浮力型磁気方位検知素子
【課題】検出巻線の整列密巻きを維持しつつ、環状ボビンの小型化が可能な、浮力型磁気方位検知素子を提供する。
【解決手段】周方向に連続する環状の空間を持つ非磁性の環状ボビン１１内に該空間のほぼ半分を占める液体１５を封入し、該液体１５に所要の浮力を持たせて環状磁性コア１２を環状コアケース１３に収納して浮かせ、前記環状ボビン１１の外周と中心穴１４にフレキシブルなプリント基板上に設けた導体によるパターンを巻きつけてフレキシブル励磁巻線１６を構成し、該フレキシブル励磁巻線１６を包み、前記環状ボビン１１の径方向でかつ中心を通り交差するフレキシブルなプリント基板上に設けた導体によるパターンを巻きつけてフレキシブル検出巻線１７を構成する。
【解決手段】周方向に連続する環状の空間を持つ非磁性の環状ボビン１１内に該空間のほぼ半分を占める液体１５を封入し、該液体１５に所要の浮力を持たせて環状磁性コア１２を環状コアケース１３に収納して浮かせ、前記環状ボビン１１の外周と中心穴１４にフレキシブルなプリント基板上に設けた導体によるパターンを巻きつけてフレキシブル励磁巻線１６を構成し、該フレキシブル励磁巻線１６を包み、前記環状ボビン１１の径方向でかつ中心を通り交差するフレキシブルなプリント基板上に設けた導体によるパターンを巻きつけてフレキシブル検出巻線１７を構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地磁気を検出して方位を検出するフラックスゲート方式方位計により構成した浮力型磁気方位検知素子に関し、特に、環状ボビン内の液体上に、環状コアケースに収納した環状磁性コアが浮いている浮力型磁気方位検知素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
地磁気の東西南北を検出する様に構成したフラックスゲート方式磁気方位計の一つに、特許文献１に記載されているように、浮力型磁気方位検知素子がある。この浮力型磁気方位検知素子の従来の構成の一例を図６に示す。図６は、従来例１の浮力型磁気方位検知素子を示す図である。図６（ａ）は正面部分断面図、図６（ｂ）は平面図である。図６に示す浮力型磁気方位検知素子５０において、環状コアケース５３に収納した環状磁性コア（以下、環状コアと称す）５２を、非磁性の環状ボビン５１の内部空間に、ほぼ半分を占める液体５５を封入して浮かし、環状ボビン５１の外周と中心穴５４の間にエナメル等で絶縁された金属線を用いて四つの励磁巻線５６を巻回し、さらにその上にエナメル等で絶縁された金属線を用いて互いに直交する二つの検出巻線５７を巻回し形成したものである。このような構造の浮力型磁気方位検知素子５０は特に動揺が激しい装置内で使用する方位検出器で用いられている。
【０００３】
方位検出器は様々な装置で用いられているが、装置の小型化に対する市場要求は大きく、この要求に対応するために浮力型磁気方位検知素子についても小型化が必要となっている。浮力型磁気方位検知素子５０の場合、その形状は液体５５を収納した環状ボビン５１の形状でほぼ決定されており、小型化のためには環状ボビン５１の形状を小型化する必要がある。
【０００４】
このような小型化の例として、励磁巻線をフレキシブルなプリント基板（以下、フレキシブル基板と称す）で構成した浮力型磁気方位検知素子が特許文献２に開示されている。この従来の浮力型磁気方位検知素子の構成の一例を図７に示す。図７は、従来例２の浮力型磁気方位検知素子を示す図である。図７（ａ）は正面部分断面図、図７（ｂ）は平面図である。
【０００５】
図７（ａ）に示す浮力型磁気方位検知素子７０において、環状ボビン７１の構造および形状は、環状の内部空洞を持つ非磁性の環状ボビン７１内にその空間のほぼ半分を占める液体７５を封入し、液体７５の液面に所要の浮力を持たせて環状コア７２を環状コアケース７３に収納して浮かせている。環状ボビン７１の外周と中心穴７４の間に、導体パターンを具備したフレキシブル基板７９を巻きつけて結線することにより四つのフレキシブル励磁巻線７６とし、更に、そのフレキシブル励磁巻線７６を包み、環状ボビン７１の径方向にエナメル等で絶縁された金属線を用いて互いに直交する二つの検出巻線７７を環状ボビン７１の中心を通り、交差させて巻回している。
【０００６】
フレキシブル基板７９は環状ボビン７１上の互いに対向する位置に１対を巻きつけ、それと直交する位置にもう１対を巻きつけ、その合計４個を結線することにより環状ボビン７１に施すフレキシブル励磁巻線７６としている。フレキシブル基板７９は、フレキシブル基板接続端子部８０、フレキシブル基板接続部８１、フレキシブル基板導体パターン部８２からなり、フレキシブル基板接続端子部８０およびフレキシブル基板接続部８１はフレキシブル基板導体パターン部８２を環状ボビン７１に巻きつけた後、接続部７８の接続板８３上で接続ピン８４によりフレキシブル基板導体パターン部８２がコイルを構成するように接続され、そのコイルの終端はリード線用接続ピン８７によりリード線８６に接続される。（図７（ａ）では、接続部の１つを示す）
【０００７】
外部より入力する励磁用信号線８５の片側は、１つのフレキシブル基板７９のリード線用接続ピン８７に接続され、リード線８６により４つのフレキシブル基板７９からなるコイルを直列に接続するようリード線８６で各フレキシブル基板７９の入出力ピン間の接続を行い、励磁用信号線８５から励磁電流を入力し励磁を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−２１９７９１号公報
【特許文献２】特開２００８−３９４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来は環状ボビンの検出巻線はエナメル等で絶縁された金属線を巻線機で巻かれていた。この場合、環状ボビンの小型化を行うと、検出巻線を巻くための巻幅も必然的に狭くなり、検出巻線となる金属線にも制約が生じ、検出巻線の巻き状態が整列密巻きを維持し巻くことが困難になってしまっていた。従来技術では、巻数を維持するには金属線の太さを細くするか巻の層数を増やすことで対応できるが、検出巻線の巻き状態が整列密巻きを維持することは困難になる制約があった。
【００１０】
また、従来は環状ボビンの励磁巻線はエナメル等で絶縁された金属線を巻線機で巻かれていた。その後、フレキシブル基板により構成されたフレキシブル励磁巻線により、環状ボビンの小型化を行っていたが、フレキシブル励磁巻線を接続するための接続部が、環状ボビンと別に設けられていたために、環状ボビン自体は小型化できたが、全体としては十分な小型化を行うことができなかった。
【００１１】
本発明の課題は、検出巻線の整列密巻きを維持しつつ、環状ボビンの小型化が可能な、浮力型磁気方位検知素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本発明は、環状の空間を持つ非磁性の環状ボビン内に該空間のほぼ半分を占める液体を封入し、該液面に所要の浮力を持たせて環状コアを環状コアケースに収納して浮かせ、前記環状ボビンの外周と前記環状ボビンの中心穴にフレキシブルなプリント基板上に設けた導体によるフレキシブル励磁巻線を巻回し、更に、該フレキシブル励磁巻線を包み、環状ボビンの径方向に直交する二つのフレキシブルなプリント基板上に設けた導体によるフレキシブル検出巻線を環状ボビンの中心を通り、交差させて巻回して浮力型磁気方位検知素子を構成したものである。
【００１３】
すなわち、本発明によれば、周方向に連続する環状の空間を持つ非磁性の環状ボビン内に該空間のほぼ半分を占める液体を封入し該液体に所要の浮力を持たせて環状磁性コアを環状コアケースに収納して浮かせ、前記環状ボビンの外周と中心穴にフレキシブルなプリント基板上に設けた導体によるパターンを巻きつけてフレキシブル励磁巻線を構成し、該フレキシブル励磁巻線を包み、前記環状ボビンの径方向でかつ中心を通り交差するフレキシブルなプリント基板上に設けた導体によるパターンを巻きつけてフレキシブル検出巻線を構成したことを特徴とする浮力型磁気方位検知素子が得られる。
【００１４】
すなわち、本発明によれば、前記フレキシブル励磁巻線と前記フレキシブル検出巻線の端部を接続してコイルを構成するための接続部を環状ボビンの片面に沿って設けられていることを特徴とする浮力型磁気方位検知素子が得られる。
【００１５】
すなわち、本発明によれば、前記フレキシブル励磁巻線が、１つのプリント基板で構成されたことを特徴とする浮力型磁気方位検知素子が得られる。
【００１６】
すなわち、本発明によれば、前記フレキシブル検出巻線が、１つのプリント基板で構成されたことを特徴とする浮力型磁気方位検知素子が得られる。
【００１７】
励磁巻線と検出巻線の両方を、フレキシブル基板により構成したが、浮力型磁気方位検知素子の装置への装着構成により、どちらか片方のみフレキシブル基板による巻線構成としても良い。
【００１８】
励磁巻線と検出巻線の接続部は、浮力型磁気方位検知素子の装置への装着構成により、環状ボビン片面の同一面に設けても、別々に設ける構成としても良い。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、フレキシブルなプリント基板上を用いることで、励磁巻線と検出巻線の巻き状態が整列密巻きを維持し、環状ボビンのさらなる小型化が可能となった。
【００２０】
また、フレキシブル基板による励磁巻線と検出巻線の巻線パターンの接続部を環状ボビンの片面に沿って配置することによりさらなる小型化が可能となった。
【００２１】
以上のように、本発明によれば、検出巻線としてのフレキシブルなプリント基板の厚みと所要の巻数を構成する導体パターンの幅寸法のみを考慮して設計すればよいので、環状ボビンの小型化が容易となり、励磁巻線と検出巻線の接続部を環状ボビンの片面に沿って配置し、検出巻線の整列密巻きを維持しつつ、環状ボビンの小型化が可能な、浮力型磁気方位検知素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による浮力型磁気方位検知素子を示す図である。図１（ａ）は正面部分断面図、図１（ｂ）は底面図である。
【図２】本発明によるフレキシブル励磁巻線のフレキシブル基板および接続板の詳細構造を示す図であり、図２（ａ）は励磁用フレキシブル基板の正面図、図２（ｂ）はその側面図、図２（ｃ）は励磁用フレキシブル基板導体パターン部のＣ部拡大平面図、図２（ｄ）は励磁用フレキシブル基板接続部のＤ部拡大平面図、図２（ｅ）は励磁用フレキシブル基板導体パターン部のＥ部拡大断面図、図２（ｆ）は励磁用フレキシブル基板接続部のＦ部拡大断面図、図２（ｇ）は励磁用フレキシブル基板接続端子部と励磁用接続板のＧ部拡大断面図である。
【図３】本発明による励磁用フレキシブル基板を模式的に示す図である。
【図４】本発明によるフレキシブル検出巻線のフレキシブル基板および接続板の詳細構造を示す図であり、図４（ａ）は検出用フレキシブル基板の正面図、図４（ｂ）はその側面図、図４（ｃ）は検出用フレキシブル基板導体パターン部のＣ部拡大平面図（一部省略して記載）、図４（ｄ）は検出用フレキシブル基板接続部のＤ部拡大平面図、図４（ｅ）は検出用フレキシブル基板導体パターン部のＥ部拡大断面図、図４（ｆ）は検出用フレキシブル基板接続部のＦ部拡大断面図、図４（ｇ）は検出用フレキシブル基板接続端子部のＧ部拡大断面図、図４（ｈ）検出用接続部のＨ部拡大断面図である。
【図５】本発明による検出用フレキシブル基板を模式的に示す図である。
【図６】従来例１の浮力型磁気方位検知素子を示す図である。図６（ａ）は正面部分断面図、図６（ｂ）は平面図である。
【図７】従来例２の浮力型磁気方位検知素子を示す図である。図７（ａ）は正面部分断面図、図７（ｂ）は平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施の形態を以下に図面に基づき説明する。
【００２４】
図１は本発明による浮力型磁気方位検知素子を示す図である。図１（ａ）は正面部分断面図、図１（ｂ）は底面図である。図１において、浮力型磁気方位検知素子１０における環状ボビン１１の構造および形状は図６（ａ）、図７（ａ）に示した従来の浮力型磁気方位検知素子と同様であり、環状の空間を持つ非磁性の環状ボビン１１内にその空間のほぼ半分を占める液体１５を封入し、液体１５の液面に所要の浮力を持たせて環状コア１２を環状コアケース１３に収納して浮かせている。
【００２５】
ここで、本実施の形態では環状ボビン１１の外周と中心穴１４の間に、導体パターンを具備した励磁用フレキシブル基板を巻きつけて結線することによりフレキシブル検出巻線１６を構成する。更に、環状ボビン１１の径方向に導体パターンを具備した検出用フレキシブル基板を用いて環状ボビン１１の中心を通り、互いに直交するように交差させて巻回してフレキシブル検出巻線１７を構成する。
【００２６】
細長い板状で両端を太くして、矩形状部を設けた励磁用フレキシブル基板は励磁用フレキシブル基板接続端子部、励磁用フレキシブル基板接続部、励磁用フレキシブル基板導体パターン部からなり、励磁用フレキシブル基板接続端子部および励磁用フレキシブル基板接続部は励磁用フレキシブル基板導体パターン部を環状ボビン１１の外周と中心穴１４の間に巻きつけた後、励磁用フレキシブル基板接続端子部と励磁用フレキシブル基板接続部を接続することにより励磁用フレキシブル基板導体パターン部がコイルを構成するように接続され、そのコイルの終端は励磁用接続ピンにより励磁用接続板に接続され、励磁用接続部２０は前記環状ボビン１１の底面に沿って設置され、また励磁用接続板にフレキシブル励磁巻線１６の励磁用出力ピンが設けられている。
【００２７】
細長い板状の検出用フレキシブル基板は検出用フレキシブル基板接続端子部、検出用フレキシブル基板接続部、検出用フレキシブル基板導体パターン部、検出用接続フレキシブル基板からなり、２つの検出用フレキシブル基板接続端子部および検出用フレキシブル基板接続部は検出用フレキシブル基板導体パターン部を環状ボビン１１の径方向に直交するように巻きつけた後、検出用フレキシブル基板接続端子部と検出用フレキシブル基板接続部を検出用接続ピンで接続することにより検出用フレキシブル基板導体パターン部がコイルを構成するように接続され、検出用接続フレキシブル基板により１つの検出用フレキシブル基板と構成される。そのコイルの終端の検出用接続部３０は、前記環状ボビン１１の底面に沿って設置され、検出用接続板とフレキシブル検出巻線１７の検出用出力ピンが設けられている。
【００２８】
図１（ｂ）に示すように、検出用フレキシブル基板は、環状ボビン１１の径方向に直交するように巻きつけ、外部に出力する１つの検出用接続部３０に統合され、検出用出力ピンに接続され、外部に検出信号を出力するように構成した。これにより、従来、エナメル等で絶縁された金属線を用いて互いに直交する二つの検出巻線を巻回したと同様のフレキシブル検出巻線１７を、一つの検出用フレキシブル基板で構成させている。
【００２９】
図２は本発明によるフレキシブル励磁巻線のフレキシブル基板および接続板の詳細構造を示す図であり、図２（ａ）は励磁用フレキシブル基板の正面図、図２（ｂ）はその側面図、図２（ｃ）は励磁用フレキシブル基板導体パターン部のＣ部拡大平面図、図２（ｄ）は励磁用フレキシブル基板接続部のＤ部拡大平面図、図２（ｅ）は励磁用フレキシブル基板導体パターン部のＥ部拡大断面図、図２（ｆ）は励磁用フレキシブル基板接続部のＦ部拡大断面図、図２（ｇ）は励磁用フレキシブル基板接続端子部と励磁用接続板のＧ部拡大断面図である。
【００３０】
図２に示すように、本実施の形態においては、フレキシブル励磁巻線１６の板状で両端を太くした励磁用フレキシブル基板２１の厚さは０．２ｍｍ、励磁用フレキシブル基板接続端子部２２の形状は幅４．５ｍｍ、長さ２０ｍｍ、励磁用フレキシブル基板接続部２３の形状は幅４．５ｍｍ、長さ１８ｍｍ、励磁用フレキシブル基板導体パターン部２４の形状は幅２．８ｍｍ、長さ５２ｍｍである。また、フレキシブル励磁巻線１６の励磁用フレキシブル基板２１は厚さ１００μｍのポリエステルやポリイミドフイルム等の絶縁性樹脂４１の片面に導体として５０μｍの銅箔４２を設置したものを材料とし（図２（ｅ））、その銅箔４２をエッチング法などでパターン化して形成したものである。励磁用フレキシブル基板導体パターン部２４に形成されたコイル線および線間隔は、ともに０．１ｍｍであり、そのコイル線パターンは絶縁性樹脂４１の表裏面に形成されている。ここでは１つの励磁巻線フレキシブル基板２１での巻数を２６回とするため、１面１３本のコイル線パターンが形成されている。コイル線パターンの両側部には０．１ｍｍの導体のない縁部を設けている。
【００３１】
励磁用フレキシブル基板接続端子部２２および励磁用フレキシブル基板接続部２３では各コイル線パターンを接続してコイルを構成するためのスルーホール４３およびスルーホール４４がそれぞれ形成されている。図２（ｇ）に示すように、励磁用フレキシブル基板接続端子部２２の裏面には厚さ１ｍｍのエポキシ樹脂からなる励磁用接続板２５が強度を補うために一体化されており、スルーホール４４にはリード線と接続するための励磁用出力ピン２７と励磁用フレキシブル接続部２３のコイル線と接続するための励磁用接続ピン２６が挿入されている。本実施の形態においては、励磁用出力ピン２７はφ０.５ｍｍの金属線を圧入して形成したものであり、励磁用接続ピン２６はφ０.２ｍｍの金属線を圧入して形成したものである。また励磁用フレキシブル基板接続部２３のスルーホール４３およびスルーホール４４には励磁用接続ピン２６と励磁用出力接続ピン２７のロウ付け用の座４５が形成されている。
【００３２】
図３は本発明による励磁用フレキシブル基板を模式的に示す図である。図３において、フレキシブル励磁巻線１６の励磁用フレキシブル基板導体パターン部２４および励磁用フレキシブル基板接続端子部２２と励磁用フレキシブル基板接続部２３に形成されたコイル線パターンおよびスルーホール４３およびスルーホール４４の配線パターンを模式的に示す。励磁用スルーホールの番号ａ２からａ７は励磁用フレキシブル基板接続端子部２２の各スルーホールの番号を表し、励磁用スルーホールの番号ｂ１からｂ６は励磁用フレキシブル基板接続部２３の各スルーホールの番号を表す。
【００３３】
環状ボビン１１に励磁用フレキシブル基板導体パターン部２４が巻回され折り返されて、励磁用フレキシブル基板接続端子部２２と励磁用フレキシブル基板接続部２３が励磁用接続ピン２６により接続される場合、図３において、各励磁用のスルーホールは、励磁用のスルーホールの番号ｂ１とａ２、ｂ２とａ３、ｂ３とａ４、ｂ４とａ５、ｂ５とａ６、ｂ６とａ７、がそれぞれ励磁用接続ピン２６で結合される。この結果、配線の接続は、ａ１→ｂ１→ａ２→ｂ２→ａ３→ｂ３→ａ４→ｂ４→ａ５→ｂ５→ａ６→ｂ６→ａ７→ａ８のように結線され、６回巻きのコイルが形成される。
【００３４】
図３は、配線の説明のために示したものであるが、本実施の形態においては、同様な接続により表のパターンで１３回巻き、裏のパターンで１３回巻き、合計２６回巻きのコイルが形成される。なお、表と裏のパターンに対応するスルーホールは分離して設けられ、表側の巻き終わりと裏側の巻き始めの配線が接続されるよう形成されている。同様にして、４つの励磁用フレキシブル基板２１により、フレキシブル励磁巻線１６を構成する。
【００３５】
本実施の形態では、４つの励磁用フレキシブル基板２１でフレキシブル励磁巻線１６を構成したが、例えば環状に作成された励磁用接続フレキシブル基板等により４つの励磁用フレキシブル基板２１を１つのプリント基板として接続して構成することも可能である。それにより、１つのプリント基板によりフレキシブル励磁巻線１６を構成することが可能になる。
【００３６】
図４は本発明によるフレキシブル検出巻線のフレキシブル基板および接続板の詳細構造を示す図であり、図４（ａ）は検出用フレキシブル基板の正面図、図４（ｂ）はその側面図、図４（ｃ）は検出用フレキシブル基板導体パターン部のＣ部拡大平面図（一部省略して記載）、図４（ｄ）は検出用フレキシブル基板接続部のＤ部拡大平面図、図４（ｅ）は検出用フレキシブル基板導体パターン部のＥ部拡大断面図、図４（ｆ）は検出用フレキシブル基板接続部のＦ部拡大断面図、図４（ｇ）は検出用フレキシブル基板接続端子部のＧ部拡大断面図、図４（ｈ）検出用接続部のＨ部拡大断面図である。
【００３７】
図４に示すように、本実施の形態においては、検出巻線となる板状の検出用フレキシブル基板３１の厚さは０．２ｍｍ、検出用フレキシブル基板接続端子部３２の形状は幅４．６ｍｍ、長さ１５ｍｍ、検出用フレキシブル基板接続部３３の形状は幅４．６ｍｍ、長さ１０５ｍｍ、検出用フレキシブル基板導体パターン部３４の形状は幅４．６ｍｍ、長さ１５ｍｍ、検出用接続フレキシブル基板３８の形状はφ１５ｍｍ、検出用接続部３０の形状は幅４．０ｍｍ、長さ２０ｍｍである。また、検出用フレキシブル基板３１は厚さ１００μｍのポリエステルやポリイミドフイルム等の絶縁性樹脂４１の片面に導体として５０μｍの銅箔４２を設置したものを材料とし（図４（ｅ））、その銅箔４２をエッチング法などでパターン化して形成したものである。検出用フレキシブル基板導体パターン部３４に形成されたコイル線の幅は０．１ｍｍ、線間隔は５０μｍであり、そのコイル線パターンは絶縁性樹脂４１の表面に形成されている。ここでは１つの検出用フレキシブル基板３１での巻数を３０回とするため、１面３０本のコイル線パターンが形成されている。コイル線パターンの両側部には５０μｍの導体のない縁部を設けている（図４（ｃ））。
【００３８】
検出用接続フレキシブル基板３８は、φ１５ｍｍの環状部に、２つの細長い板状の検出用フレキシブル基板３１と、板状で片端を太くし矩形状部を設けた検出接続部３０を、それぞれ接続し、１つのプリント基板を構成している。検出用接続フレキシブル基板３８は、環状ボビン１１の底面に配設され、２つの検出用フレキシブル基板３１がそれぞれフレキシブル検出巻線１７を構成する。検出用接続フレキシブル基板３８の構成とすることより、１つのプリント基板によりフレキシブル検出巻線１７を構成することが可能になる。
【００３９】
検出用フレキシブル基板接続端子部３２および検出用フレキシブル基板接続部３３では各コイル線パターンを接続してコイルを構成するためのスルーホール４３およびスルーホール４４がそれぞれ形成されている。図４（ｇ）、図４（ｈ）に示すように、検出用接続部３０は検出用接続板３５とつながっており、検出用接続板３５には外部との接続用の検出用出力ピン３７が挿入されている。一方検出用フレキシブル基板接続端子部３２にはフレキシブル基板接続端子部３２のコイル線と接続するための検出用接続ピン３６が挿入されている。本実施の形態においては、検出用出力ピン３７はφ０.５ｍｍの金属線を圧入して形成したものであり、検出用接続ピン３６はφ０.２ｍｍの金属線を圧入して形成したものである。また検出用フレキシブル基板接続部３３の検出用スルーホール４３およびスルーホール４４には検出用接続ピン３６と検出用出力ピン３７のロウ付け用の座４５が形成されている。
【００４０】
図５は本発明による検出用フレキシブル基板を模式的に示す図である。図５において、フレキシブル検出巻線１７の検出用フレキシブル基板導体パターン部３４および検出用フレキシブル基板接続端子部３２、検出用フレキシブル基板接続部３３に形成されたコイル線パターンおよびスルーホール４３およびスルーホール４４の配線パターンを模式的に示す。検出用スルーホールの番号ａ２からａ１１は検出用フレキシブル基板接続端子部３２の各スルーホールの番号を表し、検出用スルーホールの番号ｂ１からｂ１０は検出用フレキシブル基板接続部３３の各スルーホールの番号を表す。
【００４１】
環状ボビン１１に検出用フレキシブル基板導体パターン部３４が巻回され折り返されて、検出用フレキシブル基板接続端子部３２と検出用フレキシブル基板接続部３３が検出用接続ピン３６により接続される場合、図５において、各検出用のスルーホールは、検出用のスルーホールの番号ｄ１とｃ２、ｄ２とｃ３、ｄ３とｃ４、ｄ４とｃ５、ｄ５とｃ６、ｄ６とｃ７、ｄ７とｃ８、ｄ９とｃ１０、ｄ１０とｃ１１がそれぞれ検出用接続ピン３６で結合される。この結果、配線の接続は、ｃ１→ｄ１→ｃ２→ｄ２→ｃ３→ｄ３→ｃ４→ｄ４→ｃ５→ｄ５→ｃ６→ｄ６→ｃ７→ｄ７→ｃ８→ｄ８→ｃ９→ｄ９→ｃ１０→ｄ１０→ｃ１１のように結線され、１０回巻きのコイルが形成される。
【００４２】
上記は配線の説明のために示したものであるが、本実施の形態においては、同様な接続によりパターンで３０回巻きのコイルが形成される。このような検出用接続フレキシブル基板３８を用いる構成により、フレキシブル検出巻線１７が１つのフレキシブル基板により構成される。
【００４３】
なお、本実施の形態での環状ボビン１１の高さは３０ｍｍ、環状ボビン１１の外径は３０ｍｍ、環状ボビン１１の内径は５.５ｍｍであり、小型の浮力型磁気方位検知素子１０を構成している。また、フレキシブル励磁巻線１６とフレキシブル検出巻線１７の接続部が環状ボビン１１の底面に配置されているので、さらなる小型化が可能となる。
【００４４】
本発明の実施するための形態として、説明しやすいように、浮力型磁気方位検知素子１０のフレキシブル励磁巻線１６として、４つの励磁用フレキシブル基板２１を用いて構成し説明したが、フレキシブル検出巻線１７が１つの検出用フレキシブル基板３１により構成されているように、励磁用フレキシブル基板２１の構造を検出用フレキシブル基板３１のように構成させて、１つの励磁用フレキシブル基板により構成することも当然可能である。
【００４５】
以上述べたように、本発明により、検出巻線の整列密巻きを維持しつつ、環状ボビンの小型化が可能な、浮力型磁気方位検知素子が得られる。
【００４６】
なお、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、環状ボビンの形状や構造、フレキシブル基板の構成、形状、材質および形成されたコイルパターンの形状などは目的とする浮力型磁気方位検知素子の特性、形状などに合わせて設計することができる。
【００４７】
以上、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、これらの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。
【００４８】
本発明は、地磁気変化を検出データとして用いる高精度なＧＰＳ装置等に利用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１０ 浮力型磁気方位検知素子
１１ 環状ボビン
１２ 環状コア
１３ 環状コアケース
１４ 中心穴
１５ 液体
１６ フレキシブル励磁巻線
１７ フレキシブル検出巻線
２０ 励磁用接続部
２１ 励磁用フレキシブル基板
２２ 励磁用フレキシブル基板接続端子部
２３ 励磁用フレキシブル基板接続部
２４ 励磁用フレキシブル基板導体パターン部
２５ 励磁用接続板
２６ 励磁用接続ピン
２７ 励磁用出力ピン
ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６、ａ７、ａ８、ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４、ｂ５、ｂ６ 励磁用スルーホールの番号
３０ 検出用接続部
３１ 検出用フレキシブル基板
３２ 検出用フレキシブル基板接続端子部
３３ 検出用フレキシブル基板接続部
３４ 検出用フレキシブル基板導体パターン部
３５ 検出用接続板
３６ 検出用接続ピン
３７ 検出用出力ピン
ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４、ｃ５、ｃ６、ｃ７、ｃ８、ｃ９、ｃ１０、ｃ１１、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５、ｄ６、ｄ７、ｄ８、ｄ９、ｄ１０ 検出用スルーホールの番号
３８ 検出用接続フレキシブル基板
４１ 絶縁性樹脂
４２ 銅箔
４３、４４ スルーホール
４５ ロウ付け用の座
５０ 浮力型磁気方位検知素子
５１ 環状ボビン
５２ 環状コア
５３ 環状コアケース
５４ 中心穴
５５ 液体
５６ 励磁巻線
５７ 検出巻線
７０ 浮力型磁気方位検知素子
７１ 環状ボビン
７２ 環状コア
７３ 環状コアケース
７４ 中心穴
７５ 液体
７６ フレキシブル励磁巻線
７７ 検出巻線
７８ 接続部
７９ フレキシブル基板
８０ フレキシブル基板接続端子部
８１ フレキシブル基板接続部
８２ フレキシブル基板導体パターン部
８３ 接続板
８４ 接続ピン
８５ 励振用信号線
８６ リード線
８７ リード線用接続ピン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地磁気を検出して方位を検出するフラックスゲート方式方位計により構成した浮力型磁気方位検知素子に関し、特に、環状ボビン内の液体上に、環状コアケースに収納した環状磁性コアが浮いている浮力型磁気方位検知素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
地磁気の東西南北を検出する様に構成したフラックスゲート方式磁気方位計の一つに、特許文献１に記載されているように、浮力型磁気方位検知素子がある。この浮力型磁気方位検知素子の従来の構成の一例を図６に示す。図６は、従来例１の浮力型磁気方位検知素子を示す図である。図６（ａ）は正面部分断面図、図６（ｂ）は平面図である。図６に示す浮力型磁気方位検知素子５０において、環状コアケース５３に収納した環状磁性コア（以下、環状コアと称す）５２を、非磁性の環状ボビン５１の内部空間に、ほぼ半分を占める液体５５を封入して浮かし、環状ボビン５１の外周と中心穴５４の間にエナメル等で絶縁された金属線を用いて四つの励磁巻線５６を巻回し、さらにその上にエナメル等で絶縁された金属線を用いて互いに直交する二つの検出巻線５７を巻回し形成したものである。このような構造の浮力型磁気方位検知素子５０は特に動揺が激しい装置内で使用する方位検出器で用いられている。
【０００３】
方位検出器は様々な装置で用いられているが、装置の小型化に対する市場要求は大きく、この要求に対応するために浮力型磁気方位検知素子についても小型化が必要となっている。浮力型磁気方位検知素子５０の場合、その形状は液体５５を収納した環状ボビン５１の形状でほぼ決定されており、小型化のためには環状ボビン５１の形状を小型化する必要がある。
【０００４】
このような小型化の例として、励磁巻線をフレキシブルなプリント基板（以下、フレキシブル基板と称す）で構成した浮力型磁気方位検知素子が特許文献２に開示されている。この従来の浮力型磁気方位検知素子の構成の一例を図７に示す。図７は、従来例２の浮力型磁気方位検知素子を示す図である。図７（ａ）は正面部分断面図、図７（ｂ）は平面図である。
【０００５】
図７（ａ）に示す浮力型磁気方位検知素子７０において、環状ボビン７１の構造および形状は、環状の内部空洞を持つ非磁性の環状ボビン７１内にその空間のほぼ半分を占める液体７５を封入し、液体７５の液面に所要の浮力を持たせて環状コア７２を環状コアケース７３に収納して浮かせている。環状ボビン７１の外周と中心穴７４の間に、導体パターンを具備したフレキシブル基板７９を巻きつけて結線することにより四つのフレキシブル励磁巻線７６とし、更に、そのフレキシブル励磁巻線７６を包み、環状ボビン７１の径方向にエナメル等で絶縁された金属線を用いて互いに直交する二つの検出巻線７７を環状ボビン７１の中心を通り、交差させて巻回している。
【０００６】
フレキシブル基板７９は環状ボビン７１上の互いに対向する位置に１対を巻きつけ、それと直交する位置にもう１対を巻きつけ、その合計４個を結線することにより環状ボビン７１に施すフレキシブル励磁巻線７６としている。フレキシブル基板７９は、フレキシブル基板接続端子部８０、フレキシブル基板接続部８１、フレキシブル基板導体パターン部８２からなり、フレキシブル基板接続端子部８０およびフレキシブル基板接続部８１はフレキシブル基板導体パターン部８２を環状ボビン７１に巻きつけた後、接続部７８の接続板８３上で接続ピン８４によりフレキシブル基板導体パターン部８２がコイルを構成するように接続され、そのコイルの終端はリード線用接続ピン８７によりリード線８６に接続される。（図７（ａ）では、接続部の１つを示す）
【０００７】
外部より入力する励磁用信号線８５の片側は、１つのフレキシブル基板７９のリード線用接続ピン８７に接続され、リード線８６により４つのフレキシブル基板７９からなるコイルを直列に接続するようリード線８６で各フレキシブル基板７９の入出力ピン間の接続を行い、励磁用信号線８５から励磁電流を入力し励磁を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−２１９７９１号公報
【特許文献２】特開２００８−３９４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来は環状ボビンの検出巻線はエナメル等で絶縁された金属線を巻線機で巻かれていた。この場合、環状ボビンの小型化を行うと、検出巻線を巻くための巻幅も必然的に狭くなり、検出巻線となる金属線にも制約が生じ、検出巻線の巻き状態が整列密巻きを維持し巻くことが困難になってしまっていた。従来技術では、巻数を維持するには金属線の太さを細くするか巻の層数を増やすことで対応できるが、検出巻線の巻き状態が整列密巻きを維持することは困難になる制約があった。
【００１０】
また、従来は環状ボビンの励磁巻線はエナメル等で絶縁された金属線を巻線機で巻かれていた。その後、フレキシブル基板により構成されたフレキシブル励磁巻線により、環状ボビンの小型化を行っていたが、フレキシブル励磁巻線を接続するための接続部が、環状ボビンと別に設けられていたために、環状ボビン自体は小型化できたが、全体としては十分な小型化を行うことができなかった。
【００１１】
本発明の課題は、検出巻線の整列密巻きを維持しつつ、環状ボビンの小型化が可能な、浮力型磁気方位検知素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本発明は、環状の空間を持つ非磁性の環状ボビン内に該空間のほぼ半分を占める液体を封入し、該液面に所要の浮力を持たせて環状コアを環状コアケースに収納して浮かせ、前記環状ボビンの外周と前記環状ボビンの中心穴にフレキシブルなプリント基板上に設けた導体によるフレキシブル励磁巻線を巻回し、更に、該フレキシブル励磁巻線を包み、環状ボビンの径方向に直交する二つのフレキシブルなプリント基板上に設けた導体によるフレキシブル検出巻線を環状ボビンの中心を通り、交差させて巻回して浮力型磁気方位検知素子を構成したものである。
【００１３】
すなわち、本発明によれば、周方向に連続する環状の空間を持つ非磁性の環状ボビン内に該空間のほぼ半分を占める液体を封入し該液体に所要の浮力を持たせて環状磁性コアを環状コアケースに収納して浮かせ、前記環状ボビンの外周と中心穴にフレキシブルなプリント基板上に設けた導体によるパターンを巻きつけてフレキシブル励磁巻線を構成し、該フレキシブル励磁巻線を包み、前記環状ボビンの径方向でかつ中心を通り交差するフレキシブルなプリント基板上に設けた導体によるパターンを巻きつけてフレキシブル検出巻線を構成したことを特徴とする浮力型磁気方位検知素子が得られる。
【００１４】
すなわち、本発明によれば、前記フレキシブル励磁巻線と前記フレキシブル検出巻線の端部を接続してコイルを構成するための接続部を環状ボビンの片面に沿って設けられていることを特徴とする浮力型磁気方位検知素子が得られる。
【００１５】
すなわち、本発明によれば、前記フレキシブル励磁巻線が、１つのプリント基板で構成されたことを特徴とする浮力型磁気方位検知素子が得られる。
【００１６】
すなわち、本発明によれば、前記フレキシブル検出巻線が、１つのプリント基板で構成されたことを特徴とする浮力型磁気方位検知素子が得られる。
【００１７】
励磁巻線と検出巻線の両方を、フレキシブル基板により構成したが、浮力型磁気方位検知素子の装置への装着構成により、どちらか片方のみフレキシブル基板による巻線構成としても良い。
【００１８】
励磁巻線と検出巻線の接続部は、浮力型磁気方位検知素子の装置への装着構成により、環状ボビン片面の同一面に設けても、別々に設ける構成としても良い。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、フレキシブルなプリント基板上を用いることで、励磁巻線と検出巻線の巻き状態が整列密巻きを維持し、環状ボビンのさらなる小型化が可能となった。
【００２０】
また、フレキシブル基板による励磁巻線と検出巻線の巻線パターンの接続部を環状ボビンの片面に沿って配置することによりさらなる小型化が可能となった。
【００２１】
以上のように、本発明によれば、検出巻線としてのフレキシブルなプリント基板の厚みと所要の巻数を構成する導体パターンの幅寸法のみを考慮して設計すればよいので、環状ボビンの小型化が容易となり、励磁巻線と検出巻線の接続部を環状ボビンの片面に沿って配置し、検出巻線の整列密巻きを維持しつつ、環状ボビンの小型化が可能な、浮力型磁気方位検知素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による浮力型磁気方位検知素子を示す図である。図１（ａ）は正面部分断面図、図１（ｂ）は底面図である。
【図２】本発明によるフレキシブル励磁巻線のフレキシブル基板および接続板の詳細構造を示す図であり、図２（ａ）は励磁用フレキシブル基板の正面図、図２（ｂ）はその側面図、図２（ｃ）は励磁用フレキシブル基板導体パターン部のＣ部拡大平面図、図２（ｄ）は励磁用フレキシブル基板接続部のＤ部拡大平面図、図２（ｅ）は励磁用フレキシブル基板導体パターン部のＥ部拡大断面図、図２（ｆ）は励磁用フレキシブル基板接続部のＦ部拡大断面図、図２（ｇ）は励磁用フレキシブル基板接続端子部と励磁用接続板のＧ部拡大断面図である。
【図３】本発明による励磁用フレキシブル基板を模式的に示す図である。
【図４】本発明によるフレキシブル検出巻線のフレキシブル基板および接続板の詳細構造を示す図であり、図４（ａ）は検出用フレキシブル基板の正面図、図４（ｂ）はその側面図、図４（ｃ）は検出用フレキシブル基板導体パターン部のＣ部拡大平面図（一部省略して記載）、図４（ｄ）は検出用フレキシブル基板接続部のＤ部拡大平面図、図４（ｅ）は検出用フレキシブル基板導体パターン部のＥ部拡大断面図、図４（ｆ）は検出用フレキシブル基板接続部のＦ部拡大断面図、図４（ｇ）は検出用フレキシブル基板接続端子部のＧ部拡大断面図、図４（ｈ）検出用接続部のＨ部拡大断面図である。
【図５】本発明による検出用フレキシブル基板を模式的に示す図である。
【図６】従来例１の浮力型磁気方位検知素子を示す図である。図６（ａ）は正面部分断面図、図６（ｂ）は平面図である。
【図７】従来例２の浮力型磁気方位検知素子を示す図である。図７（ａ）は正面部分断面図、図７（ｂ）は平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施の形態を以下に図面に基づき説明する。
【００２４】
図１は本発明による浮力型磁気方位検知素子を示す図である。図１（ａ）は正面部分断面図、図１（ｂ）は底面図である。図１において、浮力型磁気方位検知素子１０における環状ボビン１１の構造および形状は図６（ａ）、図７（ａ）に示した従来の浮力型磁気方位検知素子と同様であり、環状の空間を持つ非磁性の環状ボビン１１内にその空間のほぼ半分を占める液体１５を封入し、液体１５の液面に所要の浮力を持たせて環状コア１２を環状コアケース１３に収納して浮かせている。
【００２５】
ここで、本実施の形態では環状ボビン１１の外周と中心穴１４の間に、導体パターンを具備した励磁用フレキシブル基板を巻きつけて結線することによりフレキシブル検出巻線１６を構成する。更に、環状ボビン１１の径方向に導体パターンを具備した検出用フレキシブル基板を用いて環状ボビン１１の中心を通り、互いに直交するように交差させて巻回してフレキシブル検出巻線１７を構成する。
【００２６】
細長い板状で両端を太くして、矩形状部を設けた励磁用フレキシブル基板は励磁用フレキシブル基板接続端子部、励磁用フレキシブル基板接続部、励磁用フレキシブル基板導体パターン部からなり、励磁用フレキシブル基板接続端子部および励磁用フレキシブル基板接続部は励磁用フレキシブル基板導体パターン部を環状ボビン１１の外周と中心穴１４の間に巻きつけた後、励磁用フレキシブル基板接続端子部と励磁用フレキシブル基板接続部を接続することにより励磁用フレキシブル基板導体パターン部がコイルを構成するように接続され、そのコイルの終端は励磁用接続ピンにより励磁用接続板に接続され、励磁用接続部２０は前記環状ボビン１１の底面に沿って設置され、また励磁用接続板にフレキシブル励磁巻線１６の励磁用出力ピンが設けられている。
【００２７】
細長い板状の検出用フレキシブル基板は検出用フレキシブル基板接続端子部、検出用フレキシブル基板接続部、検出用フレキシブル基板導体パターン部、検出用接続フレキシブル基板からなり、２つの検出用フレキシブル基板接続端子部および検出用フレキシブル基板接続部は検出用フレキシブル基板導体パターン部を環状ボビン１１の径方向に直交するように巻きつけた後、検出用フレキシブル基板接続端子部と検出用フレキシブル基板接続部を検出用接続ピンで接続することにより検出用フレキシブル基板導体パターン部がコイルを構成するように接続され、検出用接続フレキシブル基板により１つの検出用フレキシブル基板と構成される。そのコイルの終端の検出用接続部３０は、前記環状ボビン１１の底面に沿って設置され、検出用接続板とフレキシブル検出巻線１７の検出用出力ピンが設けられている。
【００２８】
図１（ｂ）に示すように、検出用フレキシブル基板は、環状ボビン１１の径方向に直交するように巻きつけ、外部に出力する１つの検出用接続部３０に統合され、検出用出力ピンに接続され、外部に検出信号を出力するように構成した。これにより、従来、エナメル等で絶縁された金属線を用いて互いに直交する二つの検出巻線を巻回したと同様のフレキシブル検出巻線１７を、一つの検出用フレキシブル基板で構成させている。
【００２９】
図２は本発明によるフレキシブル励磁巻線のフレキシブル基板および接続板の詳細構造を示す図であり、図２（ａ）は励磁用フレキシブル基板の正面図、図２（ｂ）はその側面図、図２（ｃ）は励磁用フレキシブル基板導体パターン部のＣ部拡大平面図、図２（ｄ）は励磁用フレキシブル基板接続部のＤ部拡大平面図、図２（ｅ）は励磁用フレキシブル基板導体パターン部のＥ部拡大断面図、図２（ｆ）は励磁用フレキシブル基板接続部のＦ部拡大断面図、図２（ｇ）は励磁用フレキシブル基板接続端子部と励磁用接続板のＧ部拡大断面図である。
【００３０】
図２に示すように、本実施の形態においては、フレキシブル励磁巻線１６の板状で両端を太くした励磁用フレキシブル基板２１の厚さは０．２ｍｍ、励磁用フレキシブル基板接続端子部２２の形状は幅４．５ｍｍ、長さ２０ｍｍ、励磁用フレキシブル基板接続部２３の形状は幅４．５ｍｍ、長さ１８ｍｍ、励磁用フレキシブル基板導体パターン部２４の形状は幅２．８ｍｍ、長さ５２ｍｍである。また、フレキシブル励磁巻線１６の励磁用フレキシブル基板２１は厚さ１００μｍのポリエステルやポリイミドフイルム等の絶縁性樹脂４１の片面に導体として５０μｍの銅箔４２を設置したものを材料とし（図２（ｅ））、その銅箔４２をエッチング法などでパターン化して形成したものである。励磁用フレキシブル基板導体パターン部２４に形成されたコイル線および線間隔は、ともに０．１ｍｍであり、そのコイル線パターンは絶縁性樹脂４１の表裏面に形成されている。ここでは１つの励磁巻線フレキシブル基板２１での巻数を２６回とするため、１面１３本のコイル線パターンが形成されている。コイル線パターンの両側部には０．１ｍｍの導体のない縁部を設けている。
【００３１】
励磁用フレキシブル基板接続端子部２２および励磁用フレキシブル基板接続部２３では各コイル線パターンを接続してコイルを構成するためのスルーホール４３およびスルーホール４４がそれぞれ形成されている。図２（ｇ）に示すように、励磁用フレキシブル基板接続端子部２２の裏面には厚さ１ｍｍのエポキシ樹脂からなる励磁用接続板２５が強度を補うために一体化されており、スルーホール４４にはリード線と接続するための励磁用出力ピン２７と励磁用フレキシブル接続部２３のコイル線と接続するための励磁用接続ピン２６が挿入されている。本実施の形態においては、励磁用出力ピン２７はφ０.５ｍｍの金属線を圧入して形成したものであり、励磁用接続ピン２６はφ０.２ｍｍの金属線を圧入して形成したものである。また励磁用フレキシブル基板接続部２３のスルーホール４３およびスルーホール４４には励磁用接続ピン２６と励磁用出力接続ピン２７のロウ付け用の座４５が形成されている。
【００３２】
図３は本発明による励磁用フレキシブル基板を模式的に示す図である。図３において、フレキシブル励磁巻線１６の励磁用フレキシブル基板導体パターン部２４および励磁用フレキシブル基板接続端子部２２と励磁用フレキシブル基板接続部２３に形成されたコイル線パターンおよびスルーホール４３およびスルーホール４４の配線パターンを模式的に示す。励磁用スルーホールの番号ａ２からａ７は励磁用フレキシブル基板接続端子部２２の各スルーホールの番号を表し、励磁用スルーホールの番号ｂ１からｂ６は励磁用フレキシブル基板接続部２３の各スルーホールの番号を表す。
【００３３】
環状ボビン１１に励磁用フレキシブル基板導体パターン部２４が巻回され折り返されて、励磁用フレキシブル基板接続端子部２２と励磁用フレキシブル基板接続部２３が励磁用接続ピン２６により接続される場合、図３において、各励磁用のスルーホールは、励磁用のスルーホールの番号ｂ１とａ２、ｂ２とａ３、ｂ３とａ４、ｂ４とａ５、ｂ５とａ６、ｂ６とａ７、がそれぞれ励磁用接続ピン２６で結合される。この結果、配線の接続は、ａ１→ｂ１→ａ２→ｂ２→ａ３→ｂ３→ａ４→ｂ４→ａ５→ｂ５→ａ６→ｂ６→ａ７→ａ８のように結線され、６回巻きのコイルが形成される。
【００３４】
図３は、配線の説明のために示したものであるが、本実施の形態においては、同様な接続により表のパターンで１３回巻き、裏のパターンで１３回巻き、合計２６回巻きのコイルが形成される。なお、表と裏のパターンに対応するスルーホールは分離して設けられ、表側の巻き終わりと裏側の巻き始めの配線が接続されるよう形成されている。同様にして、４つの励磁用フレキシブル基板２１により、フレキシブル励磁巻線１６を構成する。
【００３５】
本実施の形態では、４つの励磁用フレキシブル基板２１でフレキシブル励磁巻線１６を構成したが、例えば環状に作成された励磁用接続フレキシブル基板等により４つの励磁用フレキシブル基板２１を１つのプリント基板として接続して構成することも可能である。それにより、１つのプリント基板によりフレキシブル励磁巻線１６を構成することが可能になる。
【００３６】
図４は本発明によるフレキシブル検出巻線のフレキシブル基板および接続板の詳細構造を示す図であり、図４（ａ）は検出用フレキシブル基板の正面図、図４（ｂ）はその側面図、図４（ｃ）は検出用フレキシブル基板導体パターン部のＣ部拡大平面図（一部省略して記載）、図４（ｄ）は検出用フレキシブル基板接続部のＤ部拡大平面図、図４（ｅ）は検出用フレキシブル基板導体パターン部のＥ部拡大断面図、図４（ｆ）は検出用フレキシブル基板接続部のＦ部拡大断面図、図４（ｇ）は検出用フレキシブル基板接続端子部のＧ部拡大断面図、図４（ｈ）検出用接続部のＨ部拡大断面図である。
【００３７】
図４に示すように、本実施の形態においては、検出巻線となる板状の検出用フレキシブル基板３１の厚さは０．２ｍｍ、検出用フレキシブル基板接続端子部３２の形状は幅４．６ｍｍ、長さ１５ｍｍ、検出用フレキシブル基板接続部３３の形状は幅４．６ｍｍ、長さ１０５ｍｍ、検出用フレキシブル基板導体パターン部３４の形状は幅４．６ｍｍ、長さ１５ｍｍ、検出用接続フレキシブル基板３８の形状はφ１５ｍｍ、検出用接続部３０の形状は幅４．０ｍｍ、長さ２０ｍｍである。また、検出用フレキシブル基板３１は厚さ１００μｍのポリエステルやポリイミドフイルム等の絶縁性樹脂４１の片面に導体として５０μｍの銅箔４２を設置したものを材料とし（図４（ｅ））、その銅箔４２をエッチング法などでパターン化して形成したものである。検出用フレキシブル基板導体パターン部３４に形成されたコイル線の幅は０．１ｍｍ、線間隔は５０μｍであり、そのコイル線パターンは絶縁性樹脂４１の表面に形成されている。ここでは１つの検出用フレキシブル基板３１での巻数を３０回とするため、１面３０本のコイル線パターンが形成されている。コイル線パターンの両側部には５０μｍの導体のない縁部を設けている（図４（ｃ））。
【００３８】
検出用接続フレキシブル基板３８は、φ１５ｍｍの環状部に、２つの細長い板状の検出用フレキシブル基板３１と、板状で片端を太くし矩形状部を設けた検出接続部３０を、それぞれ接続し、１つのプリント基板を構成している。検出用接続フレキシブル基板３８は、環状ボビン１１の底面に配設され、２つの検出用フレキシブル基板３１がそれぞれフレキシブル検出巻線１７を構成する。検出用接続フレキシブル基板３８の構成とすることより、１つのプリント基板によりフレキシブル検出巻線１７を構成することが可能になる。
【００３９】
検出用フレキシブル基板接続端子部３２および検出用フレキシブル基板接続部３３では各コイル線パターンを接続してコイルを構成するためのスルーホール４３およびスルーホール４４がそれぞれ形成されている。図４（ｇ）、図４（ｈ）に示すように、検出用接続部３０は検出用接続板３５とつながっており、検出用接続板３５には外部との接続用の検出用出力ピン３７が挿入されている。一方検出用フレキシブル基板接続端子部３２にはフレキシブル基板接続端子部３２のコイル線と接続するための検出用接続ピン３６が挿入されている。本実施の形態においては、検出用出力ピン３７はφ０.５ｍｍの金属線を圧入して形成したものであり、検出用接続ピン３６はφ０.２ｍｍの金属線を圧入して形成したものである。また検出用フレキシブル基板接続部３３の検出用スルーホール４３およびスルーホール４４には検出用接続ピン３６と検出用出力ピン３７のロウ付け用の座４５が形成されている。
【００４０】
図５は本発明による検出用フレキシブル基板を模式的に示す図である。図５において、フレキシブル検出巻線１７の検出用フレキシブル基板導体パターン部３４および検出用フレキシブル基板接続端子部３２、検出用フレキシブル基板接続部３３に形成されたコイル線パターンおよびスルーホール４３およびスルーホール４４の配線パターンを模式的に示す。検出用スルーホールの番号ａ２からａ１１は検出用フレキシブル基板接続端子部３２の各スルーホールの番号を表し、検出用スルーホールの番号ｂ１からｂ１０は検出用フレキシブル基板接続部３３の各スルーホールの番号を表す。
【００４１】
環状ボビン１１に検出用フレキシブル基板導体パターン部３４が巻回され折り返されて、検出用フレキシブル基板接続端子部３２と検出用フレキシブル基板接続部３３が検出用接続ピン３６により接続される場合、図５において、各検出用のスルーホールは、検出用のスルーホールの番号ｄ１とｃ２、ｄ２とｃ３、ｄ３とｃ４、ｄ４とｃ５、ｄ５とｃ６、ｄ６とｃ７、ｄ７とｃ８、ｄ９とｃ１０、ｄ１０とｃ１１がそれぞれ検出用接続ピン３６で結合される。この結果、配線の接続は、ｃ１→ｄ１→ｃ２→ｄ２→ｃ３→ｄ３→ｃ４→ｄ４→ｃ５→ｄ５→ｃ６→ｄ６→ｃ７→ｄ７→ｃ８→ｄ８→ｃ９→ｄ９→ｃ１０→ｄ１０→ｃ１１のように結線され、１０回巻きのコイルが形成される。
【００４２】
上記は配線の説明のために示したものであるが、本実施の形態においては、同様な接続によりパターンで３０回巻きのコイルが形成される。このような検出用接続フレキシブル基板３８を用いる構成により、フレキシブル検出巻線１７が１つのフレキシブル基板により構成される。
【００４３】
なお、本実施の形態での環状ボビン１１の高さは３０ｍｍ、環状ボビン１１の外径は３０ｍｍ、環状ボビン１１の内径は５.５ｍｍであり、小型の浮力型磁気方位検知素子１０を構成している。また、フレキシブル励磁巻線１６とフレキシブル検出巻線１７の接続部が環状ボビン１１の底面に配置されているので、さらなる小型化が可能となる。
【００４４】
本発明の実施するための形態として、説明しやすいように、浮力型磁気方位検知素子１０のフレキシブル励磁巻線１６として、４つの励磁用フレキシブル基板２１を用いて構成し説明したが、フレキシブル検出巻線１７が１つの検出用フレキシブル基板３１により構成されているように、励磁用フレキシブル基板２１の構造を検出用フレキシブル基板３１のように構成させて、１つの励磁用フレキシブル基板により構成することも当然可能である。
【００４５】
以上述べたように、本発明により、検出巻線の整列密巻きを維持しつつ、環状ボビンの小型化が可能な、浮力型磁気方位検知素子が得られる。
【００４６】
なお、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、環状ボビンの形状や構造、フレキシブル基板の構成、形状、材質および形成されたコイルパターンの形状などは目的とする浮力型磁気方位検知素子の特性、形状などに合わせて設計することができる。
【００４７】
以上、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、これらの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。
【００４８】
本発明は、地磁気変化を検出データとして用いる高精度なＧＰＳ装置等に利用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１０ 浮力型磁気方位検知素子
１１ 環状ボビン
１２ 環状コア
１３ 環状コアケース
１４ 中心穴
１５ 液体
１６ フレキシブル励磁巻線
１７ フレキシブル検出巻線
２０ 励磁用接続部
２１ 励磁用フレキシブル基板
２２ 励磁用フレキシブル基板接続端子部
２３ 励磁用フレキシブル基板接続部
２４ 励磁用フレキシブル基板導体パターン部
２５ 励磁用接続板
２６ 励磁用接続ピン
２７ 励磁用出力ピン
ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６、ａ７、ａ８、ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４、ｂ５、ｂ６ 励磁用スルーホールの番号
３０ 検出用接続部
３１ 検出用フレキシブル基板
３２ 検出用フレキシブル基板接続端子部
３３ 検出用フレキシブル基板接続部
３４ 検出用フレキシブル基板導体パターン部
３５ 検出用接続板
３６ 検出用接続ピン
３７ 検出用出力ピン
ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４、ｃ５、ｃ６、ｃ７、ｃ８、ｃ９、ｃ１０、ｃ１１、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５、ｄ６、ｄ７、ｄ８、ｄ９、ｄ１０ 検出用スルーホールの番号
３８ 検出用接続フレキシブル基板
４１ 絶縁性樹脂
４２ 銅箔
４３、４４ スルーホール
４５ ロウ付け用の座
５０ 浮力型磁気方位検知素子
５１ 環状ボビン
５２ 環状コア
５３ 環状コアケース
５４ 中心穴
５５ 液体
５６ 励磁巻線
５７ 検出巻線
７０ 浮力型磁気方位検知素子
７１ 環状ボビン
７２ 環状コア
７３ 環状コアケース
７４ 中心穴
７５ 液体
７６ フレキシブル励磁巻線
７７ 検出巻線
７８ 接続部
７９ フレキシブル基板
８０ フレキシブル基板接続端子部
８１ フレキシブル基板接続部
８２ フレキシブル基板導体パターン部
８３ 接続板
８４ 接続ピン
８５ 励振用信号線
８６ リード線
８７ リード線用接続ピン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に連続する環状の空間を持つ非磁性の環状ボビン内に該空間のほぼ半分を占める液体を封入し該液体に所要の浮力を持たせて環状磁性コアを環状コアケースに収納して浮かせ、前記環状ボビンの外周と中心穴にフレキシブルなプリント基板上に設けた導体によるパターンを巻きつけてフレキシブル励磁巻線を構成し、該フレキシブル励磁巻線を包み、前記環状ボビンの径方向でかつ中心を通り交差するフレキシブルなプリント基板上に設けた導体によるパターンを巻きつけてフレキシブル検出巻線を構成したことを特徴とする浮力型磁気方位検知素子。
【請求項２】
前記フレキシブル励磁巻線と前記フレキシブル検出巻線の端部を接続してコイルを構成するための接続部を環状ボビンの片面に沿って設けられていることを特徴とする請求項１記載の浮力型磁気方位検知素子。
【請求項３】
前記フレキシブル励磁巻線が、１つのプリント基板で構成されたことを特徴とする請求項１または２記載の浮力型磁気方位検知素子。
【請求項４】
前記フレキシブル検出巻線が、１つのプリント基板で構成されたことを特徴とする請求項１または２記載の浮力型磁気方位検知素子。
【請求項１】
周方向に連続する環状の空間を持つ非磁性の環状ボビン内に該空間のほぼ半分を占める液体を封入し該液体に所要の浮力を持たせて環状磁性コアを環状コアケースに収納して浮かせ、前記環状ボビンの外周と中心穴にフレキシブルなプリント基板上に設けた導体によるパターンを巻きつけてフレキシブル励磁巻線を構成し、該フレキシブル励磁巻線を包み、前記環状ボビンの径方向でかつ中心を通り交差するフレキシブルなプリント基板上に設けた導体によるパターンを巻きつけてフレキシブル検出巻線を構成したことを特徴とする浮力型磁気方位検知素子。
【請求項２】
前記フレキシブル励磁巻線と前記フレキシブル検出巻線の端部を接続してコイルを構成するための接続部を環状ボビンの片面に沿って設けられていることを特徴とする請求項１記載の浮力型磁気方位検知素子。
【請求項３】
前記フレキシブル励磁巻線が、１つのプリント基板で構成されたことを特徴とする請求項１または２記載の浮力型磁気方位検知素子。
【請求項４】
前記フレキシブル検出巻線が、１つのプリント基板で構成されたことを特徴とする請求項１または２記載の浮力型磁気方位検知素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２７１２０２（Ｐ２０１０−２７１２０２Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２３６６７（Ｐ２００９−１２３６６７）
【出願日】平成２１年５月２２日（２００９．５．２２）
【出願人】（０００１３４２５７）ＮＥＣトーキン株式会社 (1,832)
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２２日（２００９．５．２２）
【出願人】（０００１３４２５７）ＮＥＣトーキン株式会社 (1,832)
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