JPH03205567A - 電流センサの構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業七の利用分野） 本発明はホール素子等の磁電変換素子を用いた電流セン
サに関し、特にコイルを巻き同した環状コアの一部に切
欠き形成したギャップ内に磁電変換素子を配置する電流
センサの改良に関する。

（従来の技術） ファクシミリやモデム等においては電話回線の制御状態
、即ち電話機の才ンフック、才フフック或は変換機動作
に伴う回線ループ電流の有無及び極性反転等を検出する
素子、装置を必要とするが、従来このために電話回線に
リードリレー又はフｊトカブラを＋ＩＦ人していた。

しかし、リートリレーやフォトカブラ’５（こより検出
できる最小′１Ｂ流埴は比較的大きく、しかも挿入イン
ピーダンス（抵抗）が大きくなってＨ１失が増大する等
の欠点があった。

このため、近｛ｌ磁電変換素ｒを用いた’ｉｕ　ｌ７！
Ｌセンサ（１シ流検出器〉か開発され、感度、神大損失
共に改丹されたものが出現するようになった。

磁電変換Ｊ８丁としては例えばホール素−ｒが用いられ
、ホール克ｒ５は例えば第７図に小した如きフエライト
等の６４ｉヤｉ材料を成形加丁して成る環状の磁・ｌｆ
ｌ：体コア１の一部を切欠いた狭い空隙部３に配［ｔｔ
されて該コア１の・部にこれを芯として巻いたコイル２
に通電することによって発竺トずる前記コア窄隙部の磁
界をト記ホール素子に作用させて電流の強度及ひ１りき
を検出するものである。

ホール素子５は、アルミナ等の基板６−ｌｘに搭載され
るとともに、空隙内にホール素子５が適疋な状態で配置
されるように位置決めされる。

このような構成を有した検出器は、入力電流（コイルの
巻線に流れる電流）のイ［Ｉ’ｉを出力電１．Ｅ　（ホ
ル素子の出力端子電１”Ｅ）のイ直として検出するもの
である。

第８図は前記第７図の電流検１１１器のブロック概貧図
であり、ホール素子５に作用する磁界の強度に対応して
電Ｉ１．がホール素子の端子に発生し、ア゜ンブｌ１に
よって増輻された上で比較器ｌ２によって所定の設定イ
ｌｌ′ｊと比較されて電流の有無及び極性か判定される
。

ところで、環状コア１の−Ｌ辺１ａに嵌着したボビン１
５にコイルを巻く場合には、軸方向に２つ；やｊりにし
たボビンで−Ｆ辺１ａを挟んだ状態で巻き同している。

このような合き付け作業においては、感情コアのために
コイルを巻き付けない他のコア部分が障害となるため、
極めて煩雑であった。

また、　一部に空隙部３を有した環状コアｌを体品とし
て形成すると，空隙部３の精度を高めるための精密な切
削加工が必要となるが、これは極めて困難な作業であり
、製造工程の複雑化とコストアップ等の原因となってい
る。今隙部３内にはプリントＪ，５板６と磁電変換素子
５が所定のギャップをわして配万されるため、空隙部３
の全高が大きくなり、磁束のリークに起因した磁束密度
の低−ドと、それに起因した検出感度の低下を招来して
いる。

虫に、第７図に小した従来構造の電流センサにあっては
、磁電変換素ｒ５を空隙部３内にｉＦ確に位ｉＦ；決め
するためにコイル２を形成していない側の辺１ｂ（この
例では下辺）」二に基板６の裏面を拌？ＩＦｒｌｌによ
って仮１１めしたｌ−、で周囲を樹脂で固めている。し
かし、採着削の厚さに僅かでもバラッキがあると、ト辺
１ｂと基板６との間の平行な位１べ関係が損なわれて、
空隙内の磁電変換素子５に作用する磁力線の角度等が変
動し、検出感度が低ｒする特性上のバラッキが生しる虞
れがあった。

（発明の目的） 本発明は上記に鑑みてなされたものであり、環状コアの
切欠き内に、ホール素子を実装した基板を４Ｑ置決めし
た主流センサにおいて、コアに対するコイルの巻き付け
作又を容易化するとともに、＝〕アの空隙部の粕度向１
−を容易化し、更にボール素子が挿入されるコアの空隙
部を小さくして感度を向上ずることができる電流センサ
の構造を提供ずることを目的としている。（発明の概要
）」二記目的を達成するため、本発明は一部を切欠いて
ギャップとした環状の磁性体コアと、該コアの一辺に取
付けた絶縁性ボビンに巻回したコイルと、磁電変換素子
を表而に搭載した基板とから成り、該コアの切欠き内に
該磁電変換素子がイ＼“ｉ置ずるように該基板を配置し
た電流センサにおいて、前記環状の磁性体コアは、−辺
を除去してコ字状にしたコ字状基部と、該コ字状基部の
Ｌ辺の先端下面に上端部を接着される短尺な分割コアと
から成り、 前記分割コアは、前記コ字状基部の−Ｌ下辺の先端部間
に形威される開放部よりも短い軸方向長さを有し、 前記絶縁性ボビンは、該分割コアを内部空所に収納する
商状部と、該商状部の軸方向両端部から人〜外経方［ａ
リに張出したｈｔ鍔及び下鍔とを有し、 該Ｉ′鍔の　部を１１ｉＪ記コ字状払部の１一辺のド而
に而接触状態で接着するとともに、該分割コアの端部を
該１゛辺の先端ト而に接着し、更に前．？Ｌ！磁１ｔ変
換索ｒの搭載位ｉＦＪに相゛１１オる１ｉ；１記基板の
裏１ｎ１に該分；切コアの下端部が当接するように，＋
’Ｊ）＋ｕ板を該ト鍔のト面に接７１シたことを特徴と
している．．また、本発明は、１１１』記話板の電磁変
換素ｒ搭載部分に工゛↓通孔を設け＋＋ｄＬ’ｊ通孔に
萌＋ｉＪ分割コアの１・端ｉｉＢを神大して１）１１記
磁電変換素ｒ裏面に゛７ｊ接させたことを特徴としてい
る。

央に、本発明は、前記分割コア！一端部を延長して挟合
パを設け、該接合片に形成した切欠き面を、ｌｊ’＋　
＋１Ｌ！コ字状基部の前記−１辺の先端部に形成した切
欠き面と密着接合させたことを特徴としてぃる。

（発明の実施例） 以干、添付図而に示した好適な実施例に基づいて本発明
を詳細に説明する。

第ｌ図ｆａ）及びｆｂｌ　は本発明の・実施例の電流セ
ンサの　部断而正而図及び構成部品の分解斜視因である
。この１ｋ流センサは、断而が矩形の磁性体から成る環
状コア２１と、コア２ｌの開放部２３内に配置したボビ
ン３０と、ポピン；３０に合きｔｊ１１　Ｌたコイル３
５と、ボビンの下鍔３０ａの下面に裏面（図而ではＬ面
）を密着して接着することによって開放部２３内に位置
決め固定されるプリントＪヨ板４０と、プリント卆板４
０の表而に実装したホールＡ　’Ｊ’　４　５とから概
略構成される。

コア２ｌは、ギャップ側・辺を他から分離した分割コア
形状とし，他方コアはコ字状の環状体部分（以−ト、コ
宇状基部という）２２となり、６１ｉ記分割コア２４の
ｌ″端而２４ａを該コ字状卆部２２の開放部２３の七端
而２　３　ａに接着される。

分割コア２４は、コ字状）５部２２と同一材質から構成
するとともにその断面形状、断而径は基部２２と一致さ
せてもよいし、異ならせてもよい。

分割コア２４の軸方向長さは開放部２３或は対向ずる縦
辺２２２１よりも所定長短く設疋することによって、分
割コアト゛端面２４ｂと十辺２２ｂとの間に所定ｒ’：
＋さのギャップＧを得るように設定する。

ポビン３０は絶縁性樹脂から成り、コイルを巻き１『Ｉ
１す中空の筒状部３ｌと、筒状部３１の軸方向両端部に
一体化した下鍔３０ａ及び］“鍔３０ｂとから成る，，
筒状部３１は、中空部３Ｉａ内に前記分１別コア２４を
収納ずるため、分割コア２４の周Ｉｈ１形状と撃合する
内周形状を有していることが好ましく、また筒状部３１
の軸方向艮さは分別コア２４の軸方向長さと一致させる
。

各１鍔３　０　ｂは、第１図（ａ）に示すようにコ字状
Ｊ，ｔ一部２２の上辺２２Ｃの下面に密着させた際の接
首安走性を高めるために大径に構成する必要があり、ま
た下鍔３０ａもプリント基板裏面を支持する必要から大
径に構成する。尚、上記鍔はプリントノエ板の裏而に接
着するから、ある程度広面積であってもプリント基板の
部品実装上不都合はない。

また、筒状部３１の内周向には軸方向に伸びる凸条或は
四条（図，１ζせず）を形成するとともに、分割コア２
４の外周而にもこれらｌＩ！４条或は［！’１条と整合
する凹条或は凸条を形成して両名の係合力を高めるよう
配慮しても良い。更に、筒状部３１の内周而に螺旋状の
四条（Ｉｆｇ）或は凸条を設け、これらと幣合する凸条
或は凹条を分割コア側に設けてもよい。この変形は後述
する他の実施例についても同様に適用可能である。

更に、ボビンの鍔３０ａ．３０ｂや、碁板４０の仮ｄ゜
め方法として各隅部な接着剤４６で接着した点も特徴的
である。このため、接着剤の量のバラッキに起因したボ
ビンや基板の傾き等の発生を防ｉヒできる。

以」二の構成を有した本発明の第１の実施例の電流セン
サの組豆においては、ボビンにコイルを巻いた状態で、
或は分割コア２４をボビン３０の中空部３１ａ内に嵌着
せしめた状態で筒状部３１外周にコイル３５を巻き回し
ておき、こうして巻回しを完了したボビン内の分割コア
２４の上端面２４？１をコ宇状基部の，１．辺十面（開
敢部の＋，端而２３　ａ　）に接着する。また、分割コ
ア１゜．端ＩＴＩ１の接着前に、Ｆ鍔３０ξ〕のト而に
プリント基板４０を接着剤によって仮１１゛めしておい
てもよい。分割コアＬ端而の接着と同時に符弓４６で示
した接着部の仮１ｔ−を実施ずれば、各構成部品間の位
１ｄ決め粕度な高めることができる。

このように本発明によれば、コｆル巻き回し作′業を別
体構造の分割コア２４に対して行い、巻き回し完了後に
コ宇状Ｊ，％部に組み込めば良いので、ボビンを２つ割
にする必゜及もなく、また、コアの他の部分が巻き［Ｃ
！ｌ　Ｌ作業の障書となる等の不都合を解ｔ１″１でき
る。

また、分割コアの軸ノｉ　Ｉ’＋］寸？去だけを粘度よ
く横成−づ−ることによって、分割コア下端面２４ｂと
、コ宇状基部の下辺２２ｂとの間のギャップＧのと：１
さを都度を良く構成することが容易となる。

更に、ボビンの鍔が外径方向に大きく張出しているため
、コイルとコアとの間の縁而距離を増大させて絶縁性を
高めることができる。

次に、第２図（ａｌ　　（ｂｌ　は−１−記ボビン３０
の変形例であり、（ａ）に，おいてはボビンの鍔３０８
．３０ｂの径を縁曲距離確保のために必′皮最小限な小
径にするとともに、各鍔３０ａ．３０ｂからコ字状基部
２２の内部に向けて延長Ｊｉ’３０ａ．３０ｂ゜を突出
させた構成が特徴的であり、これらの延長片３０ａ’　
．３０ｂ’の存在によってコアや基板対する位置決め安
定性を高めることができるとともに、無用な突出部の存
在による大型化を防＋Ｌすることができる。

第２図（ｂ）は、基板４０の保持力を高めるために下鍔
３０ａに第２の延長片３０ａ”を形成したものである。

第３図（ａ）　　ｆｂ）は本発明の第２の実施例であり
、コ字状基部２２の上辺２２ｃの先端部に接合用切欠き
而５０を形成するとともに、この切欠き面５０と整合す
る形状の切欠き面５　１ａを右した接合片５ｌを分割コ
ア２４の上端部に延長形成し、両切欠き面５０、５１ａ
同志を整合状態で接着させることによって所要形状のコ
ア２１を得るようにした構成が特徴的である。従って、
分割コア２４は、接合片５ｌを形成した分だけ軸方向長
が長くなる。

組付け工程においては、上記実施例と同様に，この分割
コア２４を予めボビンの空所内に嵌着した状態でコイル
を巻き回しておいてから、ボビン上端部から上方に突出
した分割コア２４の切欠き而５１ａを−Ｌ辺２２ｃの切
欠き而５０に密着接合する。

この実施例によれば、コ字状基部２２と分割コア２４と
の接触面積を広げることができるため、磁束漏れを減少
して、感度を増大することができる。

コ宇状基部２２と分割コア２４との接合構造として第３
図（ａｌ　　（ｂｌ　に示したものは一例に過ぎず、こ
こに示した以外にも種々の形態の接合構造を考えること
ができ、これ・らは全て本発明の技術的範囲に属するも
のである。

また、分割コアの断面形状なコ字状基部と一致させても
よいし、或は分割コアの断面形状だけを円形に構！戊し
ても良い。

次に、第４図（ａ）　　（ｂ）は本発明の第３の実施例
の一部断面正面図及び構成部品の分解斜視図であり、前
記第１の実施例と同−の部分は同一の符号で表し重複し
た構成の説明は省略するが、分割コア２４の軸方向長さ
をボビン３０の軸方向長さよりも少しく大きく設定する
とともに、プリント基板に形成した貫通孔６０内に分割
コア２４の下端部２４ｃを突出させてホール素子４５の
裏而に当接させた構成が特徴的である。

この実施例においては、分割コア２４の軸方向長をほぼ
プリント基板の厚さに相当する分だけ、ボビンよりも長
く設定ずる。

このことによって、ギャップＧを縮小することができ、
その結果磁束の漏れを減少し、感度を向上することがで
きる。

更に、第５図は本発明の第４の実施例であり、第４図に
示した第３の実施例の変形例に相当する。

この第４の実施例は、ボビンの下側から突出する分割コ
ア２４の下端部２４ｃの径を分割コア本体よりも小径に
することによって、プリント基板４０の貫通孔６０の径
を縮小した構成が特徴的である。

この実施例によれば、下端部２４ｃがボビン３０の空所
３１ａの十一側開口から突出する長さをｉＦ確に−走に
保持一ケることか可能である。即ち、分割コア本体と小
経の下端部２４ｃとの間に形成される段芹状のＸ７部６
３をｉｔ通孔６０周縁に当接することによって、肩部６
３よりも下方に位置する下端部２４ｃの突出：［七を幇
に一定に保持することができる。

この突出：ｔは、ホール素子の裏面に過剰な押圧力をか
けないで接触する程度の長さであり、過剰な押ＦＥ力が
かからないことによってホール素子の歪や、ホール素子
を基板上に接続しているハンダ挟続部の分離等を防Ｉヒ
することができる。

次に、第６図は本発明の第５の実施例であり、分割コア
２４の」二端部２４ａを釘の頭の如くに大径に構成して
外径方向へ張出させた構成が特徴的である。また、この
張出し部２　４　ｄに対応するボビンの筒状部３ｌの上
端開口部に、張出し部２４ｄを整合状態で着座させるた
めの段差部３ｌｂを形成した構成も特徴的である。

このように分割コア２４の張出し部２　４　ｄをボビン
の段差部３ｌｂに着座させた状態で、分割コアを空所３
ｌａ内に保持することによって下端部の突出晴を一定に
保持することができる。この結果、第５図の場合と同様
にホール素ｒ′裏面に対して過剰な押圧力がかかること
を防止できる。更に、帳出し部２４ｄを設けることによ
ってコ字状基部２２との間の接触面積を増大できるので
、感度の向」一を図ることができる。

（発明の効果） 以」ユのように本発明によれば、環状コアの切欠き内に
、ホール素子を実装した基板を位置決めした電流センサ
において、コアに対するコイルの巻き付け作業を容易化
するとともに、コアの空隙部の寸法精度向上を容易化し
、更に該空隙部を小さくして感度を向上することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１　１ＸＩ　（ａ）及び（ｂｌ　は本発明の第１の実
施例の部断面正面図及び構成部品の分解斜視図、第２図
（ａ）　　（ｂ）は」−記ボビンの変形例の説明図、第
３図ｆａ）　　［ｂｌ　は本発明の第２の実施例の構成
説明図１，第４レｌ　（ａ）　　ｆｂ）は本発明の第３
の実施例の−・部断而１１二面図及び構成部品の分解斜
視図、第５図は本発明の第４の実施例の要部構成説明図
、第６図は本発明の第５の実施例の要部構成説明図、第
７図は従来の電流センサの構成説明図、第８図は第８図
は＋ｉｉｊ記第７図の電流センサのブロック概装図であ
る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）一部を切欠いてギャップとした環状の磁性体コア
   と、該コアの一辺に取付けた絶縁性ボビンに巻回したコ
   イルと、磁電変換素子を表面に搭載した基板とから成り
   、該コアの切欠き内に該磁電変換素子が位置するように
   該基板を配置した電流センサにおいて、 前記環状の磁性体コアは、ギャップ側一辺を除いたコ字
   状のコ字状基部と、該コ字状基部とは別体に形成された
   分割コアとから成り、 前記絶縁性ボビンの内部空所に前記分割コアを収納した
   状態にて前記コ字状基部端部に接着すると共に、更に前
   記磁電変換素子の搭載位置に相当する前記基板の裏面に
   該分割コアの下端部が当接するように、該基板を前記コ
   アのギャップに挿入したことを特徴とする電流センサの
   構造。
2. （２）前記基板の電磁変換素子搭載部分に貫通孔を設け
   、該貫通孔に前記分割コアの下端部を挿入して前記磁電
   変換素子裏面に当接させたことを特徴とする請求項（１
   ）の電流センサの構造。
3. （３）前記分割コア上端部を延長して接合片を設け、該
   接合片に形成した切欠き面を、前記コ字状基部の前記上
   辺の先端部に形成した切欠き面と密着接合させたことを
   特徴とする請求項（１）又は（２）記載の電流センサの
   構造。