特開 2024-48976 コイル装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024048976

(43)【公開日】2024-04-09

(54)【発明の名称】コイル装置

(51)【国際特許分類】

   H01F 38/30 20060101AFI20240402BHJP

   H01F 3/14 20060101ALI20240402BHJP

   H01F 27/28 20060101ALI20240402BHJP

   H01F 27/42 20060101ALI20240402BHJP

   G01R 15/18 20060101ALI20240402BHJP

   H01F 27/26 20060101ALI20240402BHJP

【ＦＩ】

H01F38/30

H01F3/14

H01F27/28 195

H01F27/42 170

G01R15/18 D

H01F27/26 160

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022155182

(22)【出願日】2022-09-28

(71)【出願人】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001494

【氏名又は名称】前田・鈴木国際特許弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】原田 秀明

(72)【発明者】

【氏名】熊谷 勝

(72)【発明者】

【氏名】海野 晶裕

(72)【発明者】

【氏名】鶴岡 三紀夫

【テーマコード（参考）】

2G025

5E043

5E081

【Ｆターム（参考）】

2G025AA03

2G025AB14

2G025AC01

5E043AA01

5E043AB01

5E081AA05

5E081BB07

5E081CC14

5E081CC15

5E081DD03

5E081EE14

(57)【要約】

【課題】組み立て作業が容易なコイル装置を提供すること。
【解決手段】コイル装置１００は、向かい合うように配置され、開閉可能な分割面１１ａ，３１ａを有する２つの以上の磁性体片１０ａ，３０ａで構成され、貫通孔を有する環状磁性体１ａと、向かい合う分割面１１ａ，３１ａが相互に近接する方向の力に抗する抵抗力を生じさせる緩衝機構５０ａ１，５０ａ２，５０ｂ１，５０ｂ２と、有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

向かい合うように配置され、開閉可能な分割面を有する２つの以上の磁性体片で構成され、貫通孔を有する環状磁性体と、
向かい合う前記分割面が相互に近接する方向の力に抗する抵抗力を生じさせる緩衝機構と、有するコイル装置。

【請求項2】

前記緩衝機構は、向かい合う前記分割面の間の距離を制御するように配置される対向部を有する請求項１に記載のコイル装置。

【請求項3】

一方の前記対向部は、突出部を有し、
他方の対向部は、前記突出部に接触する受け部を有する請求項２に記載のコイル装置。

【請求項4】

前記受け部は、前記受け部に働く力に応じて弾性的に幅を変化可能なスリットを有し、
前記スリットは、前記分割面が向かい合う方向に沿って延びるように配置してある請求項３に記載のコイル装置。

【請求項5】

前記環状磁性体は、前記環状磁性体の周方向の一部が巻線部の巻き軸空間を通過するように配置してある請求項１に記載のコイル装置。

【請求項6】

前記緩衝機構に生じる前記抵抗力より強い力で、相互に向かい合う前記分割面を接近させることが可能な固定具をさらに有する請求項１に記載のコイル装置。

【請求項7】

少なくとも１つの前記磁性体片を固定するベース部品をさらに有する請求項１に記載のコイル装置。

【請求項8】

前記磁性体片は、前記ベース部品の設置面に対して前記分割面の角度を変更可能に前記ベース部品に取り付けてある請求項７に記載のコイル装置。

【請求項9】

前記磁性体片の外周面の少なくとも一部を覆うケースをさらに有する請求項１～８のいずれかに記載のコイル装置。

【請求項10】

前記緩衝機構は、前記ケースの周方向の端部に具備してある請求項９に記載のコイル装置。

【請求項11】

前記緩衝機構は、前記環状磁性体の貫通方向の端にあたる前記ケースの端壁に配置してある請求項１０に記載のコイル装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、たとえばカレントセンサなどに使用可能なコイル装置に関する。

【背景技術】

【0002】

カレントセンサとして用いられるコイル装置として、特許文献１には、２つの分割コアが突き合わされた環状コアを有するクランプ式のカレントセンサが開示されている。特許文献１に示すようなコイル装置では、環状コアの貫通孔に電線が通されるように分割コアを組み立てて、カレントセンサとして使用される。

【0003】

特許文献１に示すようなコイル装置では、比較的に小電流を検出するカレントセンサとしては問題がないが、大電流を検知するためのカレントセンサとして用いる場合や、分割コアの重量が大きい場合には、取付作業に課題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００１－２９７９２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、上記の実情を鑑みてなされ、その目的は、組み立て作業が容易なコイル装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明に係るコイル装置は、
向かい合うように配置され、開閉可能な分割面を有する２つの以上の磁性体片で構成され、貫通孔を有する環状磁性体と、
向かい合う前記分割面が相互に近接する方向の力に抗する抵抗力を生じさせる緩衝機構と、有する。

【0007】

このように構成することで、たとえば計測対象となるケーブルに大電流が流れている状態で、コイル装置の組み立て作業を行っても、向かい合う分割面に生じる磁力による磁性体片同士が接近する方向の力（重力も含めて）を、緩衝機構で緩和することができる。そのため、磁性体片同士の衝突が有効に回避できる。磁性体片の分割面をさらに接近させる場合には、個別に調節すればよく、組み立て作業により磁性体片同士の急な接触などでの損傷を有効に防止することができる。そのため、磁性体片の損傷を防止しつつ、容易に組み立て作業を行うことができる。

【0008】

前記緩衝機構は、向かい合う前記分割面の間の距離を制御するように配置される対向部を有するように構成してもよい。

【0009】

向かい合う分割面の間の距離を制御することで、磁性体片同士の衝突を有効に防止し、組み立て作業をより安全に行うことができる。

【0010】

一方の前記対向部は、突出部を有し、他方の対向部は、前記突出部に接触する受け部を有するように構成してもよい。

【0011】

このように構成することで、一方の対向部を他方の対向部に挿入でき、磁性体片同士の位置決めを行いながら、磁性体片同士の衝突を有効に防止し、組み立て作業をより安全に行うことができる。

【0012】

前記受け部は、前記受け部に働く力に応じて弾性的に幅を変化可能なスリットを有し、前記スリットは、前記分割面が向かい合う方向に沿って延びるように配置してあってもよい。

【0013】

このように構成することで、一方の対向部を他方の対向部に深く挿入するにつれて緩衝機構での抵抗力を高められ、磁性体片同士の予期せぬ衝突を防止することがさらに容易になる。また、一方の対向部を他方の対向部から抜くことで、容易に環状磁性体を分解することできる。

【0014】

好ましくは、前記環状磁性体は、前記環状磁性体の周方向の一部が巻線部の巻き軸空間を通過するように配置してある。

【0015】

このように構成することで、コイル装置を、カレントセンサとして好適に使用できる。

【0016】

前記緩衝機構に生じる前記抵抗力より強い力で、相互に向かい合う前記分割面を接近させることが可能な固定具を、コイル装置がさらに有していてもよい。

【0017】

このように構成することで、磁性体片を任意の位置までゆっくりと近づけることが可能になる。また、固定具が取り付けられることで、磁性体片同士が固定され、磁性体片同士が予期せず分解されるなどの恐れがなくなり、コイル装置を安全に使用することができる。

【0018】

少なくとも１つの前記磁性体片を固定するベース部品を、コイル装置がさらに有していてもよい。

【0019】

磁性体片がベース部品に固定されることで、コイル装置の組み立て作業を安全かつ容易に行うことが可能になる。また、コイル装置は、ベース部品の設置面で外部に設置させて配置でき、コイル装置を安全に使用することができる。さらに、ベース部品の設置面は、水平面のみではなく、傾斜面に取り付けられていてもよい。

【0020】

前記磁性体片は、前記ベース部品の設置面に対して前記分割面の角度を変更可能に前記ベース部品に取り付けてあってもよい。

【0021】

コイル装置の使用環境や、組み立て作業を行う環境に合わせて分割面の角度変えることで、コイル装置の組み立て作業を容易かつ安全にすることができる。

【0022】

好ましくは、前記磁性体片の外周面の少なくとも一部を覆うケースを、コイル装置がさらに有する。

【0023】

磁性体片をケースで覆うことで、磁性体片の保護と絶縁を図ることができる。

【0024】

好ましくは、前記緩衝機構は、前記ケースの周方向の端部に具備してあってもよい。

【0025】

このように構成することで、緩衝機構を、分割面の近くに配置することが可能になり、組み立て作業時に、磁性体片同士が急激に接触することを有効に防止し、磁性体の損傷をより効果的に防止することができる。

【0026】

前記緩衝機構は、前記環状磁性体の貫通方向の端にあたる前記ケースの端壁に配置してあってもよい。

【0027】

このように構成することで、ケースの外径を多くすることなく、また他の部品と干渉することなく、緩衝機構をケースに具備させることができる。また、ケースの機械強度を十分に確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】図１は一実施形態に係るコイル装置の斜視図である。

【図2】図２は図１に示すコイル装置の分解斜視図である。

【図3】図３は図１に示すコイル装置の磁性体片の構成を示す斜視図である。

【図4】図４は図１に示すコイル装置のケースの構成を示す平面図である。

【図5】図５は図１に示すコイル装置のケースのインナーカバーの構成を示す斜視図である。

【図6】図６は図１に示すコイル装置の磁性体ユニットの構成を示す斜視図である。

【図7】図７は図１に示す巻線ユニットの周辺を示す斜視図である。

【図8】図８は図１に示すコイル装置の組み立て途中の状態を示す斜視図である。

【図9】図９は図１に示すコイル装置の組み立て途中の状態を示す側面図である。

【図10】図１０は図１に示すコイル装置の組み立てた状態を示す側面図である。

【図11】図１１は図１に示すコイル装置の組み立て途中の状態の緩衝機構の拡大斜視図である。

【図12】図１２は図１に示すコイル装置の組み立て途中の状態の緩衝機構の拡大側面図である。

【図13】図１３は図１に示すコイル装置の組み立てた状態の緩衝機構の拡大側面図である。

【図14】図１４は環状磁性体の構成を示す側面図である。

【図15】図１５は他の実施形態に係るコイル装置のケースの構成を示す斜視図である。

【図16】図１６は図１５に示すケースの組み立て途中の状態を示す拡大斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、図面に示す実施形態に基づき説明する。必要に応じて図面を参照して説明を行うものの、図示する内容は、本願の理解のために模式的かつ例示的に示したにすぎず、外観や寸法比などは実物と異なり得る。また、以下、実施形態により具体的に説明するがこれらの実施形態に限定されるものではない。

【0030】

第１実施形態
（コイル装置の全体構成）
一実施形態として、コイル装置１００の全体構成について説明する。図１に示すように、コイル装置１００は、環状磁性体ユニット１と、巻線ユニット８０と、ベース部品９０と、を有する。コイル装置１００は、環状磁性体ユニット１の貫通孔２に、計測対象となるケーブル１１０を通してケーブル１１０に流れる電流を計測するカレントセンサとして好適に使用される。なお、計測対象となるケーブルは、複数本まとめて貫通孔２に通して使用してもよい。

【0031】

本実施形態では、コイル装置１００の重量は特に限定されないが、５ｋｇ以上であってもよい。また、コイル装置１００の大きさは特に限定されないが、たとえばＸ軸方向の幅は２００ｍｍ以上、Ｙ軸方向の幅は２００ｍｍ以上、Ｚ軸方向の高さは２００ｍｍ以上に設計してもよい。

【0032】

図面において、Ｚ軸は、ベース部品９０の設置面９１からのコイル装置１００の高さ方向に対応しており、Ｙ軸は、環状磁性体ユニット１の貫通孔２の延在する方向に対応している。なお、図面において、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、相互に垂直である。明細書において、環状磁性体ユニット１に関して、貫通孔２の中心に近接する方向を「内」と称し、貫通孔２の中心から遠い方向を「外」と称することがある。

【0033】

図２に示すように、巻線ユニット８０は、中空のボビン８１と、ボビンカバー８２を有する。ボビン８１には、巻線部８４が巻回されている。巻線部８４は、Ｘ軸に垂直な断面が略長方形（円形などのその他の形状でもよい）である巻き軸空間８５を有している。巻線ユニット８０の巻き軸空間８５には、図１に示す環状磁性体ユニット１の周方向の一部が通過するようになっている。ボビンカバー８２は、巻線部８４のＺ軸に沿って上側に取り付けられる。

【0034】

図７に示すように、巻線ユニット８０は、巻線部８４の巻き軸がＸ軸に略平行にベース部品９０に取り付けられている。ベース部品９０の保持部９２が、巻線ユニット８０のＹ軸方向の両側と、Ｚ軸方向下方を保持している。巻線部８４の周囲は、防水性や絶縁性を有する防水性部材によって封止されている。本実施形態では、ボビン８１とボビンカバー８２の間に防水性部材が満たされている。また、保持部９２の窪みにも、防水性部材が満たされることで、巻線部８４の周囲が防水性部材によって封止される。また、防水性部材は、接着剤としての機能も有し、保持部９２と巻線ユニット８０との固定が強固になる。

【0035】

また、防水性部材は、特に限定されないが、たとえばシリコーン、エポキシ、アクリル、ウレタンなどであってもよい。また、ボビン８１とボビンカバー８２の間に配置される防水性部材と、保持部９２に配置される防水性部材は、同じ材料であってもよく、異なっていてもよい。

【0036】

なお、巻線部８４を形成するワイヤは特に限定されないが、たとえば、銅（Ｃｕ）などの良導体からなる芯材を、イミド変成ポリウレタンなどからなる絶縁材で覆い、さらに最表面をポリエステルなどの薄い樹脂膜で覆ったものを用いることができる。

【0037】

また、ボビン８１およびボビンカバー８２は、それぞれ同じ部材で構成されていてもよく、異なる部材で構成されていてもよい。ボビン８１およびボビンカバー８２の材質は、特に限定されないが、それぞれ絶縁部材で構成されることが好ましく、たとえばＰＡ、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＰＰＳなどであってもよい。ボビン８１およびボビンカバー８２は、それぞれ樹脂の射出成形などで一体成形することができる。

【0038】

また、ベース部品９０の材質は、特に限定されないが、絶縁部材で構成されることが好ましく、たとえばＰＥＴ、ＰＰＳ、ＤＡＰなどであってもよい。
ベース部品９０は、樹脂の射出成形などで一体成形することができる。

【0039】

図１に示すように、環状磁性体ユニット１は、磁性体ユニット１０，３０を有する。本実施形態では、環状磁性体ユニット１は、たとえばＺ軸に沿って、一方の磁性体ユニット１０と、他方の磁性体ユニット３０とに分解され得る。磁性体ユニット１０は、巻線ユニット８０と共に、固定部品９５ａ，９５ｂによって、ベース部品９０に固定されている。磁性体ユニット１０，３０は、磁性体ユニット１０，３０の周方向から固定具６などで固定することで環状磁性体ユニット１を形成している。

【0040】

なお、本実施形態では、固定具６は、伸縮しにくい金属製のバンドで構成されているが、磁性体ユニット１０，３０を組み立てて固定することができればその構成は特に限定されない。本実施形態では、固定具６は、ネジを締めることで固定具６の周方向の径を小さくする締め付け部品７を有するが、これに限定されない。なお、磁性体ユニット１０，３０が締め付け部品７で締め付けられた後には、固定具６以外の手段で、磁性体ユニット１０，３０を固定してもよい。

【0041】

磁性体ユニット１０は、図２に示す磁性体片１０ａ，１０ｂ，１０ｃを有する。磁性体ユニット１０は、磁性体片１０ａ，１０ｂ，１０ｃを収納するケース２０と、磁性体片１０ａ，１０ｂ，１０ｃの内側を覆うインナーカバー２７を有する。磁性体ユニット３０は、磁性体片１０ａ，１０ｂ，１０ｃに対応する磁性体片３０ａ，３０ｂ，３０ｃと、ケース２０に対応するケース４０と、インナーカバー２７に対応するインナーカバー４７と、を有する。

【0042】

本実施形態では、磁性体片１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、磁性を有する部材であれば特に限定されず、それぞれフェライト、金属磁性体、それらと樹脂との複合組成物などの磁性体で構成してもよく、圧縮成形後の焼成、射出成形後の焼成、あるいは一般的な圧粉成形などの方法により製造することができる。

【0043】

ケース２０，４０の材質は、特に限定されないが、絶縁部材で構成されることが好ましく、たとえばＰＡ、ＰＥＴ、ＰＰなどであってもよい。ケース２０，４０は、樹脂の射出成形などで各構成を一体成形してもよい。

【0044】

また、インナーカバー２７，４７は、ケース２０，４０と同じ部材で構成されていてもよく、異なる部材で構成されていてもよい。インナーカバー２７，４７の材質は、絶縁部材で構成されることが好ましく、たとえばＰＡ、ＰＥＴ、ＰＰなどであってもよい。インナーカバー２７，４７は、樹脂の射出成形などで各構成を一体成形してもよい。

【0045】

本実施形態では、磁性体ユニット１０，３０は、それぞれ同じ構成を有する。以下、主として磁性体ユニット１０について説明し、個別に説明をしない限り、磁性体ユニット３０の構成については説明しないが、磁性体ユニット１０の説明と同じである。なお、磁性体ユニット１０，３０必ずしも同一の形状を有しなくてもよく、磁性体片の大きさや、ケースの構成が異なっていてもよい。

【0046】

図４に示すように、本実施形態では、ケース２０は、磁性体片を収納する収納部２０ａ，２０ｂ，２０ｃを有する。ケース２０は、外周壁２１と、端壁２２ａ，２２ｂと、分離壁２３と、を有する。外周壁２１は、ケース２０の外側を覆っており、端壁２２ａ，２２ｂは、それぞれＹ軸方向の両端を覆っている。端壁２２ａは、収納部２０ａのＹ軸方向の一方の壁を構成している。端壁２２ｂは、収納部２０ｃのＹ軸方向の他方の壁を構成している。分離壁２３は、収納部２０ａ，２０ｂ，２０ｃを隔てている。

【0047】

図８に示すように、端壁２２ａ，２２ｂには、磁性体ユニット１０をベース部品９０に対して固定ために用いられる固定突起２２１が形成してある。本実施形態では、複数の固定突起２２１が、周方向に沿って形成されており、そのうちの２つの固定突起２２１が、固定部品の係合溝９６に嵌ることで、ベース部品９０に固定される。係合溝９６に嵌める固定突起２２１を変更することで、磁性体ユニット１０がベース部品９０に固定される角度を変更することができる。

【0048】

図４に示すように、それぞれの収納部２０ａ，２０ｂ，２０ｃには、磁性体片の振動を吸収する板バネ２４が形成してある。板バネ２４は、外周壁２１の一部が、内側に折れ曲がった形状を有する。図４に示すように、ケース２０の端壁２２ａ，２２ｂおよび分離壁２３には、磁性体片１０ａ，１０ｂ，１０ｃがＺ軸方向上側に抜けることを防止する係止爪２５が形成してある。

【0049】

図４に示すケース２０の収納部２０ａには、図３に示す磁性体片１０ａが収納される。図１４に示すように、磁性体片１０ａは、同一平面に配置された分割面１１ａ，１２ａを有する半弧形状であり、同様の半弧形状の磁性体片３０ａを組み合わされることで、環状磁性体１ａを形成する。図３に示すように、磁性体片１０ａの内側の内周面１３ａには吸音材３が貼り付けられている。磁性体片１０ａの外側の外周面１４ａには吸音材４が貼り付けられている。磁性体片１０ａのＹ軸方向の両側の端面１５ａには吸音材５が貼り付けられている。

【0050】

図４に示すケース２０の収納部２０ｂには、図３に示す磁性体片１０ｂが収納される。図１４に示すように、磁性体片１０ｂは、同一平面に配置された分割面１１ｂ，１２ｂを有する半弧形状であり、同様の半弧形状の磁性体片３０ｂを組み合わされることで、環状磁性体１ｂを形成する。図３に示すように、磁性体片１０ｂの内側の内周面１３ｂには吸音材３が貼り付けられている。磁性体片１０ｂの外側の外周面１４ｂには吸音材４が貼り付けられている。磁性体片１０ｂのＹ軸方向の両側の端面１５ｂには吸音材５が貼り付けられている。

【0051】

図４に示すケース２０の収納部２０ｃには、図３に示す磁性体片１０ｃが収納される。図１４に示すように、磁性体片１０ｃは、同一平面に配置された分割面１１ｃ，１２ｃを有する半弧形状であり、同様の半弧形状の磁性体片３０ｃを組み合わされることで、環状磁性体１ｃを形成する。図３に示すように、磁性体片１０ｃの内側の内周面１３ｃには吸音材３が貼り付けられている。磁性体片１０ｃの外側の外周面１４ｃには吸音材４が貼り付けられている。磁性体片１０ｃのＹ軸方向の両側の端面１５ｃには吸音材５が貼り付けられている。

【0052】

環状磁性体１ａ，１ｂ，１ｃの大きさは、特に限定されない。図１４に示すように、環状磁性体１ａ，１ｂ，１ｃの外径Ｄ１および貫通孔２の内径Ｄ２は、計測対象となるケーブルの太さや流れる電流などに応じて設計される。本実施形態では、たとえばＤ１は１００～１５０ｍｍ、Ｄ２は８０～１３０ｍｍとすることができる。本実施形態では、貫通孔２の外周の形状は、略円形状であるが、ケーブルを挿通可能であれば、貫通孔２の外周の形状は、楕円形、正方形、長方形などの形状であってもよい。

【0053】

図６に示すように、磁性体片１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、ケース２０に収納された状態では、分割面１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂ，１１ｃ，１２ｃは、それぞれ同一平面に配置されていることが好ましい。分割面１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂ，１１ｃ，１２ｃが、同一平面にあると、磁性体ユニットを組み立てやすくなる。

【0054】

本実施形態では、吸音材３，４，５の構成は特に限定されないが、シート状に形成した材料が使用され得る。吸音材３，４，５の材料は、計測対象となるケーブルに大電流が流れているなどの場合に生じる環状磁性体１ａ，１ｂ，１ｃの磁歪による騒音を防止することができる材料であることが好ましい。吸音材３，４，５は、たとえば吸音ゴム、吸音スポンジなどであってもよい。吸音材３，４，５は、接着剤を用いて、磁性体片に貼り付けることができる。

【0055】

図６に示すように、ケース２０には、磁性体片１０ａ，１０ｂ，１０ｃの内側を覆うインナーカバー２７が取り付けられている。図５に示すように、インナーカバー２７は、図３に示す磁性体片１０ａ，１０ｂ，１０ｃのそれぞれの内周面１３ａ，１３ｂ，１３ｃに沿って配置される内周壁２７ａ有する。内周壁２７ａには、板バネ２８が形成してある。板バネ２８は、内周壁２７ａの一部が、外側に折れ曲がった形状を有する。

【0056】

図４に示すように、ケース２０の端壁２２ａには、対向部５１，５２が一体成型することができる。対向部５２は、磁性体ユニットの周方向の一方の端部２６１に配置されており、対向部５１は、磁性体ユニットの周方向の他方の端部２６２に配置されている。

【0057】

また、図４に示すように、ケース２０の端壁２２ｂには、対向部５１，５２が一体成型することができる。対向部５１は、磁性体ユニットの周方向の一方の端部２６１に配置されており、対向部５２は、磁性体ユニットの周方向の他方の端部２６２に配置されている。

【0058】

ケース２０において、端壁２２ａと端壁２２ｂは、Ｚ軸を対称軸として回転対称になっている。それぞれ同じ形状の対向部５１が、Ｚ軸方向に沿って見て、四角形に見えるケース２０のそれぞれ対角の位置に配置されている。また、それぞれ同じ形状の対向部５２が、Ｚ軸方向に沿って見て、四角形に見えるケース２０のそれぞれ対角の位置に配置されている。

【0059】

図６に示すように、対向部５１は、突出部５１ａを有する。突出部５１ａは、ケース２０の対向端２６ａおよび磁性体片の分割面１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂ，１１ｃ，１２ｃよりも、Ｚ軸に沿って突出している。突出部５１の端部は、細くなっており、後述する対向部５２の受け部５２ａに挿入し易くなっている。

【0060】

図６に示すように、対向部５２は、受け部５２ａを有する。受け部５２ａの先端５２ｂは、ケース２０の対向端２６ａと同一平面に配置されている。受け部５２ａは、突出部５１ａが差し込まれるＺ軸方向に沿って窪む収容溝を有し、受け部５２ａの収容溝を囲む壁面にはスリット５３が形成されている。スリット５３は、受け部５２ａに突出部５１ａが挿入されると弾性的に幅が広がるように構成してある。このような観点から受け部５２ａは弾性変形し得る材料で構成されることが好ましい。

【0061】

図４に示すように、本実施形態では、突出部５１ａは、略楕円形状を有する。突出部５１ａは、Ｘ軸方向に幅Ｗ１の長径を有する。また、受け部５２ａの窪みの内側は、突出部５１ａの形状に対応した略楕円形状を有する。受け部５２ａの窪みの内側は、Ｘ軸方向に幅Ｗ２の長径を有する。幅Ｗ１は幅Ｗ２よりも広くなっており、突出部５１ａは、受け部５２ａをＸ軸方向に広げながら、受け部５２ａに挿入される。本実施形態では、たとえばＷ２／Ｗ１は０．６～０．９とすることができる。

【0062】

図９および図１０に示すように、磁性体ユニット３０は、周方向の一方の端部４６１が磁性体ユニット１０の周方向の端部２６２に対向し、周方向の他方の端部４６２が磁性体ユニット１０の周方向の端部２６１するように配置してある。

【0063】

図１０に示すように、磁性体ユニット３０の端壁４２ａ側の端部４６２に形成されている突出部５１ａを有する対向部５１は、磁性体ユニット１０の端壁２２ａ側の端部２６１に形成されている受け部５２ａを有する対向部５２に対向する位置に配置されることになる。また、磁性体ユニット３０の端壁４２ａ側の端部４６１に形成されている受け部５２ａを有する対向部５２は、磁性体ユニット１０の端壁２２ａ側の端部２６２に形成されている突出部５１ａを有する対向部５１に対向する位置に配置されることになる。

【0064】

図９および図１０に示すように、本実施形態では、端壁２２ａ側の端部２６１に形成された対向部５２と、端壁４２ａ側の端部４６２に形成された対向部５１が緩衝機構５０ａ１を構成する。また、端壁２２ａ側の端部２６２に形成された対向部５２と、端壁４２ａ側の端部４６１に形成された対向部５１が緩衝機構５０ａ２を構成する。

【0065】

図９には示すように、端壁２２ｂ，４２ｂ側においても同様に、磁性体ユニット３０の突出部５１ａを有する対向部５１は、磁性体ユニット１０の受け部５２ａを有する対向部５２に対向する位置に配置されることになる。図示されていないが、端壁２２ｂ，４２ｂ側において、磁性体ユニット３０の受け部５２ａを有する対向部５２は、磁性体ユニット１０の突出部５１ａを有する対向部５１に対向する位置に配置されることになる。

【0066】

本実施形態では、端壁２２ｂ，４２ｂ側において、端部２６１に形成された対向部５１と、端部４６２に形成された対向部５２が緩衝機構５０ｂ１を構成する。また、端壁２２ｂ，４２ｂ側において、端部２６２に形成された対向部５２と、端部４６１に形成された対向部５１が緩衝機構５０ｂ２を構成する。

【0067】

本実施形態では、緩衝機構５０ａ１と緩衝機構５０ａ２は、Ｙ軸を軸とした回転対称であり、緩衝機構５０ａ１と緩衝機構５０ｂ２は、Ｚ軸を軸とした回転対称である。緩衝機構５０ａ２と緩衝機構５０ｂ１は、Ｚ軸を軸とした回転対称である。このように構成することで、磁気特性への影響を抑えることができるとともに、各緩衝機構に力が均等に係りコイル装置の損傷を防止することができる。

【0068】

以下では、主として、緩衝機構５０ａ１について説明し、緩衝機構５０ａ２，５０ｂ１，５０ｂ２についての説明は省略する。緩衝機構５０ａ１についての説明は、軸の方向を変えて緩衝機構５０ａ２，５０ｂ１，５０ｂ２にも妥当する。

【0069】

本実施形態では、図１２に示すように、緩衝機構５０ａ１において、突出部５１ａは、受け部５２ａに向かって長さＬ０で突出している。本実施形態では、長さＬ０は、特に限定されず、ケース２０，４０の材質や、図１に示す計測対象となるケーブル１１０の構成や、図１４に示す環状磁性体１ａ，１ｂ，１ｃの外径Ｄ１などの環状磁性体の構成に応じて設計してもよい。本実施形態では、たとえばＬ０／Ｄ１は、０．０１～０．０４に設計することができる。図１２に示すように、固定具６で締め付ける前の状態において、受け部５２ａに突出部５１ａが挿入される深さＬ１は、特に限定されないが、本実施形態では、Ｌ１／Ｌ０は、０～０．０８になるように設計することができる。

【0070】

このような設計では、弾性的に変形する受け部５２ａがＸ軸方向の両側から突出部５１ａを抑えることで、摩擦力が生じる。この摩擦力が、磁性体片１０ａ，１０ｂ，１０ｃと、磁性体片３０ａ，３０ｂ，３０ｃとの間に働く磁力および重力に抗する抵抗力となり、分割面１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、向かい合う分割面３１ａ，３１ｂ，３１ｃとの間に幅Ｗ０の隙間を生じさせることができる。このように、固定具６で締め付ける前の状態で、向かい合う分割面同士の間に隙間が生じることで、磁力および重力により磁性体片同士が衝突することを防止できる。なお、幅Ｗ０は０より大きくなるように設計されることが好ましく、幅Ｗ０は、５ｍｍ以上であることがより好ましい。

【0071】

図１３に示すように、固定具６の締め付け部品７によって、受け部５２ａと突出部５１ａとの間に生じる抵抗力よりも強い力で締め付けることで、分割面１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、向かい合う分割面３１ａ，３１ｂ，３１ｃを接触させることができる。このように、分割面同士が接触した状態では、受け部５２ａに突出部５１ａが深さＬ２だけ挿入される。本実施形態では、Ｌ２≦Ｌ１＋Ｗ０の関係が満たされている。深さＬ２は、スリット５３の受け部５２ａの先端５２ｂから底部５３ａまでの深さＬ３よりも小さい。なお、スリット５３は底部５３ａがなくてもよい。また、分割面１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、向かい合う分割面３１ａ，３１ｂ，３１ｃは接触せず、隙間があってもよい。

【0072】

図１０に示すように、本実施形態では、コイル装置１００は、磁性体片の外周面の少なくとも一部を覆うケース２０，４０を有する。磁性体片をケース２０，４０で覆うことで、磁性体片の保護と絶縁を図ることができる。また、計測対象となるケーブル１１０に大電流が流れるなどの場合には、環状磁性体が振動して騒音の原因となり得るが、本実施形態では、図４に示すケースの板バネ２４および図５に示すインナーカバー２７の板バネが、環状磁性体の振動を吸収することができるので騒音を効果的に防止できる。

【0073】

図９に示すように、本実施形態では、緩衝機構５０ａ１，５０ａ２，５０ｂ１，５０ｂ２は、ケース２０，４０の周方向の端部２６１，２６２，４６１，４６２に具備してある。そのため、緩衝機構５０ａ１，５０ａ２，５０ｂ１，５０ｂ２を、磁性体片の分割面１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂ，１１ｃ，１２ｃ，３１ａ，３２ａ，３１ｂ，３２ｂ，３１ｃ，３２ｃの近くに配置することが可能になり、組み立て作業時に、磁性体片同士が急激に接触することを有効に防止し、磁性体の損傷をより効果的に防止することができる。

【0074】

緩衝機構５０ａ１，５０ａ２，５０ｂ１，５０ｂ２は、環状磁性体の貫通方向であるＹ軸方向の端にあたるケース２０，４０の端壁２２ａ，２２ｂ，４２ａ，４２ｂに配置してある。そのため、ケース２０，４０の外径を多くすることなく、また他の部品と干渉することなく、緩衝機構５０ａ１，５０ａ２，５０ｂ１，５０ｂ２をケース２０，４０に具備させることができる。また、ケース２０，４０の機械強度を十分に確保することができる。本実施形態では、緩衝機構５０ａ１，５０ａ２，５０ｂ１，５０ｂ２は、ケース２０，４０と一体成型されることで、機械的強度が高くなる。

【0075】

図１０に示すように、本実施形態のコイル装置１００では、一方の磁性体ユニット１０と他方の磁性体ユニット３０とが組み合わせられることで、環状磁性体ユニット１が構成される。環状磁性体ユニット１の内部では、図１４に示すように、一方の磁性体ユニットの磁性体片１０ａと他方の磁性体ユニット３０の磁性体片３０ａとによって、貫通孔２を有する環状磁性体１ａが構成される。

【0076】

磁性体片１０ａの分割面１１ａと、磁性体片３０ａの分割面３２ａが向かい合うように配置されており、磁性体片１０ａの分割面１２ａと、磁性体片３０ａの分割面３１ａが向かい合うように配置されている。磁性体片１０ａの分割面１１ａは、磁性体片３０ａの分割面３２ａと接触し、磁性体片１０ａの分割面１２ａは、磁性体片３０ａの分割面３１ａと接触しているが、分割面１１ａ，１２ａ，３１ａ，３２ａは、開閉可能であり、貫通孔２に容易にケーブルを通すことができるようになっている。

【0077】

環状磁性体１ｂ，１ｃも環状磁性体１ａと同様に、それぞれ磁性体片１０ｂ，１０ｃと磁性体片３０ｂ，３０ｃとによって構成されている。環状磁性体１ａ、磁性体片１０ａおよび磁性体片３０ａについての説明が、環状磁性体１ｂ，１ｃ、磁性体片１０ｂ，１０ｃおよび磁性体片３０ｂ，３０ｃにも妥当するため、環状磁性体１ｂ，１ｃ、磁性体片１０ｂ，１０ｃおよび磁性体片３０ｂ，３０ｃについての説明は省略する。

【0078】

本実施形態では、図６に示すように、コイル装置は、緩衝機構５０ａ１，５０ａ２，５０ｂ１，５０ｂ２を有する。緩衝機構５０ａ１，５０ａ２，５０ｂ１，５０ｂ２は、図１４に示す環状磁性体１ａの向かい合う分割面１１ａと分割面３２ａおよび分割面１２ａと分割面３１ａが相互に近接する方向の力に抗する抵抗力を生じさせるように構成してある。

【0079】

本実施形態では、図９に示すように、計測対象となるケーブル１１０に大電流が流れている状態で、コイル装置１００の組み立て作業を行っても、図１４に示す向かい合う分割面１１ａと分割面３２ａとの間および分割面１２ａと分割面３１ａとの間に生じる磁力による磁性体片１０ａと磁性体片３０ａとが接近する方向の力（重力も含めて）を、緩衝機構５０ａ１，５０ａ２，５０ｂ１，５０ｂ２で緩和することができる。そのため、磁性体片同士の衝突が有効に回避できる。

【0080】

図１０に示すように、磁性体片の分割面３１ａ，３２ａをさらに分割面１１ａ，１２ａに接近させる場合には、個別に調節すればよく、組み立て作業により磁性体片同士の急な接触などでの損傷を有効に防止することができる。そのため、磁性体片の分割面１１ａ，１２ａ，３１ａ，３２ａの周辺の損傷を防止しつつ、容易に組み立て作業を行うことができる。

【0081】

緩衝機構５０ａ１，５０ａ２，５０ｂ１，５０ｂ２は、向かい合う分割面１１ａと分割面３２ａの間および分割面１２ａと分割面３１ａの間の距離を制御するように配置される対向部５１，５２を有する。向かい合う分割面１１ａと分割面３２ａの間および分割面１２ａと分割面３１ａの間の距離を制御することで、磁性体片同士の衝突を有効に防止し、組み立て作業をより安全に行うことができる。

【0082】

図１１に示すように、本実施形態では、一方の対向部５１は、突出部５１ａを有し、他方の対向部５２は、突出部５１ａに接触する受け部５２ａを有する。このように構成することで、一方の対向部の突出部５１ａを他方の対向部５２の受け部５２ａにゆっくり挿入でき、磁性体ユニット１０，３０の磁性体片同士の位置決めを行いながら、磁性体片同士の衝突を有効に防止し、組み立て作業をより安全に行うことができる。

【0083】

図１１に示すように、受け部５２ａは、突出部５１ａが挿入されることによって受け部５２ａに働く力に応じて弾性的に幅を変化可能なスリット５３を有する。スリット５３は、分割面が向かい合うＺ軸方向に沿って延びるように配置してある。

【0084】

本実施形態では、一方の対向部５１の突出部５１ａを他方の対向部５２の受け部５２ａに深く挿入するにつれて緩衝機構５０ａ１での抵抗力が高められ、磁性体ユニット１０，３０の磁性体片同士の予期せぬ衝突を防止することがさらに容易になる。また、本実施形態では、突出部５１ａと受け部５２ａとの間には、摩擦による抵抗力で保持されているため、容易に一方の対向部５１の突出部５１ａを他方の対向部５２の受け部５２ａから抜くことができる。そのため、本実施形態では、容易に環状磁性体を分解することできる。

【0085】

図１に示すように、本実施形態では、コイル装置１００は、磁性体ユニット１０，３０の外周に、固定具６を有する。固定具６は、締め付け部品７によって緩衝機構５０ａ１，５０ａ２に生じる抵抗力より強い力で、相互に向かい合う磁性体片の分割面を接近させることが可能になっている。そのため、図１２に示す磁性体片１０ａ，３０ｂを任意の位置までゆっくりと近づけることが可能になる。また、固定具６が取り付けられることで、磁性体片が収納された磁性体ユニット１０，３０が固定され、磁性体ユニット１０，３０同士が予期せず分解されるなどの恐れがなくなり、コイル装置１００を安全に使用することができる。

【0086】

本実施形態では、固定具６を緩めることで、環状磁性体ユニット１を容易に磁性体ユニット１０，３０に分解できる。そのため、磁性体ユニットの交換や点検など、容易にコイル装置１００のメンテナンスを行うことができる。

【0087】

また、本実施形態では、環状磁性体ユニット１には、図１４に示す環状磁性体１ａ，１ｂ，１ｃが収納されているが、環状磁性体は、１つ以上あればよく、必要に応じてその数を変更してもよい。本実施形態のように、複数の環状磁性体は、大きな環状磁性体よりも製造が容易である。

【0088】

図１０に示すように、本実施形態では、コイル装置１００は、磁性体片が収納された磁性体ユニット１０を固定するベース部品９０を有する。磁性体ユニット１０が、ベース部品９０に固定されることで、コイル装置１００の組み立て作業を安全かつ容易に行うことが可能になる。また、コイル装置１００は、ベース部品９０の設置面９１で外部に設置させて配置でき、コイル装置を安全に使用することができる。さらに、ベース部品９０の設置面９１は、水平面のみではなく、傾斜面に取り付けられていてもよい。

【0089】

図８に示すように、本実施形態では、固定部品９５ａ，９５ｂの係合溝９６に嵌める固定突起２２１を変更しすることで、磁性体片が収納された磁性体ユニット１０は、ベース部品９０の設置面９１に対して分割面１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂ，１１ｃ，１２ｃの角度を変更可能にベース部品９０に取り付けることができる。

【0090】

図８に示すように、本実施形態では、環状磁性体を構成する磁性体片１０ａ，１０ｂ，１０ｃの周方向の一部が、図７に示す巻線部８４の巻き軸空間８５を通過するように配置してある。そのため、コイル装置１００を、カレントセンサとして好適に使用できる。

【0091】

（コイル装置の製造方法）
コイル装置１００の製造方法について説明する。まず、図７に示すように、ベース部品９０の保持部９２に、巻線ユニット８０を取り付ける。この時、あらかじめ、巻線ユニット８０のボビン８１とボビンカバー８２との間に防水性部材を満たし、巻線部８４の周囲を外気から遮断しておくことが好ましい。保持部９２の窪みに防水性部材を満たし、巻線部８４のＺ軸方向下側を外気から遮断すると共に、ベース部品９０と巻線ユニット８０を固定する。

【0092】

次に、図６に示す磁性体ユニット１０を、図７に示す巻線ユニット８０の巻き軸空間８５に通す。磁性体ユニット１０の周方向の端部２６２を巻き軸空間８５に挿入し、磁性体ユニット１０を周方向に回転させることで、図８に示すように、巻き軸空間８５に磁性体ユニット１０を通すことができる。

【0093】

図８に示す状態で、固定部品９５ａ，９５ｂをＹ軸方向両側から取り付ける。固定部品９５ａ，９５ｂの係合溝９６を、固定突起２２１に嵌めることで、磁性体ユニット１０が、ベース部品９０に固定される。なお、図８では、分割面１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂ，１１ｃ，１２ｃが、ベース部品９０の設置面９１に対して水平になるように配置しているが、組み立て作業を行いやすいように、係合溝９６に嵌める固定突起２２１を変更して角度を変えてもよい。

【0094】

次に、図９に示すように、ベース部品９０の設置面９１を平面に置き、磁性体ユニット１０のＺ軸方向上側にケーブル１１０を配置する。磁性体ユニット３０をケーブル１１０のＺ軸方向上側に配置し、対向部５１の突出部５１ａの先端５１ｂを対向部５２の受け部５２ａの先端５２ｂに近づける。突出部５１ａと受け部５２ａが当接したら、図１に示すように、磁性体ユニット１０，３０の外周壁２１に沿って固定具６を取り付ける。

【0095】

なお、組み立て作業の際に、ケーブル１１０に電流が流れていると、磁性体ユニット１０と磁性体ユニット３０との間に磁力が発生し、磁性体ユニット１０と磁性体ユニット３０とが引き合うことになる。本実施形態では、図１１に示すように、一方の磁性体ユニットの対向部５１の突出部５１ａが、他方の磁性体ユニットの対向部５２の受け部５２ａに挿入されるにつれて、受け部５２ａのスリット５３の幅がＸ軸方向に弾性的に広がる。弾性的に広がったスリット５３が元に戻ろうとする力による摩擦力が抵抗力となり、抵抗力が磁性体ユニット３０に働く磁力および重力に抗するため、磁性体片の分割面同士が衝突しないようになっている。

【0096】

次に、図１２に示すように、固定具６に取り付けられている締め付け部品７のネジを締める。締め付け部品７のネジを締めると、受け部５２ａに生じる抵抗力よりも強い力で、一方の磁性体ユニット１０に他方の磁性体ユニット３０が接近する。締め付け部品７のネジをより強く締めることで、図１３に示すように、磁性体ユニット３０の磁性体片の分割面３２ａ，３２ｂ，３２ｃを、磁性体ユニット１０の磁性体片の分割面１１ａ，１１ｂ，１１ｃに接触させることができる。なお、磁性体ユニット３０の磁性体片の分割面３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、必ずしも磁性体ユニット１０の磁性体片の分割面１１ａ，１１ｂ，１１ｃに接触していなくてもよく、分割面３２ａ，３２ｂ，３２ｃと分割面１１ａ，１１ｂ，１１ｃとの間に隙間があってもよい。

【0097】

第２実施形態
本実施形態に係るコイル装置は、ケース１２０，１４０が第１実施形態のケース２０，４０と異なるのみであり、共通する部分の説明は省略し、以下、異なる部分について、図１５および図１６を用いて、主として詳細に説明する。以下において説明しない部分は、第１実施形態の説明と同様である。

【0098】

図１５に示すように、緩衝機構１５０ａ１，１５０ａ２，１５０ｂ１，１５０ｂ２は、ラチェット式になっている。緩衝機構１５０ａ１，１５０ａ２，１５０ｂ１，１５０ｂ２は、凸部１５１ｃを有する突出部１５１ａと、スリット１５３に凸部１５１ｃの形状に対応する凹部１５２ｃを有する受け部１５２ａと、を有する。

【0099】

本実施形態では、図１６に示すように、突出部１５１ａの凸部１５１ｃと、受け部１５２ａの凹部１５２ｃが係合すると、磁性体片同士が引き合う磁力および重力よりも強い抵抗力を生じる。突出部１５１ａをより深く凸部１５１ｃおよび凹部１５２ｃは丸みを帯びており、抵抗力よりも強い力で、突出部１５１ａを受け部１５２ａに挿入しようとすると、スリット１５３が開くように変形し、突出部１５１ａがより深く挿入され、凸部１５１ｃはより深い位置の凹部１５２ｃに係合する。

【0100】

このように、本実施形態では、凸部１５１ｃ係合する凹部１５２ｃの位置を変えることができる。そのため、凸部１５１ｃと凹部１５２ｃの設計によって、磁性体片同士の接近距離を決めておくことが可能になる。

【0101】

なお、上述した実施形態は、特許請求の範囲の要旨を逸脱しない範囲内での種々、設計変更した形態も技術的範囲に含むものである。

【0102】

たとえば、上述の実施形態では、２つの磁性体ユニット１０，３０が組み合わさって１つの環状磁性体ユニット１を構成しているが、磁性体ユニットを３つ以上組み合わせて１つの環状磁性体ユニット１としてもよい。

【符号の説明】

【0103】

１００…コイル装置
１…環状磁性体ユニット
１ａ，１ｂ，１ｃ…環状磁性体
２…貫通孔
１０…磁性体ユニット
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ…磁性体片
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…分割面
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ…内周面
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ…外周面
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ…端面
２０，１２０…ケース
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ…収納部
２１…外周壁
２２ａ…端壁
２２ｂ…端壁
２２１…固定突起
２３…分離壁
２４…板バネ
２５…係止爪
２６１，２６２…端部
２６ａ…対向端
２７…インナーカバー
２７ａ…内周壁
２８…板バネ
３０…磁性体ユニット
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ…磁性体片
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ…分割面
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ…内周面
３４ａ，３４ｂ，３４ｃ…外周面
３５ａ，３５ｂ，３５ｃ…端面
４０，１４０…ケース
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ…収納部
４１…外周壁
４２ａ…端壁
４２ｂ…端壁
４６１，４６２…端部
４６ａ…対向端
４７…インナーカバー
５０ａ１，５０ａ２，５０ｂ１，５０ｂ２，１５０ａ１，１５０ａ２，１５０ｂ１，１５０ｂ２…緩衝機構
５１，１５１…対向部
５１ａ，１５１ａ…突出部
５１ｂ，１５１ｂ…先端
１５１ｃ…凹部
５２，１５２…対向部
５２ａ，１５２ａ…受け部
５２ｂ，１５２ｂ…先端
１５２ｃ…凸部
５３，１５３…スリット
５３ａ…底部
８０…巻線ユニット
８１…ボビン
８２…ボビンカバー
８４…巻線部
８５…巻き軸空間
９０…ベース部品
９１…設置面
９２…保持部
９５ａ，９５ｂ…固定部品
９６…係合溝
３，４，５…吸音材
６…固定具
７…締め付け部品
１１０…ケーブル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】