JP2015132514A

JP2015132514A - 電流検出構造

Info

Publication number: JP2015132514A
Application number: JP2014003473A
Authority: JP
Inventors: 池田　幸雄; Yukio Ikeda; 幸雄池田
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2014-01-10
Filing date: 2014-01-10
Publication date: 2015-07-23

Abstract

【課題】バスバに流れる電流を精度よく検出することが可能な電流検出構造を提供する。
【解決手段】長手方向に沿って電流を流すバスバ２と、バスバ２を流れる電流により発生する磁界の強度を測定する磁気検出素子３と、を備えた電流検出構造であって、バスバ２にスロット４を形成し、磁気検出素子３を、スロット４の近傍に配置すると共に、その検出軸Ｄがバスバ２の長手方向に沿うように配置したものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、電流検出構造に関するものである。

従来より、バスバに流れる電流を検出する際に、検出対象となる電流により発生する磁界の強度を磁気検出素子で検出することが行われている。磁気検出素子により磁界の強度を検出することで、その磁界の強度を基に、バスバに流れる電流を演算により求めることが可能になる。

磁気検出素子としては、ＭＲ（Magneto Resistance）センサや、ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive effect）センサが知られている。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、特許文献１，２がある。

特許第５１５３４８１号公報特開２０１３−１７０８７８号公報

しかしながら、上述の従来の電流検出構造では、例えば３相モータの各相に流れる電流を検出する場合には、磁気検出素子が検出対象以外のバスバを流れる電流により発生した磁界の影響を受けてしまい、検出対象のバスバに流れる電流を精度よく検出することが困難になる、という問題があった。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、バスバに流れる電流を精度よく検出することが可能な電流検出構造を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、長手方向に沿って電流を流すバスバと、該バスバを流れる電流により発生する磁界の強度を測定する磁気検出素子と、を備えた電流検出構造であって、前記バスバにスロットを形成し、前記磁気検出素子を、前記スロットの近傍に配置すると共に、その検出軸が前記バスバの長手方向に沿うように配置した電流検出構造である。

前記磁気検出素子が、ＧＭＲセンサであってもよい。

前記スロットは、その少なくとも一辺が、前記バスバの長手方向に対して交差するように形成されていてもよい。

前記スロットは、前記バスバに形成された貫通孔からなってもよい。

前記スロットを２つ形成すると共に、当該２つの前記スロットに挟まれた隘路を形成し、前記隘路は、少なくともその一部が、前記バスバの長手方向に対して交差する方向に形成されていてもよい。

前記スロットは、前記バスバの側方に開口する切欠きからなってもよい。

本発明によれば、バスバに流れる電流を精度よく検出することが可能な電流検出構造を提供できる。

本発明の一実施形態に係る電流検出構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図である。図１の電流検出構造の原理を説明する図である。図１の電流検出構造の３相の電流路への適用例を示す平面図である。（ａ），（ｂ）は、本発明の一変形例に係る電流検出構造を示す平面図である。（ａ），（ｂ）は、本発明の一変形例に係る電流検出構造を示す平面図である。（ａ），（ｂ）は、本発明の一変形例に係る電流検出構造を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本実施形態に係る電流検出構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図である。

図１（ａ），（ｂ）に示すように、電流検出構造１は、長手方向に沿って電流を流すバスバ２と、バスバ２を流れる電流により発生する磁界の強度を測定する磁気検出素子３と、を備えている。

バスバ２は、板状の導体であり、電流を流す電流路となるものである。磁気検出素子３としては、素子の高さ方向と垂直方向に検出軸Ｄを有し、高い感度を有するＧＭＲセンサを用いる。

さて、本実施形態に係る電流検出構造１では、バスバ２に貫通孔からなるスロット４を形成し、磁気検出素子３を、スロット４の近傍に配置すると共に、その検出軸Ｄがバスバ２の長手方向に沿うように配置している。

図２に示すように、スロット４を形成することにより、スロット４を迂回するように電流が流れるようになる。その結果、バスバ２を流れる電流に幅方向（図示Ｘ方向）の成分が発生することとなり、この成分に起因してバスバ２の長手方向（図示Ｙ方向）の成分を有する磁界が発生する。電流検出構造１では、スロット４を形成することによって発生したバスバ２の長手方向の磁界の強度Ｂｙを、磁気検出素子３により測定している。

スロット４で発生させるバスバ２の長手方向の磁界の強度Ｂｙは、周囲への影響を抑えるために出来るだけ小さくすることが望ましい。そのため、小さい磁界の強度Ｂｙを検出するために、スロット４のできるだけ近くに磁気検出素子３を配置することが望ましい。本実施形態では、平面視においてスロット４と重なる位置に磁気検出素子３を配置している。

本実施形態では、磁気検出素子３としてＧＭＲセンサを用いているため、小さい磁界も検出可能である。また、ＧＭＲセンサは素子の高さ方向と垂直方向に検出軸Ｄを有していることから、バスバ２と平行に（素子の高さ方向がバスバ２の厚さ方向となるように）磁気検出素子３を配置可能となり、電流検出構造１全体を薄型化することが可能になる。なお、図１では図示省略しているが、磁気検出素子３は、実際には、支持部材によりバスバ２やその周囲の部材等に支持されている。

スロット４を大きくし過ぎると、バスバ２の断面積が小さくなり抵抗が増加して発熱、損失が大きくなるので、スロット４はできるだけ小さくすることが望ましい。スロット４を小さくしても電流の幅方向の成分が発生しやすいように、スロット４は、その少なくとも一辺が、バスバ２の長手方向に対して交差するように形成されていることが望ましい。

本実施形態では、２本の平行な辺の端部同士を円弧により接続した形状の略直線状のスロット４を、その中心軸がバスバ２の長手方向に対して傾斜するように形成している。バスバ２の長手方向に対するスロット４の中心軸の傾斜角度は、１０°以上８０°以下とすればよい。

さらに、本実施形態では、同じ形状のスロット４を２つ離間して形成し、２つのスロット４に挟まれた隘路５を形成している。これにより、隘路５の幅等を調整することで、隘路５を流れる電流の大きさを調整し、バスバ２の長手方向に発生する磁界の強度、すなわち磁気検出素子３で検出する磁界の強度を容易に調整することが可能になる。電流検出構造１では、磁気検出素子３の感度等に応じて、磁気検出素子３で適切な強度の磁界を検出できるよう設計を行う必要があるが、隘路５を有する構成とすることで、このような設計が比較的容易となる。なお、隘路５は、少なくともその一部が、バスバ２の長手方向に対して交差する方向に形成されている必要がある。

ところで、例えば３相モータの各相に流れる電流を検出する場合では、通常、バスバ２を流れる電流全体により形成される磁界を計測するには、ＧＭＲセンサでは感度が高すぎ、他のバスバ２を流れる電流による磁界の影響も受けやすくなるために、そのままで測定を行うことは困難である。本実施形態では、スロット４の形状や隘路５の幅等を調整することにより、ＧＭＲセンサで測定するのに適した磁界の強度に調整し、かつ、バスバ２の長手方向の磁界の強度を測定するように構成することで周囲のバスバ２を流れる電流の影響を抑制しており、これにより、磁気検出素子３として高感度のＧＭＲセンサを用いた場合であっても測定を可能としている。

図３に示すように、電流検出構造１は、例えば、３相の各相の電流を測定する際に用いられる。３相の各相の電流路となる３つのバスバ２は、その幅方向に離間して整列配置されており、それぞれのバスバ２にスロット４が形成され、磁気検出素子３が配置されている。各バスバ２でスロット４を形成したことにより発生するバスバ２の長手方向の磁界は、互いに干渉することがなく、各磁気検出素子３が他のバスバ２の電流で発生した磁界の影響を受けることがない。

以上説明したように、本実施形態に係る電流検出構造１では、バスバ２にスロット４を形成し、磁気検出素子３を、スロット４の近傍に配置すると共に、その検出軸Ｄがバスバ２の長手方向に沿うように配置している。

このように構成することで、検出対象以外のバスバ２を流れる電流により発生した磁界の影響を受けにくくなり、検出対象のバスバ２に流れる電流を精度よく検出することが可能になる。

また、スロット４の形状等を調整することで、磁気検出素子３の感度に応じて適切な強度の磁界を発生させることが可能であり、磁気検出素子３として高感度なＧＭＲセンサを使用可能となる。ＧＭＲセンサは、素子の高さ方向と垂直方向に検出軸Ｄを有しているため、磁気検出素子３をバスバ２と平行に配置することが可能になり、電流検出構造１の薄型化に寄与する。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

例えば、上記実施形態では、略直線状のスロット４を２つ形成したが、これに限らず、図４（ａ）に示すように、スロット４をクランク状に形成してよいし、図４（ｂ）に示すように、スロット４を１つのみとしてもよい。図示していないが、スロット４を３つ以上としても構わない。

さらに、図５（ａ）に示すように、スロット４を円形状としてもよいし、図５（ｂ）に示すように、スロット４を矩形状としてもよい。このように、スロット４の形状や数は、特に限定されるものではなく、使用する磁気検出素子３の感度等に応じて、適宜選択可能である。

また、上記実施形態では、貫通孔からなるスロット４を形成した場合を説明したが、これに限らず、図６（ａ）に示すように、スロット４は、バスバ２の側方に開口する切欠き６１からなってもよい。図６（ａ）では切欠き６１を矩形状に形成しているが、図６（ｂ）に示すように、対向する辺を傾斜させてもよく、切欠き６１の形状は特に限定されない。

スロット４を切欠き６１とすることで、スロット４を形成する際に必要となる打ち抜き用の金型の構造をより簡易にすることができ、製造コストを低減できる。

１電流検出構造
２バスバ
３磁気検出素子
４スロット
５隘路

Claims

長手方向に沿って電流を流すバスバと、該バスバを流れる電流により発生する磁界の強度を測定する磁気検出素子と、を備えた電流検出構造であって、
前記バスバにスロットを形成し、
前記磁気検出素子を、前記スロットの近傍に配置すると共に、その検出軸が前記バスバの長手方向に沿うように配置した
ことを特徴とする電流検出構造。
前記磁気検出素子が、ＧＭＲセンサである
請求項１記載の電流検出構造。
前記スロットは、その少なくとも一辺が、前記バスバの長手方向に対して交差するように形成されている
請求項１または２記載の電流検出構造。
前記スロットは、前記バスバに形成された貫通孔からなる
請求項１〜３いずれかに記載の電流検出構造。
前記スロットを２つ形成すると共に、当該２つの前記スロットに挟まれた隘路を形成し、
前記隘路は、少なくともその一部が、前記バスバの長手方向に対して交差する方向に形成されている
請求項４記載の電流検出構造。
前記スロットは、前記バスバの側方に開口する切欠きからなる
請求項１〜３いずれかに記載の電流検出構造。