JP6719771B2 - コア部材、ギャップ付コア、電流センサー及びギャップ付コアの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ギャップ付コア及びこれを用いた電流センサーに関するものであり、より詳細には、コアを電気絶縁性の樹脂材料で部分的又は全体をモールドしたギャップ付コア及びこれを用いた電流センサーに関するものである。

コア本体にギャップを形成し、コア本体の内周側のバスバー用開口を貫通するようにバスバーを配置すると共に、ギャップに磁気検出素子を配置してなる電流センサーが知られている（たとえば特許文献１参照）。特許文献１の電流センサー用のギャップ付コアでは、環状のコア本体を電気絶縁性の樹脂でモールドした後、ダイシングブレード（円盤状の砥石）で樹脂モールド部と共にコア本体を切断するが、コア本体の内周側の樹脂モールド部を残すことで、コア本体とバスバーとの絶縁を図るようにしている。

特開２００７−８８０１９号公報

近年、ギャップの幅を幅広にすることが求められている。しかしながら、ダイシングブレードの厚さに制限があるため、ダイシングブレードよりも幅広のギャップを形成することはできなかった。

そこで、発明者らは、２枚のダイシングブレードでギャップを形成することを試みた。しかしながら、コア本体とバスバーとの絶縁のためにコア本体の内周側の樹脂モールド部を残すように切断する場合、図１０に示すように、コア本体２０を切断できても、コア本体２０の内側の樹脂モールド部３０には２条の切込み１６，１６が入るのみである。すなわち、切断されたコア片２２とこれを覆う樹脂モールド部３２は丸囲み部Ｂの部分でコア本体２０と繋がったままであるから、これらを取り除くことができない問題があった。

本発明の目的は、樹脂モールド部によって全体又は一部が被覆されたコア本体のギャップ幅を適宜設定でき、コア本体とバスバー用開口との絶縁を図ることのできるコア部材、ギャップ付コア及び電流センサーを提供することである。

本発明に係るコア部材は、
ギャップが形成されるギャップ形成領域を有するコア部材であって、
前記コア部材は、バスバーが配置されるバスバー用開口を具える環状のコア本体と、
前記コア本体の全体又は一部を被覆する樹脂モールド部であって、少なくとも前記ギャップ形成領域の一部を被覆する樹脂モールド部と、
両端が前記樹脂モールド部に連繋され、前記コア本体の内周側と前記バスバー用開口との間に形成される樹脂ブリッジ部であって、前記ギャップ形成領域と対向し前記コア本体又は樹脂モールド部との間に前記コア部材の厚さ方向に貫通する隙間を存する、樹脂ブリッジ部と、
を具える。

本発明のギャップ付コアは、
上記記載のコア部材について、前記樹脂ブリッジ部を残して前記ギャップ形成領域で前記コア本体を切断してなるギャップを有する。

また、本発明のギャップ付コアは、
ギャップを有する環状のコア本体であって、前記ギャップを構成する第１端面と前記第１端面に対向する第２端面を有し、前記第１端面は、前記第２端面とは逆側に延びる第１側面を有し、前記第２端面は、前記第１端面とは逆側に延びる第２側面を有するコア本体と、
前記第１側面を被覆する第１樹脂モールド部と、
前記第２側面を被覆する第２樹脂モールド部と、
前記コア本体の内周側で前記第１樹脂モールド部と前記第２樹脂モールド部を連繋する樹脂ブリッジ部と、
を具える。

前記樹脂ブリッジ部の内幅は、前記ギャップよりも広く形成することが望ましい。

前記コア本体は、前記第１端面及び前記第２端面以外の側面全体が樹脂モールド部により被覆することができる。

前記コア本体は、少なくとも前記第１側面と前記第２側面が樹脂モールド部により部分的に被覆することができる。

本発明の電流センサーは、
上記記載のギャップ付コアを具える電流センサーであって、
前記ギャップ付コアの前記樹脂ブリッジ部よりも内周側を貫通し、測定対象の電流が流れるバスバーと、
前記ギャップに配置され、前記ギャップに発生する磁界を検出する磁気検出素子と、
を具える。

前記ギャップ付コアは、前記樹脂ブリッジ部に前記バスバー及び／又は前記磁気検出素子の取付部を形成することができる。

本発明のギャップ付コアの製造方法は、
コア本体の一部又は全部を電気絶縁性の樹脂でモールドして樹脂モールド部を形成するモールドステップ、
前記樹脂モールド部と共に前記コア本体を第１切断部と第２切断部で切断し、前記コア本体に前記第１切断部で切断された第１端面と、前記第２切断部で切断された第２端面を形成し、前記第１端面と前記第２端面との間にギャップを形成する切断ステップと、
を含むギャップ付コアの製造方法であって、
前記モールドステップは、前記コア本体の内周側であって両端が前記樹脂モールド部と連続し、中間に前記コア本体又は前記樹脂モールド部との間に隙間を有する樹脂ブリッジ部を形成するステップを含んでおり、
前記切断ステップは、前記第１切断部と前記第２切断部が前記隙間と対向し、前記切断は前記樹脂ブリッジ部を切除することなく実施される。

本発明に係るコア部材によれば、コア本体の内周側に隙間を有する樹脂ブリッジ部を形成し、樹脂ブリッジ部を切除することなく残してコア本体を切断することにより、ギャップ付コアを構成できると共に、樹脂ブリッジ部がコア本体とコア本体の内周側の絶縁を図ることができる。コア本体は、第１切断部と第２切断部の二箇所で切断されるから、第１切断部と第２切断部の間隔を調整することで、形成されるギャップの幅を適宜設定することができる。

また、コア本体の切断部分に対向して樹脂ブリッジ部を形成している。この樹脂ブリッジ部が補強となって、コア本体の切断の際及び切断後にコア本体が変形することを防止できる利点もある。

図１は、コア本体に樹脂モールド部を形成したコア部材の平面図である。 図２は、コア部材の樹脂ブリッジ部近傍の拡大図である。 図３は、図２の線Ａ−Ａに沿う断面図である。 図４は、コア部材にギャップを形成する工程を示す拡大図である。 図５は、図４に続くギャップを形成する工程を示す拡大図である。 図６は、ギャップ付コアのギャップの近傍の拡大図である。 図７は、本発明の一実施形態に係る電流センサーの平面図である。 図８は、本発明の異なる実施形態を示すコア部材の樹脂ブリッジ部近傍の拡大図である。 図９は、本発明のさらに異なる実施形態を示すコア部材の樹脂ブリッジ部近傍の拡大図である。 図１０は、特許文献１の樹脂モールド部を形成したコア本体にギャップの形成を試みた参考図である。

以下、本発明の一実施形態に係るコア部材１０、ギャップ付コア５０及び電流センサー６０について、図面を参照しながら説明を行なう。

図１は、本発明の一実施形態にコア部材１０の平面図、図２は、コア部材１０の樹脂ブリッジ部４０の近傍の拡大図、図３は、図２の線Ａ−Ａに沿う断面図である。コア部材１０は、図に示すように、環状のコア本体２０を樹脂モールド部３０によって被覆したものであって、ギャップを形成前の部品である。このコア部材１０にギャップ２１を形成することでギャップ付コア５０が作製され、ギャップ付コア５０にバスバー６２と磁気検出素子６３を配置することで電流センサー６０が得られる。

コア本体２０は、磁性材料から構成することができ、磁性材料の薄板を巻回した巻き鉄心、環状の磁性材料の薄板を積層した積層鉄心、磁性材料粉末を圧粉成形したダストコアを例示できる。

樹脂モールド部３０は、電気絶縁性の樹脂から構成される。たとえば、樹脂モールド部３０は、金型内にコア本体２０を配置して、溶融状態の樹脂を圧入するモールドステップによって、コア本体２０と一体化するインサート成型によって形成することができる。樹脂モールド部３０の中央には、図７で説明するバスバー６２が挿通するバスバー用開口１２が形成されている。

コア部材１０には、後述する図４乃至図７に示すように、コア本体２０を切断してギャップ２１を形成する。このギャップ２１が形成される領域となるギャップ形成領域Ｃには、図１乃至図３に示すように、両端がコア本体２０の内周側の樹脂モールド部３０と連繋し、バスバー用開口１２との間にコア本体２０の厚さ方向に貫通する隙間４２を有する樹脂ブリッジ部４０を形成している。樹脂ブリッジ部４０及び隙間４２は、ギャップ形成領域Ｃと対向する位置に形成される。たとえば、樹脂ブリッジ部４０は、金型の内面に隙間４２と対応する突部を設けることで形成できる。

樹脂ブリッジ部４０の厚さは、絶縁性能を得られる最小肉厚（約１ｍｍ）以上とする。

また、樹脂ブリッジ部４０の内幅、すなわち、隙間４２のコア本体２０に沿う方向の長さは、形成するギャップ２１よりも広くしておくことが望ましい。理由は後述する。

図１乃至図３に示すように、コア本体２０に樹脂ブリッジ部４０を含む樹脂モールド部３０を形成したコア部材１０には、ギャップ形成領域Ｃにギャップ２１（図６参照）が形成される。ギャップ２１は、２枚のダイシングブレード７０，７１（円盤状の砥石）でコア部材１０を切断することにより作製できる。

具体的には、図４に示すように、樹脂ブリッジ部４０の隙間４２と対向する第１切断部１４と第２切断部１５にコア部材１０の外周側からダイシングブレード７０，７１を夫々接近させて切込みを形成することでコア部材１０を切断していく（切断ステップ）。ダイシングブレード７０，７１の外法は、形成されるギャップ２１の幅に合わせる。すなわち、ギャップ２１は、ギャップ形成領域Ｃ内であれば所望の幅に設定することができる。

そして、切断ステップは、図５に示すように、ダイシングブレード７０，７１が隙間４２に到達するまで実施する。これにより、コア片２２及びこれを被覆している樹脂モールド部３２がコア部材１０から完全に分断され、図６に示すように、これらを除去することで、ギャップ２１が形成され、ギャップ付コア５０が作製される。このとき、樹脂ブリッジ部４０が共に切除されないようにすることで、樹脂ブリッジ部４０がコア本体２０と後述するバスバー６２の絶縁部材となる。

切断ステップでは、ダイシングブレード７０，７１を２枚同時にコア部材１０に接近させて切断を行なってもよいし、１枚のダイシングブレードで２回切断を行なうようにしてもよい。もちろん、形成するギャップ２１の幅に対応した厚さのダイシングブレードがあれば、当該ダイシングプレートで１回切断することにより、ギャップ２１を形成することもできる。

なお、樹脂ブリッジ部４０の内幅、すなわち、隙間４２のコア本体２０に沿う左右方向の長さを形成されるギャップ２１よりも広くしておくことで、コア部材１０を切断したときに、第１切断部１４と第２切断部１５は確実に隙間４２に届くので、コア片２２及びこれを被覆している樹脂モールド部３２を確実にコア部材１０から分断できる。

上記のように、本発明によれば、樹脂ブリッジ部４０によって形成される隙間４２の幅と、切断部１４，１５間の距離、すなわち、ダイシングブレード７０，７１の間隔を適宜調整することで、形成されるギャップ２１の幅を可変にすることができる。従って、形成されるギャップ２１の幅に応じた厚さのダイシングブレードは不要であり、ダイシングブレードよりも幅の広いギャップ２１を形成することができる。

さらに、コア本体２０の切断部分と対向して樹脂ブリッジ部４０を形成したことで、この樹脂ブリッジ部４０が補強となって、コア本体２０の切断の際及び切断後に形成されたギャップ２１が開くなど、コア本体２０の変形も防止できる。

また、ダイシングブレード７０，７１の間隔を変えることで、形成するギャップ２１の幅を可変とすることができるから、コア部材１０を共通化して、形成されるギャップ２１の幅のみを変える加工を行なうことができ、また、共通の金型で樹脂モールド部３０を成型することができる。

図６は、形成されたギャップ２１及び樹脂ブリッジ部４０の近傍の拡大図である。図に示すように、コア本体２０は、第１切断部１４と第２切断部１５によって、第１端面２３と前記第１端面２３に対向する第２端面２６が出現し、これらによってギャップ２１が構成されている。また、コア本体２０は、第１端面２３から第２端面２６とは逆側に延びる第１側面２４が樹脂モールド部（第１樹脂モールド部３４）によって被覆され、同様に第２端面２６から第１端面２３とは逆側に延びる第２側面２７が樹脂モールド部（第２樹脂モールド部３５）によって被覆されている。そして、第１樹脂モールド部３４と第２樹脂モールド部３５は、樹脂ブリッジ部４０によって、コア本体２０の内周側で連繋されている。樹脂ブリッジ部４０は、成型された状態のままの表面であり、特許文献１のようにダイシングブレードによって削られた痕跡はない。一方、コア本体２０の第１端面２３と第２端面には樹脂が付着していないから、予めコア本体にギャップを形成した後、樹脂モールドしたギャップ付コアとも判別は可能である。

上記によりギャップ２１の形成されたコア５０には、図７に示すように、バスバー用開口１２を貫通するようにバスバー６２を配置し、ギャップ２１にホール素子等の磁気検出素子６３を配置することで、電流センサー６０が得られる。そして、バスバー６２に測定対象の電流を流し、ギャップ２１に発生する磁界の変化を磁気検出素子６３で測定することができる。このとき、バスバー６２とコア本体２０のギャップ２１との間には樹脂ブリッジ部４０が存在しているため、これらの間の絶縁は樹脂ブリッジ部４０によって達成される。

なお、上記実施形態では、コア本体２０の全体を樹脂モールド部３０で被覆しているが、樹脂モールド部３０は、図８に示すようにコア本体２０の少なくとも第１切断部１４と第２切断部１５に相当する位置とその周縁を部分的に被覆する形態であってもよい。図中、一点鎖線は、切断部１４，１５の一例を示している。

また、図１等では隙間４２とコア本体２０との間にも樹脂モールド部３０が形成されているが、この位置でコア本体２０を露出させて、コア本体２０の一部が直接隙間４２を形成する壁となるようにしても構わない。

さらに、樹脂ブリッジ部４０には、図８に示すように、バスバーを取り付けるための取付部４４、磁気検出素子を取り付けるための取付部４５を形成することもできる。

上記実施形態では、樹脂ブリッジ部４０は、コア本体２０のギャップ形成領域Ｃと同じ辺から突出するよう形成しているが、図９に示すように、樹脂ブリッジ部４０は、ギャップ形成領域Ｃを挟んで対向する二辺を結ぶように形成することもできる。このように、対向する二辺を樹脂ブリッジ部４０で連繋することにより、バスバーとコア本体２０との絶縁を図れることは勿論、樹脂ブリッジ部４０が補強となって、コア本体２０の切断又切断後にコア本体２０がギャップ２１部分から開くなどの変形を抑える効果をより高めることができる。

上記説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或いは範囲を限縮するように解すべきではない。また、本発明の各部構成は、上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。

たとえば、コア本体２０、樹脂モールド部３０、樹脂ブリッジ部４０の形状、さらには形成するギャップ２１の幅等は上記実施形態に限定されないことは勿論である。

１０ コア部材
２０ コア本体
２１ ギャップ
２３ 第１端面
２４ 第１側面
２５ 第２端面
２６ 第２側面
３０ 樹脂モールド部
３４ 第１樹脂モールド部
３５ 第２樹脂モールド部
４０ 樹脂ブリッジ部
４２ 隙間
５０ ギャップ付コア
６０ 電流センサー
Ｃ ギャップ形成領域

Claims (8)

1. ギャップが形成されるギャップ形成領域を有するコア部材であって、
   前記コア部材は、バスバーが配置されるバスバー用開口を具える環状のコア本体と、
   前記コア本体の全体又は一部を被覆する樹脂モールド部であって、少なくとも前記ギャップ形成領域の一部を被覆する樹脂モールド部と、
   両端が前記樹脂モールド部に連繋され、前記コア本体の内周側と前記バスバー用開口との間に形成される樹脂ブリッジ部であって、前記ギャップ形成領域と対向し前記コア本体又は樹脂モールド部との間に前記コア部材の厚さ方向に貫通する隙間を存する、樹脂ブリッジ部と、
   を具える、
   コア部材。
2. 請求項１に記載のコア部材について、前記樹脂ブリッジ部を残して前記ギャップ形成領域で前記コア本体を切断してなるギャップを有する、
   ギャップ付コア。
3. ギャップを有する環状のコア本体であって、前記ギャップを構成する第１端面と前記第１端面に対向する第２端面を有し、前記第１端面は、前記第２端面とは逆側に延びる第１側面を有し、前記第２端面は、前記第１端面とは逆側に延びる第２側面を有するコア本体と、
   前記第１側面を被覆する第１樹脂モールド部と、
   前記第２側面を被覆する第２樹脂モールド部と、
   前記コア本体の内周側で前記第１樹脂モールド部と前記第２樹脂モールド部を連繋する樹脂ブリッジ部と、を具え、
   前記ギャップよりも内周側で、前記樹脂ブリッジ部よりも外周側の範囲における前記第１樹脂モールド部の端面と前記第２樹脂モールド部の端面との間の距離は、前記ギャップよりも広い、
   ことを特徴とするギャップ付コア。
4. 前記コア本体は、前記第１端面及び前記第２端面以外の側面全体が樹脂モールド部により被覆されている、
   請求項３に記載のギャップ付コア。
5. 前記コア本体は、少なくとも前記第１側面と前記第２側面が樹脂モールド部により部分的に被覆されている、
   請求項３に記載のギャップ付コア。
6. 請求項３乃至請求項５の何れかに記載のギャップ付コアを具える電流センサーであって、
   前記ギャップ付コアの前記樹脂ブリッジ部よりも内周側を貫通し、測定対象の電流が流れるバスバーと、
   前記ギャップに配置され、前記ギャップに発生する磁界を検出する磁気検出素子と、
   を具える電流センサー。
7. 前記ギャップ付コアは、前記樹脂ブリッジ部に前記バスバー及び／又は前記磁気検出素子の取付部が形成されている、
   請求項６に記載の電流センサー。
8. コア本体の一部又は全部を電気絶縁性の樹脂でモールドして樹脂モールド部を形成するモールドステップ、
   前記樹脂モールド部と共に前記コア本体を第１切断部と第２切断部で切断し、前記コア本体に前記第１切断部で切断された第１端面と、前記第２切断部で切断された第２端面を形成し、前記第１端面と前記第２端面との間にギャップを形成する切断ステップと、
   を含むギャップ付コアの製造方法であって、
   前記モールドステップは、前記コア本体の内周側であって両端が前記樹脂モールド部と連続し、中間に前記コア本体又は前記樹脂モールド部との間に隙間を有する樹脂ブリッジ部を形成するステップを含んでおり、
   前記切断ステップは、前記第１切断部と前記第２切断部が前記隙間と対向し、前記切断は前記樹脂ブリッジ部を切除することなく実施される、
   ギャップ付コアの製造方法。

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