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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-04-20
(45)【発行日】2022-04-28
(54)【発明の名称】磁気センサ、センサヘッド及び電流センサ
(51)【国際特許分類】
G01R 33/02 20060101AFI20220421BHJP
G01R 33/04 20060101ALI20220421BHJP
G01R 15/20 20060101ALI20220421BHJP
【ＦＩ】
G01R33/02 B
G01R33/04
G01R15/20 Z
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2018009917
(22)【出願日】2018-01-24
(65)【公開番号】P2019128253
(43)【公開日】2019-08-01
【審査請求日】2020-11-10
(73)【特許権者】
【識別番号】000006507
【氏名又は名称】横河電機株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】596157780
【氏名又は名称】横河計測株式会社
(74)【上記1名の代理人】
【識別番号】000006507
【氏名又は名称】横河電機株式会社
(72)【発明者】
【氏名】品川 貴宣
(72)【発明者】
【氏名】横島 潔
【審査官】青木 洋平
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－０４８２２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－０６８１８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／１４６２５６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００７－３３３４４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－００４６１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－２３０４５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－０９８７１４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｒ ３３／０２
Ｇ０１Ｒ ３３／０４
Ｇ０１Ｒ １５／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
両端部を厚さ方向に重ねて接触して環状に形成された帯状磁性体と、前記帯状磁性体の両面を各々被覆する第１、第２絶縁層と、前記第１、第２絶縁層上に各々設けられた第１、第２導電パターンと、前記第１、第２絶縁層を貫通する貫通孔に充填され、前記第１、第２導電パターン間を接続する充填導電部と、を備える磁気センサと、非磁性材料からなり、両端部を厚さ方向に重ねて接触して環状に形成された補強体と、を備え、
前記第１、第２導電パターン及び前記充填導電部は、前記帯状磁性体を巻回する巻線を構成するように、設けられており、
前記補強体は、両端部が接離自在に設けられ、
前記磁気センサが、前記補強体上に設けられ、
前記補強体には、貫通孔が形成され、
前記磁気センサは、前記補強体に形成された貫通孔に通され、その一端部が前記補強体の一端部の外面上に、他端部が前記補強体の他端部の内面上にそれぞれ設けられていることを特徴とするセンサヘッド。
【請求項2】
前記第１絶縁層は、前記帯状磁性体の帯長さ方向一方の端部を覆うと共に、他方の端部を露出するように設けられ、前記第２絶縁層は、前記帯状磁性体の帯長さ方向他方の端部を覆うと共に、一方の端部を露出するように設けられ、
前記帯状磁性体は、前記第１、第２絶縁層から露出している部分が接触して重ねられることを特徴とする請求項１に記載のセンサヘッド。
【請求項3】
前記第１、第２絶縁層には、前記帯状磁性体の帯幅方向に突出する突出部が設けられ、前記突出部の先端には、一対の電極が設けられ、
前記第１、第２導電パターンの何れか一方は、前記巻線の両端と前記一対の電極をそれぞれ接続するように設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサヘッド。
【請求項4】
前記第１、第２導電パターンをそれぞれ覆う第３、第４絶縁層をさらに備えたことを特徴とする請求項１～３何れか１項に記載のセンサヘッド。
【請求項5】
帯状の第１内側磁性体及び第２内側磁性体から構成され、前記第１内側磁性体及び前記第２内側磁性体の両端部同士が接触して環状に形成され、前記補強体の内側に配置された内側磁性体と、帯状の第１外側磁性体及び第２外側磁性体から構成され、前記第１外側磁性体及び前記第２外側磁性体の両端部同士が接触して環状に形成され、前記補強体の外側に配置された外側磁性体と、
帰還コイルと、を備え、
前記磁気センサおよび前記補強体は、前記内側磁性体と前記外側磁性体の間に挟まれ、
前記内側磁性体、前記外側磁性体、および前記磁気センサは、環状のコアを構成し、
前記帰還コイルは、前記コアの円周方向に沿って全体に巻かれていることを特徴とする請求項１～４何れか１項に記載のセンサヘッド。
【請求項6】
請求項５に記載のセンサヘッドと、前記帯状磁性体に貫通された被測定対象物に流れる電流を検出する電流検出手段と、を備えたことを特徴とする電流センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、磁気センサ、センサヘッド及び電流センサに関する。
【背景技術】
【0002】
上述した電流センサとして例えば特許文献１に記載された貫通型の非接触電流センサが知られている。特許文献１に記載された電流センサは、環状の励磁コアと、励磁コアに巻かれた励磁コイルと、でフラックスゲート素子（磁気センサ）を構成している。そして、上記励磁コイルに流れる電流又は電圧から得た電気信号を励磁コイルの外側に巻かれた帰還コイルに流して、帰還コイルに流れる電流から電流信号を得ている。
【0003】
上述した励磁コアとして、性能の向上、コストダウンを図るためアモルファスのような薄帯状の磁性体を用いることが考えられる。このような場合、一般的には、その薄帯状磁性体を複数回巻きつけるような形で、何層かに重ねることによって励磁コアを作成するという方法が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００７－０５７２９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、このような励磁コアは分割クランプ型の非接触電流センサには採用できない。薄帯状磁性体から構成された励磁コアを分割させてしまうと、励磁コアとしての性能を失ってしまうからである。一つ目の要因は、機械的強度の問題である。薄帯状磁性体を巻きつけた励磁コアを分割させた場合、その断面は薄帯状磁性体が数層重っているだけであり、しかも、各層の断面は線状になっている。そのため、分割クランプ型の非接触電流センサに採用した場合には、薄帯状磁性体の機械的強度が開閉の動作に耐えられず、すぐに接触不良を起こしてしまうという問題が生じることとなる。
【0006】
二つ目の要因は、電流測定値の再現性の問題である。前述のとおり分割させた励磁コアの断面には線状の磁性体が数層分存在するだけであるため、これを採用した分割クランプ型の非接触電流センサのクランプ部分の開閉操作において、断面部の磁性体どうしの接触は、実質的には線接触となってしまう。これは、磁性体どうしの接触面積が小さいことを意味する。このような場合、クランプ部分の開閉に伴う接触部分における磁気結合の再現性が得にくくなるので、結果として電流測定値の再現性を得ることができないという問題もまた生じることとなる。
【0007】
このような事情から、分割クランプ型の非接触電流センサの励磁コア構造には薄帯状磁性体を採用することができないという課題があった。
【0008】
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、分割クランプ型の励磁コアとして薄帯状磁性体を採用することができる磁気センサ、センサヘッド及び電流センサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上述した課題を解決するため、本発明の磁気センサは、両端部を厚さ方向に重ねて接触して環状に形成された帯状磁性体と、前記帯状磁性体の両面を各々被覆する第１、第２絶縁層と、前記第１、第２絶縁層上に各々設けられた第１、第２導電パターンと、前記第１、第２絶縁層を貫通する貫通孔に充填され、前記第１、第２導電パターン間を接続する充填導電部と、を備え、前記第１、第２導電パターン及び前記充填導電部は、前記帯状磁性体を巻回する巻線状になるように、設けられていることを特徴とする。
【0010】
また、前記第１絶縁層は、前記帯状磁性体の帯長さ方向一方の端部を覆うと共に、他方の端部を露出するように設けられ、前記第２絶縁層は、前記帯状磁性体の帯長さ方向他方の端部を覆うと共に、一方の端部を露出するように設けられ、前記帯状磁性体は、前記第１、第２絶縁層から露出している部分が接触して重ねられていてもよい。
【0011】
また、前記第１、第２絶縁層には、前記帯状磁性体の帯幅方向に突出する突出部が設けられ、前記突出部の先端には、一対の電極が設けられ、前記第１、第２導電パターンの何れか一方は、前記巻線の両端と前記一対の電極をそれぞれ接続するように設けられていてもよい。
【0012】
また、前記第１、第２導電パターンをそれぞれ覆う第３、第４絶縁層をさらに備えてもよい。
【0013】
上記課題を解決するための本発明のセンサヘッドは、上記磁気センサと、非磁性材料からなり、両端部を厚さ方向に重ねて接触して環状に形成された補強体をさらに備え、前記補強体は、両端部が接離自在に設けられ、前記磁気センサが、前記補強体上に設けられたことを特徴とする。
【0014】
また、帯状の第１集磁器及び第２集磁器から構成され、前記第１集磁器及び前記第２集磁器の両端部同士が接触して環状に形成され、前記補強体の内側又は外側に配置された集磁体と、前記集磁体に巻かれた帰還コイルと、を備えていてもよい。
【0015】
上記課題を解決するための本発明の電流センサは、上記センサヘッドと、前記帯状磁性体に貫通された被測定対象物に流れる電流を検出する電流検出手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0016】
以上説明したように請求項１記載の発明によれば、帯状磁性体の両端部が厚さ方向に重ねられて接触している。これにより、帯状磁性体の開閉動作に対し、十分な接触面積を保つことができるため、クランプ型の励磁コアとして薄帯状磁性体を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】第１実施形態における本発明の非接触型の電流センサを示すブロック図である。
【図3】磁気センサの概略上面図である。
【図17】変形例におけるクランプ時の励磁コアを示す概略側面図である。
【図18】変形例における非クランプ時の励磁コアを示す概略側面図である。
【図19】変形例におけるクランプ時の補強体を示す概略側面図である。
【図20】変形例における非クランプ時の補強体を示す概略側面図である。
【図21】変形例におけるクランプ時の補強体を示す概略側面図である。
【図22】変形例における非クランプ時の補強体を示す概略側面図である。
【図23】第２実施形態におけるクランプ時の励磁コアの側面図である。
【図24】第３実施形態における磁気センサの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
（第１実施形態）
本発明の非接触型の電流センサの一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、図１では、図が煩雑になることを避けるために帰還コイル７は、コア部２０Ｌ、２０Ｒの一部のみを巻いた状態を示すが、実際はコア部２０Ｌ、２０Ｒの円周方向に沿って全体を巻くのが一般的である。
本発明の非接触型の電流センサの一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、図１では、図が煩雑になることを避けるために帰還コイル７は、コア部２０Ｌ、２０Ｒの一部のみを巻いた状態を示すが、実際はコア部２０Ｌ、２０Ｒの円周方向に沿って全体を巻くのが一般的である。
【0019】
電流センサ１は、センサヘッド２と、電流検出手段としての電流検出回路１０と、を備えている。センサヘッド２は、図１及び図２などに示すように、環状の磁気センサ３と、磁気センサ３を補強する環状の補強体４Ａと、磁気センサ３の内側及び外側に設けられた集磁体としての内側集磁体５及び外側集磁体６と、これら磁気センサ３、補強体４Ａ、内側集磁体５及び外側集磁体６を収容する図示しないケースと、図示しないケースに巻回された帰還コイル７と、を備えている。磁気センサ３の中心には、電線などの被測定対象物８が通されている。
【0020】
また、電流検出回路１０は、励磁回路１１と、検波回路１２と、ＬＰＦ回路１３と、増幅回路１４と、帰還回路１５と、Ｉ／Ｖ回路１６と、を備えている。後述する磁気センサ３が備える励磁コイル３５は、励磁回路１１と接続されており、交流励磁電流により交流的に励磁される。励磁コイル３５の励磁電圧もしくは励磁電流は、被測定対象物８に流れる電流（以下被測定電流）の作用により変化する。検波回路１２はその励磁電圧もしくは励磁電流の変化を検出し、ＬＰＦ回路１３を通すことにより、被測定電流に比例した信号を得る。
【0021】
続いて、この信号を増幅回路１４で増幅し、帰還回路１５を経由して帰還コイル７に流れる電流を生む。帰還コイル７に流れる電流により帰還コイル７内部に磁界を発生させ、結果として、後述する磁気センサ３が備える帯状磁性体３１、内側集磁体５、外側集磁体６に磁束を生じる。帰還コイル７の巻き線の方向は、帰還コイル７に流れる電流による磁束が、被測定電流により生じた磁束を打ち消す作用をする向きである。そのため、この構成により、帰還コイル７内部の帯状磁性体３１、内側集磁体５、外側集磁体６の磁束はほぼゼロになり、帰還コイル７に流れる電流が被測定電流に比例する為、帰還コイル７に流れる電流をＩ／Ｖ回路１６により電流電圧変換して、最終的な被測定電流の推定値であるところの、出力電圧を得る。
【0022】
次に、上記磁気センサ３の構成について図３～図７を参照して以下説明する。磁気センサ３は、帯状磁性体３１と、互いの間に帯状磁性体３１を挟む第１、第２フレキシブル基板３２、３３（図４など）と、充填導通部３４（図３）と、を備え、柔軟性のある薄帯形状に設けられている。帯状磁性体３１は、軟磁性材料から構成され、例えばその厚さが１００μｍ以下の薄帯形状（リボン形状）であり、柔軟性がある。
【0023】
第１、第２フレキシブル基板３２、３３も同様に、薄帯形状であり、柔軟性がある。この第１、第２フレキシブル基板３２、３３上に形成された後述する第１、第２導電パターン３２３、３３３と、これら第１、第２導電パターン３２３、３３３間を導通する上記充填導通部３４と、により、帯状磁性体３１に巻回する励磁コイル３５（巻線）が形成される。
【0024】
第１フレキシブル基板３２は、図４などに示すように、第１絶縁層３２１と、第１接着層３２２と、第１導電パターン３２３と、第３絶縁層３２４と、第３接着層３２５と、を備えている。第１絶縁層３２１は、帯状磁性体３１の両面のうち一方を覆いポリイミドなどの周知の絶縁部材から構成されている。第１絶縁層３２１は、図６に示すように、帯状磁性体３１を覆う帯長さ方向に長尺の被覆部３２１Ａと、被覆部３２１Ａから帯幅方向に突出し、後述する励磁コイル３５の一対の電極３６が形成される電極形成部３２１Ｂ（突出部）と、を有し、略Ｔ字状に形成されている。
【0025】
被覆部３２１Ａは、図４に示すように、帯状磁性体３１の帯長さ方向一方の端部を覆うと共に、他方の端部を露出するように設けられている。被覆部３２１Ａには、図６に示すように、帯幅方向に並んだ一対の貫通孔３２１Ｃが帯長さ方向に並んで複数対形成されている。一対の貫通孔３２１Ｃは、互いの間に帯状磁性体３１が位置するように設けられている。
【0026】
第１接着層３２２は、図４に示すように、第１絶縁層３２１と、帯状磁性体３１や第２フレキシブル基板３２と、の間に設けられ、互いを接着する。第１導電パターン３２３は、図６に示すように、第１絶縁層３２１の帯状磁性体３１から離れた側の面に銅箔をエッチングすることにより形成されている。第１導電パターン３２１は、帯幅方向に並ぶ一対の貫通孔３２１Ｃ間を接続するライン状に形成されている。第１導電パターン３２１は、複数対の貫通孔３２１Ｃ同士を接続することにより、帯幅方向に沿ったラインが帯長さ方向に並んで複数形成される。
【0027】
また、第１導電パターン３２３は、帯状磁性体３１よりも電極形成部３２１Ｂ側に設けられた貫通孔３２１Ｃのうち帯長さ方向の両端に位置するものと、一対の電極３６と、を接続するライン状に形成されている。なお、一対の電極３６は、電極形成部３２１Ｂの先端に無電解金メッキを施すことにより形成される。この一対の電極３６が、励磁コイル３５の両端となり、励磁回路１１、検波回路１２に接続される。
【0028】
第３絶縁層３２４は、第１絶縁層３２１と同じ大きさ、同じ形状に設けられ、第１絶縁層３２１との間に第１導電パターン３２３を挟んで覆うように設けられている。第３絶縁層３２４には、図３、図５に示すように、一対の電極３６を露出する露出孔３２４Ａが形成されている。第３接着層３２５は、図４に示すように、第１絶縁層３２１と第３絶縁層３２４との間を接着する。
【0029】
第２フレキシブル基板３３は、図４に示すように、第２絶縁層３３１と、第２接着層３３２と、第２導電パターン３３３と、第４絶縁層３３４と、第４接着層３３５と、を備えている。第２絶縁層３３１は、帯状磁性体３１の両面のうち他方を覆いポリイミドなどの周知の絶縁部材から構成されている。第２絶縁層３３１は、図７に示すように、帯状磁性体３１を覆う帯長さ方向に長尺の被覆部３３１Ａと、被覆部３３１Ａから帯幅方向に突出する電極形成部３３１Ｂと、を有し、略Ｔ字状に形成されている。
【0030】
被覆部３３１Ａは、帯状磁性体３１の帯長さ方向他方の端部を覆うと共に、他方の端部を露出するように設けられている。被覆部３３１Ａには、被覆部３２１Ａに設けた貫通孔３２１Ｃと対向する位置に貫通孔３３１Ｃが設けられている。即ち、被覆部３２１Ａには、帯幅方向に並んだ一対の貫通孔３３１Ｃが帯長方向に並んで複数対形成されている。一対の貫通孔３３１Ｃは、互いの間に帯状磁性体３１が位置するように設けられている。
【0031】
第２接着層３３２は、図４に示すように、第２絶縁層３３１と、帯状磁性体３１や第１フレキシブル基板３２と、の間に設けられ、互いを接着する。第２導電パターン３３３は、図７に示すように、第２絶縁層３３１の帯状磁性体３１から離れた側の面に銅箔をエッチングすることにより形成されている。第２導電パターン３３３は、一対の貫通孔３３１Ｃのうち帯幅方向一方側と、隣に設けられた一対の貫通孔３３１Ｃの帯幅方向他方側と、の間を接続するライン状に形成されている。第２導電パターン３２３は、複数対の貫通孔３２１Ｃ同士を接続することにより、帯幅方向に対して少し傾斜したラインが帯長さ方向に並んで複数形成される。
【0032】
第４絶縁層３３４は、第２絶縁層３３１と同じ大きさ、同じ形状に設けられ、第２絶縁層３３１との間に第２導電パターン３３３を挟んで覆うように設けられている。第４接着層３３５は、第２絶縁層３３１と第４絶縁層３３４との間を接着する。
【0033】
充填導通部３４は、例えば銅メッキを施すことにより第１、第２絶縁層３２１、３３１の貫通孔３２１Ｃ、３３１Ｃに充填されて形成される。この充填導通部３４により、第１導電パターン３２３の帯幅方向に沿ったラインの一端が、第２導電パターン３２３の少し傾斜したラインの一端に接続される。そして、第１、第２導電パターン３２３、３３３及び充填導電部３４は、帯状磁性体３１を巻回する巻線状の励磁コイル３５となる。
【0034】
また、本実施形態では、図３に示すように、上述した帯状磁性体３１と、その両面を被覆する被覆部３２１Ａ、３３１Ａや、被覆部３２１Ａ、３３１Ａに重ねられる部分をセンサ本体部３７とし、電極形成部３２１Ｂ、３３１Ｂや、これら電極形成部３２１Ｂ、３３１Ｂに重ねられる部分を接続部３８とする。
【0035】
上述した磁気センサ３を高温（１００℃～２００℃）環境下でプレスすることにより、第１～第４接着層３２２、３３２、３２５、３３５が解けた状態で上下の層と密着する。その後、常温に戻すことにより、第１～第４接着層３２２、３３２、３２５、３３５は固まり密着状態を維持する。第１～第４接着層３２２、３３２、３２５、３３５は固まるが帯状磁性体３１および第１、第２フレキシブル基板３２、３３はフレキシブルに変形できる。
【0036】
【0037】
補強体４Ａは、帯状の非磁性材料（例えばプラスチック）からなり、両端部が厚さ方向に重ねて接触して円環状に形成されている。補強体４Ａは、別部品で構成された第１補強部材４Ａ１及び第２補強部材４Ａ２から構成されている。第１補強部材４Ａ１及び第２補強部材４Ａ２は各々、半円に沿った略Ｕ字状に形成されている。第１補強部材４Ａ１及び第２補強部材４Ａ２の一端部Ｔ１１及びＴ２１には、ヒンジ部４Ａ３が設けられている。
【0038】
ヒンジ部４Ａ３は、図１１に示すように、第２補強部材４Ａ２の一端部Ｔ２１に設けられた軸部４Ａ３１と、第１補強部材４Ａ１の一端部Ｔ１１に設けられた軸受部４Ａ３２と、から構成されている。軸部４Ａ３１は、略円柱状に設けられ、第２補強部材４Ａ２の一端部Ｔ２１の端面にその軸方向が幅方向に沿うように突設されている。軸受部４Ａ３２は、第１補強部材４Ａ１の一端部Ｔ１１の端面に凹状に形成され、軸部４Ａ３１が挿入される。これにより、第１補強部材４Ａ１及び第２補強部材４Ａ２は軸受部４Ａ３２を中心に回転自在となり、その他端部Ｔ１２、Ｔ２２が環状の中心周りに接離自在となる。
【0039】
第１補強部材４Ａ１及び第２補強部材４Ａ２の他端部Ｔ１２及びＴ２２は、補強体４Ａの両端部に相当し、近づけると、図９に示すように、厚さ方向に重ねられる。本実施形態では、第１補強部材４Ａ１の他端部Ｔ１２の外面上に第２補強部材４Ａ２の他端部Ｔ２２の内面が重ねられている。以下、第１補強部材４Ａ１及び第２補強部材４Ａ２の他端部Ｔ１２及びＴ２２が厚さ方向に重ねられた状態を「クランプ」又は「閉」といい、第１補強部材４Ａ１及び第２補強部材４Ａ２の他端部Ｔ１２及びＴ２２が離れた状態を「非クランプ」又は「開」という。
【0040】
第２補強部材４Ａ２にはその中間に段差部４Ａ４が設けられている。そして、第２補強部材４Ａ２の段差部４Ａ４よりも他端部Ｔ２２側は、第１補強部材４Ａ１及び第２補強部材４Ａ２の段差部４Ａ４よりも一端部Ｔ２１に対して環状の外側に突出して設けられている。即ち、第１補強部材４Ａ１と、第２補強部材４Ａ２の段差部４Ａ４よりも一端部Ｔ２１側と、は同じ径の円に沿って設けられている。一方、第２補強部材４Ａ２の段差部４Ａ４の他端部Ｔ２２側は、第１補強部材４Ａ１や第２補強部材４Ａ２の段差部４Ａ４よりも一端部Ｔ２１側に対して大きい径の円に沿って設けられている。
【0041】
本実施形態では、第２補強部材４Ａ２の段差部４Ａ４の他端部Ｔ２２側の内面と、第１補強部材４Ａ１の外面及び第２補強部材４Ａ２の段差部４Ａ４よりも一端部Ｔ２１側の外面と、が同じ径の円に沿うように設けられている。そして、この段差部４Ａ４には、環状の中心周りに沿って貫通する貫通孔４Ａ５が設けられている。貫通孔４Ａ５は、補強体４Ａの幅方向に沿って長尺の長方形状に設けられている。
【0042】
上述した磁気センサ３のセンサ本体部３７（以下、単に磁気センサ３と言う）は、補強体４Ａの両端部間に亘って設けられる。磁気センサ３は、貫通孔４Ａ５を通って段差部４Ａ４よりも他端部Ｔ２２側の第２補強部材４Ａ２の内面上、段差部４Ａ４よりも一端部Ｔ２１側の第２補強部材４Ａ２及び第１補強部材４Ａ１の外面上に這わせる、或いは、貼り付けて設けられている。
【0043】
詳しく説明すると、磁気センサ３は、貫通孔４Ａ５に通され、その一端部Ｔ３１が第１補強部材４Ａ１の他端部Ｔ１２の外面上に設けられ、その他端部Ｔ３２が第２補強部材４Ａ２の他端部Ｔ２２の内面上に設けられている。これにより、図９に示すように、補強体４Ａの両端部（即ち、第１補強部材４Ａ１及び第２補強部材４Ａ２の他端部Ｔ１２及びＴ２２）が重ねられると、第１～第４絶縁層３２１、３３１、３２４、３３４から露出した帯状磁性体３１の両端も厚さ方向に重ねられて接触する。
【0044】
次に、内側磁性体５及び外側磁性体６について、図１２を参照して説明する。内側集磁体５は、図１２に示すように、２分割された第１集磁器としての第１内側集磁器５１及び第２集磁器としての第２内側集磁器５２から構成されている。第１内側集磁器５１及び第２内側集磁器５２は帯板状に設けられ、長手方向の両端部が厚さ方向に相対するようにＵ字状に形成されている。内側集磁体５は、第１内側集磁器５１及び第２内側集磁器５２の両端部同士が接触して円環状に形成されている。
【0045】
外側集磁体６は、２分割された第１集磁器としての第１外側集磁器６１及び第２集磁器としての第２外側集磁器６２から構成されている。第１外側集磁器６１及び第２外側集磁器６２は帯板状に設けられ、長手方向の両端部が相対するようにＵ字状に形成されている。外側集磁体６は、第１外側集磁器６１及び第２外側集磁器６２の両端部同士が接触して円形の環状に形成されている。
【0046】
なお、上述した第１補強部材４Ａ１、第２補強部材４Ａ２の他端部Ｔ１２及びＴ２２、第１内側集磁器５１、第２内側集磁器５２の両端部、第１外側集磁器６１、第２外側集磁器６２の両端部の両端部は、円弧状に形成せず、直線状（平板状）に形成してもよい。
【0047】
また、上述した第１補強部材４Ａ１、第１補強部材４Ａ１上の磁気センサ３、第１内側集磁器５１及び第１外側集磁器６１が左コア部２０Ｌを構成し、第２補強部材４Ａ２、第２補強部材４Ａ２上の磁気センサ３、第２内側集磁器５２及び第２外側集磁器６２が右コア部２０Ｒを構成している。
【0048】
以上の構成によれば、図１０及び図１２に示すように、補強体４Ａの厚さ方向に重なっている両端部を離すように軸部４Ａ３１を中心に第１補強部材４Ａ１及び第２補強部材４Ａ２を回転する。これにより、補強体４Ａの両端及び当該補強体４Ａ上に設けられた帯状磁性体３１の両端部が離れて、非クランプ状態となる。この時、図１２に示すように、第１内側集磁器５１及び第２内側集磁器５２、第１外側集磁器６１及び第２外側集磁器６２は、その両端が上記補強体４Ａの動きを許容するようにその両端が互いに離れる。その後、離れた補強体４Ａの両端間の隙間から被測定対象物８を通した後、補強体４Ａの両端部を近づけるように軸部４Ａ３１を中心に第１補強部材４Ａ１及び第２補強部材４Ａ２を回転すると、図８及び図９に示すように、補強体４Ａの両端部及び帯状磁性体３１の両端が厚さ方向に重ねられて、クランプ状態となる。
【0049】
この時、図１に示すように、第１内側集磁器５１及び第２内側集磁器５２、第１外側集磁器６１及び第２外側集磁器６２もその両端が近づけられる。
【0050】
上述した第１実施形態によれば、帯状磁性体３１の両端部が厚さ方向に重ねられて接触している。これにより、帯状磁性体３１の開閉動作に対し、十分な接触面積を保つことができるため、クランプ型の励磁コアとして薄帯状磁性体３１を採用することができる。また、帯状磁性体３１が接触する箇所が１箇所であるため、１箇所だけの接触を良好にすればよく、センサ性能を容易に維持することができる。
【0051】
また、第１実施形態によれば、第１、第２フレキシブル基板３１、３２上に設けた第１、第２導電パターン３２３、３３３や、充填導通部３４により、励磁コイル３５を構成している。これにより、巻線を帯状磁性体３１の周りに巻いて励磁コイル３５を構成する場合に比べて、巻線を巻く作業が不要となる。しかも、励磁コイル３５の形状も安定するため、励磁特性のバラツキが少ない磁気センサ３にすることができる。また、磁気センサ３を第１、第２フレキシブル基板３１、３２で構成することにより、厚み方向を非常に薄くすることができる（例えば１ｍｍ以下）ため、電流センサ１全体の小型化を図ることができる。
【0052】
また、第１実施形態によれば、帯状磁性体３１を第１、第２フレキシブル基板３２、３３で挟んでいるため、第１、第２フレキシブル基板３２、３３が帯状磁性体３１の強度を上げることができる。さらに、第１、第２フレキシブル基板３２、３３の形状を工夫することにより、帯状磁性体３１の補強体４Ａや内側、外側集磁体５、６への固定の自由度が上がる。
【0053】
また、第１実施形態によれば、第１絶縁層３２１、第３絶縁層３２４は、帯状磁性体３１の帯長さ方向一方の端部を覆うと共に、他方の端部を露出するように設けられ、第２絶縁層３３１、第４絶縁層３３４は、帯状磁性体３１の帯長さ方向他方の端部を覆うと共に、一方の端部を露出するように設けられ、帯状磁性体３１は、第１～第４絶縁層３２１、３３１、３２４、３３５から露出している部分が接触して重ねられる。これにより、容易に帯状磁性体３１の両端部を重ねることができる。
【0054】
また、第１実施形態によれば、第１、第２絶縁層３２１、３２４には、帯状磁性体３１の帯幅方向に突出する電極形成部３２１Ｂ、３３１Ｂが設けられ、電極形成部３２１Ｂの先端には、一対の電極３６が設けられ、第１導電パターン３２３は、励磁コイル３５の両端と一対の電極３６をそれぞれ接続するように設けられている。これにより、容易に励磁コイル３５の両端を励磁回路１１や検波回路１２に接続することができる。
【0055】
また、第１実施形態によれば、磁気センサ３は、第１、第２導電パターン３２３、３３３を覆う第３、第４絶縁層３２４、３３５を備えている。これにより、第１、第２導電パターン３２３、３３３を絶縁することができる。
【0056】
また、第１実施形態によれば、センサヘッド２は、非磁性材料からなり、両端部を厚さ方向に重ねて接触して環状に形成された補強体４Ａをさらに備え、補強体４Ａは、両端部が接離自在に設けられ、磁気センサ３が、補強体４Ａ上に設けられている。これにより、柔軟性のある磁気センサ３であっても、形状を維持することができるため、帯状磁性体３１の特性に影響を及ぼすことなく、機械的強度を図ることができる。
【0057】
また、第１実施形態によれば、磁気センサ３は、貫通孔４Ａ５に通され、その一端部Ｔ３１が第１補強部材４Ａ１の他端部Ｔ１２（＝補強体４Ａの一端部）の外面上に、他端部Ｔ３２が第２補強部材４Ａ２の他端部Ｔ２２（＝補強体４Ａの他端部）の内面上にそれぞれ設けられている。これにより、補強体４Ａに貫通孔４Ａ５を設けるだけで、簡単に帯状磁性体３１の両端部が厚さ方向に重なるように、磁気センサ３を支持することができる。
【0058】
また、第１実施形態によれば、補強体４Ａは、段差部４Ａ４が設けられている。また、第２補強部材４Ａ２の段差部４Ａ４よりも他端部Ｔ２２側が、第１補強部材４Ａ１及び第２補強部材４Ａ２の段差部４Ａ４よりも一端部Ｔ２１側に対して環状の外側に突出するように設けられている。また、段差部４Ａ４に、貫通孔４Ａ５が形成されている。これにより、磁気センサ３を貫通孔４Ａ５に通しても変形するのを防ぐことができ、帯状磁性体３１の特性の向上を図ることできる。
【0059】
また、第２補強部材４Ａ２の段差部４Ａ４の他端部Ｔ２２側の内面と、第１補強部材４Ａ１の外面及び第２補強部材４Ａ２の段差部４Ａ４よりも一端部Ｔ２１側の外面と、が同じ径の円に沿うように設けられている。これにより、貫通孔４Ａ５を通しても帯状磁性体３１の形状を円形に保つことができる。
【0060】
また、第１実施形態によれば、補強体４Ａが、別部品で構成された第１補強部材４Ａ１及び第２補強部材４Ａ２から構成され、第１補強部材４Ａ１及び第２補強部材４Ａ２の一端部Ｔ１１及びＴ２１には、ヒンジ部４Ａ３が設けられ、軸部４Ａ３１を中心に揺動自在に取り付けられ、第１補強部材４Ａ１及び第２補強部材４Ａ２の他端部Ｔ１２及びＴ２２が、厚さ方向に重ねられている。これにより、簡単な構成で帯状磁性体３１を保持して、その両端部を開閉する構成にできる。
【0061】
ところで、上述した第１実施形態において、図１３及び図１４に示すように、軸部４Ａ３１を挟んだ第１補強部材４Ａ１及び第２補強部材４Ａ２の外面上の２点をＡ、Ｂとし、内側面上の２点をＡ´、Ｂ´とする。そして、クランプ時の２点Ａ、Ｂ間の距離をＬＣＡＢ、２点Ａ´、Ｂ´間の距離をＬＣＡ´Ｂ´とし（図１３参照）、非クランプ時の２点Ａ、Ｂ間の距離をＬＯＡＢ、２点Ａ´、Ｂ´間の距離をＬＯＡ´Ｂ´とする。これら距離には下記のような不等式（１）、（２）が成り立つ。
ＬＣＡＢ＞ＬＯＡＢ …（１）
ＬＣＡ´Ｂ´＜ＬＯＡ´Ｂ´ …（２）
ＬＣＡＢ＞ＬＯＡＢ …（１）
ＬＣＡ´Ｂ´＜ＬＯＡ´Ｂ´ …（２）
【0062】
即ち、ヒンジ部４Ａ３の外面上に帯状磁性体３１が設け、軸部４Ａ３１を、補強体４Ａの内面と外面との間に設けることにより、上記式（１）、（２）が成り立つ。これにより、図１６に示すように、非クランプ時において、帯状磁性体３１には、補強体４Ａに沿えない変形（たわみ）Ｄが発生する。しかしながら、図１５に示すように、クランプ時において、帯状磁性体３１には、補強体４Ａに沿って配置され、変形（たわみ）Ｄが発生することがない。これにより、クランプ時に帯状磁性体３１の形状を対称にすることができる。このため、被測定対象物８の帯状磁性体３１の中心からの位置ズレや、外部磁界の影響に強くなり、センサ性能を向上させることができる。なお、上述した図１３～図１６及びこれから説明する図１７～図２２については、説明を簡単にするために段差部４Ａ４を省略している。
【0063】
また、上述した実施形態によれば、補強体４Ａに段差部４Ａ４を設けていたが、これに限ったものではない。段差部４Ａ４は必須ではなく、補強体４Ａに径方向に沿った貫通孔４Ａ５を設けてもよい。
【0064】
また、上述した実施形態によれば、ヒンジ部４Ａ３の外面上に帯状磁性体３１が設けられていたが、図１７及び図１８に示すように、ヒンジ部４Ａ３の内面上に帯状磁性体３１が設けられていてもよい。この場合、貫通孔４Ａ５は、第１補強部材４Ａ１に設けられている。
【0065】
また、上述した実施形態によれば、補強体４Ａの内面と外面との間に軸部４Ａ３１が設けられていたが、これに限ったものではない。図１９及び図２０に示すように、補強体４Ａの外面よりも外側に軸部４Ａ３１を設けてもよい。
【0066】
また、図２１及び図２２に示すように、補強体４Ａの内面よりも内側に軸部４Ａ３１を設けてもよい。なお、この場合、距離ＬＣＡＢ、ＬＣＡ´Ｂ´、ＬＯＡＢ、ＬＯＡ´Ｂ´には下記のような不等式（３）、（４）が成り立つ。
ＬＣＡＢ＞ＬＯＡＢ …（３）
ＬＣＡ´Ｂ´＞ＬＯＡ´Ｂ´ …（４）
ＬＣＡＢ＞ＬＯＡＢ …（３）
ＬＣＡ´Ｂ´＞ＬＯＡ´Ｂ´ …（４）
【0067】
この場合、帯状磁性体３１を第１補強部材４Ａ１及び第２補強部材４Ａ２の一端部Ｔ１１及びＴ２１の外面に設けても、内面に設けても、非クランプ時に変形Ｄが発生し、クランプ時に変形Ｄが発生することがない。
【0068】
また、上述した第１実施形態では、補強体４Ａを２部材の第１補強部材４Ａ１及び第２補強部材４Ａ２から構成して、ヒンジ部４Ａ３によって補強体４Ａの両端部を接離自在に設けていたが、これに限ったものではない。補強体４Ａをある程度弾性のある材料で設ければ、ヒンジ部４Ａ３がなくても補強体４Ａの両端部を接離自在にすることができる。また、補強体４Ａの一部を薄くして変形自在にすれば、ヒンジ部４Ａ３がなくても補強体４Ａの両端部を接離自在にすることができる。
【0069】
また、上述した第１実施形態では、磁気センサ３が１つの例について説明したが、これに限ったものではない。磁気センサ３を複数、帯幅方向に並べ、複数の磁気センサ３の中心に被測定対象物８を通すようにしてもよい。この場合は、検波回路１２は、各磁気センサ３の励磁コイル３５の励磁電圧もしくは励磁電流を加算して、ＬＰＦ回路１３を通す。
【0070】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態における非接触型の電流センサ１について図２３を参照して説明する。第１実施形態と第２実施形態とで異なる点は、補強体４Ｂの構成である。補強体４Ｂ以外の部分は、第１実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
次に、第２実施形態における非接触型の電流センサ１について図２３を参照して説明する。第１実施形態と第２実施形態とで異なる点は、補強体４Ｂの構成である。補強体４Ｂ以外の部分は、第１実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【0071】
第１実施形態では、補強体４Ａに貫通孔４Ａ５を設けていたが、図２３に示す補強体４Ｂには貫通孔４Ａ５が設けられていない。
【0072】
補強体４Ｂは、磁性材料（例えばプラスチック）からなるＵ字状の第１内側補強部材４Ｂ１及び第１外側補強部材４Ｂ２と、第２内側補強部材４Ｂ３及び第２外側補強部材４Ｂ４から構成されている。これら補強部材３Ｃ１１～３Ｃ１４は各々、半円に沿った略Ｕ字状に形成されている。第１内側補強部材４Ｂ１及び第２内側補強部材４Ｂ３の一端部Ｔ１１及びＴ２１には、ヒンジ部４Ｂ５が設けられている。ヒンジ部４Ｂ５は、第１実施形態のヒンジ部４Ａ３と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【0073】
磁気センサ３は、上記第１内側補強部材４Ｂ１及び第２内側補強部材４Ｂ３の外面上に設けられている。第１外側補強部材４Ｂ２は、第１内側補強部材４Ｂ１との間に磁気センサ３を挟んで保持する。第１外側補強部材４Ｂ２の他端部Ｔ１２は、第１内側補強部材４Ｂ１の他端部Ｔ１２よりも一端部Ｔ１１側に設けられている。これにより、第１内側補強部材４Ｂ１の他端部Ｔ１２に設けられた帯状磁性体３Ｃ２の外面が露出する
【0074】
第２外側補強部材４Ｂ４は、第２内側補強部材４Ｂ３との間に磁気センサ３を挟んで保持する。第２外側補強部材４Ｂ４の他端部Ｔ２２は、第２内側補強部材４Ｂ３の他端部Ｔ２２よりも一端部Ｔ２１側に設けられている。これにより、第２外側補強部材４Ｂ４の他端部Ｔ２２に設けられた磁気センサ３の内面が露出する
【0075】
以上の構成によれば、貫通孔を設けなくても、補強部材３Ｃ１１～３Ｃ１４がヒンジ部４Ｂ５を中心に回転して、磁気センサ３が備えた帯状磁性体３１の両端部を近づけて厚さ方向に重ねたり、帯状磁性体３１の両端部を離したりすることができる。
【0076】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態における非接触型の電流センサについて図２４及び図２５を参照して説明する。第１実施形態と第３実施形態とで異なる点は、磁気センサ３の構成である。磁気センサ３以外の部分は、第１実施形態と同等であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
次に、第３実施形態における非接触型の電流センサについて図２４及び図２５を参照して説明する。第１実施形態と第３実施形態とで異なる点は、磁気センサ３の構成である。磁気センサ３以外の部分は、第１実施形態と同等であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【0077】
第１実施形態では、第１、第２絶縁層３２１、３３１を略Ｔ字状に形成して、帯幅方向に突出する電極形成部３２１Ｂ、３３１Ｂに電極３６を設けていた。第３実施形態では、第１、第２フレキシブル基板３２、３３と同じ大きさ同じ形状の薄帯状の電極形成基板３９に励磁コイル３５の一対の電極３６を設ける。
【0078】
電極形成基板３９は、第５絶縁層３９１と、導電パターン３９２と、第６絶縁層３９３と、第５接着層３９４と、電極３６と、を備えている。第５絶縁層３９１は、第１、第２フレキシブル基板３２、３３と同じ大きさ同じ形状の薄帯状に設けられ、ポリイミドなどの周知の絶縁部材から構成されている。
【0079】
第５絶縁層３９１の帯長さ方向他方には、無電解金メッキを施すことにより、一対の電極３６が形成されている。
【0080】
導電パターン３９２は、第５絶縁層３９１上に銅箔をエッチングすることにより形成されている。導電パターン３９２は、図２５に示すように、帯長さ方向一方に設けた一対の接続部３９２Ａと、一対の接続部３９２Ａ－一対の電極３６間をそれぞれ接続するライン状接続部３９２Ｂと、を有している。一対の接続部３９２Ａは、第１フレキシブル基板３２に設けた第１導電パターン３２３の励磁コイル３５の両端に相当する部分と接続するために設けられている。
【0081】
第６絶縁層３９３は、第５絶縁層３９１との間に導電パターン３９２を挟んで覆うように設けられている。第６絶縁層３９３は、第５絶縁層３９１より帯長さが少し短く、接続部３９２Ａが露出される。また、第６絶縁層３９３には、一対の電極３６を露出する図示しない露出孔が形成されている。
【0082】
また、第１フレキシブル基板３２の帯長さ方向一端は、第３絶縁層３２４に覆われておらず、第１導電パターン３２３の励磁コイル３５の両端に相当する部分が一部露出している。このため、第１フレキシブル基板３２の第１導電パターン３２３が露出している部分と、電極形成基板３９の一対の接続部３９２Ａが露出している部分と、を重ねて、第５接着層３９４により接着させると、一対の接続部３９２Ａに第１導電パターン３２３が接続される。電極形成基板３９は、第６絶縁層３９３がない部分以外は第１フレキシブル基板３２に接着されていない。このため、電極形成基板３９の帯長さ方向他方側を裏返して、電極３６に接続することができる。
【0083】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【0084】
２ センサヘッド
３ 磁気センサ
４Ａ 補強体
４Ｂ 補強体
５ 内側集磁体（集磁体）
６ 外側集磁体（集磁体）
７ 帰還コイル
１０ 電流検出回路（電流検出手段）
３１ 帯状磁性体
３４ 充填導電部
３６ 電極
５１ 第１内側集磁器（第１集磁器）
５２ 第２内側集磁器（第１集磁器）
６１ 第１外側集磁器（第２集磁器）
６２ 第２外側集磁器（第２集磁器）
３２１ 第１絶縁層
３２１Ｂ 電極形成部（突出部）
３２１Ｃ 貫通孔
３２４ 第３絶縁層
３２３ 第１導電パターン
３３１ 第２絶縁層
３３１Ｂ 電極形成部（突出部）
３３１Ｃ 貫通孔
３３３ 第２導電パターン
３３４ 第４絶縁層
３ 磁気センサ
４Ａ 補強体
４Ｂ 補強体
５ 内側集磁体（集磁体）
６ 外側集磁体（集磁体）
７ 帰還コイル
１０ 電流検出回路（電流検出手段）
３１ 帯状磁性体
３４ 充填導電部
３６ 電極
５１ 第１内側集磁器（第１集磁器）
５２ 第２内側集磁器（第１集磁器）
６１ 第１外側集磁器（第２集磁器）
６２ 第２外側集磁器（第２集磁器）
３２１ 第１絶縁層
３２１Ｂ 電極形成部（突出部）
３２１Ｃ 貫通孔
３２４ 第３絶縁層
３２３ 第１導電パターン
３３１ 第２絶縁層
３３１Ｂ 電極形成部（突出部）
３３１Ｃ 貫通孔
３３３ 第２導電パターン
３３４ 第４絶縁層
【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】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
