JP2021108333A - 積層コア、電流検出器及び接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】新規な構造体の積層コア及びこれを用いた電流検出器を提供し、そのための方法をも提供する。【解決手段】積層コア１０４は、最外層である外周面１０４ｃにおいて部分的に絶縁被膜が除去された領域１０５に（Ａ）、ニッケル端子１２０の材料とコア材料との合金層を介してニッケル端子１２０が接合されている（Ｂ）。積層コア１０４を用いた電流センサは、ニッケル端子１２０を通じて電流検出回路のグランドに積層コア１０４を接地することができる。ニッケル端子１２０は除去領域１０５にて抵抗溶接されることで、合金層を形成しつつ強固な接合状態となる。【選択図】図２

Description

本発明は、積層コア、これを用いた電流検出器及び積層コアと端子との接合方法に関する。

従来、導電体に発生する交番電界の誘導で集磁コアからの部分放電の発生を抑制する目的で、集磁コアをセンサ回路のグランドと電気的に接続するとした先行技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開特開２０１７−２１９３３２号公報

しかしながら、先行技術はグランド電極の接合に際して集磁コア側の前処理を行わないことで、接合箇所に不純物を混入させる余地を残している。

本発明は、新規な構造体の積層コア及びこれを用いた電流検出器を提供し、そのための方法をも提供する。

〔構造体〕
本発明は、構造体としての積層コアを提供する。積層コアは、絶縁層と磁性材料の層が交互に複数積層されてコアの形状に構成されたものである。このような層構成の積層コアは、最外層の表面において部分的に絶縁層が除去された領域を有し、この領域に導電性材料を用いた端子が接合されている。特に本発明の構造体では、導電性材料と磁性材料（いずれも金属材料）との合金層を介した接合となっている。

このため本発明の構造体によれば、最外層からみて層方向に端子の層（導電性材料層）、合金層（導電性材料−磁性材料合金）、磁性材料の層の順に積層構造をなしていることから、構造体としての形態安定性及びそれによる性能を最大に発揮することができる。

端子が平板状である場合、端子はその幅方向の中央部で最外層の導電性材料と接合されることが好ましい。
また、上記と関連して絶縁層が除去された領域は、端子の幅内に収まる大きさに設定されることも好ましい。これにより、構造体として磁性材料が表出した状態となる領域の面積を最小限に抑え、経年劣化への耐性を高めることができる。

〔電流検出器〕
本発明は、構造体としての積層コアを用いた電流検出器を提供する。この場合、積層コアは被検出電流の導通により発生する磁界を収束可能な形態を有し、エアギャップが形成されている。電流検出器は電流検出回路を備え、回路は、エアギャップ内に配置した検出素子からの出力信号に基づいて被検出電流の大きさに応じた検出信号を出力する。このとき構造体としての積層コアは、上記の端子を通じて電流検出回路のグランドに接地されている。

電流検出器において、被検出電流の急峻な電圧変化は、電流検出回路からの出力信号に対するノイズとして大きく影響することが分かっており、これを電流検出器や出力信号のｄＶ／ｄｔ特性と称する。このようなｄＶ／ｄｔ特性は、被検出電流が流れる一次導体と積層コアや電流検出回路との間（各所）に存在する浮遊容量を介してノイズが伝わるためであると考えられ、仮に、あるタイミングで導体の電圧（一次電圧）の波形がステップ状（急峻）に変化したとすると、電流検出回路からの出力信号の波形にも同タイミングで乱れが生じ、誤動作となる。

本発明の電流検出器によれば、磁性体コアが接地されていることにより、一次電圧の変化の影響をグランド側へ吸収させ、ノイズが電流検出回路の内部にまで伝導することを防止する。これにより、ｄＶ／ｄｔ特性を大きく改善し、誤動作量を最小に抑えることができる。

〔接合方法〕
本発明は、接合方法を提供する。接合方法は、以下の工程から構成される。
〔除去工程〕
この工程では、絶縁層と磁性材料の層が交互に複数積層された積層コアの最外層において、絶縁層を部分的に除去して磁性材料の層を表出させた領域を形成する。
〔接合工程〕
この工程では、磁性材料の層が表出した領域に導電性材料を用いた端子の一部を接触させた状態で端子と磁性材料の層とを通じて電流を印加し、接触させた箇所に導電性材料と磁性材料との合金層を形成して端子と積層コアとを接合する。

本発明の接合方法により、構造体としての積層コアを容易に得ることができる。

本発明によれば、新規な構造体の積層コア及びこれを用いた電流検出器が得られ、そのための方法も得ることができる。

一実施形態の電流センサ１００の構成を概略的に示す図である。 積層コア１０４とニッケル端子１２０との接合関係を示した斜視図である。 積層コア１０４の層構成を模式的に示した断面図（図２中III−III線に沿う断面図）である。 積層コア１０４とニッケル端子１２０との接合方法を含む積層コア１０４の生産管理手順を示した工程図である。 抵抗溶接の原理を示す図である。 本実施形態の接合方法による合金層の形成を示す図である。 比較例として挙げられる積層コア２０４の構造例を説明する図である。 積層コア１０４を用いた電流センサ１００の構成を示す分解斜視図である。 電流センサ１００のｄＶ／ｄＶ特性の評価結果を示す図である。 ニッケル端子１２０の他の溶接形態例１を示す図である。 溶接形態例１を用いてニッケル端子１２０が接合された積層コア１０４の斜視図である。 ニッケル端子１２０の他の溶接形態例２を示す図である。 溶接形態例２を用いてニッケル端子１２０が接合された積層コア１０４の斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の実施形態では、電流検出器の一例としてホールＩＣタイプの電流センサを挙げているが、本発明はこれに限られるものではなく、磁気平衡式のクローズドループタイプの電流センサであってもよいし、フラックスゲートタイプ電流センサであってもよい。

図１は、一実施形態の電流センサ１００の構成を概略的に示す図である。
〔積層コア〕
電流センサ１００は、積層コア１０４を備える。図示の例では積層コア１０４が矩形環状となっているが、円環状であってもよいし、その他の環形状であってもよい。積層コア１０４は、その内側に一次導体ＢＵを挿通させた状態で、一次電流Ｉｐ（被検出電流）の導通により発生する磁界を収束可能である。

〔磁気検出素子〕
積層コア１０４には、周方向の少なくとも一箇所にエアギャップ１０４ａが形成されている。エアギャップ１０４ａ内にはホール素子１１０等の磁気検出素子（感磁素子、磁電変換素子等）が配置されており、ホール素子１１０は、積層コア１０４で収束させた磁界強度に応じた検出信号を出力する。

〔電流検出回路〕
電流センサ１００は、電流検出回路を備える。電流検出回路はオペアンプ１１３を備えており、オペアンプ１１３はホール素子１１０からの検出信号を入力し、設定したオフセット電圧Ｖｏｆｔと負帰還電圧とを用いて検出電圧Ｖｏｕｔ（出力信号）を出力する。検出電圧Ｖｏｕｔは、一次電流Ｉｐの検出値（電流値）に応じた大きさに設定される。

〔ｄＶ／ｄｔノイズ〕
電流センサ１００において、一次導体ＢＵでの電圧のステップ状変化が出力信号（検出電圧Ｖｏｕｔ）の変化に影響を及ぼすことが分かっている。具体的には、一次電流Ｉｐの急峻な電圧変化は、出力信号に対するノイズとして大きく影響することが分かっており、これを電流センサ１００や出力信号のｄＶ／ｄｔ特性と称する。このようなｄＶ／ｄｔ特性は、一次導体ＢＵと積層コア１０４や電流検出回路との間に存在する浮遊容量を介してノイズが伝わるためであると考えられる。

図１にｄＶ／ｄｔノイズ波形を概略的に示す。仮に、あるタイミングで一次導体ＢＵの電圧（一次電流Ｉｐの電圧）の波形がステップ状に変化すると、図１中に破線で示す一次導体ＢＵと積層コア１０４との容量結合や積層コア１０４と電流検出回路との容量結合により、電圧変化の影響がノイズとして電流検出回路へ伝導する。電流検出回路内部に伝導したノイズは検出電圧Ｖｏｕｔにも現れることとなり、これが略同タイミングで出力信号のｄＶ／ｄｔノイズ（誤動作）となる。なお、容量結合は図示以外の箇所でも生じ得る。

このようなｄＶ／ｄｔノイズの出力信号に対する影響は、積層コア１０４を電流検出回路のグランド（ＧＮＤ）に接地させることで抑制することが可能である。積層コア１０４を接地させることで、ノイズ成分がグランド側にほとんど吸収され、電流検出回路に伝導しにくくなるからである。本実施形態では、積層コア１０４の表面（外周面）に接合したニッケル端子１２０を通じて電流検出回路のグランドに積層コア１０４を接地させている。

図２は、積層コア１０４とニッケル端子１２０との接合関係を示した斜視図である。
〔除去領域〕
図２中（Ａ）：ニッケル端子１２０は、積層コア１０４の最外層における表面（外周面１０４ｃ）に接合される。本実施形態で用いる積層コア１０４は、外周面１０４ｃや端面１０４ｂ、内周面１０４ｄを含む表面がワニス等の絶縁被膜に覆われており（例として外周面１０４ｃの絶縁被膜を灰色に着色して示す）、そのままでは金属接合に適さない。このためニッケル端子１２０の接合前において、積層コア１０４の外周面１０４ｃには除去領域１０５が形成されている。除去領域１０５は、外周面１０４ｃにおいて絶縁皮膜となっている層を剥離して形成されたものであり、除去領域１０５内では積層コア１０４の磁性材料（珪素鋼鈑の層）が表出している。本実施形態では、例えば積層コア１０４の厚み方向で２箇所に除去領域１０５が形成されており、それぞれの大きさはニッケル端子１２０の幅内に収まっている。例えば、円形である除去領域１０５の直径をＤとし、ニッケル端子１２０の幅をＷとすると、Ｄ≦Ｗの関係が成り立つ。なお、本実施形態では積層コア１０４の端面１０４ｂは接合箇所として採用しない。ただし、内周面１０４ｄに除去領域１０５を設けてニッケル端子１２０を接合することとしてもよい。

〔凸状部〕
また、接合前においてニッケル端子１２０には、例えば長手方向の２箇所に凸状部１２０ａ（プロジェクション）が形成されている。これら凸状部１２０ａは、幅方向でニッケル端子１２０の中央部に位置し、接合前においてニッケル端子１２０の外面から積層コア１０４に対向して数ｍｍ程度に突出する形状となっている。除去領域１０５は、凸状部１２０ａと正対する位置に形成されている。

〔接合状態〕
図２中（Ｂ）：ニッケル端子１２０は、２箇所の凸状部１２０ａにて積層コア１０４に接合された状態となる。このとき、本実施形態で用いる接合方法により、ニッケル端子１２０と積層コア１０４とは、合金層を介して接合されることになる。なお、この点についはさらに後述する。

〔層構成〕
図３は、積層コア１０４の層構成を模式的に示した断面図（図２中III−III線に沿う断面図）である。本実施形態で用いる積層コア１０４は、例えば薄板帯状の珪素鋼鈑を複重に巻いて環形状に成形し、ワニスで固めて全体の形状を保持したものであり、所望の位置を切削加工してエアギャップ１０４ａを形成している。また、素材である珪素鋼鈑はそれ自体が絶縁皮膜を有していることから、積層コア１０４の外側の表面は、最外層の珪素鋼鈑ＰＬ１（層厚数百μｍ）が絶縁皮膜ＣＳ１（層厚数μｍ）に覆われ、その上にワニス層ＷＳ（層厚数十μｍ）が形成されるとともに、さらに切削液層ＬＱ（層厚数μｍ）が形成されている。切削液層ＬＱは、上記のエアギャップ１０４ａを切削加工する工程での必要性から付着しているものであり、加工後は積層コア１０４の防錆剤としての機能も兼ねる。

上記の除去領域１０５は、積層コア１０４の最外層の表面において、切削液層ＬＱ、ワニス層ＷＳ及び絶縁皮膜ＣＳ１からなる絶縁層ＳＦを部分的に除去して形成したものである。なお、「部分的」とは層方向の一部をいうのではなく、層厚全体を含めた表面方向の一部をいう。したがって、絶縁層ＳＦを「部分的に除去」することは、切削液層ＬＱ、ワニス層ＷＳ及び絶縁皮膜ＣＳ１の全てを表面方向の一部で除去することを意味する。

積層コア１０４の内層側は、最外層の珪素鋼鈑ＰＬ１、２層目の絶縁皮膜ＣＳ２と珪素鋼鈑ＰＬ２、３層目の絶縁皮膜ＣＳ３と珪素鋼鈑ＰＬ３・・・というように、層方向でみると絶縁皮膜ＣＳＮの層と珪素鋼鈑ＰＬＮの層（Ｎは自然数）が交互に積層された状態にある。このような積層構造は、積層コア１０４の製造過程を通じて完成される。

〔接合方法〕
図４は、積層コア１０４とニッケル端子１２０との接合方法を含む積層コア１０４の生産管理手順を示した工程図である。

〔除去工程〕
ステップＳ１０：積層コア１０４の最外層の表面において、上記の絶縁層ＳＦを部分的に剥離して除去領域１０５を形成する。ここで、除去領域１０５のように局所的に絶縁層ＳＦを剥離するには、レーザー剥離の手法を好適に用いることができる。レーザー剥離を用いることにより、剥離深さを最薄化（必要最小限に）して除去される部分を絶縁層ＳＦの層厚までに留め、最外層の珪素鋼鈑ＰＬ１の板厚を損なうことがない。また、絶縁層ＳＦを除去した箇所は錆びやすくなるが、そのような箇所の面積を必要最小限に抑えることができる。

〔接合工程〕
ステップＳ２０：ニッケル端子１２０と積層コア１０４を接合する。本実施形態では、抵抗溶接の手法を好適に用いることができる。抵抗溶接は、除去領域１０５で珪素鋼鈑ＰＬ１と凸状部１２０ａとを接触させて電気的に導通状態とし、加圧力を付加しつつ溶接電流を印加して接触抵抗での発熱により溶接を行うものである。抵抗溶接による接合は、ニッケル端子１２０及び珪素鋼鈑ＰＬ１の両材料が溶融し、間に合金層を形成してニッケル端子１２０と珪素鋼鈑ＰＬ１との接合をなすものとなる。

〔検査工程〕
ステップＳ３０：ここでは、接合状態の検査を行う。検査手法には、外観目視検査の他、測定数値による判定等を用いることができる。測定数値は、例えば接合箇所の引張強度を挙げることができ、本実施形態では２０Ｎ以上（又は３０Ｎ〜４０Ｎ）を合格範囲としている。なお、引張強度の上限値としては、例えば１５０Ｎを想定することができる。２０Ｎ以上１５０Ｎ以下の範囲内であれば、積層コア１０４の使用形態においてニッケル端子１２０が分離することなく、充分に接続性能を発揮し続けることができる。

以上の工程を実施し、検査に合格した積層コア１０４が電流センサ１００の次生産工程に移送される。

図５は、抵抗溶接の原理を示す図である。
〔接合前〕
図５中（Ａ）：上記のように、積層コア１０４の最外層の表面において、除去領域１０５にニッケル端子１２０の凸状部１２０ａを接触させ、最外層の珪素鋼鈑ＰＬ１と電気的に導通可能な状態とする。

〔接合中〕
図５中（Ｂ）：２本の電極１７０（一方が＋で他方が−）をニッケル端子１２０に圧着させ、溶接電流を印加する。電流の流れる経路を矢印で示したように、溶接電流は陽電極１７０からニッケル端子１２０を通って陰電極１７０に流れるものと、凸状部１２０ａから最外層の珪素鋼鈑ＰＬ１を通って凸状部１２０ａ、そして陰電極１７０に流れるものに分流される。

〔等価回路〕
図５中（Ｃ）：抵抗溶接中の等価回路を示す。電極１７０は定電流源ＰＳに接続されており、陽電極１７０と陰電極１７０との間には、ニッケル端子１２０の抵抗Ｒｔｍに流れる電流路と、凸状部１２０ａから珪素鋼鈑ＰＬ１の抵抗Ｒｃｏに流れる電流路とに分かれ、凸状部１２０ａと珪素鋼鈑ＰＬ１との接触箇所（２箇所）には、それぞれ接触抵抗Ｒｐ１，Ｒｐ２が存在する。上記のように抵抗溶接は、これら接触抵抗Ｒｐ１，Ｒｐ２での発熱により両材料が溶融し、合金層を形成して接合状態とするものである。

ここで、レーザー剥離を行うメリットについて以下の通り再確認する。
（１）抵抗溶接では、最外層の珪素鋼鈑ＰＬ１（１層目）だけに溶接電流が流れることになる（２層目の珪素鋼鈑ＰＬ２とは絶縁皮膜ＣＳ２で絶縁されている）が、絶縁層ＳＦを除去した後の珪素鋼鈑ＰＬ１の板厚（層厚）が溶接電流に影響する。すなわち、板厚が抵抗Ｒｃｏに影響するため、板厚が安定していないと、定電流源ＰＳから流れてくる溶接電流にばらつきが生じ、溶接の完成度が不安定となるからである。このような板厚の不安定は、絶縁層ＳＦを機械的な手法で剥離（例えば、ベルトサンダー等を用いた研磨剥離）する場合に起こり得る。

本実施形態ではレーザー剥離を用いることにより、安定した剥離層厚の管理が可能となり、珪素鋼鈑ＰＬ１の板厚（層厚）を個体ごとに安定させることができる。これにより、予め等価回路（図５中（Ｃ））に基づいて設定した定電流源ＰＳを用いるだけで、安定した溶接結果を得ることができる。

（２）除去領域１０５を局所化（面積最小化）することで、凸状部１２０ａ以外での短絡を防止することができる。すなわち、抵抗溶接中はニッケル端子１２０が凸状部１２０ａにて最外層の珪素鋼鈑ＰＬ１と接触している必要があり、その他の箇所で不用意に接触すると溶接電流が分流し、想定した等価回路（図５中（Ｃ））が成り立たなくなる。このような短絡は、絶縁層ＳＦを必要以上に剥離してしまうことで生じやすい。例えば、図５中（Ｂ）に二点鎖線で囲った範囲Ｄでニッケル端子１２０にプレス加工時のバリや部分的な変形等が存在していた場合、範囲Ｄの絶縁層ＳＦが剥離されていることでニッケル端子１２０と珪素鋼鈑ＰＬ１とが容易に短絡する。

本実施形態では、レーザー剥離を用いて除去領域１０５を形成することにより、範囲Ｄでの短絡を確実に防止することができる。

（３）また、除去領域１０５を必要最小限の大きさとすることで、珪素鋼鈑ＰＬ１が錆びやすくなる表面積を最小限に抑えることができる。この点、機械的な手法によって絶縁層ＳＦを剥離すると、必要以上に珪素鋼鈑ＰＬ１を表出させてしまい、それだけ錆びやすくなる表面積が大きくなってしまうが、本実施形態ではそのような問題がない。

〔合金層の形成〕
図６は、本実施形態の接合方法による合金層の形成を示す図である。
〔溶接中〕
図６中（Ａ）：抵抗溶接中は、電極１７０で凸状部１２０ａと最外層の珪素鋼鈑ＰＬ１との接触箇所を接触方向に加圧する。これにより、等価回路（図５中（Ｃ））における接触抵抗Ｒｐ１，Ｒｐ２を安定させることができる。

〔溶接後〕
図６中（Ｂ）：抵抗溶接中に両材料の溶融が進むとともに、加圧によって凸状部１２０ａがつぶれ変形する。したがって、溶接後の検査工程において、凸状部１２０ａがある程度つぶれ変形していることを目視できれば、それによって溶接強度が充分であると判定することができる。

〔接合部〕
図６中（Ｃ）：接合部の拡大断面を示す。抵抗溶接によりニッケル端子１２０の材料と珪素鋼鈑ＰＬ１の材料との合金層ＡＬが形成される。これにより、最外層の珪素鋼鈑ＰＬ１とニッケル端子１２０とが合金層ＡＬを介して接合された状態となる。

〔比較例との対比〕
次に、本実施形態の有用性を比較例との対比をもって説明する。
図７は、比較例として挙げられる積層コア２０４の構造例を説明する図である。比較例の積層コア２０４も、外周面２０４ｃに除去領域１０５が形成されていない点を除いて本実施形態で用いる積層コア１０４と同等のものであり、エアギャップ２０４ａが形成されている。また、端面２０４ｃはグランド接地の対象としない。

〔機械的剥離〕
図７中（Ａ）：比較例では、絶縁層ＳＦを機械的な手法（例えば、ベルトサンダーによる研磨加工）を用いて除去している。この場合、本実施形態のように局所的な除去とはならず、除去領域ＧＬは、加工器具のサイズに応じてある程度の大きさにならざるを得ない（図示の例では、エアギャップ２０４ａの近傍から周方向にみて最初の角部分の手前まで。）。

〔配線半田付け〕
図７中（Ｂ）：除去領域ＧＬにグランド配線ＨＮが半田付けされる。
図７中（Ｃ）：このとき、半田ＳＤは珪素鋼鈑の表面に付着しているだけであり、本実施形態のような合金層を介した接合とはならない。

比較例には、本実施形態との対比において以下のような問題がある。
（１）機械的な手法を用いた絶縁層ＳＦの除去工程に要する時間が長い。
（２）除去工程を作業者による手作業に頼らざるを得ず、自動化が難しい。
（３）半田接合は、溶接接合と比較して引張強度が大きく劣る。
（４）半田接合する範囲を大きく超えて除去領域ＧＬが形成されるため、積層コア２０４の錆びやすくなる表面積が大きくなる。

これに対し、本実施形態では絶縁層ＳＦの除去工程を比較例よりも短縮し、自動化を図ることができる。また、抵抗溶接を用いた接合により、引張強度を高く保持することができる。除去領域１０５が必要最小限であるため、積層コア１０４の錆びやすくなる表面積を最小限に抑えることができる。

〔電流センサへの組み込み〕
図８は、積層コア１０４を用いた電流センサ１００の構成を示す分解斜視図である。電流センサ１００は、例えば樹脂製のケース体１０２を備え、このケース体１０２は、内部に電流センサ１００の各種構成部品を収容している。構成部品としては、積層コア１０４、回路基板１０６、ホール素子１１０等がある。なお、図１には主要な構成要素のみを図示しており、その他の構成要素は適宜省略している。

電流センサ１００は、例えばケース体１０２の収容部１０２ｄ内に構成要素を収容した状態で使用される。電流センサ１００は、ケース体１０２を本体（ボディ、あるいは筐体）とした構成であり、その外殻として周壁部１０２ａを有している。周壁部１０２ａは、例えば図８の立姿勢でみて電流センサ１００本体の上面、両側面及び底面の各外面を構成する。

ケース体１０２の内側には、周壁部１０２ａ及び底壁部１０２ｄに囲まれた部位に環状をなす収容部１０２ｅが形成されている。すなわち、上記の磁性体コア１０４や回路基板１０６、ホール素子１１０等の各種構成要素は、この収容部１０２ｅ内に収容されており、図８の立姿勢において、水平方向でみた収容部１０２ｅの一端は開口（開放）している。なおケース体１０２は、収容部１０２ｅの開口とは反対側が閉塞されている。

また、ケース体１０２には挿通部１０８が形成されており、挿通部１０８は、図８の立姿勢でみてケース体１０２（あるいは電流センサ１００全体）の中央を水平方向に貫通して延びている。すなわち、ケース体１０２は周壁部１０２ａ及び底壁部１０２ｄの内側に角筒部１０２ｂを有しており、この角筒部１０２ｂは、挿通部１０８を４方向から面で取り囲むようにして角筒状に形成されている。角筒部１０２ｂの一端は、収容部１０２ｅの一端開口から水平方向に突出して延びているが、他端はケース体１０２の背面と同一面に位置している（図示されていない）。

その他、ケース体１０２には、一対のブラケット１０２ｃが形成されている。ブラケット１０２ｃは、図８の立姿勢でみた両側の周壁部１０２ａと底壁部１０２ｄとの隅角部に位置し、周壁部１０２ａと底壁部１０２ｄとに跨がるようにして両側方に張り出している。一対のブラケット１０２ｃは、電流センサ１００を例えば立姿勢（使用状態）に設置するために用いられ、電流センサ１００は、ブラケット１０２ｃの貫通孔（符号なし）を通じて図示しない他の機器（例えば発電機、発電所設備等）にねじ留めによる締結が可能となっている。

ケース体１０２の収容部１０２ｅは、積層コア１０４の環形状に合わせて成形されている。このため積層コア１０４は、電流センサ１００の完成状態において収容部１０２ｅ内にぴったりと収容される。また、ニッケル端子１２０は、収容部１０２ｅの開口方向に一端部が突出するようにして配置される。磁性体コア１０４は、挿通部１０８にバスバー等の一次導体ＢＵを挿通させることで、一次電流Ｉｐにより発生する磁界を収束させることができる。あるいは、一次導体ＢＵへの一次電流Ｉｐの導通により、磁性体コア１０４に磁界が発生（収束）する。

〔磁気検出素子〕
ホール素子１１０は、電流センサ１００の組み立て状態で磁性体コア１０４のエアギャップ１０４ａ内に配置される。ホール素子１１０は、その感磁面をエアギャップ１０４ａの端面（磁気回路断面）に対向させることで、磁性体コア１０４に発生（収束）する磁界の強度に応じた電圧信号（磁気検出信号）を出力する。

〔回路基板〕
回路基板１０６は、収容部１０２ｅの形状に合わせて横向きＵ字形状をなしている。回路基板１０６には、上記のホール素子１１０が実装されている他、図示しない各種の電子部品やＩＣチップ等が実装されることで、上記の電流検出回路が形成されている。電流検出回路は、例えばホール素子１１０から出力される電圧信号を増幅し、また、各種の電気的処理を行って検出電圧Ｖｏｕｔを出力する。回路基板１０６には外部コネクタ１０６ａが実装されており、外部コネクタ１０６ａは、電流センサ１００の組み立て状態においてケース体１０２から突出（露出）している。電流センサ１００は、外部コネクタ１０６ａを通じて出力回路への電源供給を行ったり、電流検出回路から検出電圧を出力したりすることができる。

〔積層コア１０４の接地〕
積層コア１０４は、ニッケル端子１２０を通じて電流検出回路のグランドに接地されている。回路基板１０６には、ニッケル端子１２０を挿通可能なスルーホール１０６ｂが形成されており、電流センサ１００の組み立て状態において、ニッケル端子１２０は回路基板１１０のグランド電極に半田付けされるものとなっている。

〔ｄＶ／ｄｔ特性評価例〕
図９は、電流センサ１００のｄＶ／ｄｔ特性の評価結果を示す図である。ｄＶ／ｄｔ特性の評価は、一次導体ＢＵにステップ状の電圧変化を生じさせたとき、電流検出回路から得られる出力電圧波形を観察することで行った。また、評価は積層コア１０４を接地しない場合との対比により行った。

〔コア接地なし〕
図９中（Ａ）：積層コア１０４をグランドに接続していない試料モデルの場合、入力電圧波形にステップ状の変化が生じたタイミング（時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３）で、出力電圧波形に過大な乱れが生じている。これがｄＶ／ｄｔノイズによる誤動作を顕著に表している。

〔本実施形態〕
図９中（Ｂ）：本実施形態の積層コア１０４を用いた電流センサ１００では、入力電圧波形にステップ状の変化が生じたタイミング（時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３）で、出力電圧波形にはほとんど目立たない程度の誤動作しか生じなかった。これは、積層コア１０４をグランド接続したことによる顕著な効果を示している。観測値で見ると、接地なしのモデルから約１／２０の誤動作量の低減効果が得られている。

〔他の溶接形態〕
ニッケル端子１２０の溶接形態について、先に説明した例（図５、図６）は、通電方式からするとシリーズ溶接とプロジェクション溶接とを組み合わせたものに該当する。ここで、シリーズ溶接とは、１回の溶接で同時に複数箇所（例えば２箇所）を溶接するものであり、２本の電極１７０を同一の溶接対象（ニッケル端子１２０）に接触させて溶接を行う方式である。また、プロジェクション溶接は、溶接対象に設けた突起部（凸状部１２０ａ）に大電流を集中して通電させるもので、温度分布のバランスを取りやすくなるメリットがある。

その上で、ニッケル端子１２０については他の溶接形態を採用することもできる。
〔溶接形態例１〕
図１０は、ニッケル端子１２０の他の溶接形態例１を示す図である。溶接形態例１は、通電方式としてインダイレクト溶接とプロジェクション溶接とを組み合わせたものに該当する。

インダイレクト溶接とは、２本の電極１７０が別々の溶接対象に接触し、溶接電流を一方の電極１７０から流し、溶接箇所を通して他方の電極１７０へ流す方式、あるいは、溶接電流を一方の電極１７０から溶接箇所を通り、他方の溶接箇所から離れた電極１７０へ流す方式である。図１０の例では、陽電極１７０が除去領域１０５で最外層の珪素鋼鈑ＰＬ１に接触し、印電極１７０がニッケル端子１２０に接触する。また、ニッケル端子１２０については凸状部１２０ａが除去領域１０５にて珪素鋼鈑ＰＬ１に接触する。この状態で、電流は陽電極１７０から珪素鋼鈑ＰＬ１を通り、プロジェクション溶接箇所を通って印電極１７０に流れていく。なお、電流の流れる方向は逆でもよい。

図１１は、溶接形態例１を用いてニッケル端子１２０が接合された積層コア１０４の斜視図である。なお、接合箇所に合金層が形成されていることはこれまでと同様である。

この場合、ニッケル端子１２０は１箇所で接合された状態となるが、これでも充分に目的を果たすことができる。また、接合箇所の引張強度は２０Ｎ以上である。強いていえば、接合箇所（凸状部１２０ａ）の回転方向の応力に対して不利になりやすい。

〔溶接形態例２〕
図１２は、ニッケル端子１２０の溶接形態例２を示す図である。この溶接形態例２は、通電方式でいえば溶接形態例１と同様であるが、溶接箇所を２箇所としている点が異なる。

すなわち、ニッケル端子１２０には２つの凸状部１２０ａが形成されており、これらが除去領域１０５にて珪素鋼鈑ＰＬ１に接触する。なお、除去領域１０５は個々の凸状部１２０ａの配置に合わせて２箇所に分かれて形成されていてもよいし、１箇所にまとめて形成されていてもよい。

図１３は、溶接形態例２を用いてニッケル端子１２０が接合された積層コア１０４の斜視図である。なお、接合箇所に合金層が形成されていることはこれまでと同様である。

この場合、ニッケル端子１２０は２箇所で接合された状態となり、また、接合箇所の引張強度は２０Ｎ以上である。また、溶接形態例１の場合と比較すると、接合箇所（凸状部１２０ａ）の回転方向の応力に対しても不利になりにくい。

以上のように本実施形態によれば、大きく以下の利点が得られる。なお、これまでに述べた利点も合わせて考慮することができる。
（１）ニッケル端子１２０のような導電体を接合した積層コア１０４の構造及びこのような構造を得る場合において、導電体が積層コア１０４の最外層の珪素鋼鈑との合金層を介して接合（溶接）されているため、確実な接合強度で長期間にわたり構造を維持することができる。
（２）絶縁層ＳＦが最小限度に除去されているため、経年によって錆びが進行しやすくなる領域の面積を最小限にすることができる。
（３）接合方法の使用に際し、溶接電流の印加時における等価回路（図５中（Ｃ））を安定的に確保することができるため、定電流源ＰＳに繊細な制御を導入する必要がない。
（４）接合方法の使用に際し、レーザー剥離の手法を用いることで時間工数を削減し、安定的に信頼性の高い結果製品を得ることができる。
（５）電流センサ１００の誤動作量を低減し、検出出力の安定化と高信頼性を保証することができる。

本発明は、上述した実施形態に制約されることなく、種々に変形して実施することができる。
ニッケル端子１２０の形状、大きさ、長さ、幅、板厚等には特に限定がない。また、グランド用の端子であれば、導電性材料としてニッケル以外を用いてもよい。「端子」は「電極」等と言い換えてもよい。

除去領域１０５の位置や大きさ、形状等についても特に限定はない。また、凸状部１２０ａの大きさや位置、個数、突出量等についての限定もない。

抵抗溶接の電流値については、使用する材料や想定される等価回路内での抵抗値に合わせて適宜に設定することができる。

接合方向として抵抗溶接を例に挙げているが、間に合金層を形成して接合することができれば、他の接合方法を用いてもよい。

積層コア１０４は、珪素鋼鈑以外の磁性材料の層を複数積層したものでもよい。
積層コア１０４は、周方向に複数に分割されていてもよい。この場合、分割数に応じた数のエアギャップ１０４ａが形成され、個々にニッケル端子１２０が接合されることになる。

その他、実施形態等において図示とともに挙げた構造はあくまで好ましい一例であり、基本的な構造に各種の要素を付加し、あるいは一部を置換しても本発明を好適に実施可能であることはいうまでもない。

１００ 電流センサ
１０２ ケース体
１０４ 積層コア
１１０ ホール素子
１２０ ニッケル端子

Claims (8)

1. 絶縁層と磁性材料の層が交互に複数積層された積層コアであって、
   最外層の表面において部分的に前記絶縁層が除去された領域に、導電性材料と前記磁性材料との合金層を介して前記導電性材料を用いた端子が接合されている積層コア。
2. 請求項１に記載の積層コアにおいて、
   前記端子が所定の幅を有した板状をなしており、幅方向の中央部にて接合されていることを特徴とする積層コア。
3. 請求項１又は２に記載の積層コアにおいて、
   前記絶縁層が除去された領域は、前記端子の幅内に収まる大きさに設定されていることを特徴とする積層コア。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の積層コアにおいて、
   前記端子と前記最外層とは、接合状態で２０Ｎ以上の引張強度を有することを特徴とする積層コア。
5. 被検出電流の導通により発生する磁界を収束可能な請求項１から４のいずれかに記載の積層コアと、
   前記積層コアに形成されたエアギャップ内に配置された検出素子と、
   前記検出素子からの出力信号に基づいて被検出電流の大きさに応じた検出信号を出力する電流検出回路とを備え、
   前記積層コアは、
   前記端子を通じて前記電流検出回路のグランドに接地されていることを特徴とする電流検出器。
6. 絶縁層と磁性材料の層が交互に複数積層された積層コアの最外層において、前記絶縁層を部分的に除去して前記磁性材料の層を表出させた領域を形成する除去工程と、
   前記磁性材料の層が表出した領域に導電性材料を用いた端子の一部を接触させた状態で前記端子と前記磁性材料の層とを通じて電流を印加し、前記接触させた箇所に前記導電性材料と前記磁性材料との合金層を形成して前記端子と前記積層コアとを接合する接合工程と
   を備えた接合方法。
7. 請求項６に記載の接合方法において、
   前記除去工程では、
   前記端子が有する幅内に収まる大きさの領域で前記絶縁層を除去し、
   前記接合工程では、
   前記端子の幅方向の中央部に形成した凸状部にて前記端子と前記磁性材料の層とを接触させて電流を印加し、前記端子の凸状部と前記磁性材料の層とを抵抗溶接することを特徴とする接合方法。
8. 請求項７に記載の接合方法において、
   前記接合工程では、
   １回の電流印加で前記端子の複数の凸状部と前記磁性材料の層とを抵抗溶接することを特徴とする接合方法。

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