JP2008025994A - 電流センサ固定構造 - Google Patents

Abstract

【課題】
挿通孔を有し、挿通孔に挿通されている導体の電流を検出する電流センサを簡易な構成で確実に固定する。
【解決手段】
電流センサを挟持する第１規制部材及び第２規制部材と、前記挿通孔に挿通されていると共に、前記第１規制部材及び第２規制部材に連結されている軸部とを備え、軸部に流れる電流を、電流センサにより検出する。これにより、電流センサが第１規制部材及び第２規制部材で挟持されるため、電流センサの移動が第１規制部材及び第２規制部材により規制されることとなる。
【選択図】図５

Description

本発明は、挿通孔を有し、挿通孔に挿通されている導体を流れる電流を検出する電流センサの固定構造に関するものである。

従来より、挿通孔を有し、挿通孔に挿通されている導体を流れる電流を検出する電流センサの固定装置として、図１０のように、電流センサ２０１の挿通孔にバスバー２０２を貫通し、バスバーの両端を車両のバッテリの接続用端末２０３と端末素子２０４とに固定することで電流センサを横架する電流センサの固定装置が知られている。この固定装置では、電流センサの挿通孔を図の左側から右側にかけて内径が次第に広がるテーパ状に形成することで、挿通孔の図５中の左側部分でバスバーと挿通孔内周面とを圧着させ、電流センサ２０１がバスバー２０２に沿って横方向に移動することを規制している。

特開２００３-１３９８０３

しかしながら、このような固定構造においては、挿通孔とバスバーと圧着させることで、すなわち、挿通孔内周面とバスバーとの摩擦力を用いて、電流センサの横方向の移動を規制していたため、電流センサの横方向に大きな外力が働いた場合に、電流センサが動いてしまうことがあった。

また、電流センサの内径をより小さくすることにより、挿通孔とバスバーとの摩擦力を大きくし、電流センサをより強固に固定させることも考えられるが、かかる場合は、電流センサの挿通孔内周面に加わる圧力が大きくなり、電流センサが正確に電流を検出することができない場合があった。

加えて、従来技術の他の問題点として、電流センサが図の矢印方向に揺動した場合などには、バスバーに曲げモーメントが発生し、バスバーを破壊してしまうことがあった。また、このような電流センサの揺動により、バスバーが変形し、挿通孔とバスバーとの摩擦力が弱まり、その結果、電流センサが移動してしまう場合もあった。

また、図１１のように、金属製のボルト２０５でバスバー２０２を車両のボデー等の板状部２０７に固定することで、電流ケーブル６、バスバー２０２、ボルト２０５、及び板状部２０７とで電流経路を構成するものもある。

そして、ブラケット２０６とバスバー２０２とを共締めすることにより、電流センサ２０１を固定する構造となっている。

しかしながら、かかる構造においても、電流センサ２０１の固定のために、ブラケット２０６を車両ごとに用意する必要があり、電流センサ２０１の共通化が困難であると共に、車両の振動が大きい場合は、ブラケット２０６の板厚を大きくして剛性を高めるため、ブラケットの重量が大きくなってしまっていた。

本発明は上記事情を鑑みてなされてものであり、その目的とするところは、挿通孔を有し、挿通孔に挿通されている導体の電流を検出する電流センサを確実に固定することができる固定構造を提供することである。

本発明の電流センサ固定構造は、上記の目的を達成するために電流センサを挟持する第１規制部材及び第２規制部材と、前記挿通孔に挿通されていると共に、前記第１規制部材及び第２規制部材に連結されている軸部とを備えることを特徴としている。

以下、請求項の記載に対応して、電流センサ固定構造の説明を行うが、これらは、あくまでも本発明の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴及びそれらの組み合わせが以下の記載のものに限定されると解釈するべきではない。すなわち、本願発明の技術的範囲は、本願発明の目的に基づき解釈されるべきである。

第１発明は、導体を挿通可能な挿通孔を有し、前記挿通孔に挿通されている導体を流れる電流を検出する電流センサと、電流センサを挟持する第１規制部材及び第２規制部材と、
前記挿通孔に挿通されていると共に、前記第１規制部材及び第２規制部材に連結されている軸部とを備え、前記電流センサが、前記軸部を流れる電流を検出することを特徴とする。

第１発明によると、電流センサを第１規制部材及び第２規制部材により挟持するため、電流センサの移動を確実に防止しつつ、正確に電流を検出することができる。

第２発明は、請求項１に記載の電流検出装置であって、前記電流センサと第１規制部材との間に配設され、前記軸部が挿通されている導電性の第１中間部材、及び、前記電流センサと第２規制部材との間に配設され、前記軸部が挿通されている、導電性の第２中間部材の少なくとも一つを備え、前記中間部材と前記軸部とで電流経路を形成していることを特徴とする。

第２発明によると、第１中間部材及び第２中間部材が第１規制部材及び第２規制部材で挟持されているため、これらの中間部材の移動を規制することができると共に、簡易な構成で軸部に電流経路を構成することができる。

第３発明は、請求項１に記載の電流センサ固定構造であって、第１規制部材及び第２規制部材の少なくとも一方が導電性の部材であり、前記第１規制部材及び／又は第２規制部材と軸部とが電流経路を形成していることを特徴とする。

この第３発明によると、第１規制部材又は第２規制部材を、電流センサの移動を規制する部材として用いると共に、電流経路として用いることができる。このように、第１規制部材又は第２規制部材を移動規制部材と電流経路として共用させることができるため、簡易な構成の電流センサ固定構造を提供することができる。

なお、例えば軸部と第１規制部材とを一体的に形成する等、本請求項に記載の構成要素のいずれかを一体的に形成し、又は、各々を別体として形成した場合であっても、本願発明の権利範囲に含まれることはいうまでもない。

電流センサの移動又は揺動を効果的に防止することが可能な電流センサ固定構造を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態は、下記の実施形態に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を取り得ることは言うまでもない。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る電流センサ１の構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ａ）図のｃ−ｃ線断面図である。なお、本実施形態においては、電流センサとして例えば特開２００３−１２１４７６又は特開２００３−１３９８０３に開示されているような公知のものを用いている。

この電流センサ１のハウジングを構成する樹脂製のケース１１１は、略円環容器形のケース本体１１２と、該ケース本体１１２の上面開口を塞ぐ略円環板状のカバー１１３とからなる。カバー１１３は、図２（ｃ）に示すようにケース本体の内周壁１１２ａと外周壁１１２ｂの上端縁に、固着されている。

ケース１１１は、測定対象である導電体Ａを挿通させるための挿通孔１１４を有しており、ケース本体１１２の内部には、内周壁１１２ａと外周壁１１２ｂと底壁１１２ｃとによって、導電体Ａを通すための挿通孔１１４を囲む環状の収容空間１１５が形成されている。

この収容空間１１５には、挿通孔１１４を取り囲むような環状をなしているコア１１６が収容されている。コア１１６は、磁気ギャップを有しており、その磁気ギャップにホール素子（磁気感応素子）１１７が配設されている。

ホール素子１１７は、ケース本体１１２内に収容固定された回路基板１１８に実装されており、回路基板１１８には、ホール素子１１７と共に、ホール素子１１７に所定電流を流す電源回路やホール素子１１７の出力信号を処理して導電体Ａを流れる電流を検出する処理回路等が実装されている。

ケース本体１１２の図中上部には、外部回路からのリード線を接続するためのコネクタ１１９のハウジング内に、回路基板１１８に接続されたコネクタ端子１２０が設けられている。

この、電流センサ１は図２に示すように、測定対象の導電体Ａを挿通孔１１４に挿通させ、ホール素子１１７に所定の電流を流すことにより、導電体Ａを流れる電流を検出する。詳細には、導電体Ａを流れる電流に基づいて発生する磁束がコア１１６の磁気ギャップを通過することになり、その磁束に応じてホール素子１１７に信号電圧が生じ、その信号電圧に基づいて、処理回路によって導体Ａを流れる電流が検出されることとなる。

それでは、第１実施の形態に係る、電流センサ固定構造について詳述する。図３は、第１実施形態に係る電流センサ固定構造の取付図であり、図４は、第１実施形態に係る電流センサ固定構造の斜視図である。この電流センサ固定構造では、螺子等の固定具２が電線端子３と電流センサ１に挿通されていると共に、車両のエンジン、ボデー等の車両構造物の一部である板状部４に固定具２で締結されていることにより、電線端子３及び電流センサ１を板状部４に固定している。

図５は第１実施形態に係る電流センサ固定構造の断面図であり、固定具２の軸部２１により、電線端子３、電流センサ１の挿通孔１１４の順に挿通した後、固定具２の軸部２１を板状部４と螺合することで固定具２と板状部４とを固着して、固定具２の板状部２２と車両構造物の一部である板状部４とにより電流センサ１を挟持している。

また、固定具２の板状部２２と電線端子３、軸部２１と板状部４とがそれぞれ接触していると共に、電線端子３と電線６とが接続されていることで、電線端子３、板状部２２、軸部２１、板状部４とが電流経路を形成している。

そのため、車両のエンジン、ボデー、バッテリの接続端子等の板状部４から入力された電流が、軸部２１を介して、電線端子３から電線６に出力され、又は、電線端子３から入力された電流が軸部２１を介して、板状部４に出力される。そして、電流センサ１は軸部２１を流れる電流を検出している。

なお、第１実施形態においては、電線端子３、軸部２１、板状部４とで電流経路を構成しているが、固定具２の板状部２２と電線端子３とを接触させると共に、固定具２の軸部２１と電線端子３を非接触の状態にして、電線端子３、板状部２２、軸部２１、板状部４とで電流経路を構成しても良い。

また、電線端子３及び電流センサ１の移動のうち、図５中の上下方向の移動（軸部に対して鉛直方向への移動）は、軸部２１により規制され、軸方向への移動（図中横方向への移動）は固定具２の板状部２２とエンジン等の板状部４とによりそれぞれ規制されている。

加えて、板状部２２、電線端子３、電流センサ１及び板状部４は、軸部２１に対してそれぞれ鉛直に配設されているため、電流センサ１の図中の矢印方向への揺動は、電線端子３及び板状部４により、特に、電線端子３及び板状部４の軸部２１に対して略鉛直に生じている面によりそれぞれ規制されている。

加えて、電流センサ１と板状部２２の間にある中間部材である電線端子３の高さは、板状部２２より大きく、電流センサ１よりも小さくなっている。そのため、電線端子３の高さが板状部２２の高さと同程度である場合に比べて、電流センサ１の揺動をより効果的に抑制することができる。よって、電流センサ１と電線端子３との接触面に生じる応力を小さくすることができ、揺動により電流センサ１が破壊されることを抑制することができる。

また、第１実施形態においては、固定具２により、電線端子３を電流センサ１に、電流センサ１を板状部４に圧着することで、電線端子３及び電流センサ１が固定具２の板状部２２と板状部４とにより、固定具２と電線端子３、電線端子３と電流センサ１、電流センサ１と板状部４とをそれぞれ面接触させて挟持している。そのため、例えば電流センサ１を２点により点接触させて挟持する場合に比べて、電流センサ１に生じる応力が分散するため、電流センサ１が破壊されることを防止することができる。

ここで、固定具２は、電流センサ１を板状部４に固定する固定具２としての役割と、電流センサ１の検出対象となる電流の経路を構成する役割とを共用している。そのため、電流センサ１を固定するための固定具と、電流センサ１の挿通孔１１５を挿通するバスバーとを別個に用意する必要がなく、電流センサ固定構造の部品点数の低下を図ることができる。

加えて、電線端子３は、軸部２１に電流を入力又は軸部２１から電流を出力する役割と、固定具２の板状部２２と電流センサ１との緩衝材としての役割とを共用している。そして、固定具２により電線端子３と電流センサ１とを板状部４に共締めした場合に、固定具２からの圧力が電流センサ１に直接伝わり、電流センサ１が圧壊してしまうことを防止している。

そのため、第１実施形態に係る電流センサ固定構造においては、固定具２と電線端子３という簡易な構成で電流センサ１を圧着固定することができと共に、共締めという簡易な作業で電流センサ１を固定することができる。

なお、請求項と、第１実施形態の記載との対応について簡潔に説明すると、電流センサ１が電流センサであり、固定具２の軸部２１が軸部であり、固定具２の板状部２２が第１規制部材であり、板状部４が第２規制部材であり、電線端子３が第１中間部材である。

次に、第１実施形態の主要な変形例について、簡潔に説明する。なお、説明の簡略化のため、第１実施形態と同じ部材には同じ番号を付けて、かかる部材の説明は省略する。

図６は第１変形例の断面図であり、この変形例においては、ボデー・エンジン等の板状部４から突出している軸部２１とナット７とを締結することにより、電流センサ１を固定している。

この電流固定装置は、電流センサ１、電線端子３の順に軸部２１を挿通した後、軸部２１とナット７とを締結することにより取り付ける構成となっている。

かかる構成であっても、第１実施形態と実質的に同様な技術的な作用効果を得ることができる。

なお、請求項と、第１変形例との対応について簡潔に説明すると、電流センサ１が電流センサであり、軸部２１が軸部であり、ナット７が第１規制部材であり、板状部４が第２規制部材であり、電線端子３が第１中間部材である。

図７は第２変形例の断面図であり、この変形例においては、固定具２の軸部２１をボデー・エンジンの板状部４に挿通させると共に、固定具２を板状部４の外部にあるナット７と螺合させており、このナット７と板状部２２にて、電流センサ１等を挟持している。

更に、第２変形例においては、板状部４は、軸部２１とは接触しておらず、ナット７のみと接触しており、電線端子３、軸部２１、ナット７及び板状部４とで電流経路を形成している。

そのため、電線６から入力された電流は、電線端子３、軸部２１、ナット７の順に流れて、板状部４に出力される。また、電流が板状部４から入力された場合は、この逆の順序を辿って、電線６に出力されることとなる。

この第２変形例においても、第１実施形態と実質的に同様な技術的な作用効果を得ることができる。なお、請求項と、第２変形例との対応について簡潔に説明すると、電流センサ１が電流センサであり、固定具２の軸部２１が軸部であり、固定具２の板状部２２が第１規制部材であり、ナット７が第２規制部材であり、電線端子３が第１中間部材であり、板状部４が第２中間部材である。

図８は第３変形例の断面図であり、この変形例においては、電流センサ１の挿通孔１１４内に、コア１１６に比して透磁率が低い金属を主成分とした略円筒形のスリーブ８が設けられている。

また、スリーブ８にも電流が流れることによって、挿通孔１１４付近の磁束が乱れ、電流センサ１の検出精度が低下することを防止するため、スリーブ８の内周面は絶縁性の塗料で覆われている。

そして、スリーブ８により、固定具２を挿通孔１１４に挿通させて、板状部４に固定する際に、強い力で締結した場合であっても、電流センサ１の挿通孔１１４の内周面及びその近傍を破損してしまうことを抑制することができる。

なお、第３変形例においても、第１実施形態と実質的に同様な技術的な作用効果を得ることができる。

＜第２実施の形態＞
次に、本発明の第２実施の形態について説明する。なお、説明を簡潔にするため、上述した構成要素と同一の構成要素には、同一の番号を付すこととし、かかる構成要素の説明を省略する。

図９は第２実施形態に係る電流センサ固定構造の断面図であり、軸部２１と板状部２２を有するボルト等の固定具２と、固定具２と締結するナット７と、電線端子３と、バッテリ９と、バッテリ９に取り付けられているバッテリターミナルの接続端子１０と、ワッシャー１１とから構成され、電流センサ１は図９中の横方向を長手方向として配設（以下、「横置き」という）されている。

第２実施形態の電流センサ固定構造は、ワッシャ−１１、バッテリターミナルの接続端子１０、電流センサ１、電線端子３の順に、固定具２の軸部２１を挿通した後、固定具２とナット７とを締結することにより電流センサ１をバッテリ９に固定することで構成される。

そして、電線端子３から入力した電流が、軸部２１を介して、バッテリに出力されるように、又は、バッテリ１０から入力した電流が、軸部２１を介して、電線端子３に出力するように構成されており、電流センサ１は軸部２１を流れる電流を検出している。

また、軸部２１により電線端子３、電流センサ１及びワッシャー１１の図９中の横方向への移動がそれぞれ防止される。また、図９中の上下方向への移動は、板状部２２及びナット７によりそれぞれ規制されている。

加えて、軸部２１に対して略鉛直（図９中では水平方向）に延びる、電線端子３の接触面と、バッテリターミナルの接続端子１０との接触面とにより、電流センサ１の揺動が規制されている。同様に、ワッシャ−１１、バッテリターミナルの接続端子８、及び電線端子３も隣接部材によりそれぞれの揺動が規制されている。

また、第２実施形態においても、固定具２の板状部２と、ナット７より電線端子３、電流センサ１及びバッテリターミナルの接続端子１０とをそれぞれ圧着させて、これらを挟持して、電流センサ１をバッテリ９に対して強固に固定することができる。

加えて、第２実施形態においても、固定具２が、電流センサ１をバッテリ９に固定させると共に、電流経路も構成しているため、電流センサ固定構造の部品点数を減らすことができる。

このように、電流センサ１を横置きにした場合であっても、第１実施形態と同様の技術的な効果を得ることができる。

なお、請求項と、第２の実施形態の記載との対応について簡潔に説明すると、電流センサ１が電流センサであり、固定具２の軸部２１が軸部であり、固定具２の板状部２２が第１規制部材であり、ナット７が第２規制部材であり、バッテリターミナルの接続端子８が第１中間部在であり、電線端子３が第２中間部材である。

なお、上述の実施形態及びその変形例においては、電流センサを固定する固定具として、ボルト、ボルトとナット等を用いたが、例えば、リベット、かしめ等を用いても良いことはいうまでもない。

このように、本実施形態に係る電流センサ固定構造においては、電流センサの移動又は揺動を簡易な構成で、規制することができる。

第１実施形態に係る電流センサの構成図である。 電流センサの使用状態を示す模式図である。 第１実施形態に係る電流センサ固定構造の取付図である。 第１実施形態に係る電流センサ固定構造の斜視図である。 第１実施形態に係る電流センサ固定構造の断面図である。 第１実施形態に係る電流センサ固定構造の第１変形例の断面図である。 第１実施形態に係る電流センサ固定構造の第２変形例の断面図である。 第１実施形態に係る電流センサ固定構造の第３変形例の断面図である。 第２実施形態に係る電流センサ固定構造の断面図である。 従来の電流センサ固定構造の模式図である。 従来の電流センサ固定構造の模式図である。

符号の説明

１ 電流センサ
２ 固定具
２１ 軸部
２２ 板状部
３ 電線端末
４ 板状部
７ ナット

Claims (3)

1. 導体を挿通可能な挿通孔を有し、前記挿通孔に挿通されている導体を流れる電流を検出する電流センサと、
   電流センサを挟持する第１規制部材及び第２規制部材と、
   前記挿通孔に挿通されていると共に、前記第１規制部材及び第２規制部材に連結されている軸部とを備え、
   前記電流センサが、
   前記軸部を流れる電流を検出することを特徴とする電流センサ固定構造。
2. 請求項１に記載の電流センサ固定装置であって、
   前記電流センサと第１規制部材との間に配設され、前記軸部が挿通されている導電性の第１中間部材、及び、前記電流センサと第２規制部材との間に配設され、前記軸部が挿通されている、導電性の第２中間部材の少なくとも一つを備え、
   前記中間部材と前記軸部とで電流経路を形成していることを特徴とする電流センサ固定構造。
3. 請求項１に記載の電流センサ固定装置であって、
   第１規制部材及び第２規制部材の少なくとも一方が導電性の部材であり、
   前記第１規制部材及び／又は第２規制部材と軸部とが電流経路を形成していることを特徴とする電流センサ固定構造。