JP5171754B2

JP5171754B2 - 積層磁気コア

Info

Publication number: JP5171754B2
Application number: JP2009178539A
Authority: JP
Inventors: 薫生浅野; 一博菊池
Original assignee: Osaka Denki Co Ltd
Current assignee: Osaka Denki Co Ltd
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2029-07-31
Also published as: JP2011035083A

Description

本発明は、板状の磁性材料からなる積層板が所定枚数積層されて構成される積層磁気コアに関するものである。

従来、磁気コアには、板状部品を積み上げる積層方式のものや、粉末状の金属粉を成形・焼結する焼結方式のものがあり、いずれの方式のものもパーマロイなどの磁性材料で形成される。積層方式の磁気コアとしては、例えば、特許文献１に開示された電流センサに用いられるものがある。この種の積層磁気コアは、例えば、図１（ａ）に示す１枚の積層板１ａが例えば１０枚金型内でカシメ加工が行われることにより、積層板１ａが１０枚積層された同図（ｂ）に示す積層磁気コア１が連続的に製作される。

このような積層磁気コア１により電流センサには安定的に磁束が供給されるが、この電流センサで微小な電流値を計測する場合、積層磁気コア１が浮遊導体となる。従って、プリント回路基板に実装された積層磁気コア１によって安定した電流計測を行うためには、積層磁気コア１をプリント回路基板の回路アースに接続する必要がある。このため、従来、同図（ａ），（ｂ）に示すように、各積層板１ａの四隅に貫通穴２を形成し、これらの各貫通穴２に同図（ｃ）に示すピン３を自動機により１本ずつ圧入して、積層磁気コア１を貫通させる。積層磁気コア１を突き抜けたピン３の端部は、回路アースに接続させる端子部として用いられ、プリント回路基板に形成された回路アースパターンのホールに挿入されてハンダ付けされる。これにより、積層磁気コア１は、回路アースに接続されると共に、機械的に固定されて、プリント回路基板に実装されていた。

特開２００２−２９６３０５号公報

しかしながら、上記従来の図１に示す積層磁気コア１は、プリント回路基板の回路アースに接続するために、積層板１ａとは別に製作したピン３が別部品として必要となり、構成部品点数が増えてコストが高くなる。また、積層磁気コア１をプリント回路基板実装用に加工する自動機は、ピン３を自動機に供給する機構、および供給されたピン３を把握する機構が必要になると共に、把握したピン３を圧入する貫通穴２の上方位置へ移動させ、移動させたピン３を曲げることなく安定性よく貫通孔２に圧入させる等の制御を行う必要もある。このため、積層磁気コア１を製作する自動機といった機械設備のコストも高くなる。また、自動機は、ピン３の把握およびその圧入安定性を確保するため、上記のようにピン３を１本ずつ把握して、貫通穴２に圧入する。このため、積層磁気コア１の四隅に全てのピン３を圧入させるまでに費やす時間が長くなる。また、この時間を短縮させるために、ピン３を４本同時に各貫通穴２に圧入させようと自動機を構成すると、上記の各機構が密集するため、自動機の構造が複雑になってさらに機械設備のコストが高くなる。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
複数の貫通穴が設けられた板状の磁性材料からなる第１の積層板と、
第１の積層板と同じ外形の板状の磁性材料からなり，第１の積層板が所定枚数積層された積層体の端に積層されて，貫通穴に挿入されるパンチにより突き曲げられて積層体の外方に突出する複数の切欠部を複数の貫通穴と対応する位置に備えた第２の積層板とを備えて、積層磁気コアを構成した。

この構成によれば、所定枚数積層された第１の積層板の各貫通穴にパンチを挿入し、このパンチにより第１の積層板の積層体の端に積層された第２の積層板の切欠部を突き曲げることにより、積層体の外方に切欠部が突出して端子部が形成される。このため、従来の、プリント回路基板の回路アースに接続するためのピンが不要となり、構成部品点数を削減することができて、製作コストを削減することができる。また、従来の、ピンを貫通穴に圧入させるための各機構や制御が不要になって、機械設備の簡素化が図れて機械設備のコストが低減される。さらに、複数の各貫通穴に同時に複数のパンチを挿入して、複数の切欠部を同時に突き曲げる機構は、従来のピンを圧入する機構に比較して簡単に構成することができるので、容易に複数の切欠部を同時に突き曲げて複数の端子部を同時に形成することができる。従って、従来の、貫通穴にピンを１本ずつ圧入する加工時間と比べて、加工時間を短縮することができ、生産性が向上する。

また、本発明は、切欠部に孔を備えていることを特徴とする。

この構成によれば、第２の積層板の切欠部をパンチによって突き曲げることにより、積層体の外方に突出した端子部に孔が備えられる。このため、積層磁気コアを、プリント回路基板に実装せずに機器の筐体内部などに設置して使用する場合、突出した切欠部の孔にリード線の一端を挿入して接続し、リード線の他端をプリント回路基板の回路アースパターンや機器の筐体アースなどに接続することで、積層磁気コアのアース接続が容易に行える。

本発明によれば、上記のように、構成部品点数を削減することができて製作コストを削減することができ、また、機械設備の簡素化が図れて機器設備のコストが低減され、さらに、加工時間を短縮することができて生産性が向上する。

（ａ）は従来の積層板の外観斜視図、（ｂ）は（ａ）に示す積層板が積層されて形成された従来の積層磁気コアの外観斜視図、（ｃ）は（ｂ）に示す従来の積層磁気コアをプリント回路基板に実装させる形態に加工する斜視図である。（ａ）は本発明の一実施形態による積層磁気コアの外観斜視図、（ｂ）は（ａ）に示す積層磁気コアを構成する第１の積層板の外観斜視図、（ｃ）は（ａ）に示す積層磁気コアを構成する第２の積層板の外観斜視図である。（ａ）は図２に示す積層磁気コアをプリント回路基板に実装させる形態に加工する前の斜視図、（ｂ）は（ａ）に示す積層磁気コアの一部破断断面図、（ｃ）は（ａ）に示す積層磁気コアをプリント回路基板に実装させる形態に加工させた際の一部破断断面図、（ｄ）は（ａ）に示す積層磁気コアをプリント回路基板に実装させる形態に加工した後の第２の積層板を示す斜視図である。本発明の変形例による積層磁気コアの一部斜視図である。

次に、本発明を実施するための一実施の形態について説明する。

図２（ａ）は、この一実施の形態による積層磁気コア１１の外観斜視図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）に示す積層磁気コア１１を構成する第１の積層板１２、同図（ｃ）は、同図（ａ）に示す積層磁気コア１１を構成する第２の積層板１３の外観斜視図である。

同図（ａ）に示す積層磁気コア１１は、同図（ｂ）に示す第１の積層板１２が所定枚数、本実施形態では９枚積層された積層体の下端に、同図（ｃ）に示す第２の積層板１３が１枚積層されて構成されている。第１の積層板１２および第２の積層板１３は、中央部に長方形状に穴がくり抜かれた板材の一辺にギャップを有して同じ外形に形成され、共にパーマロイなどの同じ磁性材料からなる。第１の積層板１２は、四隅に４つの角形の貫通穴１２ａが設けられており、第２の積層板１３は、各貫通穴１２ａと対応する位置の四隅に４つの切欠部１３ａが設けられている。これらの各切欠部１３ａは、第２の積層板１３がコの字状に切り欠かれて形成され、第１の積層板１２と第２の積層板１３とを重ね合わせると、各切欠部１３ａの切り欠かれていない根元側が上側に重なった第１の積層板１２によって隠され、各切欠部１３ａの先端側が各貫通穴１２ａに臨む。

このような積層磁気コア１１は、板状の磁性材料が金型内で順送りされてプレス加工されることにより、製作される。この際、金型内で１０ショットに１回の割合で貫通穴１２ａを加工する工程部分の金型の制御を失効化させ、切欠部１３ａを加工する工程部分の金型の制御を有効化する制御により、第１の積層板１２と第２の積層板１３が同じ金型内で連続的に製作される。第１の積層板１２および第２の積層板１３が加工された後、続いて、金型内で、９枚の第１の積層板１２の下端に１枚の第２の積層板１３が重ね合わされてカシメ加工が行われることにより、図２（ａ）に示す積層磁気コア１１が製作される。

さらに、このように製作された積層磁気コア１１は、電流センサに用いられた場合に安定した電流計測が行えるように、プリント回路基板の回路アースに接続させる端子部を設ける加工が図３に示すように施される。

この加工は、同図（ａ）に示すように第２の積層板１３を底面にして、同図（ｂ）に示すように積層磁気コア１１をダイス２１内に収納して行われる。ダイス２１の上方には、ダイス２１と共に冶具を構成するパンチ２２が、ダイス２１内に収納された積層磁気コア１１の貫通穴１２ａの上方に位置するように、設けられている。パンチ２２は、同図には１本しか図示されていないが、切欠部１３ａと同じ本数が設けられている。

積層磁気コア１１をダイス２１内に収納した状態で各パンチ２２を下方に動かすと、各パンチ２２が各貫通穴１２ａに同時に挿入されて第１の積層板１２の積層体を貫通し、各パンチ２２は各切欠部１３ａの先端側に接触する。さらに各パンチ２２を下方に動かすと、同図（ｃ）に示すように、切欠部１３ａは、貫通穴１２ａに挿入されたパンチ２２により突き曲げられて積層体の外方に突出し、端子部が形成される。その後、パンチ２２は上方に動かされて、同図（ｄ）に示すように切欠部１３ａから引き抜かれる。

このような本実施形態による積層磁気コア１１によれば、上記のように、所定枚数積層された第１の積層板１２の各貫通穴１２ａにパンチ２２を挿入し、このパンチ２２により第１の積層板１２の積層体の下端に積層された第２の積層板１３の切欠部１３ａを突き曲げることにより、積層体の外方に切欠部１３ａが突出して端子部が形成される。このため、従来の、プリント回路基板の回路アースに接続するためのピン３（図１参照）が不要となり、構成部品点数を削減することができて、製作コストを削減することができる。また、従来の、ピン３を貫通穴２に圧入させるための各機構や制御が不要になって、機械設備の簡素化が図れて機械設備のコストが低減される。さらに、４箇所の各貫通穴１２ａに同時に４本のパンチ２２を挿入して、４箇所の切欠部１３ａを同時に突き曲げる機構は、冶具を上下動させるだけの単純な動作であるため、従来のピン３を把握して圧入する機構に比較して簡単に構成することができる。このため、容易に４つの切欠部１３ａを同時に突き曲げて４箇所の端子部を同時に形成することができる。従って、従来の、貫通穴２にピン３を１本ずつ圧入する加工時間と比べて、加工時間を１／４に短縮することができ、生産性が向上する。

なお、上記の実施形態による積層磁気コア１１において、第２の積層板１３の切欠部１３ａを図４に示すように孔１３ｂを備えた構成にしてもよい。この構成によれば、第２の積層板１３の切欠部１３ａをパンチ２２によって突き曲げることにより、積層体の外方に突出した端子部に孔１３ｂが備えられる。このため、積層磁気コア１１を、プリント回路基板に実装せずに機器の筐体内部などに設置して使用する場合、突出した切欠部１３ａの孔１３ｂにリード線の一端を挿入して接続し、リード線の他端をプリント回路基板の回路アースパターンや機器の筐体アースなどに接続することで、積層磁気コア１１のアース接続が容易に行える。

また、上記実施形態では、ダイス２１を固定してパンチ２２を下方に移動させ、切欠部１３ａを積層体の外方へ突き曲げて端子部を形成する場合について説明したが、本発明はこれに限られることはない。例えば、パンチ２２を固定してダイス２１を上方に移動させたり、ダイス２１を上方に移動させると共にパンチ２２を下方に移動させて切欠部１３ａを積層体の外方へ突き曲げて、端子部を形成してもよい。

また、上記実施形態では、ダイス２１およびパンチ２２の冶具を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限られることはない。例えば、金型内にダイおよびパンチを構成して切欠部１３ａを積層体の外方へ突き曲げ、端子部を形成する構成にしてもよい。

また、上記実施形態では、第１の積層板１２を９枚積層した場合について説明したが、本発明はこれに限られることはなく、積層磁気コアの用途に応じて第１の積層板１２の積層枚数を変えてもよい。

上記の実施形態による積層磁気コア１１は、そのギャップに磁気検出素子を配置して、中央部の長方形状の穴を貫通する電流線を流れる電流を検出する電流センサに適用することができる。このような電流センサは、電子式電力量計などの電力配電機器に使用する電流センサや、バッテリーと車輌電装品との間で入出される電流を検出する電流センサなどを始めとして、種々の機器に用いられる。

１１…積層磁気コア
１２…第１の積層板
１２ａ…貫通穴
１３…第２の積層板
１３ａ…切欠部
１３ｂ…孔
２１…ダイス
２２…パンチ

Claims

複数の貫通穴が設けられた板状の磁性材料からなる第１の積層板と、
前記第１の積層板と同じ外形の板状の磁性材料からなり，前記第１の積層板が所定枚数積層された積層体の端に積層されて，前記貫通穴に挿入されるパンチにより突き曲げられて前記積層体の外方に突出する複数の切欠部を前記複数の貫通穴と対応する位置に備えた第２の積層板と
から構成される積層磁気コア。
前記切欠部に孔を備えていることを特徴とする請求項１に記載の積層磁気コア。