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JP5271291B2 - 電流検出器 - Google Patents

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JP5271291B2 JP2010016117A JP2010016117A JP5271291B2 JP 5271291 B2 JP5271291 B2 JP 5271291B2 JP 2010016117 A JP2010016117 A JP 2010016117A JP 2010016117 A JP2010016117 A JP 2010016117A JP 5271291 B2 JP5271291 B2 JP 5271291B2
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Description

本発明は、ホール素子等の電磁変換素子を用いて電流の大きさを検出する電流検出器、及び該電流検出器に用いるコア部品に関するものである。
従来、この種の電流検出器として、図９に示す如く、外装ケース(６)の内部に、磁気ギャップＧを有するコア(７)と、ホール素子(41)が取り付けられたプリント基板(４)とを収容し、コア(７)の磁気ギャップＧにホール素子(41)を介在させたものが知られている。
コア(７)の中空部を電流が貫通すると、その電流の大きさがホール素子(41)によって検知される。
一般に電流検出器においては、外装ケースとして予め樹脂成型したものが採用されており、外装ケースの内部に形成したコア収容室にコアを収容した後、コア収容室に合成樹脂(例えばエポキシ樹脂)を充填して、外装ケースにコアを固定することが行なわれている(特許文献１参照)。
この様に外装ケース内に合成樹脂を充填した電流検出器の組立工程においては、先ず、外装ケースのコア収容室にコアを収容して外装ケースにコアを仮止めした後、外装ケース内に合成樹脂を充填することにより、外装ケースにコアを固定すると共に、コアに対する電気的絶縁を図っている。
ところで、電流検出器においては、ホール素子をコアの磁気ギャップ内で正確に位置決めする必要がある。
しかしながら、外装ケース内に合成樹脂を充填した電流検出器においては、外装ケース内に合成樹脂を充填するために大きな空間(クリアランス)が必要となって外装ケースが大形化するばかりでなく、外装ケース内にコアを仮止めする際の位置決め精度を確保するために、ケース内面に位置決め用の突起を形成する等、複雑な構造が必要となり、コアの位置決め作業も煩雑となる問題があった。
特開２００６−７８２５５号公報
そこで、出願人は、図９に示す如くコア(７)をモールド樹脂(61)(62)により覆って該モールド樹脂(61)(62)によって外装ケース(６)を形成した電流検出器を開発した。
この様な電流検出器においては、外装ケースにコアを仮止めするための複雑な構造や煩雑な作業が不要となり、組立精度も向上することになる。
ところが、図９に示す如くコア(７)をモールド樹脂(61)(62)により覆った電流検出器においては、樹脂成型時にコア(７)が周囲の樹脂から外力を受けることによって保磁力(Ｈc)と残留磁束密度(Ｂr)の関係(ＢＨカーブ)に大きなヒステリシスが発生する問題があった。
又、樹脂成型時に樹脂内に微細な塵埃が混入する虞があり、これによって外装ケース(６)の表面に塵埃が露呈することがあるため、外観不良によって歩留りが低下する問題があった。
そこで本発明の目的は、大型化を伴うことなくヒステリシスを抑制することが出来ると共に、外装ケース内にコアを正確且つ容易に位置決めすることが出来、然も、歩留まりの低下を防止することが出来る電流検出器、及びそれに用いるコア部品を提供することである。
本発明に係る電流検出器においては、外装ケース(１)内に、磁気ギャップＧを有する環状のコア(２)と、該コア(２)の磁気ギャップ内に位置して該コア(２)を通過する電流の大きさを検知する電磁変換素子とが配備されている。
ここで、前記コア(２)には、その磁路に沿う全長の内、一部の長さに亘ってコア(２)の表面を覆うモールド樹脂部(３)が、磁路に沿う１或いは複数箇所に成形されて、一体のコア部品(20)が構成されており、該コア部品(20)は、前記モールド樹脂部(３)の表面が外装ケース(１)の内面に接触した状態で、外装ケース(１)の内部に固定されている。
上記本発明の電流検出器においては、外装ケース(１)とコア部品(20)とが個別の工程で予め作製された後、外装ケース(１)にコア部品(20)が固定される。
コア部品(20)は、コア(２)の磁路に沿う全長の内、一部の長さがモールド樹脂部(３)によって覆われているに過ぎないので、コア(２)がモールド樹脂部(３)の成形時に周囲から受ける力は、比較的小さなものとなり、これによってコア(２)のヒステリシスの増大が抑制される。
外装ケース(１)とコア部品(20)は、個別の樹脂成型工程における品質管理により、外形寸法に高い精度を得ることが出来る。従って、外装ケース(１)にコア部品(20)を固定する工程では、モールド樹脂部(３)の表面を外装ケース(１)の内面に接触させることにより、外装ケース(１)に対してコア(２)を正確に位置決めすることが出来、この状態でモールド樹脂部(３)が外装ケース(１)に係合することにより、コア部品(20)が外装ケース(１)内に固定されることになる。
又、外装ケース(１)をコア部品(20)とは別の樹脂成型工程で製造することにより、外装ケース(１)の材料となる樹脂中へ塵埃等の異物が混入することを防止することが出来、これによって、製造歩留りを向上させることが出来る。
具体的態様において、前記コア(２)は、複数の角部を有する多角形状を呈し、少なくとも１つの角部を覆って前記モールド樹脂部(３)が形成されている。
該具体的態様によれば、コア(２)の角部にモールド樹脂部(３)が形成され、該モールド樹脂部(３)が外装ケース(１)の内面に接触してコア部品(20)の位置決めが為されるので、該モールド樹脂部(３)の２面が外装ケース(１)の内面に密着することによって、更なる位置決め精度の向上が図られる。
本発明に係る電流検出器用のコア部品は、磁気ギャップＧを有する環状のコア(２)と、該コア(２)の磁路に沿う全長の内、一部の長さに亘ってコア(２)の表面を覆うモールド樹脂部(３)とから構成されており、該コア部品の製造方法は、
環状のコア部材(21)を作製する工程と、
作製された環状のコア部材(21)の磁路に沿う全長の内、一部の長さに亘ってコア部材(21)の表面を覆うモールド樹脂部(32)を成形する工程と、
前記モールド樹脂部(32)が形成されている領域で前記コア部材(21)及びモールド樹脂部(32)を切断して、磁気ギャップＧと２つのモールド樹脂部(３ａ)(３ｂ)を形成する工程
とを有している。
本発明に係るコア部品の製造方法によれば、コア部材(21)にモールド樹脂部(32)を成形した後にコア部材(21)及びモールド樹脂部(32)を切断して磁気ギャップＧを形成するので、コア部材(21)が複数枚の電磁鋼板を積層してなる積層型コア部材である場合に、切断工程では、複数枚の電磁鋼板がモールド樹脂部(32)によって周囲から拘束された状態で切断されることとなり、これによって一部の電磁鋼板が剥離したり、切断に伴って発生する切り粉や金属バリがモールド樹脂部(32)に混入する事態を回避することが出来る。
本発明に係る電流検出器及びそれに用いるコア部品によれば、大型化を伴うことなくヒステリシスを抑制することが出来ると共に、外装ケース内にコアを正確且つ容易に位置決めすることが出来、然も、歩留まりの低下を防止することが出来る。
図１は、本発明に係る電流検出器の斜視図である。 図２は、該電流検出器の一部破断斜視図である。 図３は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図４は、図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 図５は、図１のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 図６は、本発明に係る電流検出器の分解斜視図である。 図７は、本発明に係るコア部品の製法方法を示す工程図である。 図８は、コア部材に対する１或いは複数のモールド樹脂部の複数の配置形態を示す図である。 図９は、従来の電流検出器の断面図である。
以下、本発明の実施の形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
本発明に係る電流検出器は、図１及び図２に示す如く、合成樹脂製の外装ケース(１)の内部に、磁気ギャップＧを有するコア部品(20)と、ホール素子(41)を有するプリント基板(４)とを収容したものである。
外装ケース(１)は、図６に示す如く、角筒状の外周壁(11)によって包囲された内部空間に、角筒状の内周壁(12)と平板状の仕切壁(13)とを一体成型したものであって、該内部空間は、仕切壁(13)によってコア収容室(16)と基板収容室(17)に仕切られている。尚、仕切壁(13)は省略することも可能である。
仕切壁(13)には切り欠き(14)が形成されている。又、外周壁(11)には、左右の壁面にそれぞれ１つ以上(実施例では２つ)のスリット(15)(15)が開設されている。
コア部品(20)は、略四角形の環状を呈して磁気ギャップＧを有するコア(２)と、該コア(２)の４つの角部を覆う４つのモールド樹脂部(３ａ)(３ｂ)(３ｃ)(３ｄ)とから構成されており、各モールド樹脂部(３)の側面には、外装ケース(１)の各スリット(15)に対応させて、スリット(15)に係合可能な突片(31)が一体に形成されている。
ホール素子(41)は平板状に形成されており、プリント基板(４)の表面に垂直に立設されている。又、プリント基板(４)の両端部には２つのビス孔(42)(42)が開設されている。尚、ホール素子(41)はプリント基板(４)に面実装することも可能である。
外装ケース(１)のコア収容室(16)にはコア部品(20)が収容されると共に、外装ケース(１)の基板収容室(17)にはプリント基板(４)が収容される。この状態で、ホール素子(41)は外装ケース(１)の切り欠き(14)を貫通し、コア部品(20)の磁気ギャップＧに介在することになる(図３〜図５参照)。
外装ケース(１)のコア収容室(16)にはコア部品(20)が収容された状態で、コア部品(20)の４つのモールド樹脂部(３ａ)(３ｂ)(３ｃ)(３ｄ)は、図３に示す様に、外装ケース(１)のコア収容室(16)の４つの隅部にそれぞれ設置されて、各モールド樹脂部(３)の互いに直交する２面が外装ケース(１)の内面に密着する。これによってコア部品(20)は外装ケース(１)内に正確に位置決めされている。
そして、モールド樹脂部(３)の各突片(31)が図５に示す様に外装ケース(１)のスリット(15)に係合して、コア部品(20)が外装ケース(１)の内部に固定されている。
プリント基板(４)は、図２に示す様に、２本のビス(５)(５)を図６に示すビス孔(42)(42)から外装ケース(１)の仕切壁(13)にねじ込むことによって、外装ケース(１)に固定されている。尚、ビス(５)を用いた締結以外の固定方法も採用可能である。
これによって、ホール素子(41)は、コア部品(20)の磁気ギャップＧ内の正確な位置に保持されることになる。
図７は、本発明に係るコア部品(20)の製造工程を示している。
先ず、図７(ａ)の如く、４つの角部(21a)(21b)(21c)(21d)を有する略４角形の環状を呈するコア部材(21)を作製する。該コア部材(21)は、例えば、帯状の電磁鋼板を渦巻き状に巻回することによって作製される。
次に図７(ｂ)に示す如く、コア部材(21)の上の２つの角部(21a)(21b)を覆う長い直方体状の第１モールド樹脂部(32)と、下の１つの角部(21c)を覆う短い直方体状の第２モールド樹脂部(33)と、下の他の１つの角部(21d)を覆う短い直方体状の第３モールド樹脂部(34)とを成形する。ここで、各モールド樹脂部の側面には突片(31)を一体に成形する。
最後に、第１モールド樹脂部(32)の範囲内でコア部材(21)と第１モールド樹脂部(32)とをカッター(図示省略)により切断することによって、図７(ｃ)に示す如く、磁気ギャップＧと４つのモールド樹脂部(３ａ)(３ｂ)(３ｃ)(３ｄ)とを有するコア部品(20)を得る。
この様にして得られたコア部品(20)とプリント基板(４)とを、別途作製した外装ケース(１)の内部に固定することにより、図１〜図５に示す本発明の電流検出器が完成する。
ここで、外装ケース(１)の内部には、コア部品(20)を固定するための樹脂は充填されていない。
図８は、本発明に係るコア部品の製造工程において、磁気ギャップを形成する前の段階で、コア部材(21)に形成すべき１或いは複数のモールド樹脂部の複数の配置形態を表わしている。これらの形態の中で、長い直方体状のモールド樹脂部(35)がギャップ形成のために切断されることになる。
図８(ａ)の形態においては、コア部材(21)に３つのモールド樹脂部(35)(36)(37)が形成されており、その内、下の２つのモールド樹脂部(36)(37)がそれぞれコア部材(21)の角部を覆っている。又、図８(ｂ)の形態においては、コア部材(21)に３つのモールド樹脂部(35)(36)(37)が形成されており、全てのモールド樹脂部(35)(36)(37)がそれぞれコア部材(21)の角部を覆っている。
図８(ｃ)の形態においては、コア部材(21)に３つのモールド樹脂部(35)(36)(37)が形成されており、何れのモールド樹脂部もコア部材(21)の角部を覆っていない。又、図８(ｄ)の形態においては、コア部材(21)に３つのモールド樹脂部(35)(36)(37)が形成されており、その内、上の１つのモールド樹脂部(35)がコア部材(21)の２つの角部を覆っている。
図８(ｅ)の形態においては、コア部材(21)に１つのモールド樹脂部(35)が形成されており、該モールド樹脂部(35)はコア部材(21)の角部を覆っていない。又、図８(ｆ)の形態においては、コア部材(21)に１つのモールド樹脂部(35)が形成されており、該モールド樹脂部(35)はコア部材(21)の２つの角部を覆っている。
何れの形態を採用した場合であっても、本発明に係る電流検出器においては、モールド樹脂部(３)の表面が外装ケース(１)の内面に密着することにより、外装ケース(１)内にコア部品(20)が正確に位置決めされることになる。
下記表１は、予め作製した外装ケースにコアを収容した後に外装ケース内に樹脂を充填した電流検出器(未成形)と、コアをモールド樹脂で覆って外装ケースを形成した電流検出器(現行品)と、本発明に係る電流検出器(部分成形)において、保磁力(Ｈc)と残留磁束密度(Ｂr)とを測定した結果を表わしている。
Figure 0005271291
表１から明らかな様に、本発明に係る部分成形の電流検出器においては、従来の未成形の電流検出器と同等の磁気特性を維持しており、樹脂成型時の外力の作用に起因するヒステリシスの増大が生じていない。
これに対して、現行品の電流検出器は、未成形の電流検出器と比較して、保磁力(Ｈc)及び残留磁束密度(Ｂr)がそれぞれ約３０〜５０％程度大きくなっており、ヒステリシスが増大している。
この様に、本発明に係る部分成形の電流検出器によればヒステリシスの増大が抑制されるのは、コア(２)の磁路に沿う全長の内、一部の長さがモールド樹脂部(３)によって覆われているに過ぎないために、コア(２)がモールド樹脂部(３)の成形時に周囲から受ける力が現行品の電流検出器と比較して小さなものとなるからである。
又、本発明に係る電流検出器によれば、外装ケース(１)とコア部品(20)は、個別の樹脂成型工程における品質管理により、外形寸法に高い精度を得ることが出来る。従って、外装ケース(１)にコア部品(20)を固定する工程では、モールド樹脂部(３)の表面を外装ケース(１)の内面に接触させることにより、外装ケース(１)に対してコア(２)を正確に位置決めすることが出来る。
又、外装ケース(１)をコア部品(20)とは別の樹脂成型工程で製造することにより、外装ケース(１)の材料となる樹脂中へ塵埃等の異物が混入することを防止することが出来、これによって、製造歩留りを向上させることが出来る。
更に、本発明に係るコア部品の製造方法によれば、コア部材(21)にモールド樹脂部(32)を成形した後にコア部材(21)及びモールド樹脂部(32)を切断して磁気ギャップＧを形成するので、コア部材(21)が複数枚の電磁鋼板を積層してなる積層型コア部材である場合に、切断工程では、複数枚の電磁鋼板がモールド樹脂部(32)によって周囲から拘束された状態で切断されることとなり、これによって一部の電磁鋼板が剥離したり、切断に伴って発生する磁性粉がモールド樹脂部(32)に混入する事態を回避することが出来る。
尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば外装ケース(１)にコア部品(20)を固定する構造としては、外装ケース(１)のスリット(15)とコア部品(20)の突片(31)との係合構造に限らず、樹脂充填による接着以外の種々の構造を採用することが出来る。
(１) 外装ケース
(16) コア収容室
(17) 基板収容室
(20) コア部品
Ｇ 磁気ギャップ
(２) コア
(３) モールド樹脂部
(４) プリント基板
(41) ホール素子

Claims (2)

  1. 外装ケース(１)内に、磁気ギャップＧを有する環状のコア(２)と、該コア(２)の磁気ギャップ内に位置して該コア(２)を通過する電流の大きさを検知する電磁変換素子とが配備されている電流検出器において、
    前記コア(２)には、その磁路に沿う全長の内、一部の長さに亘ってコア(２)の表面を覆うモールド樹脂部(３)が、磁路に沿う１或いは複数箇所に成形されて、一体のコア部品(20)が構成されており、該コア部品(20)は、外装ケース(１)の内部に固定されており、
    前記コア(２)は、複数の角部を有する多角形状を呈し、少なくとも１つの角部を覆って前記モールド樹脂部(３)が形成され、
    前記コア(２)の角部を覆うモールド樹脂部(３)は、外装ケース(１)の隅部に設置されて、該モールド樹脂部(３)の２面が外装ケース(１)の内面に密着していることを特徴とする電流検出器。
  2. 前記コア部品(20)は、モールド樹脂部(３)が係合構造を介して外装ケース(１)に係合することにより、外装ケース(１)の内部に固定されている請求項１に記載の電流検出器。
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