JP4078066B2 - クランプセンサ - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気コアをコアホルダ内に確実、かつ、強固に位置固定して定置できるようにしたクランプセンサに関する技術である。
【0002】
【従来の技術】
クランプ式電流計は、活線状態にある被測定導体へのクランプを可能にして形成されたクランプセンサを備えて形成されている。図4は、従来からあるクランプセンサの一例を示す縦断面図であり、下側センサ部2の上面側に上側センサ部9をその開閉を自在に対面合致させることにより、その閉止時に略方形となった磁気回路の形成を可能に二分割されてクランプセンサ1の全体が形成されている。
【0003】
この場合、下側センサ部2は、それぞれが略L字形を呈して略コ字状に突き合わされる一側コア部3aと他側コア部3bとからなる磁気コア3と、一側コア部3aと他側コア部3bとの突合せ部に介在配置されるホール素子4と、該ホール素子4を介在させた磁気コア3が定置されるコアホルダ5と、該コアホルダ5が収容されるシールドケース7とで形成されている。なお、図中の符号8は、磁気コア3の側に捲着されたコイルを示す。
【0004】
また、磁気コア3のコアホルダ5への定置は、ホール素子4を介在させた一側コア部3aと他側コア部3bとのそれぞれをコアホルダ5が備える位置決めリブ6を介して位置決めしながら接着剤で仮固定した上で、該コアホルダの空隙にエポキシ樹脂等の注入樹脂材を充填し、これを硬化させることにより行われている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記手法によっても、比較的簡単な構造のもとで磁気コア3をコアホルダ5内に定置させることはできる。
【0006】
しかし、図4にあって一側コア部3aの左側に位置するコーナー部位の横断面図である図5(a)と、図5(a)におけるX−X線部位の一部を省略した縦断面図である図5(b)とからも明らかなように、一側コア部3aの横幅をaとし、コアホルダ5の位置決めリブ6,6相互の間隔をbとする場合、加工精度や部品寸法にばらつきが生ずる結果、a<bとなって位置決めリブ6と一側コア部3aとの間に空隙t1 ,t2 が形成されることになる。そして、この空隙t1が例えば数百μm程度になる場合には、注入樹脂材を充填しても磁気コア3をコアホルダ5側に強固に接合固着することができなくなる不都合があった。
【0007】
しかも、コアホルダ5は、モールド金型に絶縁性のモールド樹脂を注入して成形することにより形成されるものであることから、成形品を型抜きする際に必要な抜き勾配がモールド金型にあらかじめ付与されている。この抜き勾配の存在は、磁気コア3とコアホルダ5とを点接触させてその接触面積を相対的に小さくする結果、上記空隙t1 ,t2と同様に磁気コア3をコアホルダ5側に強固に接合固着することができなくなる不具合もあった。
【0008】
そして、上記したような空隙t1 ,t2 等により磁気コア3をコアホルダ5側に強固に接合固着することができない場合には、完成品を例えば−10〜55℃の温度環境のもとにおいてホール素子4の不平衡電圧の変化をモニタリングした際に、磁気コア3が動くなどして温度変化に追随した変化をしなくなるなど、その特性に悪影響を及ぼしてしまう問題があった。
【0009】
本発明は、従来技術にみられた上記課題に鑑み、エポキシ樹脂等の注入樹脂材を充填した後に磁気コアが動かないようにコアホルダ側に強固に接合固着できるクランプセンサを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成すべくなされたものであり、開閉自在に対面合致してその閉止時に略方形となった磁気回路の形成を自在に二分割された一側センサ部と他側センサ部とからなるクランプセンサにおいて、前記一側センサ部は、略コ字状となって突き合わされる一側コア片部と他側コア片部とからなる磁気コアと、該磁気コアの突合せ部に介在配置される磁電変換素子と、該磁電変換素子を介在させた磁気コアが定置されるコアホルダと、該コアホルダが収容されるシールドケースと、これらの構成部材を一体的に固定する注入樹脂材とで少なくとも構成され、前記コアホルダは、前記注入樹脂材の充填前に一側コア片部と他側コア片部とが前記磁気コアとして定置される際、該磁気コアの各コーナー部における三方の面との間で奥方向に向かってその空隙幅が漸減する空隙部の形成が可能な傾斜面を隣り合う支持リブ相互間に位置する内側面に各別に備え、それぞれの前記空隙部には、前記傾斜面に対応する勾配が付与された圧接片を隣り合う支持リブに沿わせて圧入して前記磁気コアを位置固定させたことに構成上の特徴がある。
【0011】
この場合、前記圧接片は、前記空隙部の空隙幅との関係でその圧入停止位置が可変となるようにして形成するのが望ましい。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1は、開閉自在に対面合致してその閉止時に略方形となった磁気回路の形成を自在に二分割された一側センサ部と他側センサ部とからなる本発明に係るクランプセンサの一例につき、磁電変換素子を備えて例えば下側に位置する一側センサ部を構成するコアホルダと磁気コアとの間の配置関係を示す分解斜視図である。
【0013】
同図によれば、クランプ式電流計を構成しているクランプセンサは、図4に示す従来例としてのクランプセンサ1と略同様に、下側に位置する一側センサ部11と上側に位置する図示しない他側センサ部とを、活線状態にある被測定導体へのクランプを可能とすべく開閉自在に組み合わせることにより形成されている。
【0014】
この場合、一側センサ部11は、略コ字状となって突き合わされる一側コア片部14と他側コア片部17とからなる磁気コア12と、一側コア片部14の突合せ端面16aと他側コア片部17の突合せ端面19aとで形成される磁気コア12の突合せ部13に介在配置されるホール素子などの磁電変換素子20と、該磁電変換素子20を介在させた磁気コア12が定置されるコアホルダ22と、図2に示されているようにコアホルダ22が収容されるシールドケース42とで少なくとも構成されている。なお、図示は省略してあるが、図4に示すクランプセンサ1と同様に、磁気コア12にはコイルが捲着されているほか、コアホルダ22の空隙に充填されたエポキシ樹脂等の注入樹脂材を硬化させることにより磁気コア12が強固に接合固着されることになる。
【0015】
このうち、パーマロイやフェライトなどの高透磁率磁性材料により形成されている一側コア片部14と他側コア片部17とは、ともに縦辺部15,18と横辺部16,19とで略L字形を呈して形成されており、それぞれの突合せ端面16a,19aを相互に突き合わせることにより、略コ字状に組み合わせることで磁気コア12が形成される。
【0016】
一方、コアホルダ22は、モールド金型に絶縁性のモールド樹脂を注入して成形することにより形成されるものであり、具体的には、図1に示されているように突合せ端面16a,19a相互間に磁電変換素子20を介在させた一側コア片部14と他側コア片部17とを定置して磁気コア12を形成できる内部構造が付与されて形成されている。
【0017】
これを図示例に即してより詳しく説明すれば、コアホルダ22は、シールドケース42の底面43上に載置される支台部23と、該支台部23上に一体に立設されて磁気コア12を定置するボックス部24とで形成されている。
【0018】
この場合、ボックス部24は、底板部26とその周囲に立設された側板部27とで形成されており、該側板部27により囲繞されている底板部26上には、一側コア片部14の縦辺部15と他側コア片部17の縦辺部18とを相互に向き合わせた状態のもとで、それぞれの横辺部16,19が載置されることになる。
【0019】
また、ボックス部24内には、一側コア片部14の横辺部16と他側コア片部17の横辺部19との間に磁電変換素子20を介在させた上で底板部26の中央部上に定置させた際、磁電変換素子20の位置を固定する位置決めリブ29と、一側コア片部14と他側コア片部17とを複数箇所にて各別に支持する支持リブ30とが突設されている。
【0020】
この場合、支持リブ30は、一側コア片部14と他側コア片部17とのそれぞれのコーナー部14a,17aを図1の例では左右方向での外側方向から各別に支持できる二本と、一側コア片部14における横辺部16と、他側コア片部17における横辺部19との前後方向での両面を各別に支持できる各二本とがボックス部24の内側面25に立設されている。
【0021】
しかも、一側コア片部14と他側コア片部17とのそれぞれのコーナー部14a,17aを支持する各二本の支持リブ30,30相互間に位置する内側面25は、図2に示すように一側コア片部14または他側コア片部17との間で奥方向に向かってその空隙幅が漸減する空隙部35の形成が可能な傾斜面25aが形成されている。
【0022】
また、コーナー部14a,17a寄りに位置する一側コア片部14の横辺部16と他側コア片部17の横辺部19とをその前後方向から各別に支持する支持リブ30とボックス部24の内隅部24aとの間に位置する内側面25にも、一側コア片部14の横辺部16または他側コア片部17の横辺部19との間で奥方向に向かってその空隙幅が漸減する空隙部35の形成が可能な傾斜面25aが形成されている。
【0023】
さらに、コアホルダ22のボックス部24と磁気コア12との間に形成される各空隙部35内に各別に圧入される圧接片32は、その一側面に垂直面部33を、他側面に斜面部34をそれぞれ備える例えばエポキシ樹脂材などで形成された略楔形状を呈している。
【0024】
この場合、ボックス部24における内側面25の傾斜面25aの角度を図2(b)に示すようにθとすると、圧接片32における斜面部34の角度も同角度のθとなるようにして形成されることになる。
【0025】
本発明は、このようにして構成されているので、コアホルダ22に磁気コア12を定置させるに際しては、まず、一側コア片部14における横辺部16の突合せ端面16aと他側コア片部17における横辺部19の突合せ端面19aとの間に磁電変換素子20を介在させる。
【0026】
この状態のもとで磁電変換素子20を位置決めリブ29を介して所定位置に配置するとともに、一側コア片部14と他側コア片部17とをそれぞれの横辺部16,19をボックス部24の底板部26上に載置する。
【0027】
この場合、一側コア片部14と他側コア片部17とのそれぞれのコーナー部14a,17aを各別に支持する各二本の支持リブ30,30相互間のそれぞれに形成されている傾斜面25aと、該傾斜面25aと対面する垂直な一側コア片部14または他側コア片部17との間には空隙部35が確保されることになるので、該空隙部35内にその斜面部34側に傾斜面25aが位置する配置関係で圧接片32を圧入することができる。なお、図1において右側に位置する支持リブ30,30相互は、左側に位置する支持リブ30,30相互の間隔の倍の間隔が付与されているので、2個の圧接片32が圧入されることになる。
【0028】
また、コーナー部14a,17a寄りに位置する一側コア片部14の横辺部16と他側コア片部17の横辺部19とをその前後方向から各別に支持する支持リブ30とボックス部24の内隅部24aとの間に位置する内側面25にも、傾斜面25aとの間に空隙部35が確保されるので、各空隙部35に対し同様にして圧接片32を圧入することができる。
【0029】
このため、一側コア片部14と他側コア片部17とのそれぞれは、図2(a)〜(c)からも明らかなように、各三方の面方向にて圧接片32と各別に面接触した状態のもとでボックス部24内に位置固定させることができる。
【0030】
しかも、一側コア片部14(他側コア片部17)の横幅が図3(a)〜(c)に示されているように不均一なl1〜l3(例えばl1>l2>l3)となっていて空隙部35の空隙幅に多少のばらつきが生ずることがあっても、圧接片32をその停止位置にまで圧入することにより、ばらつきに即応させながら位置固定させることができる。
【0031】
このようにしてボックス部24内に磁電変換素子20ともども磁気コア12を位置固定させた上で、エポキシ樹脂等の注入樹脂材を充填することにより、コアホルダ22に対し磁気コア12が動かないように強固に接合固着することができる。
【0032】
したがって、本発明に係るクランプセンサを備える完成品としてのクランプ式電流計を例えば−10〜55℃の温度環境のもとで、ホール素子などの磁電変換素子20の不平衡電圧の変化をモニタリングした際においても、磁気コア12を磁電変換素子20ともども不動状態におくことにより、温度変化によく追随する変化のもとで優れた特性を発揮させることができることになる。
【0033】
以上は、本発明を図示例に即して説明したものであり、その具体的な実施の形態例はこれに限定されるものではない。例えば、一側コア片部14と他側コア片部17との形状は、磁電変換素子20を介在させたその組合せ時に略コ字状を呈し得るものでさえあれば、例えば、I字形とL字形との組合せなど、適宜に設計することができる。
【0034】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、コアホルダは、一側コア片部と他側コア片部とからなる磁気コアの各コーナー部における三方の面との間で奥方向に向かってその空隙幅が漸減する空隙部の形成が可能な傾斜面を隣り合う支持リブ相互間に位置する内側面に各別に備えているので、それぞれの空隙部には、傾斜面に対応する勾配が付与された圧接片を隣り合う支持リブに沿わせて圧入して各別に面接触させながら磁気コアを安定的に位置固定させることができる。また、圧接片が前隙部の空隙幅との関係でその圧入停止位置が可変となって形成されている場合には、一側コア片部や他側コア片部の横幅が不均一となっていて空隙部の空隙幅に多少のばらつきが生ずることがあっても、圧接片をその停止位置にまで圧入することにより、ばらつきに即応させながら位置固定させることができる。
【0035】
したがって、本発明を備える完成品を厳しい温度環境のもとで、磁電変換素子の不平衡電圧の変化をモニタリングするなどしても、温度変化に追随する変化のもとで優れた特性を発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】二分割された一側センサ部と他側センサ部とからなる本発明に係るクランプセンサの一例につき、磁電変換素子を備える側の一側センサ部におけるコアホルダと磁気コアとの間の配置関係を示す分解斜視図。
【図2】図1における要部構造を拡大して示すものであり、そのうちの(a)は横断面図を、(b)は(a)におけるA−A線部位の縦断面図を、(c)は(a)におけるB−B線部位の縦断面図をそれぞれ示す。横断面図。
【図3】本発明において圧接片を用いたコアホルダに対する磁気コアの固定状況を(a)〜(c)により場合分けして示す説明図。
【図4】従来からあるクランプセンサの内部構造を例示する縦断面図。
【図5】図4に示すクランプセンサの要部構造を拡大して示すものであり、そのうちの(a)は横断面図を、(b)は(a)におけるX−X線部位の縦断面図をそれぞれ示す。
【符号の説明】
11 一側センサ部
12 磁気コア
13 突合せ部
14 一側コア片部
14a コーナー部
15 縦辺部
16 横辺部
16a 突合せ端面
17 他側コア片部
17a コーナー部
18 縦辺部
19 横片部
19a 突合せ端面
20 磁電変換素子
22 コアホルダ
23 支台部
24 ボックス部
24a 内隅部
25 内側面
25a 傾斜面
26 底板部
27 側板部
29 位置決めリブ
30 支持リブ
32 圧接片
33 垂直面部
34 斜面部
35 空隙部
42 シールドケース
43 底面

Claims (2)

  1. 開閉自在に対面合致してその閉止時に略方形となった磁気回路の形成を自在に二分割された一側センサ部と他側センサ部とからなるクランプセンサにおいて、
    前記一側センサ部は、略コ字状となって突き合わされる一側コア片部と他側コア片部とからなる磁気コアと、該磁気コアの突合せ部に介在配置される磁電変換素子と、該磁電変換素子を介在させた磁気コアが定置されるコアホルダと、該コアホルダが収容されるシールドケースと、これらの構成部材を一体的に固定する注入樹脂材とで少なくとも構成され、
    前記コアホルダは、前記注入樹脂材の充填前に一側コア片部と他側コア片部とが前記磁気コアとして定置される際、該磁気コアの各コーナー部における三方の面との間で奥方向に向かってその空隙幅が漸減する空隙部の形成が可能な傾斜面を隣り合う支持リブ相互間に位置する内側面に各別に備え、
    それぞれの前記空隙部には、前記傾斜面に対応する勾配が付与された圧接片を隣り合う支持リブに沿わせて圧入して前記磁気コアを位置固定させたことを特徴とするクランプセンサ。
  2. 前記圧接片は、前記空隙部の空隙幅との関係でその圧入停止位置が可変である請求項1に記載のクランプセンサ。
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