を採用することが望ましい。そのため、比較的保磁力の小さな磁鉄鋼、炭素鋼と比較すると、上記した材料の方が好ましい。また、バリウムフェライトもしくはストロンチウムフェライトよりも保磁力が大きいＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁性材料、Ｓｍ−Ｃｏ系磁性材料は、着磁させるためには大きな磁界が必要となる。そのため、磁性材料を選択することにより電流検出範囲を選択することができる。例えば、バリウムフェライトもしくはストロンチウムフェライトでは０．５ｋＡ以上の電流を検知できるのに対して、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁性材料、Ｓｍ−Ｃｏ系磁性材料では１０ｋＡ以上の電流のみを検知するセンサの設計が可能となり、電流値の識別ができる。また、硬質磁性体に含まれる硬質磁性物質の体積比によって残留磁化の大きさが制御できるため、検出したい電流値にあわせて硬質磁性物質の配合量を定めることができる。例えば、硬質磁性物質の配合量を少なくすることによって大きな値の電流を検知するセンサとすることができる。硬質磁性物質の配合量が少なくなるに従って硬質磁性体の機械強度や熱伝導率が低下する場合があるが、非磁性物質を配合することによって補うことができる。この場合、硬質磁性体に含まれる硬質磁性物質の体積比が変わらなければ、飽和磁化には実質的に影響しない。なお、硬質磁性体５中の樹脂１３として、ポリイミド、エポキシ、フェノール、ポリエチレン、ポリウレタン、アクリル等を用いることができる。
【００２０】
また、図２（ａ）に示すように、硬質磁性体５の上には樹脂層６が配置されていることが好ましい。硬質磁性体５を絶縁体４上に形成する際には、硬質磁性体５をスラリー化することが必要であり、樹脂層６は硬質磁性体を支持する支持体としての機能を果たす。また、樹脂層６は硬質磁性体５を保護する保護膜としても機能する。
【００２１】
また、図４に示すように、硬質磁性体５は樹脂層６よりも厚いことが好ましい。硬質磁性体５の着磁機能を十分に確保するためには、ある程度の厚さを有することが求められるからである。
【００２２】
ここで、図４に示すように、硬質磁性体５として第１の硬質磁性物質１４と第２の硬質磁性物質１５があるとすると、第１の硬質磁性物質１４の長径は樹脂層６の厚さよりも大きく、第２の硬質磁性物質１５の長径は樹脂層６の厚さよりも小さいことが好ましい。このように大小様々な硬質磁性物質が硬質磁性体５の樹脂１３中に分散していることが好ましい。
【００２３】
また、図４に示すように、絶縁体４はガラスエポキシ基板１７を有しており、硬質磁性体５とガラスエポキシ基板１７の間には接着剤１６が配置されていることが好ましい。
【００２４】
また、図示しないが、硬質磁性体はカバーによって覆われていても構わない。該構成により、金属線３からの磁界以外の磁界の影響により、硬質磁性体の残留磁化の変動を防ぐことができる。なお、硬質磁性体とカバーとの間の距離は、２ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましい。例えば、カバーが磁気シールド特性を有しない場合、５０ｍｍの間隔を設けることにより１４００ｍＴの外部磁界の影響を受けない。カバーが磁気シールド特性を有する場合はこの間隔を小さくすることができ、磁気設計によりこの間隔を２ｍｍまで小さくすることができる。なお、センサの周りにカバーを設ける場合には、センサ、カバーを基板の上に配置したセンサユニットとして提供することもできる。
【００２５】
なお、図３（ａ）、図３（ｂ）は、図２（ａ）〜図２（ｃ）に示したセンサ１の変形例である。図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、図２（ａ）〜図２（ｃ）とは、硬質磁性体５の上に磁性検出体９を付着している点で異なる。また、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、図２（ａ）〜図２（ｃ）とは、銅を含有する第１の層７が複数層からなる絶縁体４の層間に配置されている点で異なる。また、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、図２（ａ）〜図２（ｃ）とは、端子１１がセンサ１の側壁に設けられており、端子１１の材料は銀などを含む層から構成されている点で異なる。ここで、該銅は、実装対象にセンサ１を実装するときの電流の通り道として機能することになる。
【００２６】
次に、図５（ａ）〜図５（ｄ）を用いて、本発明の実施の形態に係るセンサの製造方法について説明する。
【００２７】
まず、図５（ａ）に示すように、例えば、銅を含有する第１の層７を表裏両面に配置された絶縁体４を用意する。ここで、絶縁体４は、ガラスエポキシ基板から構成されることが好ましい。
【００２８】
その後、図５（ｂ）に示すように、絶縁体４の表面に配置された第１の層７を除去する。
【００２９】
その後、図５（ｃ）に示すように、接着剤を介して硬質磁性体５と樹脂層６を絶縁体４の表面に配置する。ここで、樹脂層６は硬質磁性体５を支持する支持体としての機能を果たす。また、接着剤は絶縁体４の一部を構成することとなる。接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂などであることが好ましい。
【００３０】
その後、図５（ｄ）に示すように、第１の層７の裏面に、例えば、ニッケルと金を含有する第２の層８を形成して、センサ１を製造する。その後、センサ１における第２の層８を測定対象の金属線３の上に実装することで、金属線３、第１の層７、第２の層８を通過する電流量に応じて発生した磁界により硬質磁性体５は着磁する。そして、該着磁量を磁性検出体で検出することが可能となる。
【００３１】
次に、図６（ａ）〜図６（ｅ）を用いて、本発明の実施の形態に係るセンサの変形例の製造方法について説明する。
【００３２】
まず、図６（ａ）に示すように、絶縁体４を用意する。
【００３３】
その後、図６（ｂ）に示すように、絶縁体４上面に硬質磁性体５を配置する。
【００３４】
その後、図６（ｃ）に示すように、硬質磁性体５の上面に磁性検出体９を配置する。
【００３５】
その後、図６（ｄ）に示すように、絶縁体４の下面に、例えば、銅を含有する第１の層７を配置する。そして、第１の層７の裏面に接着剤１６を配置する。
【００３６】
その後、図６（ｅ）に示すように、接着剤１６の裏面に複数層からなるガラスエポキシ基板１７を配置する。ここで、接着剤１６とガラスエポキシ基板１７は絶縁体４を構成することとなる。そして、絶縁体４は複数層から構成される。その後、絶縁体４の側面に端子１１を配置することで、センサ１を製造する。その後、センサ１における端子１１を測定対象の金属線３の上に実装することで、金属線３、端子１１、第１の層７を通過する電流量に応じて発生した磁界により硬質磁性体５は着磁する。そして、該着磁量を磁性検出体で検出することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明のセンサによれば、特定の信号を事前に記録しておかなくても、落雷などによる電流の発生を検出することが可能である。また、小型で実装が容易になる。
【符号の説明】
【００３８】
１  センサ
２  測定対象
３  金属線
４  絶縁体
５  硬質磁性体
６  樹脂層
７  第１の層
８  第２の層
９  磁性検出体
１１  端子
１２  硬質磁性物質
１３  樹脂
１４  第１の硬質磁性物質
１５  第２の硬質磁性物質
１６  接着剤
１７  ガラスエポキシ基板
【図１】
2015175692.tif 000003
【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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