KR-20260061437-A - 전류 센서 및 전류 센서의 제조 방법

Abstract

복수의 연자성 재료판이 적층된 연자성체를 구비하고, 인서트 성형시에 발생하는 연자성체의 위치 어긋남이 작게 억제된 측정 정밀도가 높은, 본 발명의 전류 센서 (1) 는, 케이스체 (2) 와, 케이스체 (2) 에 인서트 성형되고, 복수의 연자성 재료판 (30) 을 적층하여 형성된 코어 부재 (3) 와, 자기를 계측하는 자기 센서 (4) 를 구비하고, 코어 부재 (3) 는, 연자성 재료판 (31) 과, 연자성 재료판 (31) 과 형상이 상이한 연자성 재료판 (32) 을 갖고, 연자성 재료판 (32) 은, 연자성 재료판 (30) 의 적층 방향에서 보았을 때, 연자성 재료판 (31) 에 덮이지 않고 노출되는 노출부 (32S) 를 구비하고, 코어 부재 (3) 는, 적어도 일방의 면에 있어서의 최외층이 연자성 재료판 (31) 이다.

Inventors

• 다카노 히데아키
• 다나카 신이치
• 우스바 야스마사
• 구마가이 유우
• 사사키 리나

Assignees

• 알프스 알파인 가부시키가이샤

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20240829

Priority Date

20231003

Claims (13)

1. 케이스체와, 상기 케이스체에 인서트 성형되고, 복수의 연자성 재료판을 적층하여 형성된 연자성체와, 자기를 계측하는 자기 센서를 구비한 전류 센서에 있어서, 상기 연자성체는, 제 1 연자성 재료판과, 상기 제 1 연자성 재료판과 형상이 상이한 제 2 연자성 재료판을 갖고, 상기 제 2 연자성 재료판은, 상기 연자성 재료판의 적층 방향에서 보았을 때, 상기 제 1 연자성 재료판에 덮이지 않고 노출되는 노출부를 구비하고, 상기 연자성체는, 적어도 일방의 면에 있어서의 최외층이 상기 제 1 연자성 재료판인 것을 특징으로 하는, 전류 센서.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 연자성체가 코어 부재이고, 상기 자기 센서가 상기 코어 부재에 집자된 자기를 계측하는, 전류 센서.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 연자성체가 자기 실드인, 전류 센서.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 연자성체는, 복수의 상기 제 1 연자성 재료판끼리가 적층된 비노출층과, 상기 제 2 연자성 재료판으로 이루어지는 노출층을 구비하고, 상기 노출층 중 적어도 하나에 상기 비노출층이 적층되어 있는, 전류 센서.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 비노출층 및 상기 노출층은 각각, 복수의 상기 연자성 재료판이 적층되어 있는, 전류 센서.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 노출부 사이에 끼인 노출층에 있어서의 상기 연자성 재료판의 적층 방향의 양측에 각각 비노출층이 형성되어 있는, 전류 센서.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 노출층에 있어서의 상기 연자성 재료판의 적층 방향의 양측에 각각 형성된 상기 비노출층은, 상기 제 1 연자성 재료판의 적층수가 동일한, 전류 센서.
8. 제 4 항에 있어서, 상기 노출층이 하나의 상기 제 2 연자성 재료판으로 구성되어 있는, 전류 센서.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 연자성체가 코어 부재이고, 상기 코어 부재는 노치부를 구비한 환상으로 형성되고, 상기 케이스체는 상기 코어 부재가 형성하는 환의 내측을 관통하는 삽입 통과 구멍을 갖고, 상기 자기 센서는, 상기 노치부의 내부 혹은 주변에 배치되어 있는, 전류 센서.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 자기 센서는, 자기 검지면에 평행한 방향의 자기를 검지 가능한 MR 센서이고, 상기 자기 검지면이, 상기 노치부의 이간 방향과 평행해지도록, 상기 노치부의 외측에 배치되어 있는, 전류 센서.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 연자성 재료판의 적층 방향과 교차하는 상기 케이스체의 면에, 상기 케이스체는 오목부를 갖고, 상기 오목부의 최심부에 상기 노출부가 노출되어 있는, 전류 센서.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 케이스체는, 상기 오목부의 내부에 배치되고, 상기 오목부에 노출되는 상기 노출부를 덮는 피복부를 구비하는, 전류 센서.
13. 복수의 연자성 재료판을 적층하여 형성된 연자성체를 케이스체에 인서트 성형하는 전류 센서의 제조 방법으로서, 상기 연자성체가, 적어도 일방의 면에 있어서의 최외층에 형성된 제 1 연자성 재료판과, 상기 제 1 연자성 재료판과 형상이 상이하고, 상기 제 1 연자성 재료판에 덮이지 않고 노출되는 노출부를 구비한 제 2 연자성 재료판을 갖고 있고, 성형 금형이 갖는 1 쌍의 누름 핀이 상기 연자성체를 협지할 때, 1 쌍의 상기 누름 핀의 적어도 일방을 상기 노출부에 접촉시키고, 1 쌍의 상기 누름 핀의 적어도 일방이 상기 노출부와 접촉한 상태에 있어서, 상기 성형 금형 내에 용융된 성형 수지를 충전하는 것을 특징으로 하는, 전류 센서의 제조 방법.

Description

전류 센서 및 전류 센서의 제조 방법 본 발명은, 버스바에 흐르는 피측정 전류를 측정하는 전류 센서 및 전류 센서의 제조 방법에 관한 것이다. 최근, 각종 기기를 구비한 차량 등의 전원 시스템을 제어하기 위해, 기기에 흐르는 피측정 전류를 측정하는 전류 센서가 사용되고 있다. 특허문헌 1 에는, 검출 정밀도가 양호하고 제조 비용을 저렴하게 하는 것을 목적으로 한, 중공부 (中空部) 를 갖고 환상 (環狀) 으로 그 일부에 간극부가 형성된 자기 코어 부재 및 실드판을 구비한 전류 센서에 있어서, 코어 부재의 중공부 및 갭부에 금형의 돌기부를 끼워 맞춰, 자기 코어 부재의 금형에 대한 위치 결정을 실시하고, 실드판이 세팅된 금형에 수지를 주입하여 인서트 성형을 실시하는 것이 개시되어 있다. 특허문헌 2 에는, 저렴하고 또한 효율적인 제조를 목적으로 한, 갭을 갖는 코어 부재를 구비한 전류 센서에 있어서, 자화 용이축 방향으로 연장되는 부재로의 자속의 흐름을 억제하기 위한 관통 구멍이 형성된, 제 1 및 제 2 의 2 종류의 코어 부재를 교대로 적층하여 형성되는 코어 부재가 개시되어 있다. 특허문헌 3 에는, 전류가 커져도 코어 부재를 자기 포화시키지 않는 것을 목적으로 한, 자성체의 평판 (平板) 을 복수 장 적층하여 이루어지는 갭을 구비한 코어 부재를 갖는 전류 센서에 있어서, 적층 방향의 양단의 평판에 돌기부가 형성된 구성이 개시되어 있다. 특허문헌 4 에는, 간단한 구성으로 케이스에 코어 부재를 높은 위치 정밀도로 고정시키는 것을 목적으로 한, 갭이 형성된 전자 강판을 적층하여 구성된 코어 부재와 수지제의 케이스를 구비한 전류 센서에 있어서, 케이스에 대한 코어 부재의 압입에 의해, 케이스의 내주벽에 형성된 제 1 볼록부에 의해 양측으로부터 밀어 눌려져, 코어 부재의 위치 결정 및 고정을 실시하는 구성이 개시되어 있다. 도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 전류 센서의 외관을 나타내는 사시도이다. 도 2 는, 도 1 의 전류 센서의 구성을 모식적으로 나타내는 분해 사시도이다. 도 3 은, 종래의 코어 부재의 구성예를 나타내는 사시도이다. 도 4 는, 도 3 의 영역 (P) 에 있어서의 코어 부재와 금형의 누름 핀과의 관계를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 도 5 는, 도 1 의 전류 센서의 코어 부재의 구성을 나타내는 사시도이다. 도 6 은, 도 5 의 영역 (P) 에 있어서의 코어 부재와 금형의 누름 핀과의 관계를 모식적으로 나타내는 일부 단면도이다. 도 7 은, 도 1 의 A-A 선에 있어서의 코어 부재 및 케이스체와 금형의 누름 핀과의 관계를 모식적으로 나타내는 일부 단면도이다. 도 8 은, 도 1 의 A-A 선에 있어서의 코어 부재와 케이스체의 관계를 모식적으로 나타내는 일부 단면도이다. 도 9 는, 도 8 의 코어 부재와 케이스체의 관계의 변형예를 모식적으로 나타내는 일부 단면도이다. 도 10 은, 도 1 의 전류 센서의 코어 부재의 구성을 모식적으로 나타내는 측면도이다. 도 11 은, 도 10 의 코어 부재의 변형예의 구성을 모식적으로 나타내는 측면도이다. 도 12 는, 도 10 의 코어 부재의 변형예의 구성을 모식적으로 나타내는 측면도이다. 도 13 은, 도 10 의 코어 부재의 변형예의 구성을 모식적으로 나타내는 측면도이다. 도 14 는, 도 10 의 코어 부재의 변형예의 구성을 모식적으로 나타내는 측면도이다. 도 15 는, 본 발명의 실시형태에 관련된 제조 방법을 나타내는 플로 차트이다. 도 16 은, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 전류 센서의 외관을 나타내는 사시도이다. 도 17 은, 도 16 의 A-A 선에 있어서의 전류 센서의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도이다. [제 1 실시형태] 이하, 본 발명의 실시형태에 대해, 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 각 도면에 있어서 동일한 부재에는 동일한 번호를 부여하고, 적절히 설명을 생략한다. 각 부재의 위치 관계를 나타내기 위해, 적절히 각 도면에 기준 좌표를 나타낸다. 기준 좌표에서는, 버스바의 폭 치수 방향을 X 방향, X 방향과 직교하는 버스바의 연장 방향을 Y 방향, X 방향 및 Y 방향과 직교하는, 버스바와 자기 센서의 적층 방향을 Z 방향으로 한다. X 방향이 자기 센서의 감도축의 방향이고, Y 방향 및 Z 방향은 감도축과 직교하고 있다. 도 1 은, 본 실시형태에 관련된 전류 센서 (1) 의 외관을 나타내는 사시도이다. 도 2 는, 도 1 의 전류 센서 (1) 의 구성을 모식적으로 나타내는 분해 사시도이다. 또한, 코어 부재 (3) 는 케이스체 (2) 에 인서트 성형되고, 코어 부재 (3) 와 케이스체 (2) 는 일체로 형성되어 있지만, 도 2 의 분해 사시도에서는, 설명의 편의상, 코어 부재 (3) 를 케이스체 (2) 로부터 분리시켜 나타내고 있다. 전류 센서 (1) 는, 케이스체 (2), 코어 부재 (3) (연자성체) 및 자기 센서 (4) 를 구비하고 있다. 케이스체 (2) 는, 수지 등에 의해 형성되고, 코어 부재 (3) 가 인서트 성형되어 있다. 케이스체 (2) 는, 코어 부재 (3) 가 형성하는 환의 내측을 관통하는 삽입 통과 구멍 (21) 을 갖고 있고, 삽입 통과 구멍 (21) 에 버스바 (6) 가 삽입 통과된다. 코어 부재 (3) 는, 연자성 재료로 이루어진 부재로, 복수의 연자성 재료판 (30) 을 적층하여 형성되어 있다. 또한, 각 연자성 재료판 (30) 은, 레이저 용착이나 코킹 등에 의해 서로 고정되어 일체로 되어 있다. 코어 부재 (3) 는, X 방향에 있어서 대향하는 2 개의 단면 (3E) 사이에 끼인 노치부 (3G) 를 갖고 있으며, 적층 방향을 따라서 보았을 때에 버스바 (6) 를 삽입 통과 가능한 환상으로 형성되어 있다. 코어 부재 (3) 의 적층 방향과 교차하는 케이스체 (2) 의 면 (2S) 에 있어서의, 인서트 성형시에 누름 핀이 위치하고 있던 부분에 오목부 (22) 가 형성되어 있다. 버스바 (6) 에 피측정 전류가 흘렀을 때, 코어 부재 (3) 를 따라 자계가 형성된다. 즉, 코어 부재 (3) 의 단면 (3E) 의 사이에 외란의 영향을 받기 힘든 자계가 발생하고, 단면 (3E) 사이의 자계가 자기 센서 (4) 에 의해 검지된다. 또한, 이하에서는, 버스바 (6) 가 코어 부재 (3) 를 삽입 통과한 양태에 대해 설명하지만, 버스바 (6) 이외의 도선이 코어 부재 (3) 를 삽입 통과한 양태로 본 발명을 실시할 수도 있다. 이 경우, 전류 센서 (1) 는, 도선에 흐르는 피측정 전류를 측정한다. 자기 센서 (4) 는 자기 검지면 (41) 에 평행한 소정 방향의 자기를 검지 가능한 MR 센서 (자기 저항 센서) 이고, 기판 (5) 에 평면 실장할 수 있다. 또한, 전술한 자기 센서 (4) 가 자기를 검지 가능한 방향을 감도축 방향으로 한다. 본 실시형태에서는, 자기 검지면 (41) 이, 코어 부재 (3) 에 있어서의 노치부 (3G) 의 이간 방향, 즉 2 개의 단면 (3E) 이 대향하는 X 방향과 평행하며 또한 감도축 방향이 X 방향과 평행해지도록, 노치부 (3G) 의 외측 (Y1 측) 에 배치되어 있다. 노치부 (3G) 의 외측에 자기 센서 (4) 를 배치함으로써, 발생하는 자계의 크기에 기초하여, 측정 감도에 대응한 자계가 생기는 위치에 자기 센서 (4) 를 배치할 수 있기 때문에, 전류 센서 (1) 의 측정 정밀도가 향상된다. 단, 자기 센서 (4) 는, 코어 부재 (3) 의 노치부 (3G) 의 내부 혹은 주변 (Y2 측이나 Z1 측 등) 에 배치되어도 된다. 자기 센서 (4) 가 구비하는 자기 검출 소자로는, GMR 소자, TMR 소자 등의 자기 저항 효과 소자를 들 수 있다. 또한, 자기 검출로서, 자기 저항 효과 소자 대신에 홀 소자 등을 구비한 자기 센서 (4) 를 사용해도 된다. 자기 센서 (4) 의 자기 검지면 (41) 에 있어서의 감도축은, 코어 부재 (3) 의 단면 (3E) 이 대향하는 X 축과 평행한 방향을 향하고 있다. 자기 센서 (4) 의 자기 검지면 (41) 부근에 있어서, 버스바 (6) 에 피측정 전류가 흘렀을 때에 발생하고, 코어 부재 (3) 에 의해 집자된 유도 자계는, X 방향의 성분을 많이 포함하고 있다. 그 때문에, 감도축이 X 방향과 평행하게 되도록 자기 센서 (4) 를 배치함으로써, 버스바 (6) 가 발하는 자기를 정밀하게 검지할 수 있다. 버스바 (6) 는, 구리, 놋쇠, 알루미늄 등으로 구성된 검출 대상의 피측정 전류가 흐르는 도전재이다. 버스바 (6) 는 판상으로 형성되고, 환상으로 형성된 코어 부재 (3) 를 관통하도록 배치된다. 또한, 전류 센서 (1) 에서는 버스바 (6) 를 판상으로 했지만, 판상으로 한정하는 것은 아니다. 예를 들어 버스바 (6) 를 X-Z 평면으로 절단한 경우의 단면 형상이 원형이어도 된다. 코어 부재 (3) 를 구성하는 연자성 재료판 (30) 은, 연자성 재료판 (31) (제 1 연자성 재료판) 및 연자성 재료판 (32) (제 2 연자성 재료판) 의 2 종류의 판상체로 이루어진다. 연자성 재료판 (32) 은, 연자성 재료판 (31) 과 형상이 상이하다. 그리고, 연자성 재료판 (30) 의 적층 방향인 Y 방향을 따라 보았을 때에 연자성 재료판 (31) 에 덮이지 않고 노출되는 노출부 (32S) 는, 연자성 재료판 (32) 에 구비되어 있다. 도 2 에 나타내는 코어 부재 (3) 에서는, 구성하는 최외층의 연자성 재료판 (30) 은, Y1 측 및 Y2 측의 어느 쪽에 있어서도 연자성 재료판 (31) 이다. 단, 변형예로서 나중에 설명하는 바와 같이, Y1 측 및 Y2 측 중, 적어도 일방의 면에 있어서의 최외층이 연자성 재료판 (31) 이면 된다. 코어 부재 (3) 는, 두께가 얇은 연자성 재료판 (30) 을 적층함으로써, 집자 특성이 향상된다. 연자성 재료판 (30) 의 두께 및 적층수는, 코어 부재 (3) 에 요구되는 성능과의 관계에 있어서 설계하면 된다. 도 3 은, 종래의 코어 부재