JP2013015365A - Current detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バスバーなどの送電路に流れる電流を検出する電流検出装置に関する。 The present invention relates to a current detection device that detects a current flowing in a power transmission path such as a bus bar.
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。 A vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle is often equipped with a current detection device that detects a current flowing through a bus bar connected to a battery. As such a current detection device, a magnetic proportional current detection device or a magnetic balance current detection device may be employed.
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。磁性体コアは、両端がギャップ部を介して対向し、バスバーが貫通する中空部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。磁性体の中空部は、被検出電流が通過する空間(電流検出空間)である。
For example, as disclosed in
また、磁電変換素子は、磁性体コアのギャップ部に配置され、中空部を貫通して配置されたバスバーなどの送電路を流れ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素子である。磁電変換素子としては、通常、ホール素子が採用される。 In addition, the magnetoelectric conversion element is disposed in the gap portion of the magnetic core, detects a magnetic flux that changes according to a current flowing through a power transmission path such as a bus bar disposed through the hollow portion, and electrically detects the magnetic flux detection signal. It is an element that outputs as a signal. As the magnetoelectric conversion element, a Hall element is usually adopted.
特許文献1に示されるように、電流検出装置においては、磁性体コア及び磁電変換素子は、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。なお、筐体は、一般に、絶縁性の樹脂部材により構成されている。
As shown in
従来の電流検出装置においては、筐体に、磁性体コア及び磁電変換素子を位置決めする支持部が形成されている。例えば、特許文献1に示される電流検出装置において、磁性体コアの支持部は、筐体における、磁性体コアの外周面及び内周面各々に沿う形状の窪みの部分である。
In the conventional current detection device, a support portion for positioning the magnetic core and the magnetoelectric conversion element is formed in the casing. For example, in the current detection device disclosed in
また、特許文献1に示される電流検出装置において、磁性体コアのギャップ部の部分において磁電変換素子の周囲を囲む素子搭載部が、磁電変換素子の支持部である。通常、磁電変換素子は、信号増幅回路などとともに電子基板に実装される。なお、素子搭載部は、磁性体コアの回転を制限する回転止め部を兼ねている。
In the current detection device disclosed in
ところで、電流検出装置における磁性体コアは、電流の検出感度を高めるため、両端の間隔が極力小さいことが望ましい。特に、磁性体コアが小さいほど、磁性体コアの両端の間隔は、電流の検出感度に大きく影響する。 By the way, it is desirable that the distance between both ends of the magnetic core in the current detection device is as small as possible in order to increase the current detection sensitivity. In particular, as the magnetic core is smaller, the distance between the ends of the magnetic core greatly affects the current detection sensitivity.
しかしながら、特許文献1に示されるように、筐体の一部が、磁電変換素子を取り囲んで支持する場合、磁性体コアの両端は、磁電変換素子と、磁電変換素子を取り囲む支持部とをギャップ部に挿入可能なように、比較的大きな間隔を空けて形成される必要がある。
However, as shown in
即ち、従来の電流検出装置は、磁電変換素子の支持部が磁性体コアのギャップ部に配置される必要があるため、磁性体コアの両端の間隔を小さくして電流の検出感度を高めることが難しいという問題点を有している。 That is, in the conventional current detection device, since the support portion of the magnetoelectric conversion element needs to be disposed in the gap portion of the magnetic core, it is possible to increase the current detection sensitivity by reducing the distance between both ends of the magnetic core. It has the problem of being difficult.
また、特許文献1に示される電流検出装置においては、磁電変換素子の本体部が筐体の素子搭載部に固定された後に、磁電変換素子の本体部から延び出たリード線が、電子基板に接続される必要がある。このように、筐体と一体化した磁電変換素子を電子基板に実装する作業は、磁電変換素子の単体を電子基板に実装する作業に比べ煩雑である。
Further, in the current detection device disclosed in
本発明は、電流検出装置において、両端の間隔が極力小さい磁性体コアを採用しつつ、その磁性体コアのギャップ部内に磁電変換素子を固定でき、さらに、磁電変換素子を電子基板に容易に実装できることを目的とする。 According to the present invention, in the current detection device, the magnetic core can be fixed in the gap portion of the magnetic core while adopting the magnetic core having the smallest distance between both ends, and the magnetoelectric transducer can be easily mounted on the electronic substrate. The purpose is to be able to.
本発明に係る電流検出装置は、以下に示される各構成要素を備える。
(1)第1の構成要素は、磁性材料からなり、両端がギャップ部を介して対向し、中空部の周囲を囲んで一連に形成された磁性体コアである。
(2)第2の構成要素は、磁性体コアのギャップ部に配置され、磁性体コア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表面実装タイプの磁電変換素子である。
(3)第3の構成要素は、磁電変換素子の本体部が挿入された切れ込み部が形成され、その切れ込み部の両側において磁電変換素子の本体部から両側方に張り出した接続ピンが固着された電子基板である。
(4)第4の構成要素は、磁電変換素子が磁性体コアのギャップ部内に位置する状態で磁性体コアと電子基板とを支持する支持部材である。
The current detection device according to the present invention includes the following components.
(1) The first component is a magnetic core made of a magnetic material, both ends of which face each other via a gap portion, and are formed in a series surrounding the periphery of the hollow portion.
(2) The second component is a surface mount type magnetoelectric transducer that is disposed in the gap portion of the magnetic core and detects a magnetic flux that changes according to the current passing through the hollow portion of the magnetic core.
(3) The third component is formed with a cut portion into which the main body portion of the magnetoelectric conversion element is inserted, and the connection pins protruding from the main body portion of the magnetoelectric conversion element are fixed to both sides of the cut portion. It is an electronic board.
(4) The fourth component is a support member that supports the magnetic core and the electronic substrate in a state in which the magnetoelectric conversion element is positioned in the gap portion of the magnetic core.
また、本発明に係る電流検出装置が、さらに以下に示される構成を有することが考えられる。即ち、2つの磁電変換素子各々の本体部が、電子基板の切れ込み部内で電子基板の厚み方向において重なって位置することが考えられる。この場合、一方の磁電変換素子の接続ピンが電子基板の一方の面における切れ込み部の両側に固着され、他方の磁電変換素子の接続ピンが電子基板の他方の面における切れ込み部の両側に固着されている。 Further, it is conceivable that the current detection device according to the present invention further has the following configuration. That is, it is conceivable that the main body portions of the two magnetoelectric conversion elements are positioned so as to overlap each other in the thickness direction of the electronic substrate within the cut portion of the electronic substrate. In this case, the connection pin of one magnetoelectric conversion element is fixed to both sides of the cut portion on one surface of the electronic substrate, and the connection pin of the other magnetoelectric conversion element is fixed to both sides of the cut portion on the other surface of the electronic substrate. ing.
本発明において、支持部材は、表面実装タイプの磁電変換素子が実装された電子基板を支持することによって磁電変換素子を磁性体コアのギャップ部内に位置決めする。従って、磁性体コアのギャップ部に磁電変換素子の支持部を配置する必要がない。さらに、電子基板における磁電変換素子の両側の接続ピンが固着された部分の間の領域に切れ込み部が形成され、磁電変換素子の本体部は、その切れ込み部内に位置している。即ち、磁電変換素子は、裏返しの状態で電子基板に実装されている。 In the present invention, the support member positions the magnetoelectric conversion element in the gap portion of the magnetic core by supporting the electronic substrate on which the surface mount type magnetoelectric conversion element is mounted. Therefore, it is not necessary to dispose the support portion for the magnetoelectric conversion element in the gap portion of the magnetic core. Further, a notch is formed in a region between the portions of the electronic substrate where the connection pins on both sides of the magnetoelectric conversion element are fixed, and the main body of the magnetoelectric conversion element is located in the notch. That is, the magnetoelectric conversion element is mounted on the electronic substrate in an inverted state.
従って、磁電変換素子の厚みと同程度以下の厚みの電子基板が採用されることにより、両端の間隔が磁電変換素子の厚みと同程度である磁性体コアを採用することができる。即ち、両端の間隔が小さい磁性体コアを採用し、電流の検出感度を高めることができる。また、電子基板に切れ込み部が形成されていれば、電子基板が磁性体コアのギャップ部を通過する磁束を乱すことは避けられる。 Therefore, by adopting an electronic substrate having a thickness less than or equal to the thickness of the magnetoelectric conversion element, it is possible to employ a magnetic core whose distance between both ends is about the same as the thickness of the magnetoelectric conversion element. That is, it is possible to increase the current detection sensitivity by using a magnetic core having a small distance between both ends. Further, if the cut portion is formed in the electronic substrate, the electronic substrate can be prevented from disturbing the magnetic flux passing through the gap portion of the magnetic core.
また、本発明によれば、磁電変換素子が磁性体コアのギャップ部に固定される前に、磁電変換素子単体を電子基板に実装することが可能である。そのため、支持部材と一体化した磁電変換素子が電子基板に実装される場合と異なり、磁電変換素子を電子基板に容易に実装することができる。 In addition, according to the present invention, it is possible to mount the magnetoelectric conversion element alone on the electronic substrate before the magnetoelectric conversion element is fixed to the gap portion of the magnetic core. Therefore, unlike the case where the magnetoelectric conversion element integrated with the support member is mounted on the electronic substrate, the magnetoelectric conversion element can be easily mounted on the electronic substrate.
ところで、電気自動車及びハイブリッド自動車などの車両に搭載される電流検出装置は、高い信頼性が求められる。一般に、金属の塊である磁性体コアは、環境変化に対する耐久性は高いが、電子部品である磁電変換素子は、温度変化、水の浸入及び静電気の発生などの環境変化により故障する場合がある。 By the way, a current detection device mounted on a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle is required to have high reliability. In general, a magnetic core that is a lump of metal has high durability against environmental changes, but a magnetoelectric conversion element that is an electronic component may fail due to environmental changes such as temperature changes, water intrusion, and generation of static electricity. .
そこで、車載用の電流検出装置の信頼性を高めるために、磁性体コアのギャップ部に2つの磁電変換素子を配置すること、即ち、磁電変換素子の二重化が考えられる。これにより、2つの磁電変換素子の検出信号の差が許容範囲を超えた場合に、電流検出装置に異常が発生したことを警報し、異常な電流検出値に基づく誤った制御を回避することができる。 Therefore, in order to increase the reliability of the on-vehicle current detection device, it is conceivable to arrange two magnetoelectric conversion elements in the gap portion of the magnetic core, that is, to make the magnetoelectric conversion elements double. As a result, when the difference between the detection signals of the two magnetoelectric transducers exceeds the allowable range, it is possible to warn that an abnormality has occurred in the current detection device and to avoid erroneous control based on the abnormal current detection value. it can.
本発明に係る電流検出装置は、磁電変換素子の二重化にも対応可能である。本発明において、磁電変換素子が二重化される場合、一方の磁電変換素子の接続ピンが電子基板の一方の面における切れ込み部の両側に固着され、他方の磁電変換素子の接続ピンが電子基板の他方の面における切れ込み部の両側に固着されていればよい。この場合、両端の間隔が2つの磁電変換素子の厚みの合計と同程度である磁性体コアを採用することができる。 The current detection device according to the present invention can cope with the duplication of the magnetoelectric conversion element. In the present invention, when the magnetoelectric conversion element is doubled, the connection pin of one magnetoelectric conversion element is fixed to both sides of the cut portion on one surface of the electronic substrate, and the connection pin of the other magnetoelectric conversion element is the other of the electronic substrate What is necessary is just to adhere to the both sides of the notch part in the surface. In this case, it is possible to employ a magnetic core in which the distance between both ends is approximately the same as the total thickness of the two magnetoelectric conversion elements.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The following embodiment is an example embodying the present invention, and is not an example of limiting the technical scope of the present invention.
<第1実施形態>
以下、図1〜図9を参照しつつ、本発明の第1実施形態に係る電流検出装置1の構成について説明する。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、磁性体コア10、ホール素子20、電流検出用バスバー30、絶縁筐体40及び電子基板50を備える。
<First Embodiment>
Hereinafter, the configuration of the
<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12を介して対向し、中空部11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12と併せて環状に形成されている。
<Magnetic core>
The
図3に示されるように、本実施形態における磁性体コア10の両端部分の外縁の面は一の平面に沿う平坦面13である。また、磁性体コア10の内縁の面及び両端部分以外の部分の外縁の面は同心の円弧に沿う周面である。即ち、磁性体コア10の形状は、円形状の中空部11を囲む円環状に対して両端部の外縁部分の小さな領域が欠けただけの形状となっている。
As shown in FIG. 3, the outer edge surfaces of both end portions of the
<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12に配置され、磁性体コア10の中空部11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。
<Hall element (magnetoelectric conversion element)>
The
本実施形態において、ホール素子20は、素子本体部21と素子本体部21の底面の両側へ張り出した複数の接続ピン22とを備えた表面実装タイプのICである。即ち、本実施形態におけるホール素子20は、リード線タイプのICではない。複数の接続ピン22には、電力の入力用のピン及び検出信号の出力用のピンが含まれる。複数の接続ピン22は、半田により電子基板50の配線パターンに固着されている。
In the present embodiment, the
ホール素子20は、素子本体部21における予め定められた検出中心点が、磁性体コア10のギャップ部12の中心点に位置し、かつ、素子本体部21の表裏の面がギャップ部12に形成される磁束の方向に対して直交するように配置される。ホール素子20は、その検出中心点が、磁性体コア10における対向する両端部の投影面の中心を結ぶ線上に位置する状態が、理想の配置状態である。
In the
<電子基板>
電子基板50は、ホール素子20がその接続ピン22の部分において実装されたプリント回路基板である。また、電子基板50には、ホール素子20の他、ホール素子20から出力される磁束の検出信号に対して増幅などの処理を施す回路とコネクタ51とが実装されている。
<Electronic board>
The
コネクタ51は、不図示の電線に設けられた相手側コネクタが接続される部品である。さらに、電子基板50には、ホール素子20の接続ピン22とコネクタ51の端子とを電気的に接続する回路が設けられている。例えば、電子基板50には、外部から電線及びコネクタ51を介して入力される電力をホール素子20の接続ピン22へ供給する回路、及び、ホール素子20の検出信号を増幅し、増幅後の信号をコネクタ51の端子に出力する回路などが設けられている。これにより、電流検出装置1は、コネクタ51に接続されたコネクタ付き電線を通じて、電流検出信号を電子制御ユニットなどの外部の回路へ出力することができる。
The
また、電子基板50の左右の側方の縁部には、絶縁筐体40の一部が挿入される一対の欠け部501が形成されている。電子基板50は、一対の欠け部501に挿入される絶縁筐体40の一部によって支持され、絶縁筐体40の内側の予め定められた位置に保持される。
In addition, a pair of chipped
また、図1、図4、図7、図8及び図9に示されるように、電子基板50における、ホール素子20の素子本体部21から両側方に張り出した接続ピン22が固着された部分の間には、切れ込み部502が形成されている。ホール素子20の素子本体部21は、電子基板50の切れ込み部502に挿入されており、素子本体部21から両側方に張り出した接続ピン22は、電子基板50における切れ込み部の両側の部分に固着されている。
In addition, as shown in FIGS. 1, 4, 7, 8, and 9, the portion of the
即ち、ホール素子20は、裏返しの状態で切れ込み部502を跨いで電子基板50に実装されている。従って、図4に示されるように、ホール素子20の素子本体部21は、電子基板50の表裏各面からほとんど突出しない状態で保持されている。さらに、ホール素子20の素子本体部21における表裏両方の面は、電子基板50に遮られることなく露出している。
That is, the
<電流検出用バスバー>
電流検出用バスバー30は、銅又はアルミニウムなどの金属からなる導電性部材であり、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30には、検出対象の電流が流れる。また、電流検出用バスバー30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30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。
<Bus bar for current detection>
The current
図1及び図6に示されるように、電流検出用バスバー30は、磁性体コア10の中空部11を貫通する棒状の導体の両端部分にプレス加工が施された部材からなる。電流検出用バスバー30において、プレス加工により平板状に成形された両端部分は、電流伝送経路の前段及び後段各々の接続端と連結される端子部32である。即ち、電流検出用バスバー30は、概ね、中央部分において一定の範囲を占める棒状の貫通部31と、その両側の端部に形成された平板状の端子部32とを有する導体からなる部材である。
As shown in FIGS. 1 and 6, the current
貫通部31は、磁性体コア10の中空部11を電流通過方向に沿って貫通する部分である。電流通過方向は、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。各図において、電流通過方向はX軸方向として記されている。
The
電流検出用バスバー30において、端子部32は、平板状であり、貫通部31は、例えば、円柱状又は楕円柱状などの棒状に形成されている。各図において、平板状の端子部32の幅方向及び厚み方向は、それぞれY軸方向及びZ軸方向として記されている。
In the current
電流検出用バスバー30は、棒状の金属部材の両端における一定範囲の部分が、プレス機などを用いたプレス加工によって平板状に押しつぶされた構造を有する部材である。本実施形態において、電流検出用バスバー30の元となる金属部材は、円柱状であり、従って、電流検出用バスバー30の貫通部31は円柱状である。
The current
なお、電流検出用バスバー30の元となる金属部材は、断面が楕円の楕円棒状又は断面が矩形の角棒状であることも考えられる。また、元となる棒状の金属部材は、断面が四角形又はその他の多角形である棒状であることも考えられる。但し、電流検出用バスバー30の貫通部31の断面形状は、磁性体コア10の中空部11の輪郭形状と相似な形状であることが望ましい。
In addition, it is also conceivable that the metal member that is the source of the current
電流検出用バスバー30において、平板状の端子部32の幅は、磁性体コア10の中空部11の直径(最大幅)よりも大きく形成されている。また、貫通部31の厚みは、平板状の端子部32の厚みよりも大きく形成されている。
In the current
電流検出用バスバー30は、絶縁筐体40により、磁性体コア10の中空部11に貫通した状態で磁性体コア10及び電子基板50とともに一体に組み合わされ、その後、端子部32において前段及び後段の他のバスバーに接続される。平板状の端子部32には、ネジ止め用の貫通孔32zが形成されており、これにより、平板状の端子部32は、ネジにより前段及び後段の他のバスバーと連結される。
The current
<絶縁筐体>
絶縁筐体40は、磁性体コア10と電流検出用バスバー30とホール素子20及びコネクタ51が実装された電子基板50とを一定の位置関係で保持する絶縁性の部材である。絶縁筐体40は、本体ケース41及び本体ケース41に取り付けられる蓋部材42の2つの部材を含む。本体ケース41及び蓋部材42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。
<Insulated housing>
The insulating
本体ケース41は、開口部を有する箱状に形成され、蓋部材42は、本体ケース41に取り付けられることによって本体ケース41の開口部を塞ぐ。また、本体ケース41及び蓋部材42には、電流検出用バスバー30の両端子部32が内側から外側へ挿入される貫通孔であるバスバー孔45が形成されている。
The
また、蓋部材42は、磁性体コア10、ホール素子20及び電流検出用バスバー30を保持する本体ケース41に対し、磁性体コア10と、ホール素子20と、コネクタ51を含む電子基板50とを挟み込みつつ、本体ケース41の開口部を塞ぐように取り付けられる。その際、電流検出用バスバー30における他方の端子部32が、蓋部材42のバスバー孔45に対して内側から外側へ通され、電子基板50が本体ケース41と蓋部材42との間に挟み込まれて保持される。
In addition, the
図2に示されるように、本体ケース41及び蓋部材42(絶縁筐体40)は、電流検出用バスバー30の端子部32と、電子基板50のコネクタ51とが外部に露出する状態で、磁性体コア10と、ホール素子20と、電子基板50とを挟み込みつつ、それらを一定の位置関係に保持する。
As shown in FIG. 2, the
図5は、本体ケース41の内側の正面図であり、図7は、図2に示される側面図におけるC−C断面の図である。
5 is a front view of the inside of the
図5及び図7に示されるように、本体ケース41の内側面におけるバスバー孔45の縁部には、磁性体コア10を支持するコア支持部43が、電流通過方向(X軸方向)に沿って突起して形成されている。このコア支持部43は、電流検出用バスバー30における平板状の端子部32が通過可能なように、スリット状の隙間を隔ててそれぞれ半筒状の2つの部分に分かれて形成されている。
As shown in FIGS. 5 and 7, at the edge of the
コア支持部43における電流検出用バスバー30の貫通部31に対向する面である内側面は、電流検出用バスバー30の貫通部31の外周面に沿う形状に形成されている。また、コア支持部43における磁性体コア10に対向する面である外側面は、中空部11を形成する磁性体コア10の内周面に沿う形状に形成されている。
An inner side surface, which is a surface facing the through
そして、コア支持部43は、磁性体コア10の中空部11における磁性体コア10の内縁と電流検出用バスバー30の貫通部31との間の隙間に挿入され、磁性体コア10の内縁の周面に接して磁性体コア10を支持する。電流通過方向(X軸方向)に直交する平面(Y−Z平面)の方向における磁性体コア10の絶縁筐体40内での位置は、コア支持部43によって保持される。
The
さらに、コア支持部43は、磁性体コア10の内縁と電流検出用バスバー30の貫通部31とに挟み込まれることにより、電流検出用バスバー30を支持する。電流通過方向(X軸方向)に直交する平面(Y−Z平面)の方向における電流検出用バスバー30の位置は、コア支持部43によって保持される。
Furthermore, the
また、磁性体コア10及び電流検出用バスバー30の貫通部31は、本体ケース41及び蓋部材42の間に挟み込まれることによって、電流通過方向(X軸方向)における位置が保持される。
Further, the
本実施形態において、磁性体コア10の内縁の面が円弧に沿う周面であるため、磁性体コア10は、コア支持部43により内縁において支持されただけの状態では、回転可能である。
In the present embodiment, the surface of the inner edge of the
そこで、図5及び図7に示されるように、本体ケース41の内側面には、磁性体コア10の回転を制限する回転止め部44が起立して形成されている。回転止め部44は、磁性体コア10の両端部分各々に対応して2つの部分に分かれて形成されており、それらが磁性体コア10の両端部分各々の平坦面13に接して磁性体コア10の回転を制限する。
Therefore, as shown in FIGS. 5 and 7, a
コア支持部43で支持された磁性体コア10を誤差無く正しい向きで保持するためには、回転止め部44が、比較的長い間隔を空けた2箇所において平坦面13に接する必要がある。即ち、平坦面13の形成領域の長さLfが比較的長いことが必要である。平坦面13の形成領域の長さLfが短いと、回転止め部44のわずかな寸法公差によって磁性体コア10の向きのばらつきが大きくなるからである。
In order to hold the
磁性体コア10は、無駄なく良好な特性を得るため、断面積が極力均一であることが望ましい。特に、磁性体コア10が小さいほど、磁性体コア10における断面積の均一性は、磁性体コア10の特性に大きく影響する。
The
本実施形態において、平坦面13は、磁性体コア10における外縁の両端部分に形成され、ギャップ部12を介して2箇所に分離して形成される。この場合、磁性体コア10のギャップ部12は、円環状の磁性体コアのギャップ部と比較して特に変わりがない。従って、2箇所の平坦面13の形成領域の長さLfが十分に確保された場合でも、磁性体コア10の形状は、円環状に対して比較的小さく欠けただけの形状となる。従って、磁性体コア10において断面積が不均一な部分が占める割合が小さく、平坦面13が形成されることによる磁性体コア10の特性への悪影響が小さく抑えられる。
In the present embodiment, the
また、本体ケース41の内側面及び蓋部材42の内側面には、一対の基板支持部49が突出して形成されている。これら一対の基板支持部49は、電子基板50に形成された一対の欠け部501に嵌り込み、電子基板50を予め定められた位置において支持する。幅方向(Y軸方向)に直交する平面(X−Z平面)の方向における電子基板50及びこれに実装されたホール素子20の位置は、一対の基板支持部49により保持される。
In addition, a pair of
図7から図9に示される磁性体コア10、電子基板50及びホール素子20は、絶縁筐体40のコア支持部43及び基板支持部49により位置決めされた状態である。なお、図1に示される磁性体コア10、電子基板50及びホール素子20は、絶縁筐体40により位置決めされる前の状態である。
The
図7から図9に示されるように、基板支持部49は、ホール素子20が磁性体コア10のギャップ部12内に位置する状態で電子基板50を支持する。
As shown in FIGS. 7 to 9, the
また、電子基板50は、コネクタ51の部分において本体ケース41の一部及び蓋部材42の一部の間に挟み込まれることによって、電流通過方向(X軸方向)における位置が保持される。これにより、電子基板50に実装されたホール素子20の電流通過方向(X軸方向)における位置も一定の位置に保持される。
In addition, the
なお、一対の基板支持部49が形成された絶縁筐体40は、ホール素子20が磁性体コア10のギャップ部12内に位置する状態で磁性体コア10と電子基板50とを支持する支持部材の一例である。
The insulating
さらに、本体ケース41及び蓋部材42には、それらを組み合わせ状態で保持するロック機構47,48が設けられている。図1に示されるロック機構47,48は、本体ケース41の側面に突出して形成された爪部47と、蓋部材42の側方に形成された環状の枠部48とを備える。本体ケース41の爪部47が、蓋部材42の枠部48が形成する孔に嵌り込むことにより、本体ケース41及び蓋部材42は、それらが組み合わされた状態で保持される。
Furthermore, the
<効果>
電流検出装置1において、絶縁筐体40は、表面実装タイプのホール素子20が実装された電子基板50を支持することによってホール素子20の素子本体部21を磁性体コア10のギャップ部12内に位置決めする。従って、磁性体コア10のギャップ部12にホール素子20の支持部を配置する必要がない。さらに、電子基板50におけるホール素子20の両側の接続ピン22が固着された部分の間の領域に切れ込み部502が形成され、ホール素子20の素子本体部21は、その切れ込み部502内に位置している。即ち、ホール素子20は、裏返しの状態で電子基板50に実装されている。
<Effect>
In the
従って、図4に示されるように、ホール素子20の厚みと同程度以下の厚みの電子基板50が採用されることにより、両端の間隔Lgがホール素子20の厚みと同程度である磁性体コア10を採用することができる。
Therefore, as shown in FIG. 4, by adopting an
図11は、第1の参考例に係る電流検出装置における磁性体コア10Xのギャップ部12の部分の平面図である。この第1の参考例は、表面実装タイプのホール素子20が、電子基板50における切れ込み部502を跨ぐ状態で、裏返しの状態ではない通常の向きで電子基板50に実装された場合の例である。
FIG. 11 is a plan view of the
図11に示される第1の参考例においては、両端の間隔Lgxがホール素子20の厚みと電子基板50の厚みとの合計以上である磁性体コア10Xを採用する必要がある。即ち、電流検出装置1における磁性体コア10の両端の間隔Lgは、第1の参考例における磁性体コア10Xの両端の間隔Lgxよりも、電子基板50の厚み分程度小さい。
In the first reference example shown in FIG. 11, it is necessary to employ the
従って、電流検出装置1においては、両端の間隔Lgが小さい磁性体コア10を採用し、電流の検出感度を高めることができる。また、電子基板50に切れ込み部502が形成されているため、電子基板50が磁性体コア10のギャップ部12を通過する磁束を乱すことは避けられる。
Therefore, in the
また、電流検出装置1の製造過程において、ホール素子20が磁性体コア10のギャップ部12に固定される前に、ホール素子20単体を電子基板50に実装することが可能である。そのため、本体ケース41と一体化したホール素子20が電子基板50に実装される場合と異なり、ホール素子20を電子基板50に容易に実装することができる。
In addition, in the manufacturing process of the
<第2実施形態>
次に、図10を参照しつつ、本発明の第2実施形態に係る電流検出装置1Aについて説明する。電流検出装置1Aは、図1に示された電流検出装置1と比較して、ホール素子20が追加された構成を有している。図10において、図1から図9に示される構成要素と同じ構成要素は、同じ参照符号が付されている。以下、電流検出装置1Aにおける電流検出装置1と異なる点についてのみ説明する。
Second Embodiment
Next, a
電流検出装置1Aが備える電子基板50Aには、2つのホール素子20が実装されている。図10に示されるように、2つのホール素子20各々の素子本体部21は、電子基板50Aの切れ込み部502内で電子基板50の厚み方向(Y軸方向)において重なって位置する。そして、一方のホール素子20の接続ピン22は、電子基板50Aの一方の面における切れ込み部502の両側に固着され、他方のホール素子20の接続ピン22は、電子基板50Aの他方の面における切れ込み部502の両側に固着されている。
Two
電流検出装置1Aにおいては、両端の間隔Lgが2つのホール素子20の厚みの合計と同程度である磁性体コア10を採用することができる。
In the
図12は、第2の参考例に係る電流検出装置における磁性体コア10Xのギャップ部12の部分の平面図である。この第2の参考例は、表面実装タイプの2つのホール素子20が、電子基板50の表裏各面において、切れ込み部502を跨ぐ状態で、裏返しの状態ではない通常の向きで電子基板50に実装された場合の例である。
FIG. 12 is a plan view of the
図12に示される第2の参考例においては、両端の間隔Lgxが2つのホール素子20の厚みと電子基板50の厚みとの合計以上である磁性体コア10Xを採用する必要がある。即ち、電流検出装置1Aにおける磁性体コア10の両端の間隔Lgは、第2の参考例における磁性体コア10Xの両端の間隔Lgよりも、電子基板50の厚み分程度小さい。
In the second reference example shown in FIG. 12, it is necessary to employ the
従って、電流検出装置1Aが採用されることにより、ホール素子20の二重化にも対応可能であり、電流検出装置1と同様の効果が得られる。
Therefore, by adopting the
<その他>
電流検出装置1において、コア支持部43の内側面又は外側面に、磁性体コア10と電流検出用バスバー30の貫通部31とにより挟み込まれる圧力によって塑性変形する3つ以上の突起部が形成されていることが望ましい。これら突起部各々は、例えば、電流通過方向(X軸方向)、即ち、電流検出用バスバー30がバスバー孔45を貫通する方向に沿って伸びて形成される。
<Others>
In the
そのような突起部が形成されたコア支持部43が、磁性体コア10の中空部11における磁性体コア10と電流検出用バスバー30との間に挿入された場合、突起部がつぶれ、コア支持部43は、磁性体コア10の内側の周面と、電流検出用バスバー30の貫通部31の表面とに密接する。そのため、コア支持部43と磁性体コア10及び電流検出用バスバー30との間でガタが生じず、振動によるコア支持部43の摩耗が生じにくい。
When the
また、コア支持部43の内側面に樹脂製の突起部が存在することにより、電流検出用バスバー30、コア支持部43及び磁性体コア10の各々の寸法公差が、突起部の塑性変形の程度によって吸収される。そのため、寸法公差によって磁性体コア10と電流検出用バスバー30との間の隙間にコア支持部43を挿入できなくなる事態を回避できる。
In addition, since the resin-made protrusions exist on the inner side surface of the
1,1A 電流検出装置
10 磁性体コア
11 磁性体コアの中空部
12 磁性体コアのギャップ部
13 磁性体コアの平坦面
20 ホール素子
21 素子本体部
22 接続ピン
30 電流検出用バスバー
31 貫通部
32 端子部
32z 貫通孔
40 絶縁筐体
41 本体ケース
42 蓋部材
43 コア支持部
44 回転止め部
45 バスバー孔
46 連結部
47 爪部(ロック機構)
48 枠部(ロック機構)
49 基板支持部
50,50A 電子基板
51 コネクタ
501 電子基板の欠け部
502 電子基板の切れ込み部
DESCRIPTION OF
48 Frame (locking mechanism)
49
Claims (2)
前記磁性体コアの前記ギャップ部に配置され、前記磁性体コアの前記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表面実装タイプの磁電変換素子と、
前記磁電変換素子の本体部が挿入された切れ込み部が形成され、該切れ込み部の両側において前記磁電変換素子の前記本体部から両側方に張り出した接続ピンが固着された電子基板と、
前記磁電変換素子が前記磁性体コアの前記ギャップ部内に位置する状態で前記磁性体コアと前記電子基板とを支持する支持部材と、を備えることを特徴とする電流検出装置。 A magnetic core made of a magnetic material, both ends of which are opposed to each other through a gap portion, and surrounds the periphery of the hollow portion;
A surface mount type magnetoelectric transducer that is disposed in the gap portion of the magnetic core and detects a magnetic flux that changes according to a current passing through the hollow portion of the magnetic core;
A notch portion into which the main body portion of the magnetoelectric conversion element is inserted is formed, and an electronic substrate to which connection pins extending from the main body portion of the magnetoelectric conversion element on both sides of the notch portion are fixed, and
A current detection device comprising: a support member that supports the magnetic core and the electronic substrate in a state where the magnetoelectric conversion element is positioned in the gap portion of the magnetic core.
Priority Applications (1)
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2011
- 2011-07-01 JP JP2011147267A patent/JP2013015365A/en not_active Withdrawn
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