JP4733244B2 - 磁気コアおよび電流センサ - Google Patents

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流センサ用の軟磁性合金製磁気コア及びこの磁気コアを有する電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
補償電流センサ用の軟磁性合金製磁気コアはかなり前から知られている。このコアの特徴は、コアの二次脚の内部又は空隙内に磁界センサ、例えばホール素子が配置されていることである。一般にセンサを含む二次脚は補償コイル内に挿入されている。補償電流センサの公知の構成はスリット付き環状コアとして形成されるか又は薄板を交互に押し抜くことによって形成される。
【０００３】
二次脚に補償コイルを巻回することはスリット付き薄板から成る環状コアの場合非常に労力がかかる。
【０００４】
薄板を交互に押し抜くことによって形成される第２のタイプの磁気コアは確かにコアを予め製作されたコイル内に差し込むことによって労力のかかる巻回作業を要することなく製作することができるが、何れにしてもこれは帯状体又は薄板から成るコア薄板の押し抜きを必要とする。押し抜き中に通常はコア材料の相当量がくずとして残される。この損失は材料費を高めるか、又は失われた材料をリサイクルによって出発材料に再び戻すことを必要とする。しかしながら、このような措置を講ずることは経済的な理由から制限される。
【０００５】
交互に押し抜かれた第２のタイプのコア薄板は、良く知られているように、磁界センサを収容するために二次脚の範囲にスリットを有する矩形薄板から同様に製作される。薄板による製造に基づく上述の詳細に説明した欠点はここで述べたコア薄板に対しても当てはまる。
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の課題は、経済的に製作することができ、電流センサ用の公知の磁気コアの欠点を有しない磁気コアを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、本発明によれば、少なくとも２つの曲げられるか又は折り曲げられた合金帯状体片から構成された電流センサ用軟磁性合金製磁気コアにおいて、
磁気コアが一次側と二次巻線を装着される二次側とを有し、
磁気コアが第１の磁気コア部分と第２の磁気コア部分とから構成され、
第１の磁気コア部分と第２の磁気コア部分とが、それぞれ、一次脚片を備えた一次脚を有し、
第１の磁気コア部分と第２の磁気コア部分とが、それぞれ、二次脚片を備えた二次脚を有し、
第１の磁気コア部分の二次脚片が複数の縁部を有し、それぞれの縁部は第２の磁気コア部分の二次脚片の１つの縁部に対向位置して、この縁部と共に１つの縁部対を形成し、
第１の磁気コア部分の二次脚片の縁部と第２の磁気コア部分の二次脚片の縁部とは少なくとも部分的に当接し、
複数の縁部対のうちの少なくとも１つの縁部対の縁部は互いに離間し、該縁部の間に空隙が形成されている
ことによって解決される。
【０００８】
本発明の特別な利点は、本発明による帯状体片によって従来のコア薄板の代用をすることにより押し抜きをなくすことができる点にある。これによって、押し抜きの際に原理上生成されるくずは簡単に回避することができる。使用された軟磁性体は材料損失を生ずることなく全部利用することができるので有利である。
本発明が使用される用途に応じて、専門家は本発明の方法に基づいてコアの断面を特に簡単に用途から予め与えられた仕様に合わせることができる。所望の断面は帯状体を適切に複数回折り曲げるか又は曲げることによって得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１はホールセンサ（図示されていない）を備えた電流センサ用のコア半部を示す概略図
【図１Ａ】図１Ａは図１のコアを示す正面図
【図２】図２は金属製磁界検出器又は磁気抵抗センサを有する磁界センサを収容するためのポケットもしくは空洞を備えた電流センサ用のコア半部を示す概略図
【図２Ａ】図２Ａは図２のコアを示す正面図
【図３】図３は図５Ａの側面図に対応して断面の一部を減少させた金属製磁界検出器又は磁気抵抗センサを有する電流センサ用のコア半部を示す概略図
【図３Ａ】図３Ａは図３のコアを示す正面図
【図４】図４は図２の円部分を拡大して示す概略図
【図５】図５はコア半部の別の実施形態を示す平面図
【図５Ａ】図５Ａは図１乃至４に対応する実施形態において適用し得るようにスペースの最適化を図るために斜めにされた二次脚を示す正面図
【図５Ｂ】図５Ｂは図５のコアを示す側面図
【図６】図６は分割されていない構成のホール発電器を有する電流センサ用の押し抜きコアの代用品を示す概略図
【図６Ａ】図６Ａは図６のコアを示す正面図
【図７】図７は分割されていない構成の金属製磁界検出器又は磁気抵抗センサを有する電流センサ用の押し抜きコアの代用品を示す概略図
【図７Ａ】図７Ａは図７のコアを示す正面図
【図８】図８は磁気コアの二次脚にコイルケース４を備えた補償電流センサ用の磁気コアを示す概略図
【図９】図９は図７の補償電流センサを示す側面図
【図９Ａ】図９Ａは図７の補償電流センサを示す正面図
【図１０】図１０は側面片に対して９０°ねじ曲げられた一次脚を有する磁気コア用の合金帯状体片を示す概略図
【図１１】図１１は磁気コアの他の実施例を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明を以下において図１乃至９に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
図１はホールセンサ（図示されていない）を備えた電流センサ用のコア半部を示す。この実施形態において、ホールセンサは２つの対称なコア半部の間の空隙内に配置される。
【００１２】
図２は金属製磁界検出器又は磁気抵抗センサを有する磁界センサを収容するためのポケットもしくは空洞１４を備えた電流センサ用のコア半部を示す。
【００１３】
図３は図５Ａの側面図に対応して断面の一部を減少させた金属製磁界検出器又は磁気抵抗センサを有する電流センサ用のコア半部を示す。
【００１４】
図５はコア半部の別の実施形態を示す。
図５Ａは図１乃至４に対応する実施形態において適用し得るようにスペースの最適化を図るために斜めにされた二次脚を示す。
【００１５】
図６は分割されていない構成のホール発電器を有する電流センサ用の押し抜きコアの代用品を示す。
【００１６】
図７は分割されていない構成の金属製磁界検出器又は磁気抵抗センサを有する電流センサ用の押し抜きコアの代用品を示す。
【００１７】
図１Ａ、２Ａ、３Ａ、５Ｂ、６Ａ、７Ａは図１，２，３、５，６、７のコアの正面図を示す。
【００１８】
図８は磁気コアの二次脚にコイルケース４を備えた補償電流センサ用の磁気コア１、２を示す。
【００１９】
図９は図７の補償電流センサの側面図を示す。
図９Ａは図７の補償電流センサの正面図を示す。
【００２０】
図１０は側面片１３に対して９０°ねじ曲げられた一次脚８を有する磁気コア用の合金帯状体片を示す。
【００２１】
図１１は磁気コアの他の実施例を示す。
【００２２】
特に本発明による磁気コアは２つの曲げられた合金帯状体片から構成される。
【００２３】
曲げられるか又は折り曲げられた合金帯状体片が互いに９０°又は１８０°の角度を有するように合金帯状体が曲げられるか又は折り曲げられる。この曲げられたコアの例が図１、２、３、４、５、６、７、１０に示されている。
【００２４】
本発明によるコアが補償電流センサ用に使用される場合、これは一般に一次脚と二次脚とを有し、二次脚の範囲が特に少なくとも２つの帯状体片５、６から形成されている。
【００２５】
帯状体片５、６は、二次脚の範囲に空間、ポケットないしは空洞１４を形成するように成形することができる。この空間は例えば磁界センサを収容するのに使われる。
【００２６】
この実施形態の例が図２、３、７，１０に示されている。例えば図１、５、６におけるような当該空間が存在しないように、片５、６を成形することも可能である。
【００２７】
コアが、長手軸線１５が二次脚片５、６の面に平行に向いている一次脚片７を有していると好ましい
【００２８】
一次脚は、他の優れた実施形態においては、長手軸線１５が二次脚の長手軸線１６に平行に向くように配置することができる。
【００２９】
その実施形態の場合、一次脚片８は１つの構成では側面片１３に対してねじ曲げられて二次脚の面に向けられている。特にその場合、ねじりは、二次脚片８の面が側部コア片１３に対して垂直に向くように行われる。
【００３０】
本発明による磁気コアは単一の帯状体部材から製作されたコア、又は同様に特に少なくとも２つもしくはそれ以上の部分から構成されたコアとすることができる。
【００３１】
しかし、磁気コアが第１の部分１と第２の部分２とから構成され、部分１、２が互いに鏡面対称に成形されていると特に好ましい。
【００３２】
磁気コアを形成する合金帯状体片が、二次側において第１の部分１の１つ又は複数の二次脚片５，６の内側縁部１８と、第２の部分２の１つ又は複数の二次脚部分９、１０の内側縁部とが少なくとも部分的に互いに当接するように配置されていると有効である。空隙１７を形成する少なくとも１つの脚対１０、１２又は５、９が存在すると好ましい。二次脚が２つの脚対から構成されている場合、これは、一方の対の二次脚部分が互いに当接し、他方の対の二次脚が互いに当接せず、それによりこれらが空隙を形成することを意味している。すなわち、二次側において脚片５、６と脚部分９、１０とは少なくとも部分的に互いに縁部を並べて位置している。
【００３３】
二次脚は、決められた間隔で互いに平行に延び通常は磁気コイル内に突入する複数の帯状体片５、６から構成することもできる。
【００３４】
第１及び第２の部分１、２が、一次側において第１の部分の一次側脚片７と第２の部分の一次側脚片１１とが少なくとも部分的に面で重なるように配置されかつ成形されていると好ましい。
【００３５】
他の優れた実施形態において、第１及び第２の部分１、２が円錐形に成形され、それにより一次側において第１の部分の一次側脚片７と第２の部分の一次側脚片１１とが２つの三角形体１９から形成された共通の矩形面２０を形成する。この配置例が図５、５Ａ、５Ｂ（平面図、正面図、側面図）に示されている。
【００３６】
他の優れた実施形態において、第１及び第２の磁気コア部分１、２は、側面片１３が斜めに延び、それにより一次側において第１の部分の一次側脚片７と第２の部分の一次側脚片１１とが互いに平行に延びるように成形され、その場合一次側脚片７、１１の面は１つの平面に位置させられる。そのような配置例が図１０に概略図で示されている。
【００３７】
本発明の他の対象は一次脚と二次脚とを備えた磁気コアであり、この磁気コアは二次脚が単一層の合金帯状体片５と二重層の合金帯状体片６とから構成されることを特徴とする。このようにして成形された二次脚の例が図４に示されている。この図４は図２の円部分を拡大して示すものである。図示されている二次脚形状は図１、２、３、５の実施形態においても同様に適用することができる。
【００３８】
単一層の合金帯状体片と二重層の合金帯状体片とが、磁界センサを収容するのに適する少なくとも１ｍｍ³、好ましくは４ｍｍ³の容積を有するポケット又は空洞１４を形成していると好ましい。
【００３９】
本発明はさらに電流センサに関し、この電流センサは本発明による磁気コアを有することを特徴とする。
【００４０】
本発明は同様に次のステップを有する本発明による磁気コアの製造方法に関する。
ａ）軟磁性体から合金帯状体を製作し、
互いに９０°又は１８０°の角度を有する少なくとも２つの合金帯状体片（５、６、７、８、１１、１２、１３）が形成されるように合金帯状体を曲げるか又は折り曲げ、
帯状体を所望の長さに分離又は切断し、この分離又は切断が帯状体の曲げ又は折り曲げの前又は後に行われるステップ。
ｂ）好ましくは、ステップａ）により製作された少なくとも２つの帯状体（１、２）から１つの磁気コアが構成されるステップ。
【００４１】
図８に示された磁気コアは第１のコア部分１と第２のコア部分２とから、第１の合金帯状体片の二次脚片５、６が第２の合金帯状体片の二次脚片と互いに縁部を並べるように構成されている。二次脚の内側に存在する部分は短くされており、それにより結合部に空隙１７が形成されている。少なくとも１つの空隙１７が二次脚の範囲に存在すると、補償電流センサ又は類似の部品の感度が著しく改善される。図８において、一次脚片７は、第１の合金帯状体片７の一次脚と第２の合金帯状体片１１の一次脚とが面で重なるように配置されている。一次脚において面で重ねることは図１０に示されたコア半部の実施形態においても適用可能である。この実施形態の場合、両コア半部の脚片８が重ねられる。
【００４２】
本発明によるコアを有する電流センサは図８、９、９Ａに示されている。部分１、２から構成されたコアは補償コイル４によって取り囲まれている。補償コイル４と図示されていない磁界センサとのための接触貫通部３はケース底部に導かれている。磁界センサはポケット１４内に配置されている。
【符号の説明】
【００４３】
１ 第１のコア部分
２ 第２のコア部分
４ 補償コイル
５ 二次脚片
６ 二次脚片
７ 一次脚片
１７ 空隙

Claims (7)

1. 少なくとも２つの曲げられるか又は折り曲げられた合金帯状体片（５、６、７、８、１１、１２、１３）から構成された電流センサ用軟磁性合金製磁気コアにおいて、
   磁気コアが一次側と二次巻線を装着される二次側とを有し、
   磁気コアが第１の磁気コア部分（１）と第２の磁気コア部分（２）とから構成され、
   第１の磁気コア部分（１）と第２の磁気コア部分（２）とが、それぞれ、一次脚片（７、１１）を備えた一次脚を有し、
   第１の磁気コア部分（１）と第２の磁気コア部分（２）とが、それぞれ、二次脚片（５、６；９、１０）を備えた二次脚を有し、
   第１の磁気コア部分（１）の二次脚片（５、６）が複数の縁部（１８）を有し、それぞれの縁部（１８）は第２の磁気コア部分（２）の二次脚片（９、１０）の１つの縁部に対向位置して、この縁部と共に１つの縁部対を形成し、
   第１の磁気コア部分（１）の二次脚片（５）の縁部（１８）と第２の磁気コア部分（２）の二次脚片（９）の縁部（１８）とは少なくとも部分的に当接し、
   複数の縁部対のうちの少なくとも１つの縁部対の縁部は互いに離間し、該縁部の間に空隙（１７）が形成されている
   ことを特徴とする磁気コア。
2. 磁気コアが２つの曲げられた合金帯状体片から構成されていることを特徴とする請求項１記載の磁気コア。
3. 前記曲げられるか又は折り曲げられた合金帯状体片（５、６、７、８、１１、１２、１３）は互いに９０°又は１８０°の角度を有することを特徴とする請求項１又は２記載の磁気コア。
4. 二次脚が少なくとも２つの二次脚片（５、６）から形成され、二次脚片（５、６）の間に、磁界センサを収容するための空洞（１４）が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の磁気コア。
5. 一次脚片（７）は、二次脚片（５、６）の面に平行に向けられた長手軸線（１５）を有することを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の磁気コア。
6. 第１の磁気コア部分（１）の一次脚片（７）と第２の磁気コア部分（２）の一次脚片（１１）とは、少なくとも部分的に面で重なっていることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の磁気コア。
7. 請求項１の磁気コアを有することを特徴とする電流センサ。

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