JP2007088019A - 電流センサ用磁気コア装置及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 寸法精度の高い磁気ギャップ部を有する磁気コア装置を高い歩留まりで製造することが可能な電流センサ用磁気コア装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明に係る電流センサ用磁気コア２の製造方法は、環状の鉄心片を作製する工程と、前記鉄心片を包囲するインサートモールドを施して、該鉄心片の周囲を覆う絶縁層22を形成することにより、鉄心片及び絶縁層22からなる環状体を作製する工程と、前記鉄心片の内周面を覆う絶縁層22の内周壁27の厚肉部26に切り残し部26aを残して、前記環状体に外周面から切り込みを入れることにより、磁気ギャップ部25を形成する工程とを有している。
【選択図】 図７

Description

本発明は、各種電気回路の出力制御や過電流検出による安全保護動作などのために、導体に流れる電流を検出する電流センサに用いられる磁気コア装置及びその製造方法に関するものである。
従来、ホール素子を用いた電流センサ(以下、ホール素子型電流センサという)が知られている(特許文献１参照)。
図８に示す如く、従来のホール素子型電流センサ(６)は、環状の磁気コア(５)と、ホール素子が実装された回路基板(13)とから構成され、磁気コア(５)には、外側から中央孔(52)に向けて磁気ギャップ部(54)が凹設されており、該磁気ギャップ部(54)に回路基板(13)上のホール素子(図示省略)が挿入されている。
又、磁気コア(５)の中央孔(52)には、測定すべき電流が流れるバスバー(11)が挿通されている。
該ホール素子型電流センサ(６)において、磁気コア(５)の磁気ギャップ部(54)の磁束密度は、バスバー(11)に流れる電流量に応じて変化することになる。そこで、磁気ギャップ部(54)の磁束密度をホール素子により検出し、該検出結果に基づいてバスバー(11)に流れる電流量を検知するのである。
上記従来のホール素子型電流センサ(６)用の磁気コア(５)は、以下の製造工程を経て作製される。
先ず、図９に示す如く、帯状の金属板(32)を環状に巻回して、環状の鉄心片(31)を作製すると共に、得られた鉄心片(31)をワニスに含浸して接触する金属板(32)どうしを互いに接着する。
次に、図１０に示す如く、ダイシングブレード(41)により鉄心片(31)の一部を切除して、磁気ギャップ部(54)を有する略Ｃ字状の鉄心(21)を作製する。
そして、図１１に示す如く、得られた鉄心(21)にインサートモールドを施して、磁気ギャップ部(54)及びその近傍を除いて鉄心(21)の周囲を覆うモールド樹脂壁を形成すると共に、両端部に取り付け部(53)(53)を突設する。
この様にして、磁気ギャップ部(54)及び中央孔(52)を有する磁気コア(５)が得られる。
特開２００２−６４０２０号公報
ところで、図８に示す従来のホール素子型電流センサ(６)において、バスバー(11)に電流が流れることにより磁気ギャップ部(54)に生じる磁束密度の大きさは、磁気ギャップ部(54)のギャップ幅に応じて変化する。このため、磁気コア(５)の製造段階において、磁気ギャップ部(54)のギャップ幅は、所定の公差内に収まる様に厳密に管理する必要がある。
しかしながら、上記従来の磁気コア(５)の製造方法においては、磁気ギャップ部(54)のギャップ幅は、インサートモールド後の樹脂の収縮と共に変化してしまうため、切断工程にて樹脂収縮によるギャップ幅の変化量を見込んだ幅の磁気ギャップ部(54)を形成することにより、上記磁気コア(５)を作製していた。
このため、成型工程の前後で、磁気ギャップ部(54)のギャップ幅の検査が必要であるばかりでなく、樹脂収縮によるギャップ幅の変化量は様々な要因で変動するため、所定のギャップ幅を有する磁気コア(５)を高い歩留まりで製造することが出来ない問題があった。
そこで、本発明の目的は、寸法精度の高い磁気ギャップ部を有する磁気コア装置を高い歩留まりで製造することが可能な電流センサ用磁気コア装置及びその製造方法を提供することである。
本発明に係る電流センサ用磁気コア装置は、中央孔(23)を包囲して略Ｃ字状に伸びる鉄心(21)と、該鉄心(21)の互いに対向する一対の端面(21a)(21a)の間に形成された磁気ギャップ部(25)と、前記一対の端面(21a)(21a)を除いて鉄心(21)の周囲を覆う絶縁層(22)とを具えている。
上記本発明に係る電流センサ用磁気コア装置の製造方法は、
環状の鉄心片(31)を作製する工程と、
前記鉄心片(31)を包囲するインサートモールドを施して、該鉄心片(31)の周囲を覆う絶縁層(22)を形成することにより、鉄心片(31)及び絶縁層(22)からなる環状体(４)を作製する工程と、
前記鉄心片(31)の内周面を覆う絶縁層(22)の内周壁(27)に切り残し部(26a)を残して、前記環状体(４)に外周面から切り込みを入れることにより、前記磁気ギャップ部(25)を形成する工程
とを有している。
具体的構成において、前記鉄心片(31)の作製工程では、帯状の金属板(32)を環状に巻回して鉄心片(31)を得る。
上記本発明に係る電流センサ用磁気コア装置の製造方法において、磁気ギャップ部(25)は、鉄心片(31)を包囲するインサートモールドを施した後に形成されるので、樹脂収縮の影響を受けることがなく、更に、絶縁層(22)の内周壁(27)には切り残し部(26a)が存在しているので、磁気ギャップ部(25)の形成後に、そのギャップ幅が変化することはない。これにより、寸法精度の高い磁気ギャップ部(25)を有する電流センサ用磁気コア装置を高い歩留まりで製造することが可能となる。
又、磁気ギャップ部(25)が形成される前の状態において、鉄心片(31)は環状を呈しているので、高い剛性を有している。このため、インサートモールド後の樹脂収縮に伴って鉄心片(31)に生じる歪みは、従来に比べて僅かなものとなり、この結果、樹脂収縮による鉄心片(31)の磁気特性の劣化が従来よりも抑制される。
更に、磁気ギャップ部(25)を形成する工程において、鉄心片(13)の周囲は、樹脂で覆われているので、従来に比べて所謂バリの発生が抑制されるばかりでなく、鉄心片(31)を構成する金属板(32)が互いに分離することが防止される。これにより、鉄心片(13)を構成する金属板(32)どうしをワニスにて接着する従来の工程は不要となる。
具体的構成において、前記環状体(４)の作製工程では、前記絶縁層(22)の内周壁(27)に、環状体(４)の中心軸と直交する方向の厚さ寸法が他の領域の厚さ寸法よりも大きな厚肉部(26)を形成し、前記磁気ギャップ部(25)の形成工程では、前記切り込みにより、前記絶縁層(22)の外周面から鉄心片(31)を経て前記厚肉部(26)に食い込む切り欠き部(29)を凹設し、該切り欠き部(29)によって前記磁気ギャップ部(25)を形成する。
該具体的構成によれば、厚肉部(26)が他の領域よりも大きな厚さ寸法に形成されているので、磁気ギャップ部(25)の形成工程にて、環状体(４)の中心軸と直交する方向の切り欠き部(29)の切り込み量が何らかの要因で多少変動したとしても、厚肉部(26)を完全に切断してしまうことが防止される。
これにより、厚肉部(26)に前記切り残し部(26a)を確実に形成することが出来、該切り残し部(26a)によって、中央孔(23)に挿入されるべき導体と磁気コア装置とを確実に絶縁することが出来る。
又、上記製造方法によって得られた本発明に係る電流センサ用磁気コア装置は、中央孔(23)を包囲して略Ｃ字状に伸びる鉄心(21)と、該鉄心(21)の互いに対向する一対の端面(21a)(21a)の間に形成された磁気ギャップ部(25)と、前記一対の端面(21a)(21a)を除いて鉄心(21)の周囲を覆う絶縁層(22)とを具え、前記絶縁層(22)は、前記鉄心(21)の内周面を覆う内周壁(27)と、前記鉄心(21)の外周面を覆う外周壁(28)とを有し、該内周壁(27)には、前記磁気ギャップ部(25)の近傍領域に、前記中央孔(23)の貫通方向と直交する方向の厚さ寸法が他の領域の厚さ寸法よりも大きな厚肉部(26)が形成され、鉄心(21)及び絶縁層(22)には、前記外周壁(28)の外周面から磁気ギャップ部(25)を経て内周壁(27)の厚肉部(26)に食い込む切り欠き部(29)が凹設され、該切り欠き部(29)によって、前記鉄心(21)の一対の端面(21a)(21a)を含むＵ字状の切断面(29a)が形成されている。
具体的には、前記鉄心(21)は、前記中央孔(23)の貫通方向と交叉する方向に帯板を積層してなる積層体から形成されている。
上記本発明の電流センサ用磁気コア装置によれば、磁気ギャップ部(25)のギャップ幅に高い寸法精度が得られるばかりでなく、厚肉部(27)に切り残し部(26a)を確実に形成することが出来、該切り残し部(26a)によって、中央孔(23)に挿入されるべき導体と磁気コア装置とを確実に絶縁することが出来る。
本発明に係る電流センサ用磁気コア装置及びその製造方法によれば、寸法精度の高い磁気ギャップ部を有する磁気コア装置を高い歩留まりで製造することが可能となる。
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。
図１に示す如く、本発明のホール素子型電流センサ(１)は、環状の磁気コア(２)と、回路基板(13)とを具え、該回路基板(13)上には、ホール素子(図示省略)が実装されると共に、磁気コア(２)には、該ホール素子が挿入されるべき磁気ギャップ部(25)が、外側から中央孔(23)に向けて凹設されている。又、磁気コア(２)の中央孔(23)には、測定すべき電流が流れるバスバー(11)が挿通されている。
図２に示す如く、回路基板(13)は、該回路基板(13)上のホール素子(12)を磁気ギャップ部(25)に挿入した姿勢にて、カバー部材(14)により背面側から保持されて磁気コア(２)に取り付けられている。
磁気コア(２)の両端部には、該磁気コア(２)を外部装置に取り付けるための一対の取り付け部(24)(24)が外側に向けて突設され、各取り付け部(24)にはネジ孔(24a)が開設されている。
図３及び図４に示す如く、磁気コア(２)は、中央孔(23)を包囲して略Ｃ字状に伸びる鉄心(21)と、磁気ギャップ部(25)を構成する一対の端面(21a)(21a)を除いて鉄心(21)の周囲を覆う合成樹脂製の絶縁層(22)とから構成される。
絶縁層(22)は、鉄心(21)の内周面を覆う内周壁(27)と、鉄心(21)の外周面を覆う外周壁(28)とを有し、内周壁(27)には、磁気ギャップ部(25)の近傍領域に、中央孔(23)の貫通方向と直交する方向の厚さ寸法が該内周壁(27)の他の領域の厚さ寸法ｔ２よりも大きな厚肉部(26)が形成されている。鉄心(21)及び絶縁層(22)には、外周壁(28)の外周面から磁気ギャップ部(25)を経て内周壁(27)の厚肉部(26)に食い込む切り欠き部(29)が凹設され、該切り欠き部(29)によって、鉄心(21)の一対の端面(21a)(21a)を含むＵ字状の切断面(29a)が形成されている。
切り欠き部(29)は、厚肉部(26)に切り残し部(26a)を残して形成されているので、図１に示す如く、中央孔(23)に挿入されるべきバスバー(11)は、絶縁層(22)によって包囲されることとなり、この結果、バスバー(11)と磁気コア(２)内の鉄心(21)、或いは磁気ギャップ部(25)に挿入された回路基板(13)との接触が防止される。
上記本発明の磁気コア(２)は、以下の製造工程を経て作製される。
先ず、図５に示す如く、帯状の金属板(32)を環状に巻回して、環状の鉄心片(31)を作製する。
次に、図６に示す如く、得られた鉄心片(21)を金型(図示省略)内に設置した状態で、該金型内に溶融状態の合成樹脂を圧入することにより、鉄心片(31)の周囲を覆うインサートモールドを施す。これにより、鉄心片(31)の周囲を覆う合成樹脂製の絶縁層(22)と一対の取り付け部(24)(24)とが成型される。
ここで、前記金型は、鉄心片(31)の中央孔(33)の貫通方向と交叉する方向の内周壁(27)の厚さ寸法が、磁気ギャップ部(25)を形成すべき領域において他の領域よりも大きくなる様な形状に形成されており、これにより、内周壁(27)の他の領域よりも大きな厚さ寸法を有する厚肉部(26)が形成されることになる。
この結果、鉄心片(31)と絶縁層(22)から構成されてバスバー(11)が挿入されるべき中央孔(23)を有する環状体(４)が得られる。
そして、図７に示す如く、ダイシングブレード(41)により、得られた環状体(４)に外周面から内周壁(27)の厚肉部(26)へ向けて切り込みを入れ、該厚肉部(26)に切り残し部(26a)を残して環状体(４)の一部を切除する。この結果、環状体(４)には、絶縁層(22)の外周壁(28)の外周面から磁気ギャップ部(25)を経て内周壁(27)の厚肉部(26)に食い込む切り欠き部(29)が凹設され、該切り欠き部(29)によって、鉄心(21)の一対の端面(21a)(21a)を含むＵ字状の切断面(29a)が形成されることになる。この様にして、磁気ギャップ部(25)及び中央孔(23)を有する磁気コア(２)が得られる。
上記本発明の磁気コア(２)の製造方法において、磁気ギャップ部(25)は、鉄心片(31)を包囲するインサートモールドを施した後に形成されるので、インサートモールド後の樹脂収縮の影響を受けることがなく、更に、絶縁層(22)の内周壁(27)には切り残し部(26a)が存在しているので、磁気ギャップ部(25)の形成後に、そのギャップ幅が変化することはない。これにより、寸法精度の高い磁気ギャップ部(25)を有する磁気コア(２)を高い歩留まりで製造することが可能となる。
又、磁気ギャップ部(25)が形成される前の状態において、鉄心片(31)は環状を呈しているので、高い剛性を有している。このため、インサートモールド後の樹脂収縮に伴って鉄心片(31)に生じる歪みは、従来に比べて僅かなものとなり、この結果、樹脂収縮による鉄心片(31)の磁気特性の劣化が従来よりも抑制される。
更に、磁気ギャップ部(25)を形成する工程において、鉄心片(13)の周囲は、樹脂で覆われているので、従来に比べて所謂バリの発生が抑制されるばかりでなく、鉄心片(31)を構成する金属板(32)が互いに分離することが防止される。これにより、鉄心片(13)を構成する金属板(32)どうしをワニスにて接着する従来の工程は不要となる。
更に又、厚肉部(26)が他の領域よりも大きな厚さ寸法に形成されているので、磁気ギャップ部(25)の形成工程にて、環状体(４)の中心軸と直交する方向の切り欠き部(29)の切り込み量が何らかの要因で多少変動したとしても、厚肉部(26)を完全に切断してしまうことが防止される。
これにより、厚肉部(26)に切り残し部(26a)を確実に形成することが出来、該切り残し部(26a)によって、中央孔(23)に挿入されるべきバスバー(11)と磁気コア(２)内の鉄心(21)、或いは磁気ギャップ部(25)に挿入された回路基板(13)との接触が防止され、この結果、両者を確実に絶縁することが出来る。
本発明の磁気コアを用いたホール素子型電流センサを示す斜視図である。 該ホール素子型電流センサの分解斜視図である。 磁気コアの斜視図である。 磁気コアの断面図である。 鉄心片を作製する工程を説明する斜視図である。 環状体を作製する工程を説明する斜視図である。 環状体の一部を切除して磁気ギャップ部を形成する工程を説明する斜視図である。 従来の磁気コアを用いたホール素子型電流センサを示す斜視図である。 鉄心片を作製する従来の工程を説明する斜視図である。 鉄心片の一部を切除して磁気ギャップ部を形成する従来の工程を説明する斜視図である。 鉄心片の周囲にインサートモールドを施す従来の工程を説明する斜視図である。
符号の説明
(１) ホール素子型電流センサ
(11) バスバー
(12) ホール素子
(２) 磁気コア
(21) 鉄心
(22) 絶縁層
(23) 中央孔
(25) 磁気ギャップ部
(26) 厚肉部
(26a) 切り残し部
(27) 内周壁
(28) 外周壁
(29) 切り欠き部
(29a) 切断面
(31) 鉄心片
(４) 環状体

Claims (5)

  1. 導体に流れる電流を測定するための電流センサに用いられる磁気コア装置であって、中央孔(23)を包囲して略Ｃ字状に伸びる鉄心(21)と、該鉄心(21)の互いに対向する一対の端面(21a)(21a)の間に形成された磁気ギャップ部(25)と、前記一対の端面(21a)(21a)を除いて鉄心(21)の周囲を覆う絶縁層(22)とを具えている磁気コア装置において、
    前記絶縁層(22)は、前記鉄心(21)の内周面を覆う内周壁(27)と、前記鉄心(21)の外周面を覆う外周壁(28)とを有し、該内周壁(27)には、前記磁気ギャップ部(25)の近傍領域に、前記中央孔(23)の貫通方向と直交する方向の厚さ寸法が他の領域の厚さ寸法よりも大きな厚肉部(26)が形成され、鉄心(21)及び絶縁層(22)には、前記外周壁(28)の外周面から磁気ギャップ部(25)を経て内周壁(27)の厚肉部(26)に食い込む切り欠き部(29)が凹設され、該切り欠き部(29)によって、前記鉄心(21)の一対の端面(21a)(21a)を含むＵ字状の切断面(29a)が形成されていることを特徴とする電流センサ用磁気コア装置。
  2. 前記鉄心(21)は、前記中央孔(23)の貫通方向と交叉する方向に帯板を積層してなる積層体から形成されている請求項１に記載の電流センサ用磁気コア装置。
  3. 導体に流れる電流を測定するための電流センサに用いられる磁気コア装置であって、中央孔(23)を包囲して略Ｃ字状に伸びる鉄心(21)と、該鉄心(21)の互いに対向する一対の端面(21a)(21a)の間に形成された磁気ギャップ部(25)と、前記一対の端面(21a)(21a)を除いて鉄心(21)の周囲を覆う絶縁層(22)とを具えている電流センサ用磁気コア装置の製造方法において、
    環状の鉄心片(31)を作製する工程と、
    前記鉄心片(31)を包囲するインサートモールドを施して、該鉄心片(31)の周囲を覆う絶縁層(22)を形成することにより、鉄心片(31)及び絶縁層(22)からなる環状体(４)を作製する工程と、
    前記鉄心片(31)の内周面を覆う絶縁層(22)の内周壁(27)に切り残し部(26a)を残して、前記環状体(４)に外周面から切り込みを入れることにより、前記磁気ギャップ部(25)を形成する工程
    とを有することを特徴とする電流センサ用磁気コア装置の製造方法。
  4. 前記鉄心片(31)の作製工程では、帯状の金属板(32)を環状に巻回して鉄心片(31)を得る請求項３に記載の電流センサ用磁気コア装置の製造方法。
  5. 前記環状体(４)の作製工程では、前記絶縁層(22)の内周壁(27)に、環状体(４)の中心軸と直交する方向の厚さ寸法が他の領域の厚さ寸法よりも大きな厚肉部(26)を形成し、前記磁気ギャップ部(25)の形成工程では、前記切り込みにより、前記絶縁層(22)の外周面から鉄心片(31)を経て前記厚肉部(26)に食い込む切り欠き部(29)を凹設し、該切り欠き部(29)によって前記磁気ギャップ部(25)を形成する請求項３又は請求項４に記載の電流センサ用磁気コア装置の製造方法。
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