JP2011133314A - 電流センサの製造方法、及び、電流センサ - Google Patents

Abstract

【課題】バスバーと共にシールド部材を樹脂ケースに高い位置精度で固定でき、しかも、製造工程も削減できる電流センサの製造方法及び電流センサを提供する。
【解決手段】電流を流すバスバー２と、バスバー２に流れた電流値を計測するホール素子と、バスバー２及びホール素子を囲むように配置されたシールド部材５と、バスバー２とシールド部材５が固定された樹脂ケース１０とを備えた電流センサ１の製造方法であって、バスバー２とシールド部材５を共にインサート部品としてインサート成形することにより樹脂ケース１０を成形した。
【選択図】図２

Description

本発明は、電流センサの製造方法、及び、電流センサに関する。

特許文献１に示すように従来より種々の電流センサが提案されている。その一従来例が図８及び図９に示されている。図８及び図９において、電流センサ５０は、電流を流すバスバー５１と、出力端子５２と、バスバー５１と出力端子５２をインサート部品としてインサート成形により形成された樹脂ケース５３と、バスバー５１に流れた電流値を計測する電流計測素子であるホール素子等が実装された配線板５４と、樹脂ケース５３に組み付けられたシールド部材５５とを備えている。

バスバー５１は、その中央箇所が樹脂ケース５３に埋設され、且つ、両端側が樹脂ケース５３より露出された状態で樹脂ケース５３に固定されている。この両側の露出箇所が一対の電流供給端子に接続されてバスバー５１に電流が通電される。出力端子５２は、その中央箇所が樹脂ケース５３に埋設された状態で樹脂ケース５３に固定されている。

樹脂ケース５３は、基板収容室５３ａを有するケース本体５３ｂと、このケース本体５３ｂの両側に突出する段差壁部５３ｃと、ケース本体５３ｂの下面に突設されたコネクタハウジング５３ｄとを備えている。左右の段差壁部５３ｃには、シールド部材挿入孔５３ｅがそれぞれ形成されている。各シールド部材挿入孔５３ｅの内面には、圧入リブ５３ｆ（図９に示す）が突設されている。部品収容室５３ａに出力端子５２の上端側が立設され、コネクタハウジング５３ｄ内に出力端子５２の下端側が配置されている。配線板５４は、樹脂ケース５３の基板収容室５３ａに配置されている。ホール素子（図示せず）は、バスバー５１に流れた電流による磁界強度を電気信号に変換することによって電流値を計測する。

シールド部材５５は、ケース本体５３ｂを外側から挟み込むようにして配置されている。シールド部材５５は、その両側面部が樹脂ケース５３の一対のシールド部材挿入孔５３ｅに圧入され、且つ、その底面部が樹脂ケース５３の溶着部５３ｇで押さえられ、樹脂ケース５３に固定されている。シールド部材５５は、バスバー５１とホール素子（図示せず）を囲むように配置されている。このように、シールド部材５５がケース本体５３ｂの外面に配置され、一方、バスバー５１がケース本体５３ｂの内部に配置され、双方は接触しない位置に配置されている。

バスバー５１に電流が通電されると、この電流値に応じた強さの磁界が発生する。この発生した磁界をホール素子（図示せず）が検知し、磁界強度を電気信号に変換して出力する。このようなホール素子（図示せず）の出力によって電流値を計測する。そして、シールド部材５５が外部からの磁界をシールドするため、外部磁界による悪影響を極力防止でき、正確な電流値を計測できる。

次に、前記した電流センサ５０の製造手順を説明する。バスバー５１と出力端子５２をインサート部品としてインサート成形する。これにより、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、バスバー５１と出力端子５２を一体とする樹脂ケース５３を作製する。

次に、図１１に示すように、ホール素子等が実装された配線板５４を樹脂ケース５３の基板収容室５３ａに収容し、出力端子５２と配線板５４の端子間を半田付け等によって固定する。又、シールド部材５５をケース本体５３ｂの外側から挟み込みつつ挿入し、シールド部材５５の両側面部を樹脂ケース５３の一対のシールド部材挿入孔５３ｅに圧入する。これにより、シールド部材５５が樹脂ケース５３に仮組み付けされる。仮組み付け状態では、図１２及び図１３に示すように、シールド部材５５の底面部の孔５５ａ（図１１に示す）より樹脂ケース５３の溶融用ロッド５３ｈが突出する。

次に、樹脂ケース５３の溶融用ロッド５３ｈに熱を加え、図１４に示すように、溶融した溶融用ロッド５３ｈを潰して溶融固定部５３ｉを形成する。これにより、シールド部材５５の組み付けが完了する。

特開２００９−１５０６５４号公報

前記従来の電流センサ５０の製造方法では、バスバー５１はインサート成形される樹脂ケース５３のインサート部品であるため、樹脂ケース５３に対して位置精度良く固定される。しかし、シールド部材５５はインサート成形された樹脂ケース５３に後から組み付けられるため、シールド部材５５の樹脂ケース５３への位置精度が樹脂ケース５３の成形精度に依存する。従って、シールド部材５５を高い位置精度で樹脂ケース５３に固定できない恐れがある。シールド部材５５を樹脂ケース５３に高い精度で固定できないと、バスバー５１やホール素子（図示せず）等との間の位置精度が低下し、高精度の電流センサ５０を作製することができない。

又、シールド部材５５を樹脂ケース５３に固定するためには、樹脂ケース５３のインサート成形工程の後に、溶融用ロッド５３ｈを熱によって潰す作業（シールド部材５５を樹脂ケース５３に固定する作業）が必要であり、製造工程が多工程するという問題もある。

そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、導電線部材と共にシールド部材を樹脂ケースに高い位置精度で固定でき、しかも、製造工程も削減できる電流センサの製造方法及び電流センサを提供することを目的とする。

請求項１の発明は、電流を流す導体と、前記導体に流れた電流値を計測する電流計測素子と、前記導体及び前記電流計測素子を囲むように配置されたシールド部材と、前記導体と前記シールド部材が固定された樹脂ケースとを備えた電流センサの製造方法であって、前記導体と前記シールド部材を共にインサート部品としてインサート成形することにより前記樹脂ケースを成形したことを特徴とする電流センサの製造方法である。

請求項２の発明は、電流を流す導体と、前記導体に流れた電流値を計測する電流計測素子と、前記導体及び前記電流計測素子を囲むように配置されたシールド部材と、前記導体と前記シールド部材を共にインサート部品としてインサート成形された樹脂ケースとを備えたことを特徴とする電流センサである。

請求項３の発明は、請求項２記載の電流センサであって、ヒュージブルリンクを構成するバスバーを前記導体として、ヒュージブルリンクユニットに適用されたことを特徴とする電流センサである。

請求項１の発明によれば、シールド部材は導体と共にインサート成形により樹脂ケースに固定されるため、シールド部材は導体と共に高い位置精度で樹脂ケースに固定される。又、シールド部材はインサート成形のインサート部品であるため、インサート成形後に、従来例のようにシールド部材を樹脂ケースに固定する作業が必要なく、製造工程の削減になる。

シールド部材はインサート成形のインサート部品であるため、シールド部材を樹脂ケースの表面より極力露出しないように配置することができるため、シールド部材を外力から保護することができ、又、シールド部材の腐食の進行を抑制できる。

請求項２の発明によれば、シールド部材は導体と共にインサート成形により樹脂ケースに固定されるため、シールド部材は導体と共に高い位置精度で樹脂ケースに固定されている。又、シールド部材はインサート成形のインサート部品であるため、従来例のようにシールド部材を樹脂ケースに固定する作業が必要なく、製造工程の削減になる。

シールド部材はインサート成形のインサート部品であるため、シールド部材を樹脂ケースの表面より極力露出しないように配置することができるため、シールド部材を外力から保護することができ、又、シールド部材の腐食の進行を抑制できる。

請求項３の発明によれば、請求項２の発明の効果に加え、ヒュージブルリンクユニットに部品の共有化を図りつつ電流センサを配置でき、電流センサの設置スペースをコンパクト化できる。これにより、電流センサの配置の自由度が向上する。

本発明の一実施形態を示し、電流センサの斜視図である。 本発明の一実施形態を示し、電流センサの断面図である。 本発明の一実施形態を示し、金型装置の下型の斜視図である。 本発明の一実施形態を示し、出力端子のセット後を示す下型の斜視図である。 本発明の一実施形態を示し、シールド部材のセット後を示す下型の斜視図である。 本発明の一実施形態を示し、バスバーのセット後を示す下型の斜視図である。 本発明の一実施形態を示し、インサート成形によって樹脂ケースが成形された状態を示す下型の斜視図である。 従来例を示し、電流センサの斜視図である。 従来例を示し、電流センサの要部斜視図である。 従来例を示し、（ａ）はインサート成形により成形された樹脂ケースの上面図、（ｂ）はインサート成形により成形された樹脂ケースの正面図である。 従来例を示し、樹脂ケースに配線板やシールド部材を組み付けする過程を示す斜視図である。 従来例を示し、樹脂ケースにシールド部材を仮組み付けした状態を示す斜視図である。 従来例を示し、樹脂ケースにシールド部材を仮組み付けした状態を示す断面図である。 従来例を示し、樹脂ケースにシールド部材を固定した状態を示す断面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

（一実施形態）
図１〜図７は本発明の一実施形態を示し、図１は電流センサ１の斜視図、図２は電流センサ１の断面図、図３は金型装置の下型２０の斜視図、図４〜図７はそれぞれ電流センサ１の製造過程を示す斜視図である。

図１及び図２に示すように、電流センサ１は、導体であるバスバー２と、複数本の出力端子３と、バスバー２に流れた電流値を計測する電流計測素子であるホール素子（図示せず）等が実装された配線板４と、シールド部材５と、バスバー２とシールド部材５と複数本の出力端子３を共にインサート部品としてインサート成形により形成された樹脂ケース１０とを備えている。

樹脂ケース１０は、基板収容室１１ａを有するケース本体１１と、このケース本体１１の下面より突設されたコネクタハウジング１２とを備えている。ケース本体１１の基板収容室１１ａ側の上端部とケース本体１１の底面側には、４つの凹部１３，（図示せず）がそれぞれ形成されている。凹部１３，（図示せず）は、樹脂ケース１０の下記するインサート成形に際して金型装置のシールド上方支持部（図示せず）とシールド下方支持部２４によって形成されるものである。

バスバー２は、ストレート状の金属プレートである。バスバー２は、その中央箇所が樹脂ケース１０に埋設されている。これにより、バスバー２は、樹脂ケース１０に固定されている。バスバー２の両端側は、樹脂ケース１０のケース本体１１より露出されている。バスバー２の両端側の露出箇所には、取付孔２ａが形成されている。この両方の取付孔２ａを用いて、バスバー２に電流を通電するための一対の電流供給端子（図示せず）に接続される。バスバー２の中央箇所の両側端には、切欠部２ｂ（図６に示す）がそれぞれ形成されている。バスバー２の中央箇所には、端子貫通孔２ｃ（図６に示す）が開口されている。

複数本の出力端子３は、その中央箇所が樹脂ケース１０に埋設されている。これにより、各出力端子３は、樹脂ケース１０に固定されている。各出力端子３の上端側は樹脂ケース１０の基板収容室１１ａ内に立設され、出力端子３の下端側はコネクタハウジング１２内に突出されている。

配線板４は、樹脂ケース１０の基板収容室１１ａに配置されている。ホール素子（図示せず）は、バスバー２に流れた電流による磁界強度を電気信号に変換することによって電流値を計測する。

シールド部材５は、底面部５ａと一対の側面部５ｂとからなるコ字形状の導電性プレートである。シールド部材５は、バスバー２の一部領域とホール素子（図示せず）を囲むようにして樹脂ケース１０に埋設されている。シールド部材５とバスバー２は、共に樹脂ケース１０内に配置されているが、互いに接触しないように離間位置に配置されている。つまり、シールド部材５とバスバー２は、樹脂層を介して配置されている。シールド部材５は、樹脂ケース１０の表面よりほとんど露出しないようにして埋設されている。

上記構成において、バスバー２に電流が通電されると、この電流値に応じた強さの磁界が発生する。この発生した磁界をホール素子（図示せず）が検知し、磁界強度を電気信号に変換して出力する。このようなホール素子（図示せず）の出力によって電流値を計測する。そして、シールド部材５が外部からの磁界をシールドするため、外部磁界による悪影響を極力防止でき、正確な電流値を計測できる。

次に、インサート成形に使用する金型装置について説明する。金型装置は、下型２０と上型（図示せず）を有する。下型２０は、図３に示すように、樹脂ケース１０のケース本体１１の下半分とコネクタハウジング１２の全体とに対応する外形形状を有する下方キャビティ室２１とこの両側に配置されたバスバー支持凹部２２とを有する。下方キャビティ室２１には、複数の端子支持部２３とシールド下方支持部２４が設けられている。シールド下方支持部２４は、四つの角支持台２４ａより構成されている。これにより、成形後になるべくシールド部材５が樹脂ケース１０の表面より露出する面積が小さくて済むようになっている。

上型（図示せず）は、樹脂ケース１０のケース本体１１の上半分に対応する外形形状を有する上方キャビティ室（図示せず）を有する。上方キャビティ室（図示せず）の上面には複数の端子逃げ孔（図示せず）が開口されている。上方キャビティ室（図示せず）には、シールド上方支持部（図示せず）が設けられている。シールド上方支持部（図示せず）は、シールド下方支持部２４と同様の理由により四つの角支持台（図示せず）より構成されている。

次に、前記した電流センサ１の製造手順を説明する。先ず、図４に示すように、下型２０の複数の端子支持部２３に出力端子３をそれぞれセットする。次に、図５に示すように、下型２０のシールド下方支持部２４にシールド部材５の底面部５ａを配置し、シールド部材５をセットする。次に、図６に示すように、下型２０のバスバー支持凹部２２にバスバー２をセットする。ここで、バスバー２の端子貫通孔２ｃに複数本の出力端子３が入り込むようにしてバスバー２をセットする。又、セットされたバスバー２の高さは、シールド部材５の底面部５ａの高さより高く、且つ、セットされたバスバー２の一対の切欠部２ｂを有する箇所の幅は、シールド部材５の一対の側面部５ｂの幅より狭い。これにより、バスバー２とシールド部材５は互いに接触することなく離間位置でセットされる。

次に、下型２０と上型（図示せず）を型締めする。すると、複数の出力端子３の上方側が上型（図示せず）の端子逃げ孔（図示せず）に入り込み、シールド部材５の両方の側面部５ｂの上端がシールド上方支持部（図示せず）に支持される。下型２０と上型（図示せず）を閉じた状態で、下方キャビティ室２１と上方キャビティ室（図示せず）に溶融樹脂を充填し、充填した溶融樹脂の固化後に下型２０と上型（図示せず）間を型開きする。このインサート成形により、図７に示すように、バスバー２と複数の出力端子３とシールド部材５を一体とする樹脂ケース１０が作製される。

その後、樹脂ケース１０の基板収容室１１ａに配線板４を収容し、配線板４の端子と出力端子３間を半田付け等すれば、完了する。

以上説明したように、電流を流すバスバー２と、バスバー２に流れた電流値を計測するホール素子（図示せず）と、バスバー２及びホール素子（図示せず）を囲むように配置されたシールド部材５と、バスバー２とシールド部材５が固定された樹脂ケース１０とを備え、バスバー２とシールド部材５を共にインサート部品としてインサート成形することにより樹脂ケース１０を成形した。従って、シールド部材５はバスバー２と共にインサート成形により樹脂ケース１０に固定されるため、シールド部材５はバスバー２と共に高い位置精度で樹脂ケース１０に固定される。又、シールド部材５はインサート成形のインサート部品であるため、インサート成形後に、従来例のようにシールド部材５を樹脂ケース１０に固定する作業が必要なく、製造工程の削減になる。更に、シールド部材５はインサート成形のインサート部品であるため、この実施形態のように、シールド部材５を樹脂ケース１０の表面より極力露出しないように配置することができ、シールド部材５を外力から保護することができ、又、シールド部材５の腐食の進行を抑制できる。

（実施形態の変形例）
車両には、バッテリ端子に取り付けられるヒュージブルリンクユニット（図示せず）が搭載される場合がある。このヒュージブルリンクユニットは、ヒュージブルリンクがバスバーにて形成されている。このバスバーを導電性部材として電流センサ１を作製する。このように構成すれば、ヒュージブルリンクユニットに部品の共有化を図りつつ電流センサ１を配置でき、電流センサ１の設置スペースをコンパクト化できる。これにより、電流センサ１の配置の自由度が向上する。又、ヒュージブルリンクユニットの樹脂ケースと電流センサ１の樹脂ケース１０を共有化しても良い。

（その他）
前記実施形態では、導体は、バスバーであるが、バスバー以外の部材より構成しても良い。

前記実施形態では、電流計測素子は、ホール素子にて構成されているが、バスバーに流れる電流値を計測できるものであれば良い。

１ 電流センサ
２ バスバー（導体）
５ シールド部材
１０ 樹脂ケース

Claims (3)

1. 電流を流す導体と、前記導体に流れた電流値を計測する電流計測素子と、前記導体及び前記電流計測素子を囲むように配置されたシールド部材と、前記導体と前記シールド部材が固定された樹脂ケースとを備えた電流センサの製造方法であって、
   前記導体と前記シールド部材を共にインサート部品としてインサート成形することにより前記樹脂ケースを成形したことを特徴とする電流センサの製造方法。
2. 電流を流す導体と、
   前記導体に流れた電流値を計測する電流計測素子と、
   前記導体及び前記電流計測素子を囲むように配置されたシールド部材と、
   前記導体と前記シールド部材を共にインサート部品としてインサート成形された樹脂ケースとを備えたことを特徴とする電流センサ。
3. 請求項２記載の電流センサであって、
   ヒュージブルリンクを構成するバスバーを前記導体として、ヒュージブルリンクユニットに適用されたことを特徴とする電流センサ。

Images