JP2007240399A

JP2007240399A - 電流センサ

Info

Publication number: JP2007240399A
Application number: JP2006065294A
Authority: JP
Inventors: Nobuyasu Sakai; 延恭酒井
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2006-03-10
Publication date: 2007-09-20

Abstract

【課題】外装ケースに樹脂を注入後にピンに樹脂が吸い上がりを抑制した、樹脂に熱が伝わりにくい構造の、低コストの電流センサを提供すること。
【解決手段】磁性材料のコア１とコア１を内挿するコアケース２とコアケース２に巻回された巻線材３と半田固定するためのピン５とを内装し、樹脂７で封止される外装ケース４からなる電流センサにおいて、外装ケース４に貫通穴を備え、樹脂７で封止される外装ケース４の内側から外装ケース４の外側にピン５を突出させること。
【選択図】図１

Description

本発明は、電流センサに関し、特に、家庭、産業用のブレーカー又は電流を検出する機器に好適な電流センサに関する。

図３は、従来の電流センサの構造を説明する図である。図３（ａ）は、ピンを挿入する前の電流センサの状態を示す外観断面図である。図３（ｂ）は、ピン挿入し、樹脂封止した電流センサの状態を示す外観断面図である。図３（ｃ）は、ピン挿入し、樹脂封止した電流センサのピンの状態を示す断面図である。図３に示されるように、従来の電流センサは、コア１、コアケース２、コアケース２に巻き付けられた出力電圧検出用の巻線材３、外装ケース４、ピン５、樹脂７で構成される。高透磁率の磁性材料であるパーマロイ等がコア１として用いられ、円形状に抜かれたコア１が積層している。半田付け部６は、コアケース２に巻回された巻線材３をピン５へ半田付けで固定している。その後、外装ケース４のピン挿入位置に半田付けされたピン５を挿入する［図３（ａ）参照］。次に、外装ケース４の内側に絶縁・部品保護するための樹脂７を注入する［図３（ｂ）参照］。なお、ピン５は樹脂７面から突出している。この方法により製作された電流センサは、樹脂７がある電流センサの主面を基板に接触させてピン５の先端部分を半田付けする構造になっている。

グランド線が挿通状態とされる電流センサ部とバッテリー接続端子に取り付け保持される支持片部と保持部からなる取り付け保持部を備える構造の電流センサにより小型化・省スペース化を図る技術が特許文献１に開示されている。

特開２００５−３１５７９５号公報

従来の電流センサでは、外装ケース４に樹脂７を注入後にピン５に樹脂７が吸い上がり、樹脂面が変形し、樹脂面に突起が形成され、樹脂面の形状が一定にならないという問題点があった。また、基板へ電流センサを実装する場合に、吸い上がった樹脂７が基板と接触するので、基板と電流センサを密着させてピン５の半田付けを行うのは困難になるという問題点があった。更に、基板に半田実装する際に、ピン５を介して樹脂７に直接熱が伝わりやすい構造になっているので、ピン５近傍の樹脂７が変色し、樹脂本来の品質が低下するという問題点があった。

また、基板のピンピッチ寸法を考慮して設計した外装ケース４のピン挿入位置にピン５を挿入しても、ピン５ががたつき易い構造になっているので、ピンピッチ寸法の公差内に収納するのが困難になり、ピンピッチ修正に時間を費やし、コストが増大するという問題点があった。

上述した特許文献１は、省スペースで電流センサを設置する構造に関するもので、上述の問題点を解決できる構成にはなっていない。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、その技術課題は、外装ケースに樹脂を注入後にピンに樹脂が吸い上がることを抑制した、樹脂に熱が伝わりにくい構造の、低コストの電流センサを提供することである。

上記目的を達成するための第１の発明は、磁性材料のコアと前記コアを内挿するコアケースと前記コアケースに巻回された巻線材と半田固定するためのピンとを内装し、樹脂で封止される外装ケースからなる電流センサにおいて、前記外装ケースに貫通孔を備え、前記樹脂で封止される前記外装ケースの内側から前記外装ケースの外側に前記ピンを突出させた電流センサである。

上記目的を達成するための第２の発明は、前記ピンが、導電性のリード線からなる電流センサである。

上記目的を達成するための第３の発明は、前記ピンは、前記巻線材が巻回され、前記ピンの中間部又は端部に前記ピンの断面積より大きい断面積を有する潰し加工部を備え、前記ピンを前記外装ケースに挿入又は圧入して半田付けに必要なピンの長さを確保した電流センサである。

上記目的を達成するための第４の発明は、前記ピンの突出させる方向は、前記外装ケースを基板に実装する際の接する面である主面に対して略垂直又は略平行にした電流センサである。

本発明によれば、磁性材料のコアとコアを内挿するコアケースとコアケースに巻回された巻線材と半田固定するためのピンとを内装し、樹脂で封止される外装ケースからなる電流センサにおいて、外装ケースに貫通孔を備え、樹脂で封止される外装ケースの内側から外装ケースの外側にピンを突出させることで、ピンを所定の位置で固定でき、基板と電流センサの樹脂が直接接触しない構造を実現できるので、外装ケースに樹脂を注入後にピンに樹脂が吸い上がることがなく、樹脂に熱が伝わりにくい構造になる。その結果、基板に電流センサを密着させて、半田付けで基板に容易に固定できる。

また、ピンは、巻線材が巻回され、ピンの中間部又は端部にピンの断面積より大きい断面積を有する潰し加工部を備え、ピンを外装ケースに挿入又は圧入して半田付けに必要なピンの長さを確保することで、ピンへ樹脂が吸い上がることなく、高精度のピンピッチ寸法を短時間で出すことができる。その結果、ピンピッチ精度調整工程の作業時間を大幅に短縮でき、生産性が改善され、低コストの電流センサを実現できる。

なお、ピンの突出させる方向は、外装ケースの主面に対して略垂直又は略平行にすることで、基板実装時の自由度を確保できる。

その結果、外装ケースに樹脂を注入後にピンに樹脂が吸い上がることを抑制した、樹脂に熱が伝わりにくい構造の、低コストの電流センサを提供することが可能になる。

本発明を実施するための最良の形態に係る電流センサを以下に図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明を実施するための最良の形態における電流センサの構造を説明する図である。図１（ａ）は、ピンを挿入する前の電流センサの状態を示す外観断面図である。図１（ｂ）は、ピン挿入し、樹脂封止した電流センサの状態を示す外観断面図である。図１（ｃ）は、ピン挿入し、樹脂封止した電流センサのピンの状態を示す断面図（外装ケースの形状が異なる２例）である。

図１に示されるように、本発明を実施するための最良の形態に係る電流センサの外装ケース４のあらかじめ基板８のピンピッチと同寸法にした貫通穴にピン５が挿入される。なお、巻線材３を巻回し、半田付けで固定されたピン５は、半田付けに必要な長さ分外装ケース４に押し治具１０により挿入される。この場合は、ピン５の末端面は、ピン５の長さ方向と略平行に外装ケース４に押し込まれる。なお、ピンの突出させる方向は、ピンの外装ケース４を基板に実装する際の基板に接する面である主面に対して略平行になっている。

また、ピン５には潰し加工部１６が設けられ、外装ケース４にピン５を挿入した時に潰し加工部１６で挿入が止まり、ピン５の挿入量はほぼ一定に保たれる。なお、ピンは、巻線材が巻回され、ピンの中間部又は端部にピンの断面積より大きい断面積を有する潰し加工部を備え、ピンを外装ケースに挿入又は圧入して半田付けに必要なピンの長さを確保している。

その結果、ピンへ樹脂が吸い上がることなく、高精度のピンピッチ寸法を短時間で出すことができ、ピンピッチ精度調整工程の作業時間を大幅に短縮でき、生産性が改善され、低コストの電流センサを実現できる。

その後、絶縁・部品保護のために樹脂７を外装ケース４内へ注入する。最後に、必要に応じて樹脂７硬化後に所定の長さにピン５を切断する。

なお、ピンの突出させる方向は、外装ケースを基板に実装する際の基板に接する面である主面に対して略垂直にすることで基板実装時の自由度を確保できる。

また、本発明を実施するための最良の形態に係る電流センサでは、外装ケース４のあらかじめ基板８のピンピッチと同寸法にした貫通穴にピン５が挿入されているが、この範囲に限定されるものではない。貫通穴の大きさは、ピンピッチ寸法と略同じか、やや大きいのが好ましく、作業効率の点を踏まえて貫通穴の大きさを適時選択するのが好ましい。

なお、本発明を実施するための最良の形態に係る電流センサでは、ピン５が用いられているが、ピン５の代わりに導電性のリード線を用いても同様の効果を奏する。

本発明を実施するための最良の形態に係る電流センサでは、磁性材料のコア１とコアを内挿するコアケース２とコアケース２に巻回された巻線材３と半田固定するためのピン５とを内装し、樹脂７で封止される外装ケース４からなる電流センサにおいて、外装ケース４に貫通穴を備え、樹脂７で封止される外装ケース４の内側から外装ケース４の外側にピン５を突出させることで、ピン５を所定の位置で固定でき、基板と電流センサの樹脂７が直接接触しない構造を実現できるので、外装ケース４に樹脂７を注入後にピン５に樹脂７が吸い上がることがなく、樹脂７に熱が伝わりにくい構造になる。その結果、基板に電流センサを密着させて、半田付けで基板に容易に固定できる。

本発明の実施例について、比較例と比較して図面にて詳細に説明する。図２は、本発明の実施例における電流センサと基板との密着性を説明する図である。図２（ａ）は、比較例の電流センサを基板に実装する状態を示す斜視図である。図２（ｂ）は、本発明の実施例における電流センサを基板に実装する状態を示す斜視図である。図２（ｃ）は、比較例の電流センサと基板の密着状態を示す断面図である。図２（ｄ）は、本発明の実施例の電流センサと基板の密着状態を示す断面図（外装ケースの形状が異なる２例）である。

上述の本発明を実施するための最良の形態に係る電流センサと同様のものを作製した。なお、図２（ｂ）、図２（ｄ）に示されるように、本発明の実施例における電流センサ９のピン５は基板８のスルーホール１１に挿入して半田付けで固定される。ピン５に樹脂７の吸い上がりがないので、電流センサ９は基板８と密着した状態のまま半田付けで、固定できた。また、本発明の実施例における電流センサ９は、樹脂７の面が基板８と接していないので、基板８との絶縁性が向上している。更に、樹脂７の面と基板８との最短距離がより長い構造になり、基板実装時の半田の熱が伝わりにくい構造になった。その結果、基板実装時の半田工程での樹脂７の変色・劣化等を抑制できた。なお、図２（ｄ）に示されるように、外装ケース４から出るピン５の近傍は、スタンドオフの代わりとして段差１２を設けても同様の効果を奏した。

図２（ａ）、図２（ｃ）に示されるように、比較例の電流センサ９は、樹脂７の面が基板８と接している構造なので、基板８との絶縁性は完全なものではなかった。また、樹脂７面と基板８が接触する構造なので、実装時の半田の熱が伝わりやすく、実装時の半田工程で樹脂７が、変色又は劣化して不良になることがしばしばあった。

以上に示したように、本発明により、外装ケースに樹脂を注入後にピンに樹脂が吸い上がることを抑制した、樹脂に熱が伝わりにくい構造の、低コストの電流センサの提供が可能になる。

本発明を実施するための最良の形態における電流センサの構造を説明する図。図１（ａ）は、ピンを挿入する前の電流センサの状態を示す外観断面図。図１（ｂ）は、ピン挿入し、樹脂封止した電流センサの状態を示す外観断面図。図１（ｃ）は、ピン挿入し、樹脂封止した電流センサのピンの状態を示す断面図（外装ケースの形状が異なる２例）。本発明の実施例における電流センサと基板との密着性を説明する図。図２（ａ）は、比較例の電流センサを基板に実装する状態を示す斜視図。図２（ｂ）は、本発明の実施例における電流センサを基板に実装する状態を示す斜視図。図２（ｃ）は、比較例の電流センサと基板の密着状態を示す断面図。図２（ｄ）は、本発明の実施例の電流センサと基板の密着状態を示す断面図（外装ケースの形状が異なる２例）。従来の電流センサの構造を説明する図。図３（ａ）は、ピンを挿入する前の電流センサの状態を示す外観断面図。図３（ｂ）は、ピン挿入し、樹脂封止した電流センサの状態を示す外観断面図。図３（ｃ）は、ピン挿入し、樹脂封止した電流センサのピンの状態を示す断面図。

符号の説明

１コア
２コアケース
３巻線材
４外装ケース
５ピン
６半田付け部
７樹脂
８基板
９電流センサ
１０押し治具
１１スルーホール
１２段差
１３半田
１４貫通穴
１５ピン挿入位置
１６潰し加工部

Claims

磁性材料のコアと前記コアを内挿するコアケースと前記コアケースに巻回された巻線材と半田固定するためのピンとを内装し、樹脂で封止される外装ケースからなる電流センサにおいて、前記外装ケースに貫通孔を備え、前記樹脂で封止される前記外装ケースの内側から前記外装ケースの外側に前記ピンを突出させたことを特徴とする電流センサ。
前記ピンが、導電性のリード線からなることを特徴とする請求項１記載の電流センサ。
前記ピンは、前記巻線材が巻回され、前記ピンの中間部又は端部に前記ピンの断面積より大きい断面積を有する潰し加工部を備え、前記ピンを前記外装ケースに挿入又は圧入して半田付けに必要なピンの長さを確保したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電流センサ。
前記ピンの突出させる方向は、前記外装ケースを基板に実装する際の基板に接する面である主面に対して略垂直又は略平行にしたことを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３記載の電流センサ。