JP2012154831A - Current sensor - Google Patents

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健太郎 広瀬
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem in which when a magnetic sensor is mounted on a substrate in a magnetic proportion system current sensor, the substrate should be arranged in parallel with a longitudinal direction of a bus bar and an installation angle cannot be changed, and thereby, it is difficult to integrate substrates arranged on a plurality of bus bars arranged in parallel with each other to one substrate.SOLUTION: A current sensor 10 includes a sub bus bar 14 connected to a main bus bar 12 to be a current path. The sub bus bar 14 is connected to the main bus bar 12 so that a current measurement part 26 is extended at an angle different from a longitudinal direction La of the main bus bar 12. Thereby, a part of current flowing into the main bus bar 12 is branched to the sub bus bar 14. The current sensor 10 also includes: a core 16 formed like a partially notched annular shape and inserting the current measurement part into a hollow part 17; and a substrate 22 assembled with a magnetic sensor 20 and inserted into a gap part 18 of the core 16 together with the magnetic sensor 20.

Description

本発明は電流センサに関する。   The present invention relates to a current sensor.

回転電機を駆動源とするいわゆるハイブリッド車両や電気自動車等には、電力源となるバッテリやインバータ等の電力変換器が搭載されている。また、電力変換器から回転電機に電流を供給する電流路として、従来からバスバー(Bus Bar)と呼ばれる金属板が使用されている。バスバーは細長い平板形状の金属板であり、ケーブル等の被覆電線に比べて導体の断面積が大きく、また導体が露出しており放熱効果が高いことから、大電流供給に適している。   A so-called hybrid vehicle, electric vehicle, or the like that uses a rotating electrical machine as a drive source is equipped with a power converter such as a battery or an inverter that serves as a power source. In addition, conventionally, a metal plate called a bus bar has been used as a current path for supplying a current from the power converter to the rotating electrical machine. The bus bar is an elongated flat plate-like metal plate, and has a large cross-sectional area of the conductor as compared with a covered electric wire such as a cable, and is suitable for supplying a large current because the conductor is exposed and has a high heat dissipation effect.

回転電機に供給される電流量を測定するため、従来はバスバーに電流センサが配置されている。この電流センサとして磁気比例(オープンループ)式のものが広く使用されている。磁気比例式の電流センサは、バスバーの周りを囲むコアと、コアのギャップ部(切り欠き部)に配置される磁気センサとを含んで構成される。   In order to measure the amount of current supplied to the rotating electrical machine, a current sensor is conventionally arranged on the bus bar. As this current sensor, a magnetic proportional (open loop) type is widely used. The magnetic proportional current sensor is configured to include a core surrounding the bus bar and a magnetic sensor disposed in a gap portion (notch portion) of the core.

バスバーに電流が流れると電流の向きに対して右回りの磁界が発生し(いわゆる右ねじの法則)、この磁界はコアの磁路に収束される。さらにコアのギャップ部に配置された磁気センサが磁界の強さを検出し、検出された磁界の強さに基づいて電流量が算出される。   When a current flows through the bus bar, a magnetic field in the clockwise direction with respect to the direction of the current is generated (so-called right-handed rule), and this magnetic field is converged on the magnetic path of the core. Further, a magnetic sensor arranged in the gap portion of the core detects the strength of the magnetic field, and the amount of current is calculated based on the detected strength of the magnetic field.

図9に従来の電流センサ100を示す。図9においては電流の供給先となる回転電機が三相交流式のものであり、これに伴い3本のバスバー101が平行に配置されている。それぞれのバスバー101に磁性体コア102が挟み込まれ、磁性体コア102のギャップ部104に磁気センサ105が配置される。また、ワイヤハーネスやピン等の接続配線107を介して磁気センサ105と基板110の増幅回路106とが電気的に接続される。基板110には増幅回路106や増幅後の信号を演算処理する演算回路108等が実装されている。   FIG. 9 shows a conventional current sensor 100. In FIG. 9, the rotating electrical machine to which current is supplied is of a three-phase AC type, and accordingly, three bus bars 101 are arranged in parallel. A magnetic core 102 is sandwiched between the bus bars 101, and a magnetic sensor 105 is disposed in the gap portion 104 of the magnetic core 102. In addition, the magnetic sensor 105 and the amplifier circuit 106 of the substrate 110 are electrically connected via a connection wiring 107 such as a wire harness or a pin. The substrate 110 is mounted with an amplifier circuit 106, an arithmetic circuit 108 that performs arithmetic processing on the amplified signal, and the like.

近年、上述の電流センサの小型化や簡素化を達成するための様々な手法が提案されている。例えば特許文献1においては、増幅回路や演算回路等の後段回路が実装された基板上に磁気センサも実装して接続配線を不要とすることで電流センサの小型化、簡素化を図っている。また、特許文献2においてはメインバスバーにサブバスバーを接続し、サブバスバーを流れる小電流を小型の磁性体コアで測定するように構成して磁性体コアの小型化を図っている。   In recent years, various methods for achieving miniaturization and simplification of the above-described current sensor have been proposed. For example, in Patent Document 1, the current sensor is reduced in size and simplified by mounting a magnetic sensor on a substrate on which a subsequent circuit such as an amplifier circuit or an arithmetic circuit is mounted, thereby eliminating connection wiring. Further, in Patent Document 2, a sub bus bar is connected to a main bus bar, and a small current flowing through the sub bus bar is measured with a small magnetic core to reduce the size of the magnetic core.

特開2010−223722号公報JP 2010-223722 A 特開2008−170244号公報JP 2008-170244 A

磁気センサを実装した基板の更なる簡素化を図るため、隣接配置された複数個のバスバーにそれぞれ配置される基板を1枚の基板に統合することが考えられる。しかし、磁気センサを基板上に実装すると、基板の設置角度は磁気センサの検出角度に基づく制限を受け、その結果各バスバーに配置される基板を1枚の基板に統合することができなくなる。   In order to further simplify the board on which the magnetic sensor is mounted, it is conceivable to integrate the boards respectively arranged on the plurality of adjacent bus bars into one board. However, when the magnetic sensor is mounted on the substrate, the installation angle of the substrate is limited based on the detection angle of the magnetic sensor, and as a result, the substrates arranged on each bus bar cannot be integrated into one substrate.

すなわち、図10に示すように、バスバー101にはその長手方向L1に沿って電流が流れており、この電流方向L1に対する垂直面上に磁界が発生する。したがって磁性体コアの磁路はバスバー101の長手方向L1に対して垂直となるように配置されなければならない。さらに磁気センサの検出面(感磁面)112は磁性体コアの磁路111に対して垂直となるように配置しなければならない。このことから、磁気センサの検出面112はバスバー101の長手方向L1と平行に配置されなければならない。また、磁気センサを基板に実装する場合は磁気センサの検出面112が基板の実装面と平行となるように磁気センサを基板に配置する。これに伴い、磁気センサが実装された基板もバスバー101の長手方向L1と平行となるように設置する必要がある。   That is, as shown in FIG. 10, a current flows through the bus bar 101 along the longitudinal direction L1, and a magnetic field is generated on a plane perpendicular to the current direction L1. Therefore, the magnetic path of the magnetic core must be arranged so as to be perpendicular to the longitudinal direction L1 of the bus bar 101. Furthermore, the detection surface (magnetic sensitive surface) 112 of the magnetic sensor must be arranged so as to be perpendicular to the magnetic path 111 of the magnetic core. For this reason, the detection surface 112 of the magnetic sensor must be arranged parallel to the longitudinal direction L1 of the bus bar 101. When the magnetic sensor is mounted on the substrate, the magnetic sensor is disposed on the substrate so that the detection surface 112 of the magnetic sensor is parallel to the mounting surface of the substrate. Accordingly, the board on which the magnetic sensor is mounted needs to be installed so as to be parallel to the longitudinal direction L1 of the bus bar 101.

磁気センサ105を基板110に実装した従来の電流センサユニット100’A〜100’Cをバスバー101A〜101Cに配置した様子を図11に示す。各バスバー101A〜101Cは平行に配置されており、各電流センサユニット100’A〜100’Cを1枚の基板に統合するにはバスバー101の長手方向L1に対して基板110を非平行に配置する必要がある。しかし、上述した制約により基板110はバスバー101の長手方向L1と平行でなければならず、この設置角度は変更することができない。この結果、それぞれの基板110を一枚の基板に統合することができなくなってしまう。   FIG. 11 shows a state in which conventional current sensor units 100 ′ A to 100 ′ C in which the magnetic sensor 105 is mounted on the substrate 110 are arranged on the bus bars 101 </ b> A to 101 </ b> C. The bus bars 101A to 101C are arranged in parallel. In order to integrate the current sensor units 100′A to 100′C into one board, the board 110 is arranged non-parallel to the longitudinal direction L1 of the bus bar 101. There is a need to. However, the substrate 110 must be parallel to the longitudinal direction L1 of the bus bar 101 due to the above-described restrictions, and this installation angle cannot be changed. As a result, each substrate 110 cannot be integrated into one substrate.

そこで本発明は、磁気センサを基板に実装しても隣接する基板との統合が可能な電流センサを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a current sensor that can be integrated with an adjacent substrate even if the magnetic sensor is mounted on the substrate.

本発明は電流センサに関する。電流センサは、電流路となるバスバーの長手方向とは異なる角度に電流測定部が延伸するようにバスバーに接続され、バスバーに流れる電流の一部が分流されるサブバスバーと、一部を切り欠いた環形状に形成され、中空部に電流測定部が挿入されるコアと、磁気センサが組み付けられるとともに、磁気センサとともにコアの切り欠き部に挿入される基板と、を備える。   The present invention relates to a current sensor. The current sensor is connected to the bus bar so that the current measurement unit extends at an angle different from the longitudinal direction of the bus bar serving as a current path, and a sub bus bar to which a part of the current flowing through the bus bar is diverted, and a part of the current sensor is notched A core that is formed in an annular shape and into which the current measurement unit is inserted into the hollow portion, and a substrate that is assembled with the magnetic sensor and that is inserted into the cutout portion of the core together with the magnetic sensor.

また、上記発明において、インバータからバスバーを介して回転電機に電流が供給され、基板は、インバータ及び回転電機の制御回路が形成された主基板であることが好適である。   In the above invention, it is preferable that a current is supplied from the inverter to the rotating electrical machine via the bus bar, and the substrate is a main substrate on which a control circuit for the inverter and the rotating electrical machine is formed.

また、上記発明において、コアを電流測定部に固定する固定部材を備え、固定部材には、切り欠き部に対応する位置に基板挿入スロットが形成されていることが好適である。   In the above invention, it is preferable that a fixing member for fixing the core to the current measuring portion is provided, and the fixing member has a board insertion slot formed at a position corresponding to the notch portion.

また、上記発明において、複数個のバスバーが互いに平行となるように配置され、バスバーの長手方向に対して電流測定部が垂直に延伸するように、各バスバーにサブバスバーが接続されていることが好適である。さらに、各電流測定部に対してコアが挿入され、基板には、各コアの切り欠き部に挿入される複数個の磁気センサが組み付けられていることが好適である。   Further, in the above invention, it is preferable that the plurality of bus bars are arranged so as to be parallel to each other, and the sub bus bars are connected to each bus bar so that the current measuring unit extends perpendicularly to the longitudinal direction of the bus bar. It is. Further, it is preferable that a core is inserted into each current measuring unit, and a plurality of magnetic sensors inserted into the notch portions of each core are assembled to the substrate.

本発明によれば、磁気センサを基板に実装しても隣接する基板同士の統合が可能となる。   According to the present invention, adjacent substrates can be integrated even if the magnetic sensor is mounted on the substrate.

本実施形態に係る電流センサの構成部品を例示する図である。It is a figure which illustrates the component of the current sensor which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る電流センサの組み立て過程を説明する図である。It is a figure explaining the assembly process of the current sensor which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る電流センサの組み立て過程を説明する図である。It is a figure explaining the assembly process of the current sensor which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る電流センサを例示する図である。It is a figure which illustrates the current sensor concerning this embodiment. 本実施形態に係る電流センサにおける電流の流れを説明する図である。It is a figure explaining the flow of the current in the current sensor concerning this embodiment. 他の実施形態に係る電流センサを例示する図である。It is a figure which illustrates the current sensor which concerns on other embodiment. 上記他の実施形態に係る電流センサの断面図である。It is sectional drawing of the current sensor which concerns on the said other embodiment. 他の実施形態に係る電流センサを例示する図である。It is a figure which illustrates the current sensor which concerns on other embodiment. 従来の電流センサを例示する図である。It is a figure which illustrates the conventional current sensor. 電流センサの設置角度を説明する図である。It is a figure explaining the installation angle of a current sensor. 磁気センサを基板に実装した際の従来の電流センサを例示する図である。It is a figure which illustrates the conventional current sensor at the time of mounting a magnetic sensor on a board | substrate.

図1には、本実施形態に係る電流センサが部品ごとに示されている。電流センサ10はメインバスバー12に電気的に接続されるサブバスバー14と、サブバスバー14を挟み込むコア16と、コア16のギャップ部18に配置される磁気センサ20と、磁気センサ20が実装された(組み付けられた)基板22を含んで構成されている。   FIG. 1 shows a current sensor according to the present embodiment for each component. The current sensor 10 is mounted with a sub bus bar 14 electrically connected to the main bus bar 12, a core 16 sandwiching the sub bus bar 14, a magnetic sensor 20 disposed in a gap portion 18 of the core 16, and a magnetic sensor 20 (assembly). And a substrate 22).

メインバスバー12は所定方向に延びる板状部材であり、図示しないインバータから回転電機に交流電流を供給する電流路として使用される。回転電機は例えば三相交流型のものであり、各相の交流電流を回転電機に供給するために3本のメインバスバー12が用いられる。各メインバスバー12は長手方向L1に垂直な方向に沿って互いに平行に配置される。なお、説明を簡略にするため、図1ではメインバスバー12を1個のみ示す。   The main bus bar 12 is a plate-like member extending in a predetermined direction, and is used as a current path for supplying an alternating current from an inverter (not shown) to the rotating electrical machine. The rotary electric machine is, for example, a three-phase AC type, and three main bus bars 12 are used to supply an AC current of each phase to the rotary electric machine. The main bus bars 12 are arranged in parallel to each other along a direction perpendicular to the longitudinal direction L1. In order to simplify the description, only one main bus bar 12 is shown in FIG.

メインバスバー12は絶縁保護膜等に覆われずに露出状態であり、被覆電線に比べて放熱効果が高くなるように構成されている。またメインバスバー12の断面積は被覆電線の導線の断面積に比べて大きくなるように形成されている。このような特徴を備えることからメインバスバー12は被覆電線と比較して大電流の供給に適した構造となっている。またメインバスバー12は導電性、放熱性の高い金属材料から構成され、例えば銅やアルミから構成される。   The main bus bar 12 is exposed without being covered with an insulating protective film or the like, and is configured to have a higher heat dissipation effect than the covered electric wire. The cross-sectional area of the main bus bar 12 is formed so as to be larger than the cross-sectional area of the conductor of the covered electric wire. Since the main bus bar 12 has such characteristics, the main bus bar 12 has a structure suitable for supplying a large current as compared with the covered electric wire. The main bus bar 12 is made of a metal material having high conductivity and heat dissipation, and is made of, for example, copper or aluminum.

メインバスバー12は略長方形形状の平板部13を備えるとともに、平板部13の両側端部(長手方向L1から見た側端)に繋がる接続部15A、15Bとを備えている。平板部13の長手方向L1の両端にはインバータや回転電機の端子や連結用のバスバーが接続される。また、接続部15A、15Bは平板部13に対して所定の角度(図1においては90°)に曲げられている。   The main bus bar 12 includes a substantially rectangular flat plate portion 13 and connection portions 15A and 15B connected to both side end portions (side ends viewed from the longitudinal direction L1) of the flat plate portion 13. At both ends of the flat plate portion 13 in the longitudinal direction L1, terminals of an inverter and a rotating electric machine and a bus bar for connection are connected. Further, the connecting portions 15A and 15B are bent at a predetermined angle (90 ° in FIG. 1) with respect to the flat plate portion 13.

また、サブバスバー14はメインバスバー12の接続部15A、15Bに接続される。サブバスバー14は略長方形形状の平板をクランク状に折り曲げた形状をしており、両端部に設けられた接続部24A、24Bと、接続部24Aと接続部24Bとを繋ぐ電流測定部26とを含んで構成されている。サブバスバー14はメインバスバー12と同様に高導電性、高放熱性の金属材料から構成され、例えば銅やアルミから構成される。   The sub bus bar 14 is connected to the connection portions 15A and 15B of the main bus bar 12. The sub bus bar 14 has a shape obtained by bending a substantially rectangular flat plate into a crank shape, and includes connection portions 24A and 24B provided at both ends, and a current measurement portion 26 that connects the connection portion 24A and the connection portion 24B. It consists of Similar to the main bus bar 12, the sub bus bar 14 is made of a metal material having high conductivity and high heat dissipation, and is made of, for example, copper or aluminum.

電流測定部26は接続部24A及び接続部24Bに対して折り曲げられており、サブバスバー14をメインバスバー12に連結させたときに、メインバスバー12の長手方向L1とサブバスバー14の電流測定部26の長手方向L2とが所定の角度をなすように折り曲げられる。この所定の角度は、電流測定部26に挟み込まれたコア16のギャップ部18に挿入される基板22の設置角度に応じて定められる。後述する様に、電流測定部26と基板22とは互いに平行となるように配置されることから、所定の角度とは、電流センサ10を組み立てる際の、メインバスバー12の長手方向L1に対する基板22の設置角度αに等しい。   The current measurement unit 26 is bent with respect to the connection unit 24A and the connection unit 24B, and when the sub bus bar 14 is coupled to the main bus bar 12, the longitudinal direction L1 of the main bus bar 12 and the longitudinal direction of the current measurement unit 26 of the sub bus bar 14 are combined. It is bent so that the direction L2 forms a predetermined angle. The predetermined angle is determined according to the installation angle of the substrate 22 inserted into the gap portion 18 of the core 16 sandwiched between the current measuring portions 26. As will be described later, since the current measuring unit 26 and the substrate 22 are arranged so as to be parallel to each other, the predetermined angle is the substrate 22 with respect to the longitudinal direction L1 of the main bus bar 12 when the current sensor 10 is assembled. Is equal to the installation angle α.

例えば、設置角度αが90°であるとき、メインバスバー12をサブバスバー14に連結させた際に、メインバスバー12の長手方向L1と、サブバスバー14の電流測定部26の長手方向L2との成す角が90°(=α)となるようにサブバスバー14の形状を定める。具体的には、接続部24A、24Bの長手方向L3をメインバスバー12の長手方向L1と平行となるように形成し、接続部24A、24Bの長手方向L3と電流測定部26の長手方向L2とが垂直となる様にサブバスバー14を形成する。   For example, when the installation angle α is 90 °, when the main bus bar 12 is connected to the sub bus bar 14, the angle formed by the longitudinal direction L1 of the main bus bar 12 and the longitudinal direction L2 of the current measuring unit 26 of the sub bus bar 14 is The shape of the sub bus bar 14 is determined to be 90 ° (= α). Specifically, the longitudinal direction L3 of the connecting portions 24A and 24B is formed to be parallel to the longitudinal direction L1 of the main bus bar 12, and the longitudinal direction L3 of the connecting portions 24A and 24B and the longitudinal direction L2 of the current measuring unit 26 are The sub bus bar 14 is formed so that is vertical.

また、サブバスバー14の断面積はメインバスバー12の断面積よりも小さくなるように形成されている。サブバスバー14の断面積をメインバスバー12の断面積よりも小さくすることにより、サブバスバー14を流れる電流量はメインバスバー12を流れる電流量よりも少なくなる。したがってサブバスバー14の電流測定部26に生じる磁界もメインバスバー12に生じる磁界と比較して弱いものとなる。   Further, the cross-sectional area of the sub bus bar 14 is formed to be smaller than the cross-sectional area of the main bus bar 12. By making the cross-sectional area of the sub bus bar 14 smaller than the cross-sectional area of the main bus bar 12, the amount of current flowing through the sub bus bar 14 becomes smaller than the amount of current flowing through the main bus bar 12. Therefore, the magnetic field generated in the current measuring unit 26 of the sub bus bar 14 is also weaker than the magnetic field generated in the main bus bar 12.

また、サブバスバー14の接続部24A、24Bには締結孔27A、27Bが設けられている。メインバスバー12への連結の際にはこれらの締結孔27A、27Bがメインバスバー12の接続部15A及び15Bの締結孔28A、28Bと位置合わせされ、その後締結孔27A、27B及び締結孔28A、28Bに締結部材29が挿入(螺入)される。   Further, the connection portions 24A and 24B of the sub bus bar 14 are provided with fastening holes 27A and 27B. When connecting to the main bus bar 12, the fastening holes 27A and 27B are aligned with the fastening holes 28A and 28B of the connecting portions 15A and 15B of the main bus bar 12, and then the fastening holes 27A and 27B and the fastening holes 28A and 28B. The fastening member 29 is inserted into (screwed into).

また、コア16は一部を切り欠いた環形状(C字形状)をしており、磁路MP上にギャップ部18(切り欠き部)が形成されている。ギャップ部18は磁路MPに対して垂直にコア16を切り欠くことによって形成されており、また中空部17と繋がっている。コア16は透磁性の高い材料から構成され、例えばアモルファス合金やパーマロイ等から構成される。コア16は従来のようにメインバスバー12に挟み込まれる代わりにサブバスバー14に挟み込まれる。上述したように、サブバスバー14の電流量はメインバスバー12の電流量と比較して少なく、したがって発生する磁界もメインバスバー12と比較して弱くなる。メインバスバー12にコアを挟み込む場合、磁気飽和を防ぐために大型のコアを使用する必要があるが、サブバスバー12においては磁界が弱められる分、従来よりも小型のコア16を使用することが可能となる。   The core 16 has a ring shape (C shape) with a part cut away, and a gap portion 18 (notch portion) is formed on the magnetic path MP. The gap portion 18 is formed by cutting the core 16 perpendicular to the magnetic path MP, and is connected to the hollow portion 17. The core 16 is made of a material having high magnetic permeability, and is made of, for example, an amorphous alloy or permalloy. The core 16 is sandwiched between the sub bus bars 14 instead of being sandwiched between the main bus bars 12 as in the prior art. As described above, the current amount of the sub bus bar 14 is smaller than the current amount of the main bus bar 12, and thus the generated magnetic field is weaker than that of the main bus bar 12. When the core is sandwiched between the main bus bars 12, it is necessary to use a large core to prevent magnetic saturation. However, the sub bus bar 12 can use a smaller core 16 than the conventional one because the magnetic field is weakened. .

また、磁気センサ20は磁路MPに収束された磁束を検出する素子であり、例えばホール素子から構成される。また、磁気センサ20は基板22上に実装される。この実装の際に、磁気センサ20の検出面38が基板の実装面23と平行となるように磁気センサ20が基板22に組み付けられる。   The magnetic sensor 20 is an element that detects a magnetic flux converged on the magnetic path MP, and is composed of, for example, a Hall element. The magnetic sensor 20 is mounted on the substrate 22. During the mounting, the magnetic sensor 20 is assembled to the substrate 22 so that the detection surface 38 of the magnetic sensor 20 is parallel to the mounting surface 23 of the substrate.

基板22には磁気センサ20の他に実装面23に磁気センサ20の出力信号を増幅する増幅器34や増幅後の信号を演算処理する演算器36が実装されている。基板22は例えばガラスエポキシ基板やベークライト基板等の樹脂基板から構成される。   In addition to the magnetic sensor 20, an amplifier 34 that amplifies the output signal of the magnetic sensor 20 and an arithmetic unit 36 that performs arithmetic processing on the amplified signal are mounted on the mounting surface 23 on the substrate 22. The substrate 22 is composed of a resin substrate such as a glass epoxy substrate or a bakelite substrate.

次に、本実施形態に係る電流センサ10の組み立てについて説明する。まず、コア16のギャップ部18から中空部17にサブバスバー14の電流測定部26を挿入する。このとき、電流測定部26の長手方向L2に対して磁路MPが垂直となるようにコア16を挿入する。ここで垂直とは長手方向L2に対して90°であることのみに限られず、電流測定部26の長手方向L2に沿って流れる電流に基づいて発生する磁束を収束し得る角度であればよく、例えば長手方向L2に対して80°〜100°までの角度範囲を含むものとする。   Next, assembly of the current sensor 10 according to the present embodiment will be described. First, the current measurement part 26 of the sub bus bar 14 is inserted from the gap part 18 of the core 16 into the hollow part 17. At this time, the core 16 is inserted so that the magnetic path MP is perpendicular to the longitudinal direction L <b> 2 of the current measuring unit 26. Here, the vertical is not limited to 90 ° with respect to the longitudinal direction L2, but may be any angle that can converge the magnetic flux generated based on the current flowing along the longitudinal direction L2 of the current measuring unit 26. For example, it is assumed to include an angle range of 80 ° to 100 ° with respect to the longitudinal direction L2.

次に、図2に示すようにコア16が配置されたサブバスバー14をメインバスバー12に連結させる。具体的には、メインバスバー12の接続部15A及び15Bにある締結孔28A、28Bとサブバスバー14の接続部24A、24Bにある締結孔27A、27Bとを位置合わせする。その後、ねじ等の締結手段29をそれぞれの締結孔に挿入(螺入)することによってサブバスバー14がメインバスバー12に連結固定される。サブバスバー14がメインバスバー12と連結されることでサブバスバー14はメインバスバー12の主電流に対する分流路として機能する。また、上述したようにサブバスバー14の電流測定部26の長手方向L2はメインバスバー12の長手方向L1に対して垂直に延伸する。   Next, as shown in FIG. 2, the sub bus bar 14 on which the core 16 is arranged is connected to the main bus bar 12. Specifically, the fastening holes 28A and 28B in the connection parts 15A and 15B of the main bus bar 12 and the fastening holes 27A and 27B in the connection parts 24A and 24B of the sub bus bar 14 are aligned. Thereafter, the sub bus bar 14 is connected and fixed to the main bus bar 12 by inserting (screwing) fastening means 29 such as screws into the respective fastening holes. By connecting the sub bus bar 14 to the main bus bar 12, the sub bus bar 14 functions as a branch path for the main current of the main bus bar 12. Further, as described above, the longitudinal direction L2 of the current measuring unit 26 of the sub bus bar 14 extends perpendicularly to the longitudinal direction L1 of the main bus bar 12.

次に、図3に示すように、磁気センサ20を基板22とともにコア16のギャップ部18に挿入する。このとき、ギャップ部18はコア16の磁束MPに対して垂直に形成されているので、基板22をギャップ部18に挿入すると磁気センサ20の検出面(感磁面)38は磁路MPに対して垂直に配置される。また、検出面38は基板22の実装面23に対して平行となるように基板22上に実装されているから、基板22も磁路MPに対して垂直となる。ここで垂直とは磁路MPに対して90°であることのみに限られず、検出面38が磁路MPを精度よく検出できる角度であればよく、例えば磁路MPに対して80°〜100°までの角度範囲を含むものとする。   Next, as shown in FIG. 3, the magnetic sensor 20 is inserted into the gap portion 18 of the core 16 together with the substrate 22. At this time, since the gap portion 18 is formed perpendicular to the magnetic flux MP of the core 16, when the substrate 22 is inserted into the gap portion 18, the detection surface (magnetic sensitive surface) 38 of the magnetic sensor 20 is relative to the magnetic path MP. Arranged vertically. Further, since the detection surface 38 is mounted on the substrate 22 so as to be parallel to the mounting surface 23 of the substrate 22, the substrate 22 is also perpendicular to the magnetic path MP. Here, the term “perpendicular” is not limited to 90 ° with respect to the magnetic path MP, but may be any angle as long as the detection surface 38 can accurately detect the magnetic path MP. Includes angle ranges up to °.

以上のような配置構造を採る事で、メインバスバー12の長手方向L1に対して垂直に基板22が配置される。このような配置構造を採った電流センサ10が、平行に配置された3個のメインバスバー12のそれぞれに配置され、それぞれのメインバスバー12に配置された基板22の実装面23は互いに平行となる。さらに各メインバスバー12に連結される各サブバスバー14の電流測定部26を一直線上に配置するようにサブバスバー14をメインバスバー12に連結することにより、それぞれのメインバスバー12に配置されるそれぞれの基板22も一直線上に配置される。したがって、各基板22を1枚の基板に統合することが可能となる。それぞれの基板22を統合した様子を図4に示す。各メインバスバー12A〜12Cに配置される基板22を1枚に統合することで、従来個別に配置されていた基板の簡素化を図ることができる。   By adopting the above arrangement structure, the substrate 22 is arranged perpendicular to the longitudinal direction L1 of the main bus bar 12. The current sensor 10 having such an arrangement structure is arranged on each of the three main bus bars 12 arranged in parallel, and the mounting surfaces 23 of the substrates 22 arranged on the respective main bus bars 12 are parallel to each other. . Further, by connecting the sub bus bar 14 to the main bus bar 12 so that the current measuring portions 26 of the sub bus bars 14 connected to the main bus bars 12 are arranged in a straight line, the respective substrates 22 arranged on the main bus bars 12 are arranged. Are also arranged in a straight line. Accordingly, it is possible to integrate each substrate 22 into one substrate. FIG. 4 shows a state in which the respective substrates 22 are integrated. By integrating the substrates 22 arranged on the main bus bars 12A to 12C into one, it is possible to simplify the substrates that have been individually arranged conventionally.

次に、図5を用いて電流センサ10内の電流の流れ及びメインバスバー12の電流量の算出過程について説明する。メインバスバー12の平板部13には、長手方向L1に沿って主電流I1が流れる。さらに接続部24Aから主電流I1の分岐電流I2がサブバスバー14に流入する。分岐電流I2は接続部24Aの長手方向L3→電流測定部26の長手方向L2→接続部24Bの長手方向L3との順に流れ方向を変更させながらサブバスバー14内を流れ、接続部24Bで主電流I1に合流する。ここで、電流測定部26に流れる電流に注目すると、長手方向L2に電流が流れることで長手方向L2から見て右回りに磁界が発生する。この磁界はコア16内の磁路MPに収束される。磁路MPに対して垂直に配置された磁気センサ20の検出面38が磁路MPにおける磁界の強さを検出する。検出された磁界の強さに基づいて分岐電流I2の電流量が算出される。さらに分岐電流I2の電流量と、メインバスバー12とサブバスバー14との断面積比とに基づいて主電流I1の電流量が算出される。ここで、メモリ等の記憶部を基板22に実装し、記憶部にメインバスバー12とサブバスバー14との断面積比を予め記憶させておいてもよい。   Next, the calculation process of the current flow in the current sensor 10 and the current amount of the main bus bar 12 will be described with reference to FIG. A main current I1 flows through the flat plate portion 13 of the main bus bar 12 along the longitudinal direction L1. Further, the branch current I2 of the main current I1 flows into the sub bus bar 14 from the connection portion 24A. The branch current I2 flows in the sub bus bar 14 while changing the flow direction in the order of the longitudinal direction L3 of the connecting portion 24A → the longitudinal direction L2 of the current measuring portion 26 → the longitudinal direction L3 of the connecting portion 24B, and the main current I1 at the connecting portion 24B. To join. Here, when attention is paid to the current flowing through the current measuring unit 26, the current flows in the longitudinal direction L2, and thus a magnetic field is generated clockwise as viewed from the longitudinal direction L2. This magnetic field is converged on the magnetic path MP in the core 16. The detection surface 38 of the magnetic sensor 20 arranged perpendicular to the magnetic path MP detects the strength of the magnetic field in the magnetic path MP. The amount of branch current I2 is calculated based on the detected magnetic field strength. Further, the amount of main current I1 is calculated based on the amount of branch current I2 and the cross-sectional area ratio between main bus bar 12 and sub bus bar 14. Here, a storage unit such as a memory may be mounted on the substrate 22, and the cross-sectional area ratio between the main bus bar 12 and the sub bus bar 14 may be stored in the storage unit in advance.

なお、上述の実施形態においては、それぞれのメインバスバー12に配置された基板22を一つの基板に統合したが、これに加えて、統合された基板をさらに回転電機やインバータの制御回路やその他車両の制御システムが組み込まれた主基板(マザーボード)に統合させてもよい。これは主基板がメインバスバー12に対して垂直に配置されているときに可能となる。主基板に電流センサ10を統合させることにより、さらなる部品の簡素化を図ることができる。   In the above-described embodiment, the boards 22 arranged on each main bus bar 12 are integrated into one board. In addition to this, the integrated board is further combined with a control circuit for a rotating electric machine, an inverter, and other vehicles. The control system may be integrated into a main board (motherboard). This is possible when the main board is arranged perpendicular to the main bus bar 12. By integrating the current sensor 10 on the main board, it is possible to further simplify the components.

また、本実施形態に係る電流センサ10は図6に示すように、コア16と電流測定部26とを固定する固定部材42を備えてもよい。この固定部材42には、基板22をコア16のギャップ部18に挿入するスロット40が形成されている。固定部材42は樹脂等の絶縁材料から構成され、例えばインサート成形により形成される。   Moreover, the current sensor 10 according to the present embodiment may include a fixing member 42 that fixes the core 16 and the current measuring unit 26 as illustrated in FIG. 6. The fixing member 42 is formed with a slot 40 for inserting the substrate 22 into the gap portion 18 of the core 16. The fixing member 42 is made of an insulating material such as resin, and is formed by insert molding, for example.

図6のA平面による断面図を図7に示す。サブバスバー14の電流測定部26にコア16を配置した状態でこれらを覆うように固定部材42が成形される。電流測定部26とコア16とを覆う事によって両者が固定される。なお、図6、7においてはメインバスバー12の一部も固定部材42で覆っているが、固定部材42で覆うことによる放熱効果の低下を避けたいのであれば、メインバスバー12を固定部材42で覆わないようにしてもよい。   FIG. 7 shows a cross-sectional view taken along plane A of FIG. The fixing member 42 is formed so as to cover the core 16 in a state where the core 16 is disposed in the current measuring unit 26 of the sub bus bar 14. Both are fixed by covering the current measuring unit 26 and the core 16. 6 and 7, a part of the main bus bar 12 is also covered with the fixing member 42, but if it is desired to avoid a decrease in the heat dissipation effect due to the covering with the fixing member 42, the main bus bar 12 is fixed with the fixing member 42. You may make it not cover.

上記成形の際に、コア16のギャップ部18及び中空部17に樹脂が入り込まないような金型を使用する。例えばギャップ部18及び中空部17を塞ぐ板部が形成された金型を使用する。この板部は、図6における基板22と幅、厚さが等しく形成されていてもよい。このような金型を使用して固定部材42の成形を行うことで、固定部材42には基板22と等しい開口幅を備え、コア16のギャップ部18まで到達するスロット40が形成される。基板22をスロット40に挿入し、基板22の磁気センサ20をコア16のギャップ部18に位置合わせすることでそれぞれのメインバスバー12の電流センサが組み立てられる。   A mold is used so that the resin does not enter the gap portion 18 and the hollow portion 17 of the core 16 during the molding. For example, the metal mold | die in which the board part which plugs up the gap part 18 and the hollow part 17 was formed is used. This plate portion may be formed to have the same width and thickness as the substrate 22 in FIG. By forming the fixing member 42 using such a mold, the fixing member 42 is provided with a slot 40 having an opening width equal to that of the substrate 22 and reaching the gap portion 18 of the core 16. The current sensor of each main bus bar 12 is assembled by inserting the substrate 22 into the slot 40 and aligning the magnetic sensor 20 of the substrate 22 with the gap portion 18 of the core 16.

また、図8に示すように、メインバスバー12がL字形状である場合に、固定部材42もこのL字形状に沿って成形しても良い。この際、固定部材42を硬化させる前にメインバスバー12の端部にある接続孔44の下部に当該接続孔44と同径のナット(図示せず)を埋め込む。メインバスバー12の端部に回転電機側のバスバー等を接続する際には回転電機側バスバーの接続孔とメインバスバー12の接続孔44とを位置合わせして両接続孔およびナットにボルトを挿入(螺入)することで、両バスバーが固定される。固定部材42に複数枚のバスバーを固定する手段を追加することで組み付け性が向上する。   Further, as shown in FIG. 8, when the main bus bar 12 has an L shape, the fixing member 42 may be formed along the L shape. At this time, before the fixing member 42 is cured, a nut (not shown) having the same diameter as that of the connection hole 44 is embedded in the lower portion of the connection hole 44 at the end of the main bus bar 12. When connecting the rotating electric machine side bus bar or the like to the end of the main bus bar 12, the connecting hole of the rotating electric machine side bus bar and the connecting hole 44 of the main bus bar 12 are aligned, and bolts are inserted into both connecting holes and nuts ( Both bus bars are fixed by screwing. By adding means for fixing a plurality of bus bars to the fixing member 42, the assemblability is improved.

10 電流センサ、12 メインバスバー、13 平板部、14 サブバスバー、15A,15B メインバスバー接続部、16 コア、17 中空部、18 ギャップ部、20 磁気センサ、22 基板、23 基板の実装面、24A,24B サブバスバー接続部、26 電流測定部、27A,27B サブバスバー締結孔、28A,28B メインバスバー締結孔、29 締結手段、34 増幅器、36 演算器、38 検出面、40 スロット、42 固定部材、44 接続孔。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Current sensor, 12 Main bus bar, 13 Flat plate part, 14 Sub bus bar, 15A, 15B Main bus bar connection part, 16 Core, 17 Hollow part, 18 Gap part, 20 Magnetic sensor, 22 Substrate, 23 Substrate mounting surface, 24A, 24B Sub bus bar connection part, 26 Current measurement part, 27A, 27B Sub bus bar fastening hole, 28A, 28B Main bus bar fastening hole, 29 fastening means, 34 amplifier, 36 computing unit, 38 detection surface, 40 slots, 42 fixing member, 44 connection hole.

Claims (4)

電流路となるバスバーの長手方向とは異なる角度に電流測定部が延伸するように前記バスバーに接続され、前記バスバーに流れる電流の一部が分流されるサブバスバーと、
一部を切り欠いた環形状に形成され、中空部に前記電流測定部が挿入されるコアと、
磁気センサが組み付けられるとともに、前記磁気センサとともに前記コアの切り欠き部に挿入される基板と、
を備えることを特徴とする電流センサ。
A sub-bus bar that is connected to the bus bar so that the current measurement unit extends at an angle different from the longitudinal direction of the bus bar that becomes the current path, and a part of the current flowing through the bus bar is shunted;
A core that is formed in a ring shape with a part cut away, and the current measuring part is inserted into the hollow part;
A magnetic sensor is assembled, and a substrate inserted into the core notch together with the magnetic sensor;
A current sensor comprising:
請求項1記載の電流センサであって、
インバータから前記バスバーを介して回転電機に電流が供給され、
前記基板は、前記インバータ及び回転電機の制御回路が形成された主基板であることを特徴とする電流センサ。
The current sensor according to claim 1,
Current is supplied from the inverter to the rotating electrical machine via the bus bar,
The current sensor according to claim 1, wherein the substrate is a main substrate on which a control circuit for the inverter and the rotating electrical machine is formed.
請求項1または2に記載の電流センサであって、
前記コアを前記電流測定部に固定する固定部材を備え、
前記固定部材には、前記切り欠き部に対応する位置に基板挿入スロットが形成されていることを特徴とする電流センサ。
The current sensor according to claim 1 or 2,
A fixing member for fixing the core to the current measuring unit;
The current sensor according to claim 1, wherein a substrate insertion slot is formed in the fixing member at a position corresponding to the notch.
請求項1から3のいずれか一つに記載の電流センサであって、
複数個の前記バスバーが互いに平行となるように配置され、
前記バスバーの長手方向に対して前記電流測定部が垂直に延伸するように、各前記バスバーに前記サブバスバーが接続され、
各前記電流測定部に対して前記コアが挿入され、
前記基板には、各前記コアの切り欠き部に挿入される複数個の前記磁気センサが組み付けられていることを特徴とする電流センサ。
The current sensor according to any one of claims 1 to 3,
A plurality of the bus bars are arranged in parallel to each other,
The sub bus bar is connected to each bus bar so that the current measuring unit extends perpendicularly to the longitudinal direction of the bus bar,
The core is inserted for each of the current measuring units,
A current sensor, wherein the substrate is assembled with a plurality of the magnetic sensors to be inserted into the cutout portions of the cores.
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