TWI429917B - 電流檢測器及使用於該電流檢測器之鐵芯組件 - Google Patents

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Description

電流檢測器及使用於該電流檢測器之鐵芯組件
本發明係關於使用霍爾元件等電磁轉換元件檢測電流之大小的電流檢測器及使用於該電流檢測器之鐵芯組件。
以如上述之電流檢測器而言，如第9圖所示，以往已知有在外裝盒(6)內部收容：具有磁隙G的鐵芯(7)；及安裝有霍爾元件(41)的印刷基板(4)，並使霍爾元件(41)夾設於鐵芯(7)的磁隙G。
當電流流通於鐵芯(7)的中空部時，藉霍爾元件(41)即檢測該電流之大小。
一般而言，在電流檢測器中，作為外裝盒係採用預先樹脂成型好者，在將鐵芯收容於形成在外裝盒內部的鐵芯收容室後，進行將合成樹脂(例如環氧樹脂)填充在鐵芯收容室，而將鐵芯固定在外裝盒(參照專利文獻1)。
如此在將合成樹脂填充在外裝盒內的電流檢測器之組裝步驟中，首先，在將鐵芯收容於外裝盒的鐵芯收容室而將鐵芯暫時固定在外裝盒後，將合成樹脂填充在外裝盒內，而將鐵芯固定在外裝盒，以謀求對鐵芯之電性絕緣。
然而，在電流檢測器中，必須將霍爾元件正確地定位在鐵芯的磁隙內。
不過，在外裝盒內填充有合成樹脂的電流檢測器中，由於為了要將合成樹脂填充在外裝盒內需要較大空間(clearance)，而不僅會使外裝盒大型化，且需確保將鐵芯暫時固定在外裝盒內時的定位精確度，故有在盒內面形成定位用突起等複雜構造的必要，且鐵芯定位作業繁瑣之問題。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1：日本特開2006-260134號公報
因此，申請人乃開發出如第9圖所示之以模塑樹脂(61)、(62)包覆鐵芯(7)，而藉由該模塑樹脂(61)、(62)形成外裝盒(6)之電流檢測器。
於上述之電流檢測器中，不需要將鐵芯暫時固定在外裝盒用之複雜構造與煩瑣作業，而能提升組裝精確度。
然而，在如第9圖所示之藉模塑樹脂(61)、(62)包覆鐵芯(7)的電流檢測器中，會有在樹脂成型時鐵芯(7)從周圍樹脂受到外力，而於保磁力(Hc)與殘留磁通密度(Br)之關係(BH曲線)產生較大磁滯之問題。
而且，樹脂成型時有微細塵埃混入樹脂內之疑慮，並會因該混入使塵埃露出於外裝盒(6)表面之情形，故有因外觀不良使良率下降之問題。
因此，本發明之目的係在提供一種電流檢測器及使用於該電流檢測器之鐵芯組件，其不會造成大型化並可抑制磁滯，且可正確、容易地將鐵芯定位在外裝盒內，並能防止良率的降低。
在本發明之電流檢測器中，於外裝盒(1)內配備有：具有磁隙G的環狀鐵芯(2)；及位於該鐵芯(2)的磁隙內用以檢測通過該鐵芯(2)的電流大小之電磁轉換元件。
其中，包覆鐵芯(2)表面的模塑樹脂部(3)係於鐵芯(2)在沿著鐵芯磁路的全長中，跨及一部分的長度成形在沿著磁路的一部位或複數個部位，而構成為一體的鐵芯組件(20)；該鐵芯組件(20)係以模塑樹脂部(3)的表面接觸於外裝盒(1)內面的狀態固定在外裝盒(1)的內部。
在上述本發明的電流檢測器中，外裝盒(1)與鐵芯組件(20)係在個別的步驟預先製作好後，將鐵芯組件(20)固定在外裝盒(1)。
由於鐵芯組件(20)係在沿著鐵芯(2)的全長度內只有部分的長度為由模塑樹脂部(3)所包覆，故鐵芯(2)在模塑樹脂部(3)的成形時從周圍所受到的力量係成為比較小者，而藉此可抑制鐵芯(2)的磁滯增大。
外裝盒(1)與鐵芯組件(20)係可藉由個別的樹脂成型步驟之品質管理而獲得外形尺寸高精確度者。因此，在將鐵芯組件(20)固定在外裝盒(1)的步驟，藉由使模塑樹脂部(3)的表面接觸於外裝盒(1)的內面，而可將鐵芯(2)正確地定位在外裝盒(1)，並藉由於此狀態下使模塑樹脂部(3)卡合在外裝盒(1)，而將鐵芯組件(20)固定在外裝盒(1)內。
又，藉由以和鐵芯組件(20)不同的樹脂成型步驟來製造外裝盒(1)，可防止塵埃等異物混入做為外裝盒(1)材料的樹脂中，藉此可使製造良率提升。
在具體性態樣中，前述鐵芯(2)係呈具有複數個角部之多角形，且至少包覆一個角部形成有前述模塑樹脂部(3)。
依據該具體性態樣，由於在鐵芯(2)角部形成有模塑樹脂部(3)，且該模塑樹脂部(3)接觸於外裝盒(1)內面而進行鐵芯組件(20)的定位，故該模塑樹脂部(3)的兩面密接於外裝盒(1)的內面，藉此更進一步可謀求定位精確度的提升。
本發明的電流檢測器用之鐵芯組件係由：具有磁隙G之環狀鐵芯(2)；及沿著該鐵芯(2)的磁路之全長度內跨及部分長度包覆鐵芯(2)表面的模塑樹脂部(3)所構成，該鐵芯組件之製造方法係具有：製作環狀鐵芯構件(21)的步驟；在沿著所製作環狀鐵芯構件(21)的磁路之全長度內，跨及部分的長度成形包覆鐵芯構件(21)的表面之模塑樹脂部(32)的步驟；以及在形成有前述模塑樹脂部(32)的區域，切斷前述鐵芯構件(21)及模塑樹脂部(32)，以形成磁隙G與兩個模塑樹脂部(3a)、(3b)之步驟。
依據本發明的鐵芯組件之製造方法，由於在鐵芯構件(21)成形模塑樹脂部(32)之後，切斷鐵芯構件(21)及模塑樹脂部(32)而形成磁隙G，故於鐵芯構件(21)係屬於由積層複數片電磁鋼板而成的積層型鐵芯構件時，在切斷步驟中，複數片電磁鋼板係形成為在由模塑樹脂部(32)從周圍束縛之狀態下進行切斷，藉此可避免部分的電磁鋼板剝離，或伴隨切斷所產生的切屑、金屬毛邊混入模塑樹脂部(32)的事態。
依據本發明的電流檢測器及使用於該電流檢測器之鐵芯組件，可不會造成大型化並抑制磁滯，且可正確、容易地將鐵芯定位在外裝盒內，並能防止良率的降低。
以下，順著圖式具體地說明關於本發明之實施形態。
如第1圖及第2圖所示，本發明之電流檢測器係於合成樹脂製的外裝盒(1)內部收容有：具有磁隙G的鐵芯組件(20)、及具有霍爾元件(41)的印刷基板(4)。
如第6圖所示，外裝盒(1)係在由角筒狀的外周壁(11)所包圍的內部空間一體成型有角筒狀的內周壁(12)及平板狀分隔壁(13)者，該內部空間係由分隔壁(13)分隔成鐵芯收容室(16)及基板收容室(17)。又，分隔壁(13)亦可省略。
於分隔壁(13)形成有缺口(14)。又，於外周壁(11)的左右壁面分別開設有一個以上(實施例中為兩個)開槽(15)、(15)。
鐵芯組件(20)係由呈大致四角形的環狀而具有磁隙G的鐵芯(2)、及包覆該鐵芯(2)的四個角部之四個模塑樹脂部(3a)(3b)(3c)(3d)所構成，於各模塑樹脂部(3)的側面係與外裝盒(1)的各開槽(15)對應，一體形成有可與開槽(15)卡合的突片(31)。
霍爾元件(41)係形成為平板狀，垂直地立設於印刷基板(4)的表面。又，於印刷基板(4)的兩端部開設有兩個螺絲孔(42)(42)。再者，霍爾元件(41)係可面安裝在印刷基板(4)。
於外裝盒(1)的鐵芯收容室(16)收容有鐵芯組件(20)，並且於外裝盒(1)的基板收容室(17)收容有印刷基板(4)。在此狀態下，霍爾元件(41)係形成為貫穿外裝盒(1)的缺口(14)，並夾設於鐵芯組件(20)的磁隙G(參照第3圖至第5圖)。
於外裝盒(1)的鐵芯收容室(16)係在收容有鐵芯組件(20)的狀態下，如第3圖所示，將鐵芯組件(20)的四個模塑樹脂部(3a)(3b)(3c)(3d)分別設置於外裝盒(1)的鐵芯收容室(16)之四個角落，而各模塑樹脂部(3)之相互正交的兩面係密接於外裝盒(1)的內面。藉此，鐵芯組件(20)即正確地定位於外裝盒(1)內。
而且，如第5圖所示，模塑樹脂部(3)的各突片(31)係卡合在外裝盒(1)的開槽(15)，而將鐵芯組件(20)固定在外裝盒(1)的內部。
如第2圖所示，印刷基板(4)係藉由將兩根螺絲(5)(5)從第6圖所示之螺絲孔(42)(42)鎖入外裝盒(1)的分隔壁(13)而被固定在外裝盒(1)。又，亦可採用使用螺絲(5)鎖定以外之固定方法。
藉此，霍爾元件(41)形成可保持在鐵芯組件(20)的磁隙G內之正確位置。
第7圖係顯示本發明的鐵芯組件(20)之製造步驟。
首先，如第7圖(a)所示，製作具有四個角部(21a)(21b)(21c)(21d)之呈大致四角形的環狀鐵芯構件(21)。該鐵芯構件(21)係藉由例如將帶狀的電磁鋼板捲繞成渦捲狀而製成。
繼之如第7圖(b)所示，成形包覆鐵芯構件(21)上部兩個角部(21a)(21b)之長長方體狀的第1模塑樹脂部(32)、包覆鐵芯構件(21)下部一個角部(21c)之短長方體狀的第2模塑樹脂部(33)、以及包覆鐵芯構件(21)下部另一個角部(21d)之短長方體狀的第3模塑樹脂部(34)。其中，在各模塑樹脂部的側面係一體地成形突片(31)。
最後，在第1模塑樹脂部(32)的範圍內利用切具(未圖示)切斷鐵芯構件(21)與第1模塑樹脂部(32)，藉此如第7圖(c)所示，獲得具有磁隙G與四個模塑樹脂部(3a)(3b)(3c)(3d)之鐵芯組件(20)。
將如上所述方式所獲得的鐵芯組件(20)與印刷基板(4)固定在另外製作的外裝盒(1)內部，藉此完成第1圖至第5圖所示本發明的電流檢測器。
在此，於外裝盒(1)內部係尚未填充有固定鐵芯組件(20)用之樹脂。
第8圖係顯示在本發明的鐵芯組件(20)之製造步驟中，於形成磁隙前的階段，為形成鐵芯構件(21)而配置一個或複數個模塑樹脂部之複數種形態。在這些形態中，長的長方體狀模塑樹脂部(35)係為形成間隙而將被切斷。
在第8圖(a)的形態中，於鐵芯構件(21)形成有三個模塑樹脂部(35)(36)(37)，其中，下部的兩個模塑樹脂部(36)(37)係分別包覆鐵芯構件(21)的角部。又，在第8圖(b)的形態中，於鐵芯構件(21)形成有三個模塑樹脂部(35)(36)(37)，所有的模塑樹脂部(35)(36)(37)係分別包覆鐵芯構件(21)的角部。
在第8圖(c)的形態中，於鐵芯構件(21)形成有三個模塑樹脂部(35)(36)(37)，皆無任一者的模塑樹脂部包覆鐵芯構件(21)的角部。又，在第8圖(d)的形態中，於鐵芯構件(21)形成有三個模塑樹脂部(35)(36)(37)，其中，上部的一個模塑樹脂部(35)係包覆鐵芯構件(21)的兩個角部。
在第8圖(e)的形態中，於鐵芯構件(21)形成有一個模塑樹脂部(35)，該模塑樹脂部(35)係未包覆鐵芯構件(21)的角部。又，在第8圖(f)的形態中，於鐵芯構件(21)形成有一個模塑樹脂部(35)，該模塑樹脂部(35)係包覆鐵芯構件(21)的兩個角部。
即使為採用任何一種形態之情況，在本發明的電流檢測器中，藉由模塑樹脂部(3)的表面密接在外裝盒(1)的內面，即可將鐵芯組件(20)正確地定位於外裝盒(1)內。
下述表1係表示對：將鐵芯收容在預先製作好的外裝盒後將樹脂填充在外裝盒內的電流檢測器(未成形)、以模塑樹脂包覆鐵芯而形成在外裝盒的電流檢測器(現行品)、及本發明的電流檢測器(部分成形)作了保磁力(Hc)與殘留磁通密度(Br)測量之結果。
從表1可得知在本發明的部分成形之電流檢測器中，維持與習知未成形的電流檢測器相等的磁性特性，且未產生因樹脂成型時的外力作用導致之磁滯增大。
相對於此，現行品的電流檢測器與未成形的電流檢測器相較，保磁力(Hc)及殘留磁通密度(Br)分別約增大30至50%左右，磁滯增大。
如此，依據本發明之部分成形的電流檢測器，其磁滯之增大受到抑制係因為在沿著鐵芯(2)的磁路之全長度中，只有部分的長度為模塑樹脂部(3)所包覆，所以模塑樹脂部(3)成形1時鐵芯(2)從周圍所接受之力較現行品的電流檢測器為小之緣故。
又，依據本發明之電流檢測器，外裝盒(1)與鐵芯組件(20)係透過不同的樹脂成型步驟之品質管理而可獲得高精確度外形尺寸。因此，在將鐵芯組件(20)固定於外裝盒(1)的步驟，藉由使模塑樹脂部(3)的表面接觸於外裝盒(1)的內面，即可將鐵芯(2)正確地定位於外裝盒(1)。
又，透過以不同的樹脂成型步驟來製造外裝盒(1)與鐵芯組件(20)，可防止塵埃等異物混入到作為外裝盒(1)材料的樹脂中，藉此可使製造良率提升。
而且，依據本發明的鐵芯組件之製造方法，由於係在將模塑樹脂部(32)成形於鐵芯構件(21)之後，切斷鐵芯構件(21)及模塑樹脂部(32)而形成磁隙G，故於鐵芯構件(21)為積層複數片電磁鋼板而構成的積層型鐵芯構件時，在切斷步驟中，複數片電磁鋼板係形成在由模塑樹脂部從周圍予以束縛的狀態下進行切斷，因此可以避免部分的電磁鋼板、或伴隨切斷所產生之磁粉混入到模塑樹脂部(32)的事態。
再者，本發明之各部構成並不限於上述實施形態，在記載於專利申請範圍的技術性範圍內可做各種變形。例如以將鐵芯組件(20)固定在外裝盒(1)的構造而言，並不限定於外裝盒(1)的開槽(15)與鐵芯組件(20)的突片(31)之卡合構造，可採用利用填充樹脂的接著以外之各種構造。
1、6．．．外裝盒
2．．．鐵芯
3、3a、3b、3c、3d、32、33、34、35、36、37．．．模塑樹脂部
4．．．印刷基板
5．．．螺絲
7．．．鐵芯
11．．．外周壁
12．．．內周壁
13．．．分隔壁
14．．．缺口
15．．．開槽
16．．．鐵芯收容室
17．．．基板收容室
20．．．鐵芯組件
21．．．鐵芯構件
21a、21b、21c、21d．．．角部
31．．．突片
41．．．霍爾元件
42．．．螺絲孔
61、62．．．模塑樹脂
G．．．磁隙
第1圖係本發明之電流檢測器的透視圖。
第2圖係該電流檢測器之局部切斷透視圖。
第3圖係沿第1圖的A-A線之剖面圖。
第4圖係沿第1圖的B-B線之剖面圖。
第5圖係沿第1圖的C-C線之剖面圖。
第6圖係本發明之電流檢測器的分解透視圖。
第7圖(a)至(c)係顯示本發明鐵芯組件之製造方法的步驟圖。
第8圖(a)至(f)係顯示一個或複數個模塑樹脂部對於鐵芯組件之複數種配置形態圖。
第9圖係習知電流檢測器的剖面圖。
1．．．外裝盒
2．．．鐵芯
3b、3c、3d．．．模塑樹脂部
4．．．印刷基板
12．．．內周壁
13．．．分隔壁
16．．．鐵芯收容室
17．．．基板收容室
41．．．霍爾元件
G．．．磁隙

Claims (4)

  1. 一種電流檢測器，係於外裝盒(1)內配備有：具有磁隙G之環狀鐵芯(2)；及位於該鐵芯(2)之磁隙G內用以檢測通過該鐵芯(2)之電流的大小之電磁轉換元件，其特徵為，於前述鐵芯(2)在沿著其磁路的全長度中，跨及部分的長度將包覆鐵芯(2)表面的模塑樹脂部(3)成形在沿著磁路的一個或複數個部位，而構成一體的鐵芯組件(20)，且該鐵芯組件(20)係固定在外裝盒(1)內部；前述鐵芯(2)係呈具有複數個角部的多角形，且至少包覆一個角部形成有前述模塑樹脂部(3)；包覆前述鐵芯(2)角部而形成的模塑樹脂部(3)係設置在外裝盒(1)的角落部，而該模塑樹脂部(3)之兩面係密接於外裝盒(1)的內面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電流檢測器，其中，前述鐵芯組件(20)的模塑樹脂部(3)係透過卡合構造卡合在外裝盒(1)，藉此固定在外裝盒(1)內部。
  3. 一種用以固定於外裝盒內之電流檢測器用鐵芯組件，係具備：具有磁隙G之環狀鐵芯(2)；以及形成於沿著該鐵芯(2)的磁路之複數個部位而包覆該鐵芯(2)的外周面之複數個模塑樹脂部(3a,3b,3c,3d)；前述鐵芯(2)係呈沿著其磁路而具有複數個角部的多角形；前述鐵芯(2)之至少1個角部係由1個模塑樹脂部包覆，於該模塑樹脂部係形成有：在該模塑樹脂部設置於前述外裝盒的角落部之狀態下可與該外裝盒之內面 密接的兩個面。
  4. 一種鐵芯組件之製造方法，其係製造由：具有磁隙G之環狀鐵芯(2)；以及沿著該鐵芯(2)的磁路之全長度中，跨及部分的長度包覆鐵芯(2)表面之模塑樹脂部(3)所構成的用以固定至外裝盒內的電流檢測器用鐵芯組件，其方法係具有：製作呈沿著磁路具有複數個角部的多角形之環狀鐵芯構件(21)之步驟；沿著所製作的環狀鐵芯構件(21)之磁路全長度中，跨及部分長度成形包覆鐵芯構件(21)表面的模塑樹脂部(32)之步驟，該模塑樹脂部(32)係具有在設置於前述外裝盒的角落部之狀態下可與該外裝盒之內面密接的兩個面；以及在形成有前述模塑樹脂部(32)的區域切斷前述鐵芯構件(21)及模塑樹脂部(32)，而形成磁隙G與兩個模塑樹脂部(3a)(3b)之步驟。
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