-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stromsensor zum Erfassen eines Stroms, der durch eine Sammelschiene fließt.
-
TECHNISCHER HINTERGRUND
-
Fahrzeuge wie Hybridautos oder Elektroautos weisen in vielen Fällen einen Stromsensor auf, der zum Erfassen eines Stroms dient, der durch eine an eine Batterie angeschlossene Sammelschiene fließt. Beispiele für Vorrichtungen, die als Stromsensoren eingesetzt werden können, sind Stromsensoren nach dem magnetischen Proportionalitätsprinzip und Stromsensoren nach dem magnetischen Gleichgewichtsprinzip.
-
Ein Stromsensor nach einem magnetischen Proportionalitätsprinzip oder einem magnetischen Gleichgewichtsprinzip weist einen Magnetkern und ein magnetoelektrisches Umwandlungselement auf, wie beispielsweise in den Patentdokumenten Nr. 1, 2 und 3 gezeigt ist. Der Magnetkern ist ein magnetisches Material, das im Wesentlichen ringförmig ist, einen Spaltabschnitt aufweist, so dass sich zwei Enden mit dem Spalt dazwischen gegenüberliegen, und einstückig ausgebildet ist, so dass der Magnetkern einen Lochabschnitt umgibt, durch den eine Sammelschiene hindurch verläuft. Der Lochabschnitt des magnetischen Materials ist ein Raum (Stromerfassungsraum), durch welchen ein Strom fließt, der erkannt werden soll.
-
Außerdem weist bei herkömmlichen Stromsensoren der Magnetkern eine Struktur auf, die dadurch entsteht, dass mehrere dünne plattenförmige Elemente, die jeweils im Wesentlichen ringförmig sind und aus einem magnetischen Material hergestellt sind, mittels eines Haftmittels übereinandergeschichtet werden. Im Weiteren wird der Magnetkern mit einer solchen Struktur als Magnetkern vom Schichttyp bezeichnet.
-
Ferner ist das magnetoelektrische Umwandlungselement in dem Spaltabschnitt des Magnetkerns angeordnet. Das magnetoelektrische Umwandlungselement ist ein Element, das einen magnetischen Fluss erfasst, der sich abhängig von einem Strom verändert, welcher durch die Sammelschiene fließt, die durch den Lochabschnitt hindurch verläuft, und daraufhin ein Erfassungssignal für den magnetischen Fluss als elektrisches Signal ausgibt. Als das magnetoelektrische Umwandlungselement wird gemeinhin ein Hall-Element benutzt.
-
Ferner ist bei einem Stromsensor die Polarität des Erfassungssignals des magnetoelektrischen Umwandlungselements von der Richtung des Stroms abhängig, der durch den Lochabschnitt des Magnetkerns fließt. Aus diesem Grund muss der Stromsensor in einer richtigen Ausrichtung angeordnet sein, die in Bezug auf die Richtung des durch die Sammelschiene fließenden Stroms vorgegeben ist.
-
Außerdem werden bei Stromerfassungseinrichtungen, wie in Patentdokument 4 offenbart ist, der Magnetkern und das magnetoelektrische Umwandlungselement häufig von einem Isoliergehäuse in einer festen Positionsbeziehung gehalten. Das Gehäuse positioniert mehrere Komponenten, die einen Stromsensor bilden, in einer festen Positionsbeziehung. Es sei angemerkt, dass das Gehäuse allgemein aus einem isolierenden Harzelement aufgebaut ist.
-
VORBEKANNTE TECHNISCHE DOKUMENTE
-
PATENTDOKUMENTE
-
- Patentdokument 1: JP H10-104279A
- Patentdokument 2: JP 2006-166528A
- Patentdokument 3: JP 2009-58451A
- Patentdokument 4: JP 2009-128116A
-
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
-
VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABEN
-
Bei einem herkömmlichen Stromsensor muss, da eine plattenartige Sammelschiene in einen Lochabschnitt eines Magnetkerns eingeführt wird, der Magnetkern so ausgebildet sein, dass die größte Breite (der Durchmesser) des Lochabschnitts größer ist als die Breite der Sammelschiene. Jedoch werden in Elektroautos, Hybridautos und dergleichen immer breitere und dünnere Sammelschienen eingesetzt, um eine durch einen durch die Sammelschiene fließenden höheren Strom bedingte übermäßige Wärmeentwicklung bei der Sammelschiene zu vermeiden.
-
Demgemäß ist der herkömmliche Stromsensor mit dem Problem behaftet, dass der Magnetkern in Bezug zur Breite der Sammelschiene jeweils umso größer sein muss, je breiter die Sammelschiene ist, wodurch ein größerer Raum für die Installation des Stromsensors benötigt wird. Falls insbesondere der Magnetkern in Form eines runden, elliptischen oder rechteckigen Rings mit einem Verhältnis von Länge zu Breite von 1 oder etwa 1 vorliegt, ist der verschwendete Platz im Lochabschnitt des Magnetkerns umso größer, je breiter die Sammelschiene ist.
-
Hinzu kommt, dass in dem Fall, dass in dem Gehäuse des Stromsensors Durchgangslöcher in Form von schmalen Schlitzen ausgebildet sind, durch die hindurch eine breite, dünne Sammelschiene verlaufen soll, selbst dann, wenn diese dünne Sammelschiene hervorragende Wärmeableiteigenschaften besitzt, die Wahrscheinlichkeit besteht, dass Eckabschnitte an beiden Enden jedes Durchgangslochs in Form eines schmalen Schlitzes aufgrund von Spannungskonzentration brechen. Es sei angemerkt, dass im Hinblick auf Harzformelemente bekannt ist, dass die Wahrscheinlichkeit besteht, dass Eckabschnitte an beiden Enden eines Durchgangslochs in Form eines schmalen Schlitzes aufgrund von Spannungskonzentration brechen.
-
Wenn andererseits in dem Gehäuse des Stromsensors Durchgangslöcher ohne Eckabschnitte und von so großer Dicke ausgebildet sind, dass zwischen jedem Durchgangsloch und der Sammelschiene ein Spalt entsteht, ist es unwahrscheinlich, dass Randabschnitte der Durchgangslöcher brechen. In Fahrzeugen installierte Stromsensoren sind jedoch Fahrzeugvibrationen ausgesetzt. Wenn also in dem Gehäuse Durchgangslöcher ausgebildet sind, die in Bezug zur Sammelschiene eine große Dicke aufweisen, stoßen die Randabschnitte der Durchgangslöcher des Gehäuses aufgrund der Vibrationen häufig an die Sammelschiene, was zu dem Problem einer ungewöhnlichen Geräuschentwicklung sowie einer Abnutzung des Gehäuses führt.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, einen Stromsensor zum Erfassen eines durch eine Sammelschiene fließenden Stroms bereitzustellen, mit dem es möglichst ist, sowohl durch Benutzen eines in Bezug zur Breite der Sammelschiene vergleichsweise kleinen Magnetkerns den Stromsensor zu verkleinern als auch einen auf übermäßige Wärmeentwicklung bei der Sammelschiene und Vibrationen zurückzuführenden Funktionsausfall zu vermeiden.
-
MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABE
-
Ein Stromsensor gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Stromsensor zum Erfassen eines Stroms, der durch eine Sammelschiene fließt, und weist folgende Bestandteile auf:
-
- 1. Bei einem ersten Bestandteil handelt es sich um einen Magnetkern aus einem magnetischen Material, der einstückig so ausgebildet ist, dass er einen Lochabschnitt umgibt, wobei sich zwei Enden des Magnetkerns gegenüberliegen und zwischen den zwei Enden ein Spaltabschnitt angeordnet ist.
- 2. Bei einem zweiten Bestandteil handelt es sich um ein magnetoelektrisches Umwandlungselement, das in dem Spaltabschnitt des Magnetkerns angeordnet ist und einen magnetischen Fluss erfasst, der sich abhängig von einem durch den Lochabschnitt des Magnetkerns fließenden Strom verändert.
- 3. Bei einem dritten Bestandteil handelt es sich um eine Stromerfassungs-Sammelschiene, die aus einem Leiter besteht und einen Durchdringungsabschnitt, der durch den Lochabschnitt des Magnetkerns hindurch verläuft, und zwei flache, plattenartige Kontaktabschnitte aufweist, die sich jeweils an gegenüberliegenden Seiten des Durchdringungsabschnitts in einer Richtung anschließen, in welcher der Durchdringungsabschnitt durch den Lochabschnitt hindurch verläuft, wobei die Kontaktabschnitte der Stromerfassungs-Sammelschiene breiter und dünner sind als der Durchdringungsabschnitt.
- 4. Bei einem vierten Bestandteil handelt es sich um ein Isoliergehäuse, das den Magnetkern, das magnetoelektrische Umwandlungselement und den Durchdringungsabschnitt der Stromerfassungs-Sammelschiene in einer festen Positionsbeziehung stützt und dabei den Magnetkern, das magnetoelektrische Umwandlungselement und den Durchdringungsabschnitt der Stromerfassungs-Sammelschiene in einem Zustand abdeckt, in dem die beiden Kontaktabschnitte nach außen hin offenliegen, wobei das Isoliergehäuse zwei Gehäusebestandteilen aufweist, die von gegenüberliegenden Seiten des Magnetkerns aus miteinander kombiniert werden, wobei die beiden Gehäusebestandteile jeweils ein Sammelschienenloch aufweisen, durch das der entsprechende Kontaktabschnitt der Stromerfassungs-Sammelschiene hindurch verläuft, und ein Randabschnitt des Sammelschienenlochs aus flachen Flächen, die dem Kontaktabschnitt mit einem Spalt zwischen jeder flachen Fläche und dem Kontaktabschnitt gegenüberliegen, mehreren vorstehenden Abschnitten, die von den flachen Flächen vorstehen und den Kontaktabschnitt einfassen und dabei mit einer vorderen und einer hinteren Fläche des Kontaktabschnitts in Berührung kommen, und gekrümmte Flächen aufweist, die jeweiligen Eckabschnitten des Kontaktabschnitts mit einem Spalt zwischen jeder der gekrümmten Flächen und dem entsprechenden Eckabschnitt gegenüberliegen.
-
Darüber hinaus ist es bei dem Stromsensor gemäß der vorliegenden Erfindung vorstellbar, dass es sich bei der Stromerfassungs-Sammelschiene um ein Element mit einer Struktur handelt, bei der beide Endabschnitte eines stabförmigen Metallelements, das durch den Lochabschnitt des Magnetkerns hindurch verlaufen kann, durch Pressen in eine flache, plattenartige Form geformt sind, die breiter ist als andere Abschnitte des stabförmigen Metallelements, und die beiden geformten Endabschnitte die zwei Kontaktabschnitte bilden.
-
EFFEKT DER ERFINDUNG
-
Bei dem Stromsensor gemäß der vorliegenden Erfindung dienen die beiden Endabschnitte der Stromerfassungs-Sammelschiene als Kontaktabschnitte. Das bedeutet, dass sich die durch den Lochabschnitt des Magnetkerns hindurch verlaufende Stromerfassungs-Sammelschiene mit im Vorhinein installierten vor- bzw. nachgeschalteten Sammelschienen zusammenfügen lässt. Somit ist es möglich, eine Stromerfassungs-Sammelschiene mit einer bestimmten Form einzusetzen, die sich von der Form der vor- bzw. nachgeschalteten Sammelschienen unterscheidet, und dadurch wird es möglich, einen kleinen Magnetkern einzusetzen, ohne dass aufgrund der Breite der vor- bzw. nachgeschalteten Sammelschienen Einschränkungen bestehen.
-
Darüber hinaus ist bei der Stromerfassungs-Sammelschiene der Durchdringungsabschnitt, der durch den Lochabschnitt des Magnetkerns hindurch verläuft, so ausgebildet, dass er im Vergleich zu den Kontaktabschnitten, die dem Durchdringungsabschnitt jeweils vor- bzw. nachgeschaltet sind und mit diesem zusammenhängen, dick ist. Daher kann dieser Durchdringungsabschnitt so konfiguriert sein, dass er – unter der Randbedingung, dass Breite und Dicke des Durchdringungsabschnitts kleiner sein müssen als die Breite des Lochabschnitts des Magnetkerns, – eine größere Querschnittsfläche aufweist. Demgemäß kann selbst bei Einsatz eines vergleichsweise kleinen Magnetkerns eine übermäßige Wärmeentwicklung bei der Stromerfassungs-Sammelschiene vermieden werden.
-
Darüber hinaus weisen die Sammelschienenlöcher des Isoliergehäuses gemäß der vorliegenden Erfindung eine so große Dicke auf, dass zwischen jedem Sammelschienenloch und dem entsprechenden Kontaktabschnitt der Stromerfassungs-Sammelschiene ein Spalt entsteht, und sie haben keine Eckabschnitte. Somit ist es unwahrscheinlich, dass es bei den Randabschnitten der Sammelschienenlöcher des Isoliergehäuses aufgrund von Spannungskonzentration zu Brüchen kommt.
-
Darüber hinaus sind die mehreren vorstehenden Abschnitte gemäß der vorliegenden Erfindung am Rand jedes Sammelschienenlochs des Isoliergehäuses ausgebildet, wobei die vorstehenden Abschnitte den jeweiligen Kontaktabschnitt der Stromerfassungs-Sammelschiene einfassen und dabei mit der vorderen und der hinteren Fläche des betreffenden Kontaktabschnitts in Berührung kommen. Somit stoßen die Randabschnitte der Sammelschienenlöcher des Isoliergehäuses selbst in einer Umgebung, in der sie Vibrationen ausgesetzt sind, nicht an die Kontaktabschnitte der Stromerfassungs-Sammelschiene, so dass sich eine ungewöhnliche Geräuschentwicklung sowie eine Abnutzung des Gehäuses vermeiden lassen.
-
Darüber handelt es sich bei der Stromerfassungs-Sammelschiene vorzugsweise um ein Element mit einer Struktur, bei der die Endabschnitte eines stabförmigen Metallelements, das durch den Lochabschnitt des Magnetkerns hindurch verlaufen kann, durch Pressen in eine flache, plattenartige Form geformt sind, die breiter ist als die anderen Abschnitte des stabförmigen Metallelements. In diesem Fall lassen sich an den beiden Endabschnitten des stabförmigen Metallelements, das keine plattenartige Form aufweist, problemlos flache, plattenartige Kontaktabschnitte herstellen, die breiter und dünner sind als die Breite des Lochabschnitts des Magnetkerns. Es sei angemerkt, dass es sich bei dem stabförmigen Metallelement beispielsweise um ein zylinder- oder prismenförmiges Metallelement handeln kann.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 zeigt eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Stromsensors 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
2 eine Zeichnung mit Ansichten einer Stromerfassungs-Sammelschiene, die zu dem Stromsensor 1 gehört, von drei Seiten.
-
3 zeigt eine Vorderansicht eines Gehäuserumpfes eines Gehäuses, das zu dem Stromsensor 1 gehört.
-
4 zeigt eine Draufsicht auf den Stromsensor 1.
-
5 zeigt eine Vorderansicht eines Sammelschienenlochabschnitts des Isoliergehäuses des Stromsensors 1.
-
6 zeigt eine Querschnittsansicht des Stromsensors 1 aus einer Richtung, die senkrecht zu einer Stromflussrichtung verläuft.
-
7 zeigt eine Vorderansicht eines Sammelschienenlochabschnitts eines Isoliergehäuses, der bei dem Stromsensor 1 angewendet werden kann.
-
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
-
Nachstehend wird anhand der beigefügten Zeichnungen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Die nachstehende Ausführungsform ist lediglich ein spezifisches Beispiel für die Erfindung und soll den technischen Schutzumfang der Erfindung nicht einschränken.
-
Zunächst wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 die Konfiguration eines Stromsensors 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Der Stromsensor 1 ist eine Vorrichtung zum Erfassen eines Stroms, der durch eine Sammelschiene fließt, die in einem Fahrzeug, wie einem Elektroauto, einem Hybridauto oder dergleichen, eine Batterie und eine Einrichtung wie einen Motor elektrisch verbindet. Wie in 1 gezeigt ist, weist der Stromsensor 1 einen Magnetkern 10, ein Hall-Element 20, eine Stromerfassungs-Sammelschiene 30, ein Isolationsgehäuse 40 und eine elektronische Leiterplatte 50 auf.
-
<Magnetkern>
-
Der Magnetkern 10, bei dem es sich um ein Magnetmaterial aus Ferrit, Siliziumstahl oder dergleichen handelt, besitzt eine Form, bei der sich beide Enden mit einem ungefähr einige Millimeter großen Spaltabschnitt 12 dazwischen gegenüberliegen, und ist einstückig derart ausgebildet, dass er einen Lochabschnitt 11 umgibt. Das heißt, der Magnetkern 10 weist im Wesentlichen eine Ringform sowie den schmalen Spaltabschnitt 12 auf. Der Magnetkern 10 weist bei dieser Ausführungsform die Form eines runden Rings auf, welcher den runden Lochabschnitt 11 mit dem Spaltabschnitt 12 umgibt.
-
<Hall-Element (magnetoelektrisches Umwandlungselement)>
-
Das Hall-Element 20 ist in dem Spaltabschnitt 12 des Magnetkerns 10 angeordnet. Das Hall-Element 20 ist ein Beispiel für ein magnetoelektrisches Umwandlungselement zum Erfassen eines magnetischen Flusses, der sich abhängig von einem Strom verändert, welcher durch den Lochabschnitt 11 des Magnetkerns 10 fließt, und zum Ausgeben eines Erfassungssignals für den magnetischen Fluss als elektrisches Signal. Bei dieser Ausführungsform handelt es sich bei dem Hall-Element 20 um eine integrierte Schaltung vom Leitungsdrahttyp, bei der Leitungsdrähte 21 von einem Rumpfabschnitt aus verlaufen. Zu den Leitungsdrähten 21 gehören ein Leitungsdraht für das Zuführen von elektrischem Strom und ein Leitungsdraht für das Ausgeben eines Erfassungssignals. Es ist ebenfalls vorstellbar, dass es sich bei dem Hall-Element 20 um eine integrierte Schaltung zur Oberflächenmontage handelt.
-
Das Hall-Element 20 ist so angeordnet, dass sich ein im Vorhinein an dem Rumpfabschnitt definierter Erfassungsmittelpunkt an einem Mittelpunkt des Spaltabschnitts 12 des Magnetkerns 10 befindet und die vordere und die hintere Fläche des Rumpfabschnitts senkrecht zur Richtung des im Spaltabschnitt 12 gebildeten magnetischen Flusses verlaufen. Im ideal angeordneten Zustand befindet sich das Hall-Element 20 in einem Zustand, in dem sein Erfassungsmittelpunkt auf einer Linie liegt, die die Mitten von Projektionsebenen der beiden sich gegenüberliegenden Endabschnitte des Magnetkerns 10 verbindet.
-
<Elektronische Leiterplatte>
-
Die elektronische Leiterplatte 50 ist eine gedruckte Leiterplatte, auf der die Abschnitte der Leitungsdrähte 21 des Hall-Elements 20 montiert sind. Zusätzlich zu dem Hall-Element 20 sind eine Verarbeitungsschaltung, die beispielsweise das vom Hall-Element 20 ausgegebene Erfassungssignal für den magnetischen Fluss verstärkt, und ein Verbinder 51 auf der elektronischen Leiterplatte 50 angebracht.
-
Der Verbinder 51 ist eine Komponente, mit der sich ein (nicht gezeigter) Gegenverbinder an einem Draht verbinden lässt. Des Weiteren ist die elektronische Leiterplatte 50 mit Schaltungen für das elektrische Verbinden der Leitungsdrähte 21 des Hall-Elements 20 mit den Kontakten des Verbinders 51 versehen. Die elektrische Leiterplatte 50 ist zum Beispiel mit einer Schaltung zum Versorgen mit Strom, der von außen über den Draht und den Verbinder 51 dem Leitungsdraht 21 des Hall-Elements 20 zugeführt wird, einer Schaltung zum Verstärken des Erfassungssignals des Hall-Elements 20 und zum Ausgeben des verstärkten Signals an den Kontakt des Verbinders 51 und dergleichen ausgestattet. Somit kann der Stromsensor 1 über den Draht zum Verbinder, der mit dem Verbinder 51 verbunden ist, ein Stromerfassungssignal an eine externe Schaltung wie ein elektronisches Steuergerät ausgeben.
-
<Stromerfassungs-Sammelschiene>
-
Die Stromerfassungs-Sammelschiene 30 ist ein elektrischer Leiter aus einem Metall wie Kupfer und dient als Teil einer Reihe von Sammelschienen, die eine Batterie und eine elektrische Einrichtung elektrisch miteinander verbinden. Das heißt, dass ein zu messender Strom durch die Stromerfassungs-Sammelschiene 30 fließt. Weiterhin ist die Stromerfassungs-Sammelschiene 30 ein Element, das sowohl von einer batterieseitigen Sammelschiene, die im Voraus mit der Batterie verbunden wird, als auch von einer geräteseitigen Sammelschiene, die im Voraus mit der elektrischen Einrichtung verbunden wird, unabhängig ist. Beide Enden der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 werden jeweils mit den anderen, im Voraus installierten Sammelschienen (der batterieseitigen Sammelschiene und der geräteseitigen Sammelschiene) verbunden.
-
Es sei angemerkt, dass in 2, bei der es sich um eine Zeichnung mit Ansichten der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 von drei Seiten handelt, 2(a) eine Draufsicht, 2(b) eine Seitenansicht und 2(c) eine Vorderansicht zeigt.
-
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, besteht die Stromerfassungs-Sammelschiene 30 aus einem Element, das durch Bearbeiten beider Endabschnitte eines stabförmigen Leiters erhalten wird, welcher durch den Lochabschnitt 11 des Magnetkerns 10 hindurch verläuft. Beide bearbeitete Endabschnitte der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 dienen als Kontaktabschnitte 32, die an vor- bzw. nachgeschaltete Verbindungsenden in einem Stromübertragungsweg anzuschließen sind. Das heißt, die Stromerfassungs-Sammelschiene 30 ist ein Element, das aus einem Leiter mit einem stabförmigen Durchdringungsabschnitt 31, der einen bestimmten Bereich in der Mitte des Leiters zwischen den beiden Endabschnitten einnimmt, die von den jeweiligen Enden des Leiters aus bestimmte Bereiche einnehmen, und den beiden jeweiligen Enden 32 besteht, die so ausgebildet sind, dass sie jeweils mit den gegenüberliegenden Seiten des Durchdringungsabschnitts 31 zusammenhängen.
-
Der Durchdringungsabschnitt 31 ist ein Abschnitt, der in Stromflussrichtung durch den Lochabschnitt 11 des Magnetkerns 10 hindurch verläuft. Die Stromflussrichtung ist die Dickenrichtung des Magnetkerns 10, und betrachtete man den ringförmigen Magnetkern 10 als Zylinder, so wäre sie die axiale Richtung des Zylinders, und steht senkrecht auf einer Ebene, die durch den ringartigen Magnetkern 10 gebildet wird. In den Zeichnungen ist die Stromflussrichtung als x-Achsenrichtung angegeben.
-
Bei der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 besitzen die beiden Kontaktabschnitte 32 eine flache, plattenartige Form. Außerdem ist der Durchdringungsabschnitt 31 der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 in Form eines Stabs ausgebildet, der beispielsweise zylinderförmig, elliptisch-zylinderförmig oder prismenförmig ist.
-
Bei der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 dieser Ausführungsform ist der Durchdringungsabschnitt 31 zylinderförmig, und die Kontaktabschnitte 32 haben eine flache, plattenartige Form. Da der Lochabschnitt 11 des Magnetkerns 10 bei dieser Ausführungsform darüber hinaus eine runde Form aufweist, ist die Profilform des Durchdringungsabschnitts 31 der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 homothetisch ähnlich zu der Profilform des Lochabschnitts des Magnetkerns 10. In den Zeichnungen sind die Breitenrichtung und die Dickenrichtung der flachen, plattenartigen Kontaktabschnitte 32 als y-Achsenrichtung bzw. z-Achsenrichtung angegeben.
-
Bei dem Grundmaterial der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 handelt es sich um ein Element mit einer Struktur, bei der Abschnitte eines stabförmigen Metallelements, die an jeweiligen Enden des stabförmigen Metallelements bestimmte Bereiche einnehmen, durch Pressen mit Hilfe einer Pressmaschine und dergleichen planiert werden und eine flache, plattenartige Form erhalten.
-
Das Metallelement, das in der Hauptsache die Stromerfassungs-Sammelschiene 30 bildet, ist ein Element in Form eines Zylinders, und der Durchdringungsabschnitt 31 der Stromerfassungs-Sammelschiene 30, der durch eine solche Bearbeitung beider Endabschnitte des zylinderförmigen Metallelements hergestellt wird, weist die Form eines Zylinders auf. Es sei angemerkt, dass das stabförmige Metallelement, das in der Hauptsache die Stromerfassungs-Sammelschiene 30 bildet, auch in Form eines elliptischen Stabs, dessen Querschnitt eine Ellipse ist, oder eines Vierkantstabs vorliegen kann, dessen Querschnitt ein Rechteck ist. Außerdem kann das stabförmige Metallelement auch in Form eines Stabs vorliegen, dessen Querschnitt ein Viereck oder ein anderes Polygon ist. Vorzugsweise ist jedoch die Querschnittsform des Durchdringungsabschnitts 31 der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 homothetisch ähnlich zu der Profilform des Lochabschnitts 11 des Magnetkerns 10.
-
Bei der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 ist die Breite jedes der beiden Kontaktabschnitte 32 größer als der Durchmesser (größte Breite) des Lochabschnitts 11 des Magnetkerns 10 gewählt. Außerdem ist die Dicke jedes der Kontaktabschnitte 32 kleiner als der Durchmesser (die Dicke) des Lochabschnitts 11 gewählt. Bei einem Herstellungsprozess für den Stromsensor 1 wird, nachdem ein Satz aus dem Magnetkern 10 und der durch den Lochabschnitt 11 des Magnetkerns 10 hindurch verlaufenden Stromerfassungs-Sammelschiene 30 vorbereitet worden ist, die Stromerfassungs-Sammelschiene 30 mit den anderen vor- und nachgeschalteten Sammelschienen verbunden.
-
Bei dieser Ausführungsform weist jeder der zwei flachen, plattenartigen Kontaktabschnitte 32 der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 ein Schrauben-Durchgangsloch 32z auf, in das eine Schraube eingeführt wird. Die beiden Kontaktabschnitte 32 sind über Schrauben mit den anderen vor- bzw. nachgeschalteten flachen, plattenartigen Sammelschienen zusammengefügt.
-
Es sei angemerkt, dass es auch vorstellbar ist, dass die beiden Kontaktabschnitte 32 der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 keine Durchgangslöcher 32z aufweisen. In diesem Fall können die beiden Kontaktabschnitte 32 durch Quetschen, Punktschweißen oder dergleichen mit den anderen vor- bzw. nachgeschalteten Sammelschienen zusammengefügt werden.
-
<Isoliergehäuse>
-
Bei dem Isoliergehäuse 40 handelt es sich um ein Isolierelement, das den Magnetkern 10, die Stromerfassungs-Sammelschiene 30 und die elektronische Leiterplatte 50, auf der das Hall-Element 20 und der Verbinder 51 in fester Positionsbeziehung montiert sind, hält und stützt. Das Isoliergehäuse 40 weist zwei Elemente auf, die von gegenüberliegenden Seiten des Magnetkerns 10 aus miteinander kombiniert werden, und zwar einen Gehäuserumpf 41 und ein Deckelelement 42, das an dem Gehäuserumpf 41 angebracht ist. Der Gehäuserumpf 41 und das Deckelelement 42 sind zum Beispiel jeweils monolithische geformte Elemente aus einem Isolierharz wie Polyamid (PA), Polypropylen (PP) oder ABS-Harz. Es sei angemerkt, dass der Gehäuserumpf 41 und das Deckelelement 42 ein Beispiel für die Gehäusebestandteile sind.
-
Der Gehäuserumpf 41 weist die Gestalt eines Kastens mit einem Öffnungsabschnitt auf, und das Deckelelement 42 bedeckt den Öffnungsabschnitt des Gehäuserumpfes 41, wenn es an dem Gehäuserumpf 41 angebracht ist. Der Gehäuserumpf 41 und das Deckelelement 42 weisen zudem Sammelschienenlöcher 45 auf, bei denen es sich um die Durchgangslöcher handelt, in die von innen nach außen die jeweiligen Kontaktabschnitte 32 der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 eingeführt werden. Einer der Kontaktabschnitte 32 der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 wird durch das Sammelschienenloch 45 des Gehäuserumpfes 41 geschoben und der andere Kontaktabschnitt 32 durch das Sammelschienenloch 45 des Deckelelements 42.
-
Ferner ist das Deckelelement 42 an dem Gehäuserumpf 41, welcher den Magnetkern 10, das Hall-Element 20 und die Stromerfassungs-Sammelschiene 30 hält, so angebracht, dass es den Öffnungsabschnitt des Gehäuserumpfes 41 abdeckt, während es den Magnetkern 10, das Hall-Element 20 und die elektronische Leiterplatte 50 mit dem Verbinder 51 dazwischen einfasst. Zu diesem Zeitpunkt wird der andere Kontaktabschnitt 32 der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 von innen nach außen durch das Sammelschienenloch 45 des Deckelelements 42 geschoben, und die elektronische Leiterplatte 50 wird zwischen dem Gehäuserumpf 41 und dem Deckelelement 42 eingefasst und gehalten.
-
4 zeigt eine Draufsicht auf den Stromsensor 1 in einem Zustand, in dem der Gehäuserumpf 41 und das Deckelelement 42 miteinander kombiniert sind. Wie in 4 gezeigt ist, stützen der Gehäuserumpf 41 und das Deckelelement 42 (das Isoliergehäuse 40) den Magnetkern 10, das Hall-Element 20 und die Stromerfassungs-Sammelschiene 30 in der festen Positionsbeziehung, während der Magnetkern 10 und die elektronische Leiterplatte 50 dazwischen in einem Zustand eingefasst sind, in dem die Kontaktabschnitte 32 der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 sowie der Verbinder 51 der elektronischen Leiterplatte 50 nach außen hin offenliegen.
-
Insbesondere werden die Positionen des Magnetkerns 10 und des Hall-Elements 20 innerhalb des Isoliergehäuses 40 in einer parallel zu einer senkrecht zur Stromflussrichtung (Richtung der x-Achse) verlaufenden Ebene (x-z-Ebene) verlaufenden Richtung von Kernstützabschnitten 43 und einem Elementstützabschnitt 44 gehalten. Es sei angemerkt, dass in 3 Abschnitte, die den Kernstützabschnitten 43 und dem Elementstützabschnitt 44 entsprechen, durch ein Punktmuster angegeben sind.
-
Darüber hinaus wird die Position des Magnetkerns 10 in Stromflussrichtung (Richtung der x-Achse) dadurch gehalten, dass der Magnetkern 10 zwischen dem Gehäuserumpf 41 und dem Deckelelement 42 eingefasst ist. Auf ähnliche Weise wird die Position des Hall-Elements 20, das in Stromflussrichtung (Richtung der x-Achse) an der elektronischen Leiterplatte 50 befestigt ist, dadurch gehalten, dass die elektronische Leiterplatte 50 zwischen dem Gehäuserumpf 41 und dem Deckelelement 42 eingefasst ist.
-
Darüber hinaus ist, wie in den 1 und 3 gezeigt, ein Leiterplattenstützabschnitt 49 so ausgebildet, dass er von einer innenseitigen Fläche einer Seitenwand des Gehäuserumpfes 41 vorragt. Der Leiterplattenstützabschnitt 49 ist in einen in der elektronischen Leiterplatte 50 ausgebildeten, ausgesparten Abschnitt 52 eingepasst und stützt die elektronische Leiterplatte 50 in einer vorgegebenen Position.
-
Ferner sind der Gehäuserumpf 41 und das Deckelelement 42 mit Verriegelungsmechanismen 47 und 48 versehen, die den Gehäuserumpf 41 und das Deckelelement 42 in einem Zustand halten, in dem sie miteinander kombiniert sind. Die Verriegelungsmechanismen 47 und 48, die in 1 gezeigt sind, sind als Zungenabschnitt 47, der an einer Seitenfläche des Gehäuserumpfes 41 vorstehend ausgebildet ist, bzw. als ringförmiger Rahmenabschnitt 48 konfiguriert, der an einer Seitenfläche des Deckelelements 42 ausgebildet ist. Wenn der Zungenabschnitt 47 des Gehäuserumpfes 41 in das Loch eingepasst ist, das von dem Rahmenabschnitt 48 des Deckelelements 42 definiert wird, werden der Gehäuserumpf 41 und das Deckelelement 42 in einem Zustand gehalten, in dem sie miteinander kombiniert sind.
-
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1, 3 und 6 die Struktur beschrieben, über die der Gehäuserumpf 41 den Magnetkern 10 und das Hall-Element 20 stützt. Es sei angemerkt, dass 6 eine Querschnittsansicht entlang Ebene B-B in der in 4 gezeigten Draufsicht zeigt.
-
Wie in den 1 und 3 gezeigt ist, sind die Kernstützabschnitte 43 und der Elementstützabschnitt 44, die in Stromflussrichtung (Richtung der x-Achse) vorragen, an einer innenseitigen Fläche des Gehäuserumpfes 41 ausgebildet, bei dem es sich um eines der zwei Elemente handelt, die das Isoliergehäuse 40 bilden.
-
Die Kernstützabschnitte 43 sind so ausgebildet, dass sie an mehreren separaten Positionen an einem Randabschnitt des Sammelschienenlochs 45 von der innenseitigen Fläche des Gehäuserumpfes 41 vorragen. Bei dieser Ausführungsform sind an zwei Positionen auf gegenüberliegenden Seiten eines schlitzförmigen Spalts, durch den der Kontaktabschnitt 32 hindurchgeschoben werden kann, zwei Kernstützabschnitte 43 so ausgebildet, dass sie sich gegenüberliegen.
-
Eine innenseitige Fläche der Kernstützabschnitte 43, bei der es sich um eine Fläche handelt, die dem Durchdringungsabschnitt 31 der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 gegenüberliegt, weist eine Form auf, die der Außenumfangsfläche des Durchdringungsabschnitts 31 der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 entspricht. Eine außenseitige Fläche des Kernstützabschnitts 43, die dem Magnetkern 10 gegenüberliegt, weist zudem eine Form auf, die der Innenumfangsfläche des Magnetkerns 10 entspricht, welche den Lochabschnitt 11 bildet. Die Kernstützabschnitte 43 werden in den Lochabschnitt 11 des Magnetkerns 10 eingeführt und stützen den Magnetkern 10, und die Kernstützabschnitte 43 positionieren den Magnetkern 10 auch in einem Zustand, in dem die Kernstützabschnitte 43 zwischen dem Magnetkern 10 und dem Durchdringungsabschnitt 31 der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 eingefasst werden.
-
Darüber hinaus sind an der innenseitigen Fläche der Kernstützabschnitte 43 drei oder mehr vorstehende Abschnitte 431 ausgebildet, die sich unter dem Druck, der von dem Magnetkern 10 und dem Durchdringungsabschnitt 31 der Stromerfassungs-Sammelschiene 30, die die vorstehenden Abschnitte 431 einfassen, ausgeübt wird, plastisch verformen. Jeder der vorstehenden Abschnitte 431 ist so ausgebildet, dass er in Stromflussrichtung (Richtung der x-Achse) verläuft, das heißt in der Richtung, in der die Stromerfassungs-Sammelschiene 30 durch die Sammelschienenlöcher 45 hindurch verläuft.
-
Darüber hinaus sind die vorstehenden Abschnitte 431 an drei oder mehr Positionen an der innenseitigen Fläche des Kernstützabschnitts 43 so ausgebildet, dass sie den Durchdringungsabschnitt 31 der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 einfassen. Wenn die drei oder mehr vorstehenden Abschnitte 431 bereitgestellt werden, stützen die Kernstützabschnitte 43 nur mit den vorstehenden Abschnitten 431 auf stabile Weise den Magnetkern 10. Bei dem in 3 gezeigten Beispiel werden zwei Paar vorstehende Abschnitte 431 bereitgestellt, wobei sich die vorstehenden Abschnitte 431 jedes Paars mit dem Durchdringungsabschnitt 31 der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 dazwischen gegenüberliegen.
-
Bei dem Gehäuserumpf 41 werden in einem Zustand vor dem Einführen des Durchdringungsabschnitts 31 der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 in das Sammelschienenloch 45, das heißt in einem ursprünglichen Zustand, die den Magnetkern 10 stützenden Kernstützabschnitte 43 in einem Zustand bereitgestellt, in dem zwischen jedem Kernstützabschnitt 43 und dem Magnetkern 10 ein kleiner Spalt (Spiel) geschaffen wird. In einem Zustand, in dem die Kernstützabschnitte 43 zwischen dem Magnetkern 10 und der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 in den Lochabschnitt 11 des Magnetkerns 10 eingeführt werden, verformen sich dann die Kernstützabschnitte 43 unter Einwirkung des durch die Stromerfassungs-Sammelschiene 30 ausgeübten Drucks auf elastische Weise nach außen und kommen in engen Kontakt mit der Innenumfangsfläche des Magnetkerns 10. Das bedeutet, die Stromerfassungs-Sammelschiene 30 fungiert als Keil, der die Kernstützabschnitte 43 in engen Kontakt mit dem Magnetkern 10 bringt.
-
Folglich kommt es bei dem Stromsensor 1 mit der oben beschriebenen Struktur nicht zu dem Phänomen, dass der Magnetkern 10 und die Kernstützabschnitte 43 in einer Umgebung, in der sie Vibrationen des Fahrzeugs und dergleichen ausgesetzt sind, wiederholt aneinanderstoßen, und es ist unwahrscheinlich, dass sich der Magnetkern 10 und die Kernstützabschnitte 43 aufgrund der Vibrationen abnutzen. Folglich ist der Stromsensor 1 haltbarer als ein herkömmlicher Stromsensor, bei dem zwischen dem Magnetkern 10 und einem Abschnitt, der den Magnetkern 10 stützt, ein Spalt ausgebildet ist.
-
Da zudem die innenseitige Fläche der Kernstützabschnitte 43 die vorstehenden Abschnitte 431 aus Harz aufweist, werden die Maßtoleranzen der Stromerfassungs-Sammelschiene 30, der Kernstützabschnitte 43 und des Magnetkerns 10 durch das Ausmaß der plastischen Verformung der vorstehenden Abschnitte 431 kompensiert. Somit ist es möglich, eine Situation zu vermeiden, in der die Kernstützabschnitte 43 aufgrund der Maßtoleranzen nicht in den Spalt zwischen dem Magnetkern 10 und der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 eingeführt werden können.
-
Der Elementstützabschnitt 44 ist derweil einstückig so ausgebildet, dass er den Umfang des Hall-Elements 20 im Spaltabschnitt 12 des Magnetkerns 10 umgibt. Bei dem von dem Elementstützabschnitt 44 umgebenen Raum handelt es sich um den Raum, in den das Hall-Element 20 im Spaltabschnitt 12 des Magnetkerns 10 eingepasst wird. Das bedeutet, dass der Elementstützabschnitt 44, wenn das Hall-Element 20 in den Innenraum des Elementstützabschnitts 44 eingepasst wird, das Hall-Element 20 in einer vorgegebenen Position innerhalb des Spaltabschnitts 12 stützt.
-
Bei dieser Ausführungsform ist auch der Elementstützabschnitt 44 einstückig mit einem der mehreren Kernstützabschnitte 43 ausgebildet. Damit reduzieren sich Abweichungen bei den relativen Positionen der Kernstützabschnitte 43 und des Elementstützabschnitts 44, was zu einer höheren Genauigkeit der Positionierung des Magnetkerns 10 und des Hall-Elements 20 in Bezug zueinander führt.
-
<Beschreibung von Einzelheiten zu den Sammelschienenlöchern>
-
Als Nächstes werden unter Bezugnahme auf 5 Einzelheiten zu den Sammelschienenlöchern 45 beschrieben, die in dem Isoliergehäuse 40 ausgebildet sind.
-
Der Gehäuserumpf 41 und das Deckelelement 42 weisen die jeweiligen Sammelschienenlöcher 45 auf, durch die hindurch die entsprechenden Kontaktabschnitte 32 der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 verlaufen. Der Randabschnitt jedes Sammelschienenlochs 45 des Isoliergehäuses 40 umfasst flachen Flächen 451, vorstehenden Abschnitten 453 und gekrümmten Flächen 452.
-
Die flachen Flächen 451, die den Randabschnitt des Sammelschienenlochs 45 ausmachen, sind flache Flächen, die dem Kontaktabschnitt 32 mit einem Spalt zwischen jeder flachen Fläche 451 und dem Kontaktabschnitt 32 gegenüberliegen. Die flachen Flächen 451 sind so ausgebildet, dass sie zumindest in Bereichen, in denen die einzelnen flachen Flächen 451 der vorderen oder hinteren Fläche des Kontaktabschnitts 32 gegenüberliegen, parallel zur Fläche des Kontaktabschnitts 32 verlaufen.
-
Bei den mehreren vorstehenden Abschnitten 453, die den Randabschnitt des Sammelschienenlochs 45 ausmachen, handelt es sich um Abschnitte, die von den flachen Flächen 451 vorstehen und den Kontaktabschnitt 32 einfassen und dabei mit der vorderen oder der hinteren Fläche des Kontaktabschnitts 32 in Berührung kommen. Bei dem in 5 gezeigten Beispiel sind zwei Paar vorstehende Abschnitte 453 ausgebildet, wobei sich die vorstehenden Abschnitte 453 jedes Paars mit dem Kontaktabschnitt 32 dazwischen gegenüberliegen. Es ist jedoch auch ein Fall vorstellbar, in dem nur ein Paar vorstehende Abschnitte 453 ausgebildet ist.
-
Da die mehreren vorstehenden Abschnitte 453 die Kontaktabschnitte 32 der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 einfassen, kommt es selbst dann, wenn der Stromsensor 1 Vibrationen ausgesetzt ist, nicht zu einer relativen Verlagerung des Isoliergehäuses 40 und der Kontaktabschnitte 32 aufgrund der Vibrationen. Darüber hinaus fungieren die mehreren vorstehenden Abschnitte 453 auch als Drehstoppabschnitte, die verhindern, dass sich das Isoliergehäuse 40 um die Stromerfassungs-Sammelschiene 30 dreht.
-
Bei den gekrümmten Flächen 452, die den Randabschnitt des Sammelschienenlochs 45 ausmachen, handelt es sich um Flächen, die jeweiligen Eckabschnitten des Kontaktabschnitts 32 mit einem Spalt zwischen jeder gekrümmten Fläche 452 und dem entsprechenden Eckabschnitt gegenüberliegen und so geformt sind, dass sie gekrümmt sind, ohne Ecken aufzuweisen. Das bedeutet, dass es sich bei der Form, die von den flachen Flächen 451 ohne die vorstehenden Abschnitte 453 und die gekrümmten Flächen 452 gebildet wird, um eine Form handelt, die durch Abrunden von Eckabschnitten eines Rechtecks entsteht.
-
<Stromerfassungs-Sammelschiene gemäß Modifikation>
-
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 7 ein Sammelschienenloch 45 eines Isoliergehäuses 40 gemäß einer Modifikation beschrieben, das auf den Stromsensor 1 angewendet werden kann. 7 zeigt eine Vorderansicht eines Sammelschienenlochabschnitts 45 des Isoliergehäuses 40, der bei dem Stromsensor 1 angewendet werden kann.
-
Bei dem in 5 gezeigten Beispiel sind die mehreren vorstehenden Abschnitte 453 in Positionen ausgebildet, in denen sie sich mit dem Kontaktabschnitt 32 dazwischen gegenüberliegen. Andererseits sind bei dem in 7 gezeigten Beispiel ein vorstehender Abschnitt 453, der mit einer Seite des Kontaktabschnitts 32 der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 in Berührung kommt, und ein vorstehender Abschnitt 453, der mit der anderen Seite des Kontaktabschnitts 32 in Berührung kommt, in Positionen ausgebildet, in denen sie einander nicht gegenüberliegen. Bei dem in 7 gezeigten Beispiel sind zwei vorstehende Abschnitte 453, die mit einer Seite des Kontaktabschnitts 32 in Berührung kommen, und ein einzelner vorstehender Abschnitt 453, der mit der anderen Seite des Kontaktabschnitts 32 in Berührung kommt, ausgebildet. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass mehrere vorstehende Abschnitte 453 in Bezug auf jede der beiden Seiten des Kontaktabschnitts 32 ausgebildet sind.
-
Bei dem in 7 gezeigten Beispiel kommt es ebenfalls nicht zu einer relativen Verlagerung des Isoliergehäuses 40 und der Kontaktabschnitte 32 aufgrund der Vibrationen. Darüber hinaus fungieren die mehreren vorstehenden Abschnitte 453 auch als Drehstoppabschnitte, die verhindern, dass sich das Isoliergehäuse 40 um die Stromerfassungs-Sammelschiene 30 dreht.
-
<Effekte>
-
Bei dem Stromsensor 1 dienen die beiden Endabschnitte der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 als Kontaktabschnitte 32. Das bedeutet, dass sich die durch den Lochabschnitt 11 des Magnetkerns 10 hindurch verlaufende Stromerfassungs-Sammelschiene 30 mit den im Vorhinein installierten vor- bzw. nachgeschalteten Sammelschienen zusammenfügen lässt. Somit ist es möglich, eine Stromerfassungs-Sammelschiene 30 mit einer bestimmten Form einzusetzen, die sich von der Form der vor- bzw. nachgeschalteten Sammelschienen unterscheidet, und dadurch wird es möglich, einen kleinen Magnetkern 10 einzusetzen, ohne dass aufgrund der Breite der vor- bzw. nachgeschalteten Sammelschienen Einschränkungen bestehen.
-
Darüber hinaus ist bei der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 der Durchdringungsabschnitt 31, der durch den Lochabschnitt 11 des Magnetkerns 10 hindurch verläuft, dicker ausgebildet als die Kontaktabschnitte 32, die dem Durchdringungsabschnitt 31 jeweils vor- bzw. nachgeschaltet sind und mit diesem zusammenhängen. Daher kann dieser Durchdringungsabschnitt 31 so ausgebildet sein, dass er – unter der Randbedingung, dass Breite und Dicke des Durchdringungsabschnitts 31 kleiner sein müssen als die Breite des Lochabschnitts 11 des Magnetkerns 10, – eine größere Querschnittsfläche aufweist. Daher ist es selbst bei Einsatz eines relativ kleinen Magnetkerns 10 möglich, eine übermäßige Wärmeentwicklung bei der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 zu vermeiden.
-
Darüber hinaus weisen die Sammelschienenlöcher 45 des Isoliergehäuses 40 bei dem Stromsensor 1 eine so große Dicke auf, dass zwischen jedem Sammelschienenloch 45 und dem entsprechenden Kontaktabschnitt 32 der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 ein Spalt entsteht, und sie haben ferner keine Eckabschnitte. Somit ist es unwahrscheinlich, dass es bei den Randabschnitten der Sammelschienenlöcher 45 des Isoliergehäuses 40 aufgrund von Spannungskonzentration zu Brüchen kommt.
-
Darüber hinaus sind bei dem Stromsensor 1 die mehreren vorstehenden Abschnitte 453, welche die Kontaktabschnitte 32 der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 einfassen und dabei mit der vorderen und der hinteren Fläche der Kontaktabschnitte 32 in Berührung kommen, an den Rändern der Sammelschienenlöcher 45 des Isoliergehäuses 40 ausgebildet. Somit stoßen die Randabschnitte der Sammelschienenlöcher 45 des Isoliergehäuses 40 und die Kontaktabschnitte 32 der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 selbst in einer Umgebung nicht zusammen, in der sie Vibrationen ausgesetzt sind, so dass sich eine ungewöhnliche Geräuschentwicklung sowie eine Abnutzung des Isoliergehäuses 40 vermeiden lassen.
-
Zudem stützen bei dem Stromsensor 1 die Kernstützabschnitte 43 den Magnetkern 10 und die Stromerfassungs-Sammelschiene 30 in einem Zustand, in dem die Kernstützabschnitte 43 zwischen dem Magnetkern 10 und der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 eingefasst werden. Selbst wenn die Kernstützabschnitte 43 in einem Zustand vorgesehen sind, in dem zwischen dem Magnetkern 10 und jedem der Kernstützabschnitte 43 ein kleiner Spalt (Spiel) entsteht, wenn die Kernstützabschnitte 43 zwischen dem Magnetkern 10 und dem Durchdringungsabschnitt 31 der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 in den Lochabschnitt 11 des Magnetkerns 10 eingeführt werden, verformen sich in diesem Fall die Kernstützabschnitte 43 unter Einwirkung von durch die Stromerfassungs-Sammelschiene 30 ausgeübten Druck auf elastische Weise und kommen in engen Kontakt mit der Innenumfangsfläche des Magnetkerns 10. Folglich kommt es nicht zu dem Phänomen, dass der Magnetkern 10 und die Kernstützabschnitte 43 in einer Umgebung, in der sie Vibrationen des Fahrzeugs oder dergleichen ausgesetzt sind, wiederholt aneinanderstoßen, und es ist unwahrscheinlich, dass sich der Magnetkern 10 und die Kernstützabschnitte 43 aufgrund der Vibrationen abnutzen.
-
Zudem verformen sich die an den Kernstützabschnitten 43 gebildeten vorstehenden Abschnitte 431 plastisch unter dem Druck, der vom Magnetkern 10 und dem Durchdringungsabschnitt 31 der Stromerfassungs-Sammelschiene 30, die die vorstehenden Abschnitte 431 einfassen, ausgeübt wird. Daher werden die Maßtoleranzen der Stromerfassungs-Sammelschiene 30, der Kernstützabschnitte 43 und des Magnetkerns 10 durch das Ausmaß der plastischen Verformung der vorstehenden Abschnitte 431 kompensiert. Somit ist es möglich, eine Situation zu vermeiden, in der die Kernstützabschnitte 43 aufgrund der Maßtoleranzen nicht in den Spalt zwischen dem Magnetkern 10 und der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 eingeführt werden können.
-
Da zudem die Profilform des Durchdringungsabschnitts 31 der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 der Profilform des Lochabschnitts 11 des Magnetkerns 10 homothetisch ähnlich ist, kann der Spalt zwischen der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 und dem Magnetkern 10 verkleinert werden. Infolgedessen ist es möglich, den Stromsensor durch Einsatz eines kleineren Magnetkerns 10 zu verkleinern.
-
Zudem können die Kontaktabschnitte 32 der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 problemlos durch Pressen des stabförmigen Metallelements hergestellt werden.
-
<Sonstiges>
-
Bei dem oben beschriebenen Stromsensor 1 sind die drei oder mehr vorstehenden Abschnitte 431 an der innenseitigen Fläche der Kernstützabschnitte 43 ausgebildet. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass drei oder mehr gleichartige vorstehende Abschnitte 431 an der außenseitigen Fläche der Kernstützabschnitte 43 ausgebildet sind. Die vorstehenden Abschnitte 431 liegen in diesem Fall an der Innenumfangsfläche des Magnetkerns 10 an und verformen sich plastisch unter dem Druck, den der Magnetkern 10 und die Stromerfassungs-Sammelschiene 30 ausüben, zwischen denen die vorstehenden Abschnitte 431 eingefasst sind.
-
Darüber hinaus ist der Magnetkern 10 bei der oben beschriebenen Ausführungsform so ausgebildet, dass er in Verbindung mit dem Spaltabschnitt 12 eine ringartige, runde Form aufweist. Der Magnetkern 10 kann jedoch auch andere Formen aufweisen. So ist es zum Beispiel vorstellbar, dass der Magnetkern 10 in Verbindung mit dem Spaltabschnitt 12 eine ringartige, polygonale Form aufweist und die Querschnittsform des Durchdringungsabschnitts 31 der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 ein Polygon ist, das dem von dem Lochabschnitt 11 des Magnetkerns 10 definierten Polygon homothetisch ähnlich ist. In diesem Fall weisen die innenseitige und die außenseitige Fläche der Kernstützabschnitte 43 Formen auf, die jeweils mit der Profilform der Außenumfangsfläche des polygonalen Durchdringungsabschnitts 31 der Stromerfassungs-Sammelschiene 30 und der Profilform der Innenumfangsfläche des polygonalen Magnetkerns 10 übereinstimmen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Stromsensor
- 10
- Magnetkern
- 11
- Lochabschnitt des Magnetkerns
- 12
- Spaltabschnitt des Magnetkerns
- 20
- Hall-Element
- 21
- Leitungsdraht
- 30
- Stromerfassungs-Sammelschiene
- 31
- Durchdringungsabschnitt
- 32
- Kontaktabschnitt
- 32z
- Durchgangsloch
- 40
- Isoliergehäuse
- 41
- Gehäuserumpf
- 42
- Deckelelement
- 43
- Kernstützabschnitt
- 44
- Elementstützabschnitt
- 45
- Sammelschienenloch
- 47
- Zungenabschnitt (Verriegelungsmechanismus)
- 48
- Rahmenabschnitt (Verriegelungsmechanismus)
- 49
- Leiterplattenstützabschnitt
- 50
- Elektronische Leiterplatte
- 51
- Verbinder
- 52
- Ausgesparter Abschnitt der elektronischen Leiterplatte
- 431
- Vorstehender Abschnitt des Kernstützabschnitts
- 451
- Flache Fläche
- 452
- Gekrümmte Fläche
- 453
- Vorstehender Abschnitt
