JP7328633B2 - Current sensor and its core hold unit - Google Patents
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Description
本発明は、電流センサの構成部材であるコア、バスバーのホールド構造に関するものである。 The present invention relates to a structure for holding cores and bus bars, which are constituent members of a current sensor.
従来の電流センサは、通電経路を形成するバスバーと、バスバーの電流より発生する磁束を、環状の一部に間隙を有するU形形状の磁性材で、前記磁束を間隙部に集磁するコアと、コアの間隙部に挿入され磁束密度を検出する感磁素子と、それらを保持するケースで構成される。 A conventional current sensor consists of a bus bar that forms an energization path, and a core that collects the magnetic flux generated by the current of the bus bar and a U-shaped magnetic material that has a gap in a part of the ring and collects the magnetic flux in the gap. , magneto-sensitive elements that are inserted into the core gap to detect the magnetic flux density, and a case that holds them.
また従来の電流センサは、コアとバスバーをインサート成形することにより、コアとバスバーとモールド樹脂が一体となったコアホールドユニットを有している。インサート成形は、コアとバスバーを成形金型内に直接挿入する方法と、コアとバスバーをホールド部材で一体化し、一体化した組立品を成形金型内に挿入する方法がある。コア及びバスバーが複数の場合、成形金型内への挿入作業効率に優れる前記ホールド部材による組立品の挿入方法が用いられる(例えば、特許文献1、2参照)。 Further, the conventional current sensor has a core hold unit in which the core, the bus bar and the molding resin are integrated by insert molding the core and the bus bar. Insert molding includes a method of directly inserting the core and busbars into a molding die, and a method of integrating the core and busbars with a holding member and inserting the integrated assembly into the molding die. When there are a plurality of cores and bus bars, a method of inserting the assembly using the holding member, which is excellent in work efficiency of inserting into the molding die, is used (see
前記の通り、複数のコアとバスバーをホールド部材で予め組み立てた後、インサート成形を行う従来のホールド部材は、前記集磁の間隙を有するU形形状のコアの内径で成す内周面や外径で成す外周面をホールドするため、コア内周面及び外周面と垂直で成す方向からホールド部材にコアを挿入する構造であり、バスバーは前記コアの間隙巾方向に対し垂直方向から間隙部を通過させコア内径内に挿入し、バスバーの板厚をホールドする構造である。この場合、ホールド部材へのコアとバスバーの挿入方向が90度異なり、ホールド部材に対しコアとバスバーを同一方向から挿入することができないため、組立効率の悪化や複雑な機構を有した設備による組立が必要となる。 As described above, a plurality of cores and busbars are pre-assembled by a hold member, and then the conventional hold member is insert-molded. In order to hold the outer peripheral surface formed by It is a structure that holds the board thickness of the bus bar by inserting it into the inner diameter of the core. In this case, the insertion directions of the core and busbar into the hold member are different by 90 degrees, and the core and busbar cannot be inserted into the hold member from the same direction. Is required.
また前記の通り、組立品をインサート成形する際、成形金型内に組立品を挿入することとなるが、コア間隙部側からインサート成形金型内に組立品を挿入する場合、組立品を成形金型へ挿入する方向と前記ホールド部材へのコア挿入方向が90度異なるため、組立品を成形金型に挿入する際、ホールド部材からのコア脱落や位置ズレ防止を目的とした係止構造がホールド部材に必要となる。 Also, as described above, when insert molding an assembly, the assembly is inserted into the molding die. Since the direction in which the core is inserted into the mold and the direction in which the core is inserted into the hold member differ by 90 degrees, there is a locking structure for the purpose of preventing the core from falling out of the hold member and positional displacement when inserting the assembly into the mold. Required for the hold member.
また前記の通り、間隙部を有するU形形状のコアは、板状の磁性材をプレス金型で打ち抜き、積み上げることで形成する積層コアか、板状の磁性材を芯に巻き付け環状にした後、環状の一部をカットすることで間隙部を有する巻きコアが一般的に用いられる。いずれのコアも間隙部には磁性材の打ち抜きバリもしくはカットバリが残る可能性がある。一方、前記コアの間隙内に感磁素子を配置し、バスバーから発生する磁束を間隙内に集磁し、感磁素子で検出する電流センサにおいて、感磁素子と間隙部の相対位置が重要であり、ケース内におけるコア間隙部の位置決め及び固定がインサート成形を行う時重要となる。コア間隙部をインサート成形金型内に位置決めする場合、コア間隙巾に沿う凸形状を有する成形金型に挿入することで、間隙部の位置決めを行う方法が用いられる。前記凸形状を有する成形金型へコア間隙部を挿入する際、コア間隙部と凸形状が直接接触することで、コア間隙部のプレスバリもしくはカットバリが成形金型内に脱落し、ケースのモールド樹脂内に導電体である磁性材異物が練り込まれる可能性がある。電流センサのバスバーには高電圧が印加されるため、バスバー間及びバスバーとコア間は絶縁体であるモールド樹脂により絶縁を行うが、前記異物が練り込まれた場合、バスバー間及びバスバーとコア間の絶縁破壊に至る可能性がある。 Further, as described above, the U-shaped core having a gap portion is a laminated core formed by punching a plate-shaped magnetic material with a press die and stacking them, or a laminated core formed by winding a plate-shaped magnetic material around a core to form an annular shape. , a wound core having a gap formed by cutting a part of the ring is generally used. In any core, punching burrs or cut burrs of the magnetic material may remain in the gap. On the other hand, in a current sensor in which a magneto-sensitive element is arranged in the gap of the core, the magnetic flux generated from the busbar is collected in the gap, and detected by the magneto-sensitive element, the relative positions of the magneto-sensitive element and the gap are important. Therefore, the positioning and fixing of the core gap in the case are important when performing insert molding. When positioning the core gap in the insert molding die, a method of positioning the gap is used by inserting the core into a molding die having a convex shape along the width of the core gap. When the core gap portion is inserted into the mold having the convex shape, the core gap portion and the convex shape come into direct contact with each other, so that the press burrs or cut burrs in the core gap portion fall off into the mold and the case mold is removed. There is a possibility that a foreign magnetic material, which is a conductor, is kneaded into the resin. Since a high voltage is applied to the busbars of the current sensor, insulation is provided between the busbars and between the busbar and the core by molding resin, which is an insulator. dielectric breakdown.
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、ホールド部材へのコアとバスバーを同一方向から挿入でき、組立品をインサート成形金型に挿入する際の方向も、前記ホールド部材へのコア及びバスバーの挿入方向から変えることなく挿入することができ、組立品を成形金型内に挿入する際のコア脱落や位置ズレ防止の係止構造が必要なく、コア間隙部を成形金型に直接接触させることなく金型内に間隙部を位置決めできるホールド部材を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the core and bus bar can be inserted into the hold member from the same direction, and the direction of inserting the assembly into the insert molding die can be changed to the hold member. The core and busbar can be inserted without changing the insertion direction, and there is no need for a locking structure to prevent the core from falling out or misalignment when inserting the assembly into the molding die, and the gap between the cores can be inserted into the molding die. It is an object of the present invention to provide a holding member capable of positioning a gap within a mold without direct contact.
本発明の電流センサに用いるコアホールドユニットは、環状の一部に間隙部を有するU形形状のコアと、通電経路を形成するバスバーを、インサート成形によりモールド樹脂で一体としたものであり、ホールド部材に前記コアとバスバーを共に同一方向から組付けるようにしたものである。 The core hold unit used in the current sensor of the present invention comprises a U-shaped core having a gap in a part of an annular shape and a busbar forming a current-carrying path, which are integrally formed by insert molding with molded resin. The core and the bus bar are assembled to the member from the same direction.
この発明によれば、ホールド部材へのコア及びバスバーの組立効率が向上し、設備による組立を行う際は設備の機構を簡略化できる。 According to this invention, the efficiency of assembling the core and the bus bar to the holding member is improved, and the mechanism of the equipment can be simplified when the equipment is used for assembly.
実施の形態1
図1は本発明の実施の形態1におけるコアホールドユニット100の斜視図である。図1においてコアホールドユニット100は、複数のバスバー2と複数のコア4をインサート成形前に組み立てるためのホールド部材であるホルダー3に挿入し、前記コア4とバスバー2とホルダー3で成すアセンブリをインサート成形金型(図示せず)内に挿入し、モールド樹脂(ケース1)によるインサート成形を行うことで一体構造となる。
FIG. 1 is a perspective view of
図8は本発明の実施の形態1におけるバスバー2の斜視図及び正面図である。バスバー2は銅材もしくはアルミ材から成り、板厚2a長さ2b巾2cの板状外形で、位置決め用の凹部2dもしくは凸部2eを有す。
図7は本発明の実施の形態1におけるコア4の斜視図である。図7においてコア4は、間隙部4aを有するU形形状であり、板状の磁性材をプレス金型で打ち抜き、積み上げることで形成する積層コアか、板状の磁性材を芯に巻き付け環状にした後、環状の一部をカットすることで間隙部4aを得る巻きコアであり、内周面4b、外周面4c、天面4d、底面4e、側面4fを有する。
図5は本発明の実施の形態1におけるホルダー3の斜視図、図6はその平面図及び断面図である。図5においてホルダー3はモールド樹脂材から成り、コア4を挿入するコア挿入部3a、バスバー2を挿入するバスバー挿入部3b、成形金型用位置決め及び感磁素子5a挿入に用いる凹部3cを有す。バスバー挿入部3bはバスバー2の板厚2aと同等もしくは若干の大小を持たせた寸法の溝形状を有す。コア挿入部3a及びバスバー挿入部3bは、コア4及びバスバー2を共に矢印方向kから挿入するように開口している。図6においてコア挿入部3aはコア4の外周面4cに沿う樹脂壁3f、内周面4bに沿う樹脂壁3g、側面4fに沿う樹脂壁3h、底面4eに沿う樹脂壁3iを有し、凹部3cは樹脂壁3d、3eを有する。
図2は本発明の実施の形態1におけるホルダー3にバスバー2を挿入した斜視図である。図2においてホルダー3のバスバー挿入部3bにバスバー2を挿入することでホルダー3に対するバスバー2の板厚2a方向及び巾2c方向の位置決め及びホールドが可能となる。また、バスバー2に設けられた凹部2dもしくは凸部2eをホルダー3に組み合わせることにより、バスバー2の長さ2b方向におけるホルダー3への位置決めも可能となる。
図3は本発明の実施の形態1におけるホルダー3にバスバー2を組み付けた後、コア4を組み付けたアセンブリの斜視図、図4はその平面図及び断面図である。図3においてホルダー3のコア挿入部3aにコア4を挿入することで、樹脂壁3gによりホルダー3に対するコア4の間隙4a巾方向の位置決めを可能とし、樹脂壁3hによりホルダー3に対するコア4の厚み方向の位置決めが可能となる。
図9は本発明の実施の形態1における電流センサユニット200の斜視図である。図9において電流センサユニット200は、感磁素子5a、その出力信号や制御電源を入出力するコネクタ5b及びそれらを実装したプリント基板5cから成る信号処理部5を有し、感磁素子5aをコアモールドユニット100の凹部3cに挿入し、プリント基板5cをねじ6にてコアモールドユニット100に位置決め固定する。8A and 8B are a perspective view and a front view of the
FIG. 7 is a perspective view of the
FIG. 5 is a perspective view of
FIG. 2 is a perspective view of the
FIG. 3 is a perspective view of an assembly in which the
FIG. 9 is a perspective view of current sensor unit 200 according to
このように構成されたコアホールドユニット100においては、ホルダー3に対するバスバー2の挿入とコア4の挿入を共に同一の矢印方向kとし、ホルダー3の方向を変えることなく、バスバー2とコア4をホルダー3に挿入することが可能となり組立の効率化や組立機構の簡易化が可能となる。 In the
またコア4に近接するバスバー2に対し、コア4を樹脂壁3f、3g、3h、3iで遮断することにより、バスバー2に高電圧が印加された場合においても、バスバー2とコア4の絶縁をホルダー3で確保することが可能となる。 Further, by blocking the
またホルダー3へのバスバー2及びコア4の挿入方向kと同一方向である矢印方向j(図3参照)から、アセンブリをインサート成形金型に挿入することで、ホルダー3へのバスバー2及びコア4の挿入からアセンブリをインサート成形金型に挿入するまでホルダー3の方向を変えることなく作業ができ、インサート成形金型への挿入時におけるホルダー3からバスバー2及びコア4の脱落を防止できる。 In addition, by inserting the assembly into the insert molding die from the arrow direction j (see FIG. 3) that is the same direction as the insertion direction k of the
またホルダー3の凹部3cに沿う凸形状を有するインサート成形金型にアセンブリを挿入することにより、コア4の間隙部4aをインサート成形金型に直接接触させることなくコア4の間隙部4aの間隙巾方向及び間隙巾の垂直方向を位置決めできることで、コア間隙部のプレスバリもしくはカットバリが成形金型内に脱落することがない。よってバスバー間及びバスバーとコア間の絶縁破壊の原因となる導電体である磁性材異物が、ケース1のモールド樹脂内に練り込まれることのない信頼性の高い絶縁が確保できる。
またこのように構成された電流センサユニット200においては、凹部3cに挿入された感磁素子5aにより、バスバー2を流れる電流により発生しコアの間隙部4aに集磁された磁束を検出し、電流センサユニット200の外部に出力される。バスバー2に高電圧が印加された場合、バスバー2に近接したコア4には容量結合により電圧が誘導され、コア4も高電圧化する。高電圧化したコアの間隙部4a内に配置された感磁素子5aに放電した場合、感磁素子5aは故障する可能性があるが、ホルダー3の感磁素子配置部3cの凹形状に沿う樹脂壁3d及び3eにより、コア4と感磁素子5aは信頼性の高い絶縁が確保できる。Also, by inserting the assembly into an insert molding mold having a convex shape along the
In the current sensor unit 200 configured as described above, the magnetic flux generated by the current flowing through the
1:ケース(モールド樹脂材)
2:バスバー(銅材もしくはアルミ材)
2a:バスバーの板厚
2b:バスバーの長さ
2c:バスバーの巾
2d:バスバーの長さ方向位置決め形状(凹)
2e:バスバーの長さ方向位置決め形状(凸)
3:ホルダー(モールド樹脂材)
3a:コア挿入部
3b:バスバー挿入部
3c:成形金型へのホールド部材位置決め部及び感磁素子配置部
3d:成形金型へのホールド部材位置決め部(コア間隙巾方向)
3e:成形金型へのホールド部材位置決め部(コア間隙巾の垂直方向)
3f:コア外周面4cに沿うホールド部材の樹脂壁
3g:コア間隙部4a及び内周面4bに沿うホールド部材の樹脂壁
3h:コア側面4fに沿うホールド部材の樹脂壁
3i:コア底面4eに沿うホールド部材の樹脂壁
4:コア(磁性材)
4a:コアの間隙部
4b:コアの内周面
4c:コアの外周面
4d:コアの天面
4e:コアの底面
4f:コアの厚み方向で成す側面
5:信号処理部
5a:感磁素子
5b:コネクタ
5c:プリント基板
6:ねじ
j:インサート成形金型内へのアセンブリ挿入方向
k:ホルダーへのバスバー及びコア挿入方向
100:コアホールドユニット
200:電流センサユニット1: Case (mold resin material)
2: Bus bar (copper material or aluminum material)
2a: Thickness of
2e: Lengthwise positioning shape of bus bar (convex)
3: Holder (mold resin material)
3a:
3e: Hold member positioning portion for molding die (perpendicular to core gap width)
3f:
4a:
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