JP2014077682A - Current sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電流センサに関する。 The present invention relates to a current sensor.
従来の技術として、測定対象の電流が流れるバスバ、バスバ上に両端部が固定され、バスバから離れて延びる中間部を有するサブバスバ、及びサブバスバを中間部において囲んで配置され、サブバスバを流れる電流に起因した磁界を測定する磁気センサが組み込まれている磁性体コア、を備えた電流センサが知られている(例えば、特許文献1参照。)。 As a conventional technique, a bus bar through which a current to be measured flows, a sub bus bar having both ends fixed on the bus bar and having an intermediate part extending away from the bus bar, and a sub bus bar surrounded by the intermediate part, are caused by the current flowing through the sub bus bar. A current sensor is known that includes a magnetic core in which a magnetic sensor for measuring a magnetic field is incorporated (see, for example, Patent Document 1).
この電流センサは、サブバスバを同じ側に向けた姿勢に置いて互いに平行に並べて複数配置することが可能である。この複数の電流センサは、各サブバスバを囲む各磁性体コアが、共通する基板に支持されているので、全体がコンパクトに構成されている。 A plurality of the current sensors can be arranged side by side in parallel with the sub-bus bars in a posture facing the same side. The plurality of current sensors are configured compactly because the magnetic cores surrounding the sub-bus bars are supported by a common substrate.
しかし、従来の電流センサは、検出対象の電流の数が異なる電流センサを製造する場合、電流センサ全体の構造の検討が必要になり、製造コストや製造に掛かる期間が増える問題がある。また、従来の電流センサは、検出対象の電流の数に応じて、磁性体コア等の位置決めをそれぞれに行う必要があり、目的の精度に到達することは難しくなる。 However, in the case of manufacturing current sensors having different numbers of currents to be detected, the conventional current sensor needs to consider the structure of the entire current sensor, and there is a problem that the manufacturing cost and the time required for manufacturing increase. Further, in the conventional current sensor, it is necessary to position the magnetic core or the like according to the number of currents to be detected, and it becomes difficult to reach the target accuracy.
従って、本発明の目的は、検出対象の電流の数等の変更に柔軟に対応することができる電流センサを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a current sensor that can flexibly cope with changes in the number of currents to be detected.
本発明の一態様は、検出対象の電流が流れることで周囲に磁場を生じさせるバスバ、一部にギャップが形成された環形状を有し、環の中央にバスバが挿入されるコア、及びギャップに配置され、ギャップにおける磁場の変化を検出する磁気センサ、が一体となった電流センサユニットを複数有し、この複数の電流センサユニットが、さらに一体化された電流センサを提供する。 One embodiment of the present invention includes a bus bar that generates a magnetic field around a current to be detected flowing, a ring shape in which a gap is formed in part, a core in which the bus bar is inserted in the center of the ring, and a gap And a plurality of current sensor units integrated with a magnetic sensor for detecting a change in the magnetic field in the gap. The plurality of current sensor units provide a further integrated current sensor.
本発明によれば、検出対象の電流の数等の変更に柔軟に対応することができる。 According to the present invention, it is possible to flexibly cope with changes in the number of currents to be detected.
(実施の形態の要約)
実施の形態に係る電流センサは、検出対象の電流が流れることで周囲に磁場を生じさせるバスバ、一部にギャップが形成された環形状を有し、環の中央にバスバが挿入されるコア、及びギャップに配置され、ギャップにおける磁場の変化を検出する磁気センサ、が一体となった電流センサユニットを複数有し、この複数の電流センサユニットが、さらに一体化されて概略構成されている。
(Summary of embodiment)
The current sensor according to the embodiment has a bus bar that generates a magnetic field around the current to be detected flowing, a ring shape in which a gap is formed in part, and a core in which the bus bar is inserted in the center of the ring, And a plurality of current sensor units that are integrated with a magnetic sensor that is arranged in the gap and detects a change in the magnetic field in the gap, and the plurality of current sensor units are further integrated to form a schematic configuration.
この電流センサは、電流センサユニット単位で目標の位置決め精度を達成することが可能であり、さらに検出対象の電流の数に応じて電流センサユニットを一体化するので、検出対象の電流の数等の変更に柔軟に対応することができる。 This current sensor can achieve the target positioning accuracy in units of current sensor units, and further integrates the current sensor unit according to the number of currents to be detected, so the number of currents to be detected, etc. It can respond flexibly to changes.
[第1の実施の形態]
(電流センサ1の構成)
図1(a)は、第1の実施の形態に係る電流センサの斜視図であり、(b)は、電流センサユニットの斜視図である。なお、実施の形態に係る各図において、描かれた画像と画像の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。
[First embodiment]
(Configuration of current sensor 1)
FIG. 1A is a perspective view of a current sensor according to the first embodiment, and FIG. 1B is a perspective view of a current sensor unit. In each drawing according to the embodiment, the ratio of the drawn image to the image may be different from the actual ratio.
電流センサ1は、一例として、車両に搭載されるセンサである。この電流センサ1は、一例として、主に、三相モータに流れる電流を測定する目的で使用される。この三相モータは、例えば、ハイブリッド車両等の駆動源として用いられるものであり、120°ずつ位相が異なるU相の電流IU、V相の電流IV、及びW相の電流IWが流れる。電流センサ1は、この電流IU、電流IV、及び電流IWを測定するように構成されている。 As an example, the current sensor 1 is a sensor mounted on a vehicle. As an example, the current sensor 1 is mainly used for the purpose of measuring a current flowing through a three-phase motor. This three-phase motor is used, for example, as a drive source for a hybrid vehicle or the like, and a U-phase current I U , a V-phase current I V , and a W-phase current I W that are different in phase by 120 ° flow. . The current sensor 1 is configured to measure the current I U , the current I V , and the current I W.
この電流センサ1は、図1(a)及び(b)に示すように、検出対象の電流が流れることで周囲に磁場を生じさせるバスバ3、一部にギャップ40が形成された環形状を有し、環の中央にバスバ3が挿入されるコア4、及びギャップ40に配置され、ギャップ40における磁場の変化を検出する磁気センサ5、が一体となった電流センサユニット2を複数有し、この複数の電流センサユニット2が、さらに一体化されて概略構成されている。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the current sensor 1 has a ring shape in which a
この電流センサ1は、図1(a)に示すように、複数の電流センサユニット2が、本体10により一体化されている。この本体10の上部には、一例として、プリント配線基板12が配置されているが、これに限定されず、電流センサユニット2の磁気センサ5の端子と電気的に接続されるリードフレーム等が配置されても良い。このプリント配線基板12に形成された配線は、例えば、磁気センサ5の端子と電気的に接続し、外部装置と電気的に接続している。なお、電流センサユニット2の間隔は、例えば、検出対象の電流が流れる電流路の間隔に基づいて定められる。この電流路は、バスバ3に電気的に接続されるものである。
In the current sensor 1, as shown in FIG. 1A, a plurality of
この本体10は、例えば、絶縁性及び耐湿性に優れる材料が好ましく、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン(ABS)樹脂等の合成樹脂材料を用いて形成される。本実施の形態に係る本体10は、ABS樹脂を用いてインサート成形により形成される。具体的には、本体10は、複数の電流センサユニット2が配置されたキャビティと、このキャビティと対となるコアとの間に、溶融樹脂が流し込まれ、この樹脂が硬化することにより形成される。このインサート成形により、複数の電流センサユニット2が一体化される。
The
(電流センサユニット2の構成)
電流センサユニット2は、例えば、図1(b)に示すように、バスバ3、コア4及び磁気センサ5が、インサート成形により一体とされたものである。このインサート成形時に流し込まれた溶融樹脂が、固まることで本体20を形成している。
(Configuration of current sensor unit 2)
For example, as shown in FIG. 1B, the
この電流センサユニット2は、バスバ3、コア4及び磁気センサ5が、位置決めされた状態で一体化される。つまり電流センサユニット2は、バスバ3に流れる電流を磁気センサ5で検出できるように構成されている。
The
従って電流センサユニット2は、感度やオフセット電圧等の電気的な調整が行われた状態にあるものである。
Therefore, the
(バスバ3の構成)
バスバ3は、例えば、銅、銅合金及び黄銅等の導電性を有する板部材を打ち抜いて細長く曲がりのない板形状となるように形成されたものである。なお、バスバ3の形状は、板形状に限定されず、任意の形状で良い。
(Configuration of bus bar 3)
The
(コア4の構成)
図2は、第1の実施の形態に係るコアの概略図である。図2では、電流30が、図2の紙面手前側から奥に向かって流れているものとしている。従って図2の紙面において、磁場8が時計回りに発生し、その磁場8の一部は、コア4の内部に磁路80を形成している。
(Configuration of core 4)
FIG. 2 is a schematic diagram of the core according to the first embodiment. In FIG. 2, it is assumed that the current 30 flows from the front side of the sheet of FIG. Accordingly, the
このコア4は、図2に示すように、バスバ3が挿入される挿入孔43を有している。またコア4は、環形状の一部が切り取られたような形状を有している。このコア4は、一例として、板形状を有する複数の板状コアが重ねられたものである。板状コアは、例えば、パーマロイ、電磁鋼板、フェライト等の軟磁性体材料を用いて形成される。
As shown in FIG. 2, the
具体的には、環形状の一部が切り取られた部分の端部である第1の端面41及び第2の端面42は、このコア4の長径方向に形成されている。磁気センサ5は、この第1の端面41及び第2の端面42によって囲まれるギャップ40に配置される。
Specifically, the first end surface 41 and the second end surface 42, which are the end portions of a portion where a part of the ring shape is cut off, are formed in the major axis direction of the
この磁気センサ5の配置は、第1の端面41と第2の端面42の間の磁場8の磁力線と、磁気センサ5の検出面と、が実質的に直交するような位置関係となるように行われることが好ましい。磁気センサ5は、この第1の端面41及び第2の端面42から湧き出し、吸い込まれる磁力線に基づいて信号を出力するように構成されている。
The arrangement of the
(磁気センサ5の構成)
この磁気センサ5は、例えば、端子51、端子52及び端子53を備えている。端子51は、例えば、GNDと電気的に接続される。端子52は、例えば、電流センサ1が動作するのに必要な電圧が供給される端子である。端子53は、検出信号を出力する端子である。この端子51、端子52及び端子53は、例えば、金、銅等の導電性を有する金属材料、又はその合金材料を用いて形成される。なお、GNDと電気的に接続とは、例えば、低インピーダンスであるLo出力側への接続を意味するものとする。
(Configuration of magnetic sensor 5)
The
磁気センサ5は、例えば、ホールセンサ等の磁場の強さに応じた検出信号を出力するセンサである。
The
(電流センサ1の製造)
まず、電流センサユニット2を必要な数だけ用意する。本実施の形態では、一例として、3つの電流センサユニット2を用意する。
(Manufacture of current sensor 1)
First, as many
次に、この3つの電流センサユニット2をキャビティに配置し、キャビティと、このキャビティと対となるコアと、の間に溶融樹脂を射出する。温度を下げ、溶融樹脂が硬化した後、キャビティから取り出して電流センサ1を得る。
Next, the three
(第1の実施の形態の効果)
本実施の形態に係る電流センサ1は、検出対象の電流の数等の変更に柔軟に対応することができる。具体的には、この電流センサ1は、検出対象の電流の数に合わせて、予め製造し、電気的な調整が済んでいる複数の電流センサユニット2をインサート成形により一体とすることで得られる。従って電流センサ1は、複数のバスバ、コア及び磁気センサを位置決めしてから一体とする場合と比べて、電流センサユニット2単位で必要な位置決めの精度を達成すること、電気的な特性を合わせること等が可能であると共に、検出対象の電流の数等の変更に柔軟に対応することができる。さらに、電流センサ1は、検出対象の電流が流れる電流路の間隔に合わせて、電流センサユニット2の間隔を定めることができるので、電流路の配列の変更等に柔軟に対応することができる。
(Effects of the first embodiment)
The current sensor 1 according to the present embodiment can flexibly cope with changes in the number of currents to be detected. Specifically, the current sensor 1 can be obtained by integrating a plurality of
また電流センサ1は、測定対象の電流の数や、電流路の配列が変更されても、用意する電流センサユニット2の数や間隔等を変更すれば良いので、用途に合わせた電流センサ1の構造の検討に費やす時間が短縮され、製造コストが下がり、さらに製造期間が短縮される。
In addition, even if the number of currents to be measured and the arrangement of the current paths are changed, the current sensor 1 only needs to change the number and interval of the
また電流センサ1は、電流センサユニット2に使われる部品が共通であることから、部品単価が下がり、安価に製造される。さらに電流センサ1を製造するための設備投資が抑制される。
The current sensor 1 is manufactured at a low cost because the parts used for the
電流センサ1は、電流センサユニット2ごとに精度の検査、及び電気的な調整等を行った電流センサユニット2を用いて製造されるので、複数のバスバ、コア及び磁気センサを位置決めしてから一体とする場合と比べて、製造に起因する精度の低下が抑制され、歩留まりが向上する。
Since the current sensor 1 is manufactured using the
[第2の実施の形態]
第2の実施の形態は、ケース7に配置された複数の電流センサユニット2を一体化する点で、上記の第1の実施の形態とは異なっている。
[Second Embodiment]
The second embodiment is different from the first embodiment in that a plurality of
図3(a)は、第2の実施の形態に係る電流センサの分解斜視図であり、(b)は、電流センサの上面図である。なお、以下の各実施の形態において、第1の実施の形態と同じ機能及び構成を有する部分については、第1の実施の形態と同じ符号を付し、その説明は省略するものとする。 FIG. 3A is an exploded perspective view of the current sensor according to the second embodiment, and FIG. 3B is a top view of the current sensor. In the following embodiments, portions having the same functions and configurations as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, and description thereof is omitted.
本実施の形態に係る電流センサ1は、例えば、図3(a)及び(b)に示すように、複数の電流センサユニット2と、この複数の電流センサユニット2のそれぞれのバスバ3が差し込まれる複数のスリット75を有するケース7と、ケース7のスリット75に差し込まれて取り付けられた複数の電流センサユニット2とケース7との間に充填された充填剤9と、を備えて概略構成されている。
In the current sensor 1 according to the present embodiment, for example, as shown in FIGS. 3A and 3B, a plurality of
ケース7は、対となる第1の側面部70と第2の側面部71に複数のスリット75が形成されている。このスリット75は、電流センサユニット2のバスバ3が挿入されるように構成されている。このケース7は、例えば、ポリプロピレン系、ポリスチレン系、ポリエチレン系、ポリアミド系、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン(ABS)等の合成樹脂材料を用いて形成される。
In the
またケース7は、スリット75の間隔が、電流センサユニット2を接触させた際のバスバ3の間隔以上である。つまり、ケース7は、例えば、検出対象の電流が流れる電流路の間隔に合わせてスリット75が形成されている。
In the
充填剤9は、一例として、シリコーン、ポリウレタン等のポッティング剤である。充填剤9は、ケース7に電流センサユニット2が取り付けられた状態で、ケース7と電流センサユニット2の間に充填される。なお充填剤9は、ポッティング剤に限定されず、ケース7と電流センサユニット2との間に充填可能で、時間が経過した後に硬化するものであれば良い。
As an example, the filler 9 is a potting agent such as silicone or polyurethane. The filler 9 is filled between the
また充填剤9は、例えば、スリット75から漏れ出さないように保護されたケース7に充填される。従って、図3(b)に示すように、バスバ3が挿入されたスリット75の上部の隙間に充填剤9が充填される。また図3(b)では、電流センサ1は、電流センサユニット2の端子51〜端子53側までは充填剤9が充填されていないが、上部が覆われるほど充填剤9が充填されても良い。また、電流センサ1は、電流センサユニット2の上部にプリント配線基板12を配置して、このプリント配線基板12を覆うように充填されても良い。なお充填剤9の充填の量は、これら限定されず、用途に応じて任意である。
The filler 9 is filled in the
(第2の実施の形態の効果)
本実施の形態に係る電流センサ1は、検出対象の電流の数に合わせて、予め製造し、電気的な調整が済んでいる複数の電流センサユニット2をケース7に配置して、充填剤9を用いて一体とするものである。従って電流センサ1は、複数のバスバ、コア及び磁気センサを位置決めしてから一体とする場合と比べて、電流センサユニット2単位で必要な位置決めの精度を達成すること、電気的な特性を合わせること等が可能であると共に、検出対象の電流の数や電流路の配列等の変更に柔軟に対応することができる。
(Effect of the second embodiment)
In the current sensor 1 according to the present embodiment, a plurality of
[第3の実施の形態]
第3の実施の形態は、ケース7に取付部76が設けられている点で、上記の各実施の形態と異なっている。
[Third Embodiment]
The third embodiment is different from the above-described embodiments in that a mounting
図4(a)は、第3の実施の形態に係る電流センサを側面から見た分解斜視図であり、(b)は、電流センサの取付部を説明するための要部断面図である。 FIG. 4A is an exploded perspective view of the current sensor according to the third embodiment as viewed from the side, and FIG. 4B is a cross-sectional view of the main part for explaining the mounting portion of the current sensor.
本実施の形態に係る電流センサ1は、例えば、図4(a)及び(b)に示すように、複数の電流センサユニット2のそれぞれのバスバ3が差し込まれる複数のスリット75、及び複数の電流センサユニット2のそれぞれが取り付けられる複数の取付部76、を有するケース7を備えて概略構成されている。
For example, as shown in FIGS. 4A and 4B, the current sensor 1 according to the present embodiment includes a plurality of
ケース7は、図4(a)及び(b)に示すように、対となる第1の側面部70及び第2の側面部71のスリット75の両側に、取付部76が形成されている。また電流センサユニット2は、この取付部76に対応する位置に凹部61が複数形成されている。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the
取付部76は、側面部を切り欠いて形成された細長い板形状の板部77と、その先端部に形成された凸部78と、を備えて概略構成されている。この板部77は、例えば、図4(b)に示すように、ケース7の内側に向けて傾斜するように構成されている。
The
電流センサユニット2がケース7に挿入されると、凸部78が電流センサユニット2の側面に接触するため、板部77がケース7の外方向に撓む。さらに電流センサユニット2がケース7に挿入されると、取付部76の凸部78が、板部77の弾性力に基づいて、電流センサユニット2の凹部61に嵌り込み、電流センサユニット2がケース7に取り付けられる。
When the
なお、取付部76の形状は、上記の例に限定されず、ケース7に電流センサユニット2が取り付けられるものであれば良い。また取付部76は、検出対象の電流が流れる電流路の配列に基づいて形成されるスリット75に合わせて形成される。
The shape of the
また、電流センサ1は、ケース7に電流センサユニット2を取り付けた後、ポッティング剤等を用いて、電流センサユニット2とケース7とを一体とするような構成であっても良い。
Further, the current sensor 1 may be configured such that the
(第3の実施の形態の効果)
本実施の形態に係る電流センサ1は、ケース7に取付部76が設けられているので、電流センサユニット2とケース7とを、容易に一体化することができる。
(Effect of the third embodiment)
Since the current sensor 1 according to the present embodiment is provided with the
以上述べた少なくとも1つの実施の形態の電流センサ1によれば、検出対象の電流の数や電流路の配列等の変更に柔軟に対応することが可能となる。 According to the current sensor 1 of at least one embodiment described above, it is possible to flexibly cope with changes in the number of currents to be detected, the arrangement of current paths, and the like.
以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 As mentioned above, although some embodiment and modification of this invention were demonstrated, these embodiment and modification are only examples, and do not limit the invention based on a claim. These novel embodiments and modifications can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, and the like can be made without departing from the scope of the present invention. In addition, not all combinations of features described in these embodiments and modifications are necessarily essential to the means for solving the problems of the invention. Furthermore, these embodiments and modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…電流センサ
2…電流センサユニット
3…バスバ
4…コア
5…磁気センサ
7…ケース
8…磁場
9…充填剤
10…本体
12…プリント配線基板
20…本体
30…電流
40…ギャップ
41…第1の端面
42…第2の端面
43…挿入孔
51…端子
52…端子
53…端子
61…凹部
70…第1の側面部
71…第2の側面部
75…スリット
76…取付部
77…板部
78…凸部
80…磁路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (4)
前記ケースの前記スリットに差し込まれて取り付けられた複数の前記電流センサユニットと前記ケースとの間に充填された充填剤と、
を備えた請求項1に記載の電流センサ。 A case having a plurality of slits into which the respective bus bars of the plurality of current sensor units are inserted;
A plurality of the current sensor units attached by being inserted into the slits of the case and a filler filled between the cases;
The current sensor according to claim 1, comprising:
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JP2012224861A JP2014077682A (en) | 2012-10-10 | 2012-10-10 | Current sensor |
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