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JP2015187591A - Toroidal coil device and current measuring device using same - Google Patents

Toroidal coil device and current measuring device using same Download PDF

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JP2015187591A JP2014089498A JP2014089498A JP2015187591A JP 2015187591 A JP2015187591 A JP 2015187591A JP 2014089498 A JP2014089498 A JP 2014089498A JP 2014089498 A JP2014089498 A JP 2014089498A JP 2015187591 A JP2015187591 A JP 2015187591A
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耕作 北田
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善文 末広
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Kengo Abe
賢吾 阿部
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Abstract

【課題】本発明は、コイルのターン数を従来よりも増加させることができ、ノイズ耐性を向上できるトロイダルコイル装置およびそれを用いた電流計測装置を提供する。【解決手段】トロイダルコイル装置1Aは、平面シート状の可撓性基材2に支持された互いに並列する複数の導電体パターン3を有するフレキシブル基板10を導電体パターン3間に設けられた切り込み21を用いてトロイド状に立体的に屈曲して成る。導電体パターン3は屈曲によってそれぞれ1ターンコイルと成り、隣接する1ターンコイルの各々は両端の接続端子3a,3bで接続されて複数ターンのコイルと成る。トロイダルコイル装置1Aは、切り込み21によって、フレキシブル基板10から回転対称性良くトロイド状に形成され、その立体形状に基づいて、1ターンコイルから複数ターンコイルを形成でき、コイルのターン数とコイルによる囲繞面積を従来よりも増加でき、ノイズ耐性を向上できる。【選択図】図1The present invention provides a toroidal coil device capable of increasing the number of turns of a coil as compared with the conventional one and improving noise resistance, and a current measuring device using the toroidal coil device. A toroidal coil device (1A) includes a cut (21) provided between a conductor pattern (3) and a flexible substrate (10) having a plurality of conductor patterns (3) arranged in parallel and supported by a flat sheet-like flexible substrate (2). It is formed by bending three-dimensionally in a toroidal shape. The conductor pattern 3 becomes a one-turn coil by bending, and each adjacent one-turn coil is connected by connecting terminals 3a and 3b at both ends to form a multi-turn coil. The toroidal coil device 1A is formed in a toroidal shape from the flexible substrate 10 with a rotational symmetry by the notch 21. Based on the three-dimensional shape, a multi-turn coil can be formed from a one-turn coil. The area can be increased more than before, and noise resistance can be improved. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、トロイダルコイル装置およびそれを用いた電流計測装置に関する。   The present invention relates to a toroidal coil device and a current measuring device using the toroidal coil device.

従来から、磁気回路を有していない空芯のトロイダルコイルを備えるトロイダルコイル装置は、その中心穴を通る電線を流れる交流電流を計測する電流センサとして用いられている。トロイダルコイルは、直線状の空芯ソレノイドコイルをその中心軸が円形となるように丸く曲げてコイル外形をトロイド状としたものである。電流センサとしての空芯トロイダルコイルは、ロゴスキーコイルとも呼ばれる。電流センサ用のトロイダルコイルは、例えば、可撓性のシート状基材の両面に形成した導体パターンとこれらを両面間で接続する導通スルーホールとによってシート状の空芯ソレノイドコイルを形成し、これを丸めて簡便に形成される(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、この特許文献1のトロイダルコイルは、導通スルーホールによる接続を確保するためのランドパターンの存在が、導体パターンの密度増加に対する制約条件になってしまい、ある限度以上にコイルのターン数を増やすことができない。また、各1ターンコイルの囲む面積はシート状基材の断面積そのものであり、その面積を増やすには限界がある。   2. Description of the Related Art Conventionally, a toroidal coil device including an air-core toroidal coil that does not have a magnetic circuit has been used as a current sensor that measures an alternating current flowing through an electric wire passing through the center hole. The toroidal coil is formed by bending a linear air-core solenoid coil so that its central axis is circular, and to form a toroidal coil. An air-core toroidal coil as a current sensor is also called a Rogowski coil. A toroidal coil for a current sensor forms a sheet-shaped air-core solenoid coil by, for example, a conductive pattern formed on both surfaces of a flexible sheet-shaped substrate and a conductive through hole connecting these two surfaces. Is easily formed (see, for example, Patent Document 1). However, in the toroidal coil of Patent Document 1, the presence of the land pattern for securing the connection by the conductive through hole becomes a constraint condition for the increase in the density of the conductor pattern, and the number of turns of the coil is increased beyond a certain limit. I can't. Further, the area surrounded by each one-turn coil is the sectional area of the sheet-like base material itself, and there is a limit to increasing the area.

ところで、柔軟性を有する支持体に一体的に複数の導体パターンを形成し、その支持体を折り曲げて形成される各導体パターン毎の1ターンコイルを互いに直列接続してトランス等で用いるインダクタを形成する方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。   By the way, a plurality of conductor patterns are integrally formed on a flexible support body, and one-turn coils for each conductor pattern formed by bending the support body are connected in series to form an inductor used in a transformer or the like. There is a known method (see, for example, Patent Document 2).

特開2008−241479号公報JP 2008-241479 A 特開2002−043138号公報JP 2002-043138 A

しかしながら、上述した特許文献2に示されるような形成方法においては、導通スルーホールを用いずに半田によって接続することができるものの、各半田接続部においてスリットとツメとの嵌合を用いるので、依然としてコイルのターン数増が制限される。また、この特許文献2におけるコイルの形成方法は、1ターンコイルが立体的に形成されるのでコイルが囲む面積を増やせるものの、四角形の一辺にコイルを形成するものであり、ノイズ相殺に有効な回転対称性をトロイダルコイルに持たせることができない。   However, in the forming method as shown in Patent Document 2 described above, although it is possible to connect by solder without using the conductive through hole, since the fitting of the slit and the claw is used in each solder connection portion, it is still The increase in the number of turns of the coil is limited. In addition, the method of forming a coil in Patent Document 2 is to form a coil on one side of a quadrangle because the one-turn coil is three-dimensionally formed, so that the area surrounded by the coil can be increased. Symmetry cannot be imparted to the toroidal coil.

本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成により、コイルのターン数を従来よりも増加させることができ、また、ノイズ耐性を向上できるトロイダルコイル装置およびそれを用いた電流計測装置を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described problems, and a toroidal coil device capable of increasing the number of turns of the coil as compared with the conventional one and improving noise resistance with a simple configuration, and current measurement using the same. An object is to provide an apparatus.

上記課題を達成するために、本発明のトロイダルコイル装置は、トロイダルコイルを有するトロイダルコイル装置であって、トロイダルコイルは、シート状の可撓性基材と、可撓性基材に支持された互いに並列する複数の導電体パターンと、を有するトロイド状とされたフレキシブル基板を備え、フレキシブル基板は、並列する導電体パターン間に設けられた切り込みを用いて屈曲されて平板状からトロイド状とされ、導電体パターンの各々は、各々を直列に接続するための接続端子を有し、導電体パターンの各々は、屈曲によってそれぞれ1ターンコイルと成り、1ターンコイルの各々は、接続端子が接続されることにより複数ターンのコイルと成っていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a toroidal coil device of the present invention is a toroidal coil device having a toroidal coil, and the toroidal coil is supported by a sheet-like flexible substrate and a flexible substrate. A flexible substrate having a toroidal shape having a plurality of conductor patterns arranged in parallel with each other, and the flexible substrate is bent from a flat plate shape to a toroidal shape using a notch provided between the parallel conductor patterns. Each of the conductor patterns has a connection terminal for connecting each in series, and each of the conductor patterns is formed into a one-turn coil by bending, and each of the one-turn coils is connected to the connection terminal. It is characterized by having a multi-turn coil.

このトロイダルコイル装置において、導電体パターンは、フレキシブル基板を平板状に展開した状態において、互いに並列する導電体パターン間の平均隙間が、トロイダルコイルの外周側となる部分よりも内周側となる部分において広いものである。   In this toroidal coil device, the conductor pattern is a portion in which the average gap between the conductor patterns arranged in parallel with each other is on the inner peripheral side with respect to the outer peripheral side of the toroidal coil in a state where the flexible substrate is developed in a flat plate shape. Is wide.

このトロイダルコイル装置において、接続端子は、導電体パターンが可撓性基材の端部から突出して成るフライングリード構造を有してもよい。   In this toroidal coil device, the connection terminal may have a flying lead structure in which the conductor pattern protrudes from the end of the flexible substrate.

このトロイダルコイル装置において、互いに接続された接続端子は、樹脂によって保護されてもよい。   In this toroidal coil device, the connection terminals connected to each other may be protected by a resin.

このトロイダルコイル装置において、接続端子は、トロイド状の外周側に配置されてもよい。   In this toroidal coil device, the connection terminal may be disposed on the outer peripheral side of the toroidal shape.

このトロイダルコイル装置において、導電体パターンは、可撓性基材に多層形成されてもよい。   In this toroidal coil device, the conductor pattern may be formed in multiple layers on the flexible substrate.

このトロイダルコイル装置において、フレキシブル基板は、電磁シールド用の導電体層を有してもよい。   In this toroidal coil device, the flexible substrate may have a conductor layer for electromagnetic shielding.

このトロイダルコイル装置において、トロイダルコイルを囲む電磁シールド用の導体を備え、その導体が導電体パターンから電気的に絶縁されたものであってもよい。   In this toroidal coil device, a conductor for electromagnetic shielding surrounding the toroidal coil may be provided, and the conductor may be electrically insulated from the conductor pattern.

このトロイダルコイル装置において、トロイダルコイルを囲む磁気シールド用の磁性体を備えてもよい。   In this toroidal coil device, a magnetic body for magnetic shielding surrounding the toroidal coil may be provided.

このトロイダルコイル装置において、1ターンコイルの各々は、トロイダルコイルのトロイダル方向に沿って互いに一定の間隔で配置されてもよい。   In this toroidal coil device, each of the one-turn coils may be arranged at a constant interval along the toroidal direction of the toroidal coil.

このトロイダルコイル装置において、1ターンコイルの各々は、トロイダルコイルの中心軸を含む平面内に配置されてもよい。   In this toroidal coil device, each one-turn coil may be arranged in a plane including the central axis of the toroidal coil.

このトロイダルコイル装置において、接続端子は、互いに隣接する1ターンコイルの各々を接続する斜行形状を有してもよい。   In this toroidal coil device, the connection terminal may have an oblique shape that connects each of the adjacent one-turn coils.

このトロイダルコイル装置において、フレキシブル基板をそのトロイド状の内部側から支持するトロイド状のコアを備えてもよい。   This toroidal coil device may include a toroidal core that supports the flexible substrate from its toroidal inner side.

このトロイダルコイル装置において、コアは、260℃以上の温度、かつ、10sec以上の時間における熱負荷に耐える耐熱材料によるものとしてもよい。   In this toroidal coil device, the core may be made of a heat resistant material that can withstand a heat load at a temperature of 260 ° C. or higher and a time of 10 seconds or longer.

このトロイダルコイル装置において、コアは、その中心軸を含む平面に沿う切れ目を有し、切れ目によって分離可能または開閉可能とされていてもよい。   In this toroidal coil device, the core may have a cut along a plane including the central axis thereof, and may be separable or openable / closable by the cut.

このトロイダルコイル装置において、コアは、接続端子に対する接触による応力発生を回避するための逃げ空間を有してもよい。   In this toroidal coil device, the core may have a clearance space for avoiding the generation of stress due to contact with the connection terminal.

このトロイダルコイル装置において、トロイダルコイルを収納するトロイド状のケースを備えてもよい。   This toroidal coil device may include a toroidal case that houses the toroidal coil.

このトロイダルコイル装置において、ケースは、フレキシブル基板をそのトロイド状の内部側から支持する部材に、接続端子の周辺におけるフレキシブル基板の外表面側から、フレキシブル基板を押圧して固定していてもよい。   In this toroidal coil device, the case may be fixed by pressing the flexible substrate from the outer surface side of the flexible substrate around the connection terminal to a member that supports the flexible substrate from its toroidal inner side.

このトロイダルコイルにおいて、ケースは、その中心軸を含む平面に沿って分割可能とされていてもよい。   In this toroidal coil, the case may be divided along a plane including the central axis.

このトロイダルコイル装置において、トロイダルコイルを収納するトロイド状のケースを備え、ケースと、フレキシブル基板と、コアとは、これらの外周側から中心軸側に進入できるように開閉自在としてもよい。   The toroidal coil device may include a toroidal case that houses the toroidal coil, and the case, the flexible substrate, and the core may be freely opened and closed so as to enter the central axis side from the outer peripheral side.

このトロイダルコイル装置において、ケースは、開閉の際にケースに収納されたフレキシブル基板を露出させないための隔壁を有してもよい。   In this toroidal coil device, the case may have a partition wall that prevents the flexible substrate housed in the case from being exposed when the case is opened and closed.

このトロイダルコイル装置において、ケースは、トロイダルコイルに、ノイズとなる磁界を発生する電線が所定距離以下に接近しないようにする構造を有してもよい。   In this toroidal coil device, the case may have a structure that prevents the electric wire generating the magnetic field that becomes noise from approaching the toroidal coil below a predetermined distance.

本発明の電流計測装置は、上述のいずれかのトロイダルコイル装置と、トロイダルコイルに電気的に接続された回路基板と、を備え、回路基板は、トロイダルコイルに貫挿された電線を流れる電流に応じた信号を出力をする回路を有していることを特徴とする。   A current measuring device of the present invention includes any of the above-described toroidal coil devices and a circuit board electrically connected to the toroidal coil, and the circuit board is configured to generate a current flowing through an electric wire inserted through the toroidal coil. It has a circuit for outputting a corresponding signal.

本発明のトロイダルコイル装置によれば、フレキシブル基板に切り込みを有するので、トロイド状に形成でき、その立体形状に基づいて1ターンコイルの直列接続による複数ターンコイル形成が可能になり、コイルのターン数を従来よりも増加させることができる。   According to the toroidal coil device of the present invention, since the flexible substrate has a cut, it can be formed in a toroid shape, and based on the three-dimensional shape, a multi-turn coil can be formed by a series connection of one-turn coils. Can be increased as compared with the prior art.

(a)は本発明の一実施形態に係るトロイダルコイル装置の一部破断斜視図、(b)は同トロイダルコイル装置の外観斜視図、(c)は同トロイダルコイル装置の断面図。(A) is a partially broken perspective view of a toroidal coil device according to an embodiment of the present invention, (b) is an external perspective view of the toroidal coil device, and (c) is a sectional view of the toroidal coil device. (a)は同トロイダルコイル装置のトロイダルコイルを構成するフレキシブル基板の展開図、(b)は同フレキシブル基板を円筒状に屈曲し電気接続して形成したソレノイドコイルの平面図、(c)は同側面図。(A) is a development view of a flexible substrate constituting the toroidal coil of the toroidal coil device, (b) is a plan view of a solenoid coil formed by bending and electrically connecting the flexible substrate in a cylindrical shape, and (c). Side view. (a)は同フレキシブル基板の断面図、(b)は一群の導電体パターンの繰り返し要素を例示するフレキシブル基板の平面図、(c)は同導電体パターンのライン・アンド・スペースを説明する平面図。(A) is a cross-sectional view of the flexible substrate, (b) is a plan view of the flexible substrate illustrating a repeating element of a group of conductor patterns, and (c) is a plane illustrating the line and space of the conductor pattern. Figure. (a)は同フレキシブル基板の接続端子部分の平面図、(b)は同接続端子を重ねて電気的に接続する様子を示す平面図。(A) is a top view of the connection terminal part of the flexible substrate, (b) is a plan view showing a state in which the connection terminals are stacked and electrically connected. (a)は同接続端子部分の断面図、(b)は同接続端子を電気的に接続した状態の断面図、(c)は樹脂によって保護された同接続端子の断面図。(A) is sectional drawing of the connecting terminal part, (b) is sectional drawing of the state which connected the connecting terminal electrically, (c) is sectional drawing of the connecting terminal protected by resin. 同フレキシブル基板の変形例を示す接続端子部分の断面図。Sectional drawing of the connection terminal part which shows the modification of the flexible substrate. (a)はフレキシブル基板をトロイド状に支持するコアの斜視図、(b)は同コアの他の例を示す斜視図。(A) is a perspective view of the core which supports a flexible substrate in a toroid form, (b) is a perspective view which shows the other example of the same core. (a)はフレキシブル基板をトロイド状とする途中段階の斜視図、(b)は同途中段階のフレキシブル基板にコアを挿入した状態の斜視図。(A) is a perspective view of the middle stage which makes a flexible substrate a toroid shape, (b) is a perspective view of the state which inserted the core in the flexible board of the middle stage. (a)は同コアをトロイダルコイルの内部に有する同トロイダルコイル装置の断面図、(b)は同トロイダルコイル装置を本発明の一実施形態に係る電流計測装置に用いてC字形状に開いた状態の断面図。(A) is sectional drawing of the toroidal coil apparatus which has the same core in the inside of a toroidal coil, (b) opened the C-shape using the toroidal coil apparatus for the electric current measuring device which concerns on one Embodiment of this invention. Sectional drawing of a state. (a)は同フレキシブル基板の他の例を示す接続端子部分の断面図、(b)は同接続端子を電気的に接続した状態の断面図、(c)は(a)のフレキシブル基板の変形例を示す断面図。(A) is sectional drawing of the connection terminal part which shows the other example of the flexible substrate, (b) is sectional drawing of the state which electrically connected the connection terminal, (c) is a deformation | transformation of the flexible substrate of (a) Sectional drawing which shows an example. (a)は同フレキシブル基板のさらに他の例を示す接続端子部分の断面図、(b)は同接続端子を電気的に接続した状態の断面図。(A) is sectional drawing of the connecting terminal part which shows the other example of the flexible substrate, (b) is sectional drawing of the state which connected the connecting terminal electrically. (a)は同フレキシブル基板のさらに他の例を示す接続端子部分の断面図、(b)は同接続端子を電気的に接続した状態の断面図。(A) is sectional drawing of the connecting terminal part which shows the other example of the flexible substrate, (b) is sectional drawing of the state which connected the connecting terminal electrically. 他の実施形態に係るトロイダルコイル装置のトロイダルコイルを構成するフレキシブル基板の展開図。The expanded view of the flexible substrate which comprises the toroidal coil of the toroidal coil apparatus which concerns on other embodiment. 同フレキシブル基板をトロイド状のトロイダルコイルとする途中段階の斜視図。The perspective view in the middle of making the flexible substrate into a toroidal toroidal coil. (a)は同フレキシブル基板を支持するコアの例を示す斜視図、(b)は同コアに支持されたフレキシブル基板を有するトロイダルコイル装置の接続端子部分とコアの断面図。(A) is a perspective view which shows the example of the core which supports the flexible substrate, (b) is sectional drawing of the connection terminal part and core of a toroidal coil apparatus which has the flexible substrate supported by the core. (a)は他の実施形態に係る電流計測装置の斜視図、(b)は同電流計測装置を別の角度から見た斜視図。(A) is the perspective view of the electric current measurement apparatus which concerns on other embodiment, (b) is the perspective view which looked at the electric current measurement apparatus from another angle. 同電流計測装置をC字形状に開いた状態の斜視図。The perspective view of the state which opened the same electric current measuring apparatus in C shape. (a)は同電流計測装置をC字形状に開いてその中心部に電線を進入退出させる様子を示す断面図。(A) is sectional drawing which shows a mode that the electric current measuring apparatus is opened in C shape, and an electric wire is made to enter / exit in the center part. 同電流計測装置の中心部に電線を取り込んで閉じた状態の断面図。Sectional drawing of the state which took in the electric wire in the center part of the current measuring device, and closed it. (a)は他の実施形態に係るトロイダルコイル装置の断面図、(b)は(a)のF部詳細断面図。(A) is sectional drawing of the toroidal coil apparatus which concerns on other embodiment, (b) is F section detailed sectional drawing of (a). (a)は同トロイダルコイル装置の変形例における接続端子部分の押圧構造を示す断面図、(b)は同押圧構造による押圧状態の断面図。(A) is sectional drawing which shows the press structure of the connection terminal part in the modification of the toroidal coil apparatus, (b) is sectional drawing of the press state by the press structure. (a)はさらに他の実施形態に係るトロイダルコイル装置のトロイダルコイルの斜視図、(b)は同トロイダルコイルを構成するフレキシブル基板の展開図。(A) is a perspective view of the toroidal coil of the toroidal coil apparatus which concerns on other embodiment, (b) is a development view of the flexible substrate which comprises the toroidal coil. さらに他の実施形態に係るトロイダルコイル装置のトロイダルコイルを構成するフレキシブル基板の展開図。Furthermore, the expanded view of the flexible substrate which comprises the toroidal coil of the toroidal coil apparatus which concerns on other embodiment. 同フレキシブル基板の裏面の平面図。The top view of the back surface of the flexible substrate. 同フレキシブル基板をトロイド状のトロイダルコイルとする途中段階の斜視図。The perspective view in the middle of making the flexible substrate into a toroidal toroidal coil. 同フレキシブル基板の表裏の導電体パターンを接続する部分の平面図。The top view of the part which connects the conductor pattern of the front and back of the flexible substrate. (a)は図26のI−I線断面図、(b)は(a)の接続端子を電気的に接続した状態の断面図。(A) is the II sectional view taken on the line of FIG. 26, (b) is sectional drawing of the state which connected the connecting terminal of (a) electrically. (a)は図26のII−II線断面図、(b)は(a)の接続端子を電気的に接続した状態の断面図。(A) is the II-II sectional view taken on the line of FIG. 26, (b) is sectional drawing of the state which connected the connecting terminal of (a) electrically. 同フレキシブル基板が基板延長部を有する状態の平面図。The top view of the state in which the flexible substrate has a board | substrate extension part. 同基板延長部を明示した同フレキシブル基板の平面図。The top view of the flexible substrate which specified the substrate extension part. さらに他の実施形態に係るトロイダルコイル装置のトロイダルコイルを構成するフレキシブル基板の展開図。Furthermore, the expanded view of the flexible substrate which comprises the toroidal coil of the toroidal coil apparatus which concerns on other embodiment. 図31における接続端子部分の部分拡大図。The elements on larger scale of the connection terminal part in FIG. (a)は同フレキシブル基板の互いに接続される接続端子を対向配置させた平面図、(b)は同接続端子を接続した状態の平面図。(A) is the top view which arranged the connection terminal mutually connected of the same flexible substrate, (b) is the top view of the state which connected the connection terminal. (a)は図33(a)のI3−I3線断面図、(b)は図33(b)のI5−I5線断面図。FIG. 33A is a sectional view taken along line I3-I3 in FIG. 33A, and FIG. 33B is a sectional view taken along line I5-I5 in FIG. (a)は図33(a)のI4−I4線断面図、(b)は図33(b)のI6−I6線断面図。FIG. 33A is a sectional view taken along line I4-I4 of FIG. 33A, and FIG. 33B is a sectional view taken along line I6-I6 of FIG. (a)はさらに他の実施形態に係るトロイダルコイル装置のトロイダルコイルを構成するフレキシブル基板の互いに接続される接続端子を対向配置させた平面図、(b)は(a)のI7−I7線断面図。(A) is the top view which arranged the connection terminal mutually connected of the flexible substrate which comprises the toroidal coil of the toroidal coil apparatus which concerns on other embodiment, (b) is the I7-I7 line cross section of (a). Figure. (a)は同フレキシブル基板の互いに接続される接続端子を互いに対応させて上下に図示した平面図、(b)は同接続端子を互いに重ねた状態の平面図、(c)は(b)のI8−I8線断面図、(d)は(c)の接続端子を互いに電気的に接続した状態の断面図。(A) is a plan view illustrating the connection terminals connected to each other on the flexible substrate in an up-and-down manner, (b) is a plan view in which the connection terminals are overlapped with each other, and (c) is a plan view of (b). I8-I8 line sectional drawing, (d) is sectional drawing of the state which connected the connection terminal of (c) mutually electrically. (a)(b)はそれぞれ、さらに他の実施形態に係るトロイダルコイル装置の斜視図。(A) and (b) are perspective views of a toroidal coil device according to still another embodiment. (a)は他の実施形態に係る電流計測装置の斜視図、(b)は(a)の断面図。(A) is a perspective view of the electric current measurement apparatus which concerns on other embodiment, (b) is sectional drawing of (a). (a)(b)はそれぞれ同電流計測装置の変形例を示す断面図。(A) and (b) are sectional drawings which show the modification of the same current measuring device, respectively. (a)(b)は一般的なトロイダルコイル装置を用いた電流計測と外乱磁界との関係を説明する斜視図。(A) and (b) are perspective views explaining the relationship between current measurement using a general toroidal coil device and a disturbance magnetic field. さらに他の実施形態に係るトロイダルコイル装置のトロイダルコイルを、その中心軸方向から見た平面図。The top view which looked at the toroidal coil of the toroidal coil device concerning other embodiments from the central axis direction. さらに他の実施形態に係るトロイダルコイル装置のトロイダルコイルの1ターンコイルを透視して表示する斜視図。Furthermore, the perspective view which permeate | transmits and displays the 1 turn coil of the toroidal coil of the toroidal coil apparatus which concerns on other embodiment. (a)は同トロイダルコイル装置を用いた電流計測装置による電流計測を示す斜視図、(b)は電流計測中の磁界を示す断面図。(A) is a perspective view which shows the current measurement by the current measuring apparatus using the toroidal coil apparatus, (b) is sectional drawing which shows the magnetic field in current measurement. (a)は隣接電線が存在する場合における同電流計測装置による電流計測を示す斜視図、(b)は隣接電線による磁界を示す断面図。(A) is a perspective view which shows the current measurement by the same electric current measurement apparatus in case an adjacent electric wire exists, (b) is sectional drawing which shows the magnetic field by an adjacent electric wire.

以下、本発明の実施形態に係るトロイダルコイル装置およびそれを用いた電流計測装置について、図面を参照して説明する。図1乃至図4は一実施形態に係るトロイダルコイル装置1Aを示す。図1(a)(b)(c)に示すように、トロイダルコイル装置1Aは、シート状の可撓性基材2と可撓性基材2に支持された互いに並列する複数の導電体パターン3を有するフレキシブル基板10をトロイド状に屈曲して形成されたトロイダルコイル1を備えている。これらの図や以下に示す図において導電体パターン3の図示が適宜省略されている。トロイダルコイル1は、ソレノイドコイルを円環状に曲げた電磁気的構成を有し、ソレノイドコイルの両端子に対応する2つの端子1a,1bを有している。   Hereinafter, a toroidal coil device according to an embodiment of the present invention and a current measuring device using the same will be described with reference to the drawings. 1 to 4 show a toroidal coil device 1A according to an embodiment. As shown in FIGS. 1A, 1B, and 1C, the toroidal coil device 1A includes a sheet-like flexible base material 2 and a plurality of conductor patterns that are supported by the flexible base material 2 and that are parallel to each other. 3 is provided with a toroidal coil 1 formed by bending a flexible substrate 10 having 3 in a toroidal shape. In these drawings and the drawings shown below, the conductor pattern 3 is appropriately omitted. The toroidal coil 1 has an electromagnetic configuration in which a solenoid coil is bent in an annular shape, and has two terminals 1a and 1b corresponding to both terminals of the solenoid coil.

フレキシブル基板10は、平面状態で導電体パターン3をパターニングした後、矢印Rで示すように円筒状に屈曲し、さらに、並列する導電体パターン3間に設けた切り込み21を用いて屈曲してトロイド状(ドーナツの表面形状)とされている。トロイダルコイル1の表面は、外周側の領域A,E、内周側の領域C、および、上下端の領域B,Dに区分することができる。内周側の領域Cは、外周側の領域A,Eの和よりも面積が狭い。上下端の領域B,Dは、内周側から外周側に向けて面積が広くなる遷移領域である。この面積の変化に対応するため、切り込み21が、トロイダルコイル1の内周側と上下端に設けられている。図中に、トロイドにおける特徴的な方向であるトロイダル方向TDとポロイダル方向PDとが示されている。トロイダル方向TDは、トロイダルコイル1の中心軸まわりの円周である。   After patterning the conductor pattern 3 in a planar state, the flexible substrate 10 is bent into a cylindrical shape as indicated by an arrow R, and is further bent using a notch 21 provided between the conductor patterns 3 arranged in parallel. (The shape of the surface of the donut). The surface of the toroidal coil 1 can be divided into areas A and E on the outer peripheral side, area C on the inner peripheral side, and areas B and D on the upper and lower ends. The area C on the inner peripheral side has a smaller area than the sum of the areas A and E on the outer peripheral side. The upper and lower end regions B and D are transition regions whose area increases from the inner peripheral side toward the outer peripheral side. In order to cope with this change in area, cuts 21 are provided on the inner peripheral side and upper and lower ends of the toroidal coil 1. In the figure, a toroidal direction TD and a poloidal direction PD, which are characteristic directions in the toroid, are shown. The toroidal direction TD is a circumference around the central axis of the toroidal coil 1.

導電体パターン3の各々は、フレキシブル基板10の屈曲によってそれぞれ1ターンコイルと成る。また、導電体パターン3の各々は、その両端に、各々を直列に接続するための接続端子3a,3bを有している。1ターンコイルの各々は、接続端子3a,3bが接続されることにより複数ターンのコイルと成っている。接続端子3a,3b、従ってこれらを接続した部分(接続部30という)は、トロイダルコイル1における外周側に配置されている。   Each of the conductor patterns 3 becomes a one-turn coil by bending the flexible substrate 10. Each of the conductor patterns 3 has connection terminals 3a and 3b for connecting them in series at both ends. Each one-turn coil is formed into a multi-turn coil by connecting the connection terminals 3a and 3b. The connection terminals 3a and 3b, and therefore the portion where they are connected (referred to as connection portion 30) are arranged on the outer peripheral side of the toroidal coil 1.

図2(a)に示すように、フレキシブル基板10は、平面状に展開した状態で略四角形の外形を有する。可撓性基材2には伸縮性が望めないので、平面状のフレキシブル基板10を立体曲面であるトロイド状に屈曲して形成するために切り込み21が用いられる。切り込み21は、平面状態のフレキシブル基板10に可撓性基材2を含む基板材料を除去した開口を形成している。領域A,B,C,D,Eは、フレキシブル基板10の略四角形の互いに対向する両辺の一辺側から他辺側に向けて、すなわちトロイダル方向TDに沿って、分布している。切り込み21は、領域B,C,Dに等間隔に並列形成されている。その並列繰り返しパターンによって、一群の導電体パターン3の繰り返し要素Peが規定される。すなわち、導電体パターン3の各々は複数本(本例では7本)で一組の繰り返し要素Peを構成する。   As shown in FIG. 2A, the flexible substrate 10 has a substantially rectangular outer shape in a state of being developed in a planar shape. Since the flexible base material 2 cannot be expected to stretch, a cut 21 is used to bend the planar flexible substrate 10 into a toroidal shape that is a three-dimensional curved surface. The cuts 21 form openings in which the substrate material including the flexible base material 2 is removed from the planar flexible substrate 10. The regions A, B, C, D, and E are distributed from one side of the substantially rectangular sides of the flexible substrate 10 facing each other toward the other side, that is, along the toroidal direction TD. The cuts 21 are formed in parallel in the regions B, C, and D at equal intervals. The repeating element Pe of the group of conductor patterns 3 is defined by the parallel repeating pattern. That is, each of the conductor patterns 3 constitutes a set of repeating elements Pe by a plurality (seven in this example).

導電体パターン3の各々は、外周側の領域A,Eでは、一部の変化部分を除いて互いに平行等間隔に配列され、内周側の領域Cでは、一群(7本)毎にまとめて外周側よりも狭い間隔で平行等間隔に配列されている。領域Aにおける導電体パターン3は、隣りの導電体パターン3の延長線上に乗り移るように、クランク状に変化した斜行形状を有するパターンとされ、その先端は、可撓性基材2が存在しないフライングリード構造の接続端子3aとなっている。領域Eにおける導電体パターン3は、直線状であり、その先端は、可撓性基材2上に支持された接続端子3bとなっている。フレキシブル基板10の略四角形の対角位置の2つの隅部には、それぞれ可撓性基材2で支持された終端用の端子1a,1bが引き出されている。導電体パターン3は、接続端子3a,3bの部分を除いて、ソルダーレジストやカバーレイなどの保護膜2aによって覆われている。なお、領域A,E,Cにおいて互いに平行な導電体パターン3が長く続いているので、フレキシブル基板10によって形成されるトロイドは、その長く続くことにより、長く伸びた円筒形状となる。   Each of the conductor patterns 3 is arranged at equal intervals in the outer peripheral areas A and E except for some changed portions, and is grouped in groups (seven) in the inner peripheral area C. They are arranged at equal intervals in parallel at narrower intervals than the outer peripheral side. The conductor pattern 3 in the region A is a pattern having a skewed shape that changes in a crank shape so as to be transferred onto an extension line of the adjacent conductor pattern 3, and the flexible substrate 2 does not exist at the tip thereof. The connection terminal 3a has a flying lead structure. The conductor pattern 3 in the region E is linear, and the tip thereof is a connection terminal 3 b supported on the flexible substrate 2. Terminal terminals 1 a and 1 b supported by the flexible base material 2 are drawn out at two corners of the substantially square diagonal position of the flexible substrate 10. The conductor pattern 3 is covered with a protective film 2a such as a solder resist or a coverlay except for the connection terminals 3a and 3b. In addition, since the conductor patterns 3 parallel to each other continue in the regions A, E, and C for a long time, the toroid formed by the flexible substrate 10 has a long and elongated cylindrical shape.

フレキシブル基板10は、図2(b)(c)に示すように、領域A,Eに属する上述の一辺と他辺とが互いに近接するように、矢印Rで示すように扁平な円筒状に丸められ、導電体パターン3の各々が互いに対応する接続端子3a,3b間で電気的に接続される。フレキシブル基板10は、この電気的接続によって、ソレノイドコイル10aとなる。ここで、上述の図2(a)を参照して、ソレノイドコイル10aを構成する電気配線を、端子1a,1bおよび各接続端子3a,3b間の接続を通して説明する。なお、図中の接続端子x2はフライングリード構造の接続端子3aであり、接続端子x1,x3は可撓性基材2上の接続端子3bである。   As shown in FIGS. 2B and 2C, the flexible substrate 10 is rounded into a flat cylindrical shape as indicated by an arrow R so that the one side and the other side belonging to the regions A and E are close to each other. Each of the conductor patterns 3 is electrically connected between the corresponding connection terminals 3a and 3b. The flexible substrate 10 becomes a solenoid coil 10a by this electrical connection. Here, referring to FIG. 2A described above, the electrical wiring constituting the solenoid coil 10a will be described through the connection between the terminals 1a and 1b and the connection terminals 3a and 3b. In the figure, the connection terminal x2 is a connection terminal 3a having a flying lead structure, and the connection terminals x1 and x3 are connection terminals 3b on the flexible substrate 2.

図2(a)において、端子1aからの配線は、端子1aにつながる導電体パターン3を通って、その接続端子x1に至り、接続端子x1は隣の導電体パターン3の接続端子x2に電気的に接続される。ここで、フレキシブル基板10は円筒状に丸められた状態にある。接続端子x2からの配線は、接続端子x2につながる導電体パターン3を通って、その接続端子x3に至る。以下同様にして、接続端子x3は、端子1bに電気的に接続され、端子1aから端子1bに至る電気配線、すなわち、1つの導電体パターン3による1ターンのコイルが複数直列接続されたソレノイドコイル10aが形成される。   In FIG. 2A, the wiring from the terminal 1a passes through the conductor pattern 3 connected to the terminal 1a to reach the connection terminal x1, and the connection terminal x1 is electrically connected to the connection terminal x2 of the adjacent conductor pattern 3. Connected to. Here, the flexible substrate 10 is in a state of being rounded into a cylindrical shape. The wiring from the connection terminal x2 passes through the conductor pattern 3 connected to the connection terminal x2, and reaches the connection terminal x3. Similarly, the connection terminal x3 is electrically connected to the terminal 1b, and the electrical wiring from the terminal 1a to the terminal 1b, that is, a solenoid coil in which a plurality of one-turn coils of one conductor pattern 3 are connected in series. 10a is formed.

フレキシブル基板10は、例えば、樹脂シート上に銅箔層を有する一般的なフレキシブル基板を用いて、一般的な製造工程によって製造される。その製造工程は、例えば、銅箔のパターニングによる導電体パターン3の形成、塗布やラミネートやパターニング等による保護膜2aの形成、切り込み21や外形の形成、端子1a,1bおよび各接続端子3a,3bのメッキ等を行う工程である。フレキシブル基板10の製造は、このような、不要の銅箔をパターニングによって除去するサブトラクト工法に限らず、可撓性基材2上に導電材料を付加して導電体パターン3を形成するアディティブ工法や、これらの組み合わせによって行うことができる。可撓性基材2は、例えば、ポリイミド樹脂が用いられる。   The flexible substrate 10 is manufactured by a general manufacturing process using, for example, a general flexible substrate having a copper foil layer on a resin sheet. The manufacturing process includes, for example, the formation of the conductor pattern 3 by patterning of copper foil, the formation of the protective film 2a by coating, laminating, patterning, etc., the formation of the cuts 21 and the outer shape, the terminals 1a, 1b and the connection terminals 3a, 3b. This is a step of performing plating or the like. The manufacture of the flexible substrate 10 is not limited to such a subtracting method of removing unnecessary copper foil by patterning, but an additive method of forming a conductive pattern 3 by adding a conductive material on the flexible base 2 or Can be performed by a combination of these. For example, a polyimide resin is used for the flexible substrate 2.

各接続端子3a,3bの電気接続は、例えば、各接続端子3a,3bに半田ペーストを塗布した状態で、各接続端子3a,3bが互いに重なるようにフレキシブル基板10を円筒形状に丸めて、一括半田付けによって行うことができる。また、半田ペーストによらずに、互いに重なった各接続端子3a,3b部分を、半田液に接触させながら半田液槽を通過させて半田付けを行ってもよい。また、各接続端子3a,3b間を、導電性接着剤や、異方性導電樹脂を用いて電気接続してもよい。   The electrical connection between the connection terminals 3a and 3b is performed by, for example, rolling the flexible substrate 10 into a cylindrical shape so that the connection terminals 3a and 3b overlap each other with the solder paste applied to the connection terminals 3a and 3b. This can be done by soldering. Further, instead of using the solder paste, the connecting terminals 3a and 3b overlapping each other may be soldered by passing through a solder bath while contacting the solder solution. Further, the connection terminals 3a and 3b may be electrically connected using a conductive adhesive or an anisotropic conductive resin.

図3(a)は、フレキシブル基板10の断面構造を示す。フレキシブル基板10は、可撓性基材2に、導電体パターン3の導体層と、保護膜2aの絶縁樹脂層とを積層して構成されている。接続端子3aは、導電体パターン3が可撓性基材2の端部から突出したフライングリード構造となっている。このような構造は、例えば、レーザ光を用いて可撓性基材2を蒸発除去させて形成することができる。接続端子3bは、その下部の全面を可撓性基材2によって支持された、フレキシブル基板の通常の端子構造である。   FIG. 3A shows a cross-sectional structure of the flexible substrate 10. The flexible substrate 10 is configured by laminating a conductive layer of the conductor pattern 3 and an insulating resin layer of the protective film 2 a on the flexible base material 2. The connection terminal 3 a has a flying lead structure in which the conductor pattern 3 protrudes from the end portion of the flexible substrate 2. Such a structure can be formed, for example, by evaporating and removing the flexible substrate 2 using laser light. The connection terminal 3b is a normal terminal structure of a flexible substrate in which the entire lower surface is supported by the flexible base material 2.

図3(b)は、一群の導電体パターン3からなる繰り返し要素Peを示す。導電体パターン3は、各々が互いに平行な部分において、パターン幅(ラインLとする)とパターン間の隙間(スペースSとする)の比L/Sが、例えば、L/S=1、すなわちL=Sとなるように形成されている。   FIG. 3B shows a repetitive element Pe composed of a group of conductor patterns 3. In the conductor pattern 3, the ratio L / S between the pattern width (referred to as line L) and the gap between patterns (referred to as space S) is, for example, L / S = 1, that is, L = S.

また、図3(b)(c)は、フレキシブル基板10を平面状に展開した状態において、互いに並列する導電体パターン3間の平均隙間が、トロイドの外周側におけるよりも内周側において広いことを示している。ここで、外周部の領域A,Eにおける繰り返し要素Peの幅WO内でL=LO,S=SOとし、内周部の領域Cにおける繰り返し要素Peの幅WI内でL=LI,S=SIとする。なお、上記のL/S=1から、LO=SO,LI=SIである。外周側すなわち領域A,Eにおける平均隙間はSOである。また、内周側すなわち領域Cにおける平均隙間は、ラインLIを幅WO内に等間隔に再配列したときの隙間(スペース)であって、図中にSaで示されており、Sa>SOである。このSa>SOという結果は、上述の図2(a)に示されている切り込み21によって形成される開口部分が存在し、その開口部分のスペースが平均化の際にSaに算入されることによる。   3 (b) and 3 (c) show that the average gap between the conductor patterns 3 arranged in parallel with each other is wider on the inner peripheral side than on the outer peripheral side of the toroid in the state where the flexible substrate 10 is developed in a plane. Is shown. Here, L = LO and S = SO within the width WO of the repeating element Pe in the outer peripheral areas A and E, and L = LI and S = SI within the width WI of the repeating element Pe in the inner peripheral area C. And Note that from the above L / S = 1, LO = SO, LI = SI. The average gap on the outer peripheral side, that is, in the areas A and E, is SO. In addition, the average gap on the inner peripheral side, that is, in the region C, is a gap (space) when the lines LI are rearranged at equal intervals in the width WO, and is indicated by Sa in the figure, and Sa> SO. is there. The result of Sa> SO is that there is an opening formed by the notch 21 shown in FIG. 2A described above, and the space of the opening is included in Sa when averaging. .

図4(a)(b)は、フレキシブル基板10の接続端子3a,3bを互いに接近させ、互いに重ねた状態で電気接続する様子を示す。左右の互いに対向する繰り返し要素Peは同一の繰り返し要素Peに属する両端部である。繰り返し要素Pe内の複数の接続端子3a,3bのうち、各々1つの接続端子3a,3bは、自己の繰り返し要素Pe内で接続されずに、それぞれ隣接する他の繰り返し要素Pe内の接続端子3a,3bに接続される。最終の端子1a,1bを有する繰り返し要素Peの場合は特殊であり、その端子1a,1bは終端となる。   4A and 4B show a state in which the connection terminals 3a and 3b of the flexible substrate 10 are brought close to each other and electrically connected in a state where they are overlapped with each other. The left and right repetitive elements Pe facing each other are both end portions belonging to the same repetitive element Pe. Of the plurality of connection terminals 3a and 3b in the repetitive element Pe, each one of the connection terminals 3a and 3b is not connected in its own repetitive element Pe, and each of the connection terminals 3a in another adjacent repetitive element Pe. , 3b. The repeating element Pe having the final terminals 1a and 1b is special, and the terminals 1a and 1b are terminated.

図5(a)(b)(c)は、接続部30を形成する様子を示す。すなわち、(a)フライングリード構造の接続端子3aが可撓性基材2上の接続端子3bに接近され、重ねられ、(b)互いに半田31によって接続され、最後に、(c)互いに接続された接続端子3a,3bが保護樹脂32で保護され、接続部30が形成される。   5A, 5B, and 5C show how the connecting portion 30 is formed. That is, (a) the connection terminal 3a of the flying lead structure is brought close to and overlapped with the connection terminal 3b on the flexible substrate 2, (b) connected to each other by the solder 31, and finally (c) connected to each other. The connection terminals 3a and 3b are protected by the protective resin 32, and the connection portion 30 is formed.

保護樹脂32が接続部30を保護することにより、接続部30の半田や導電性樹脂等の導通材料に応力集中が発生せず、信頼性を保つことができる。さらに可撓性基材2の補強になるほか、導通材料の劣化防止になる。保護樹脂32は、電気的導通を防止するものあるいは隣接パターンとの短絡を防止できるものとして、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などを用いることができる。また、例えば、導電材料として異方性導電樹脂を用いる場合、異方性導電樹脂が保護樹脂32を兼ねることになる。   Since the protective resin 32 protects the connection portion 30, stress concentration does not occur in the conductive material such as solder or conductive resin of the connection portion 30, and reliability can be maintained. In addition to reinforcing the flexible substrate 2, the conductive material is prevented from being deteriorated. As the protective resin 32, an acrylic resin, an epoxy resin, a silicone resin, or the like can be used as one that prevents electrical continuity or can prevent a short circuit with an adjacent pattern. For example, when an anisotropic conductive resin is used as the conductive material, the anisotropic conductive resin also serves as the protective resin 32.

図6は、フレキシブル基板10の変形例を示す。このフレキシブル基板10は、電磁シールド用の導電体層33を備えている。導電体層33は、トロイダルコイル1の外表面に、すなわち、トロイド状に配置された導電体パターン3を内部に含むようにフレキシブル基板10の表面側に備えられている。トロイダルコイル1において、導電体層33は閉空間を形成し、導電体パターン3は、その閉空間の中で電磁シールドされた状態となる。導電体層33は、例えば、適宜のグランド接続端子を介して、接地電位とされる。グランド接続端子は、例えば、フレキシブル基板10の端部において、端子1a,1b等と同様に形成すればよい。フレキシブル基板10は、接続端子3a,3bが電気的に接続され、トロイド状に立体形状とされてトロイダルコイル1となり、この状態でトロイダルコイル装置1Aとして、電流計測などに用いることができる。   FIG. 6 shows a modification of the flexible substrate 10. The flexible substrate 10 includes a conductor layer 33 for electromagnetic shielding. The conductor layer 33 is provided on the outer surface of the toroidal coil 1, that is, on the surface side of the flexible substrate 10 so as to include the conductor pattern 3 arranged in a toroid shape. In the toroidal coil 1, the conductor layer 33 forms a closed space, and the conductor pattern 3 is electromagnetically shielded in the closed space. The conductor layer 33 is set to a ground potential via an appropriate ground connection terminal, for example. What is necessary is just to form a ground connection terminal similarly to terminal 1a, 1b etc. in the edge part of the flexible substrate 10, for example. The flexible substrate 10 is electrically connected to the connection terminals 3a and 3b and is formed into a toroidal three-dimensional shape to form the toroidal coil 1. In this state, the toroidal coil device 1A can be used for current measurement and the like.

本実施形態によれば、フレキシブル基板10に切り込み21を有するのでトロイド状の立体曲面を容易に形成でき、その形状に基づいて1ターンコイルの直列接続による複数ターンコイル形成が可能になり、コイルのターン数を従来よりも増加させることができる。すなわち、切り込み21は、直線状のソレノイドコイル10aを屈曲させて、立体曲面のトロイドとすることを可能にする。このようにして形成されるトロイダルコイル1(トロイダルコイル装置1A)は、その中心軸まわりの対称性に優れたものとすることができる。従って、トロイダルコイル装置1Aは、その回転対称性により、ノイズ磁界の相殺を有効に行うことができる。また、フレキシブル基板10からソレノイドコイル10aの形成は、ビアやランドを形成することなく、導電体パターン3の接続端子3a,3b同士の直接の電気接続で行えるので、従来よりも配線密度を上げてコイルのターン数を増加させることができる。また、1ターンコイルが立体的に形成されるのでコイルが囲む面積を増やすことができ、ターン数の増加と同様にトロイダルコイルの感度を上げることができる。   According to the present embodiment, since the flexible substrate 10 has the cuts 21, a toroidal three-dimensional curved surface can be easily formed, and a multi-turn coil can be formed by serial connection of one-turn coils based on the shape. The number of turns can be increased than before. That is, the notch 21 makes it possible to bend the linear solenoid coil 10a into a toroid having a three-dimensional curved surface. The toroidal coil 1 (toroidal coil device 1A) formed in this manner can be excellent in symmetry around its central axis. Therefore, the toroidal coil device 1A can effectively cancel the noise magnetic field due to its rotational symmetry. Further, the solenoid coil 10a can be formed from the flexible substrate 10 by direct electrical connection between the connection terminals 3a and 3b of the conductor pattern 3 without forming vias or lands. The number of turns of the coil can be increased. Further, since the one-turn coil is formed in three dimensions, the area surrounded by the coil can be increased, and the sensitivity of the toroidal coil can be increased in the same manner as the number of turns.

ところで、トロイダルコイル1の構造においてターン数の増加を制限する要素は、例えば、トロイドの内側表面(領域C)における導電体パターン3の配線ピッチ、または、トロイドの外周部分に形成した接続部30の形成構造と考えられる。導電体パターン3の配線ピッチは、通常のフレキシブル基板における設計ルールに従って最小のピッチとすることができる。一般に、トロイダルコイルは、内周よりも外周のほうがコイルの配線ピッチが広くなる。従って、接続部30は、トロイダルコイルの外周部分に形成することにより、トロイドの内側表面におけるよりも広い面積を使用でき、設計ルールを大きく緩和することができ、ターン数の増加に対する制限が緩和される。また、トロイダルコイル1を、その中央に通した電線の電流計測用センサとする場合、内周側において磁界の大きさと変化が大きく、外周側で小さいので、外周部分に接続部30を形成することにより、計測精度に対する配線のずれなどの影響を低減できる。   By the way, the elements that limit the increase in the number of turns in the structure of the toroidal coil 1 are, for example, the wiring pitch of the conductor pattern 3 on the inner surface (region C) of the toroid or the connection portion 30 formed on the outer periphery of the toroid. It is considered a formation structure. The wiring pitch of the conductor pattern 3 can be set to the minimum pitch according to the design rule for a normal flexible substrate. In general, the toroidal coil has a wider wiring pitch on the outer periphery than on the inner periphery. Therefore, by forming the connection portion 30 on the outer peripheral portion of the toroidal coil, a larger area than that on the inner surface of the toroid can be used, design rules can be greatly relaxed, and restrictions on the increase in the number of turns are relaxed. The Further, when the toroidal coil 1 is used as a current measuring sensor for electric wires passing through the center of the toroidal coil 1, since the magnitude and change of the magnetic field are large on the inner peripheral side and small on the outer peripheral side, the connecting portion 30 is formed on the outer peripheral portion. As a result, the influence of the displacement of the wiring on the measurement accuracy can be reduced.

(支持用のコアを備えるトロイダルコイル装置)
図7、図8、図9は、トロイド状のフレキシブル基板10をその内部空間側から支持するトロイド状のコアを備えるトロイダルコイル装置1Aを示す。図7(a)(b)に示すように、2分割、または4分割、一般に任意数に分割したコア4を、トロイド状のフレキシブル基板10を内部から支持する部材として用いることができる。コア4の分割面は、そのトロイドの中心軸を含む平面に沿うように形成すると、好適である。また、コア4は、完全に分離可能とすることに限らず、コア4の一部を皮一枚残す切れ目の状態として、切れ目によって開閉可能としてもよい。この場合、コア4をトロイドとして維持することが容易となり、取り扱いが容易となる。
(Toroidal coil device with a supporting core)
7, 8, and 9 show a toroidal coil device 1 </ b> A including a toroidal core that supports the toroidal flexible substrate 10 from the inner space side. As shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), the core 4 divided into two or four or generally any number can be used as a member for supporting the toroidal flexible substrate 10 from the inside. The dividing surface of the core 4 is preferably formed so as to be along a plane including the central axis of the toroid. In addition, the core 4 is not limited to being completely separable, and may be opened and closed by a cut as a state in which a part of the core 4 is left as a skin. In this case, it becomes easy to maintain the core 4 as a toroid, and handling becomes easy.

コア4は、例えば樹脂成形によって形成される。トロイダルコイル装置1Aを電流計測用のセンサとして用いる場合に、コア4は、樹脂に限らず、センサとしての性能に影響しない程度の磁気特性の非磁性体で構成することができる。また、コア4は、例えば、260℃以上の温度、かつ、10sec以上の時間における熱負荷に耐える耐熱材料によって形成する。これにより、例えば、フレキシブル基板10を半田処理する場合などに、治具として有効に用いることができる。コア4が260℃、10sec以上の変形耐熱を有する場合、例えば、Sn−Ag−Cu系の半田付けが可能になる。   The core 4 is formed by resin molding, for example. When the toroidal coil device 1A is used as a current measurement sensor, the core 4 is not limited to resin, but can be formed of a non-magnetic material having a magnetic property that does not affect the performance of the sensor. The core 4 is formed of a heat resistant material that can withstand a heat load at a temperature of 260 ° C. or higher and a time of 10 seconds or longer, for example. Thereby, for example, when the flexible substrate 10 is soldered, it can be effectively used as a jig. When the core 4 has a deformation heat resistance of 260 ° C. and 10 seconds or more, for example, Sn—Ag—Cu soldering can be performed.

図8(a)(b)に示すように、フレキシブル基板10をソレノイドコイル10aの状態から、トロイド状に屈曲させる際に、トロイド形状から分割したコア4を、順次、ソレノイドコイル10aの中に挿入することにより、トロイダルコイル1が形成される。この挿入に際し、コア4が分割可能または開閉可能とされていることにより、挿入作業が可能かつ容易となる。コア4は、この挿入を容易とするために、潤滑性の良い樹脂を用いて形成するのが好ましい。   As shown in FIGS. 8A and 8B, when the flexible substrate 10 is bent from the state of the solenoid coil 10a into a toroid shape, the cores 4 divided from the toroid shape are sequentially inserted into the solenoid coil 10a. By doing so, the toroidal coil 1 is formed. At the time of this insertion, the core 4 can be divided or opened and closed, so that the insertion work is possible and easy. In order to facilitate the insertion, the core 4 is preferably formed using a resin having good lubricity.

図9(a)は、分割したコア4をトロイダルコイル1の内部に有するトロイダルコイル装置1Aを示す。このトロイダルコイル装置1Aは、ソレノイドコイル10aの円筒端部が対向する部分に、コア4の分割面の位置を一致させている。図9(b)に示すように、トロイダルコイル1の内周側および内周側から上部と下部に至る部分のフレキシブル基板10に切り込み21が存在し、コア4が分割面を有することから、トロイダルコイル装置1AをC字形状に開いた状態とすることができる。端子1a,1bは、それぞれC字形状の互い異なる端部に位置している。トロイダルコイル装置1Aは、その形状がコア4によって安定的に維持され、その開閉機能によって、その外周側から中心軸側(中央穴部分)に電線9を進入させ退出させることができる。そこで、トロイダルコイル装置1Aに回路基板6を備えて、端子1a,1bを回路基板6に電気的に接続することにより、電線9に対して着脱自在の電流測定装置1Bを構成することができる。このような開閉機能によって、すでに設置されている電線の電流計測を行う用途へ用いることができる。この場合、回路基板6は、電線9を流れる交流電流による電線9の回りの交流磁界の測定値に基づいて電流値を求めるための電気回路を有する。   FIG. 9A shows a toroidal coil device 1 </ b> A having the divided core 4 inside the toroidal coil 1. In the toroidal coil device 1A, the position of the split surface of the core 4 is made to coincide with the portion where the cylindrical end of the solenoid coil 10a faces. As shown in FIG. 9B, since the notch 21 exists in the flexible substrate 10 from the inner peripheral side and the inner peripheral side of the toroidal coil 1 to the upper part and the lower part, and the core 4 has a split surface, the toroidal The coil device 1A can be opened in a C shape. The terminals 1a and 1b are located at different ends of the C shape. The shape of the toroidal coil device 1A is stably maintained by the core 4, and the opening / closing function allows the electric wire 9 to enter and exit from the outer peripheral side to the central axis side (central hole portion). Therefore, the circuit board 6 is provided in the toroidal coil device 1 </ b> A, and the terminals 1 a and 1 b are electrically connected to the circuit board 6, whereby the current measuring device 1 </ b> B that is detachable from the electric wire 9 can be configured. With such an opening / closing function, it can be used for the purpose of measuring the current of an already installed electric wire. In this case, the circuit board 6 has an electric circuit for obtaining a current value based on a measured value of an alternating magnetic field around the electric wire 9 by an alternating current flowing through the electric wire 9.

(多層のフレキシブル基板)
図10、図11、図12は、フレキシブル基板10の他の例を示す。図10(a)(b)は、2層構造の導電体パターン3を有するフレキシブル基板10を示す。このフレキシブル基板10は、フライングリード構造の接続端子3aと可撓性基材2上の接続端子3bとを、それぞれフレキシブル基板10の一端側の表裏に有し、他端側には、同様の接続端子3a,3bを、それぞれ一端側とは表裏逆配置に有している。これらの導電体パターン3は、接続端子3a,3bを、例えば、半田31で接続して、可撓性基材2の表面と裏面とにおいてそれぞれソレノイドコイルとされる。その後、表裏の2つのソレノイドコイルを直列接続し、トロイド状に曲げて、二重コイル構造のトロイダルコイル1とされる。2つのソレノイドコイルの直列接続は、トロイド状とする前に行ってもよく、後に行ってもよい。表裏の接続部30が、ほぼ同じ位置に集中して形成されるので、一括処理によって効率良く接続作業を行うことができる。
(Multilayer flexible substrate)
10, FIG. 11, and FIG. 12 show other examples of the flexible substrate 10. FIG. 10A and 10B show a flexible substrate 10 having a conductive pattern 3 having a two-layer structure. This flexible substrate 10 has a connection terminal 3a having a flying lead structure and a connection terminal 3b on the flexible base material 2 on the front and back of one end of the flexible substrate 10, respectively, and the same connection is made on the other end. Each of the terminals 3a and 3b has a reverse arrangement from the one end side. These conductor patterns 3 are connected to the connection terminals 3a and 3b with, for example, solder 31 to form solenoid coils on the front surface and the back surface of the flexible base material 2, respectively. Thereafter, two solenoid coils on the front and back are connected in series and bent in a toroidal shape to form a toroidal coil 1 having a double coil structure. The series connection of the two solenoid coils may be performed before or after the toroidal shape. Since the front and back connecting portions 30 are concentrated at substantially the same position, the connecting operation can be efficiently performed by batch processing.

図10(c)に示すフレキシブル基板10は、上述の2層構造の導電体パターン3を有するフレキシブル基板10に、電磁シールド用の導電体層33を備えるものである。導電体層33は、トロイダルコイル1において閉空間を形成し、その閉空間の中に2層構造の導電体パターン3を収納して電磁シールドする。導電体層33は、例えば、適宜の接続端子を介して、接地電位とされる。これによって、コイルがアンテナとなって電磁ノイズを拾うという不具合を防ぐことができる。   A flexible substrate 10 shown in FIG. 10C is provided with a conductor layer 33 for electromagnetic shielding on the flexible substrate 10 having the conductor pattern 3 having the two-layer structure described above. The conductor layer 33 forms a closed space in the toroidal coil 1, and the two-layered conductor pattern 3 is accommodated in the closed space for electromagnetic shielding. The conductor layer 33 is set to the ground potential via an appropriate connection terminal, for example. This can prevent a problem that the coil serves as an antenna to pick up electromagnetic noise.

図11(a)(b)は、4層構造、一般に多層形成された構造の導電体パターン3を有するフレキシブル基板10を示す。このフレキシブル基板10は、1つのフライングリード構造の接続端子3aと、可撓性基材2上の3つの接続端子3bとを、それぞれフレキシブル基板10の一端側に有し、他端側には、同様の接続端子3a,3bを、それぞれ一端側とは表裏逆配置に有している。表面および裏面における、それぞれの接続端子3a,3bを半田31で接続する構成は、上述の図10(b)に示した構成と同じである。内層の導電体パターン3は、同種の接続端子3b同士を半田31で接続することになる。これらの電気的接続は、半田31に限らず、導電性接着剤、異方性導電樹脂などの導通材料を用いて行うことができる。これらの接続部分の全体は、保護樹脂32で保護され、接続部30が形成される。このような多層の導電体パターン3を有するフレキシブル基板10においても、上述同様に電磁シールド用の導電体層33を備えることができる。また、各電気的接続の場所がほぼ同じ位置に集中して形成されるので、一括処理によって効率良く接続作業を行うことができる。多層形成された構造の導電体パターン3を用いることにより、トロイダルコイル1のコイルのターン数を増大することができる。   FIGS. 11A and 11B show a flexible substrate 10 having a conductor pattern 3 having a four-layer structure, generally a multilayer structure. This flexible substrate 10 has one connection terminal 3a having a flying lead structure and three connection terminals 3b on the flexible base material 2 on one end side of the flexible substrate 10, respectively, and on the other end side, Similar connection terminals 3a and 3b are provided in the reverse arrangement from the one end side. The configuration of connecting the connection terminals 3a and 3b on the front surface and the back surface with the solder 31 is the same as the configuration shown in FIG. In the inner conductor pattern 3, the same type of connection terminals 3 b are connected by the solder 31. These electrical connections are not limited to the solder 31, and can be performed using a conductive material such as a conductive adhesive or an anisotropic conductive resin. The whole of these connection parts is protected by the protective resin 32, and the connection part 30 is formed. The flexible substrate 10 having such a multi-layered conductor pattern 3 can also be provided with a conductor layer 33 for electromagnetic shielding as described above. Further, since the locations of the electrical connections are concentrated at substantially the same position, the connection work can be performed efficiently by batch processing. By using the conductor pattern 3 having a multilayer structure, the number of turns of the toroidal coil 1 can be increased.

図12(a)(b)は、上述の図11(a)(b)に示したフレキシブル基板10において、接続端子3bの下部の可撓性基材2の一部を延伸した保護基材2bを有するフレキシブル基板10を示す。このフレキシブル基板10は、接続端子3b同士の接続部分が、保護基材2bによって離間しており、半田31間の絶縁をより確実に行うことができる。   12 (a) and 12 (b) show a protective substrate 2b obtained by extending a part of the flexible substrate 2 below the connection terminal 3b in the flexible substrate 10 shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b). The flexible substrate 10 which has is shown. In the flexible substrate 10, the connection portions of the connection terminals 3 b are separated by the protective base material 2 b, so that the insulation between the solders 31 can be more reliably performed.

接続部30を一般的に述べると、接続部30は、一般的なフレキシブル基板におけるソルダーレジストやカバーレイがなく、部分的に可撓性基材もない部分である接続端子3a,3bによって形成されている。また、接続部30には、導電体パターン3の先端を可撓性基材2の端面位置に一致させたり後退させたりした接続端子3bと、可撓性基材2の端面位置から導電体パターン3をはみ出させたフライングリード構造の接続端子3aとを互いに重ねて接続したものもある。このような接続端子3a,3bを重ねたり、接続端子3b同士を重ねたりして接続することにより、ビアによる接続などに比べて、相互の接続面積を広くとることができ、接続部30の強度や信頼性を確保できる。このような接続部30によると、片面、両面、一般に多層板のフレキシブル基板10において、接続部30の形成工程が容易であり、生産性を向上でき、低コスト化を実現できる。   Generally speaking, the connection part 30 is formed by connection terminals 3a and 3b, which are parts without a solder resist or a cover lay in a general flexible substrate and partly without a flexible base material. ing. Further, the connection portion 30 includes a connection terminal 3 b in which the tip of the conductor pattern 3 is made to coincide with or retract from the end face position of the flexible base material 2, and the conductor pattern from the end face position of the flexible base material 2. In some cases, the connecting terminals 3a of the flying lead structure protruding 3 are overlapped with each other. By connecting the connection terminals 3a and 3b in such a manner that the connection terminals 3b and 3b are overlapped with each other, the connection area can be increased as compared with the connection using vias. And reliability. According to such a connection part 30, the formation process of the connection part 30 is easy in the single-sided, double-sided, generally multi-layered flexible substrate 10, the productivity can be improved, and the cost can be reduced.

また、上述した各接続部30は、フレキシブル基板10の端面同士を突き合わせて、導電体パターン3の導体間の重ね合わせによって形成されており、可撓性基材2がない部位ができる。そのような可撓性基材2がない隙間の部分の存在により、両面パターンの接続部30の外観検査において導体曲がりによる隣接ターンの短絡程度であれば、片側から覗くことで容易に行うことができる。また隙間が開いているので、接続部30の導体に対する剪段方向の熱応力がかからないようにすることもできる。   Moreover, each connection part 30 mentioned above is formed by abutting the end surfaces of the flexible substrate 10 and overlapping the conductors of the conductor pattern 3, and a portion without the flexible base material 2 is formed. If there is such a gap portion without the flexible base material 2 and the degree of short-circuiting of adjacent turns due to conductor bending in the appearance inspection of the connection part 30 of the double-sided pattern, it can be easily performed by looking from one side. it can. Further, since the gap is open, it is possible to prevent thermal stress in the pruning direction from being applied to the conductor of the connecting portion 30.

(他の実施形態)
図13、図14、図15は、他の実施形態に係るトロイダルコイル1を示す。図13、図14に示すように、このトロイダルコイル1のフレキシブル基板10は、表裏対称に導電体パターン3を有している。すなわち、この図の上下を反転するようにフレキシブル基板10を裏返すと、裏返す前のパターンと裏返した後のパターンとが同じになる。また、このフレキシブル基板10は、上述の図2(a)に示したフレキシブル基板10において、裏面側に導電体パターン3を付加し、裏面側の導電体パターン3に端子1bを接続したものであり、他の構成は、ほぼ同様である。なお、端子1a,1bは、展開状態における略四角形状のフレキシブル基板10の対角位置ではなく、同じ辺に配置されている。裏面側の導電体パターン3は、点線によって透視図として示されている。
(Other embodiments)
13, 14 and 15 show a toroidal coil 1 according to another embodiment. As shown in FIGS. 13 and 14, the flexible substrate 10 of the toroidal coil 1 has the conductor pattern 3 symmetrically on the front and back. That is, when the flexible substrate 10 is turned over so as to be turned upside down in this figure, the pattern before turning over and the pattern after turning over are the same. The flexible substrate 10 is obtained by adding the conductor pattern 3 to the back surface side and connecting the terminal 1b to the conductor pattern 3 on the back surface side in the flexible substrate 10 shown in FIG. The other configurations are almost the same. The terminals 1a and 1b are arranged on the same side, not on the diagonal position of the substantially rectangular flexible substrate 10 in the unfolded state. The conductor pattern 3 on the back side is shown as a perspective view by a dotted line.

端子1a、および接続端子x1〜x5は表面側の導電体パターン3に属し、端子1b、および接続端子y1〜y5は裏面側の導電体パターン3に属する。また、接続端子x2,x4,y2,y4はフライングリード構造の接続端子3aであり、接続端子x1,x3,x5,y1,y3,y5は可撓性基材2上の接続端子3bである。   The terminal 1a and the connection terminals x1 to x5 belong to the conductor pattern 3 on the front surface side, and the terminal 1b and the connection terminals y1 to y5 belong to the conductor pattern 3 on the back surface side. The connection terminals x2, x4, y2, and y4 are connection terminals 3a having a flying lead structure, and the connection terminals x1, x3, x5, y1, y3, and y5 are connection terminals 3b on the flexible substrate 2.

次に、フレキシブル基板10を円筒状に丸めてから端子1a,1b、および接続端子x1〜x5,y1〜y5間を電気的に接続して形成される配線について説明する。まず、表面において、端子1aからの配線は、端子1aにつながる導電体パターン3を通って、その接続端子x1に至り、接続端子x1は隣の導電体パターン3の接続端子x2に電気的に接続される。以下同様にして、接続端子x3から、接続端子x4を経て、接続端子x5に至る。表面の接続端子x5は、その裏面直近の接続端子y1に、外部配線やビア構造などの適宜の接続手段によって接続され、これにより、表裏接続が成される。   Next, wiring formed by rounding the flexible substrate 10 into a cylindrical shape and electrically connecting the terminals 1a and 1b and the connection terminals x1 to x5 and y1 to y5 will be described. First, on the surface, the wiring from the terminal 1a passes through the conductor pattern 3 connected to the terminal 1a and reaches the connection terminal x1, and the connection terminal x1 is electrically connected to the connection terminal x2 of the adjacent conductor pattern 3. Is done. Similarly, from the connection terminal x3 to the connection terminal x5 through the connection terminal x4. The connection terminal x5 on the front surface is connected to the connection terminal y1 closest to the back surface thereof by an appropriate connection means such as an external wiring or a via structure, whereby a front-back connection is made.

続いて、裏面において、接続端子y1の導電体パターン3を通って、その接続端子y2に至り、接続端子y2から、隣の導電体パターン3を順次経由して、接続端子y3に至り、以下同様にして、接続端子y3から、接続端子y4を経て、接続端子y5に至る。接続端子y5は、接続端子y5につながる導電体パターン3を通って、その終端である端子1bに至る。これらの電気接続は、図10(a)(b)に関連して説明した要領で、一括して行うことができる。   Subsequently, on the back surface, it passes through the conductor pattern 3 of the connection terminal y1 to reach the connection terminal y2, from the connection terminal y2 to the connection terminal y3 via the adjacent conductor pattern 3 in sequence, and so on. Thus, the connection terminal y3 is connected to the connection terminal y5 via the connection terminal y4. The connection terminal y5 passes through the conductor pattern 3 connected to the connection terminal y5, and reaches the terminal 1b that is the end thereof. These electrical connections can be collectively made in the manner described in relation to FIGS. 10 (a) and 10 (b).

以上の各接続端子の電気的接続により、円筒状のフレキシブル基板10の表面の導電体パターン3によるソレノイドコイルと、裏面の導電体パターン3によるソレノイドコイルとが、互いに直列接続された状態に形成される。これらのコイルは、例えば、表面のソレノイドコイルは進みコイル、裏面のソレノイドコイルは戻りコイルと称される。これらは右ねじと左ねじの組み合わせに例えられる。円筒状に形成されたフレキシブル基板10は、さらにトロイド状に屈曲されてトロイダルコイル1と成る。このトロイダルコイル1は、二重コイル構造を有し、表裏合わせて、片面だけの場合の2倍のターン数のコイルを有する。   By the electrical connection of each of the connection terminals described above, the solenoid coil formed by the conductor pattern 3 on the front surface of the cylindrical flexible substrate 10 and the solenoid coil formed by the conductor pattern 3 on the back surface are formed in a state of being connected in series with each other. The In these coils, for example, the front side solenoid coil is called a lead coil, and the back side solenoid coil is called a return coil. These can be compared to a combination of right and left threads. The flexible substrate 10 formed in a cylindrical shape is further bent into a toroid shape to form a toroidal coil 1. This toroidal coil 1 has a double-coil structure, and has a coil with twice the number of turns as in the case of only one side.

なお、このような進みコイルと戻りコイルとを有するトロイダルコイル1は、周知の如く、図1、図2に示したトロイダルコイル1に存在していたトロイダル方向TD(ドーナツの大円周方向)の1ターンコイルを消去したものとなる。また、戻りコイルの存在により、端子1a,1bは、互いに対角位置ではなく、略四角形のフレキシブル基板10の同じ辺に位置することになる。   As is well known, the toroidal coil 1 having such a lead coil and a return coil is in the toroidal direction TD (the large circumferential direction of the donut) existing in the toroidal coil 1 shown in FIGS. One turn coil is deleted. Further, due to the presence of the return coil, the terminals 1a and 1b are not located diagonally to each other, but are located on the same side of the substantially rectangular flexible substrate 10.

図15(a)(b)は、上述の2層構造の導電体パターン3を有するトロイダルコイル1を支持するコア4を備えたトロイダル装置1A示す。このコア4は、フレキシブル基板10の裏面側、すなわちトロイドの成す閉空間側に面している接続部30に接触しないように、接続部30が配置される位置に対応する位置に凹部4aを有している。この凹部4aが形成する逃げ空間によって、接続部30、従って接続部30を構成する接続端子3a,3bに対する接触による応力発生を回避することができる。これにより、接続部30を保護することができる。また、このコア4は、2分割の1個と4分割の2個とからなる3分割構成として例示しているが、一般に任意の分割および分割数とすることができる。   FIGS. 15A and 15B show a toroidal device 1A including a core 4 that supports the toroidal coil 1 having the conductor pattern 3 having the above-described two-layer structure. The core 4 has a recess 4a at a position corresponding to the position where the connection portion 30 is arranged so as not to contact the connection portion 30 facing the back surface side of the flexible substrate 10, that is, the closed space side formed by the toroid. doing. Due to the clearance space formed by the recess 4a, it is possible to avoid the generation of stress due to contact with the connection portion 30 and thus the connection terminals 3a and 3b constituting the connection portion 30. Thereby, the connection part 30 can be protected. In addition, the core 4 is illustrated as a three-divided configuration composed of one of two divisions and two of four divisions, but can generally be any division and division number.

また、トロイダルコイル1を電流計測用の高精度のセンサとして用いる場合、トロイダルコイル1の全体の対称性や各1ターンコイル間の対称性が求められる。これは、トロイダルコイル1の中央穴部分を通る電線の電流が計測対象であるが、その中央穴を通らない電流による磁界や他の要因による外部磁界の影響をトロイダルコイル1の対称性によって相殺するためである。この場合、凹部4aが形成する逃げ空間は、接続部30の厚さ変動の影響を受けることなくコイルの対称性を維持可能とする。これによって、接続部30の形状ばらつきが、トロイダルコイル1の回転対称性に影響することなく、トロイダルコイル1による電流計測などの計測性能を向上できる。   Moreover, when using the toroidal coil 1 as a highly accurate sensor for current measurement, the symmetry of the whole toroidal coil 1 and the symmetry between each one-turn coil are calculated | required. This is because the current of the electric wire passing through the central hole portion of the toroidal coil 1 is a measurement target, but the influence of the magnetic field due to the current not passing through the central hole and the external magnetic field due to other factors is canceled by the symmetry of the toroidal coil 1. Because. In this case, the relief space formed by the recess 4 a can maintain the symmetry of the coil without being affected by the thickness variation of the connection portion 30. Thereby, the measurement performance such as current measurement by the toroidal coil 1 can be improved without the shape variation of the connecting portion 30 affecting the rotational symmetry of the toroidal coil 1.

(ケースを備えるトロイダルコイル装置および電流計測装置)
図16乃至図19は、さらに他の実施形態に係るトロイダルコイル装置1Aおよび電流計測装置1Bを示す。このトロイダルコイル装置1Aは、図16(a)(b)、図17、図18に示すように、フレキシブル基板10を用いて形成したトロイダルコイル1を収納するための、トロイド状のケース5を備えるものである。より具体的には、このトロイダルコイル装置1Aは、上述の図13、図14、図15に示したトロイダルコイル1とコア4とを有するトロイダルコイル装置1Aを、ケース5に収納したものである。ケース5は、トロイド状の本体部50に加え、回路基板6を収納する基板収納部51を有している。回路基板6は、フレキシブル基板10から成るトロイダルコイル1に電気的に接続され、トロイダルコイル1からの出力を処理する回路を備えている。トロイダルコイル装置1Aは、回路基板6を備えることにより電流計測装置1Bとなる。
(Toroidal coil device with case and current measuring device)
16 to 19 show a toroidal coil device 1A and a current measuring device 1B according to still another embodiment. As shown in FIGS. 16A, 16B, 17 and 18, the toroidal coil device 1A includes a toroidal case 5 for housing the toroidal coil 1 formed using the flexible substrate 10. Is. More specifically, this toroidal coil device 1A is obtained by housing the toroidal coil device 1A having the toroidal coil 1 and the core 4 shown in FIGS. 13, 14, and 15 in a case 5. The case 5 has a substrate storage portion 51 for storing the circuit board 6 in addition to the toroidal main body portion 50. The circuit board 6 includes a circuit that is electrically connected to the toroidal coil 1 formed of the flexible board 10 and processes an output from the toroidal coil 1. The toroidal coil device 1 </ b> A becomes a current measuring device 1 </ b> B by including the circuit board 6.

本体部50は、その中心軸を含む平面である分割面50aに沿って分割されて2分割体となり、その2分割体の一方が同様の分割面50aに沿ってさらに分割されて4分割体となっている。4分割体の各々は、2分割体に、トロイドの外周部分におけるヒンジ5aによって開閉自在に結合されている。両4分割体は、閉状態を維持するために互いを係合する爪5bとフック5cとを有している。ケース5の分割面50aには、ケース5を開いた際にケース5に収納されたフレキシブル基板10を露出させないようにして保護するため、隔壁52が設けられている。隔壁52は、例えば、ヒンジ5aの部分で柔軟に変形する蛇腹構造とされる。隔壁52は、シート材を貼付したり、塗布膜を設けたり、封止材を充填したりして、形成することができる。   The main body 50 is divided into two divided bodies along a dividing surface 50a that is a plane including the central axis, and one of the two divided bodies is further divided along the same dividing surface 50a to form a four-divided body. It has become. Each of the four divided bodies is connected to the two divided bodies by a hinge 5a in the outer peripheral portion of the toroid so as to be freely opened and closed. Both quadrants have a claw 5b and a hook 5c that engage each other to maintain the closed state. The dividing surface 50a of the case 5 is provided with a partition wall 52 for protecting the flexible substrate 10 accommodated in the case 5 from being exposed when the case 5 is opened. The partition wall 52 has, for example, a bellows structure that is flexibly deformed at the hinge 5a. The partition wall 52 can be formed by attaching a sheet material, providing a coating film, or filling a sealing material.

また、フレキシブル基板10から成るトロイダルコイル1は、2または4分割されたコア4に支持され、分割可能なケース5に収納されている。トロイダルコイル装置1Aは、トロイダルコイル1の対称性(その回転軸回りの対称性、各1ターンコイル間の対称性、コイル間ピッチの対称性など)を確保するように構成されている。例えば、各分割面は、コイル間ピッチ以下の平面度で接合するように構成される。また、コイル間ピッチを一定に近づけるために、隔壁52は、可能な限り薄くする。なお、ケース5は、その開閉面の位置ずれが発生しないように、平面分割面に替えて、位置決め可能な係合凹凸構造を備えたり、嵌合構造としたりしてもよい。   A toroidal coil 1 made of a flexible substrate 10 is supported by a core 4 that is divided into two or four parts, and is housed in a case 5 that can be divided. The toroidal coil device 1A is configured to ensure the symmetry of the toroidal coil 1 (symmetry around its rotation axis, symmetry between each one-turn coil, symmetry of pitch between coils, etc.). For example, each divided surface is configured to be joined with a flatness equal to or less than the pitch between the coils. Further, the partition 52 is made as thin as possible in order to make the pitch between the coils close to a constant value. In addition, the case 5 may be provided with an engaging concavo-convex structure that can be positioned or a fitting structure in place of the plane division surface so that the positional deviation of the opening / closing surface does not occur.

このようなトロイダルコイル装置1Aを備える電流計測装置1Bは、電線に着脱して、電線を流れる交流電流を計測するために用いることができる。この場合、基板収納部51内の回路基板6には、トランジスタや積分器などの、電流検出に必要な電子素子類が実装されている。また、基板収納部51には、回路基板6への電源入力や信号入出力を行うための端子ピンを有するソケット51aが設けられている。フレキシブル基板10の端子1a,1bは、本体部50内を通って基板収納部51内の回路基板6に至る配線によって、回路基板6に電気的に接続されている。   The current measuring device 1B including such a toroidal coil device 1A can be attached to and detached from the electric wire and used to measure an alternating current flowing through the electric wire. In this case, electronic elements necessary for current detection, such as a transistor and an integrator, are mounted on the circuit board 6 in the board housing portion 51. The board storage 51 is provided with a socket 51 a having terminal pins for inputting power to the circuit board 6 and inputting and outputting signals. The terminals 1 a and 1 b of the flexible substrate 10 are electrically connected to the circuit board 6 by wiring that passes through the main body 50 and reaches the circuit board 6 in the substrate housing 51.

図18に示すように、ケース5と、ケース5の本体部50に収納されたフレキシブル基板10(トロイダルコイル1)と、フレキシブル基板10を支持するコア4とは、トロイダルコイル装置1Aを構成し、ケース5のC字形状の開閉に伴って一体的に開閉される。これらの開閉は、フレキシブル基板10における切り込み21の存在、およびコア4とケース5の分割構造によって可能となる。その開閉機能によって、トロイダルコイル装置1Aの外周側から中心軸側に電線9を進入させ退出させることができる。これによって、すでに設置されている電線の電力計測を行う用途へ用いることができる。また、ヒンジ5a、および爪5bとフック5cとを有しているので、電力計測する対象の電線を変更したりする場合、同じ個体を容易に繰り返し使用できる。図19は、トロイダルコイル装置1Aの中央穴に電線9を取り込んでトロイダルコイル装置1Aを閉じた状態を示す。電流計測装置1Bは、その中央穴に貫挿された電線9を流れる電流変化に基づく磁界Hの時間変化に応じた信号を電流計測結果として、回路基板6とソケット51aとを介して外部に出力する。   As shown in FIG. 18, the case 5, the flexible substrate 10 (toroidal coil 1) housed in the main body 50 of the case 5, and the core 4 that supports the flexible substrate 10 constitute a toroidal coil device 1 </ b> A. The case 5 is integrally opened and closed as the C shape of the case 5 is opened and closed. These opening / closing operations can be performed by the presence of the cuts 21 in the flexible substrate 10 and the split structure of the core 4 and the case 5. The opening / closing function allows the electric wire 9 to enter and exit from the outer peripheral side of the toroidal coil device 1A to the central axis side. Thereby, it can use for the use which measures the electric power of the electric wire already installed. Moreover, since it has the hinge 5a and the nail | claw 5b and the hook 5c, when changing the electric wire used as the object of electric power measurement, the same individual | organism | solid can be used repeatedly repeatedly. FIG. 19 shows a state in which the electric wire 9 is taken into the central hole of the toroidal coil device 1A and the toroidal coil device 1A is closed. The current measuring device 1B outputs a signal corresponding to a time change of the magnetic field H based on a change in the current flowing through the electric wire 9 inserted through the central hole as a current measurement result to the outside through the circuit board 6 and the socket 51a. To do.

(さらに他の実施形態)
図20(a)(b)は、さらに他の実施形態に係るトロイダルコイル装置1Aを示す。このトロイダルコイル装置1Aは、上述の図13、図15、図16に示したフレキシブル基板10と、コア4と、ケース5とを備え、さらに、接続端子3a,3bを接続して成る接続部30の周辺のフレキシブル基板10を挟んで固定する押圧構造を備えている。すなわち、ケース5は、フレキシブル基板10を、そのトロイド状の内部側から支持する部材であるコア4に、接続部30の周辺におけるフレキシブル基板10の外表面側から押圧して、フレキシブル基板10を固定している。
(Still another embodiment)
20A and 20B show a toroidal coil device 1A according to still another embodiment. This toroidal coil device 1A includes the flexible substrate 10, the core 4, and the case 5 shown in FIGS. 13, 15, and 16 described above, and further has a connection portion 30 formed by connecting connection terminals 3a and 3b. Is provided with a pressing structure that fixes the peripheral flexible substrate 10 therebetween. That is, the case 5 fixes the flexible substrate 10 by pressing the flexible substrate 10 against the core 4 which is a member that supports the flexible substrate 10 from the inside of the toroidal shape, from the outer surface side of the flexible substrate 10 around the connection portion 30. doing.

コア4は、接続部30の位置する表面に凹部4aを有し、その凹部4aの開口縁に近接する位置に凸部4bを有している。凹部4aは周方向の溝を形成し、凸部4bは凹部4aによる溝の両側に土手状に形成されている。   The core 4 has a concave portion 4a on the surface where the connecting portion 30 is located, and has a convex portion 4b at a position close to the opening edge of the concave portion 4a. The concave portion 4a forms a circumferential groove, and the convex portion 4b is formed in a bank shape on both sides of the groove formed by the concave portion 4a.

ケース5は、コア4の場合と同様に、接続部30の位置する表面に凹部5dを有し、その凹部5dの開口縁に近接する位置に凸部5eを有している。また、コア4の場合と同様に、凹部5dは周方向の溝を形成し、凸部5eは凹部5dによる溝の両側に土手状に形成されている。コア4の凸部4bと、ケース5の凸部5eとは、互いに対面して対向する位置にある。   As in the case of the core 4, the case 5 has a concave portion 5 d on the surface where the connecting portion 30 is located, and has a convex portion 5 e in a position close to the opening edge of the concave portion 5 d. As in the case of the core 4, the concave portion 5 d forms a circumferential groove, and the convex portion 5 e is formed in a bank shape on both sides of the groove formed by the concave portion 5 d. The convex part 4b of the core 4 and the convex part 5e of the case 5 are in positions that face each other and face each other.

フレキシブル基板10は、これらの互いに対向するコア4の凸部4bと、ケース5の凸部5eとによって、接続部30の周辺を挟持されて、ケース5内の位置が固定される。すなわち、ケース5の凸部5eは、接続部30周辺におけるフレキシブル基板10の外表面を押圧し、フレキシブル基板10の内表面側に配置された支持用の部材であるコア4の凸部4bとの間にフレキシブル基板を挟んで固定する押圧構造を構成する。これによって、接続部30が、ケース5に密着することがないので、ケース5に外部から力が加わった場合でも、接続部30が直接応力を受けることがなく信頼性を確保することができる。   The flexible substrate 10 is sandwiched around the connection portion 30 by the convex portions 4b of the core 4 and the convex portions 5e of the case 5 that face each other, and the position in the case 5 is fixed. That is, the convex portion 5 e of the case 5 presses the outer surface of the flexible substrate 10 around the connection portion 30, and the convex portion 4 b of the core 4 that is a supporting member disposed on the inner surface side of the flexible substrate 10. A pressing structure is configured to fix the flexible substrate in between. As a result, the connection portion 30 is not in close contact with the case 5, and even when a force is applied to the case 5 from the outside, the connection portion 30 is not directly subjected to stress, and reliability can be ensured.

トロイダルコイル装置1Aの組み立ては、まず、フレキシブル基板10をソレノイド形状に形成した後、コア4を挿入することによりトロイド状とし、コア4で支持されたフレキシブル基板10をケース5内に設置して行われる。その設置を容易とし、最終的に、凸部5eによってフレキシブル基板10の外表面を圧接した状態とするために、例えば、ケース5を内外の円筒に分割し、フレキシブル基板10をケース5内に設置した後、その内外円筒間に押圧力を加える構成とすればよい。また、コア4の内部にトロイドの大円周方向すなわちトロイダル方向に沿う空洞を設けて、コア4の凸部4bを空洞方向に進退自在としたコアを用いてもよい。この場合、凸部4bを後退させた状態でケース5内へのフレキシブル基板10とコア4の挿入を行い、これらの挿入後に、コア4の空洞内に詰め物をして凸部4bを突出させるようにしてもよい。   The assembly of the toroidal coil device 1A is performed by first forming the flexible substrate 10 in a solenoid shape, then inserting the core 4 into a toroid shape, and installing the flexible substrate 10 supported by the core 4 in the case 5. Is called. For example, the case 5 is divided into inner and outer cylinders and the flexible substrate 10 is installed in the case 5 in order to facilitate the installation and finally bring the outer surface of the flexible substrate 10 into pressure contact with the convex portion 5e. After that, the pressing force may be applied between the inner and outer cylinders. Further, a core may be used in which a cavity is provided in the core 4 along the large circumferential direction of the toroid, that is, the toroidal direction, and the convex portion 4b of the core 4 can be moved back and forth in the cavity direction. In this case, the flexible substrate 10 and the core 4 are inserted into the case 5 with the convex portion 4b retracted, and after these insertions, the convex portion 4b is projected by filling the cavity of the core 4. It may be.

図21(a)(b)は、上述のケース5の凸部5eによる押圧構造の変形例を示す。この変形例は、凸部5eを、コア4に向けて移動自在としたものである。ケース5の外壁に穴5fを設け、その穴5fに外壁垂直方向に移動自在の移動体53を備え、その移動体53の先端を凸部5eとする。図21(a)に示すように、ケース5内にフレキシブル基板10とコア4を挿入する際には移動体53を後退させておく。また、図21(b)に示すように、フレキシブル基板10を固定する際には移動体53を前進させて圧力を加えるようにすればよい。その圧力は、任意の方法でを加えることができる。例えば、移動体53をゴム等の弾性体で構成し、穴5fとの摩擦力に抗して移動体53を押し込むことにより、その弾力でフレキシブル基板10を押圧することができる。穴5fと移動体53は、トロイダル方向に連続する必要はなく、飛び飛びに設けて、フレキシブル基板10を適宜の間隔で固定すればよい。   FIGS. 21A and 21B show a modification of the pressing structure by the convex portion 5e of the case 5 described above. In this modification, the convex portion 5 e is movable toward the core 4. A hole 5f is provided in the outer wall of the case 5, and the hole 5f is provided with a movable body 53 that is movable in the direction perpendicular to the outer wall, and the tip of the movable body 53 is a convex portion 5e. As shown in FIG. 21A, when the flexible substrate 10 and the core 4 are inserted into the case 5, the moving body 53 is moved backward. Further, as shown in FIG. 21B, when the flexible substrate 10 is fixed, the moving body 53 may be advanced to apply pressure. The pressure can be applied in any way. For example, the movable body 53 is made of an elastic body such as rubber, and the flexible substrate 10 can be pressed with its elasticity by pushing the movable body 53 against the frictional force with the hole 5f. The holes 5f and the moving body 53 do not need to be continuous in the toroidal direction, and may be provided in a jumping manner to fix the flexible substrate 10 at an appropriate interval.

(さらに他の実施形態)
図22(a)(b)は、さらに他の実施形態に係るトロイダルコイル1を示す。このトロイダルコイル1は、接続端子3a,3bをトロイドの内周側に位置させて、内周側に電気的に接続する接続部30を備えるものである。平面状に展開した状態のフレキシブル基板10は、略四角形の外形を有し、その内部に、開口を形成しない線状の切れ込み21を有している。他の構成は、上述の図1、図2等に示した外周側に接続端子3a,3bを配置したフレキシブル基板10を備えるトロイダルコイル1と同様である。
(Still another embodiment)
22 (a) and 22 (b) show a toroidal coil 1 according to still another embodiment. The toroidal coil 1 includes a connection portion 30 that electrically connects the connection terminals 3a and 3b to the inner peripheral side by positioning the connection terminals 3a and 3b on the inner peripheral side of the toroid. The flexible substrate 10 developed in a planar shape has a substantially rectangular outer shape, and has a linear notch 21 that does not form an opening therein. The other configuration is the same as that of the toroidal coil 1 including the flexible substrate 10 in which the connection terminals 3a and 3b are arranged on the outer peripheral side shown in FIGS.

(さらに他の実施形態)
図23乃至図28は、さらに他の実施形態に係るトロイダルコイル1を示す。このトロイダルコイル1は、図23、図24、図25に示すように、上述の図13、図14に示したフレキシブル基板10と同様に、表裏両面に導電体パターン3を有している。裏面側の導電体パターン3は、点線によって透視図として示されている。
(Still another embodiment)
23 to 28 show a toroidal coil 1 according to still another embodiment. As shown in FIGS. 23, 24, and 25, the toroidal coil 1 has a conductor pattern 3 on both the front and back surfaces, like the flexible substrate 10 shown in FIGS. 13 and 14 described above. The conductor pattern 3 on the back side is shown as a perspective view by a dotted line.

このフレキシブル基板10によるトロイダルコイル1は、片面から巻き進んで(実線矢印)もう片面で巻き戻る(点線矢印)構成になっている。巻き進み面から巻き戻り面への接続は、表面と裏面の導電体パターン3を半田付け等によって直接接続して行われる。この直接接続を行うために、可撓性基材2の一部に切り欠き22が形成されている。また、巻き始めと巻き終わりの端子1a,1bの電極は、外部磁界に起因するノイズを発生させないように、可撓性基材2またはソルダーレジストやカバーレイなどの保護膜2aを介して、両電極のパターンが互いに重なる形状とされている。このトロイダルコイル1からの出力を処理する回路基板には、巻き始めと巻き終わりの両端子1a,1bを回路基板の同じ位置に配置して接続する。これにより、トロイダルコイル1を、その中央穴を通る電線の交流電流を測定対象として計測する電流センサとして用いる場合に、測定対象以外の電流による磁界や他の磁界などの外乱磁界に対し、外部磁界耐性を確保することができる。   The toroidal coil 1 by the flexible substrate 10 is configured to wind from one side (solid arrow) and to wind back from the other side (dotted arrow). The connection from the winding surface to the rewinding surface is performed by directly connecting the conductor patterns 3 on the front surface and the back surface by soldering or the like. In order to perform this direct connection, a notch 22 is formed in a part of the flexible substrate 2. Further, the electrodes of the terminals 1a and 1b at the start and end of winding are both connected via a flexible base 2 or a protective film 2a such as a solder resist or a coverlay so as not to generate noise due to an external magnetic field. The electrode patterns overlap each other. The circuit board that processes the output from the toroidal coil 1 is connected with both the winding start and winding end terminals 1a and 1b arranged at the same position on the circuit board. Thus, when the toroidal coil 1 is used as a current sensor that measures the alternating current of the electric wire passing through the central hole as a measurement target, an external magnetic field against a disturbance magnetic field such as a magnetic field or other magnetic field other than the measurement target. Resistance can be ensured.

端子1aから導電体パターン3を介して端子1bに至るまでの、電気的に接続して形成される配線について図23を参照して説明する。まず、表面の端子1aからの配線は、端子1aにつながる導電体パターン3を通って、その接続端子x2に至り、接続端子x2は隣の導電体パターン3の接続端子x3に電気的に接続される。以下同様にして、接続端子x4から、接続端子x5を経て、接続端子x6に至る。接続端子x6の先端部分の導体は、接続端子x7に接続され、接続端子x6の途中部分の導体1cは、裏面の導電体パターン3から延伸された接続端子y2に重ねられ、接続端子y2の導体1dに直接接続される。この導体1c,1d間の接続により、表裏接続が成される。   Wiring formed by electrical connection from the terminal 1a to the terminal 1b through the conductor pattern 3 will be described with reference to FIG. First, the wiring from the terminal 1a on the front surface passes through the conductor pattern 3 connected to the terminal 1a to reach the connection terminal x2, and the connection terminal x2 is electrically connected to the connection terminal x3 of the adjacent conductor pattern 3. The Similarly, from the connection terminal x4 to the connection terminal x6 through the connection terminal x5. The conductor at the tip of the connection terminal x6 is connected to the connection terminal x7, and the conductor 1c in the middle of the connection terminal x6 is overlaid on the connection terminal y2 extended from the conductor pattern 3 on the back surface. Connected directly to 1d. The connection between the conductors 1c and 1d forms a front / back connection.

続いて、裏面において、接続端子y2の導電体パターン3を通って、その接続端子y3に至り、接続端子y3から、隣の導電体パターン3を順次経由して、接続端子y4に至り、以下同様にして、接続端子y4から、接続端子y5を経て、接続端子y6に至る。接続端子y6は、接続端子y6につながる導電体パターン3を通って、その終端である端子1bに至る。   Subsequently, on the back surface, the conductor pattern 3 of the connection terminal y2 is passed to the connection terminal y3, and the connection terminal y3 is sequentially passed through the adjacent conductor pattern 3 to the connection terminal y4. Thus, the connection terminal y4, the connection terminal y5, and the connection terminal y6 are reached. The connection terminal y6 passes through the conductor pattern 3 connected to the connection terminal y6, and reaches the terminal 1b that is the end thereof.

上述の電気接続の接続部について、さらに説明する。図26に示すように、切り欠き22の存在により、フレキシブル基板10の端部を突き合わせて接続端子x6,y2を重ねた場合に、接続端子x6,y2の導体1c,1dが互いに直に対面する状態となる。従って、図27(a)(b)に示すように、表面側から裏面側に電気接続を行う接続部30が、フレキシブル基板10だけを用いて容易に形成される。なお、接続端子x7は、補強や形状整列のために用いられるダミーの端子である。また、図27(a)(b)に示すように、表面の導電体パターン3間の接続、および、裏面の導電体パターン3間の接続が行われる。これらの表裏間、表表間、裏裏間の電気接続は、図10(a)(b)に関連して説明した要領で、全体を一括して行うことができる。   The connection part of the above-described electrical connection will be further described. As shown in FIG. 26, due to the presence of the notch 22, when the end portions of the flexible substrate 10 are butted and the connection terminals x6 and y2 are overlapped, the conductors 1c and 1d of the connection terminals x6 and y2 face each other directly. It becomes a state. Accordingly, as shown in FIGS. 27A and 27B, the connection portion 30 that performs electrical connection from the front surface side to the back surface side is easily formed using only the flexible substrate 10. The connection terminal x7 is a dummy terminal used for reinforcement and shape alignment. Further, as shown in FIGS. 27A and 27B, the connection between the conductor patterns 3 on the front surface and the connection between the conductor patterns 3 on the back surface are performed. The electrical connection between the front and back surfaces, between the front and back surfaces, and between the back and back surfaces can be performed collectively in the manner described with reference to FIGS. 10 (a) and 10 (b).

図29、図30は、フレキシブル基板10が、フライングリードを保護するための基板延長部7を備える例を示す。フレキシブル基板10、およびフレキシブル基板10からトロイダルコイルを製作する際に、フライングリード構造の接続端子3aの終端が浮いた自由端の状態になっていると、接続端子を曲げたり、破損したりするリスクがある。そこでフレキシブル基板10に、フライングリード構造の接続端子3aを保護して保持するための、可撓性基材2を延長して成る基板延長部7を形成して備える。基板延長部7には、フレキシブル基板10を位置決めしたり、ハンドリングしたりするための、位置決め穴7aを複数備えている。例えば、ソレノイドコイル形成のために行う半田付け等の接合工程において、この位置決め穴7aを用いて位置決めやフレキシブル基板10の伸張保持が行われる。基板延長部7は、半田付けなどを行った後、切断して除去される。   29 and 30 show an example in which the flexible substrate 10 includes a substrate extension 7 for protecting the flying leads. When manufacturing the toroidal coil from the flexible substrate 10 and the flexible substrate 10, if the terminal end of the connection terminal 3 a of the flying lead structure is in a floating free state, the risk of the connection terminal being bent or damaged There is. Therefore, the flexible substrate 10 is provided with a substrate extension 7 formed by extending the flexible base material 2 for protecting and holding the connection terminal 3a having the flying lead structure. The substrate extension 7 is provided with a plurality of positioning holes 7a for positioning and handling the flexible substrate 10. For example, in a joining process such as soldering for forming a solenoid coil, the positioning and the flexible substrate 10 are stretched and held using the positioning holes 7a. The board extension 7 is removed by cutting after soldering or the like.

図31乃至図34は、さらに他の実施形態に係るトロイダルコイル用のフレキシブル基板10示す。このフレキシブル基板10は、上述の図23に示したフレキシブル基板10における導電体パターン3の形状および接続端子x2,x3,y3,y4等の形状が異なり、他は同様である。すなわち、このフレキシブル基板10は、図31、図32に示すように、接続端子3a,3bが、互いに隣接する導電体パターン3すなわち1ターンコイルの各々を接続する斜行形状を有する。言い換えると、このフレキシブル基板10は、上述の図23に示したフレキシブル基板10において、接続端子x2,x3,y3,y4等(接続端子x6,x7,y2は例外)が斜行形状を有する。例外の接続端子x6,x7,y2は、表面と裏面の導電体パターン3間を接続する直線形状の接続端子である。フライングリードである接続端子3aはブーメラン状に1回屈曲して終端した斜行形状を有し、可撓性基材2上に支持された接続端子3aはクランク状に2回屈曲して終端した斜行形状を有している。   31 to 34 show a flexible substrate 10 for a toroidal coil according to still another embodiment. The flexible substrate 10 is different in the shape of the conductor pattern 3 and the shape of the connection terminals x2, x3, y3, y4, etc. in the flexible substrate 10 shown in FIG. That is, as shown in FIGS. 31 and 32, the flexible substrate 10 has a skew shape in which the connection terminals 3a and 3b connect the conductor patterns 3 adjacent to each other, that is, the one-turn coils. In other words, in the flexible substrate 10, the connection terminals x 2, x 3, y 3, y 4, etc. (with the exception of the connection terminals x 6, x 7, y 2) in the flexible substrate 10 shown in FIG. The exceptional connection terminals x6, x7, and y2 are linear connection terminals that connect between the conductor patterns 3 on the front surface and the back surface. The connection terminal 3a, which is a flying lead, has a skewed shape that is bent once in a boomerang shape, and the connection terminal 3a supported on the flexible substrate 2 is bent twice in a crank shape and ends. It has a skew shape.

本実施形態の導電体パターン3の各々は、導電体パターン3の端部、すなわち接続端子3a,3bの位置において、隣接する導電体パターン3に乗り移る。従って、これらの導電体パターン3は、フレキシブル基板10の領域B,Dにおけるパターン間隔とパターン形状が変化する部分および両端の接続端子3a,3bの部分を除いて、直線形状である。つまり、本実施形態の導電体パターン3には、上述した図23の導電体パターン3の両端間に存在するクランク状に変化したパターンが存在しない。   Each of the conductor patterns 3 of the present embodiment transfers to the adjacent conductor pattern 3 at the end of the conductor pattern 3, that is, at the positions of the connection terminals 3a and 3b. Therefore, these conductor patterns 3 are linear except for the portions where the pattern interval and the pattern shape in the regions B and D of the flexible substrate 10 change and the portions of the connecting terminals 3a and 3b at both ends. That is, the conductor pattern 3 of this embodiment does not have a crank-shaped pattern that exists between both ends of the above-described conductor pattern 3 of FIG.

端子1aから各導電体パターン3を介して端子1bに至るまでの電気配線は、上述の図23の場合と同様である。図33(a)(b)、図34(a)(b)は、フレキシブル基板10の表裏の1ターンコイル間の接続部30について示す。これらの図は、上述の図26、図27(a)(b)に対応する。また、図35(a)(b)、および上述の図33(a)(b)は、フレキシブル基板10の表面における1ターンコイル間の電気接続および裏面における1ターンコイル間の接続部30について示す。ブーメラン状の接続端子3a(例えば接続端子x4)は、クランク状の接続端子3b(例えば接続端子x5)に重ねられて、半田31等によって電気的に接続される。これらの図は、上述の図28(a)(b)に対応する。なお、本実施形態のフレキシブル基板10は、左右に裏返しても同じ構造、すなわち表裏対称構造を有している。   The electrical wiring from the terminal 1a to the terminal 1b through each conductor pattern 3 is the same as in the case of FIG. 33 (a), 33 (b), 34 (a), and 34 (b) show the connection portion 30 between the one-turn coils on the front and back of the flexible substrate 10. FIG. These figures correspond to FIGS. 26, 27 (a) and 27 (b) described above. FIGS. 35 (a) and 35 (b) and FIGS. 33 (a) and 33 (b) show the electrical connection between the one-turn coils on the surface of the flexible substrate 10 and the connection portion 30 between the one-turn coils on the back surface. . The boomerang-shaped connection terminal 3a (for example, the connection terminal x4) is superimposed on the crank-shaped connection terminal 3b (for example, the connection terminal x5) and is electrically connected by the solder 31 or the like. These figures correspond to FIGS. 28 (a) and 28 (b) described above. Note that the flexible substrate 10 of the present embodiment has the same structure, that is, a front / back symmetry structure, even if it is turned upside down.

本実施形態のトロイダルコイル1によれば、図31に示すように、フレキシブル基板10の両面におけるトロイダル方向TDの全面にわたって、導電体パターン3を一様に配列することができる。すなわち、本実施形態によれば、上述の図23に示したフレキシブル基板10においてトロイダル方向(図の上下方向)の両端の表面と裏面の導電体パターン3が抜けて非一様と成っている点を、改善することができる。また、各導電体パターン3の両端間のパターンを簡単な形状とすることができ、トロイダルコイル1の対称性を向上させることができる。本実施形態によれば、図23の場合と比べて、トロイダルコイル1のトロイダル方向TDに沿って導電体パターン3の抜けがなく、このようなトロイダルコイル1によって、外部磁界に対するノイズ打ち消し効果の高い電流センサを実現できる。   According to the toroidal coil 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 31, the conductor pattern 3 can be uniformly arranged over the entire surface in the toroidal direction TD on both surfaces of the flexible substrate 10. That is, according to the present embodiment, in the flexible substrate 10 shown in FIG. 23 described above, the conductor patterns 3 on both the front and back surfaces in the toroidal direction (vertical direction in the figure) are missing and non-uniform. Can be improved. Moreover, the pattern between the both ends of each conductor pattern 3 can be made into a simple shape, and the symmetry of the toroidal coil 1 can be improved. According to this embodiment, compared to the case of FIG. 23, the conductor pattern 3 does not come off along the toroidal direction TD of the toroidal coil 1, and the toroidal coil 1 has a high noise canceling effect on the external magnetic field. A current sensor can be realized.

図36、図37は、さらに他の実施形態を示す。この実施形態は、図36(a)(b)に示すように、多層(本例では4層)の配線層を有するフレキシブル基板10に、上述の斜行形状の接続端子3a,3bを有する導電体パターン3を形成したものである。フレキシブル基板10の端部には、ブーメラン状のフライングリードである接続端子3aに続き、クランク状の接続端子3b、ブーメラン状の接続端子3b、およびクランク状の接続端子3bが順番に階段状に配置されている。このフレキシブル基板10は、左右方向に裏返しても同じ構造である表裏対称構造を有している。各接続端子3a,3bは、図37(a)(b)(c)に示すように、互いに重ねられて、図37(d)に示すように、半田31等によって電気的に接続される。   36 and 37 show still another embodiment. In this embodiment, as shown in FIGS. 36 (a) and 36 (b), a conductive substrate having the above-described skew-shaped connection terminals 3a and 3b on a flexible substrate 10 having a multilayer (four layers in this example) wiring layer. The body pattern 3 is formed. At the end of the flexible substrate 10, a connection terminal 3 a which is a boomerang-shaped flying lead, a crank-shaped connection terminal 3 b, a boomerang-shaped connection terminal 3 b, and a crank-shaped connection terminal 3 b are arranged stepwise in order. Has been. This flexible substrate 10 has a front-back symmetrical structure that is the same structure even when turned upside down. Each of the connection terminals 3a and 3b is overlapped with each other as shown in FIGS. 37 (a), (b), and (c), and is electrically connected with solder 31 or the like as shown in FIG. 37 (d).

図38(a)(b)は、さらに他の実施形態に係るトロイダルコイル装置1Aを示す。図38(a)に示すトロイダルコイル装置1Aは、トロイダルコイル1を囲む電磁シールド用の導体101を備えている。導体101は、導電体パターン3から電気的に絶縁されており、例えば、電気的に浮いた電位とされる。トロイダルコイル装置1Aは、例えば、電線9を流れる交流電流を測定するセンサとして用いる際に、トロイダルコイル装置1Aの外部における隣接した電線9xが発生するノイズとなる高周波磁界を導体101によって遮蔽する。導体101は、例えば、電線9xにパルス状の電流ノイズが印加されて高周波磁界が発生した場合に、電磁誘導効果により導体内に渦状の誘導電流を発生させ、渦電流損失によって高周波磁界を遮蔽する。トロイダルコイル装置1Aは、導体101によって外部磁界の影響を低減して、測定対象の電線9を流れる電流を精度良く計測することができる。   38 (a) and 38 (b) show a toroidal coil device 1A according to still another embodiment. A toroidal coil device 1 </ b> A shown in FIG. 38A includes a conductor 101 for electromagnetic shielding that surrounds the toroidal coil 1. The conductor 101 is electrically insulated from the conductor pattern 3 and is, for example, an electrically floating potential. For example, when the toroidal coil device 1A is used as a sensor that measures an alternating current flowing through the electric wire 9, the conductor 101 shields a high-frequency magnetic field that becomes noise generated by the adjacent electric wire 9x outside the toroidal coil device 1A. For example, when a pulsed current noise is applied to the electric wire 9x and a high-frequency magnetic field is generated, the conductor 101 generates a vortex-induced current in the conductor due to the electromagnetic induction effect, and shields the high-frequency magnetic field by eddy current loss. . The toroidal coil device 1 </ b> A can accurately measure the current flowing through the measurement target electric wire 9 by reducing the influence of the external magnetic field by the conductor 101.

図38(b)に示すトロイダルコイル装置1Aは、トロイダルコイル1を囲む磁気シールド用の磁性体102を備えている。磁性体102は、透磁率の高い物質(例えばニッケル)によって構成される。磁性体102は、トロイダルコイル装置1Aに隣接した電線9xを流れる交流電流などによって発生する外部からの磁界を遮蔽する。トロイダルコイル装置1Aは、外部磁界を遮蔽して、測定対象の電線9を流れる電流を精度良く計測することができる。電磁シールド用の導体101や磁気シールド用の磁性体102は、併用することもできる。また、これらは、分割した複数の部品で構成することができ、上述した図18におけるトロイダルコイル装置1Aのコア4やケース5と同様に、開閉可能に構成することができ、これらと組み合わせて用いることができる。   A toroidal coil device 1 </ b> A shown in FIG. 38 (b) includes a magnetic body 102 for magnetic shielding that surrounds the toroidal coil 1. The magnetic body 102 is made of a material having high magnetic permeability (for example, nickel). The magnetic body 102 shields an external magnetic field generated by an alternating current flowing through the electric wire 9x adjacent to the toroidal coil device 1A. The toroidal coil device 1A can accurately measure the current flowing through the measurement target electric wire 9 by shielding an external magnetic field. The electromagnetic shield conductor 101 and the magnetic shield magnetic body 102 may be used in combination. Moreover, these can be comprised by the divided | segmented several components, and can be comprised so that opening and closing is possible similarly to the core 4 and case 5 of the toroidal coil apparatus 1A in FIG. 18 mentioned above, and it uses in combination with these. be able to.

図39乃至図41は、さらに他の実施形態に係る電流計測装置1Bを示す。図39(a)(b)に示すように、本実施形態の電流計測装置1Bは、トロイダルコイル1に、ノイズとなる磁界を発生する電線9xが所定距離以下に接近しないように遠ざける構造を有するケース5を備えるものである。この電流計測装置1Bは、電線9を流れる交流電流を測定する装置として用いるものである。トロイダルコイル1に接続された回路基板6が、トロイダルコイル装置1Aのケース5に収納されている。回路基板6は、トロイダルコイル1からの出力を処理するICを有し、接続用配線61によってトロイダルコイル1に接続されている。接続用配線61は、コモンモードノイズをキャンセルするように、ツイストペア線を構成している。ケース5は、隣接する電線9xが、トロイダルコイル1から距離L1以上、接続用配線61から距離L2以上遠ざかるように、空間を確保する。距離L1,L2は、電線9xによるノイズとなる磁界の発生状況と、電流計測装置として要求される電流測定精度とに基づいて設定される。   39 to 41 show a current measuring device 1B according to still another embodiment. As shown in FIGS. 39 (a) and 39 (b), the current measuring device 1B according to the present embodiment has a structure in which the electric wire 9x that generates a magnetic field that becomes noise is kept away from the toroidal coil 1 so as not to approach a predetermined distance or less. A case 5 is provided. This current measuring device 1B is used as a device for measuring an alternating current flowing through the electric wire 9. A circuit board 6 connected to the toroidal coil 1 is housed in a case 5 of the toroidal coil device 1A. The circuit board 6 has an IC that processes the output from the toroidal coil 1, and is connected to the toroidal coil 1 by connection wiring 61. The connection wiring 61 constitutes a twisted pair wire so as to cancel common mode noise. The case 5 secures a space so that the adjacent electric wire 9x is away from the toroidal coil 1 by a distance L1 or more and from the connection wiring 61 by a distance L2 or more. The distances L1 and L2 are set based on the generation state of the magnetic field that becomes noise due to the electric wire 9x and the current measurement accuracy required as the current measuring device.

図40(a)(b)は、回路基板6に対する電線9xの影響を考慮したケース5の構成を示す。回路基板6は、通常、その基板面に沿った2次元的な配線を有するので、基板面内には、電磁誘導を起こすコイルが存在すると考えることができる。回路基板6に直交する方向の磁界は、そのような配線に寄生したコイルによって回路基板6内の電気回路にノイズを誘起することになる。例えば、図41(a)(b)において、電流計測に対してノイズとなる外乱磁界Hxの影響は、図41(a)の場合の方が図41(b)の場合よりも大きい。いずれの場合でっても、図40(a)(b)に示すように、ケース5の外形の構造を回路基板6の配置や形状に合わせて設定して外部の電線9xを回路基板6から遠ざけることにより、外乱磁界Hxの影響を軽減することができる。   40A and 40B show the configuration of the case 5 in consideration of the influence of the electric wire 9x on the circuit board 6. FIG. Since the circuit board 6 usually has a two-dimensional wiring along the board surface, it can be considered that a coil that causes electromagnetic induction exists in the board surface. The magnetic field in the direction orthogonal to the circuit board 6 induces noise in the electric circuit in the circuit board 6 due to the coil parasitic on such wiring. For example, in FIGS. 41 (a) and 41 (b), the influence of the disturbance magnetic field Hx that becomes noise on the current measurement is greater in the case of FIG. 41 (a) than in the case of FIG. 41 (b). In any case, as shown in FIGS. 40 (a) and 40 (b), the external structure of the case 5 is set according to the arrangement and shape of the circuit board 6, and the external electric wire 9x is connected to the circuit board 6. By moving away, the influence of the disturbance magnetic field Hx can be reduced.

図42は、さらに他の実施形態を示す。本実施形態のトロイダルコイル1は、1ターンコイルCLの各々が、トロイダル方向TDに沿って互いに一定の間隔で配置されているものである。言い換えると、1ターンコイルCLの各々は導電体パターン3によって形成されており、導電体パターン3の各々が円周状のトロイダル方向TDに沿って一定間隔配置とされている。トロイダルコイル1の中心軸AXに直交するいずれの断面においても、導電体パターン3の各々が円周上に一定間隔で存在することになる。   FIG. 42 shows still another embodiment. In the toroidal coil 1 of this embodiment, each of the one-turn coils CL is arranged at a constant interval along the toroidal direction TD. In other words, each one-turn coil CL is formed by the conductor pattern 3, and each conductor pattern 3 is arranged at regular intervals along the circumferential toroidal direction TD. In any cross section orthogonal to the central axis AX of the toroidal coil 1, each of the conductor patterns 3 exists on the circumference at regular intervals.

上述の一定間隔は、トロイダルコイル1の内周側の間隔p1と外周側の間隔p2とで異なり(p1≦p2)、また、一般に、断面の位置が異なると異なる。ここで、間隔p1,p2は、例えば、各導電体パターン3の幅の中心位置間の距離で定義される。また、各導電体パターン3の幅の中心は、各1ターンコイルCL間を接続するためのクランク状のパターンや接続端子の存在により、断面の位置が異なると異なる位置に現れることになるが、各断面における円周上の間隔は一定である。   The above-described constant interval differs between the inner circumferential side interval p1 and the outer circumferential side interval p2 of the toroidal coil 1 (p1 ≦ p2), and generally differs when the cross-sectional position is different. Here, the intervals p1 and p2 are defined by the distance between the center positions of the widths of the respective conductor patterns 3, for example. In addition, the center of the width of each conductor pattern 3 will appear at a different position if the cross-sectional position is different due to the presence of a crank-like pattern and connection terminals for connecting each one-turn coil CL, The interval on the circumference in each cross section is constant.

また、図42に加え、図43に示すように、本実施形態のフレキシブル基板10(トロイダルコイル1)において、1ターンコイルCLの各々が中心軸AXを含む平面PL内に配置されている。各1ターンコイルCLを構成する導電体パターン3は、各1ターンコイル間を接続するためのクランク状のパターンである渡りパターン3cの部分を除いて、平面PL内に位置している。このようなフレキシブル基板10における1つの1ターンコイルCLを中心軸AXの位置から見ると、1ターンコイルCLの内側の導電体パターン3と外側の導電体パターン3とが互いに重なって見える。   In addition to FIG. 42, as shown in FIG. 43, in the flexible substrate 10 (toroidal coil 1) of the present embodiment, each one-turn coil CL is disposed in a plane PL including the central axis AX. The conductor pattern 3 constituting each one-turn coil CL is located in the plane PL except for a transition pattern 3c which is a crank-shaped pattern for connecting the one-turn coils. When one 1-turn coil CL on the flexible substrate 10 is viewed from the position of the central axis AX, the conductor pattern 3 on the inner side and the conductor pattern 3 on the outer side of the one-turn coil CL appear to overlap each other.

また、1ターンコイルCL、従って導電体パターン3の個数は奇数個とすることもできるが、図43に示すように、偶数個の場合、2つの1ターンコイルCLが平面PL内に存在することになり、奇数個の場合よりも対称性の点でより好ましい。さらに、1ターンコイルCLの各々を、トロイダル方向TDに沿って互いに一定の間隔で配置したり、中心軸AXを含む平面PL内に配置したりする構成は、多層のフレキシブル基板10を用いたトロイダルコイル1にも適用できる。この場合、両面あるいは複数の導電体層に形成された各導電体パターン3および1ターンコイルCLは、フレキシブル基板10における各導電体層毎に、一定の間隔で配置したり、中心軸AXを含む平面PL内に配置したりする構成とすればよい。   Further, the number of one-turn coils CL, and hence the number of conductor patterns 3 may be an odd number. However, as shown in FIG. 43, in the case of an even number, two one-turn coils CL exist in the plane PL. It is more preferable in terms of symmetry than in the case of an odd number. Furthermore, the configuration in which each of the one-turn coils CL is arranged at a constant interval along the toroidal direction TD or arranged in the plane PL including the central axis AX is a toroidal using the multilayer flexible substrate 10. It can also be applied to the coil 1. In this case, the conductor patterns 3 and the one-turn coil CL formed on both surfaces or a plurality of conductor layers are arranged at regular intervals for each conductor layer in the flexible substrate 10 or include the central axis AX. What is necessary is just to set it as the structure arrange | positioned in the plane PL.

上述のように、1ターンコイルCLの各々をトロイダル方向TDに沿って互いに一定の間隔で配置したり、中心軸AXを含む平面PL内に配置したりして実現される対称性を有する構造による利点を、図44(a)(b)、図45(a)(b)を参照して説明する。図44(a)(b)は、トロイダルコイル1を用いる電流計測装置1Bによって、電線9の電流を測定する様子を示す。電線9がトロイダルコイル1の中心位置に挿通された状態で、電線9を流れる電流によって磁界Hを発生し、その磁界Hの強度変化が、トロイダルコイル1の各1ターンコイルCLに電圧を誘起し、その電圧に基づいて電流が計測される。磁界Hは、各1ターンコイルCLに対して同じ態様(同じ向き)でトロイダル方向TDに発生し、これにより、トロイダルコイル1の機能が発揮される。   As described above, each of the one-turn coils CL is arranged at a constant interval along the toroidal direction TD, or arranged in the plane PL including the central axis AX. The advantages will be described with reference to FIGS. 44 (a) and 44 (b) and FIGS. 45 (a) and 45 (b). 44A and 44B show a state in which the current of the electric wire 9 is measured by the current measuring device 1B using the toroidal coil 1. FIG. In a state where the electric wire 9 is inserted through the center position of the toroidal coil 1, a magnetic field H is generated by the current flowing through the electric wire 9, and the intensity change of the magnetic field H induces a voltage in each one-turn coil CL of the toroidal coil 1. The current is measured based on the voltage. The magnetic field H is generated in the toroidal direction TD in the same manner (in the same direction) with respect to each one-turn coil CL, whereby the function of the toroidal coil 1 is exhibited.

ところで、図45(a)(b)に示すように、トロイダルコイル1の外部の電線9xによる外乱磁界Hxは、例えば、電線9xから遠い位置K1と近い位置K2とにおいて、互いに同じ向きであり、従って、各1ターンコイルCLに対して逆向きに貫通する。そして、遠い位置K1における磁界は、位置K2における磁界よりも弱いが、外乱磁界Hxが貫通する1ターンコイルの個数(ターン数)は位置K2におけるよりも多い。このように、外部の電線9xによる外乱磁界Hxは、本来、トロイダルコイル1に対して、ある程度互いに相殺する性質を有するの磁界である。そこで、トロイダルコイル1に最大限の対称性を備えることにより、このような外乱磁界Hxの性質を利用して、外乱磁界Hxの影響を増長させないように、最小限の影響に抑制することができる。対称性を言い換えると、各1ターンコイルの巻線パターンの巻回を、図42、図43で示したように、均一にすることであり、これにより、外部磁界Hxの影響を低減することができる。   Incidentally, as shown in FIGS. 45 (a) and 45 (b), the disturbance magnetic field Hx due to the electric wire 9x outside the toroidal coil 1 is in the same direction, for example, at a position K1 far from the electric wire 9x and a position K2 close to it. Therefore, it penetrates in the opposite direction to each one-turn coil CL. The magnetic field at the distant position K1 is weaker than the magnetic field at the position K2, but the number of one-turn coils (number of turns) through which the disturbance magnetic field Hx passes is larger than that at the position K2. As described above, the disturbance magnetic field Hx caused by the external electric wire 9x is originally a magnetic field having a property of canceling each other to some extent with respect to the toroidal coil 1. Therefore, by providing the toroidal coil 1 with the maximum symmetry, it is possible to suppress the influence of the disturbance magnetic field Hx to the minimum influence by using such a property of the disturbance magnetic field Hx. . In other words, the winding pattern of each one-turn coil is made uniform as shown in FIGS. 42 and 43, thereby reducing the influence of the external magnetic field Hx. it can.

なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、上述した各実施形態の構成を互いに組み合わせた構成とすることができる。また、1枚のフレキシブル基板10でトロイダルコイル1とすることに替えて、例えば、トロイダル方向やポロイダル方向に分割した複数枚のフレキシブル基板10を用いてトロイダルコイル1としてもよい。また、フレキシブル基板10自体を多層とすることに加えて、フレキシブル基板10を多重に重ねて、すなわち入れ子状態にトロイダルコイル1を形成してもよい。フレキシブル基板10を多重にすることにより、コイルのターン数を増加させることができる。   The present invention is not limited to the above-described configuration, and various modifications can be made. For example, the configurations of the above-described embodiments can be combined with each other. Further, instead of using the single flexible substrate 10 as the toroidal coil 1, for example, a plurality of flexible substrates 10 divided in the toroidal direction or poloidal direction may be used as the toroidal coil 1. In addition to the flexible substrate 10 itself having a multilayer structure, the flexible substrate 10 may be stacked in multiple layers, that is, the toroidal coil 1 may be formed in a nested state. The number of turns of the coil can be increased by multiplexing the flexible substrate 10.

また、上述のコア4は、フレキシブル基板10を内側から支持してトロイダルコイル1の対称性を確保するものに限らず、フレキシブル基板10を外側から支持してトロイダルコイル1の対称性を確保するようにしてもよい。例えば、任意外形の非磁性体ブロックにトロイド状の空間を形成し、その空間にフレキシブル基板10を収納して、そのトロイド状の空間の内壁に沿わせて支持させるように、外部支持体を構成してもよい。この場合、上述のケース5を、この外部支持体として用いることもできる。フレキシブル基板10をトロイド状の空間の内壁に沿わせ方法として、例えば、フレキシブル基板10をタイヤと見立て、その中に伸縮性のインナーチューブを挿入する方法が用いられる。そのインナーチューブを膨張させることにより、フレキシブル基板10を内壁に押しつければよい。フレキシブル基板10の中に、単純に詰め物や発泡材を挿入する方法としてもよい。   The core 4 is not limited to the one that supports the flexible substrate 10 from the inside to secure the symmetry of the toroidal coil 1, but the flexible substrate 10 is supported from the outside to secure the symmetry of the toroidal coil 1. It may be. For example, an external support is configured such that a toroid-like space is formed in a non-magnetic block having an arbitrary outer shape, the flexible substrate 10 is accommodated in the space, and is supported along the inner wall of the toroid-like space. May be. In this case, the case 5 described above can also be used as this external support. As a method of placing the flexible substrate 10 along the inner wall of the toroidal space, for example, a method in which the flexible substrate 10 is regarded as a tire and a stretchable inner tube is inserted therein is used. The flexible substrate 10 may be pressed against the inner wall by expanding the inner tube. A method of simply inserting a stuffing or foam into the flexible substrate 10 may be used.

1 トロイダルコイル
1A トロイダルコイル装置
1B 電流計測装置
10 フレキシブル基板
101 電磁シールド用の導体
102 磁気シールド用の磁性体
2 可撓性基材
21 切り込み
3 導電体パターン
3a 接続端子(フライングリード構造)
3b 接続端子
32 保護樹脂
33 導電体層
xo,x1,x3,x5,x7,yo,y1,y3,y5 接続端子
xe,x2,x4,x6,ye,y2,y4,y6 接続端子(フライングリード構造)
4 コア(支持用の部材)
4a 凹部(逃げ空間)
5 ケース
51 基板収納部
52 隔壁
6 回路基板
9 電線
AX 中心軸
CL 1ターンコイル
PL 中心軸を含む平面
Sa 平均隙間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Toroidal coil 1A Toroidal coil apparatus 1B Current measuring apparatus 10 Flexible board 101 Conductor for electromagnetic shield 102 Magnetic body for magnetic shield 2 Flexible base material 21 Cut 3 Conductor pattern 3a Connection terminal (flying lead structure)
3b connection terminal 32 protective resin 33 conductor layer xo, x1, x3, x5, x7, yo, y1, y3, y5 connection terminal xe, x2, x4, x6, ye, y2, y4, y6 connection terminal (flying lead structure )
4 Core (supporting member)
4a Concave (relief space)
5 Case 51 Substrate storage part 52 Bulkhead 6 Circuit board 9 Electric wire AX Central axis CL 1 turn coil PL Plane including central axis Sa Average gap

Claims (23)

トロイダルコイルを有するトロイダルコイル装置であって、
前記トロイダルコイルは、シート状の可撓性基材と、前記可撓性基材に支持された互いに並列する複数の導電体パターンと、を有するトロイド状とされたフレキシブル基板を備え、
前記フレキシブル基板は、前記並列する導電体パターン間に設けられた切り込みを用いて屈曲されて平板状からトロイド状とされ、
前記導電体パターンの各々は、各々を直列に接続するための接続端子を有し、
前記導電体パターンの各々は、前記屈曲によってそれぞれ1ターンコイルと成り、
前記1ターンコイルの各々は、前記接続端子が接続されることにより複数ターンのコイルと成っていることを特徴とするトロイダルコイル装置。
A toroidal coil device having a toroidal coil,
The toroidal coil includes a toroidal flexible substrate having a sheet-like flexible base material and a plurality of conductor patterns parallel to each other supported by the flexible base material,
The flexible substrate is bent using a notch provided between the parallel conductor patterns and is changed from a flat plate shape to a toroid shape,
Each of the conductor patterns has a connection terminal for connecting each in series,
Each of the conductor patterns becomes a one-turn coil by the bending,
Each of the one-turn coils is formed into a multi-turn coil by connecting the connection terminals.
前記導電体パターンは、前記フレキシブル基板を平板状に展開した状態において、前記互いに並列する導電体パターン間の平均隙間が、前記トロイダルコイルの外周側となる部分よりも内周側となる部分において広いことを特徴とする請求項1に記載のトロイダルコイル装置。   In the state where the flexible substrate is developed in a flat plate shape, the conductor pattern has a wider average gap between the conductor patterns arranged in parallel to each other on the inner peripheral side than on the outer peripheral side of the toroidal coil. The toroidal coil device according to claim 1. 前記接続端子は、前記導電体パターンが前記可撓性基材の端部から突出して成るフライングリード構造を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のトロイダルコイル装置。   The toroidal coil device according to claim 1, wherein the connection terminal has a flying lead structure in which the conductor pattern protrudes from an end portion of the flexible base material. 互いに接続された前記接続端子は、樹脂によって保護されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載のトロイダルコイル装置。   The toroidal coil device according to any one of claims 1 to 3, wherein the connection terminals connected to each other are protected by a resin. 前記接続端子は、前記フレキシブル基板における前記トロイダルコイルの外周側となる部分に配置されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のトロイダルコイル装置。   The toroidal coil device according to any one of claims 1 to 4, wherein the connection terminal is disposed on a portion of the flexible substrate that is on an outer peripheral side of the toroidal coil. 前記導電体パターンは、前記可撓性基材に多層形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載のトロイダルコイル装置。   The toroidal coil device according to any one of claims 1 to 5, wherein the conductor pattern is formed in multiple layers on the flexible base material. 前記フレキシブル基板は、電磁シールド用の導電体層を有することを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載のトロイダルコイル装置。   The toroidal coil device according to any one of claims 1 to 6, wherein the flexible substrate has a conductor layer for electromagnetic shielding. 前記トロイダルコイルを囲む電磁シールド用の導体を備え、前記導体が前記導電体パターンから電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載のトロイダルコイル装置。   The toroidal coil according to any one of claims 1 to 7, further comprising an electromagnetic shield conductor surrounding the toroidal coil, wherein the conductor is electrically insulated from the conductor pattern. apparatus. 前記トロイダルコイルを囲む磁気シールド用の磁性体を備えていることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載のトロイダルコイル装置。   The toroidal coil device according to any one of claims 1 to 8, further comprising a magnetic body for magnetic shielding surrounding the toroidal coil. 前記1ターンコイルの各々は、前記トロイダルコイルのトロイダル方向に沿って互いに一定の間隔で配置されていることを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか一項に記載のトロイダルコイル装置。   10. The toroidal coil device according to claim 1, wherein each of the one-turn coils is arranged at a constant interval along the toroidal direction of the toroidal coil. 前記1ターンコイルの各々は、前記トロイダルコイルの中心軸を含む平面内に配置されていることを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれか一項に記載のトロイダルコイル装置。   11. The toroidal coil device according to claim 1, wherein each of the one-turn coils is disposed in a plane including a central axis of the toroidal coil. 前記接続端子は、互いに隣接する前記1ターンコイルの各々を接続する斜行形状を有することを特徴とする請求項11に記載のトロイダルコイル装置。   The toroidal coil device according to claim 11, wherein the connection terminal has an oblique shape that connects the one-turn coils adjacent to each other. 前記フレキシブル基板をそのトロイド状の内部側から支持するトロイド状のコアを備えていることを特徴とする請求項1乃至請求項12のいずれか一項に記載のトロイダルコイル装置。   The toroidal coil device according to any one of claims 1 to 12, further comprising a toroidal core that supports the flexible substrate from an inner side of the toroidal shape. 前記コアは、260℃以上の温度、かつ、10sec以上の時間における熱負荷に耐える耐熱材料からなることを特徴とする請求項13に記載のトロイダルコイル装置。   The toroidal coil device according to claim 13, wherein the core is made of a heat-resistant material that can withstand a thermal load at a temperature of 260 ° C or higher and a time of 10 seconds or longer. 前記コアは、その中心軸を含む平面に沿う切れ目を有し、前記切れ目によって分離可能または開閉可能とされていることを特徴とする請求項13乃至請求項14のいずれか一項に記載のトロイダルコイル装置。   The toroidal according to any one of claims 13 to 14, wherein the core has a cut along a plane including a central axis thereof, and can be separated or opened / closed by the cut. Coil device. 前記コアは、前記接続端子に対する接触による応力発生を回避するための逃げ空間を有することを特徴とする請求項13または請求項15に記載のトロイダルコイル装置。   The toroidal coil device according to claim 13 or 15, wherein the core has a clearance space for avoiding generation of stress due to contact with the connection terminal. 前記トロイダルコイルを収納するトロイド状のケースを備えていることを特徴とする請求項1乃至請求項16のいずれか一項に記載のトロイダルコイル装置。   The toroidal coil device according to any one of claims 1 to 16, further comprising a toroidal case that houses the toroidal coil. 前記ケースは、前記フレキシブル基板をそのトロイド状の内部側から支持する部材に、前記接続端子の周辺における前記フレキシブル基板の外表面側から、該フレキシブル基板を押圧して固定していることを特徴とする請求項17に記載のトロイダルコイル装置。   The case is characterized in that the flexible substrate is pressed and fixed to a member that supports the flexible substrate from the inside of the toroidal shape, from the outer surface side of the flexible substrate around the connection terminal. The toroidal coil device according to claim 17. 前記ケースは、その中心軸を含む平面に沿って分割可能とされていることを特徴とする請求項17または請求項18に記載のトロイダルコイル装置。   The toroidal coil device according to claim 17 or 18, wherein the case can be divided along a plane including a central axis thereof. 前記トロイダルコイルを収納するトロイド状のケースを備え、
前記ケースと、前記フレキシブル基板と、前記コアとは、これらの外周側から中心軸側に進入できるように開閉自在とされていることを特徴とする請求項13乃至請求項16のいずれか一項に記載のトロイダルコイル装置。
A toroidal case for housing the toroidal coil;
The case, the flexible substrate, and the core are openable and closable so that they can enter the central axis side from the outer peripheral side thereof. The toroidal coil device described in 1.
前記ケースは、前記開閉の際に当該ケースに収納された前記フレキシブル基板を露出させないための隔壁を有していることを特徴とする請求項20に記載のトロイダルコイル装置。   21. The toroidal coil device according to claim 20, wherein the case has a partition wall for preventing the flexible substrate housed in the case from being exposed when the case is opened and closed. 前記ケースは、前記トロイダルコイルに、ノイズとなる磁界を発生する電線が所定距離以下に接近しないようにする構造を有することを特徴とする請求項17乃至請求項21のいずれか一項に記載のトロイダルコイル装置。   The said case has a structure which prevents the electric wire which generate | occur | produces the magnetic field used as noise from the said toroidal coil below predetermined distance, The Claim 21 thru | or 21 characterized by the above-mentioned. Toroidal coil device. 請求項1乃至請求項22のいずれか一項に記載のトロイダルコイル装置と、
前記トロイダルコイルに電気的に接続された回路基板と、を備え、
前記回路基板は、前記トロイダルコイルに貫挿された電線を流れる電流に応じた信号を出力をする回路を有していることを特徴とする電流計測装置。
A toroidal coil device according to any one of claims 1 to 22,
A circuit board electrically connected to the toroidal coil,
The circuit board has a circuit for outputting a signal corresponding to a current flowing through an electric wire inserted through the toroidal coil.
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