JP2013160668A - Core holder and current sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コアホルダ及び電流センサに関する。 The present invention relates to a core holder and a current sensor.
従来の技術として、コアとホール素子とをケース本体内の部品収容室に収容する電流センサが知られている(例えば、特許文献1参照。)。 As a conventional technique, a current sensor that houses a core and a hall element in a component housing chamber in a case body is known (for example, see Patent Document 1).
この電流センサは、部品収容室内をモールド剤で充填することで、コアとホール素子の位置ずれを防止することができる。 This current sensor can prevent the misalignment between the core and the Hall element by filling the component housing chamber with a molding agent.
しかし、従来の電流センサは、モールド剤の硬化によってコアに負荷される圧力により、コア内部に応力が発生する。この応力により、コアの残留磁化が大きくなるなど、磁気特性が変化して電流の検出精度が低下する問題がある。 However, in the conventional current sensor, stress is generated inside the core due to the pressure applied to the core due to the hardening of the molding agent. Due to this stress, there is a problem that current detection accuracy is lowered due to a change in magnetic characteristics such as an increase in the remanent magnetization of the core.
従って、本発明の目的は、コアの磁気特性の変化を抑制するコアホルダ及び電流センサを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a core holder and a current sensor that suppress changes in the magnetic characteristics of the core.
本発明の一態様は、磁力線が湧き出す第1の端面と磁力線が吸い込まれる第2の端面とを有するコアの外周面を外からの圧力から保護する第1の保護壁と、コアの内周面、第1の端面、及び第2の端面を外からの圧力から保護する第2の保護壁と、第1の保護壁及び第2の保護壁と一体となり、コアの少なくとも一方の側面を外からの圧力から保護する側面保護壁と、を備えたコアホルダを提供する。 One embodiment of the present invention includes a first protective wall that protects an outer peripheral surface of a core having a first end surface from which magnetic lines of force spring out and a second end surface from which magnetic lines of force are sucked, from an external pressure, and an inner periphery of the core A second protective wall that protects the surface, the first end surface, and the second end surface from external pressure, and the first protective wall and the second protective wall, and at least one side surface of the core is And a side protection wall that protects against pressure from the core holder.
本発明によれば、コアの磁気特性の変化を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress changes in the magnetic characteristics of the core.
(実施の形態の要約)
実施の形態に係るコアホルダは、磁力線が湧き出す第1の端面と磁力線が吸い込まれる第2の端面とを有するコアの外周面を外からの圧力から保護する第1の保護壁と、コアの内周面、第1の端面、及び第2の端面を外からの圧力から保護する第2の保護壁と、第1の保護壁及び第2の保護壁と一体となり、コアの少なくとも一方の側面を外からの圧力から保護する側面保護壁と、を備える。
(Summary of embodiment)
A core holder according to an embodiment includes: a first protective wall that protects an outer peripheral surface of a core having a first end surface from which magnetic lines of force spring out and a second end surface from which magnetic lines of force are sucked; The second protective wall that protects the peripheral surface, the first end surface, and the second end surface from external pressure, and the first protective wall and the second protective wall are integrated with each other, and at least one side surface of the core is A side protection wall that protects against pressure from the outside.
[実施の形態]
(電流センサ1の構成)
図1(a)は、実施の形態に係る電流センサの斜視図であり、(b)は、コアとコアホルダの斜視図である。図2(a)は、実施の形態に係るコアホルダを収容部側から見た概略図であり、(b)は、コアを第1の側面から見た概略図である。なお、実施の形態に係る各図において、部品と部品との比率は、実際の比率とは異なる場合がある。
[Embodiment]
(Configuration of current sensor 1)
FIG. 1A is a perspective view of a current sensor according to an embodiment, and FIG. 1B is a perspective view of a core and a core holder. Fig.2 (a) is the schematic which looked at the core holder which concerns on embodiment from the accommodating part side, (b) is the schematic which looked at the core from the 1st side surface. In each drawing according to the embodiment, the ratio between parts may differ from the actual ratio.
この電流センサ1は、例えば、バスバ4に流れる電流により発生する磁場6を、コア2を介して磁気センサ5に検出させるものである。この磁気センサ5は、例えば、検出した磁場6に応じた検出信号を電流センサ1に接続された変換器に出力する。変換器は、例えば、取得した検出信号を電流値に変換することで、バスバ4に流れる電流の電流値を得ることができるように構成されている。
For example, the current sensor 1 causes the magnetic sensor 5 to detect the magnetic field 6 generated by the current flowing through the bus bar 4 via the
本実施の形態に係る電流センサ1は、インサート成形に基づいて負荷される、外からの圧力からコア2を保護するためのコアホルダ3を備えている。
The current sensor 1 according to the present embodiment includes a
このコアホルダ3は、磁力線60が湧き出す第1の端面22と磁力線60が吸い込まれる第2の端面23とを有するコア2の外周面20を外からの圧力から保護する第1の保護壁30と、コア2の内周面21、第1の端面22、及び第2の端面23を外からの圧力から保護する第2の保護壁31と、第1の保護壁30及び第2の保護壁31と一体となり、コア2の少なくとも一方の側面を外からの圧力から保護する側面保護壁32と、を備えて概略構成されている。
The
また電流センサ1は、電流が流れるバスバ4と、磁場を検出する磁気センサ5と、を備えている。 The current sensor 1 includes a bus bar 4 through which a current flows and a magnetic sensor 5 that detects a magnetic field.
なお、磁力線60の向きは、バスバ4に流れる電流の向きに依存して変化する。本実施の形態では、電流は、例えば、図1(a)の紙面において右から左に流れるとするので、磁力線60は、第1の端面22から湧き出し、第2の端面23に吸い込まれる。しかし電流が、例えば、図1(a)の紙面において左から右に流れる場合、磁力線60の向きは逆になるので、第2の端面23から湧き出し、第1の端面22に吸い込まれる。
The direction of the magnetic lines of force 60 changes depending on the direction of the current flowing through the bus bar 4. In the present embodiment, for example, the current flows from right to left on the paper surface of FIG. 1A, so that the magnetic lines of force 60 spring out from the
(コア2の構成)
コア2は、例えば、プレス加工により、馬蹄形状となるように板を打ち抜いて形成された複数の強磁性体を重ね合わせ、一体となるようにかしめて形成されている。この強磁性体は、例えば、電磁鋼板(ケイ素鋼板)である。なお、コア2は、例えば、1つの強磁性体で作製されても良い。
(Configuration of core 2)
The
コア2は、例えば、図2(b)に示すように、第1の側面25側から見て、楕円に近い形状を有している。第1の端面22及び第2の端面23は、このコア2の長径方向に形成されている。磁気センサ5は、第1の端面22及び第2の端面23によって囲まれる領域、すなわちギャップ24に配置される。この配置は、第1の端面22と第2の端面23の間に存在する磁力線60と、磁気センサ5の検出面と、が実質的に垂直に交わるような位置関係となるように行われることが好ましい。
For example, as illustrated in FIG. 2B, the
(コアホルダ3の構成)
コア2、コアホルダ3及びバスバ4は、一例として、コア2、コアホルダ3及びバスバ4を組み付けた状態でインサート成形により一体とされる。このインサート成形の際、金型の治具は、例えば、コアホルダ3の後述する第1の端面保護部311と第2の端面保護部312の間に挿入され、コアホルダ3等は金型に取り付けられる。
(Configuration of core holder 3)
For example, the
コアホルダ3は、例えば、金型への樹脂の注入、及び注入された樹脂の硬化等に伴って負荷されるコアホルダ3の外からの圧力(以下にそれらを成形圧と記載する。)を緩和する観点から、このインサート成形に用いられる樹脂を用いて形成されることが好ましい。つまり同じ樹脂を用いることが、樹脂の膨張や収縮に伴って、コアホルダ3に負荷される成形圧を抑制する点で有利となるからである。本実施の形態では、この樹脂は、一例として、ポリフェニレンスルファイド(Polyphenylenesulfide‐PPS)を用いるものとする。従ってコアホルダ3は、例えば、ポリフェニレンスルファイドを用いて形成される。
For example, the
コアホルダ3は、例えば、図1(a)、(b)及び図2(a)に示すように、第1の保護壁30、第2の保護壁31及び側面保護壁32によって形成される収容部33に、コア2を収容できるように構成されている。
The
コアホルダ3は、収容部33にコア2を収容することにより、インサート成形に伴って負荷される成形圧からコア2を保護するものである。
The
ここで、インサート成形に伴ってコアに負荷される成形圧により、コアの磁気特性が変化する場合があることが知られている。成形圧が、コアの側面側から負荷される場合は磁気特性の変化が小さく、コアの周面側から負荷される場合は、磁気特性の変化が大きいことが分かっている。 Here, it is known that the magnetic characteristics of the core may change depending on the molding pressure applied to the core along with the insert molding. It has been found that when the molding pressure is applied from the side surface side of the core, the change in magnetic characteristics is small, and when the molding pressure is applied from the peripheral surface side of the core, the change in magnetic characteristics is large.
この磁気特性の変化とは、一例として、磁気ヒステリシス曲線が開いて行くことである。コアの磁気ヒステリシス曲線が開くことにより、磁界がない、つまりバスバに電流が流れていないときでもコアに磁化が残り(残留磁化)、磁気センサに検出される。つまり電流センサ1のオフセットが変化してしまう。従って磁気センサが、コアの残留磁化により、バスバに流れる電流によって発生する磁場を正確に検出できず、電流の検出精度が低下する。 This change in magnetic characteristics is, for example, the opening of a magnetic hysteresis curve. When the magnetic hysteresis curve of the core opens, magnetization remains in the core (residual magnetization) even when there is no magnetic field, that is, no current flows through the bus bar, and is detected by the magnetic sensor. That is, the offset of the current sensor 1 changes. Therefore, the magnetic sensor cannot accurately detect the magnetic field generated by the current flowing through the bus bar due to the residual magnetization of the core, and the current detection accuracy is lowered.
しかし本実施の形態では、コア2は、コアホルダ3に収容されているので、コア2の外周面20、内周面21、第1の端面22及び第2の端面23に、成形圧が負荷され難くなっている。よってコア2は、インサート成形を行った後でも、インサート成形が行われる前と実質的に変わらない磁気特性を有することが可能となる。なお、本実施の形態では、コアホルダ3は、コア2の一方の側面が露出する構造であるが、これに限定されず、蓋等によって露出する側面を覆っても良い。
However, in this embodiment, since the
この収容部33とコア2とのクリアランスは、例えば、金型に注入された樹脂が、収容部33とコア2の隙間に入り込まない程度であることが好ましい。このクリアランスは、一例として、0.1mm〜0.2mmである。
The clearance between the
コアホルダ3の第1の保護壁30は、例えば、図1(b)及び図2(a)に示すように、コア2の外周面20を覆うように形成されている。この第1の保護壁30の両端部により、挿入開口34が形成される。
The first
第2の保護壁31は、コア2の内周面21を保護する内周面保護部310と、内周面保護部310に形成され、測定対象の電流が流れるバスバ4を保持するバスバ保持部310aと、を備える。
The second
また第2の保護壁31は、第1の端面22を保護する第1の端面保護部311と、第2の端面23を保護する第2の端面保護部312と、第1の端面保護部311と第2の端面保護部312との間からバスバ保持部310aまでバスバ4を挿入可能なスリット35と、を備えている。言い換えるなら、第2の保護壁31は、例えば、コア2の第1の側面25から第2の側面26に貫通する孔210と、コア2のギャップ24と、に対応する部分を連結したスリット35が形成されている。
The second
このスリット35は、例えば、コア2のギャップ24に対応する部分よりも肉厚であり、かつバスバ4が取り付けられる部分が、バスバ保持部310aとなっている。このバスバ保持部310aは、コア2の孔210に対応して形成されている。バスバ4は、流れる電流によって発生する磁場6が、効率良くコア2の内部に磁路を形成するように、コア2の孔210の中心が、磁場6の中心となるように配置されることが好ましい。従ってバスバ保持部310aは、挿入されたバスバ4に発生する磁場6の中心が、実質的に、コア2の孔210の中心となるように形成されている。
For example, the
またスリット35のコア2のギャップ24に対応する部分には、例えば、磁気センサ5が挿入される。
Further, for example, the magnetic sensor 5 is inserted into a portion of the
(磁気センサ5の構成)
磁気センサ5は、例えば、磁場に応じた電気信号を出力するホールセンサ及びGMR(Giant Magneto Resistive)センサ等を用いることができる。本実施の形態では、磁気センサ5としてホールセンサを用いることとする。
(Configuration of magnetic sensor 5)
As the magnetic sensor 5, for example, a Hall sensor that outputs an electrical signal corresponding to a magnetic field, a GMR (Giant Magneto Resistive) sensor, or the like can be used. In the present embodiment, a Hall sensor is used as the magnetic sensor 5.
また磁気センサ5は、例えば、磁気検出素子を樹脂でモールドしたセンサ、ベアチップ、及び制御回路等を集積したセンサIC(Integrated Circuit)等であっても良い。 The magnetic sensor 5 may be, for example, a sensor IC (Integrated Circuit) in which a sensor in which a magnetic detection element is molded with resin, a bare chip, a control circuit, and the like are integrated.
(バスバ4の構成)
バスバ4は、例えば、導電性を有する材料を用いて板形状に形成されている。導電性を有する材料は、一例として、銅及び銅合金等である。
(Configuration of bus bar 4)
For example, the bus bar 4 is formed in a plate shape using a conductive material. Examples of the conductive material include copper and a copper alloy.
バスバ4は、例えば、図1(a)に示すように、細長い板形状の基部40の一方端部が90°に曲げられたL字形状を有する。基部40の他方端部には、例えば、コネクタ部42が形成されている。 For example, as shown in FIG. 1A, the bus bar 4 has an L shape in which one end portion of an elongated plate-shaped base portion 40 is bent at 90 °. For example, a connector portion 42 is formed at the other end portion of the base portion 40.
このコネクタ部42は、例えば、測定対象の電流がバスバ4を経由して流れるように、電子回路に電気的に接続されるように構成されている。 For example, the connector portion 42 is configured to be electrically connected to an electronic circuit so that a current to be measured flows through the bus bar 4.
(実施の形態の効果)
本実施の形態に係るコアホルダ3は、コア2の磁気特性の変化を抑制することができる。具体的には、コアホルダ3は、収容部33にコア2を収容することにより、磁気特性を変化させる原因となる、外周面20、内周面21、第1の端面22及び第2の端面23に負荷される成形圧を抑制することができる。その結果、コア2の残留磁化が抑制され、コアに残留磁化が発生する場合と比べて、オフセットの変化を抑制することができるのでオフセットの設定の手間が抑制され、電流センサ1の検出精度が向上する。
(Effect of embodiment)
The
またコアホルダ3は、収容部33によりコア2を保持し、バスバ保持部310aによりバスバ4を保持するので、コア2とバスバ4の位置ずれを抑制することができる。インサート成形を行うとき、コアとバスバを組み付けた状態で金型に入れ、金型に樹脂を注入すると、注入の際に発生する圧力により、バスバが倒れるなどして、コアとバスバの位置ずれが発生する場合があった。しかし、本実施の形態では、コアホルダ3により、コア2とバスバ4を保持し、コア2とバスバ4の位置関係を保持することができるので、金型への取り付けが容易であり、またインサート成形時の位置ずれ等を抑制することができるので、電流センサ1の検出精度が向上する。
Moreover, since the
さらに電流センサ1は、コアホルダ3によって、コア2とバスバ4の組み付けが容易になると共にインサート成形に起因する位置ずれが抑制されるので、製造が容易となり、製造コストを抑えることができる。
Further, the current sensor 1 can be easily manufactured and the manufacturing cost can be reduced because the
またコアホルダ3は、バスバ4が、コア2の孔210を通すことができない形状を有する場合であっても、コア2の外周面20から内周面21に向う方向に、バスバ4をスリット35に挿入することができるので、コアの孔に挿入する場合と比べて、バスバ4の形状の自由度が高い。従って電流センサ1は、設置の自由度が高い。
Further, the
以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is only an example and does not limit the invention which concerns on a claim. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, and the like can be made without departing from the scope of the present invention. In addition, not all the combinations of features described in these embodiments are essential to the means for solving the problems of the invention. Furthermore, these embodiments are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…電流センサ
2…コア
3…コアホルダ
4…バスバ
5…磁気センサ
6…磁場
20…外周面
21…内周面
22…第1の端面
23…第2の端面
24…ギャップ
25…第1の側面
26…第2の側面
30…第1の保護壁
31…第2の保護壁
32…側面保護壁
33…収容部
34…挿入開口
35…スリット
40…基部
42…コネクタ部
60…磁力線
210…孔
310…内周面保護部
310a…バスバ保持部
311…第1の端面保護部
312…第1の端面保護部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (4)
前記コアの内周面、前記第1の端面、及び前記第2の端面を前記外からの圧力から保護する第2の保護壁と、
前記第1の保護壁及び前記第2の保護壁と一体となり、前記コアの少なくとも一方の側面を前記外からの圧力から保護する側面保護壁と、
を備えたコアホルダ。 A first protective wall that protects the outer peripheral surface of the core having a first end face from which magnetic lines of force spring out and a second end face from which the magnetic lines of force are sucked from external pressure;
A second protective wall that protects the inner peripheral surface of the core, the first end surface, and the second end surface from pressure from the outside;
A side protection wall that is integrated with the first protection wall and the second protection wall and protects at least one side surface of the core from the pressure from the outside;
Core holder with
前記コアの前記内周面を保護する内周面保護部と、
前記内周面保護部に形成され、測定対象の電流が流れるバスバを保持するバスバ保持部と、
を備えた請求項1に記載のコアホルダ。 The second protective wall is
An inner peripheral surface protection part for protecting the inner peripheral surface of the core;
A bus bar holding unit that is formed in the inner peripheral surface protection unit and holds a bus bar through which a current to be measured flows;
The core holder according to claim 1, comprising:
前記第1の端面を保護する第1の端面保護部と、
前記第2の端面を保護する第2の端面保護部と、
前記第1の端面保護部と前記第2の端面保護部との間から前記バスバ保持部まで前記バスバを挿入可能なスリットと、
を備えた請求項2に記載のコアホルダ。 The second protective wall is
A first end face protecting portion for protecting the first end face;
A second end face protection portion for protecting the second end face;
A slit into which the bus bar can be inserted from between the first end face protection part and the second end face protection part to the bus bar holding part;
The core holder according to claim 2 provided with.
The current sensor provided with the core holder of any one of Claims 1 thru | or 3.
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