JP2012145431A - 電流検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁性体コア及び磁電変換素子を備えた電流検出装置が、磁気ノイズを受ける環境下においても、磁気ノイズの影響の小さな正しい検出信号を出力できること。
【解決手段】電流検出装置１は、支持具によって支持された複数の磁性体コア１０及び複数のホール素子２０を備える。複数の磁性体コア１０は、それらの中空部１２が電流通過経路をなす中心直線９に沿って間隔を空けて重なり、かつ、複数の磁性体コア１０における中空部１２各々に対するギャップ部１１各々の方向が異なる状態で支持される。さらに、複数のホール素子２０は、複数の磁性体コア１０各々のギャップ部１１に位置する状態で支持される。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁性体コアを備えた電流検出装置に関し、特に、ノイズによる誤検出を防止できる電流検出装置に関する。

ハイブリッド自動車又は電気自動車などの車両には、バッテリに接続されたバスバーに流れる電流を検出する電流検出装置が搭載されることが多い。また、そのような電流検出装置としては、磁気比例方式の電流検出装置又は磁気平衡方式の電流検出装置が採用される場合がある。

磁気比例方式又は磁気平衡方式の電流検出装置は、例えば、特許文献１に示されるように、磁性体コアと磁電変換素子（磁気感応素子）とを備える。磁電変換素子としては、通常、ホール素子が採用される。図１４は、従来の電流検出装置における磁性体コア１０及びホール素子２０の位置関係を示す図である。

図１４に示されるように、磁性体コア１０は、両端がギャップ部１１を介して対向し、バスバーなどの電流伝送媒体が貫通する中空部１２の周囲を囲んで一連に形成された概ねリング状の磁性体である。磁性体コア１０の中空部１２は、被検出電流が通過する空間である。

また、ホール素子２０は、磁性体コア１０のギャップ部１１に配置され、中空部１２を貫通する電流に応じて変化する磁束を検出し、磁束の検出信号を電気信号として出力する磁電変換素子である。

特許文献１に示されるように、従来の電流検出装置においては、磁性体コア１０とホール素子２０と磁性体コア１０の中空部１２を貫通するバスバーとが、絶縁性の筐体によって一定の位置関係に保持されることが多い。この筐体は、電流検出装置を構成する複数の部品を一定の位置関係に位置決めする。

特開２００９−１２８１１６号公報

ところで、車両は、強力なモータを備えた列車の線路の沿線などのように磁気ノイズを受けやすい場所へ移動することがある。また、車両において、ある電流経路に配置された電流検出装置が、近接する他の電流経路から磁気ノイズを受ける場合もある。そして、車両に搭載された電流検出装置は、磁気ノイズを受ける環境下において、誤った検出信号を出力してしまう場合がある。

図１４に示される例では、ホール素子２０は、磁性体コア１０における中空部１２の中心及ギャップ部１１の中心を通る第一平面７ａ内に位置し、第一平面７ａに直交する方向の磁界を形成する磁気を検出する。この場合、第一平面７ａに平行な方向の磁界を形成する磁気ノイズは、ホール素子２０に対して影響を与えない。

しかしながら、第一平面７ａに交差する第二平面７ｂ、第三平面７ｃ及び第四平面７ｄの各々に平行な磁界を形成する磁気ノイズは、第一平面７ａに直交する磁界の成分を含むため、ホール素子２０に悪影響をおよぼす。特に、第一平面７ａに直交する第二平面７ｂに平行な磁界を形成する磁気ノイズは、ホール素子２０に対して大きな悪影響をおよぼす。なお、図１４において、第三平面７ｃ及び第四平面７ｄは、第１平面７ａ及び第２平面７ｂに対して４５°の角度をなす平面である。

従来の電流検出装置は、磁気ノイズを受ける環境下におかれた場合に、磁気ノイズの影響の小さな正しい検出信号を出力することができないという問題点を有している。

本発明は、磁性体コア及び磁電変換素子を備えた電流検出装置が、磁気ノイズを受ける環境下においても、磁気ノイズの影響の小さな正しい検出信号を出力できることを目的とする。

本発明に係る電流検出装置は、以下に示す各構成要素を備える。
（１）第１の構成要素は、両端がギャップ部を介して対向し、電流が通過する第一の中空部の周囲を囲んで一連に形成された複数の磁性体コアである。
（２）第２の構成要素は、前記ギャップ部に配置され、前記第一の中空部を通過する電流に応じて変化する磁束を検出する複数の磁電変換素子である。
（３）第３の構成要素は、複数の前記磁性体コア各々の前記第一の中空部が１つの電流通過経路に沿って間隔を空けて重なり、かつ、複数の前記磁性体コアにおける前記第一の中空部各々に対する前記ギャップ部各々の方向が異なり、かつ、複数の前記磁電変換素子が複数の前記磁性体コア各々の前記ギャップ部に位置する状態で、複数の前記磁性体コア及び複数の前記磁電変換素子を支持する支持具である。

また、Ｎ＝３又はＮ＝４であるとした場合に、本発明に係る電流検出装置において、前記支持具が、Ｎ個の前記磁性体コアの前記ギャップ部及びＮ個の前記磁電変換素子が、Ｎ個の前記磁性体コアの前記第一の中空部の中心を通り相互に４５°又は９０°の角度をなすＮ個の平面内各々に位置する状態で、Ｎ個の前記磁性体コア及びＮ個の前記磁電変換素子を支持することが望ましい。

また、本発明に係る電流検出装置において、前記支持具が、以下の各構成要素を備えることが考えられる。
（３−１）前記支持具の第１の構成要素は、複数の前記磁性体コア各々の間に挟み込まれ、複数の前記磁性体コアの前記第一の中空部とともに前記電流通過経路の空間を形成する第二の中空部が形成された絶縁体からなるスペーサである。
（３−２）前記支持具の第２の構成要素は、複数の前記磁性体コアの前記第一の中空部及び前記スペーサの前記第二の中空部を貫いて形成され、複数の前記磁性体コア及び前記スペーサを支持するコア支持部である。
（３−３）前記支持具の第３の構成要素は、前記コア支持部に対してそれぞれ異なる方向において、複数の前記磁性体コア各々の前記ギャップ部に嵌まるとともに、その内側で複数の前記磁電変換素子各々を支持する素子支持部である。

また、本発明に係る電流検出装置において、前記素子支持部が、以下の各構成要素を含むことが考えられる。
（３−３−１）前記素子支持部の第１の構成要素は、前記電流通過経路に沿う方向における一方の端に位置する前記磁性体コアの前記ギャップ部に嵌り、前記磁電変換素子を内側で支持する第一素子支持部である。
（３−３−２）前記素子支持部の第２の構成要素は、１つ又は複数の前記スペーサ各々の表裏各面における前記第二の中空部に対して異なる方向の位置に突出して形成され、１つ又は複数の前記スペーサ各々に隣接する２つの前記磁性体コア各々の前記ギャップ部に嵌り、前記磁電変換素子を内側で支持する第二素子支持部である。

本発明に係る電流検出装置において、複数の磁性体コアが、それらの中空部各々に対するギャップ部各々の方向が異なる状態で支持され、さらに、複数の磁電変換素子が、複数の磁性体コア各々のギャップ部に位置する状態で支持される。即ち、複数の磁電変換素子は、それぞれ異なる方向の磁界を形成する磁束を検出する。そのため、本発明に係る電流検出装置が、磁気ノイズを受ける環境下におかれた場合でも、複数の磁電変換素子のうちの少なくとも１つは、磁気ノイズの影響の小さな正しい検出信号を出力する。

また、Ｎ＝３又はＮ＝４であるとした場合に、Ｎ個の磁性体コアのギャップ部とＮ個の磁電変換素子とが、Ｎ個の磁性体コアの中空部の中心を通り相互に４５°又は９０°の角度をなすＮ個の平面内各々に位置すれば好適である。この場合、Ｎ個の磁電変換素子のうちの少なくとも１つは、磁気ノイズの磁界の方向に対して４５°から９０°をなす方向の磁束を検出し、磁気ノイズの影響の小さな正しい検出信号を出力する。

また、Ｍが２以上の整数であるとした場合に、支持具が、Ｍ個の磁性体コアの中空部（第一中空部）とともに電流通過経路の空間を形成する中空部（第二中空部）が形成された（Ｍ−１）個のスペーサを備えれば、隣り合う磁性体コア及び磁電変換素子のセットが、接近し過ぎることによって相互に悪影響をおよぼすことを防止できる。

また、支持具のコア支持部が、Ｍ個の磁性体コア及び（Ｍ−１）個のスペーサを、それらの中空部を貫いて支持する場合、磁性体コアがその外縁部で支持される場合に比べ、コア支持部のコンパクト化が可能となる。さらに、支持具の素子支持部が、コア支持部に対してそれぞれ異なる方向においてＭ個の磁性体コア各々のギャップ部に嵌まるとともに、その内側でＭ個の磁電変換素子各々を支持すれば、磁性体コアと磁電変換素子とが高い精度で位置決めされる。

また、支持具の素子支持部が、一方の端に位置する磁性体コアのギャップ部に嵌る第一素子支持部と、スペーサの表裏各面から突出して隣接する２つの磁性体コアのギャップ部に嵌る第二素子支持部とを備える場合、素子支持部は、磁性体コアの外縁から外側へはみ出さずに磁電変換素子を支持できる。その結果、装置のコンパクト化が可能となる。

本発明の実施形態に係る電流検出装置１が備える磁性体コア及び磁電変換素子の斜視図である。 電流検出装置１が備える磁性体コア及び磁電変換素子の正面図である。 電流検出装置１の組み立て工程における第１工程を示す斜視図である。 電流検出装置１の組み立て工程における第２工程を示す斜視図である。 電流検出装置１の組み立て工程における第３工程を示す斜視図である。 電流検出装置１の組み立て工程における第４工程を示す斜視図である。 電流検出装置１の組み立て工程における第５工程を示す斜視図である。 電流検出装置１の組み立て工程における第６工程を示す斜視図である。 電流検出装置１の組み立て工程における第７工程から第９工程を示す斜視図である。 電流検出装置１の組み立て工程における第１０工程を示す斜視図である。 電流検出装置１の組み立て工程における第１１工程を示す斜視図である。 電流検出装置１の斜視図である。 電流検出装置１の一部の断面図である。 従来の電流検出装置における磁性体コア及び磁電変換素子の位置関係を示す図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であり、本発明の技術的範囲を限定する事例ではない。

まず、図１及び図２を参照しつつ、本発明の実施形態に係る電流検出装置１が備える磁性体コア１０及びホール素子２０について説明する。電流検出装置１は、電気自動車又はハイブリッド自動車などの車両において、バッテリとモータなどの機器とを電気的に接続するバスバーに流れる電流を検出する装置である。図１に示されるように、電流検出装置１は、複数の磁性体コア１０と、それと同数のホール素子２０とを備える。本実施形態において、電流検出装置１は、３つの磁性体コア１０及び３つのホール素子２０を備える。

＜磁性体コア＞
磁性体コア１０は、フェライト又はケイ素鋼などからなる磁性体であり、両端が数ミリメートル程度のギャップ部１１を介して対向し、中空部１２の周囲を囲んで一連に形成された形状を有している。即ち、磁性体コア１０は、狭いギャップ部１１を有するものの概ね環状に形成されている。本実施形態における磁性体コア１０は、円形状の中空部１２を囲む円環状に形成されている。

＜ホール素子（磁電変換素子）＞
ホール素子２０は、磁性体コア１０のギャップ部１１に配置され、磁性体コア１０の中空部１２を通過する電流に応じて変化する磁束を検出し、磁束の検出信号を電気信号として出力する磁電変換素子の一例である。また、ホール素子２０は、給電端子及び検出信号の出力端子を含む複数の端子２１を備えている。

図１及び図２に示されるように、３個の前記磁性体コア１０は、それら各々の中空部１２が１本の直線９に沿って間隔を空けて重なり、かつ、３個の磁性体コア１０における中空部１２各々に対するギャップ部１１各々の方向が異なる状態で支持される。また、３個のホール素子２０は、３個の磁性体コア１０各々のギャップ部１１に位置する状態で支持される。直線９は、３個の磁性体コア１０各々の中空部１２の中心を貫く直線であり、検出対象の電流は、直線９に沿って流れる。以下、直線９のことを中心直線９と称する。中心直線９に沿う方向は、３個の磁性体コア１０各々の中空部１２を貫く電流通過経路に沿う方向である。

以下、３組の磁性体コア１０及びホール素子２０のセット各々は、符号"ａ"、"ｂ"及び"ｃ"で識別される。即ち、３個の磁性体コア１０は、第一磁性体コア１０ａ、第二磁性体コア１０ｂ及び第三磁性体コア１０ｃを含む。また、３個のホール素子２０は、第一ホール素子２０ａ、第二ホール素子２０ｂ及び第三ホール素子２０ｃを含む。

図２に示されるように、第一磁性体コア１０ａのギャップ部１１ａ及び第一ホール素子２０ａは、３個の磁性体コア１０各々の中空部１２の中心を貫く中心直線９を含む第一平面８ａ内に位置する。また、第二磁性体コア１０ｂのギャップ部１１ｂ及び第二ホール素子２０ｂは、中心直線９を含み、かつ、第一平面８ａと公差する第二平面８ｂ内に位置する。さらに、第三磁性体コア１０ｃのギャップ部１１ｃ及び第三ホール素子２０ｃは、中心直線９を含み、かつ、第一平面８ａ及び第二平面８ｂと公差する第三平面８ｃ内に位置する。図２に示される例では、第一平面８ａ及び第二平面８ｂがなす角度と、第二平面８ｂ及び第三平面８ｃがなす角度とは同じ角度である。

＜部品の支持構造＞
続いて、図３から図１３を参照しつつ、電流検出装置１が備える他の構成部品及び複数組の磁性体コア１０及びホール素子２０のセットを支持する構造について説明する。以下、電流検出装置１の組み立て工程を説明することにより、電流検出装置１の構造について説明する。なお、図３から図１１は、電流検出装置１の組み立て工程における第１工程から第９工程を示す斜視図である。また、図１２は電流検出装置１の斜視図であり、図１３は電流検出装置１の一部の断面図である。

図３及び図１１に示されるように、電流検出装置１は、３個の磁性体コア１０及び３個のホール素子２０を一定の位置関係で支持する支持具として、絶縁筐体３０及び２個のスペーサ４０を備える。さらに、電流検出装置１は、３個の磁性体コア１０の中空部１２を流れる電流の伝送媒体として、電流検出用バスバー５０を備える。さらに、電流検出装置１は、ホール素子２０が実装された電子基板６０を備える。

＜電流検出用バスバー＞
電流検出用バスバー５０は、銅などの金属からなる導体であり、バッテリと電装機器とを電気的に接続するバスバーの一部である。即ち、電流検出用バスバー５０には、検出対象の電流が流れる。また、電流検出用バスバー５０は、バッテリに対して予め接続されたバッテリ側のバスバーと、電装機器に対して予め接続された機器側のバスバーとは独立した部材である。そして、電流検出用バスバー５０は、その両端が予め敷設された他のバスバー（バッテリ側のバスバー及び機器側のバスバー）に対して接続される。

図３に示されるように、電流検出用バスバー５０は、概ね、中央部分において一定の範囲を占める第一部分５１とその両側の第二部分５２とにより構成されている。第一部分５１は、複数の磁性体コア１０の中空部１２を中心直線９に沿って貫通する部分である。中心直線９の方向は、磁性体コア１０の厚み方向であり、環状の磁性体コア１０を筒とみなした場合におけるその筒の軸心方向であり、さらに、環状の磁性体コア１０が形成する面に直交する方向でもある。

電流検出用バスバー５０の第一部分５１は、複数の磁性体コア１０の中空部１２を中心直線９に沿って貫通する部分である。電流検出用バスバー５０の第二部分５２は、第一部分５１に対し中心直線９の方向の両側各々に連なる平板状の部分である。

電流検出用バスバー５０において、第一部分５１の断面の輪郭形状は、第二部分５２に対してくびれた形状を有している。電流検出用バスバー５０が採用されることにより、前段及び後段の他のバスバーの幅との関係において比較的小さな磁性体コア１０を採用することができ、磁性体コア１０を含む装置全体の大型化を回避できる。

さらに、電流検出用バスバー５０において、第一部分５１の断面の輪郭形状は、その最小幅が第二部分５２の厚み（最小幅）よりも大きく形成されている。これにより、第一部分５１における導体の断面積は、第二部分５２における導体の断面積と比較して大幅に小さくならない。そのため、電流検出用バスバー５０において、第一部分５１における過剰な発熱を防止できる。

また、電流検出用バスバー５０の第二部分５２には、他のバスバーとの連結用のネジが通されるネジ止め用の孔５３が形成されている。この孔５３が形成された第二部分５２は、前段及び後段の他のバスバーと連結される端子部である。

＜電子基板＞
図１０に示されるように、電子基板６０は、３個のホール素子２０がそれらの端子２１の部分において実装されるプリント回路基板である。また、電子基板６０には、３個のホール素子２０の他、３個のホール素子２０各々から出力される磁束の検出信号を増幅する回路と、その回路と外部の他の回路とを接続するコネクタ６２とが実装されている。従って、コネクタ６２は、各ホール素子２０に対して電気的に接続されており、各ホール素子２０は、コネクタ６２を含む電子基板６０を介して、外部の回路と接続される。

＜支持具＞
電流検出装置１において、絶縁筐体３０及び後述するスペーサ４０は、３個の磁性体コア１０と３個のホール素子２０と電流検出用バスバー５０とを一定の位置関係に位置決めしつつ支持する支持具である。

図３及び図１１に示されるように、絶縁筐体３０は、絶縁体からなる部材であり、本体ケース３１及び本体ケース３１に取り付けられる蓋部材３２とを含む。本体ケース３１及び蓋部材３２の各々は、例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）又はＡＢＳ樹脂などの絶縁性の樹脂からなる一体成型部材である。

図３に示されるように、本体ケース３１は、開口部を有する箱状に形成されている。また、図１１に示されるように、蓋部材３２は、本体ケース３１に取り付けられることによって本体ケース３１の開口部を塞ぐ。本体ケース３１には、その内側の面において突出するコア支持部３５及び第一素子支持部３６が形成されている。

コア支持部３５は、中心直線９に沿う中空部３５１及びその中空部３５１の両側のスリット３５２を挟んで対応して形成された一対の半筒状の部分である。また、第一素子支持部３６は、中心直線９に沿う方向における一方の端に位置する第一磁性体コア１０ａのギャップ部に嵌り、その内側で第一ホール素子２０ａの一部を支持する部分である。

一方、第一素子支持部３６は、内側において第一ホール素子２０ａの一部が嵌め入れられる穴を形成するとともに、外側において第一磁性体コア１０ａのギャップ部１１ａに嵌り込む輪郭を形成する一連の壁からなる。また、第一素子支持部３６を構成する壁には、第一ホール素子２０ａの端子２１の通路となる欠け部が形成されている。

第１工程において、電流検出用バスバー５０が本体ケース３１に組み付けられる。その際、電流検出用バスバー５０の一方の第二部分５２が、コア支持部３５の中空部３５１及びスリット３５２に通され、さらに、電流検出用バスバーの第一部分５１が、コア支持部３５の中空部３５１に通される。

次に、図４に示されるように、第２工程において、第一磁性体コア１０ａが、本体ケース３１に組み付けられる。この第２工程において、電流検出用バスバー５０が、第一磁性体コア１０ａの中空部１２ａ及びギャップ部１１ａに通される。さらに、第２工程において、コア支持部３５が、第一磁性体コア１０ａの中空部１２ａに通されるとともに、第一素子支持部３６が、第一磁性体コア１０ａのギャップ部１１ａに嵌め入れられる。

なお、第２工程において、第一磁性体コア１０ａは、中空部１２ａ及びギャップ部１１ａが電流検出用バスバー５０の第二部分５２を通過する状態から、ギャップ部１１ａが第一素子支持部３６に嵌り込む状態に至るまでの過程において、中心直線９に対する位置及び向きが適宜調整される。

次に、図５に示されるように、第３工程において、第一ホール素子２０ａの一部が、第一素子支持部３６の内側の穴に嵌め入れられる。

次に、図６に示されるように、第４工程において、一つ目のスペーサ４０が、本体ケース３１に組み付けられる。電流検出装置１は、ホール素子２０の数に対して１つ少ない数のスペーサ４０を備える。従って、本実施形態において、電流検出装置１は、２個のスペーサ４０を備える。

スペーサ４０は、例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）又はＡＢＳ樹脂などの絶縁性の樹脂からなる一体成型部材である。スペーサ４０は、複数の磁性体コア１０各々の間に挟み込まれる絶縁体からなる部材であり、その表裏両面が隣接する２つの磁性体コア１０と接する。スペーサ４０は、隣接する２つの磁性体コア１０各々の間隔を一定に維持するとともに、隣接する２つの磁性体コア１０を電気的に絶縁する機能を果たす。

本実施形態におけるスペーサ４０は、磁性体コア１０と同様に、両端が数ミリメートル程度のギャップ部４１を介して対向し、複数の磁性体コア１０の中空部１２とともに電流通過経路の空間を形成する中空部４２を囲んで一連に形成された形状を有している。本実施形態におけるスペーサ４０は、狭いギャップ部４１を有するものの概ね環状に形成され、円形状の中空部４２を囲む円環状に形成されている。

また、スペーサ４０の表裏各面には第二素子支持部４３が形成されている。スペーサ４０の第一の面に形成された第二素子支持部４３ａと、スペーサ４０における第一の面に対する反対側の第二の面に形成された第二素子支持部４３ｂとは、スペーサ４０の中空部４２に対して異なる方向の位置に突出して形成されている。これら第二素子支持部４３ａ，４３ｂは、当該スペーサ４０に隣接する２つの磁性体コア１０各々のギャップ部１１に嵌り、ホール素子２０を内側で支持する部分である。

図６に示されるように、第二素子支持部４３は、内側においてホール素子２０が嵌め入れられる穴４４を形成するとともに、外側において磁性体コア１０のギャップ部１１に嵌り込む輪郭を形成する一連の壁からなる。また、第二素子支持部４３を構成する壁には、ホール素子２０の端子２１の通路となる欠け部４５が形成されている。なお、第一素子支持部３６も、図６に示される第二素子支持部４３と同様の構造を備えている。

第４工程において、電流検出用バスバー５０が、一つ目のスペーサ４０の中空部４２及びギャップ部４１に通される。さらに、第４工程において、コア支持部３５が、一つ目のスペーサ４０の中空部４２に通されるとともに、一つ目のスペーサ４０の第一の面の第二素子支持部４３ａが、第一磁性体コア１０ａのギャップ部１１ａに嵌め入れられる。その際、第一ホール素子２０ａにおける第一素子支持部３６からはみ出た一部が、第二素子支持部４３ａの内側の穴４４に嵌り込む。

なお、第４工程において、スペーサ４０は、中空部４２及びギャップ部４１が電流検出用バスバー５０の第二部分５２を通過する状態から、第一の面の第二素子支持部４３ａが第一磁性体コア１０ａのギャップ部１１ａに嵌り込む状態に至るまでの過程において、中心直線９に対する位置及び向きが適宜調整される。

第一磁性体コア１０ａは、コア支持部３５で支持されるとともに、そのギャップ部１１の向きが、第一素子支持部３６及び一つ目のスペーサ４０の一方の第二素子支持部４３ａによって規制される。さらに、第一ホール素子２０ａは、第一素子支持部３６及び一つ目のスペーサ４０の一方の第二素子支持部４３ａにより、第一磁性体コア１０ａのギャップ部１１ａ内において支持される。

次に、図７に示されるように、第５工程において、第二磁性体コア１０ｂが、本体ケース３１に組み付けられる。この第５工程において、第２工程と同様に、電流検出用バスバー５０が、第二磁性体コア１０ｂの中空部１２ｂ及びギャップ部１１ｂに通される。さらに、第５工程において、コア支持部３５が、第二磁性体コア１０ｂの中空部１２ｂに通されるとともに、一つ目のスペーサ４０の第二の面の第二素子支持部４３ｂが、第二磁性体コア１０ｂのギャップ部１１ｂに嵌め入れられる。

前述したように、スペーサ４０における第一の面の第二素子支持部４３ａと第二の面の第二素子支持部４３ｂとは、中空部４２に対して異なる方向に設けられている。そのため、一つ目のスペーサ４０における第一の面の第二素子支持部４３ａが嵌る第一磁性体コア１０ａのギャップ部１１ａと、一つ目のスペーサ４０における第二の面の第二素子支持部４３ｂが嵌る第二磁性体コア１０ｂのギャップ部１１ｂとは、中心直線９に対して異なる方向の位置に固定される。

次に、図８に示されるように、第６工程において、第二ホール素子２０ｂの一部が、一つ目のスペーサ４０における第二の面の第二素子支持部４３ｂの内側の穴４４に嵌め入れられる。

次に、図９に示されるように、第７工程において、二つ目のスペーサ４０が、本体ケース３１に組み付けられる。この第７工程において、電流検出用バスバー５０が、二つ目のスペーサ４０の中空部４２及びギャップ部４１に通される。さらに、第７工程において、コア支持部３５が、二つ目のスペーサ４０の中空部４２に通されるとともに、二つ目のスペーサ４０の第一の面の第二素子支持部４３ａが、第二磁性体コア１０ｂのギャップ部１１ｂに嵌め入れられる。その際、第二ホール素子２０ｂにおける一つ目のスペーサ４０における第二素子支持部４３ｂからはみ出た一部が、二つ目のスペーサ４０における第二素子支持部４３ａの内側の穴４４に嵌り込む。

さらに、図９に示されるように、第８工程において、第三磁性体コア１０ｃが、本体ケース３１に組み付けられる。この第８工程において、第５工程と同様に、電流検出用バスバー５０が、第三磁性体コア１０ｃの中空部１２ｃ及びギャップ部１１ｃに通される。さらに、第８工程において、コア支持部３５が、第三磁性体コア１０ｃの中空部１２ｃに通されるとともに、二つ目のスペーサ４０の第二の面の第二素子支持部４３ｂが、第三磁性体コア１０ｃのギャップ部１１ｃに嵌め入れられる。

前述したように、スペーサ４０における第一の面の第二素子支持部４３ａと第二の面の第二素子支持部４３ｂとは、中空部４２に対して異なる方向に設けられている。そのため、一つ目のスペーサ４０における第一の面の第二素子支持部４３ａが嵌る第一磁性体コア１０ａのギャップ部１１ａと、一つ目のスペーサ４０における第二の面の第二素子支持部４３ｂ及び二つ目のスペーサ４０における第一の面の第二素子支持部４３ａが嵌る第二磁性体コア１０ｂのギャップ部１１ｂと、二つ目のスペーサ４０における第二の面の第二素子支持部４３ｂが嵌る第三磁性体コア１０ｃのギャップ部１１ｃとは、中心直線９に対して異なる方向の位置に固定される。

即ち、スペーサ４０における第一の面の第二素子支持部４３ａと第二の面の第二素子支持部４３ｂとが、中心直線９上の点である中空部４２の中心点に対してΔθ°異なる方向に設けられている場合、第一磁性体コア１０ａのギャップ部１１ａと、第二磁性体コア１０ｂのギャップ部１１ｂとは、中心直線９を基準にしてΔθ°異なる方向に配置される。また、第一磁性体コア１０ａのギャップ部１１ａと、第三磁性体コア１０ｃのギャップ部１１ｃとは、中心直線９を基準にして（２×Δθ）°異なる方向に配置される。なお、Δθ°は、例えば、４５°以上９０°以下の範囲内で設定される。

次に、図９に示されるように、第９工程において、第三ホール素子２０ｃの一部が、二つ目のスペーサ４０における第二の面の第二素子支持部４３ｂの内側の穴４４に嵌め入れられる。

次に、図１０に示されるように、第１０工程において、３個のホール素子２０が、それらから伸び出た端子２１の部分において電子基板６０に実装される。電子基板６０には、３つのホール素子２０各々の端子２１が挿入される３組の実装用の孔６１ａ，６１ｂ，６１ｃが形成されている。

最後に、図１１に示されるように、第１１工程において、蓋部材３２が、本体ケース３１に対して取り付けられる。本体ケース３１及び蓋部材３２には、それらを組み合わせ状態で保持するロック機構が設けられている。図１１に示されるロック機構は、本体ケース３１の側面に突出して形成された爪部３３と、蓋部材３２の側方に形成された環状の枠部３４とを備える。本体ケース３１の爪部３３が、蓋部材３２の枠部３４が形成する孔に嵌り込むことにより、本体ケース３１及び蓋部材３２は、それらが組み合わされた状態で保持される。

図１２は、本体ケース３１及び蓋部材３２が組み合わされた状態における電流検出装置１の斜視図である。また、図１３は、電流検出装置１における３個の磁性体コア１０が配置された部分の断面図である。図１３に示される断面図は、図２に示されるＤ−Ｄ平面の断面図である。

図１１に示されるように、蓋部材３２には、電流検出用バスバー５０の一方の第二部分５２（端子部）が貫通するスリット状の孔３８が形成されている。また、図１３に示されるように、本体ケース３１にも、電流検出用バスバー５０の他方の第二部分５２（端子部）が貫通するスリット状の孔３８が形成されている。さらに、本体ケース３１及び蓋部材３２各々の内側には、３個の磁性体コア１０を中心直線９に沿う方向の両側から挟み込む突起部３７が形成されている。突起部３７は、中心直線９に沿う方向に並ぶ３個の磁性体コア１０のうちの両端の２個の磁性体コア１０ａ，１０ｃに当接する。

絶縁筐体３０は、電流検出用バスバー５０の第二部分５２（端子部）とコネクタ６２の接続端とが外部に露出する状態で、３個の磁性体コア１０と３個のホール素子２０と電流検出用バスバー５０の第一部分５１とを覆いつつ、複数の磁性体コア１０を中心直線９に沿う方向の両側から挟み込んで保持する。

一般に、車両に搭載された電流検出装置おいて、磁気ノイズの影響による検出信号の変化は、モータなどの負荷に流れる電流の変化に比べて急峻である。そのため、電流検出装置１の検出信号を入力するマイクロコンピュータは、複数の検出信号各々について、ごく短い単位時間ごとの変化量を監視し、その変化量が予め定められた許容範囲内である検出信号を、磁気ノイズの影響を受けていない、もしくは磁気ノイズの影響の小さな正しい検出信号であると判定する正誤判定処理を行う。

また、複数のホール素子２０の検出信号について正誤判定処理を行うマイクロコンピュータと、その正誤判定処理の結果に従って、正しい検出信号のみをコネクタ６２を通じて出力するスイッチ回路とが、電子基板６０に実装されることも考えられる。

＜効果＞
電流検出装置１において、複数の磁性体コア１０は、それらの中空部１２各々に対するギャップ部１１各々の方向が異なる状態で支持され、さらに、複数のホール素子２０が、複数の磁性体コア１０各々のギャップ部１１に位置する状態で支持される。即ち、複数のホール素子２０は、それぞれ異なる方向の磁界を形成する磁束を検出する。そのため、電流検出装置１が、磁気ノイズを受ける環境下におかれた場合でも、複数のホール素子２０のうちの少なくとも１つは、磁気ノイズの影響の小さな正しい検出信号を出力する。

また、電流検出装置１において、磁性体コア１０及びホール素子２０各々の数Ｎが、３又は４である場合を考える。この場合、Ｎ個の磁性体コア１０のギャップ部１１とＮ個のホール素子２０とが、中心直線９を通り相互に４５°又は９０°の角度をなすＮ個の平面内各々に位置すれば好適である。この場合、Ｎ個のホール素子２０のうちの少なくとも１つは、磁気ノイズの磁界の方向に対して４５°から９０°をなす方向の磁束を検出し、磁気ノイズの影響の小さな正しい検出信号を出力する。

例えば、Ｎ＝３である場合、３個の磁性体コア１０各々のギャップ部１１及び３個のホール素子２０が、図１４に示される第一平面７ａ内と、これに対して９０°の角度をなす第二平面７ｂ内と、第一平面７ａ及び第二平面７ｂに対して４５°の角度をなす第三平面７ｃ内もしくは第四平面７ｄ内との各々に配置されることが考えられる。

また、Ｎ＝４である場合、４個の磁性体コア１０各々のギャップ部１１及び４個のホール素子２０が、図１４に示される第一平面７ａ内と、これに対して９０°の角度をなす第二平面７ｂ内と、第一平面７ａ及び第二平面７ｂに対して４５°の角度をなす第三平面７ｃ内と、同じく第一平面７ａ及び第二平面７ｂに対して４５°の角度をなす第四平面７ｄ内との各々に配置されることが考えられる。

また、電流検出装置１は、支持具の構成要素として、磁性体コア１０の数よりも１つ少ない数のスペーサ４０を備え、そのスペーサ４０は、複数の磁性体コア１０各々の間に挟み込まれている。まあ、スペーサ４０の中空部４２は、複数の磁性体コア１０の中空部１２とともに電流通過経路の空間を形成している。このようなスペーサ４０が存在することにより、隣り合う磁性体コア１０及びホール素子２０のセットが、接近し過ぎることによって相互に悪影響をおよぼすことを防止できる。

例えば、各磁性体コア１０のギャップ部１１に生じる磁束の密度が１００ミリテスラ程度以下である場合、磁性体コア１０各々の間隔、即ち、スペーサ４０の厚みが２ミリメートル程度であれば、隣り合う磁性体コア１０及びホール素子２０のセットが相互に悪影響を及ぼすことを防止できる。

また、電流検出装置１において、磁性体コア１０及びホール素子２０各々の数をＭ（Ｍ≧２）とした場合、支持具の一部を構成するコア支持部３５は、Ｍ個の磁性体コア１０及び（Ｍ−１）個のスペーサを、それらの中空部１２，４２を貫いて支持する。そのため、磁性体コア１０がその外縁部で支持される場合に比べ、コア支持部３５のコンパクト化が可能となる。

また、第一素子支持部３６及び第二素子支持部４３は、コア支持部３５に対してそれぞれ異なる方向において、Ｍ個の磁性体コア１０各々のギャップ部１１に嵌まるとともに、その内側でＭ個のホール素子２０各々を支持する。この場合、磁性体コア１０のギャップ部１１に嵌るほど小さな第一素子支持部３６及び第二素子支持部４３各々の厚みの寸法誤差は、ごくわずかであるため、磁性体コア１０各々とホール素子２０各々とが高い精度で位置決めされる。

また、Ｎ個のホール素子２０は、中心直線９に沿う方向における一方の端に位置する第一磁性体コア１０ａのギャップ部１１ａに嵌る第一素子支持部３６と、スペーサ４０の表裏各面から突出して隣接する２つの磁性体コア１０のギャップ部１１に嵌る第二素子支持部４３とによって支持される。この場合、第一素子支持部３６及び第二素子支持部４３は、磁性体コア１０の外縁から外側へはみ出さずにホール素子２０を支持できる。その結果、装置のコンパクト化が可能となる。

＜その他＞
以上に示された電流検出装置１は、３組の磁性体コア１０及びホール素子２０のセットを備えるが、電流検出装置１が、中心直線９に対するギャップ部１１の向きが異なるように配置された２組又は４組以上の磁性体コア１０及びホール素子２０のセットを備えることも考えられる。電流検出装置１が、２組の磁性体コア１０及びホール素子２０のセットを備える場合、２個の磁性体コア１０各々のギャップ部１１及び２個のホール素子２０が、図１４に示される第一平面７ａ内と、これに対して９０°の角度をなす第二平面７ｂ内との各々に配置されることが考えられる。これにより、２個のホール素子２０のうちの少なくとも１つは、磁気ノイズの影響の小さな正しい検出信号を出力する。

１ 電流検出装置
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，８ａ，８ｂ，８ｃ 平面
９ 中心直線
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 磁性体コア
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ 磁性体コアのギャップ部
１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ 磁性体コアの中空部
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ ホール素子
２１ ホール素子の端子
３０ 絶縁筐体
３１ 本体ケース
３２ 蓋部材
３３ 爪部
３４ 枠部
３５ コア支持部
３６ 第一素子支持部
３７ 突起部
３８ スリット状の孔
４０ スペーサ
４１ スペーサのギャップ部
４２ スペーサの中空部
４３，４３ａ，４３ｂ 第二素子支持部
４４ 穴
４５ 欠け部
５０ 電流検出用バスバー
５１ 電流検出用バスバーの第一部分
５２ 電流検出用バスバーの第二部分
５３ 孔
６０ 電子基板
６１ａ，６１ｂ，６１ｃ 実装用の孔
６２ コネクタ
３５１ コア支持部の中空部
３５２ コア支持部のスリット

Claims (5)

1. 両端がギャップ部を介して対向し、電流が通過する第一の中空部の周囲を囲んで一連に形成された複数の磁性体コアと、
   前記ギャップ部に配置され、前記第一の中空部を通過する電流に応じて変化する磁束を検出する複数の磁電変換素子と、
   複数の前記磁性体コア各々の前記第一の中空部が１つの電流通過経路に沿って間隔を空けて重なり、かつ、複数の前記磁性体コアにおける前記第一の中空部各々に対する前記ギャップ部各々の方向が異なり、かつ、複数の前記磁電変換素子が複数の前記磁性体コア各々の前記ギャップ部に位置する状態で、複数の前記磁性体コア及び複数の前記磁電変換素子を支持する支持具と、を備えることを特徴とする電流検出装置。
2. 前記支持具は、３つの前記磁性体コアの前記ギャップ部及び３つの前記磁電変換素子が、３つの前記磁性体コアの前記第一の中空部の中心を通り相互に４５°又は９０°の角度をなす３つの平面内各々に位置する状態で、３つの前記磁性体コア及び３つの前記磁電変換素子を支持する、請求項１に記載の電流検出装置。
3. 前記支持具は、４つの前記磁性体コアの前記ギャップ部及び４つの前記磁電変換素子が、４つの前記磁性体コアの前記第一の中空部の中心を通り相互に４５°又は９０°の角度をなす４つの平面内各々に位置する状態で、４つの前記磁性体コア及び４つの前記磁電変換素子を支持する、請求項１に記載の電流検出装置。
4. 前記支持具は、
   複数の前記磁性体コア各々の間に挟み込まれ、複数の前記磁性体コアの前記第一の中空部とともに前記電流通過経路の空間を形成する第二の中空部が形成された絶縁体からなるスペーサと、
   複数の前記磁性体コアの前記第一の中空部及び前記スペーサの前記第二の中空部を貫いて形成され、複数の前記磁性体コア及び前記スペーサを支持するコア支持部と、
   前記コア支持部に対してそれぞれ異なる方向において、複数の前記磁性体コア各々の前記ギャップ部に嵌まるとともに、その内側で複数の前記磁電変換素子各々を支持する素子支持部と、を備える請求項１から請求項３のいずれかに記載の電流検出装置。
5. 前記素子支持部は、
   前記電流通過経路に沿う方向における一方の端に位置する前記磁性体コアの前記ギャップ部に嵌り、前記磁電変換素子を内側で支持する第一素子支持部と、
   １つ又は複数の前記スペーサ各々の表裏各面における前記第二の中空部に対して異なる方向の位置に突出して形成され、１つ又は複数の前記スペーサ各々に隣接する２つの前記磁性体コア各々の前記ギャップ部に嵌り、前記磁電変換素子を内側で支持する第二素子支持部と、を含む、請求項４に記載の電流検出装置。

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