JP2008111748A

JP2008111748A - 電流検知センサ

Info

Publication number: JP2008111748A
Application number: JP2006295564A
Authority: JP
Inventors: Kinji Muraki; 均至村木
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2008-05-15
Anticipated expiration: 2026-10-31
Also published as: JP4629644B2

Abstract

【課題】簡素な構造で高い検知精度を得ることができる電流検知センサを提供する。
【解決手段】電流検知センサ１０は、バスバー１の各被検部３ａ，３ｂ間に配置される磁気検知素子と、その磁気検知素子をモールドしつつ各被検部３ａ，３ｂ間に嵌合する絶縁モールド部１４と、該絶縁モールド部１４におけるバスバー１の両側部位となる両側面に、該バスバー１と非接触となるように一体に形成された磁性体からなるシールド部１７とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、バスバーに流れる電流を検知する電流検知センサに関するものである。

従来、この種の電流検知センサとして、例えば特許文献１，２に示されるように、バスバーをＵ字形状とすることで、対向配置されて互いに逆方向に電流が流れる導体部を形成し、それら導体部の中間位置に磁気検知素子を設けた構成が提案されている。こうした電流検知センサでは、対向配置された導体部に流れる電流（バスバーに流れる電流）により発生する磁界は導体部の中間位置で増幅されるため、磁束を集中させるためのコアを備えていなくても磁界を検知可能となる。よって、電流検知センサの構成を簡素化することができる。
特開平５−２２３８４９号公報特開平８−１９４０１６号公報

ところが、こうした電流検知センサでは、例えば電流検知対象となるバスバーの近傍に、他のバスバーが敷設されている場合には、その近傍のバスバーに流れる電流によって生じる磁界（外乱磁界）が磁気検知素子に影響し、該外乱磁界を検知してしまうおそれがある。すなわち、従来の電流検知センサでは、外乱磁界の影響により、高い検知精度を得られないおそれがある。

本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡素な構造で高い検知精度を得ることができる電流検知センサを提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、細長形状のバスバーの一部が長手方向と交差する折曲線で屈曲されることにより互いに対向して形成された一対の被検部間に介在され、該バスバーの長手方向への通電時に該被検部間に発生する磁界を検出することにより該被検部に流れる電流を検知する電流検知センサであって、前記被検部間に配置される磁気検知素子と、その磁気検知素子をモールドしつつ前記被検部間に嵌合する絶縁モールド部と、該絶縁モールド部における前記バスバーの両側部位となる両側面に、該バスバーと非接触となるように一体に形成された磁性体からなるシールド部とを備えたことを要旨とする。

上記構成によると、バスバーに電流が流れると被検部間には磁界が発生する。そして、それら被検部間に磁気検知素子が配置されるため、該磁気検知素子により、被検部に流れる電流が確実に検知される。しかも、磁気検知素子は絶縁モールド部によってモールドされるとともに、その絶縁モールド部の両側面には磁性体からなるシールド部が一体に形成されているため、例えば隣接するバスバー等によって発生する外乱磁界がシールド部によって遮断される。よって、該外乱磁界が磁気検知素子によって検知されてしまうことも抑制される。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の電流検知センサにおいて、前記絶縁モールド部における前記シールド部の形成部位には、前記バスバーの両側部の一部を覆うフランジ部が設けられ、前記シールド部は、該フランジ部まで延設されていることを要旨とする。

上記構成によると、被検部に発生する磁界をシールド部に集中させることができるため、漏洩磁束を抑制することが可能となる。
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の電流検知センサにおいて、前記絶縁モールド部に、前記バスバーに係止する係止爪を設けたことを要旨とする。

上記構成によると、電流検知センサのバスバーへの確実な装着（位置決め）が可能となる。
請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電流検知センサにおいて、前記シールド部における前記磁気検知素子と対応する箇所には該磁気検知素子方向に突出する突部が設けられ、前記絶縁モールド部における該シールド部対応箇所には、前記突部と合致する凹所が設けられていることを要旨とする。

上記構成によると、シールド部と絶縁モールド部との接合性が向上するとともに、磁気検知素子に対する好適な磁束集中を図ることができ、電流検知精度がより向上する。

以上詳述したように、本発明によれば、簡素な構造で高い検知精度を得ることができる電流検知センサを提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図５に基づき詳細に説明する。
図１に示すように、細長形状の板状物からなるバスバー１の一部には、長手方向と直交する折曲線で屈曲されることにより断面略「コ」字状をなす折曲部２が形成されている。このため、折曲部２には、互いに対向する一対の被検部３（第１被検部３ａ及び第２被検部３ｂ）と、それら被検部３ａ，３ｂ間を接続する接続部４とが形成されるとともに、両被検部３ａ，３ｂ及び接続部４によって囲われた設置凹部５が設けられている。そして、図２に併せ示すように、この設置凹部５内に電流検知センサ１０が挿入可能となっている。

図３に示すように、電流検知センサ１０は、リードフレーム１１に実装された磁気検知素子としてのＧＭＲ素子１２と、そのＧＭＲ素子１２の両側に配置された一対のバイアスマグネット１３と、それらＧＭＲ素子１２及びバイアスマグネット１３をモールドする樹脂材料からなる絶縁モールド部１４とを備えている。

詳しくは、リードフレーム１１及びＧＭＲ素子１２は、絶縁モールド部１４内におけるほぼ中央箇所に配置され、その両側の近傍に各バイアスマグネット１３が配置された状態となっている。なお、リードフレーム１１には複数（ここでは３本）の端子１１ａが形成され、それら端子１１ａが外方に突出した状態となるように、絶縁モールド部１４がモールドされている。

絶縁モールド部１４は、バスバー１の設置凹部５に合致する略直方体状の本体１４ａと、その本体１４ａの長手方向における両端縁において、該長手方向と直交する方向に突出するフランジ部１４ｂとを備えている。このため、絶縁モールド部１４は、正面視で略「Ｈ」字状をなす形状となっている。なお、図２に示すように、該フランジ部１４ｂは、電流検知センサ１０が設置凹部５に挿入された際に、各被検部３ａ，３ｂの両側面を覆うように設定されている。

また、図１〜図３に示すように、絶縁モールド部１４におけるバスバー１の接続部４と合致する側の面の両側縁には、設置凹部５内に挿入された際に該接続部４に係合する係止爪１５が突設されている。このため、該係止爪１５が接続部４に係合することにより、電流検知センサ１０が設置凹部５に固定される。

さらに、図３に示すように、絶縁モールド部１４の両側面において各バイアスマグネット１３と対応する箇所には、それぞれ凹所１６が凹設されている。そして、該絶縁モールド部１４の両側面、すなわちフランジ部１４ｂの外面には、該フランジ部１４ｂの外周面と一致する磁性体からなるシールド部１７が一体形成されている。このため、電流検知センサ１０が設置凹部５に装着された状態にあっては、絶縁モールド部１４の両側面、及びバスバー１における各被検部３ａ，３ｂの両側面が、該シールド部１７により覆われた状態となる。また、シールド部１７には凹所１６に合致する突部１７ａが設けられ、これによりフランジ部１４ｂとの接合性が高められている。しかも、フランジ部１４ｂを介してシールド部１７が設けられているため、電流検知センサ１０がバスバー１の設置凹部５に装着された状態にあっては、シールド部１７とバスバー１とは非接触状態となる。

次に、こうした電流検知センサ１０の製造手順について説明する。
まず、リードフレーム１１上にＧＭＲ素子１２が実装され、そのリードフレーム１１、各バイアスマグネット１３、及びシールド部１７をそれぞれ対応箇所に位置決めした状態で、絶縁モールド部１４によってリードフレーム１１及びバイアスマグネット１３をモールドする。これにより、リードフレーム１１に実装されたＧＭＲ素子１２及びバイアスマグネット１３がパッケージされるとともに、絶縁モールド部１４とシールド部１７とが一体に形成された状態となる。なお、リードフレーム１１及びバイアスマグネット１３を絶縁モールド部１４によってモールドした後に、樹脂接着剤等によってシールド部１７を絶縁モールド部１４に接合するようにしてもよい。

このように構成された電流検知センサ１０は、バスバー１の設置凹部５内に装着されると、該バスバー１の被検部３ａ，３ｂ間に介在された状態となる。このため、バスバー１に電流が流れると、該設置凹部５内には、バスバー１の他の場所に比べて強い磁界が発生する。ＧＭＲ素子１２はこうした強磁界内に配置された状態となるため、該発生した磁束を効率的に検知可能となる。よって、こうして検知された磁気信号に基づき、バスバー１に流れる電流量を検知可能となる。

また、磁性体からなるシールド部１７が絶縁モールド部１４の両側面に配設されており、該シールド部１７におけるバイアスマグネット１３と対応する箇所にはＧＭＲ素子１２側に突出する突部１７ａが設けられているため、ＧＭＲ素子１２への集磁効果も高くなる。よって、バスバー１に電流が流れることによって発生する磁束を、ＧＭＲ素子１２によってより効率的に検知することができる。

ところで、バスバー１は隣接して敷設される場合が多く、例えば図４に示すように、電流検知対象となるバスバー１の近傍に他のバスバー２１，２２が隣接して敷設されている場合がある。こうした場合、該他のバスバー２１，２２に電流が流れた際に発生する磁界（外乱磁界）が電流検知センサ１０に影響を及ぼし、該電流検知センサ１０の電流検知精度が低下してしまうおそれがある。しかしながら、本実施形態において電流検知センサ１０は、絶縁モールド部１４の両側がシールド部１７によって覆われているため、こうした外乱磁界がシールド部１７によって遮断される。

具体的には、図５に示すように、ＧＭＲ素子１２によって検出される磁束Ｂに対して、隣接するバスバー２１，２２に通電される電流Ｉ１が与える影響度は、僅かに０．２％未満であることが確認されている。このため、隣接するバスバー２１，２２に流れる電流Ｉ１の値が「０Ａ」のときでも、「３５０Ａ」のときでも、検出対象であるバスバー１に流れる電流Ｉ２に応じて検出される磁束Ｂの値はほとんど変化を生じない。

これに対し、電流検知センサ１０にシールド部１７が設けられていない場合、ＧＭＲ素子１２によって検出される磁束Ｂに対して、隣接するバスバー２１，２２に通電される電流Ｉ１が与える影響度は、３％ほどであることが確認されている。このため、隣接するバスバー２１，２２に電流が流れているときと流れていないときとで、該ＧＭＲ素子１２によって検出される磁束Ｂの値が変化してしまい、電流検知センサ１０の電流検知精度が低下してしまう。

したがって、本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
（１）電流検知対象となるバスバー１に電流が流れると、被検部３ａ，３ｂ及び接続部４によって囲われた設置凹部５内には、他の箇所に比較して強い磁界が発生する。こうした設置凹部５に電流検知センサ１０が装着されることにより、ＧＭＲ素子１２が設置凹部５内に配置された状態となるため、該バスバー１に流れる電流によって生じる磁束を該ＧＭＲ素子１２によって確実に検知可能となる。

しかも、ＧＭＲ素子１２は絶縁モールド部１４によってモールドされるとともに、その絶縁モールド部１４の両側面には磁性体からなるシールド部１７が一体に形成されている。このため、例えば隣接するバスバー等によって発生する外乱磁界をシールド部１７によって遮断することができ、該外乱磁界がＧＭＲ素子１２によって検知されてしまうことも抑制することができる。よって、電流検知センサ１０の電流検知精度を向上させることができる。また、絶縁モールド部１４の両側にシールド部１７を一体に形成するだけの構造で済むため、電流検知センサ１０を簡素に構成することができる。

（２）絶縁モールド部１４におけるシールド部１７の形成部位には、バスバー１の両側部の一部（各被検部３ａ，３ｂの両側面）を覆うフランジ部１４ｂが設けられ、シールド部１７は、該フランジ部１４ｂまで延設された状態となっている。このため、各被検部３ａ，３ｂ間に発生する磁界をシールド部１７に集中させることができ、漏洩磁束を抑制することができる。

（３）絶縁モールド部１４には一対の係止爪１５が設けられ、電流検知センサ１０を設置凹部５内に装着した際には、その係止爪１５がバスバー１の接続部４に係合する。このため、電流検知センサ１０のバスバー１への確実な装着（位置決め）が可能となる。

（４）シールド部１７におけるＧＭＲ素子１２及びバイアスマグネット１３と対応する箇所には、ＧＭＲ素子１２側に突出する突部１７ａが設けられ、絶縁モールド部１４には、その突部１７ａと合致する凹所１６が設けられている。このため、シールド部１７と絶縁モールド部１４との接合性が向上するとともに、ＧＭＲ素子１２に対する好適な磁束集中を図ることができ、電流検知精度をより向上させることができる。

（５）シールド部１７は、ＧＭＲ素子１２やバイアスマグネット１３を絶縁モールド部１４によってモールドする工程で該絶縁モールド部１４に接合される。このため、シールド部１７を絶縁モールド部１４に接合するための工程を別工程としなくてもよいため、製造工程が増大してしまうことによる生産性の低下を抑止することができる。

なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・前記実施形態において電流検知センサ１０は、磁気検知素子としてＧＭＲ素子１２を備えるとともに、バイアスマグネット１３を備えた構成をなしている。しかし、磁気検知素子は、ＧＭＲ素子１２に限らず、例えばホール素子等の他の磁気検知素子によって構成されていてもよい。また、磁気検知素子としてホール素子を用いた場合には、電流検知センサ１０の構成からバイアスマグネット１３を省略してもよい。

・前記実施形態において電流検知センサ１０は、既に着磁されたバイアスマグネット１３をＧＭＲ素子１２と共に絶縁モールド部１４によってモールドすることで製造されている。しかしながら、磁粉が混入された樹脂（プラスチックマグネット）と絶縁モールド部１４とを二色成形し、その成形時に部分着磁技術により該プラスチックマグネットを着磁することによってバイアスマグネット１３として構成させてもよい。

・絶縁モールド部１４は、必ずしもフランジ部１４ｂを有している必要はなく、シールド部１７も、必ずしも各被検部３ａ，３ｂの両側面を覆う構成となっている必要はない。

・係止爪１５は、２対以上で構成されていてもよい。また、係止爪１５を省略してもよい。
・折曲部２は、必ずしも断面略「コ」字状をなしている必要はなく、例えば断面略「Ｕ」字状など、他の形状をなしていてもよい。また、折曲部２は、必ずしもバスバー１の長手方向と直交する折曲線で屈曲されている必要はない。

・絶縁モールド部１４に設けられた凹所１６、及びシールド部１７に設けられた突部１７ａを省略してもよい。
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。

（１）請求項１〜４のいずれか１項に記載の電流検知センサにおいて、前記シールド部は、前記磁気検知素子を前記絶縁モールド部によってモールドする工程で該絶縁モールド部に一体に接合されること。

（２）請求項１〜４、技術的思想（１）のいずれか１項に記載の電流検知センサにおいて、前記磁気検知素子と前記シールド部との間にはバイアスマグネットが配置され、該磁気検知素子及び該バイアスマグネットが前記絶縁モールド部によってモールドされていること。

本発明の一実施形態の電流検知センサと、その電流検知センサが配置されるバスバーとを示す斜視図。同実施形態の電流検知センサをバスバーに設置した状態を示す斜視図。図１のＡ−Ａ線断面図。同実施形態のバスバーの敷設態様を概略的に示す斜視図。同実施形態の磁束検知例を示すグラフ。

符号の説明

１…バスバー、３…被検部（３ａ…第１被検部、３ｂ…第２被検部）、５…設置凹部、１０…電流検知センサ、１２…磁気検知素子としてのＧＭＲ素子、１３…バイアスマグネット、１４…絶縁モールド部、１４ｂ…フランジ部、１５…係止爪、１６…凹所、１７…シールド部、１７ａ…突部。

Claims

細長形状のバスバーの一部が長手方向と交差する折曲線で屈曲されることにより互いに対向して形成された一対の被検部間に介在され、該バスバーの長手方向への通電時に該被検部間に発生する磁界を検出することにより該被検部に流れる電流を検知する電流検知センサであって、
前記被検部間に配置される磁気検知素子と、その磁気検知素子をモールドしつつ前記被検部間に嵌合する絶縁モールド部と、該絶縁モールド部における前記バスバーの両側部位となる両側面に、該バスバーと非接触となるように一体に形成された磁性体からなるシールド部とを備えたことを特徴とする電流検知センサ。
前記絶縁モールド部における前記シールド部の形成部位には、前記バスバーの両側部の一部を覆うフランジ部が設けられ、前記シールド部は、該フランジ部まで延設されていることを特徴とする請求項１に記載の電流検知センサ。
前記絶縁モールド部に、前記バスバーに係止する係止爪を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電流検知センサ。
前記シールド部における前記磁気検知素子と対応する箇所には該磁気検知素子方向に突出する突部が設けられ、前記絶縁モールド部における該シールド部対応箇所には、前記突部と合致する凹所が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電流検知センサ。