特許 7479742 ロゴスキ型電流センサおよびインバータ並びにロゴスキ型電流センサの装着方法

(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】2024-04-26

(45)【発行日】2024-05-09

(54)【発明の名称】ロゴスキ型電流センサおよびインバータ並びにロゴスキ型電流センサの装着方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 15/18 20060101AFI20240430BHJP

【ＦＩ】

G01R15/18 A

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2023508992

(86)(22)【出願日】2022-03-10

(86)【国際出願番号】 JP2022010621

(87)【国際公開番号】W WO2022202367

(87)【国際公開日】2022-09-29

【審査請求日】2023-12-25

(31)【優先権主張番号】P 2021050490

(32)【優先日】2021-03-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】P 2021152900

(32)【優先日】2021-09-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】504174135

【氏名又は名称】国立大学法人九州工業大学

(74)【代理人】

【識別番号】100197642

【弁理士】

【氏名又は名称】南瀬 透

(74)【代理人】

【識別番号】100219483

【弁理士】

【氏名又は名称】宇野 智也

(72)【発明者】

【氏名】大村 一郎

【審査官】島田 保

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－２４１４８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１１３７０１９９（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０７６７０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１０－５３１４５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２５７３３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ １５／１８

Ｇ０１Ｒ １９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

帯状のフレキシブル配線基板により形成され、測定対象の電流経路を囲うことが可能な本体部であり、導電パターンにより長さ方向に沿ってロゴスキコイルが形成された測定部と、前記測定部の一方の端部に設けられ、前記測定部より幅の広い基端部とを有する本体部を備えたロゴスキ型電流センサ。

【請求項2】

前記本体部には、前記測定対象の電流経路を囲うときに、前記ロゴスキコイルの基端部と先端部とを重ね合わせることが可能な位置合わせ部が形成された請求項１記載のロゴスキ型電流センサ。

【請求項3】

前記ロゴスキコイルを挟む一対の層には、導電パターンにより形成され、長さ方向に交差する格子状のメッシュが形成された請求項１記載のロゴスキ型電流センサ。

【請求項4】

前記本体部の先端部であって、前記測定部より先部側に、前記本体部の長さ方向に沿って柔軟部が形成された請求項１記載のロゴスキ型電流センサ。

【請求項5】

帯状のフレキシブル配線基板により形成され、測定対象の電流経路を囲うことが可能な本体部であり、導電パターンにより長さ方向に沿ってロゴスキコイルが形成された測定部を有する本体部を備えたロゴスキ型電流センサであって、前記ロゴスキコイルは、前記測定対象の電流経路を囲うときにできる閉じた線に沿って、前記ロゴスキコイルを構成する各コイルが、隣り合うコイルのうち、あるコイルの巻き終わりと次のコイルの巻き始めとの間を、前記閉じた線に並行する往線路により、複数のコイルが連続的に接続されていると共に、前記複数のコイルの最後のコイルの巻き終わりから最初のコイルの巻き始め側までの前記閉じた線に並行した復線路を有し、
前記コイルは、前記コイルの巻き終わりと次のコイルの巻き始めとを有する第１辺と、前記第１辺と反対側に位置する第２辺と、前記第１辺および前記第２辺の両端部同士を接続する第３辺および第４辺とから形成され、
前記第３辺または前記第４辺のいずれか一方の辺は、他方の辺を含む平面であり、前記閉じた線に直交する平面とずれた位置に形成され、
前記コイル同士の間のコイルピッチを示す値をＷｐ、前記第３辺と前記第４辺とのずれ量を示す値をＷｓとし、前記第２辺から前記第１辺までの高さを示す値をＴ１、前記復線路から前記第１辺までの高さを示す値をＴ２とすると、０＜Ｗｓ＜２×Ｗｐ×Ｔ２／Ｔ１の関係となるロゴスキ型電流センサ。

【請求項6】

前記フレキシブル配線基板は、少なくとも３層の導電パターン層を有し、
前記各コイルは、第１層に形成され、前記往線路および前記往線路が接続された前記第１辺である第１コイルパターンと、第３層に形成され、前記第１コイルパターンと並行する前記第２辺である第２コイルパターンと、前記第１コイルパターンと前記第２コイルパターンとのそれぞれの端部同士を接続する前記第３辺および前記第４辺となる一対のスルーホールとによって形成され、
前記往線路は、前記第１層と前記第３層とによる２層の間の第２層に形成された請求項５記載のロゴスキ型電流センサ。

【請求項7】

前記ずれ量Ｗｓおよび前記コイルピッチＷｐは、Ｗｓ×Ｔ１＝Ｗｐ×Ｔ２の関係である請求項５記載のロゴスキ型電流センサ。

【請求項8】

帯状のフレキシブル配線基板により形成され、測定対象の電流経路を囲うことが可能な本体部であり、導電パターンにより長さ方向に沿ってロゴスキコイルが形成された測定部を有する本体部を備えたロゴスキ型電流センサであって、
前記本体部は、基端部に信号取り出し用パッドが形成され、
最初のコイルに接続される接続用パターンと、復線路に接続される接続用パターンとが厚み方向に重なる位置に形成されたロゴスキ型電流センサ。

【請求項9】

前記第１コイルパターンは、前記閉じた線と直交する方向に形成され、
前記復線路は、前記閉じた線と並行に形成され、
前記第２コイルパターンは、両端部からそれぞれに、前記閉じた線と直交する方向に延びる一対のパターン間を、前記閉じた線と並行に形成されたパターンによって接続されることで、クランク状に形成された請求項６記載のロゴスキ型電流センサ。

【請求項10】

前記本体部により測定対象の電流経路を囲い、前記ロゴスキコイルの基端部と先端部とを対向させたときに、前記基端部と先端部とが非接触であり、しかも前記ロゴスキコイルの基端部と先端部とが同じ位置、または近接するように形成された請求項１記載のロゴスキ型電流センサ。

【請求項11】

前記ロゴスキコイルの基端部と先端部とを対向させたときの厚み方向の間隔が１ｍｍ以下である請求項１０記載のロゴスキ型電流センサ。

【請求項12】

前記ロゴスキコイルの基端部と先端部とを対向させたときの長さ方向の間隔が±１ｍｍ以下である請求項１０記載のロゴスキ型電流センサ。

【請求項13】

前記本体部により測定対象の電流経路を囲うときに、前記ロゴスキコイルの基端部と先端部とを重ね合わせた状態で固定する固定具を備えた請求項１記載のロゴスキ型電流センサ。

【請求項14】

前記本体部には、前記本体部の基端部または先端部のいずれか一方に凹部または貫通孔か凸部かによる被嵌合部が形成され、
前記固定具は、前記一方が挿入されることにより、他方に重ね合わさせることが可能な挿入孔が形成され、
前記挿入孔の内壁には、前記被嵌合部の凹部または貫通孔に嵌る凸部か、前記被嵌合部の凸部に嵌る凹部または貫通孔かによる嵌合部が形成され、
前記嵌合部が前記被嵌合部に嵌合したときに、前記ロゴスキコイルの基端部と先端部とが重ね合わされる請求項１３に記載のロゴスキ型電流センサ。

【請求項15】

前記固定具は、前記本体部の基端部または先端部のいずれか一方が挿入されることにより、他方に重ね合わさせることが可能な挿入孔が形成され、
前記挿入孔には、前記一方が挿入されたときに、前記ロゴスキコイルの基端部と先端部とが重なり合う位置で挿入を止める突き当て部が形成された請求項１３に記載のロゴスキ型電流センサ。

【請求項16】

前記請求項１から１５のいずれかの項に記載のロゴスキ型電流センサと、電源からの一方の電源線と他方の電源線との間に直列接続された上アームまたは下アームのいずれか一方または両方を電流経路として巻かれた前記ロゴスキ型電流センサからの出力により、前記電流経路に流れる電流を計測する電流測定回路とを備えたインバータ。

【請求項17】

第１主面、前記第１主面と反対面となる第２主面および一対の側面を有し、帯状の可撓性を有する本体部と、前記本体部内に埋設されたロゴスキコイルを有する測定部と、前記測定部の一方の端部に設けられ、前記測定部より幅の広い基端部を備えたロゴスキ型電流センサを測定対象の電流経路に装着する、前記ロゴスキ型電流センサの装着方法であって、前記測定対象の電流経路に対して、前記第１主面若しくは前記第２主面の一方が内側となるように測定対象の電流経路を囲う前記ロゴスキ型電流センサを装着するロゴスキ型電流センサの装着方法。

【請求項18】

前記ロゴスキ型電流センサの一方の端部に直接的または間接的に線状体を連結し、前記線状体を前記測定対象の電流経路と他の部材との間の隙間に挿入した後、前記線状体を移動させることで、前記ロゴスキ型電流センサを前記測定対象の電流経路巻き付け装着する請求項１７記載のロゴスキ型電流センサの装着方法。

【請求項19】

帯状のフレキシブル配線基板により形成された本体部であり、導電パターンにより長さ方向に沿ってロゴスキコイルが形成された測定部と、前記測定部の一方の端部に設けられ、前記測定部より幅の広い基端部とを有する本体部を備えたロゴスキ型電流センサの両端部のそれぞれに形成されたマーク部を目安に前記ロゴスキ型電流センサを測定対象の電流経路に囲い装着するロゴスキ型電流センサの装着方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電流分布を測定するロゴスキ型電流センサおよびインバータ並びにロゴスキ型電流センサの装着方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

電流の大きさを検出するセンサとして、リング状鉄心にコイルを巻いて鉄心の中心を貫通する電流を検出するＣＴ（電流変成器）が用いられているが、鉄心を用いているために小型化できないこと、また磁気飽和により大電流の測定には誤差が大きくなるなどの欠点がある。これに対して、ロゴスキコイルを用いた電流センサでは、空芯であるため磁気飽和がなく、また小型化ができるという利点がある。ＩＧＢＴ等の、高集積化、大電流化が進んでいるパワーデバイスにおいては、ロゴスキ型電流センサは好適と考えられている。

【0003】

ロゴスキ型電流センサは、ロゴスキコイルが形成された測定部を円環状に撓ませて、測定対象となる配線を囲い、電流を検出する。このようなロゴスキ型電流センサとして、特許文献１－４に記載されたものが知られている。
特許文献１に記載の従来のロゴスキ型電流センサは、ロゴスキコイルが形成された環状の４層積層プリント配線基板（環状基板）の配線の無い部分に、被測定回路を環状基板の穴に挿通するための切り込みが設けられたものである。

【0004】

また、特許文献２－４に記載の従来のロゴスキ型電流センサは、測定対象に流れる電流を検出するセンサケーブルの基端部が取り付けられた保持部に形成された挿入口に、センサケーブルの先端部を挿入して、測定対象を取り囲んだ状態で測定対象に流れる電流を検出するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第６７０９９１８号公報

【文献】特開２０２０－０７６７０６号公報

【文献】特開２０２０－０７６７０７号公報

【文献】特開２０１９－１９６９６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

この特許文献１に記載の従来のロゴスキ型電流センサは、電線に流れる電流を測定するときに、切り込みの位置からプリント配線基板を厚み方向にずらして隙間を作り、配線を挿入してプリント配線基板の穴に切り込みの位置から挿通させる。
しかし、硬質なプリント配線基板では厚み方向にずらして隙間を作り、プリント配線基板の穴に挿入して柔軟に電線を囲うことが困難である。

【0007】

特許文献２－４に記載の従来のロゴスキ型電流センサは、塩化ビニル又はポリエチレンなどの合成樹脂により構成された中空の可撓性部材に導線を螺旋状に巻き回したロゴスキコイルが、フッ素樹脂などの樹脂材料で覆われている。
従って、特許文献２－４に記載の従来のロゴスキ型電流センサでは、測定を繰り返していると、中空の可撓性部材が損傷し、螺旋状に巻き回したロゴスキコイルに損傷を与えてしまうおそれがある。また、中空の可撓性部材では、ある程度の厚みはあるため、配線と配線との隙間が狭いときには、センサケーブルを挿入し難くなる。

【0008】

そこで本発明は、柔軟に変形させることができ、隙間が狭くても容易に装着させることができるロゴスキ型電流センサおよびインバータ並びにロゴスキ型電流センサの装着方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明のロゴスキ型電流センサは、帯状のフレキシブル配線基板により形成され、測定対象の電流経路を囲うことが可能な本体部であり、導電パターンにより長さ方向に沿ってロゴスキコイルが形成された測定部を有する本体部を備えたことを特徴とする。

【0010】

本発明のロゴスキ型電流センサによれば、本体部がフレキシブル配線基板により形成されているため、本体部を湾曲させ、測定対象の電流経路を囲っても柔軟に繰り返し変形させることができる。帯状のフレキシブル配線基板は、薄く形成されているため、隙間が狭い場所でも挿入して、配線等の測定対象に巻き付けることができる。

【0011】

前記本体部には、前記測定対象の電流経路を囲うときに、前記ロゴスキコイルの基端部と先端部とを重ね合わせることが可能な位置合わせ部が形成されたものとすることができる。
本体部により測定対象を囲うときに、位置合わせ部により、ロゴスキコイルの基端部と先端部とを重ね合わせることができる。そのため、ロゴスキコイルから配線の電流に応じた信号を正確に出力させることができる。

【0012】

前記ロゴスキコイルを挟む一対の層には、導電パターンにより形成され、長さ方向に交差する格子状のメッシュが形成されたものとすることができる。
本体部を湾曲させるときに、長さ方向に沿って金属線が延びる場合と比較して剛性を抑えることができるので、測定対象の電圧変動による電界変化の影響をシールド層により遮断させつつ、本体部を湾曲するときの力を低下させることができる。

【0013】

前記本体部の先端部であって、前記測定部より先部側に、前記本体部の長さ方向に沿って柔軟部（シールド層除去部分）が形成されたものとすることができる。
先端部に柔軟部が形成されていることで、フレキシブル配線基板の剛性を低下させることができるため、容易に先端部を湾曲させることができる。

【0014】

前記ロゴスキコイルは、前記測定対象の電流経路を囲うときにできる閉じた線に沿って、前記ロゴスキコイルを構成する各コイルが、隣り合うコイルのうち、あるコイルの巻き終わりと次のコイルの巻き始めとの間を、閉じた線に並行する往線路により、複数のコイルが連続的に接続されていると共に、前記複数のコイルの最後のコイルの巻き終わりから最初のコイルの巻き始め側までの前記閉じた線に並行した復線路を有し、前記コイルは、前記コイルの巻き終わりと次のコイルの巻き始めとを有する第１辺と、前記第１辺と反対側に位置する第２辺と、前記第１辺および前記第２辺の両端部同士を接続する第３辺および第４辺とから形成され、前記第３辺または前記第４辺のいずれか一方の辺は、他方の辺を含む平面であり、前記閉じた線に直交する平面とずれた位置に形成され、前記コイル同士の間のコイルピッチを示す値をＷｐ、前記第３辺と前記第４辺とのずれ量を示す値をＷｓとし、前記第２辺から前記第１辺までの高さを示す値をＴ１、前記復線路から前記第１辺までの高さを示す値をＴ２とすると、０＜Ｗｓ＜２×Ｗｐ×Ｔ２／Ｔ１の関係となるものとすることができる。
ずれ量Ｗｓが０より大きければ第１辺と第２辺と第３辺および第４辺とに囲まれた平面が現れ、形成される。そのため、この平面による法線ベクトルが発生するため、コイルピッチ間の往線路と復線路とに挟まれた平面を通過する磁束の影響を軽減することができる。また、ずれ量Ｗｓが２×Ｗｐ×Ｔ２／Ｔ１以上であると、Ｗｓ×Ｔ１による面積が大きくなりすぎて、ずれ量Ｗｓが０であるときより磁束に対する影響が悪化する。
従って、Ｗｐ×Ｔ２による平面による磁束の悪影響を低減するには、０＜Ｗｓ＜２×Ｗｐ×Ｔ２／Ｔ１の関係となるようにすることができる。

【0015】

前記フレキシブル配線基板は、少なくとも３層の導電パターン層を有し、前記各コイルは、第１層に形成され、前記往線路および前記往線路が接続された前記第１辺である第１コイルパターンと、第３層に形成され、第１コイルパターンと並行する前記第２辺である第２コイルパターンと、前記第１コイルパターンと第２コイルパターンとのそれぞれの端部同士を接続する前記第３辺および前記第４辺となる一対のスルーホールとによって形成され、前記往線路は、前記第１層と前記第３層とによる２層の間の第２層に形成されたものとすることができる。
このように、少なくとも３層の導電パターン層を有するフレキシブル配線基板により、本発明のロゴスキコイルを構成することができる。

【0016】

前記ずれ量Ｗｓおよび前記コイルピッチＷｐは、Ｗｓ×Ｔ１＝Ｗｐ×Ｔ２の関係であるものとすることができる。
Ｗｐ×Ｔ２での平面による法線ベクトルが、Ｗｓ×Ｔ１での平面による逆向きの法線ベクトルにより相殺される。従って、本発明のロゴスキ型電流センサは、ノイズの発生が低減できるので、正確に電流を測定することができる。

【0017】

前記本体部は、基端部に信号取り出し用パッドが形成され、前記最初のコイルに接続される接続用パターンと、前記復線路に接続される接続用パターンとが厚み方向に重なる位置に形成されたものとすることができる。
厚み方向に見ると、ループ面積を減らせることができるので、寄生インダクタンスを低減することができ、耐ノイズ性を向上させることができる。

【0018】

前記第１コイルパターンは、前記閉じた線と直交する方向に形成され、前記復線路は、前記閉じた線と並行に形成され、前記第２コイルパターンは、両端部からそれぞれに、前記閉じた線と直交する方向に延びる一対のパターン間を、前記閉じた線と並行に形成されたパターンによって接続されることで、クランク状に形成されたものとすることができる。そうすることで、ロゴスキコイルを厚み方向（上方）から見たときに、コイルとしての平面が見えないため、耐ノイズ性を高めることができる。

【0019】

前記本体部により測定対象の電流経路を囲い、前記ロゴスキコイルの基端部と先端部とを対向させたときに、前記基端部と先端部とが非接触であり、しかも前記ロゴスキコイルの基端部と先端部とが同じ位置、または近接するように形成されたものとすることができる。

【0020】

前記ロゴスキコイルの基端部と先端部とを対向させたときの厚み方向の間隔が１ｍｍ以下であるものとすることができる。また、前記ロゴスキコイルの基端部と先端部とを対向させたときの長さ方向の間隔が±１ｍｍ以下であるものとすることができる。
そうすることで、精度よく測定対象の電流経路に流れる電流を測定することができる。

【0021】

前記本体部により測定対象の電流経路を囲うときに、前記ロゴスキコイルの基端部と先端部とを重ね合わせた状態で固定する固定具を備えたものとすることができる。
このような固定具を備えることで、測定対象の電流を測定するときに、ロゴスキコイルの基端部と先端部とを重ね合わせた状態からずれることを防止することができる。

【0022】

前記本体部には、前記本体部の基端部または先端部のいずれか一方に凹部または貫通孔か凸部かによる被嵌合部が形成され、前記固定具は、前記一方が挿入されることにより、前記他方に重ね合わさせることが可能な挿入孔が形成され、前記挿入孔の内壁には、前記被嵌合部の凹部または貫通孔に嵌る凸部か、前記被嵌合部の凸部に嵌る凹部または貫通孔かによる嵌合部が形成され、前記嵌合部が前記被嵌合部に嵌合したときに、前記ロゴスキコイルの基端部と先端部とが重ね合わされるものとすることができる。
被嵌合部と嵌合部とが位置合わせ部として機能することで、確実にロゴスキコイルの基端部と先端部とを重ね合わせることができ、本体部の先端部と基端部とを重ねた状態で固定することができる。

【0023】

前記固定具は、前記本体部の基端部または先端部のいずれか一方が挿入されることにより、前記他方に重ね合わさせることが可能な挿入孔が形成され、前記挿入孔には、前記一方が挿入されたときに、前記ロゴスキコイルの基端部と先端部とが重なり合う位置で挿入を止める突き当て部が形成されたものとすることができる。
本体部の基端部または先端部のいずれか一方を挿入孔に挿入すると、突き当て部により一方の挿入が止まるので、ロゴスキコイルの基端部と先端部とを重なり合わせた状態で固定することができる。

【0024】

本発明のインバータは、本発明のロゴスキ型電流センサと、電源からの一方の電源線と他方の電源線との間に直列接続された上アームまたは下アームのいずれか一方または両方を電流経路として巻かれた前記ロゴスキ型電流センサからの出力により、前記電流経路に流れる電流を計測する電流測定回路とを備えたことを特徴とする。
このように本発明のロゴスキ型電流センサを上アームや下アームに装着することで、上アームや下アームに流れる電流を監視してインバータの出力電流を制御したり、上アームや下アームに流れる過大な電流を検出して警報したりすることができる。

【0025】

また、本発明のロゴスキ型電流センサの装着方法は、第１主面、前記第１主面と反対面となる第２主面及び一対の側面を有し、帯状の可撓性を有する本体部と、前記本体部内に埋設されたロゴスキコイルとを備えたロゴスキ型電流センサを電流が流れる測定対象の電流経路に装着する、前記ロゴスキ型電流センサの装着方法であって、前記測定対象の電流経路に対して、前記第１主面若しくは前記第２主面の一方が内側となるように測定対象の電流経路を囲う前記ロゴスキ型電流センサを装着することを特徴とする。

【0026】

このようにして電流線路に、本発明のロゴスキ型電流センサを装着することができる。

【0027】

前記ロゴスキ型電流センサの一方の端部に直接的または間接的に線状体を連結し、前記線状体を前記測定対象の電流経路と他の部材との間の隙間に挿入した後、前記線状体を移動させることで、前記ロゴスキ型電流センサを前記測定対象の電流経路巻き付け装着することができる。
そうすることで、測定対象の電流経路と他の部材との間が狭い隙間であっても、まず、ロゴスキ型電流センサの端部に直接的または間接的に連結された線状体を隙間に通してロゴスキ型電流センサを引っ張り、ロゴスキ型電流センサを隙間に位置させることで、容易にロゴスキ型電流センサを測定対象の電流経路に装着することができる。

【0028】

また、帯状のフレキシブル配線基板により形成された本体部であり、導電パターンにより長さ方向に沿ってロゴスキコイルが形成された測定部を有する本体部を備えたロゴスキ型電流センサの両端部のそれぞれに形成されたマーク部を目安に前記ロゴスキ型電流センサを測定対象の電流経路を囲い装着する。そうすることで、装着が容易となり、特性のばらつきを抑えることが可能となる。

【発明の効果】

【0029】

本発明のロゴスキ型電流センサによれば、帯状のフレキシブル配線基板は、薄く形成されているため、隙間が狭い場所でも挿入して、配線等の測定対象に巻き付けることができるので、柔軟に変形させることができ、隙間が狭くても容易に装着させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】本発明の実施の形態に係るロゴスキ型電流センサを電流経路に巻き付けた状態を示す斜視図であり、図１Ａは本体部のおもて面（第１主面）同士を重ね合わせた状態の図、図１Ｂは先端部のおもて面（第１主面）と基端部の裏面（第２主面）とを重ね合わせた状態の図である。

【図2】図２Ａは図１に示すロゴスキ型電流センサを構成するフレキシブル配置基板の図、図２Ｂはフレキシブル配線基板のおもて（第１主面）側に配置されたカバーフィルムを説明するための図、図２Ｃはフレキシブル配線基板の裏（第２主面）側に配置されたカバーフィルムを説明するための図である。

【図3】図２Ａに示すフレキシブル配線基板に形成されたロゴスキコイルの原理を説明するための図である。

【図4】図２Ａに示すフレキシブル配線基板のシールド層を説明するための図であり、図４Ａはおもて側のシールド層の図、図４Ｂは裏側のシールド層の図、図４Ｃはシールド層のメッシュの一部拡大図である。

【図5】図５Ａは図２Ａに示すフレキシブル配線基板の第１層を説明するための図、図５Ｂは図５Ａの一部拡大図である。

【図6】図６Ａは図２Ａに示すフレキシブル配線基板の第２層を説明するための図である。図６Ｂは図６Ａの一部拡大図である。

【図7】図７Ａは図２Ａに示すフレキシブル配線基板の第３層を説明するための図、図７Ｂは図７Ａの一部拡大図である。

【図8】図２Ａに示すフレキシブル配線基板の構成を説明するための図である。

【図9】図１に示すロゴスキ型電流センサのロゴスキコイルの基端部と先端部とを重ね合わせた状態の図であり、図９Ａは厚み方向の間隔を説明するための図、図９Ｂは長さ方向の間隔を説明するための図である。

【図10】図１に示すロゴスキ型電流センサをロゴスキコイルの位置を合わせて固定した一例の図であり、本体部の基端部と先端部とをハウジングにより固定した状態の図である。

【図11】図１に示すロゴスキ型電流センサをロゴスキコイルの位置を合わせて固定した一例の図であり、図１１Ａは本体部の基端部が貫通しているハウジングに先端部を挿入するときの図、図１１Ｂは図１１Ａに示すハウジングの挿入孔に本体部の先端部を挿入した状態の図である。

【図12】図１に示すロゴスキ型電流センサをロゴスキコイルの位置を合わせて固定した一例の図であり、図１２Ａは本体部の基端部が貫通しているハウジングに先端部を挿入するときの図、図１２Ｂは図１２Ａに示すハウジングの挿入孔に本体部の先端部を挿入した状態の図である。

【図13】図１３Ａは従来のロゴスキコイルの原理を説明するための図、図１３Ｂは従来のロゴスキコイルを厚み面から見たときの概略図である。

【図14】図３に示すロゴスキコイルのパターンを説明するための図であり、図１４Ａは第１層の第１コイルパターンを説明するための図、図１４Ｂは第２層のスルーホールを説明するための図、図１４Ｃは第３層の第２コイルパターンを説明するための図である。

【図15】図３に示すロゴスキコイルを厚み面から見たときの概略図である。

【図16】図１に示すロゴスキコイルの効果が得られる範囲を説明するためのグラフである。

【図17】図１６からスルーホールの間隔誤差を考慮したときの効果が得られる範囲を説明するためのグラフである。

【図18】図３に示すロゴスキコイルを上方から見た図である。

【図19】ロゴスキコイルの変形例を説明するための図であり、図１９Ａは第１層の第１コイルパターンを説明するための図、図１９Ｂは第２層のスルーホールを説明するための図、図１９Ｃは第３層の第２コイルパターンを説明するための図である。

【図20】図１Ａまたは図１Ｂに示すロゴスキ型電流センサを上アームと下アームを電流経路として装着して、電流経路に流れる電流を電流測定回路により計測するインバータを説明するための図である。

【図21】図１Ａまたは図１Ｂに示すロゴスキ型電流センサを測定対象の電流経路に装着する前の状態を示す斜視図である。

【図22】図１Ａまたは図１Ｂに示すロゴスキ型電流センサを測定対象の電流経路に位置させた状態を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

本発明の実施の形態に係るロゴスキ型電流センサを図面に基づいて説明する。
図１Ａおよび図１Ｂに示すロゴスキ型電流センサ１００は、測定対象の配線Ｗ（電流経路）の周囲を囲って、配線Ｗに流れる電流を測定するものである。ロゴスキ型電流センサ１００により配線Ｗの周囲を囲う場合、図１Ａに示すように、おもて面（第１主面１Ｓ）同士、または図１Ｂに示すように、先端部１１のおもて面（第１主面１Ｓ）と基端部１２の裏面（第２主面２Ｓ）とを合わせて重ねることができる。なお、図１Ａおよび図１Ｂのロゴスキ型電流センサ１００は、装着される機器やモジュールの仕様、或いは使用環境などによって、使い分けることができる。
また、図示しないが、裏面（第２主面２Ｓ）同士を合わせて重ねることができ、先端部１１の裏面（第２主面２Ｓ）と基端部１２のおもて面（第１主面１Ｓ）とを合わせて重ねることができる。

【0032】

図２Ａに示すロゴスキ型電流センサ１００は、帯状のフレキシブル配線基板により形成された本体部１０を備えている。

【0033】

本体部１０は、樹脂性フィルムと導電パターンとが交互に配置された可撓性を有する５層（図８参照、第１層～第３層＋シールド層×２層）の基板である。本体部１０は、初期状態が直線状に形成されている。
本体部１０は、先端１０ａから基端１０ｂまでの長さが約１０ｃｍに形成されている。また、本体部１０は、先端１０ａ側の幅が狭い部分が約２ｍｍ、基端１０ｂ側の幅が広い部分が約６ｍｍにより形成されている。

【0034】

本体部１０は、長さ方向Ｆ１に沿って柔軟部として機能する長孔１１１が形成された先端部１１と、接続用プラグが搭載される半田付け用パッド１２１（端子部）が形成され、先端部１１より幅広に形成された基端部１２と、先端部１１と基端部１２との間に位置し、ロゴスキコイルＣが形成された測定部１３とを備えている。

【0035】

また、先端部１１に形成された長孔１１１の先には、本体部１０を円環状に湾曲させて配線を囲うときに、ロゴスキコイルＣの基端部Ｃ１と先端部Ｃ２とを重ね合わせるための位置合わせ部１４（マーク部）の一方側となる第１位置合わせ部１４ａがパッドにより形成されている。また、基端部１２には、位置合わせ部１４の他方側となる第２位置合わせ部１４ｂがパッドにより形成されている。
この位置合わせ部１４は、図２Ｂおよび図２Ｃに示す表裏の表層となるカバーフィルム１５ａ，１５ｂに形成された貫通孔１５ｃにより外部に露出している。
このように位置合わせ部１４（マーク部）がロゴスキ型電流センサの両端部に形成されている。

【0036】

図２Ａに示す半田付け用パッド１２１は、ロゴスキコイルＣからの信号を出力するための第１パッド１２１ａ（信号取り出し用パッド）と、後述するシールド層に接続され、グランドに落とすための第２パッド１２１ｂとを備えている。
第１パッド１２１ａは、ロゴスキコイルＣのコイルの往線路と復線路とに一対の接続用パターン１２３により接続されている。

【0037】

ここで、測定部１３に形成されたロゴスキコイルＣについて説明する。
図２Ａに示すように、ロゴスキコイルＣは、ロゴスキコイルＣの基端部Ｃ１と先端部Ｃ２とが重ね合わされたときにできる、図３に示す閉じた線Ｌに沿って、複数のコイル（ロゴスキコイルＣ）を構成する各コイル１が、隣り合うコイルのうち、あるコイルの巻き終わりと次のコイルの巻き始めとの間を、閉じた線Ｌに並行する往線路２により、連続的に接続されている。
また、ロゴスキコイルＣは、複数のコイルの最後のコイルの巻き終わりから最初のコイルの巻き始め側までの閉じた線Ｌに並行した復線路３を有している。
復線路３が、往線路２と反対側に位置するコイル部分側より往線路２に、近接して配置されている。

【0038】

このロゴスキコイルＣは、図２Ａに示す本体部１０（測定部１３）のフレキシブル配線基板による導電パターンにより形成されている。フレキシブル配線基板は、少なくとも３層の導電パターン層を有するものが使用できる。
まず、本体部１０の表層である、図２Ｂに示す第１主面となるカバーフィルム１５ａおよび第１主面と反対側となる第２主面となる図２Ｃに示すカバーフィルム１５ｂの内層側には、ロゴスキコイルＣを厚み方向に挟む一対の層であるシールド層Ｓ(図４Ａおよび図４Ｂ参照）が形成されている。シールド層Ｓには、図４Ｃに示すように、長さ方向Ｆ１に交差する格子状のメッシュＳ１が形成されている。本実施の形態では、メッシュＳ１は、長さ方向Ｆ１に対して４５度に傾斜している。
また、図４Ａに示すように、シールド層Ｓには、前述した半田付け用パッド１２１が形成されている。

【0039】

この一対のシールド層Ｓの内層には、第１層（図８参照）として、図３と、図５Ａおよび図５Ｂとに示すように、第１コイルパターン１Ａ（第１辺１ａ）と、第１コイルパターン１Ａに接続するスルーホールの一方の端部となる一方の接続部１Ｃ’，１Ｄ’と、往線路２と、接続用パターン１２３とが形成されている。

【0040】

また、一対のシールド層Ｓの内層の第２層（図８参照）として、図３と、図６Ａおよび図６Ｂとに示すように、第１コイルパターン１Ａと後述する第２コイルパターン１Ｂとの間を接続するスルーホール１Ｃ，１Ｄ（第３辺１ｃ，第４辺１ｄ）と、復線路３とが形成されている。
また、第２層に積層されるスペース層として、パターンが形成されていない層が設けられている。

【0041】

更に、スペース層に積層される第３層（図８参照）として、図３と、図７Ａおよび図７Ｂとに示すように、第２コイルパターン１Ｂ（第２辺１ｂ）と、第２コイルパターン１Ｂに接続するスルーホールの他方の端部となる他方の接続部１Ｃ”，１Ｄ”が形成されている。
このようにフレキシブル配線基板が形成されていることで、第１層の往線路２と第２層の復線路３との間が、ベースフィルム（１２．５μｍ）とボンディングシート（２５μｍ）とにより３７．５μｍに形成される。第２層の復線路３と、往線路２の反対側のコイル部分となる第３層の第２コイルパターン１Ｂとの間が、ベースフィルム（５０μｍ）とボンディングシート（２５μｍ）とベースフィルム（５０μｍ）とにより１２５μｍに形成されている。

【0042】

このようにして、往線路２と復線路３とは、上方から見た場合経路が一致しており、高さが異なるのみであり、復線路３は、第２コイルパターン１Ｂ（第２辺１ｂ）より往線路２に寄せて配線されている。

【0043】

このようなロゴスキ型電流センサ１００の本体部１０により測定対象の電流経路（配線Ｗ）を囲い、電流を測定するときには、図９Ａに示すように、ロゴスキコイルＣの基端部Ｃ１と先端部Ｃ２とが非接触であり、しかも同じ位置、または近接するようにする。このときの間隔Ｋ１は、厚み方向で１．５ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下とすることができる。すなわち、ロゴスキ型電流センサ１００は、上述の通り、ロゴスキコイルＣをフレキシブルな樹脂フィルムを積層して構成されているので、ロゴスキコイルＣは少なくとも両面を樹脂フィルムなどで挟み込まれた状態である。この時、ロゴスキコイルＣの基端部Ｃ１と先端部Ｃ２を重ねて環状とすると、少なくとも樹脂フィルムの厚み分、ロゴスキコイルＣの基端部Ｃ１と先端部Ｃ２は離れることになり非接触状態とすることができる。なお、間隔Ｋ１を調整したい場合には、スペーサーを別途挿入したり、或いは、接着剤の塗布量を調整したり、更には、樹脂フィルムなどを削ったりなどの手法が考えられる。

【0044】

また、図９Ｂに示すように、この間隔Ｋ２は、長さ方向で±１．５ｍｍ以下、好ましくは±１ｍｍ以下とすることができる。
更に、図１Ａに示すように、第１位置合わせ部１４ａと第２位置合わせ部１４ｂとを重ね合わせた位置で固定すれば、図９Ｂに示すロゴスキコイルＣの基端部Ｃ１と先端部Ｃ２とを確実に同じ位置或いはほぼ同じ位置とすることができる。

【0045】

この固定は、半田付けしたり、接着テープを巻き付けたり、例えば、図１０に示すように、重ね合わせた位置合わせ部１４の本体部１０の先端部１１と基端部１２とを金属製の固定具としてハウジングＨにより挟み込み挟持したりするようにしてもよい。そうすることで、測定対象の電流を測定するときに、ロゴスキコイルＣ（図９参照）の基端部Ｃ１と先端部Ｃ２とを重ね合わせた状態からずれることを防止することができる。また、金属製のハウジングＨであれば重ね合わせた位置への外来ノイズの混入を防止することができる。

【0046】

また、図１１Ａに示すハウジングＨ１（固定具）によっても、ロゴスキコイルＣの基端部Ｃ１と先端部Ｃ２とを重ね合わせた状態で固定することができる。
ハウジングＨ１には、本体部１０の挿入方向に沿って挿入孔Ｈ１ａが形成された四角筒状である。ハウジングＨ１には、本体部１０が、挿入孔Ｈ１ａの奥壁を貫通して、挿入孔Ｈ１ａの開口部へ延び、挿入孔Ｈ１ａから基端部１２が突出している。
この挿入孔Ｈ１ａに先端部１１が挿入されることで、基端部１２と重ね合わされた状態となる。

【0047】

図１１Ａに示す例では、本体部１０の先端部１１には、被嵌合部となる貫通孔１１ａが形成されている。また、挿入孔Ｈ１ａの先端部１１側の内壁には、嵌合部となる凸部Ｈ１ｂが形成されている。
図１１Ｂに示すように、本体部１０の先端部１１が挿入孔Ｈ１ａに挿入され、この嵌合部となる凸部Ｈ１ｂが被嵌合部となる貫通孔１１ａに嵌ることで、ロゴスキコイルＣの基端部Ｃ１と先端部Ｃ２とが重ね合わされた状態となる。
このように、被嵌合部となる貫通孔１１ａと、嵌合部となる凸部Ｈ１ｂとが位置合わせ部として機能することで、確実にロゴスキコイルＣの基端部Ｃ１と先端部Ｃ２とを重ね合わせることができ、本体部１０の先端部１１と基端部１２とを重ねた状態で固定することができる。

【0048】

なお、図１１Ａおよび図１１Ｂに示す例では、ハウジングＨ１には、当初から本体部１０の基端部１２が貫通しているが、先端部１１が貫通した状態で配置され、測定するときに基端部１２を挿入するようにしてもよい。
また、先端部１１の貫通孔１１ａとする以外に凹部とすることもできる。また貫通孔１１ａの代わりに凸部とすることができる。貫通孔１１ａの代わりに凸部とした場合には、挿入孔Ｈ１ａの内壁には貫通孔または凹部とすることで、本体部の凸部をハウジングＨ１の凹部に嵌合させることができる。

【0049】

また、図１１Ａおよび図１１Ｂの様に、貫通孔１１ａや凸部Ｈ１ｂを設けずに、例えばロゴスキ型電流センサ１００の先端部１１の端面を固定具Ｈ１の挿入孔Ｈ１ａの奥壁上部に当接させて、位置合わせを行うこともできる。

【0050】

例えば、図１２Ａおよび図１２Ｂに示すハウジングＨ２は、本体部１０の先端部１１が挿入されることにより、基端部１２に重ね合わさせるための挿入孔Ｈ２ａが形成されている。
挿入孔Ｈ２ａには、先端部１１が挿入されたときに、ロゴスキコイルの基端部と先端部とが重なり合う位置で挿入を止める突き当て部Ｈ２ｂが形成されている。
このようにハウジングＨ２が形成されていることで、本体部１０の先端部１１をハウジングＨ２の挿入孔Ｈ２ａに挿入すると、突き当て部Ｈ２ｂにより挿入が止まり、ロゴスキコイルの基端部と先端部とを重なり合わせた状態で固定することができる。
図１２Ａおよび図１２Ｂに示すハウジングＨ２においても、当初から本体部１０の基端部１２が固定具Ｈ２を貫通しているが、先端部１１が貫通した状態で配置され、測定するときに基端部１２を挿入するようにしてもよい。

【0051】

図２Ａに示すように、本体部１０を円環状に湾曲させ、測定対象の配線を囲うときに、位置合わせ部１４（第１位置合わせ部１４ａ，第２位置合わせ部１４ｂ）により、ロゴスキコイルＣの基端部Ｃ１と先端部Ｃ２とを重ね合わせることができる。そのため、ロゴスキ型電流センサ１００は、ロゴスキコイルＣから配線の電流に応じた信号を正確に出力させることができる。

【0052】

また、このように形成されたロゴスキ型電流センサ１００は、本体部１０がフレキシブル配線基板により形成されているため、本体部１０を円環状に湾曲させても柔軟に繰り返し変形させることができる。また、帯状のフレキシブル配線基板は、薄く形成されているため、隙間が狭い場所でも挿入して、配線等の測定対象に巻き付けることができる。
よって、ロゴスキ型電流センサ１００は、柔軟に変形させることができ、隙間が狭くても容易に装着させることができる。

【0053】

また、基端部１２を他の部分よりも幅広にすることで、後の各パッドへの配線などの接続作業が容易になる。更に、形状にて基端部１２側なのか、先端部１１側なのかの判別が容易になり、ロゴスキ型電流センサ１００の取り付けの作業性がよくなる。

【0054】

本体部１０を隙間が狭い場所に挿入して湾曲させるときでも、先端部１１には長孔１１１が形成されていることで、剛性が低下しているため、容易に先端部１１を湾曲させることができる。

【0055】

なお、本実施の形態では、長孔１１１を構成することで、先端部１１を曲げやすくして、配線の隙間等への先端部１１の挿入を容易にしたが、貫通した長孔１１１でなくても、長孔１１１に対応した部分の厚みを他の部分より薄くしたり（シールド層Ｓを除去して薄くしたり）して、曲げ性を向上させてもよく、あるいは、長孔１１１に相当する部分に、フレキシブル配線基板よりも柔軟性のある材料を埋め込んだ構成とすることもできる。すなわち、先端部１１の作業性を向上させることもできるので、先端部１１側に、長孔１１１等の柔軟部を設けることが好ましい。

【0056】

更に本実施の形態では、先端部１１の隙間等への挿入性を良くするために、長孔１１１（柔軟部）を設けたが、設計や使用環境により、先端部１１が曲がりにくいようにすることで、取り付け性能を向上させることができるので、長孔１１１に対応する部分を他の部分より厚くしたりして、曲げ難くしてもよく、あるいは、長孔１１１に相当する部分に、フレキシブル配線基板よりも柔軟性がない材料（硬質材）を埋め込んだ、構成とすることもできる。

【0057】

以上のように、先端部１１側（付近）に柔軟部を設け、先端部１１の曲げやすさが調整できるので、様々な環境のモジュールや機器に組み込む際の取り付けやすさを実現できる。

【0058】

更に、ロゴスキコイルＣが厚み方向の両側にシールド層Ｓにより挟まれている。従って、ロゴスキ型電流センサ１００により電流を測定するときに、本体部１０の一面側、または他面側のいずれかが測定対象と対向しても、ロゴスキコイルＣと測定対象との間には、シールド層Ｓが介在する。そのため、測定対象による電界の影響をシールド層Ｓにより遮断させることができる。

【0059】

また、シールド層Ｓは、長さ方向Ｆ１と交差するメッシュＳ１により形成されているため、本体部１０を湾曲させるときに、長さ方向Ｆ１に沿って金属線が延びる場合と比較して剛性を抑えることができる。従って、本体部１０を湾曲するときの力を低下させることができる。

【0060】

最もシールド層Ｓの効果を発揮させるためには、上述の通り、ロゴスキコイルＣを挟み込むように両主面（第１主面および第２主面）側の全面にシールド層Ｓを設けた方が好ましいが、ロゴスキ型電流センサの使用環境によっては、シールド層Ｓを部分的に設ける構成でもよい。すなわち、本体部１０の中央部付近にのみシールド層Ｓを設けたり、あるいは、本体部１０の中央部にはシールド層Ｓを非配置とし、本体部１０の両端部にシールド層Ｓを分割して設けたりすることもできる。また、両主面側にシールド層Ｓを設けるのではなく、片方の主面側にのみシールド層Ｓを設けたりすることもできる。この様に部分的にシールド層Ｓを設けることで、シールド層Ｓがない場合に比べて、特性を向上させることが可能となる。

【0061】

例えば、特許文献１に記載の従来のロゴスキ型電流センサを図１３Ａに示す。
図１３Ａに示すロゴスキ型電流センサのロゴスキコイルは、全体が１つの閉じた線Ｌに沿って連続的に接続される複数のコイル１ｃが矩形状であり、それぞれが閉じた線Ｌに垂直な一つの平面Ｓ０上に形成されている。各コイル１間は、閉じた線Ｌに並行する往線路２ｃによって接続される。複数のコイル１ｃの個数をｎターンとすると、１ターン目のコイル１ｃから始まってｎターン目のコイル１ｃの巻き終わりから、閉じた線Ｌに沿って１ターン目のコイル１の巻き始めまで１ターン分の復線路３ｃが設けられている。

【0062】

このように、閉じた線Ｌに垂直な一つの平面Ｓ０上にコイル１ｃが形成されているため、コイル１ｃの内部を貫通する電線路に流れる電流は検出するが、コイルの外部に流れる電流に対しては、図１３Ｂに示すように、往線路２ｃからの復線路３ｃまでの高さｄが、コイルの厚みｔに比べて微小となるように設定することにより、コイルとして無視できる大きさとなり、ノイズを低減することができる。
この効果は、復線路３が第２辺１ｂより往線路２に寄せて配線されていれば得られる。

【0063】

しかし、厚みの厚いプリント配線基板であれば、図１３Ｂに示すように、往線路２ｃと復線路３ｃの高さｄをコイルの厚みｔに比べて微小となるように設定することも容易であるが、厚みが薄いフレキシブル配線基板の場合、基板の厚みが３００μｍ以下であるため、十分な高さの違いが確保し難い。

【0064】

そのため、フレキシブル配線基板に従来のロゴスキコイルを形成すると、往線路２ｃと復線路３ｃと高さｄとにより囲まれた平面Ｓｃを通過する磁束も影響を受けてしまい、この平面Ｓｃによる法線ベクトルは平面Ｓ０の法線ベクトルと垂直である。従って、従来のロゴスキコイルでは、平面Ｓ０による法線ベクトルと、平面Ｓｃによる法線ベクトルとによる磁束に対する影響は合成ベクトルとなる。

【0065】

そこで、本実施の形態に係るロゴスキコイルＣでは、図１４および図１５に示すように、スルーホール１Ｃに対してスルーホール１Ｄが、コイル１の並び方向にずれた位置に形成されている。

【0066】

具体的には、本体部１０（フレキシブル配線基板）の厚み面からフレキシブル配線基板を見たときに、コイル１のスルーホール１Ｃ（第３辺１ｃ）と隣接するコイル１のスルーホール１Ｃ（第３辺１ｃ）との間の距離（コイルピッチ）をＷｐ、コイル１の一方のスルーホール１Ｃ（第３辺１ｃ）に対する他方のスルーホール１Ｄ（第４辺１ｄ）のずれ量をＷｓとし、第２コイルパターン１Ｂ（第２辺１ｂ）から第１コイルパターン１Ａ（第１辺１ａ）までの高さをＴ１、復線路３から第１コイルパターン１Ａ（第１辺１ａ）までの高さをＴ２とする。

【0067】

そうしたときに、ロゴスキコイルＣでは、０＜Ｗｓ＜２×Ｗｐ×Ｔ２／Ｔ１の関係となるように形成されており、特に、本実施の形態では、Ｗｓ×Ｔ１＝Ｗｐ×Ｔ２による関係式となるように形成されている。

【0068】

そうすることで、Ｗｐ×Ｔ２により平面Ｓｐによる法線ベクトルが、Ｗｓ×Ｔ１による平面Ｓｓによる法線ベクトルにより、磁束に対する影響が相殺される。従って、ロゴスキ型電流センサ１００は、ノイズの発生が低減できるので、正確に電流を測定することができる。

【0069】

図１６に示すように、ずれ量Ｗｓが０より大きければ平面Ｓｐが形成され、平面Ｓｐによる法線ベクトルが発生するため、平面Ｓｐを通過する磁束の影響を軽減することができる。
また、ずれ量Ｗｓが２×Ｗｐ×Ｔ２／Ｔ１以上であると、Ｗｓ×Ｔ１による面積が大きくなりすぎて、ずれ量Ｗｓが０であるときより磁束に対する影響が悪化する。
従って、Ｗｐ×Ｔ２による平面Ｓｐによる磁束の悪影響を低減するには、コイル１は、０＜Ｗｓ＜２×Ｗｐ×Ｔ２／Ｔ１の関係となるようにする。そうすることで、ノイズ低減の効果を得ることができる。
従って、ロゴスキ型電流センサは、ノイズの発生が低減できるので、正確に電流を測定することができる。

【0070】

例えば、スルーホール１Ｃ，１Ｄ（第３辺１ｃ，第４辺１ｄ）との距離を示すＷｓ（図１４Ａ～図１４Ｃ参照）を９６．９μｍ、コイル１同士の間の距離（コイルピッチとなる第４辺１ｄと隣接する第３辺１ｃとの距離）を示すＷｐを４２０μｍ、Ｔ１を１６２．５μｍ、Ｔ２を３７．５μｍとする。
そうすると、Ｗｓ×Ｔ１＝９６．９μｍ×１６２．３μｍ＝１５．７ｍｍ^２となり、Ｗｐ×Ｔ２＝４２０μｍ×３７．５μｍ＝１５．７ｍｍ^２となるため、Ｗｓ×Ｔ１＝Ｗｐ×Ｔ２の関係である。
従って、２×Ｗｐ×Ｔ２／Ｔ１は、２×４２０μｍ×３７．５μｍ／１６２．５μｍとなり、ずれ量Ｗｓを１９３．８μｍまで許容することができる。
そうすることで、コイルピッチ間にできる往線路２と復線路３とに挟まれた平面Ｓｐ（Ｗｐ×Ｔ２）による磁束の悪影響を低減することができる。

【0071】

しかし、第３辺および第４辺に相当するスルーホール１Ｃ，１Ｄを製作するときにドリルによって穿孔されるので、その際に、誤差が生じる。
例えば、ドリル穴の間隔誤差εを４０μｍとすると、ずれ量Ｗｓを１９３．８μｍまで許容すると、Ｗｓは１９３．８μｍ＋４０μｍとなる可能性がある。
従って、図１７に示すようにＷｓの最大許容値２×Ｗｐ×Ｔ２／Ｔ１から、間隔誤差εを差し引くことで、製造時の誤差を排除した精度が確保できるので、０＜Ｗｓ＜２×Ｗｐ×Ｔ２／Ｔ１－εとするのが望ましく、ずれ量Ｗｓの最大許容量を１９３．８μｍ－４０μｍとすることができる。

【0072】

なお、図１４Ａ～図１４Ｃに示すように、正確には、Ｗｐ，Ｗｓは、スルーホール１Ｃ，１Ｄの軸線の位置とすることができる。また、図１５に示すように、Ｔ１は、第１コイルパターン１Ａの軸線と第２コイルパターン１Ｂの軸線との間の距離とすることができる。更に、Ｔ２は、第１コイルパターン１Ａの軸線と復線路３の軸線との間の距離とすることができる。

【0073】

ロゴスキコイルＣは、図１４Ａに示すように、第１コイルパターン１Ａが、閉じた線Ｌ（図３参照）と直交する方向に形成され、往線路２が閉じた線Ｌと並行に形成されている。
また、図１４Ｃに示すように、第２コイルパターン１Ｂは、両端部からそれぞれに、閉じた線Ｌと直交する方向に延びる一対のパターン間を、閉じた線Ｌと並行に形成されたパターンによって接続された、クランク状に形成されている。

【0074】

このようにロゴスキコイルＣが形成されていることで、図１８に示すように、ロゴスキコイルＣを厚み方向（上方）から見たときに、コイル１としての平面が見えないため、耐ノイズ性を高めることができる。
更に、第１層に形成された、図５Ａに示す最初のコイル１（図３参照）に接続される接続用パターン１２３と、第２層に形成された図６Ａに示す復線路３に接続される接続用パターン１２３とが厚み方向に重なる位置に形成されている。そのため、厚み方向に見ると、ループ面積を減らせることができるので、寄生インダクタンスを低減することができ、耐ノイズ性を向上させることができる。

【0075】

なお、本実施の形態では、図１８に示すように、ロゴスキコイルＣは、第１コイルパターン１Ａが、閉じた線Ｌと直交する方向に形成され、往線路２が閉じた線Ｌと並行に形成され、第２コイルパターン１Ｂが、両端部からそれぞれに、閉じた線Ｌと直交する方向に延びる一対のパターン間を、閉じた線Ｌと並行に形成されたパターンによって接続された、クランク状に形成されている。

【0076】

しかし、スルーホール１Ｃに対してスルーホール１Ｄが、コイルの並び方向にずれた位置に形成されていればよいため、図１９Ａ～図１９Ｃに示すように、第１コイルパターン１Ａと、第２コイルパターン１Ｂとが直線状に形成されていてもよい。

【0077】

なお、本実施の形態では、スルーホール１Ｃに対してスルーホール１Ｄが、コイル１の並び方向にずれた位置に形成する構成（以下、特性向上領域）は、ロゴスキコイルＣの全領域に渡って採用することで、本構成は、最も効果的に特性を向上させることができると考えられる。
しかしながら使用環境や仕様などに応じ、特性向上領域をロゴスキコイルＣの一部に適応してもよい。すなわち、形成したロゴスキコイルＣの全長を１００％とした場合、上記スルーホール１Ｃに対してスルーホール１Ｄが、コイル１の並び方向にずれた位置に形成する領域（特性向上領域）の形成長さを、３０％以上、好ましくは、７０％以上、さらに好ましくは９０％以上としたほうが好ましい。特性向上領域が、ロゴスキコイルＣ全長の３０％を下回ると、確実な特性向上は得られない可能性がある。また、特性向上領域は、連続的にロゴスキコイルＣの一部に形成してもよいが、ロゴスキコイルＣに分散して特性向上領域を形成してもよい。すなわち、特性向上領域と、非特性向上領域を交互に設けてもよい。

【0078】

また、位置合わせ部１４は、導電パターンによるマークとしているが、例えば、フレキシブル配線基板に形成した切り欠きとしたり、貫通孔としたりすることができる。

【0079】

更に、特許文献２－４に記載の従来のロゴスキ型電流センサでは、ロゴスキコイルが導線を螺旋状に巻き回して形成されるため、製造上のばらつきが大きく、対応するアナログ回路で１品ずつの補正が必要である。
しかし、本実施の形態に係るロゴスキ型電流センサでは、フレキシブル配線基板の導電パターンによりロゴスキコイルＣ（図２Ａ参照）が形成されるため、ロゴスキコイルＣを正確に再現できるため、製造時のばらつきを抑えることができ、特性に対する補正は不要である。

【0080】

次に、図１Ａまたは図１Ｂに示すロゴスキ型電流センサ１００をインバータに適用した例を説明する。
図２０に示すインバータＩＶは、電池ＢＴからの直流を交流に変換して三相交流モータＭＴを駆動するものである。
インバータＩＶは、各相の電流を出力する３つのアームである第１アームＡ１から第３アームＡ３が、電池ＢＴからの一方の電源線（電池ＢＴの正極側の電源線Ｐ１）と他方の電源線（電池ＢＴの負極側のグランド線Ｐ２）との間に、並列に接続されている。
第１アームＡ１から第３アームＡ３は、上アームＡ１１，Ａ２１，Ａ３１と下アームＡ１２，Ａ２２，Ａ３２とが、直列に接続されている。

【0081】

上アームＡ１１～Ａ３１は、電源線Ｐ１に第１配線Ｌ１により接続されている。下アームＡ１２～Ａ３２は、グランド線Ｐ２に第２配線Ｌ２により接続されている。上アームＡ１１～Ａ３１と下アームＡ１２～Ａ３２との間は、第３配線Ｌ３により接続されている。

【0082】

上アームＡ１１～Ａ３１と下アームＡ１２～Ａ３２とは、スイッチング素子と還流ダイオードとにより構成されている。スイッチング素子は、半導体デバイスにより形成されている。例えば、スイッチング素子は、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などが使用できる。特に、大電流が流せ、スイッチング速度が早い、ＩＧＢＴが望ましい。

【0083】

ロゴスキ型電流センサ１００は、電源線Ｐ１と上アームＡ１１～Ａ３１との間の第１配線Ｌ１と、グランド線Ｐ２と下アームＡ１２～Ａ３２との間の第２配線Ｌ２との両方の配線をそれぞれに取り囲むようにして装着されている。
ロゴスキ型電流センサ１００からの出力により電流を測定する電流測定装置２００が設けられている。電流測定装置２００には、各相に、電流測定回路２０１～２０３を備えている。

【0084】

インバータＩＶは、この上アームＡ１１～Ａ３１と下アームＡ１２～Ａ３２とのスイッチングを制御する制御部（図示せず）を備えている。
制御部は、電流測定装置２００からの信号に基づいて、第１アームＡ１から第３アームＡ３のスイッチング信号となるゲート信号を制御して、各アームＡ１～Ａ３の第３配線Ｌ３からの出力電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの電流値および周波数を調整する。

【0085】

また、電流測定装置２００の電流測定回路２０１～２０３は、第１アームＡ１から第３アームＡ３（上アームＡ１１～Ａ３１，下アームＡ１２～Ａ３２）に流れる過大な電流を検出して警報を発することができる。

【0086】

また、ロゴスキ型電流センサ１００を部材に取り付ける方法について、別の見方で説明する。
ロゴスキ型電流センサ１００は上述の説明の通りの構成であるが、構成としては以下の通り表現できる。図１Ａまたは図１Ｂに示す本体部１０は、全体として帯状体で、可撓性を有しており、フレキシブル配線基板などで構成される。本体部１０には、第１主面１Ｓと、第１主面とは反対面となるほぼ同じ広さの第２主面２Ｓと、第１主面１Ｓと第２主面２Ｓの間に設けられた一対の側面３Ｓ（本体部１０の厚み相当の長さの厚み面であり、第１主面１Ｓの幅と第２主面２Ｓの幅は、圧倒的に側面３Ｓの幅よりも大きい）にて構成される。

【0087】

本体部１０の断面は略矩形状である。本体部１０内部には、ロゴスキコイルＣ（図２Ａ参照）が埋設されており、本体部１０の一端には、ロゴスキコイルＣと電気的に接合した端子部（半田付け用パッド１２１）が設けられている。また端子部が設けられた反対側には、後に端子部付近と接合される先端部１１を有している。

【0088】

このロゴスキ型電流センサ１００は、例えば、モジュール上に実装されたパワー半導体の１乃至複数の端子を取り取り囲むように環状に装着される。すなわち、この時、例えば、第１主面１Ｓが内側、第２主面２Ｓが外側となるようにロゴスキ型電流センサ１００は環状に変形させる。

【0089】

逆に、第２主面２Ｓが内側、第１主面１Ｓが外側となるようにロゴスキ型電流センサ１００は環状に変形させてもよい。その後に、端子部若しくは端子部付近と、先端部１１を、接着、当接、カシメ等の結合手段により、接合し、環状体形状として、パワー半導体などの端子線に装着する。

【0090】

本体部１０を断面矩形状の帯型であってしかも、上述の通り、環状に装着することで、通常、断面矩形状に形成されるロゴスキコイルＣの特定部位をパワー半導体などの端子線側に対向させることができ、特性のばらつきを抑えることが可能となる。
また、端子部に他の装置やデバイスとの電気的接合のために、配線を接合する、または接続用プラグを介してケーブルと接続するが、この場合には、パワー半導体などの端子線にロゴスキ型電流センサ１００を取り付ける前に、予め端子部に配線を結合した状態で、その後に端子線に環状に取り付けてもよいし、ロゴスキ型電流センサ１００を端子線に取り付けた後に、端子部に配線を施してもよい。

【0091】

このような、ロゴスキ型電流センサ１００は、高電流適応製品などに常に装着され、製品の稼働中に電流のモニタリングに活用される。あるいは、高電流適応製品の試作機や、不具合製品の調査、実験、特性測定等に使われる。

【0092】

また、図２１に示すように他の実施の形態も考えられる。図２１は本実施の形態のロゴスキ型電流センサ１００を測定対象の電流経路に装着する前の状態を示す斜視図である。
図２１において、３００，３０１はそれぞれ測定対象の電流経路に接続するための測定対象接続部であり、例えばパワー半導体などの電子部品、若しくは基板（図示せず）上に形成された配線パターンによる電極等である。
３０２～３０４は、測定対象接続部３００，３０１間を接続して測定対象接続部３００，３０１を導通するための、測定対象の電流経路となるリード線であり、導電性材料で構成されている。
図２１では３本のリード線３０２～３０４で測定対象接続部３００，３０１間を電気的に接合したが、リード線を１本あるいは、２本、更には４本以上で接続してもよい。

【0093】

このリード線３０２～３０４は、両方の端部３０Ｘが測定対象接続部３００，３０１に接続され、中間部３０Ｙは山なりに湾曲していることでアーチ状に形成されている。
そのため、測定対象の電流経路であるリード線３０２～３０４とリード線３０２～３０４の両端部に接続された測定対象接続部３００，３０１および基板とより囲まれた閉鎖された領域ができ、リード線３０２～３０４の中間部３０Ｙと基板との間に隙間ができる。

【0094】

ロゴスキ型電流センサ１００の位置合わせ部の一方側である先端部に形成された第１位置合わせ部１４ａは、貫通孔となるように構成されている。このように構成することで、第１位置合わせ部１４ａに、線状体３０５が直接的に連結可能となる。このときに、例えば、環状の連結部３０５ａが線状体３０５に形成されることになる。このように線状体３０５を第１位置合わせ部１４ａに連結できることで、線状体３０５を、隙間の狭いリード線３０２～３０４と測定対象接続部３００，３０１との間、あるいは、リード線３０２～３０４と測定対象接続部３００，３０１が実装された基板との間の隙間に容易に通すことができる。

【0095】

次に、図２２に示すように線状体３０５を引っ張ることで、線状体３０５全部を、リード線３０２～３０４と他の部材とによる閉鎖領域にロゴスキ型電流センサ１００の本体部１０が位置するまで、閉鎖領域に通過させる。
そして、ロゴスキ型電流センサ１００を湾曲させてリード線３０２～３０４の周囲に巻く。

【0096】

このとき、図２Ａに示すロゴスキ型電流センサ１００に形成されたマーク部（位置合わせ部１４（第１位置合わせ部１４ａ，第２位置合わせ部１４ｂ））を目安にロゴスキ型電流センサ１００を環状に測定対象の電流経路に装着する。そうすることで、正確な装着が容易となり、特性のばらつきを抑えることが可能となる。
このマーク部は位置合わせ部１４であるので、マーク部を目安に測定対象の電流経路に装着して、ロゴスキコイルＣの基端部と先端部とを重ね合わせることにより、正確にロゴスキコイルＣの巻き始めと巻き終わりを重ねることができる。
なお、マーク部を位置合わせ部とする以外に、環状にできれば、マーク部は、ロゴスキコイルＣの巻き始めと巻き終わりを重ねる位置からずれていてもよい。

【0097】

このようにして、リード線３０２～３０４にロゴスキ型電流センサ１００を巻き付ける際に、リード線３０２～３０４と測定対象接続部３００，３０１とが接合されているため隙間が無く、ロゴスキ型電流センサ１００を長手方向に沿った側辺から差し込むことができない場合でも、容易にロゴスキ型電流センサ１００を測定対象の電流経路と他の部材とによる隙間の狭い箇所に通すことができる。

【0098】

なお、本実施の形態では、マーク部は、パッドにより形成することの他に、ロゴスキ型電流センサに、貫通孔を設けることで形成したり、別途インクなどにより印刷して形成したり、あるいは各種電極を形成する際に独立して電極と同じ材料で形成したりすることもできる。

【0099】

また、リード線３０２～３０４が測定対象接続部３００，３０１に接合されているためリード線３０２～３０４の端部と測定対象接続部３００，３０１に隙間が無かったが、測定対象の電流経路と他の部材とが非接触状態で、僅かな隙間があっても、ロゴスキ型電流センサ１００を巻き付けることが困難である場合には、ロゴスキ型電流センサ１００に線状体３０５を取り付けることで、この僅かな隙間に線状体３０５を通すことができれば、測定対象の電流経路にロゴスキ型電流センサ１００を巻き付けることができる。

【0100】

また、図示していないが、リード線３０２～３０４のうち１本のリード線、例えば、リード線３０２にのみロゴスキ型電流センサ１００を挿入したいときには、線状体３０５をリード線３０２とリード線３０３との間の狭い隙間にロゴスキ型電流センサ１００の先端部（第１位置合わせ部１４ａ側の端部）を通さなければならない。
しかし、本実施の形態のように、線状体３０５を用いることで、ロゴスキ型電流センサ１００より細い線状体３０５をリード線３０２とリード線３０３との間に通せばよいので、容易に線状体３０５をリード線３０２とリード線３０３の間の狭い隙間に通すことが可能となるので、装着性を向上させることができる。

【0101】

線状体３０５としては、木綿、化学繊維等で構成された可撓性のある糸状体や、細い金属あるいはプラスチックなどで形成することができる。また、線状体３０５として、先端に容易に屈曲できるフック部が形成された糸状体等が好適に用いられる。
また、釣り等に用いられるテグスなどを線状体３０５として、その先端にフック状の金属部材あるいはクリップ状の金属部材を取り付け、間接的に線状体３０５を取り付けるようにすることもできる。更に、線状体３０５は、使い勝手を優先させ、複数の材質を複合させて構成することもできる。

【0102】

すなわち、図示していないが、ロゴスキ型電流センサ１００に接続する線状体３０５の連結部３０５ａ側を、テグスなどの容易に変形可能な材料により形成し、この線状体３０５の先に、ある程度可撓性を有する樹脂の平板などを、接着剤や機械的に連結することが可能である。
また、仕様によっては、テグスにより形成された線状体３０５を、樹脂の平板などを介して、間接的にロゴスキ型電流センサ１００に接続することも可能である。
この様な構成により、ロゴスキ型電流センサ１００を装着する際に、装着したい部分の状況に応じて線状体３０５と適宜複数の材質のものとを複合させることができる。

【0103】

図２２に示す実施の形態では、テグスを第１位置合わせ部１４ａに結び付け、そのテグスをリード線３０２～３０４間などの狭い隙間に挿入し、テグスを引っ張ることで、ロゴスキ型電流センサ１００を狭い隙間に通していく。第１位置合わせ部１４ａを貫通孔とするには、例えば、図２に示す第１位置合わせ部１４ａは、パターンで形成しているが、この第１位置合わせ部１４ａに貫通孔を形成することで容易に実現できる。

【0104】

また、更に、別の例としては、多少工数は増えるが、第１位置合わせ部１４ａに貫通孔が設けられていなくても、線状体３０５を第１位置合わせ部１４ａ側の端部に粘着剤などを利用して接続して、図２１および図２２のように装着することも可能である。このとき、接着剤などは、線状体３０５とロゴスキ型電流センサ１００とが所定の力以上で容易に剥がれやすい材料等の選択を行うことが好ましい。

【産業上の利用可能性】

【0105】

本発明は、外部磁界の影響を受けにくく、また量産性に富む超小型ロゴスキ型電流センサとして、インバータに実装して異常電流を検出したり、電流計測用の計測器に接続されるセンサとしたりすることができる。

【符号の説明】

【0106】

１００ ロゴスキ型電流センサ
１０ 本体部
１０ａ 先端
１０ｂ 基端
１１ 先端部
１１ａ 貫通孔
１１１ 長孔
１２ 基端部
１２１ 半田付け用パッド
１２１ａ 第１パッド
１２１ｂ 第２パッド
１２３ 接続用パターン
１３ 測定部
１４ 位置合わせ部
１４ａ 第１位置合わせ部
１４ｂ 第２位置合わせ部
１５ａ，１５ｂ カバーフィルム
１５ｃ 貫通孔
１，１ｃ コイル
２，２ｃ 往線路
３，３ｃ 復線路
１Ａ 第１コイルパターン
１Ｂ 第２コイルパターン
１Ｃ，１Ｄ スルーホール
１Ｃ’，１Ｄ’ 一方の接続部
１Ｃ”，１Ｄ” 他方の接続部
Ｃ ロゴスキコイル
Ｃ１ 基端部
Ｃ２ 先端部
Ｌ 閉じた線
Ｗｓ ずれ量
Ｗｐ コイルピッチ
Ｔ１，Ｔ２ 高さ
Ｋ１，Ｋ２ 間隔
Ｗ 配線
Ｆ１ 長さ方向
Ｓ シールド層
Ｓ１ メッシュ
Ｓｓ，Ｓｐ，Ｓ０，Ｓｃ 平面
Ｈ，Ｈ１，Ｈ２ ハウジング
Ｈ１ａ，Ｈ２ａ 挿入孔
Ｈ１ｂ 凸部
Ｈ２ｂ 突き当て部
ＩＶ インバータ
ＢＴ 電池
ＭＴ 三相交流モータ
２００ 電流測定装置
２０１～２０３ 電流測定回路
Ｐ１ 電源線
Ｐ２ グランド線
Ａ１ 第１アーム
Ａ２ 第２アーム
Ａ３ 第３アーム
Ａ１１～Ａ３１ 上アーム
Ａ１２～Ａ３２ 下アーム
Ｌ１ 第１配線
Ｌ２ 第２配線
Ｌ３ 第３配線
１Ｓ 第１主面
２Ｓ 第２主面
３Ｓ 側面
３００，３０１ 測定対象接続部
３０２～３０４ リード線
３０Ｘ 端部
３０Ｙ 中間部
３０５ 線状体
３０５ａ 連結部

【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】