(57)【要約】【課題】被測定導体への取り付けを容易にでき、取り付け空間も小さくできる空芯コイルを得ることを目的とする。【解決手段】空芯コイル１は、フレキシブルな帯状の巻芯２と、絶縁被覆された導線が巻芯２に巻回されて構成されたコイル本体３とを備えている。コイル本体３は、始点部７から巻き進められて構成された基本コイル部４と、基本コイル部４の巻き終わり端部６に接続されて終点部８まで巻き戻されて構成された重ねコイル部５とから構成されている。始点部７及び終点部８には、信号処理回路１０が電気的に接続されている。コイル本体３は、巻芯２とともに被測定導体に直接巻き付けられて被測定導体に装着される。【選択図】　　　　図１
2004111831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブルな電気絶縁性材料からなり、被測定導体に巻き付けられて装着される絶縁ベースと、
前記絶縁ベースに設けられ、前記絶縁ベースを前記被測定導体に巻き付けることにより前記被測定導体の周囲に配置されるコイル本体と
を備えたことを特徴とする空芯コイル。
【請求項２】
前記絶縁ベースは、フィルム状であり、前記コイル本体とともに前記被測定導体に多重に巻き付けられて装着されるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の空芯コイル。
【請求項３】
前記絶縁ベースは、表面及び裏面を有するフィルム状の芯基部と、前記表面に重ねられたフィルム状の表面側重ね部と、前記裏面に重ねられたフィルム状の裏面側重ね部とを有し、
前記コイル本体は、前記芯基部に設けられた基本コイル部と、前記基本コイル部に電気的に接続され、前記基本コイル部を囲むように導線が巻回されて構成された重ねコイル部とを有し、
前記基本コイル部は、前記表面に配列された複数の第１基本導体部、前記裏面で前記第１基本導体部の配列方向に配列された複数の第２基本導体部、及び各前記第１基本導体部と各前記第２基本導体部とが電気的に直列に接続されるように、前記芯基部を貫通して前記第１基本導体部及び前記第２基本導体部の端部同士を電気的に接続する複数の基本接続部を有し、
前記重ねコイル部は、前記表面側重ね部の反前記表面側の面で前記配列方向に配列された複数の第１重ね導体部、前記裏面側重ね部の反前記裏面側の面で前記配列方向に配列された複数の第２重ね導体部、及び各前記第１重ね導体部と各前記第２重ね導体部とが電気的に直列に接続されるように、前記芯基部、前記表面側重ね部及び前記裏面側重ね部を貫通して前記第１重ね導体部及び前記第２重ね導体部の端部同士を電気的に接続する複数の重ね接続部を有しており、
前記被測定導体を流れる電流変化による磁束の変化により、前記基本コイル部及び前記重ねコイル部に発生する誘導起電力が電気的に同じ向きになるようになっていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空芯コイル。
【請求項４】
前記絶縁ベースが前記被測定導体に巻き付けられている状態で、前記絶縁ベース及び前記コイル本体の周囲に配置される導電性シールド体をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の空芯コイル。
【請求項５】
前記導電性シールド体は、前記絶縁ベースの一部に設けられており、前記絶縁ベースとともに前記被測定導体に巻き付けられるようになっていることを特徴とする請求項４に記載の空芯コイル。
【請求項６】
前記絶縁ベースの一部には、前記コイル本体に電気的に接続され、前記コイル本体に発生する誘導電流を検知する信号処理回路が設けられており、
前記信号処理回路は、前記絶縁ベースとともに前記被測定導体に巻き付けられるようになっていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の空芯コイル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば被測定導体を流れるインパルス大電流等を測定する電流センサに用いられる空芯コイルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
空芯コイルは、巻芯に鉄心等の強磁性体を有しないコイルであり、磁気飽和にならない性質がある。従って、空芯コイルを電流センサに用いると、幅広い電流範囲の測定が可能となる。また、電流センサの空芯コイルには、外部電磁界による測定誤差を抑制するためにロゴスキーコイルが用いられる。ロゴスキーコイルは、導線がソレノイド状に巻き進められ、その巻き終わりから巻き始めまで戻されて構成されたコイルである。
【０００３】
例えば、特開２０００−１４７０４３号公報には、被測定導体を囲みながら螺旋状に周回されて構成されたロゴスキーコイルが示されている。このロゴスキーコイルは、被測定導体の軸線方向に螺旋状に周回されているので、被測定導体の周囲に複数のロゴスキーコイルを配置した場合と同等となり、電流センサの測定感度の向上が可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の空芯コイルを電流センサとして用いる場合、被測定導体の周囲に空芯コイルを螺旋状に配置する必要があり、被測定導体の周囲において、被測定導体の軸線方向に沿った方向に広い取り付け空間を必要とするという問題点があった。
また、上記の空芯コイルは、空隙を介して被測定導体を囲むように配置されるので、位置調整に労力を要するという問題点もあった。
【０００５】
そこでこの発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするもので、被測定導体への取り付けを容易にでき、取り付け空間も小さくできる空芯コイルを得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る空芯コイルは、フレキシブルな電気絶縁性材料からなり、被測定導体に巻き付けられて装着される絶縁ベースと、絶縁ベースに設けられ、絶縁ベースを被測定導体に巻き付けることにより被測定導体の周囲に配置されるコイル本体とを備えている。
【０００７】
また、絶縁ベースは、フィルム状であり、コイル本体とともに被測定導体に多重に巻き付けられて装着されるようになっている。
【０００８】
また、絶縁ベースは、表面及び裏面を有するフィルム状の芯基部と、芯基部の表面に重ねられたフィルム状の表面側重ね部と、芯基部の裏面に重ねられたフィルム状の裏面側重ね部とを有し、コイル本体は、芯基部に設けられた基本コイル部と、基本コイル部に電気的に接続され、基本コイル部を囲むように導線が巻回されて構成された重ねコイル部とを有し、基本コイル部は、芯基部の表面に配列された複数の第１基本導体部、芯基部の裏面で第１基本導体部の配列方向に配列された複数の第２基本導体部、及び各第１基本導体部と各第２基本導体部とが電気的に直列に接続されるように、芯基部を貫通して第１基本導体部及び第２基本導体部の端部同士を電気的に接続する複数の基本接続部を有し、重ねコイル部は、表面側重ね部の反表面側の面で配列方向に配列された複数の第１重ね導体部、裏面側重ね部の反裏面側の面で配列方向に配列された複数の第２重ね導体部、及び各第１重ね導体部と各第２重ね導体部とが電気的に直列に接続されるように、芯基部、表面側重ね部及び裏面側重ね部を貫通して第１重ね導体部及び第２重ね導体部の端部同士を電気的に接続する複数の重ね接続部を有しており、被測定導体を流れる電流変化による磁束の変化により、基本コイル部及び重ねコイル部に発生する誘導起電力が電気的に同じ向きになるようになっている。
【０００９】
また、絶縁ベースが被測定導体に巻き付けられている状態で、絶縁ベース及びコイル本体の周囲に配置される導電性シールド体をさらに備えている。
【００１０】
また、導電性シールド体は、絶縁ベースの一部に設けられており、絶縁ベースとともに被測定導体に巻き付けられるようになっている。
【００１１】
また、絶縁ベースの一部には、コイル本体に電気的に接続され、コイル本体に発生する誘導電流を検知する信号処理回路が設けられており、信号処理回路は、絶縁ベースとともに被測定導体に巻き付けられるようになっている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る空芯コイルの構成を示す斜視図である。図１において、フレキシブルな絶縁ベースである巻芯２には、絶縁被膜に覆われた導線が巻回されている。この巻回された導線によりコイル本体３が構成されている。巻芯２及びコイル本体３により空芯コイル１が構成されている。巻芯２は、薄いフィルム状で、帯状に形成されている。また、巻芯２は、柔軟に曲げることができる電気絶縁性材料、例えばエンジニアリングプラスチックであるポリイミドにより構成されている。
【００１３】
コイル本体３は、導線が巻芯２にソレノイド状に巻回されて構成された基本コイル部４と、この基本コイル部４に重ねて導線がソレノイド状に巻回されて構成された重ねコイル部５とから構成されている。基本コイル部４の導線は、巻芯２の長手方向に沿ってほぼ一定ピッチで巻き進められている。また、重ねコイル部５の導線は、基本コイル部４の巻き終わり端部６に電気的に接続されて、基本コイル部４の巻き進みの向きとは逆向きに巻芯２の長手方向に沿ってほぼ一定ピッチで巻き戻されている。即ち、コイル本体３は、ロゴスキーコイルとなっている。
【００１４】
従って、巻芯２の長手方向、即ち図１の矢印Ａの方向に沿って見たときに、基本コイル部４の導線によって囲まれる領域である基本コイル断面領域、及び重ねコイル部５の導線によって囲まれる領域である重ねコイル断面領域は、ほぼ同一面積であり、また基本コイル断面領域及び重ねコイル断面領域は、互いに重なり合って配置されている。
なお、基本コイル部４の巻き始め端部がコイル本体３の始点部７であり、重ねコイル部５の巻き終わり端部がコイル本体３の終点部８である。
【００１５】
重ねコイル部５の導線は、基本コイル部４の導線の巻回方向と同一回りに巻回されながら巻き戻されている。また、基本コイル部４の導線及び重ねコイル部５の導線は、絶縁被膜に被覆されて保護されているので、交差しても短絡することはない。
【００１６】
図２は、図１の空芯コイルを被測定導体に取り付けた状態を示す斜視図である。図１及び図２に示すように、空芯コイル１は、被測定導体９に直接巻き付けられて装着される。即ち、巻芯２は、コイル本体３とともに被測定導体９に直接巻き付けられて装着される。空芯コイル１の端部は、絶縁性の粘着テープで被測定導体９に貼り付けられてから巻き付けられる。図２では、空芯コイル１は３重に巻かれている。また、空芯コイル１は、巻芯２の長手方向が被測定導体９の周方向になるように、被測定導体９に巻き付けられる。このため、基本コイル部４及び重ねコイル部５も、導線の巻き進み方向及び導線の巻き戻し方向が被測定導体９の周方向になるように配置される。
【００１７】
従って、被測定導体９に流れる電流によって基本コイル部４及び重ねコイル部５のそれぞれの導線に発生する誘導起電力は、電気的に同じ向きになるようになっている。
【００１８】
なお、コイル本体３の始点部７及び終点部８には、信号処理回路１０が電気的に接続されている。信号処理回路１０は、コイル本体３に発生した誘導電流を検知して被測定導体９に流れる電流波形を復元する回路である。誘導電流は被測定導体９に流れる電流の微分値としてコイル本体３に発生するので、信号処理回路１０は、入力された誘導電流を積分処理する回路となっている。
【００１９】
このような構成の空芯コイル１は、巻線機によって導線が巻芯２に巻回されて作製される。この場合、巻芯２は、フィルム状の薄い樹脂であり変形されやすいので、補強板である金属板で挟まれて補強されてから導線が巻回される。金属板は、導線の巻回後に巻芯２の長手方向に沿って抜き取られる。
【００２０】
次に、動作について説明する。
この空芯コイル１が装着された被測定導体９に電流が流れると、コイル本体３に誘導起電力が発生し誘導電流が流れる。基本コイル部４及び重ねコイル部５の誘導起電力の向きは電気的に同一の向きであるので、誘導電流は足し合わされて増加される。その後、コイル本体３に発生した誘導電流は、信号処理回路１０に入力される。信号処理回路１０では、入力された誘導電流が積分処理され、被測定導体９を流れる電流波形が復元される。
【００２１】
従って、この実施の形態においては、巻芯２がコイル本体３とともに被測定導体９に直接巻き付けられるので、被測定導体９が空芯コイル１の中心に配置されるように空芯コイル１を被測定導体９に容易に装着することができる。
また、切断できない既設の被測定導体９であっても、空芯コイル１を容易に装着することができる。
さらに、被測定導体の断面形状が円形でなく、例えば四角形であっても、空芯コイル１を容易に装着することができる。
【００２２】
また、巻芯２は、薄いフィルム状であるので、空芯コイル１の取り付け空間をさらに小さくすることができる。
【００２３】
また、巻芯２の長手方向に沿って見たときに、基本コイル断面領域と重ねコイル断面領域とが重なり合って配置され、しかもそれぞれの面積もほぼ同一となっているので、基本コイル部４及び重ねコイル部５に発生する誘導電流のうち、基本コイル断面領域及び重ねコイル断面領域の両方を通る共通の磁束によって発生する誘導電流の割合が多くなる。従って、基本コイル部４及び重ねコイル部５では、それぞれ異なる磁束によって発生する誘導電流を少なくでき、電流センサの測定誤差を小さくすることができる。
【００２４】
また、コイル本体３は、ロゴスキーコイルであるので、外部電磁界によって基本コイル部４及び重ねコイル部５のそれぞれに発生する誘導起電力が相殺され、電流センサの測定誤差を抑制することができる。
【００２５】
また、コイル本体３は、巻線機によって導線が巻芯２に巻回されて構成されるので、空芯コイル１を容易に、かつ、大量に作製することができる。
【００２６】
なお、巻芯２の形状は、空芯コイル１の取り付け空間を小さくするために薄いフィルム状のものが望ましいが、フレキシブルで被測定導体９に直接巻くことができればどのような形状であっても構わない。
【００２７】
また、巻芯２の材質は、絶縁性を有する材質であればよく、例えば紙であってもよい。
【００２８】
また、上記の例では、重ねコイル部を１層のみ設けたが、複数層の重ねコイル部を設けてもよい。このようにすると、コイル本体３に発生する誘導電流が大きくなるので、電流センサの測定感度をさらに向上させることができる。この場合、基本コイル部４及び複数の重ねコイル部は、全て電気的に直列に接続され、しかも被測定導体９に流れる電流によって基本コイル部４及び各重ねコイル部に発生する誘導起電力の向きが電気的に同じ向きになるように巻回される。
【００２９】
また、巻線機によって導線が巻芯２に巻回される際には、金属板の代わりに例えばプラスチック板あるいはガラス板等によって巻芯２を補強してもよい。
【００３０】
また、基本コイル部４及び重ねコイル部５は、それぞれ導線が一定ピッチで巻回されて構成されているが、この導線のピッチ間距離をできるだけ小さくして密に導線を巻回すれば、導線の巻数がさらに多くなるので、電流センサの測定感度をさらに向上させることができる。
【００３１】
また、空芯コイル１を被測定導体９にさらに多重に巻き付ければ、コイル本体３に発生する誘導電流がさらに多くなるので、電流センサの測定感度をさらに向上させることができる。
【００３２】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２に係る空芯コイルの要部を示す正面図である。また、図４は、図３の矢印Ｂに沿って見たときの空芯コイルを示す断面図である。図３及び図４において、空芯コイル２１は、フレキシブルな絶縁ベースである巻芯２２と、巻芯２２に設けられた導線で構成されたコイル本体２３とを有している。コイル本体２３の導線は、巻芯２２に堆積されてコイル状に形成された金属、ここでは銅の導電膜である。なお、絶縁ベースとは、コイルを形成するための基体（巻芯）であり、柔軟で曲げることのできる電機絶縁性の材料からなるものである。
【００３３】
巻芯２２は、表面２４及び裏面２５を有するフィルム状の芯基部２６と、表面２４に重ねられたフィルム状の表面側重ね部２７と、裏面２５に重ねられたフィルム状の裏面側重ね部２８とから構成されている。従って、巻芯２２は、３層構造のフィルムである。また、巻芯２２の形状は帯状である。さらに、巻芯２２は、柔軟に曲げることができる電気絶縁性材料、例えばエンジニアリングプラスチックであるポリイミドにより構成されている。
【００３４】
コイル本体２３は、芯基部２６に形成された基本コイル部３５と、基本コイル部３５を囲って巻芯２２に形成された重ねコイル部３６とを有している。基本コイル部３５の一端部は、接続点３１で重ねコイル部３６の一端部に接続されている。また、基本コイル部３５の他端部は、コイル本体２３の始点部３２となっており、重ねコイル部３６の他端部は、コイル本体２３の終点部３３となっている。即ち、コイル本体２３は、始点部３２及び終点部３３を有するロゴスキーコイルとなっている。
【００３５】
芯基部２６の表面２４には、線状の第１基本導体部２９が複数設けられている。各第１基本導体部２９は、巻芯２２の長手方向、即ち図３の矢印Ｂの方向に一定ピッチで配列されている。また、裏面２５には、線状の第２基本導体部３０が複数設けられている。各第２基本導体部３０も第１基本導体部２９と同様に、各第１基本導体部２９の配列ピッチと同一ピッチで図３の矢印Ｂの方向に配列されている。また、図３に示すように、各第２基本導体部３０は、巻芯２２の厚さ方向に沿って見たときに、互いに隣り合う第１基本導体部２９の間に配置されており、一端部３０ａが一方の第１基本導体部２９の一端部２９ａに重なり、他端部３０ｂが他方の第１基本導体部２９の他端部２９ｂに重なるように配置されている。即ち、各第１基本導体部２９及び各基本導体部３０は、鋸歯状の模様が形成されるように配置されている。
【００３６】
また、芯基部２６には、その厚さ方向に貫通する貫通孔が複数形成されている。各貫通孔は、図３において一端部２９ａと一端部３０ａとが互いに重なる位置、及び他端部２９ｂと他端部３０ｂとが互いに重なる位置にそれぞれ形成されている。各貫通孔の内面には、金属メッキが施されて基本接続部３４が形成されている。従って、各第１基本導体部２９と各第２基本導体部３０とが各基本接続部３４を介して電気的に直列に接続されており、各第１基本導体部２９、各第２基本導体部３０及び各基本接続部３４によってソレノイド状の基本コイル部３５が構成されている。
【００３７】
表面２４側と反対側の表面側重ね部２７の面である表面重ね面３７には、線状の第１重ね導体部３８が複数設けられている。各第１重ね導体部３８は、巻芯２２の長手方向、即ち図３の矢印Ｂの方向に一定ピッチで配列されている。また、裏面２５側と反対側の裏面側重ね部２８の面である裏面重ね面３９には、線状の第２重ね導体部４０が複数設けられている。各第２重ね導体部４０も第１重ね導体部３８と同様に、各第１重ね導体部３８の配列ピッチと同一ピッチで図３の矢印Ｂの方向に配列されている。各第１重ね導体部３８及び各第２重ね導体部４０の長さは、各第１基本導体部２９及び各第２基本導体部３０の長さよりも長くなっている。また、図３に示すように、各第２重ね導体部４０は、巻芯２２の厚さ方向に沿って見たときに、互いに隣り合う第１重ね導体部３８の間に配置されており、一端部４０ａが一方の第１重ね導体部３８の一端部３８ａに重なり、他端部４０ｂが他方の第１重ね導体部３８の他端部３８ｂに重なるように配置されている。即ち、各第１重ね導体部３８及び各重ね導体部４０によって鋸歯状の模様が形成されている。
【００３８】
また、巻芯２２には、表面側重ね部２７、芯基部２６及び裏面側重ね部２８を厚さ方向に貫通する貫通孔が複数形成されている。各貫通孔は、図３において一端部３８ａと一端部４０ａとが互いに重なる位置、及び他端部３８ｂと他端部４０ｂとが互いに重なる位置にそれぞれ形成されている。各貫通孔の内面には、金属メッキが施されて重ね接続部４１が形成されている。従って、各第１重ね導体部３８と各第２重ね導体部４０とが各重ね接続部４１を介して電気的に直列に接続されており、各第１重ね導体部３８、各第２重ね導体部４０及び各重ね接続部４１によってソレノイド状の重ねコイル部３６が構成されている。
【００３９】
従って、図４に示すように、巻芯２２の長手方向、即ち図３における矢印Ｂの方向に沿って見たときに、第１基本導体部２９、第２基本導体部３０及び基本接続部３４によって囲まれる領域である基本コイル断面領域は、第１重ね導体部３８、第２重ね導体部４０及び重ね接続部４１によって囲まれる領域である重ねコイル断面領域の内部に配置されている。
【００４０】
また、第１重ね導体部３８が形成された表面重ね面３７及び第２重ね導体部４０が形成された裏面重ね面３９には、フレキシブルなポリイミドを材料とする絶縁層４２がそれぞれ形成されている。従って、空芯コイル２１は、巻芯２２、コイル本体２３及び絶縁層４２によって構成されている。
【００４１】
この空芯コイル２１は、実施の形態１と同様にして巻芯２２の長手方向が被測定導体の周方向に沿うように被測定導体に直接巻き付けられる。また、空芯コイル２１は、裏面重ね面３９に形成された絶縁層４２を被測定導体側にして被測定導体に巻き付けられる。従って、基本コイル部３５及び重ねコイル部３６は、被測定導体を流れる電流によって発生する磁束がそれぞれの断面領域を通るように被測定導体の周囲に配置される。
【００４２】
基本コイル部３５及び重ねコイル部３６は、基本コイル断面領域及び重ねコイル断面領域を通る磁束によってそれぞれ発生する誘導起電力が電気的に同じ向きになるように配置され、互いに接続されている。
【００４３】
なお、始点部３２及び終点部３３には、実施の形態１と同様の信号処理回路１０が接続されている。
また、分かり易くするために、図３において、第１基本導体部２９及び第１重ね導体部３８を実線で示し、第２基本導体部３０及び第２重ね導体部４０を破線で示している。
【００４４】
このように構成された空芯コイル２１は、以下のようにして作製される。
即ち、芯基部２６に形成された貫通孔の内面に金属メッキが施されて基本接続部３４が形成される。表面２４及び裏面２５には、プリント基板作製工程と同様に、金属メッキが施されエッチング処理されて各第１基本導体部２９及び各第２基本導体部３０が形成される。
【００４５】
その後、芯基部２６に表面側重ね部２７及び裏面側重ね部２８が重ねられ、芯基部２６、表面側重ね部２７及び裏面側重ね部２８を貫通する貫通孔が形成されてから基本接続部３４と同様にして各重ね接続部４１が形成される。表面重ね面３７及び裏面重ね面３９には、プリント基板作製工程と同様に、金属メッキが施されエッチング処理されて各第１重ね導体部３８及び各第２重ね導体部４０が形成される。
【００４６】
このようにしてコイル本体２３が形成された後、絶縁層４２が表面重ね面３７及び裏面重ね面３９に形成される。
【００４７】
このような構成の空芯コイル２１は、実施の形態１と同様の効果を奏するとともに、巻線機を用いずにコイル本体２３を形成することができるので、さらに容易に、かつ、大量に作製することができ、製造コストも低減させることができる。
【００４８】
また、コイル本体２３の導線が金属メッキ及びエッチング処理により形成されるので、さらに導線間隔が均一で密のコイル本体２３を形成することができ、この空芯コイル２１を用いた電流センサの測定感度を向上させることができる。
【００４９】
なお、上記の例では、重ねコイル部を１層のみ設けたが、複数層の重ねコイル部を設けてもよい。この場合、芯基部２６の表面２４及び裏面２５には、それぞれ表面側重ね部２７及び裏面側重ね部２８が同数段ずつ重ねられる。複数の重ねコイル部は、同一段目の表面側重ね部２７及び裏面側重ね部２８にそれぞれ設けられた各第１重ね導体部３８と各第２重ね導体部４０とが重ね接続部によってソレノイド状に電気的に直列に接続されて構成される。また、巻芯２２の長手方向に沿って見たときに、複数の重ねコイル部は、順に重なって基本コイル部４を囲むように形成される。さらに、基本コイル部４及び複数の重ねコイル部は、基本コイル断面領域、各重ねコイル断面領域を通る磁束によって発生する誘導電流が電気的に同じ向きになるように配置され、電気的に直列に接続される。
【００５０】
また、この実施の形態では、空芯コイル２１は、裏面重ね面３９側を被測定導体側にして被測定導体に巻き付けられるが、表面重ね面３７を被測定導体側にして被測定導体に巻き付けられても構わない。
【００５１】
また、第１基本導体部２９、第２基本導体部３０、第１重ね導体部３８及び第２重ね導体部４０は、それぞれ芯基部２６、表面側重ね部２７及び裏面側重ね部２８に形成されればよいので、例えば線状の金属膜を貼り付けることによって形成されても構わない。
【００５２】
また、この実施の形態では、絶縁層４２は表面重ね面３７及び裏面重ね面３９の全面に形成されているが、空芯コイル２１が被測定導体に多重に巻き付けられたときに互いに重なる第１重ね導体部３８と第２重ね導体部４０とが接触しない状態を保てるのであれば、絶縁層４２は、例えば格子状、あるいは複数の支持突起であっても構わない。また、第１重ね導体部３８と第２重ね導体部４０とが接触しないのであれば、表面重ね面３７及び裏面重ね面３９のうちいずれか一方に形成されていても構わない。
【００５３】
実施の形態３．
また、実施の形態２では、コイル本体２３と被測定導体との間の絶縁を確保するために表面重ね面３７及び裏面重ね面３９に絶縁層４２が形成されているが、コイル本体２３が被測定導体と短絡しないように配置されていれば絶縁層４２は無くてもよい。例えば、図５に示すように、巻芯２２の被測定導体９側に絶縁シートであるゴムシート４３を配置して、巻芯２２及びコイル本体２３とともにゴムシート４３を被測定導体９に巻くようにしても構わない。
【００５４】
実施の形態４．
図６は、この発明の実施の形態４に係る空芯コイルの要部斜視図である。図６に示すように、表面側重ね部２７及び絶縁層４２には、コイル本体２３の始点部３２及び終点部３３が表面２４及び表面３７に露出されるように、それぞれの一部に欠け部４４及び４５が形成されている。他の構成は実施の形態２と同様である。
このようにすることで、信号処理回路からの接続線を始点部３２及び終点部３３に半田等によりさらに容易に接続することができる。
【００５５】
なお、始点部３２及び終点部３３が露出されていなくても、始点部３２及び終点部３３に電気的に接続された導電部が露出されていれば、信号処理回路からの接続線を容易に接続できるので、例えば始点部３２及び終端部３３が外部に露出したスルーホールにそれぞれ接続されていても構わない。ここで、始点部３２に接続されたスルーホールは、表面重ね面３７側の絶縁層４２及び表面側重ね部２７を貫通する貫通孔の内面に金属メッキが施されたものであり、終点部３３に接続されたスルーホールは、表面重ね面３７側の絶縁層４２を貫通する貫通孔の内面に金属メッキが施されたものである。
【００５６】
実施の形態５．
図７は、被測定導体に装着されたこの発明の実施の形態５に係る空芯コイルを示す縦断面図である。また、図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。図７及び図８において、被測定導体９には、実施の形態２と同様の空芯コイル２１が実施の形態２と同様にして巻き付けられている。この空芯コイル２１の周囲には、導電性シールド体である銅板５２が配置されている。即ち、銅板５２は、被測定導体９の軸線の周方向に沿って配置されて空芯コイル２１を囲んでいる。銅板５２は、接地されている。また、銅板５２は、人力で容易に曲げられるように帯状に薄く形成されている。
他の構成は実施の形態２と同様である。
【００５７】
銅板５２は、空芯コイル２１が被測定導体９に巻かれた後に空芯コイル２１を囲むように空芯コイル２１の外周に巻かれる。また、銅板５２は、絶縁層４２（図４参照）上に配置され、コイル本体２３と銅板５２とが短絡することはない。
【００５８】
以上のように、銅板５２が空芯コイル２１の周囲に配置されることによって外部電磁界がシールドされ、外部電磁界による誘導起電力がコイル本体２３にさらに発生しにくくなる。このことから、実施の形態５によれば、実施の形態２と同様の効果を奏するとともに、外部電磁界による電流センサの測定誤差をさらに抑制することができる。
【００５９】
なお、被測定導体９の端部からの導電性シールド体の装着が可能である場合には、導電性シールド体は銅等の金属管であっても構わない。
【００６０】
また、表面重ね面３７及び裏面重ね面３９（図４参照）に絶縁層４２が形成されていない場合、被測定導体９に巻かれた空芯コイルの外周に絶縁フィルムを巻いてから、その外周に銅板５２を巻くようにすればよい。このようにすれば、銅板５２とコイル本体２３との短絡を防ぐことができる。
また、絶縁層４２が巻芯２２の片側にのみ形成されている場合であっても、同様に絶縁フィルムを用いることにより、銅板５２とコイル本体２３との短絡を防ぐことができる。
【００６１】
実施の形態６．
図９は、この発明の実施の形態６に係る空芯コイルが被測定導体に装着された状態を示す斜視図である。図９に示すように、実施の形態４の銅板５２の代わりに、導電性シールド体である銅の金属テープ５５を空芯コイル２１の周囲に巻き付けてもよい。ここで、金属テープ５５は、接地されている。他の構成は実施の形態４と同様である。
金属テープ５５は、空芯コイル２１が被測定導体９に巻かれた後に、空芯コイル２１の周囲に巻き付けられる。金属テープ５５とコイル本体２３との短絡は、絶縁層４２によって防止される（図４参照）。
【００６２】
このような構成としても、外部電磁界による誘導起電力がコイル本体２３に発生しにくくなる。従って、実施の形態６によれば、取り扱いの容易な金属テープ５５が用いられているので、実施の形態５と同様の効果を奏するとともに、導電性シールドを空芯コイル２１の周囲にさらに容易に、かつ、安価に形成することができる。
【００６３】
なお、絶縁層４２が形成されていない場合あるいは絶縁層４２が空芯コイルの片側のみに形成されている場合であっても、被測定導体９に巻かれた空芯コイルの外周に絶縁フィルムを巻いてから、その外周に金属テープ５５を巻くようにすれば、金属テープ５５とコイル本体２３との短絡を防ぐことができる。
【００６４】
実施の形態７．
図１０は、この発明の実施の形態７に係る空芯コイルが被測定導体に装着された状態を示す縦断面図である。また、図１１は、図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図である。図１０及び図１１において、被測定導体９には、実施の形態２と同様の空芯コイル２１が実施の形態２と同様にして巻き付けられている。この空芯コイル２１の周囲には、筒状の絶縁管であるプラスチック管６２が空芯コイル２１を囲むように配置されている。即ち、空芯コイル２１は、プラスチック管６２によって囲まれる内部空間に配置されている。プラスチック管６２の内面には、導電性シールド膜である銅膜６３が金属メッキによって形成されている。即ち、銅膜６３は、空芯コイル２１とプラスチック管６２との間に配置され空芯コイル２１を囲っている。また、銅膜６３は、接地されている。
他の構成は実施の形態２と同様である。
【００６５】
この空芯コイルは、以下のようにして被測定導体９に装着される。
空芯コイル２１は、被測定導体９に直接巻き付けられる。プラスチック管６２は、被測定導体９の端部から被測定導体９に沿って空芯コイル２１の位置まで送られ、空芯コイル２１に被せられる。なお、プラスチック管６２の内面には、銅膜６３があらかじめ形成されている。
【００６６】
従って、銅膜６３は、プラスチック管６２で覆われているので、外部環境から保護され、例えば空気中の水分等によって腐食されにくくなるとともに、外部からの衝撃によって破損されにくくなる。このことから、実施の形態７によれば、実施の形態５と同様の効果を奏するとともに、外部環境の変化にさらに強く、信頼性の高い導電性シールドを得ることができる。
【００６７】
なお、銅膜６３は、プラスチック管６２の内面の代わりに外面に設けられていてもよいし、内面及び外面の両面に設けられていてもよい。これらのような構成であっても、外部電磁界による電流センサの測定誤差をさらに抑制できる。
【００６８】
また、絶縁層４２が形成されていない場合あるいは絶縁層４２が空芯コイルの片側のみに形成されている場合であっても、被測定導体９に巻かれた空芯コイルの外周に絶縁フィルムを巻いてから、その外周に銅膜６３が形成されたプラスチック管６２を配置すれば、銅膜６３とコイル本体２３との短絡を防ぐことができる。
【００６９】
実施の形態８．
図１２は、この発明の実施の形態８に係る空芯コイルを示す斜視図である。また、図１３は、図１２の空芯コイルが被測定導体に巻かれた状態を示す斜視図である。図１２及び図１３において、実施の形態２の空芯コイル２１には、絶縁層４２（図４参照）の一部に金属メッキが施されて導電性シールド体である銅層７２が形成されている。銅層７２は、表面重ね面３７に形成された絶縁層４２（図４参照）に形成されている。また、空芯コイル２１は、裏面重ね面３９（図４参照）を被測定導体９側にして被測定導体９に巻き付けられる。銅層７２は、空芯コイル２１が被測定導体９に巻き付けられたときに空芯コイル２１の周囲に配置されるように、空芯コイル２１の端部領域に形成されている。さらに、銅層７２は、接地されている。
他の構成は、実施の形態２と同様である。
【００７０】
このように空芯コイル２１の端部領域に銅層７２が形成されているので、空芯コイル２１を被測定導体９に巻く作業を行うだけで、空芯コイル２１の周囲に銅層７２を配置する作業も同時に行うことができる。従って、実施の形態８によれば、実施の形態５と同様の効果を奏するとともに、導電性シールド体としての銅層７２を被測定導体９にさらに容易に装着することができる。
【００７１】
なお、空芯コイル２１が表面重ね面３７を被測定導体９側にして巻き付けられる場合は、銅層７２は裏面重ね面３９に形成された絶縁層４２に形成される（図４参照）。
【００７２】
また、巻芯２２のみの領域、即ちコイル本体２３が形成されていない領域を端部領域として形成し、この端部領域に銅層７２を形成しても構わない。
【００７３】
実施の形態９．
図１４は、この発明の実施の形態９に係る空芯コイルを示す斜視図である。また、図１５は、図１４の空芯コイルが被測定導体に巻かれた状態を示す斜視図である。図１４及び図１５に示すように、実施の形態２の空芯コイル２１には、実施の形態６の銅層７２と、実施の形態１の信号処理回路１０と同様の機能を有する信号処理回路８２とが設けられている。銅層７２及び信号処理回路８２は、空芯コイル２１の表面重ね面３７側の絶縁層４２（図４参照）上に形成されている。銅層７２は、接地されている。空芯コイル２１は、裏面重ね面３９（図４参照）を被測定導体９側にして被測定導体９に巻き付けられる。空芯コイル２１が被測定導体９に巻き付けられたときに、信号処理回路８２が空芯コイル２１の周囲に配置され、銅層７２が信号処理回路８２の周囲に配置されるように、銅層７２は空芯コイル２１の端部領域に設けられ、信号処理回路８２は銅層７２の隣に設けられている。
【００７４】
信号処理回路８２は、チップ部品等の電子部品と配線パターンとによって構成されている。また、信号処理回路８２は、図３に示す始点部３２及び終点部３３に電気的に接続されている。この電気的接続は、表面重ね面３７（図４参照）でのパターンニング処理及び絶縁層４２（図４参照）のスルーホール形成により可能となる。
他の構成は、実施の形態２と同様である。
【００７５】
このように空芯コイル２１の端部領域に銅層７２が設けられ、銅層７２の隣に信号処理回路８２が設けられているので、空芯コイル２１が被測定導体９に巻かれるだけで、空芯コイル２１を被測定導体９に巻く作業を行うだけで、空芯コイル２１の周囲に銅層７２を配置する作業と、信号処理回路８２の設置作業とを同時に行うことができる。従って、実施の形態９によれば、実施の形態８と同様の効果を奏するとともに、銅層７２だけでなく信号処理回路８２も、被測定導体９にさらに容易に装着することができ、しかも信号処理回路８２の取り付け空間も小さくすることができる。
【００７６】
なお、信号処理回路８２は、裏面重ね面３９側の絶縁層４２に形成されていても構わない。このような構成であっても、空芯コイル２１を被測定導体９に巻くだけで、空芯コイル２１及び信号処理回路８２の周囲に銅層７２が配置され、外部電磁界による電流センサの測定誤差を小さくすることができる。
【００７７】
また、巻芯２２のみの領域、即ちコイル本体２３が形成されていない領域を形成して、この領域に銅層７２及び信号処理回路８２を形成しても構わない。
【００７８】
また、銅層７２の代わりに、導電性シールド体を実施の形態５の銅板５２、実施の形態６の金属テープ５５あるいは実施の形態７の銅膜６３として、それぞれ実施の形態５乃至実施の形態７と同様の方法で導電性シールド体を空芯コイル２１の周囲に形成するようにしても構わない。
【００７９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明に係る空芯コイルは、フレキシブルな電気絶縁性材料からなり、被測定導体に巻き付けられて装着される絶縁ベースと、絶縁ベースに設けられ、絶縁ベースを被測定導体に巻き付けることにより被測定導体の周囲に配置されるコイル本体とを備えているので、コイル本体の被測定導体への装着が容易で、しかも絶縁ベースが被測定導体に巻かれたときに、被測定導体が中心になるようにコイル本体を被測定導体の周囲に配置することができる。
【００８０】
また、絶縁ベースは、フィルム状であり、コイル本体とともに被測定導体に多重に巻き付けられて装着されるようになっているので、取り付け空間を小さくできるとともに、電流センサの感度をさらに向上させることができる。
【００８１】
また、絶縁ベースは、表面及び裏面を有するフィルム状の芯基部と、芯基部の表面に重ねられたフィルム状の表面側重ね部と、芯基部の裏面に重ねられたフィルム状の裏面側重ね部とを有し、コイル本体は、芯基部に設けられた基本コイル部と、基本コイル部に電気的に接続され、基本コイル部を囲むように導線が巻回されて構成された重ねコイル部とを有し、基本コイル部は、芯基部の表面に配列された複数の第１基本導体部、芯基部の裏面で第１基本導体部の配列方向に配列された複数の第２基本導体部、及び各第１基本導体部と各第２基本導体部とが電気的に直列に接続されるように、芯基部を貫通して第１基本導体部及び第２基本導体部の端部同士を電気的に接続する複数の基本接続部を有し、重ねコイル部は、表面側重ね部の反表面側の面で配列方向に配列された複数の第１重ね導体部、裏面側重ね部の反裏面側の面で配列方向に配列された複数の第２重ね導体部、及び各第１重ね導体部と各第２重ね導体部とが電気的に直列に接続されるように、芯基部、表面側重ね部及び裏面側重ね部を貫通して第１重ね導体部及び第２重ね導体部の端部同士を電気的に接続する複数の重ね接続部を有しており、被測定導体を流れる電流変化による磁束の変化により、基本コイル部及び重ねコイル部に発生する誘導起電力が電気的に同じ向きになるようになっているので、さらに容易に、かつ、大量に作製することができ、製造コストも低減することができる。また、導線間隔がさらに均一で密のコイル本体２３を形成することができる。
【００８２】
また、絶縁ベースが被測定導体に巻き付けられている状態で、絶縁ベース及びコイル本体の周囲に配置される導電性シールド体をさらに備えているので、導電性シールド体によって外部電磁界をシールドでき、電流センサに用いられたときに、外部電磁界による電流センサの測定誤差を小さくすることができる。
【００８３】
また、導電性シールド体は、絶縁ベースの一部に絶縁体を介して設けられており、絶縁ベースとともに被測定導体に巻き付けられるようになっているので、被測定導体に巻く作業を行うだけで、導電性シールド体をコイル本体及び絶縁ベースの周囲に配置する作業も同時に行うことができる。従って、導電性シールド体をコイル本体及び絶縁ベースとともに被測定導体にさらに容易に装着することができる。
【００８４】
また、絶縁ベースの一部には、コイル本体に電気的に接続され、コイル本体に発生する誘導電流を検知する信号処理回路が絶縁体を介して設けられており、信号処理回路は、絶縁ベースとともに被測定導体に巻き付けられるようになっているので、信号処理回路を被測定導体にさらに容易に装着することができ、しかも信号処理回路の設置空間も小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る空芯コイルの構成を示す斜視図である。
【図２】図１の空芯コイルが被測定導体に装着された状態を示す斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係る空芯コイルの要部を示す正面図である。
【図４】図３の矢印Ｂに沿って見たときの空芯コイルを示す断面図である。
【図５】空芯コイルが絶縁シートとともに被測定導体に巻かれるときの状態を示す上面図である。
【図６】この発明の実施の形態４に係る空芯コイルの要部を示す斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態５に係る空芯コイルが被測定導体に装着された状態を示す縦断面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図９】この発明の実施の形態６に係る空芯コイルが被測定導体に装着された状態を示す斜視図である。
【図１０】この発明の実施の形態７に係る空芯コイルが被測定導体に装着された状態を示す縦断面図である。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図である。
【図１２】この発明の実施の形態８に係る空芯コイルを示す斜視図である。
【図１３】図１２の空芯コイルが被測定導体に巻かれた状態を示す斜視図である。
【図１４】この発明の実施の形態９に係る空芯コイルを示す斜視図である。
【図１５】図１４の空芯コイルが被測定導体に巻かれた状態の斜視図である。
【符号の説明】
１，２１　空芯コイル、２，２２　巻芯、３　コイル本体、４，３５　基本コイル部、５，３６　重ねコイル部、９　被測定導体、１０，８２　信号処理回路、２３　コイル本体、２４　表面、２５　裏面、２６　芯基部、２７　表面側重ね部、２８　裏面側重ね部、２９　第１基本導体部、３０　第２基本導体部、３４　基本接続部、３８　第１重ね導体部、４０　第２重ね導体部、４１　重ね接続部、５２　銅板（導電性シールド体）、５５　金属テープ（導電性シールド体）、６３　銅膜（導電性シールド体）、７２　銅層（導電性シールド体）。
【図１】
2004111831.tif 000003
【図２】
2004111831.tif 000004
【図３】
2004111831.tif 000005
【図４】
2004111831.tif 000006
【図５】
2004111831.tif 000007
【図６】
2004111831.tif 000008
【図７】
2004111831.tif 000009
【図８】
2004111831.tif 000010
【図９】
2004111831.tif 000011
【図１０】
2004111831.tif 000012
【図１１】
2004111831.tif 000013
【図１２】
2004111831.tif 000014
【図１３】
2004111831.tif 000015
【図１４】
2004111831.tif 000016
【図１５】
2004111831.tif 000017