(57)【要約】【課題】組み立てが容易なトロイダルコイル装置を提供する。【解決手段】トロイダルコイル装置１０は、筒体２０と、筒体２０の内周面に周方向θに沿って複数配置された棒状部材３０とを備える。筒体２０が有する複数の第一配線及び棒状部材３０が有する複数の第一導電パターンが電気的に接続されることにより、周方向θに沿う軸を巻回軸とする第一コイルが形成される。筒体２０が有する複数の第二配線及び棒状部材３０が有する複数の第二導電パターンが電気的に接続されることにより、周方向θに沿う軸を巻回軸とする第二コイルが形成される。第一コイル及び第二コイルは、直列接続される。【選択図】図１
2017096896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒体と、
前記筒体の高さ方向に長い棒状部材であって、前記筒体の内周面に周方向に沿って複数配置された棒状部材とを備え、
前記筒体は、
前記筒体の高さ方向に長い複数の第一配線と、
前記第一配線よりも前記筒体の外側寄りに位置し、前記筒体の高さ方向に長い複数の第二配線とを有し、
複数の前記棒状部材のそれぞれは、
前記筒体の高さ方向に長い第一導電パターンと、
前記第一導電パターンよりも前記筒体の内側寄りに位置し、前記筒体の高さ方向に長い第二導電パターンとを有し、
前記複数の第一配線が複数の前記第一導電パターンと電気的に接続されることにより、前記周方向に沿う軸を巻回軸とする第一コイルが形成され、
前記複数の第二配線が複数の前記第二導電パターンと電気的に接続されることにより、前記周方向に沿う軸を巻回軸とする第二コイルが形成され、
前記第一コイル及び前記第二コイルが直列接続された
トロイダルコイル装置。
【請求項２】
前記第一配線、前記第二配線、前記第一導電パターン、及び前記第二導電パターンのそれぞれは、前記筒体の高さ方向に延びる直線状の部分を有し、
前記筒体の径方向から見た場合に、
前記第一配線が有する前記直線状の部分と、前記第二配線が有する直線状の部分とは重なり、
前記第一導電パターンが有する前記直線状の部分と、前記第二導電パターンが有する前記直線状の部分とは重なる
請求項１に記載のトロイダルコイル装置。
【請求項３】
前記複数の第一配線は、前記筒体の基材の内周面に設けられ、
前記複数の第二配線は、前記筒体の基材の外周面に設けられる
請求項１または２に記載のトロイダルコイル装置。
【請求項４】
前記棒状部材は、
第一部材及び第二部材を含み、
前記筒体側から順に、前記第二部材、前記第一導電パターン、前記第一部材、前記第二導電パターンが重なった構造を有する
請求項１〜３のいずれか１項に記載のトロイダルコイル装置。
【請求項５】
前記筒体の径方向において、前記第一部材の厚みは、前記第二部材の厚みよりも薄い
請求項４に記載のトロイダルコイル装置。
【請求項６】
前記筒体の径方向において、前記第一部材の厚みは、前記筒体の基材の厚みと略同一である
請求項４または５に記載のトロイダルコイル装置。
【請求項７】
前記第二部材は、
前記第一配線の端部と前記第一導電パターンの端部とを電気的に接続する第一ビアと、
前記第二配線の端部と前記第二導電パターンの端部とを電気的に接続する第二ビアとを有する
請求項４〜６のいずれか１項に記載のトロイダルコイル装置。
【請求項８】
前記第一部材は、前記第二部材に着脱されるための構造を有する
請求項４〜７のいずれか１項に記載のトロイダルコイル装置。
【請求項９】
前記筒体は、前記棒状部材よりも高い可撓性を有する
請求項１〜８のいずれか１項に記載のトロイダルコイル装置。
【請求項１０】
前記棒状部材は、前記第一導電パターン及び前記第二導電パターンをそれぞれ複数有する
請求項１〜９のいずれか１項に記載のトロイダルコイル装置。
【請求項１１】
筒体と、
前記筒体の高さ方向に長い棒状部材であって、前記筒体の外周面に周方向に沿って複数配置された棒状部材とを備え、
前記筒体は、
前記筒体の高さ方向に長い複数の第一配線と、
前記第一配線よりも前記筒体の内側寄りに位置し、前記筒体の高さ方向に長い複数の第二配線とを有し、
複数の前記棒状部材のそれぞれは、
前記筒体の高さ方向に長い第一導電パターンと、
前記第一導電パターンよりも前記筒体の外側寄りに位置し、前記筒体の高さ方向に長い第二導電パターンとを有し、
前記複数の第一配線が複数の前記第一導電パターンと電気的に接続されることにより、前記周方向に沿う軸を巻回軸とする第一コイルが形成され、
前記複数の第二配線が複数の前記第二導電パターンと電気的に接続されることにより、前記周方向に沿う軸を巻回軸とする第二コイルが形成され、
前記第一コイル及び前記第二コイルが直列接続された
トロイダルコイル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トロイダルコイル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空芯のトロイダルコイルが知られている。特許文献１には、空芯のトロイダルコイルが用いられた電流センサが開示されている。
【０００３】
空芯のトロイダルコイルが用いられた電流センサは、その中心穴に挿通された電線を流れる交流電流を計測することができる。電流センサに用いられる空芯のトロイダルコイルは、ロゴスキーコイルとも呼ばれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３８７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように電流センサに用いられるトロイダルコイルを用いて、高い精度で電流を測定するためには、トロイダルコイルの組み立て精度の向上が望まれる。
【０００６】
そこで、本発明は、組み立てが容易なトロイダルコイル装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係るトロイダルコイル装置は、筒体と、前記筒体の高さ方向に長い棒状部材であって、前記筒体の内周面に周方向に沿って複数配置された棒状部材とを備え、前記筒体は、前記筒体の高さ方向に長い複数の第一配線と、前記第一配線よりも前記筒体の外側寄りに位置し、前記筒体の高さ方向に長い複数の第二配線とを有し、複数の前記棒状部材のそれぞれは、前記筒体の高さ方向に長い第一導電パターンと、前記第一導電パターンよりも前記筒体の内側寄りに位置し、前記筒体の高さ方向に長い第二導電パターンとを有し、前記複数の第一配線が複数の前記第一導電パターンと電気的に接続されることにより、前記周方向に沿う軸を巻回軸とする第一コイルが形成され、前記複数の第二配線が複数の前記第二導電パターンと電気的に接続されることにより、前記周方向に沿う軸を巻回軸とする第二コイルが形成され、前記第一コイル及び前記第二コイルが直列接続されている。
【０００８】
本発明の一態様に係るトロイダルコイル装置は、筒体と、前記筒体の高さ方向に長い棒状部材であって、前記筒体の外周面に周方向に沿って複数配置された棒状部材とを備え、前記筒体は、前記筒体の高さ方向に長い複数の第一配線と、前記第一配線よりも前記筒体の内側寄りに位置し、前記筒体の高さ方向に長い複数の第二配線とを有し、複数の前記棒状部材のそれぞれは、前記筒体の高さ方向に長い第一導電パターンと、前記第一導電パターンよりも前記筒体の外側寄りに位置し、前記筒体の高さ方向に長い第二導電パターンとを有し、前記複数の第一配線が複数の前記第一導電パターンと電気的に接続されることにより、前記周方向に沿う軸を巻回軸とする第一コイルが形成され、前記複数の第二配線が複数の前記第二導電パターンと電気的に接続されることにより、前記周方向に沿う軸を巻回軸とする第二コイルが形成され、前記第一コイル及び前記第二コイルが直列接続されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、組み立てが容易なトロイダルコイル装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態に係るトロイダルコイル装置の外観斜視図である。
【図２】図２は、実施の形態に係るトロイダルコイル装置の分解斜視図である。
【図３】図３は、フレキシブル基板の断面図である。
【図４】図４は、フレキシブル基板を上面側から見た図である。
【図５】図５は、フレキシブル基板を下面側から見た図である。
【図６】図６は、棒状部材を下面側から見た外観斜視図である。
【図７】図７は、棒状部材の模式断面図である。
【図８】図８は、実施の形態に係るトロイダルコイル装置の製造方法を説明するための第一の模式断面図である。
【図９】図９は、実施の形態に係るトロイダルコイル装置の製造方法を説明するための第二の模式断面図である。
【図１０】図１０は、実施の形態に係るトロイダルコイル装置の製造方法を説明するための第三の模式断面図である。
【図１１】図１１は、実施の形態に係るトロイダルコイル装置の製造方法のフローチャートである。
【図１２】図１２は、第一部材と第二部材とが別体である場合の構造を説明するための模式断面図である。
【図１３】図１３は、断面形状が等脚台形である四角柱状の棒状部材の外観斜視図である。
【図１４】図１４は、実施の形態に係るトロイダルコイル装置を備える電流計測装置の外観斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１２】
なお、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付し、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。
【００１３】
また、以下の実施の形態の図中においてはＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸３つの軸とする直交座標が示される場合がある。Ｚ軸＋側は、上側と記載される場合があり、Ｚ軸−側は、下側（下方）と記載される場合がある。
【００１４】
（実施の形態）
［全体構成］
以下、実施の形態に係るトロイダルコイル装置の構成について説明する。図１は、実施の形態に係るトロイダルコイル装置の外観斜視図である。図２は、実施の形態に係るトロイダルコイル装置の分解斜視図である。
【００１５】
図１に示されるように、トロイダルコイル装置１０は、円筒状の筒体２０と、筒体２０の高さ方向ｈ（筒体２０の軸芯方向）に長い棒状部材３０であって、筒体２０の内周面に周方向θに沿って複数配置された棒状部材３０とを備える。棒状部材３０は、第一部材３１と第二部材３２とを含む。周方向θは、言い換えれば、トロイダル方向である。図１には、中心軸Ｊ（軸芯）、及び、径方向ｒも図示されている。
【００１６】
図２に示されるように、トロイダルコイル装置１０は、矩形シート状のフレキシブル基板１２０と、複数の棒状部材３０とに分解できる。ここで、トロイダルコイル装置１０は、フレキシブル基板１２０の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って、棒状部材３０が複数実装された後、当該フレキシブル基板１２０が円筒状（略円筒状）に屈曲されることにより形成される。棒状部材３０は、当該棒状部材３０の長手方向がフレキシブル基板１２０の短手方向（Ｙ軸方向）に沿うように配置される。
【００１７】
フレキシブル基板１２０の基材（後述の基材２６）は、例えば、ポリイミドであるが、特に限定されない。棒状部材３０の基材（第一部材３１及び第二部材３２）は、例えば、ガラスエポキシであるが、特に限定されない。このように、フレキシブル基板１２０（筒体２０）は、棒状部材３０よりも高い可撓性を有する。
【００１８】
［フレキシブル基板（筒体）］
まず、フレキシブル基板１２０について詳細に説明する。図３は、フレキシブル基板１２０の断面図である。フレキシブル基板１２０は、基材２６の上面及び下面の両方に配線パターンが設けられた両面基板である。言い換えれば、フレキシブル基板１２０は、配線層を２層有する。フレキシブル基板１２０の基材２６の厚みは、例えば、１００μｍであるが、特に限定されない。
【００１９】
以下、フレキシブル基板１２０の基材の上面に設けられた配線及びランド等について、図４をさらに用いて説明する。図４は、フレキシブル基板１２０を上面側から見た図である。なお、フレキシブル基板１２０の上面側は、筒体２０の内周面側に相当する。フレキシブル基板１２０の長手方向は、筒体２０の周方向θに相当し、フレキシブル基板１２０の短手方向は、筒体２０の高さ方向ｈに相当する。
【００２０】
フレキシブル基板１２０の基材２６の上面には、フレキシブル基板１２０の長手方向に沿って、第一配線２１が複数設けられる。図１に示されるようなトロイダルコイル装置１０の完成状態（以下、単に完成状態と記載する）において、第一配線２１は、筒体２０の周方向θに沿って複数設けられる。第一配線２１は、金、銀、または銅などの金属材料により形成される。
【００２１】
第一配線２１は、フレキシブル基板１２０の短手方向に長い配線である。完成状態において、第一配線２１は、筒体２０の高さ方向ｈに長い配線である。言い換えれば、第一配線２１は、筒体２０の高さ方向ｈに延在する。第一配線２１は、端部に設けられたランド２１ａ及びランド２１ｂを除いて、レジスト膜２５によって覆われている。
【００２２】
ランド２１ａは、第一配線２１のＹ軸＋側の端部に設けられ、ランド２１ｂは、第一配線２１のＹ軸−側の端部に設けられる。ランド２１ａ及びランド２１ｂは、第一配線２１を棒状部材３０の第一導電パターン３３に電気的に接続するためのランドである。
【００２３】
第一配線２１は、配線幅（Ｘ軸方向の幅）が一定の配線であり、Ｙ軸方向に沿う略直線状であるが、第一配線２１の長手方向（Ｙ軸方向）の真ん中付近は、Ｙ軸方向に対して斜めになっている。
【００２４】
これにより、一の第一配線２１のランド２１ａは、当該一の第一配線２１のＸ軸＋側の隣に位置する第一配線２１のランド２１ｂと、Ｘ軸方向における位置が同一となる。つまり、一の第一配線２１のＹ軸方向の真ん中付近のみがＹ軸方向に対して斜めになっていることにより、当該一の第一配線２１が有するランド２１ａとランド２１ｂとは、Ｘ軸方向における位置が第一配線２１の１本分だけ異なる。
【００２５】
このような構成により、第一導電パターン３３を直線状に形成することで、第一配線２１及び第一導電パターン３３によって略らせん状のコイルを形成できる。このコイルは、第一コイルとも記載される。
【００２６】
複数の第一配線２１のうち、Ｘ軸＋側の端に位置する第一配線２１は、端子２７に電気的に接続されている。端子２７は、トロイダルコイル装置１０の出力端子として機能する端子である。
【００２７】
また、複数の第一配線２１のうち、Ｘ軸−側の端に位置する第一配線２１は、フレキシブル基板１２０の基材２６を貫通するビア２９に電気的に接続される。Ｘ軸−側の端に位置する第一配線２１は、当該ビア２９によって、フレキシブル基板１２０の基材２６の下面に設けられた第二配線２２に電気的に接続されている。
【００２８】
フレキシブル基板１２０の基材２６の上面において、Ｙ軸＋側の端には、ランド２２ａがＸ軸方向に沿って複数設けられる。ランド２２ａは、フレキシブル基板１２０の基材２６の下面に設けられた第二配線２２を、棒状部材３０の第二導電パターン３４に電気的に接続するためのランドである。ランド２２ａは、ビア２２ｃに電気的に接続され、当該ビア２２ｃによって第二配線２２に電気的に接続されている。ランド２２ａは、レジスト膜２５によって覆われていない。
【００２９】
また、フレキシブル基板１２０の基材２６の上面において、Ｙ軸−側の端には、ランド２２ｂがＸ軸方向に沿って複数設けられる。ランド２２ｂは、フレキシブル基板１２０の基材２６の下面に設けられた第二配線２２を、棒状部材３０の第二導電パターン３４に電気的に接続するためのランドである。ランド２２ｂは、ビア２２ｄに電気的に接続され、当該ビア２２ｄによってフレキシブル基板１２０の基材２６の下面に設けられた第二配線２２に電気的に接続されている。ランド２２ｂは、レジスト膜２５によって覆われていない。
【００３０】
ランド２１ａの数、ランド２１ｂの数、ランド２２ａの数、及びランド２２ｂの数は等しく、複数のランド２１ａ、複数のランド２１ｂ、複数のランド２２ａ、及び、複数のランド２２ｂは、Ｘ軸方向における位置が揃うように配置されている。
【００３１】
次に、フレキシブル基板１２０の基材２６の下面に設けられた配線及びランド等について、図５をさらに用いて説明する。図５は、フレキシブル基板１２０を下面側から見た図である。なお、フレキシブル基板１２０の下面側は、筒体２０の外周面側に相当する。
【００３２】
フレキシブル基板１２０の基材２６の下面には、フレキシブル基板１２０の長手方向に沿って、第二配線２２が複数設けられる。第二配線２２は、金、銀、または銅などの金属材料により形成される。
【００３３】
第二配線２２は、フレキシブル基板１２０の短手方向に長い配線である。完成状態において、第二配線２２は、筒体２０の高さ方向ｈに長い配線である。言い換えれば、第二配線２２は、筒体２０の高さ方向ｈに延在する。第二配線２２は、レジスト膜２５によって覆われている。
【００３４】
第二配線２２は、配線幅（Ｘ軸方向の幅）が一定の配線であり、Ｙ軸方向に沿う略直線状であるが、第二配線２２の長手方向（Ｙ軸方向）の真ん中付近は、Ｙ軸方向に対して斜めになっている。
【００３５】
これにより、一の第二配線２２のＹ軸−側の端部は、当該一の第二配線２２のＸ軸＋側の隣に位置する第二配線のＹ軸＋側の端部と、Ｘ軸方向における位置が同一となる。つまり、一の第二配線２２のＹ軸方向の真ん中付近のみがＹ軸方向に対して斜めになっていることにより、当該一の第二配線２２が有するＹ軸−側の端部とＹ軸＋側の端部とは、Ｘ軸方向における位置が第二配線２２の１本分だけ異なる。
【００３６】
このような構成により、第二導電パターン３４を直線状に形成することで、第二配線２２及び第二導電パターン３４によって略らせん状のコイルを形成できる。このコイルは、第二コイルとも記載される。
【００３７】
第二配線２２のＹ軸＋側の端部は、フレキシブル基板１２０の基材２６を貫通するビア２２ｃに電気的に接続されている。第二配線２２は、当該ビア２２ｃによってフレキシブル基板１２０の基材２６の上面に設けられたランド２２ａに電気的に接続されている。上述のように、ランド２２ａは、第二配線２２を棒状部材３０の第二導電パターン３４に電気的に接続するためのランドである。
【００３８】
また、第二配線２２のＹ軸−側の端部は、フレキシブル基板１２０の基材２６を貫通するビア２２ｄに電気的に接続されている。第二配線２２は、ビア２２ｃによってフレキシブル基板１２０の基材２６の上面に設けられたランド２２ｂに電気的に接続されている。上述のように、ランド２２ｂは、第二配線２２を棒状部材３０の第二導電パターン３４に電気的に接続するためのランドである。
【００３９】
複数の第二配線２２のうち、Ｘ軸＋側の端に位置する第二配線２２は、端子２８に電気的に接続されている。端子２８は、トロイダルコイル装置１０の出力端子として機能する端子である。
【００４０】
複数の第二配線２２のうち、Ｘ軸−側の端に位置する第二配線２２は、ビア２９に電気的に接続される。Ｘ軸−側の端に位置する第二配線２２は、当該ビア２９によって、フレキシブル基板１２０の基材２６の上面に設けられた第一配線２１に電気的に接続されている。
【００４１】
［棒状部材］
次に、棒状部材３０について上記図２に加えて図６及び図７を用いて説明する。図６は、棒状部材３０を下面側から見た外観斜視図である。図７は、棒状部材３０の模式断面図である。なお、図７では、フレキシブル基板１２０の断面図も合わせて図示されている。
【００４２】
棒状部材３０は、Ｙ軸方向に長い角棒状（略直方体状）のリジッドな部材である。棒状部材３０は、下側（完成状態における筒体側）から順に、第二部材３２、第一導電パターン３３、第一部材３１、第二導電パターン３４が重なった構造を有する。第一導電パターン３３は、第一コイルの一部を形成し、第二導電パターン３４は、第二コイルの一部を形成する。
【００４３】
このように、棒状部材３０に第一導電パターン３３及び第二導電パターン３４が設けられることにより、フレキシブル基板１２０に棒状部材３０を実装し、かつ、フレキシブル基板１２０を屈曲するだけで、容易にトロイダルコイル装置１０を作成できる。つまり、組み立てが容易なトロイダルコイル装置１０が実現される。
【００４４】
第一部材３１は、Ｚ軸方向を厚みの方向とする、Ｙ軸方向に長い矩形板状の部材である。第一部材３１の厚みは、例えば、１００μｍであるが、特に限定されない。Ｚ軸方向（完成状態における径方向ｒ）において、第一部材３１の厚みが、フレキシブル基板１２０の厚みと略同一であれば、第一コイルと第二コイルとを対称的に形成することができ、トロイダルコイル装置１０の特性を向上（電流の測定精度の向上）することができる。
【００４５】
第一部材３１の上面には、Ｙ軸方向に長い第二導電パターン３４が３つ設けられる。完成状態において、第二導電パターン３４は、第一導電パターン３３よりも筒体２０の内側寄りに位置し、筒体２０の高さ方向ｈに長い導電パターンである。第二導電パターン３４は、レジスト膜３５によって覆われる。
【００４６】
第二部材３２は、Ｙ軸方向に長い角棒状の部材である。第二部材３２のＺ軸方向における厚みは、例えば、１ｍｍ以上２ｍｍ以下であるが、特に限定されない。Ｚ軸方向（完成状態における径方向ｒ）において、第二部材３２の厚みは、第一部材３１の厚みよりも厚い。言い換えれば、第一部材３１の厚みは、第二部材３２の厚みよりも薄い。
【００４７】
第二部材３２の厚みが厚くなれば、トロイダルコイル装置１０の断面積（周方向θに垂直な方向見たときに、第一コイルまたは第二コイルによって囲まれる部分の面積）を大きくすることができる。これによって、トロイダルコイル装置１０の感度を向上させることができる。
【００４８】
上面視において、第二部材３２は、第一部材３１とほぼ同じ外形である。第一部材３１と第二部材３２とは、上面視において外形がほぼ一致するように重ね合わされる。第二部材３２の上面と第一部材３１の下面との間には、第一導電パターン３３が介在する。
【００４９】
第一導電パターン３３は、第二導電パターン３４よりも下側に位置し、Ｙ軸方向に長い導電パターンである。完成状態において、第一導電パターン３３は、第二導電パターン３４よりも筒体２０の外側寄り（筒体２０寄り）に位置し、筒体２０の高さ方向ｈに長い導電パターンである。言い換えれば、第一導電パターン３３は、筒体２０の高さ方向ｈに延在する。
【００５０】
第一導電パターン３３は、第二導電パターン３４に対応して３つ設けられ、上面視において第一導電パターン３３と第二導電パターン３４とは重なる。言い換えれば、第一導電パターン３３と第二導電パターン３４とは、間に第二部材３２が介在した状態で対向する。
【００５１】
第一導電パターン３３のＹ軸＋側の端部は、第二部材３２を貫通するビア３３ｃに電気的に接続され、第一導電パターン３３は、当該ビア３３ｃによって、第二部材３２の下面に設けられたランド３３ａに電気的に接続されている。また、第一導電パターン３３のＹ軸−側の端部は、第二部材３２を貫通するビア３３ｄに電気的に接続され、第一導電パターン３３は、当該ビア３３ｄによって、第二部材３２の下面に設けられたランド３３ｂに電気的に接続されている。
【００５２】
このようなビア３３ｃ及びビア３３ｄは、第一ビアの一例であり、完成状態において、第一配線２１の端部と第一導電パターン３３の端部とを電気的に接続する。
【００５３】
棒状部材３０がフレキシブル基板１２０に実装されると、ランド３３ａは、フレキシブル基板１２０のランド２１ａと半田によって電気的に接続され、ランド３３ｂは、フレキシブル基板１２０のランド２１ｂと半田によって電気的に接続される。これにより、第一導電パターン３３、第一配線２１、ビア３３ｃ、及び、ビア３３ｄによって第一コイルの一巻き分が形成される。複数組の第一導電パターン３３、第一配線２１、ビア３３ｃ、及び、ビア３３ｄによってＸ軸方向に沿う軸を巻回軸とするらせん状の第一コイルが形成される。つまり、完成状態においては、複数の第一配線２１が複数の第一導電パターン３３と電気的に接続されることにより、周方向θに沿う軸を巻回軸とする第一コイルが形成される。フレキシブル基板１２０の屈曲により得られる筒体２０においては、第一コイルは、周方向θに沿う軸を巻回軸とするトロイダルコイルである。
【００５４】
また、第二部材３２の上面には、第二導電パターン３４が設けられる。第二導電パターン３４は、第一導電パターン３３よりも上側に位置し、Ｙ軸方向に長い導電パターンである。完成状態において、第二導電パターン３４は、第一導電パターン３３よりも筒体２０の内側寄り（中心軸Ｊ寄り）に位置し、筒体２０の高さ方向ｈに長い導電パターンである。言い換えれば、第二導電パターン３４は、筒体２０の高さ方向ｈに延在する。
【００５５】
第二導電パターン３４は、第一導電パターン３３に対応して３つ設けられ、上面視において第二導電パターン３４と第一導電パターン３３とは重なる。言い換えれば、第二導電パターン３４と第一導電パターン３３とは、間に第二部材３２が介在した状態で対向する。
【００５６】
第二導電パターン３４のＹ軸＋側の端部は、第一部材３１を貫通するビア３４ｃに電気的に接続され、第二導電パターン３４は、当該ビア３４ｃによって、第一部材３１の下面と第二部材３２の上面との間に介在するランド３４ｅに電気的に接続される。ランド３４ｅは、第二部材３２を貫通するビア３４ｇに電気的に接続され、ランド３４ｅは、当該ビア３４ｇによって、第二部材３２の下面に設けられたランド３４ａに電気的に接続される。つまり、第二導電パターン３４は、ランド３４ａに電気的に接続される。
【００５７】
また、第二導電パターン３４のＹ軸−側の端部は、第一部材３１を貫通するビア３４ｄに電気的に接続され、第二導電パターン３４は、当該ビア３４ｄによって、第一部材３１の下面と第二部材３２の上面との間に介在するランド３４ｆに電気的に接続される。ランド３４ｆは、第二部材３２を貫通するビア３４ｈに電気的に接続され、ランド３４ｆは、当該ビア３４ｈによって、第二部材３２の下面に設けられたランド３４ｂに電気的に接続される。つまり、第二導電パターン３４は、ランド３４ｂに電気的に接続される。
【００５８】
上述したビア３４ｇ及びビア３４ｈは、第二ビアの一例であり、完成状態において、第二配線２２の端部と第二導電パターン３４の端部とを電気的に接続する。
【００５９】
棒状部材３０がフレキシブル基板１２０に実装されると、ランド３４ａは、フレキシブル基板１２０のランド２２ａと半田によって電気的に接続され、ランド３４ｂは、フレキシブル基板１２０のランド２２ｂと半田によって電気的に接続される。これにより、第二導電パターン３４、第二配線２２、ビア３４ｃ、ビア３４ｄ、ビア３４ｇ、及びビア３４ｈによって第二コイルの一巻き分が形成される。複数組の第二導電パターン３４、第二配線２２、ビア３４ｃ、ビア３４ｄ、ビア３４ｇ、及びビア３４ｈによってＸ軸方向に沿う軸を巻回軸とするらせん状の第二コイルが形成される。つまり、完成状態においては、複数の第二配線２２が複数の第二導電パターン３４と電気的に接続されることにより、周方向θに沿う軸を巻回軸とする第二コイルが形成される。フレキシブル基板１２０の屈曲により得られる筒体２０においては、第二コイルは、周方向θに沿う軸を巻回軸とするトロイダルコイルである。
【００６０】
第二コイルは、第一コイルの外側（周囲）において、第一コイルと同じ軸を巻回軸として巻回されるコイルであり、第一コイルと、第二コイルとは、ビア２９によって直列接続される。つまり、トロイダルコイル装置１０は、二重構造のトロイダルコイルとなる。
【００６１】
ところで、上述の図４及び図５に示されるように、フレキシブル基板１２０が用いられれば、第一配線２１が有する直線状の部分と、第二配線２２が有する直線状の部分とは、Ｚ軸方向（完成状態の径方向ｒ）から見た場合に重なる。同様に、第一導電パターン３３が有する直線状の部分と、第二導電パターン３４が有する直線状の部分とは、Ｚ軸方向（完成状態の径方向ｒ）から見た場合に重なる。このように、フレキシブル基板１２０及び棒状部材３０を用いたトロイダルコイル装置１０では、内側の第一コイルと外側の第二コイルとを精度よく重ねることができ、トロイダルコイル装置１０の特性を向上することができる。
【００６２】
具体的には、上述の図７において、第一コイル（第一導電パターン３３、第一配線２１、ビア３３ｃ、及び、ビア３３ｄにより形成される電流経路）に時計回りに電流が流れるとする。このとき、第二コイル（第二導電パターン３４、第二配線２２、ビア３４ｃ、ビア３４ｄ、ビア３４ｇ、及びビア３４ｈにより形成される電流経路）にも時計回りに電流が流れる。
【００６３】
ここで、内側の第一コイルと外側の第二コイルとが精度よく重ねられている状態で、第一コイルと第二コイルとに上記のように同じ方向に電流が流れると、電流の測定においてノイズとなる磁束に対する鎖交磁束を低減することができる。つまり、トロイダルコイル装置１０のノイズに対する感度を低下させ、電流の測定精度を向上させることができる。
【００６４】
［トロイダルコイル装置の製造方法］
次に、トロイダルコイル装置１０の製造方法について説明する。図８〜図１０は、トロイダルコイル装置１０の製造方法を説明するための模式断面図である。図１１は、トロイダルコイル装置１０の製造方法のフローチャートである。
【００６５】
トロイダルコイル装置１０の製造方法においては、まず、フレキシブル基板１２０に、棒状部材３０が実装される（図８及び図１１のＳ１１）。具体的には、フレキシブル基板１２０の長手方向に沿って、棒状部材３０が複数実装される。このとき、棒状部材３０のそれぞれは、長手方向がフレキシブル基板１２０の短手方向に沿うように実装される。実装においては、半田リフローによって、ランド３３ａがランド２１ａと電気的に接続され、ランド３３ｂがランド２１ｂと電気的に接続される。同様に、ランド３４ａは、ランド２２ａと半田によって電気的に接続され、ランド３４ｂは、ランド２２ｂと半田によって電気的に接続される。なお、ランド間の接続は、銀ペーストなど半田以外の導電性材料で行われてもよい。
【００６６】
次に、複数の棒状部材３０が実装されたフレキシブル基板１２０が屈曲される（図９及び図１１のＳ１２）。具体的には、複数の棒状部材３０が実装されたフレキシブル基板１２０は、内側に複数の棒状部材３０が来るように長手方向において屈曲される。これにより、筒体２０が形成される。つまり、トロイダルコイル装置１０が形成される（図１０）。
【００６７】
［変形例１］
棒状部材３０は、例えば、２層の配線層を内蔵する一体の部材として形成されるが、第一部材３１と、第二部材３２とは、別体であって、トロイダルコイル装置１０の製造工程において組み立てられてもよい。つまり、第一部材３１と、第二部材３２とは着脱可能であってもよい。図１２は、第一部材３１と第二部材３２とが別体である場合の構造を説明するための模式断面図である。
【００６８】
図１２に示される構造においては、第一部材３１の下面、及び、第二部材３２の上面に、第一部材３１と第二部材３２とを半田によって電気的に接続するためのランドが設けられている。このようなランドは、第一部材３１と第二部材３２とが着脱されるための構造の一例である。
【００６９】
具体的には、第一部材３１の下面には、ランド３６ａ、ランド３６ｂ、ランド３６ｃ、及び、ランド３６ｄが設けられる。第二部材３２の上面には、ランド３７ａ、ランド３７ｂ、ランド３７ｃ、及び、ランド３７ｄが設けられる。なお、図１２に示されるように、第一部材３１の下面におけるランド以外の部分及び第二部材３２の下面におけるランド以外の部分は、レジスト膜３５で覆われるとよい。
【００７０】
ランド３６ａは、第二導電パターン３４の一方の端部にビア３４ｃを介して電気的に接続される。ランド３６ａは、半田によりランド３７ａに電気的に接続される。ランド３７ａは、ビア３４ｇを介してランド３４ａに電気的に接続されている。
【００７１】
ランド３６ｂは、第一導電パターン３３の一方の端部である。ランド３６ｂは、半田によりランド３７ｂに電気的に接続される。ランド３７ｂは、ビア３３ｃを介してランド３３ａに電気的に接続されている。
【００７２】
ランド３６ｃは、第一導電パターン３３の他方の端部である。ランド３６ｃは、半田によりランド３７ｃに電気的に接続される。ランド３７ｃは、ビア３３ｄを介してランド３３ｂに電気的に接続されている。
【００７３】
ランド３６ｄは、第二導電パターン３４の他方の端部にビア３４ｄを介して電気的に接続される。ランド３６ｄは、半田によりランド３７ｄに電気的に接続される。ランド３７ｄは、ビア３４ｈを介してランド３４ｂに電気的に接続されている。
【００７４】
このように、トロイダルコイル装置１０は、第一部材３１と第二部材３２とが別体であっても実現可能である。第一部材３１と第二部材３２とが別体として実現されるときには、第一部材３１と第二部材３２とが一体として実現されるときよりも材料コストを低減できる場合がある。一方で、第一部材３１と第二部材３２とが一体として実現されるときには、第一部材３１と第二部材３２とが別体として実現されるときよりも、製造工程における組み立て工数を低減できる。
【００７５】
［変形例２］
また、棒状部材の形状は、特に限定されない。例えば、棒状部材は、断面形状が等脚台形である四角柱状であってもよい。図１３は、断面形状が等脚台形である四角柱状の棒状部材の外観斜視図である。
【００７６】
図１３に示される棒状部材３０ａの断面形状は、下側に近づくほど幅が広くなる等脚台形である。このような形状により、周方向θにおいて隣り合う棒状部材３０ａ間の距離を縮めることができる。
【００７７】
棒状部材３０ａのその他の構造は、棒状部材３０と同様である。棒状部材３０ａは、下側（完成状態における筒体２０側）から順に、第二部材３２ａ、第一導電パターン３３（図１３で図示せず）、第一部材３１ａ、第二導電パターン３４が重なった構造を有する。
【００７８】
なお、１つのトロイダルコイル装置１０が備える棒状部材（棒状部材３０または棒状部材３０ａ）の個数は特に限定されない。１つの棒状部材に設けられる第一導電パターン３３の数、及び、１つの棒状部材に設けられる第二導電パターン３４の数も特に限定されない。
【００７９】
［適用例］
トロイダルコイル装置１０は、例えば、電流計測装置に適用できる。図１４は、トロイダルコイル装置１０を備える電流計測装置の外観斜視図である。
【００８０】
図１４に示される電流計測装置１００は、トロイダルコイル装置１０と、ケース４０と、回路基板５０とを備える。電流計測装置１００は、トロイダルコイル装置１０の空芯部に挿入された電線６０に流れる電流を測定する装置である。
【００８１】
ケース４０は、トロイダルコイル装置１０及び回路基板５０を収容する筐体である。ケース４０の内部には、トロイダルコイル装置１０を収納するトロイド状の空間と、回路基板５０を収容する直方体状の空間とが形成される。
【００８２】
なお、トロイダルコイル装置１０は、ケース４０に収容されることによって筒状に保持されればよく、トロイダルコイル装置１０は、トロイダルコイル装置１０を筒状に保持するための構造を備えなくてもよい。
【００８３】
回路基板５０は、電線６０に流れる電流を測定するための回路を構成する回路部品が実装された基板である。回路基板５０は、トロイダルコイル装置１０の端子２７及び端子２８と電気的に接続され、端子２７及び端子２８を介してトロイダルコイル装置１０からの出力信号を受ける。回路基板５０に含まれる回路部品は、トランジスタ及び積分器などの、電流検出に必要な電子素子類であり、このような回路部品により構成される回路は、トロイダルコイル装置１０から受けた出力信号を信号処理することができる。
【００８４】
このように、トロイダルコイル装置１０は、電流計測装置に適用できる。なお、図１４に示される電流計測装置１００は一例であり、トロイダルコイル装置１０は、その他の電流計測装置に適用することも可能である。また、トロイダルコイル装置１０の大きさは、測定対象の電線６０の径に合わせて適宜変更されてよい。
【００８５】
［効果等］
以上説明したように、トロイダルコイル装置１０は、筒体２０と、筒体２０の高さ方向ｈに長い棒状部材３０であって、筒体２０の内周面に周方向θに沿って複数配置された棒状部材３０とを備える。
【００８６】
筒体２０は、筒体２０の高さ方向ｈに長い複数の第一配線２１と、第一配線２１よりも筒体２０の外側寄りに位置し、筒体２０の高さ方向ｈに長い複数の第二配線２２とを有する。複数の棒状部材３０のそれぞれは、筒体２０の高さ方向ｈに長い第一導電パターン３３と、第一導電パターン３３よりも筒体２０の内側寄りに位置し、筒体２０の高さ方向ｈに長い第二導電パターン３４とを有する。
【００８７】
複数の第一配線２１が複数の第一導電パターン３３と電気的に接続されることにより、周方向θに沿う軸を巻回軸とする第一コイルが形成される。複数の第二配線２２が複数の第二導電パターン３４と電気的に接続されることにより、周方向θに沿う軸を巻回軸とする第二コイルが形成される。第一コイル及び第二コイルは、直列接続される。
【００８８】
これにより、フレキシブル基板１２０に棒状部材３０を実装し、かつ、フレキシブル基板１２０を屈曲するだけで、容易にトロイダルコイル装置１０を作成できる。つまり、組み立てが容易なトロイダルコイル装置１０が実現される。
【００８９】
なお、棒状部材３０及び筒体２０（フレキシブル基板１２０）の製造には、既存の基板の加工技術が利用できるため、高い精度の製造が可能であり、精度の管理も容易である。したがって、製造コストも低減される。
【００９０】
また、第一配線２１、第二配線２２、第一導電パターン３３、及び第二導電パターン３４のそれぞれは、筒体２０の高さ方向ｈに延びる直線状の部分を有してもよい。筒体２０の径方向ｒから見た場合に、第一配線２１が有する直線状の部分と、第二配線２２が有する直線状の部分とは重なってもよい。第一導電パターン３３が有する直線状の部分と、第二導電パターン３４が有する直線状の部分とは重なってもよい。
【００９１】
これにより、トロイダルコイル装置１０の特性を向上することができる。
【００９２】
また、複数の第一配線２１は、筒体２０の基材２６の内周面に設けられ、複数の第二配線２２は、筒体２０の基材２６の外周面に設けられてもよい。
【００９３】
これにより、基材２６の両面に配線を配置することができる。
【００９４】
また、棒状部材３０は、第一部材３１及び第二部材３２を含み、筒体２０側から順に、第二部材３２、第一導電パターン３３、第一部材３１、第二導電パターン３４が重なった構造を有してもよい。
【００９５】
これにより、第二部材３２、第一導電パターン３３、第一部材３１、及び、第二導電パターン３４の積層により棒状部材３０を形成することができる。
【００９６】
また、筒体２０の径方向ｒにおいて、第一部材３１の厚みは、第二部材３２の厚みよりも薄くてもよい。
【００９７】
このように、第二部材３２の厚みが厚くなれば、トロイダルコイル装置１０の断面積を大きくすることができる。これによって、トロイダルコイル装置１０の感度を向上させることができる。
【００９８】
また、筒体２０の径方向ｒにおいて、第一部材３１の厚みは、筒体２０の基材２６の厚みと略同一であってもよい。
【００９９】
これにより、第一コイルと第二コイルとを対称的に形成することができ、トロイダルコイル装置１０の特性を向上することができる。
【０１００】
また、第二部材３２は、第一配線２１の端部と第一導電パターン３３の端部とを電気的に接続するビア３３ｃ及びビア３３ｄと、第二配線２２の端部と第二導電パターン３４の端部とを電気的に接続するビア３４ｇ及びビア３４ｈとを有してもよい。ビア３３ｃ及びビア３３ｄは、第一ビアの一例であり、ビア３３ｇ及びビア３３ｈは、第二ビアの一例である。
【０１０１】
これにより、ビア構造によって第一コイル及び第二コイルを形成することができる。
【０１０２】
また、第一部材３１は、第二部材３２に着脱されるための構造を有してもよい。第二部材３２に着脱されるための構造は、例えば、ランド３６ａ、ランド３６ｂ、ランド３６ｃ、及び、ランド３６ｄ等である。
【０１０３】
これにより、第一部材３１と第二部材３２とを別部材として形成することで、棒状部材３０が多層構造となることを回避できる。したがって、材料コストの低減を図ることができる。
【０１０４】
また、筒体２０は、棒状部材３０よりも高い可撓性を有してもよい。
【０１０５】
これにより、フレキシブル基板１２０の屈曲により筒体２０を形成することができる。
【０１０６】
また、棒状部材３０は、第一導電パターン３３及び第二導電パターンを３４をそれぞれ複数有してもよい。
【０１０７】
これにより、棒状部材３０の数を低減することができる。
【０１０８】
なお、トロイダルコイル装置は、フレキシブル基板１２０が、外側に複数の棒状部材３０が来るように長手方向において屈曲されることにより形成されてもよい。
【０１０９】
この場合のトロイダルコイル装置は、筒体２０と、筒体２０の高さ方向ｈに長い棒状部材３０であって、筒体２０の外周面に周方向θに沿って複数配置された棒状部材３０とを備える。
【０１１０】
筒体２０は、筒体２０の高さ方向ｈに長い複数の第一配線２１と、第一配線２１よりも筒体２０の内側寄りに位置し、筒体２０の高さ方向ｈに長い複数の第二配線２２とを有する。複数の棒状部材３０のそれぞれは、筒体２０の高さ方向ｈに長い第一導電パターン３３と、第一導電パターン３３よりも筒体２０の外側寄りに位置し、筒体２０の高さ方向ｈに長い第二導電パターン３４とを有する。
【０１１１】
複数の第一配線２１が複数の第一導電パターン３３と電気的に接続されることにより、周方向θに沿う軸を巻回軸とする第一コイルが形成される。複数の第二配線２２が複数の第二導電パターン３４と電気的に接続されることにより、周方向θに沿う軸を巻回軸とする第二コイルが形成される。第一コイル及び第二コイルは、直列接続される。
【０１１２】
このようなトロイダルコイル装置も、トロイダルコイル装置１０と同様の効果が得られる。
【０１１３】
（その他の実施の形態）
以上、実施の形態に係るトロイダルコイル装置について説明したが、本発明は、このような実施の形態に限定されるものではない。
【０１１４】
例えば、上記実施の形態においては、中央部分のみが斜めになった略直線状の配線がフレキシブル基板に設けられ、直線状の導電パターンが棒状部材に設けられた。しかしながら、フレキシブル基板に直線状の配線が設けられ、棒状部材に略直線状の導電パターンが設けられてもよい。第一配線及び第一導電パターンの一方が直線状であり、かつ、他方が略直線状であればよい。同様に、第二配線及び第二導電パターンの一方が直線状であり、かつ、他方が略直線状であればよい。
【０１１５】
また、フレキシブル基板及び棒状部材の積層構造は、一例である。つまり、上記実施の形態で説明された積層構造と同様に、本発明の特徴的な機能を実現できる積層構造も本発明に含まれる。例えば、上記積層構造と同様の機能を実現できる範囲で、上記積層構造の層間に接着層などの別の層が設けられてもよい。
【０１１６】
以上、一つまたは複数の態様に係るトロイダルコイル装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
【０１１７】
例えば、本発明は、トロイダルコイル装置を備える電流計測装置として実現されてもよいし、トロイダルコイル装置の製造方法として実現されてもよい。
【符号の説明】
【０１１８】
１０  トロイダルコイル装置
２０  筒体
２１  第一配線
２２  第二配線
３３ｃ、３３ｄ  ビア（第一ビア）
３３ｇ、３３ｈ  ビア（第二ビア）
３０、３０ａ  棒状部材
３１、３１ａ  第一部材
３２、３２ａ  第二部材
３３  第一導電パターン
３４  第二導電パターン
ｈ  高さ方向
ｒ  径方向
θ  周方向
【図１】
2017096896.tif 000003
【図２】
2017096896.tif 000004
【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】
2017096896.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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