JP2015132534A - Current detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電流検出装置に係り、特に、バスバー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, and more particularly to a current detection device that detects a current flowing in a bus bar.
バスバーに流れる電流により発生する磁束を計測することでバスバーの通電電流を検出する電流検出装置が多用されている。この種の電流検出装置の従来例としては、例えばバスバーに流れる電流により発生した磁界の強度を検出する電流検出装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 2. Description of the Related Art A current detection device that detects an energization current of a bus bar by measuring a magnetic flux generated by a current flowing through the bus bar is often used. As a conventional example of this type of current detection device, for example, a current detection device that detects the intensity of a magnetic field generated by a current flowing in a bus bar has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
上記特許文献1に記載された従来の電流検出装置は、略ロ字状の一辺にギャップ部が設けられたコアを備えている。コアの中空部には、バスバーが挿通して設けられており、回路基板に搭載した磁電変換素子をコアのギャップ部中に配置することで、コアに生じる磁束変化を電流として検出する電流検出装置が構成されている。 The conventional current detection device described in Patent Document 1 includes a core having a gap portion on one side of a substantially square shape. A bus bar is inserted through the hollow portion of the core, and a magnetic detection element mounted on the circuit board is arranged in the gap portion of the core, thereby detecting a change in magnetic flux generated in the core as a current. Is configured.
上記特許文献1記載の従来の電流検出装置においては、バスバーに流れる電流が過渡的に変化したとき、過渡的に変化した電流により発生した磁界の磁束密度が磁電変換素子の基板に鎖交すると、電磁誘導ノイズが発生しやすい。この電磁誘導ノイズにより、磁電変換素子の出力の過渡特性が低下するという問題点があった。 In the conventional current detection device described in Patent Document 1, when the current flowing through the bus bar changes transiently, when the magnetic flux density of the magnetic field generated by the transiently changed current is linked to the substrate of the magnetoelectric conversion element, Electromagnetic induction noise is likely to occur. Due to the electromagnetic induction noise, there is a problem that the transient characteristics of the output of the magnetoelectric conversion element deteriorate.
従って、本発明の目的は、耐ノイズ性を高めるとともに、高精度な検出を可能とした電流検出装置を提供することにある。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide a current detection device that improves noise resistance and enables highly accurate detection.
[1]本発明は、対向する長尺帯状の一対の平板部が連結された構造を有するバスバーと、基板に搭載され、前記バスバーに流れる電流を検出する磁気検出素子と、前記バスバーの前記一対の平板部の先端部を露出した状態で一体形成され、前記一対の平板部間に前記基板及び前記磁気検出素子を収納支持する内部空間並びに前記内部空間に開口する開口を有するハウジングと、前記ハウジングに固定される磁気シールド部材と、を備えたことを特徴とする電流検出装置にある。 [1] The present invention relates to a bus bar having a structure in which a pair of opposing long strip-like flat plate portions are connected, a magnetic detection element that is mounted on a substrate and detects a current flowing through the bus bar, and the pair of bus bars. A housing that is integrally formed with the front end portion of the flat plate portion exposed, and has an internal space between the pair of flat plate portions for accommodating and supporting the substrate and the magnetic detection element, and an opening that opens to the internal space, and the housing And a magnetic shield member fixed to the current detecting device.
[2]上記[1]記載の前記ハウジングのバスバー幅方向の一側面には、前記開口が形成されてなることを特徴とする。 [2] The opening is formed on one side surface in the bus bar width direction of the housing according to [1].
[3]上記[1]又は[2]記載の前記基板には、外部装置と電気的に接続されるコネクタ端子を収容するコネクタハウジングが搭載され、前記コネクタハウジングの接続口が前記ハウジングから外部空間に露出されてなることを特徴とする。 [3] The board according to [1] or [2] is mounted with a connector housing that accommodates a connector terminal that is electrically connected to an external device, and the connection port of the connector housing is connected to the external space from the housing. It is characterized by being exposed to.
[4]上記[1]〜[3]のいずれかに記載の前記内部空間には、前記ハウジング及び前記基板を一体化させる樹脂成形部が埋設されてなることを特徴とする。 [4] A resin molding part for integrating the housing and the substrate is embedded in the internal space according to any one of [1] to [3].
[5]上記[1]〜[4]のいずれかに記載の前記磁気シールド部材は、対向する一対の長尺帯状の平板部が連結された構造を有しており、前記ハウジングには、上壁面及び下壁面に所要の段差をもって陥没した凹陥部が形成され、前記凹陥部には、前記磁気シールド部材の前記平板部をスナップフィット結合する凸部又は凹部のいずれか一方が形成されてなることを特徴とする。 [5] The magnetic shield member according to any one of the above [1] to [4] has a structure in which a pair of opposed long belt-like flat plate portions are connected to each other. A recessed portion that is depressed with a required step is formed on the wall surface and the lower wall surface, and the recessed portion is formed with either a convex portion or a concave portion that snap-fit joins the flat plate portion of the magnetic shield member. It is characterized by.
本発明によると、簡単な構成でありながら、耐ノイズ性が高められるとともに、高精度な検出を可能とした電流検出装置が効果的に得られる。 According to the present invention, it is possible to effectively obtain a current detection device that has a simple configuration but has improved noise resistance and enables highly accurate detection.
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings.
[第1の実施の形態]
(電流検出装置の構成)
図1において、全体を示す符号1は、この第1の実施の形態における典型的な電流検出装置を例示している。この電流検出装置1は、例えばハイブリッド車や電気自動車の駆動モータとバッテリー等の外部装置とに流れる電流の大きさを検出するために用いられる。ハイブリッド車や電気自動車用のモータは、三相交流電流で駆動されるため、外部装置との電気的接続には三相交流電源用の3本のバスバーが用いられており、そのバスバーのそれぞれに対応して電流センサが備えられている。
[First Embodiment]
(Configuration of current detection device)
In FIG. 1, reference numeral 1 indicating the whole exemplifies a typical current detection device according to the first embodiment. The current detection device 1 is used to detect the magnitude of a current flowing through a drive motor of a hybrid vehicle or an electric vehicle and an external device such as a battery. Since motors for hybrid vehicles and electric vehicles are driven by three-phase AC current, three bus bars for three-phase AC power are used for electrical connection with external devices. Correspondingly, a current sensor is provided.
この電流検出装置1は、図1及び図2に示すように、電流が流れる導電体である電流検出用のバスバー11と、そのバスバー11に流れる電流を磁気的に検出する磁気検出素子14とを備えており、磁性コアを有しないコアレス型の電流センサとして用いられる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the current detection device 1 includes a current
このバスバー11は、例えば銅や銅合金等の金属材料からなる。一方の磁気検出素子14は、特に限定されるものではないが、増幅器などが集積回路としてパッケージ化されたホールICからなる。磁気検出素子14としては、例えばGMR素子、MR素子やホール素子等を用いることができる。
The
このバスバー11は、図1及び図2に示すように、対向する長尺帯状をなす一対の平板部11a,11aと、その平板部11aの長さ方向一端部を連結した連結部11bとを有しており、縦断面形状がコ字形状に形成されたサンドウィッチ構造とされている。一対の平板部11aの先端部には、平板部11aと同一面上にあって、互いに逆方向へ延出する平板状の接続部11c,11cが形成されている。この接続部11cには、円形の接続孔11dが貫通して形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
このバスバー11の平板部11a及び連結部11bには、図1及び図2に示すように、バスバー11の接続部11cを樹脂基材から突出した状態で、ハウジング12がインサート成形法により一体に成形されている。ハウジング12の樹脂材料としては、絶縁性及び耐湿性に優れる材料が好ましく、例えばポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂などが用いられる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
このハウジング12は、図1及び図2に示すように、上壁面12aと、下壁面12bと、上壁面12a及び下壁面12bを連結する3つの側壁面12c,…,12cとを有する箱型構造とされている。ハウジング12のバスバー幅方向の一側面には、ハウジング12の内部空間12dに開口する開口12eが形成されている。この開口12eをハウジング12のバスバー幅方向の一側面に形成することで、ハウジング12の内部空間12d内に磁気検出素子14等の組付部品を挿入することが妨げられないための外部空間が確保されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
このハウジング12の上壁面12a及び下壁面12bと、バスバー11の連結部11b側の側壁面12cとには、図1及び図2に示すように、所要の段差をもって陥没した凹陥部12fが形成されている。この凹陥部12fには、隣接するバスバー11が形成する磁場同士の干渉を防止するための磁気シールド部材13が嵌め込まれている。この磁気シールド部材13は、連結部13bを介して対向配置した一対の平板部13a,13aを有しており、縦断面形状がコ字形状に形成されている。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, a
この磁気シールド部材13の平板部13aには、図1及び図2に示すように、円形の係止孔13cが貫通して形成されている。この係止孔13cは、ハウジング12の上壁面12a及び下壁面12bに突出して形成された円柱状の係止突部12gにスナップフィット係合される。スナップフィット係合構造は、凹凸結合される凹凸構造を有していれば、例えば磁気シールド部材13の平板部13aに係止突部を形成し、ハウジング12の上壁面12a及び下壁面12bに係止孔を形成する構成であってもよいことは勿論である。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
この磁気シールド部材13は、曲げ弾性を有する樹脂材料又は非磁性の金属材料からなる。樹脂材料としては、例えばPC(ポリカーボネート)やPET(ポリエチレンテレフタレート)などが用いられる。非磁性の金属材料としては、例えば銅やアルミニウムなどが用いられる。磁気シールド部材13を用いてハウジング12を構成したことにより、磁気検出素子14を通過する磁界を弱めることなく、隣接する他のバスバー11から発生する外部磁界の影響が除去されることから、出力を大きくして測定範囲を拡げることができる。
The
一方、磁気検出素子14は、図1及び図2に示すように、基板15に実装されている。この基板15には、磁気検出素子14からの出力を処理する処理回路に電気的に接続された図示しない接続端子を有するコネクタハウジング16が設けられている。このコネクタハウジング16は、図示しない制御ユニットなどの外部装置に電気的に接続される。
On the other hand, the
このコネクタハウジング16などが実装された基板15は、図1及び図2に示すように、ハウジング12の内部空間12d内に形成された一対のガイド溝12h,12hに支持されており、コネクタハウジング16の接続口を外部空間に露出した状態で樹脂成形部17に埋設されている。この樹脂成形部17により、ハウジング12と基板15とが一体化されている。ハウジング12の内部空間12dは、シールド効果があり、外部からのノイズの影響を受けにくい。樹脂成形部17の樹脂材料としては、ハウジング12との相溶性のよい樹脂材料が好ましい。
The
(電流検出装置の動作)
この基板15は、図3及び図4に示すように、バスバー11の一対の平板部11a間に発生する磁界の向きに対して平行に配置されている。一方、磁気検出素子14の感磁面としては、バスバー11の一対の平板部11a間に平行に配置されるとともに、その一対の平板部11a間の中心線C上に配置されることが好適である。
(Operation of current detection device)
As shown in FIGS. 3 and 4, the
このバスバー11の一対の平板部11aのそれぞれには、図4に示すように、電流Aが反対方向に流れる。バスバー11の周囲には、電流Aの大きさに略比例した磁束B1,B2が発生する。バスバー11に流れる電流Aにより発生する磁界の磁束B1,B2が、磁気検出素子14の感磁面を平行に通過する。
In each of the pair of
このバスバー11の一対の平板部11aには反対方向の電流Aが流れることで、バスバー11のZ方向に発生する基板15に鎖交する磁束は打ち消されることとなる。バスバー11の一対の平板部11a間には、X,Y方向に発生する磁束B1,B2が増幅する。この磁束B1,B2は、磁気検出素子14により検出されることで、磁束B1,B2を合計した磁束に応じた電気信号が、制御ユニットなどの外部装置に出力される。
When a current A in the opposite direction flows through the pair of
(電流検出装置の製造方法)
以上のように構成された電流検出装置1は、以下の製造方法により効果的に製造される。電流検出装置1を製造するにあたっては、先ず、図5(a)及び図5(c)に示すように、磁気シールド部材13と、磁気検出素子14及びコネクタハウジング16を実装した基板15とを製作しておく。一方、導電性の金属板を打ち抜き加工及び曲げ加工を行い、所要形状のバスバー11を準備しておく。
(Method for manufacturing current detection device)
The current detection device 1 configured as described above is effectively manufactured by the following manufacturing method. In manufacturing the current detection device 1, first, as shown in FIGS. 5A and 5C, the
次に、図5(b)に示すように、ハウジング12の全体形状を成形するための金型を用い、バスバー11をハウジング12にインサート成形する。このハウジング12のバスバー幅方向の一側面に形成された内部空間12dに連通する開口12eを形成する。これにより、基板15の組み付け時において磁気検出素子14及びコネクタハウジング16がバスバー11に干渉することが回避されることとなり、ハウジング12の内部空間12dに基板15を収容固定する作業の効率が向上する。
Next, as shown in FIG. 5B, the
次に、図5(c)及び図5(d)に示すように、予め準備しておいた基板15をハウジング12の開口12eを介して内部空間12d内に挿入支持し、その内部空間12dの内部をポッティングにより封止することで樹脂成形部17を成形する。次に、予め準備しておいたシールド部材13をハウジング12にスナップフィット結合する。以上の行程により、電流検出装置1が完成する。なお、スナップフィット以外の各種の方法によりハウジング12とシールド部材13とを結合することができることは勿論である。
Next, as shown in FIG. 5C and FIG. 5D, the
(第1の実施の形態の効果)
上記のように構成された電流検出装置1を採用することで、上記効果に加えて以下の効果が得られる。
(Effects of the first embodiment)
By adopting the current detecting device 1 configured as described above, the following effects can be obtained in addition to the above effects.
(1)簡単な構成により、dv/dt(単位時間当たりの電圧変化)ノイズ発生源となるバスバー11のZ方向に発生する基板15に鎖交する磁束をキャンセルすることで、dv/dtノイズ特性の良好な電流検出装置1が効果的に得られる。
(2)一対の平板部11aには互いに反対方向の電流Aが流れるバスバー11を有することから、磁界の範囲を制限することができるようになり、磁界が基板15を鎖交することがないため、耐ノイズ性を向上させることができる。
(3)バスバー11がサンドウィッチ構造とされているため、バスバー11に流れる電流Aにより発生する磁界の均一性が高まり、dv/dtノイズなどの外乱に対するロパスト性が高くなる。
(4)バスバー11に流れる電流Aにより発生する磁界に対して基板15を平行に配置することで、磁界が基板15を鎖交することがないため、基板15の誤動作を防止することができる。
(1) With a simple configuration, dv / dt (voltage change per unit time) dv / dt noise characteristics by canceling the magnetic flux linked to the
(2) Since the pair of
(3) Since the
(4) Arranging the
[第2の実施の形態]
図6を参照すると、同図には、第2の実施の形態に係る電流検出装置1が例示されている。なお、図6において、上記第1の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。従って、それらの部材に関する詳細な説明は省略する。
[Second Embodiment]
Referring to FIG. 6, there is illustrated a current detection device 1 according to the second embodiment. In FIG. 6, the same member names and symbols are assigned to the substantially same members as those in the first embodiment. Therefore, the detailed description regarding these members is omitted.
上記第1の実施の形態では、基板15にコネクタハウジング16を設けた構成であったものを、この第2の実施の形態では、ハウジング12にコネクタハウジング16を設けた点で上記第1の実施の形態と異なっている。
In the first embodiment, the
図6において、バスバー11の平板部11aには、バスバー11を一側に配置した状態で、ハウジング12がインサート成形法により一体に成形されている。このハウジング12には、バスバー11の接続部11cを外部に突出した状態でバスバー11の一対の平板部11a間を接続部11c側に貫通した開口12eが形成されている。
In FIG. 6, the
このハウジング12の上壁面12aには、図6に示すように、4本のプレスフィット用のコネクタ端子18,…,18を収容するコネクタハウジング16が一体に形成されている。このコネクタ端子18には、変形可能なスリットを有するプレスフィット部18aが形成されている。
As shown in FIG. 6, a
一方、基板15には、図6に示すように、コネクタ端子18のプレスフィット部18aを圧入固定するプレスフィット用のスルーホール15aが形成されている。このスルーホール15aは、磁気検出素子14からの出力を処理する図示しない処理回路に電気的に接続されている。
On the other hand, as shown in FIG. 6, a press-fit through
(第2の実施の形態の効果)
以上のように構成された第2の実施の形態に係る電流検出装置1は、上記第1の実施の形態と同様の効果が得られることに加えて、半田を用いることなく基板15に固定することができるとともに、複数のコネクタ端子18のそれぞれの接続品質を個別に管理することができる。
(Effect of the second embodiment)
The current detection device 1 according to the second embodiment configured as described above can be fixed to the
[変形例]
本発明における電流検出装置1においては、次に示すような変形例も可能である。
[Modification]
In the current detection device 1 according to the present invention, the following modifications are possible.
上記第1の実施の形態では、バスバー11にインサート成形法により一体成形されたハウジング12のバスバー幅方向の一側面に開口12eを備えた構成を例示したが、図示例に限定されるものではない。ハウジング12の開口12eとしては、図7に示すように、ハウジング12のバスバー長さ方向の一側面に備えた構成であっても構わない。磁気検出素子14を実装した基板15は、バスバー11の一対の接続部11c間に形成された開口12eを介してハウジング12の内部空間12d内に挿入支持される。
In the first embodiment, the configuration in which the
以上の説明からも明らかなように、本発明に係る代表的な実施の形態、変形例及び図示例を例示したが、上記実施の形態、変形例及び図示例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。従って、上記実施の形態、変形例及び図示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点に留意すべきである。 As is clear from the above description, typical embodiments, modifications, and illustrations according to the present invention have been illustrated. However, the above-described embodiments, modifications, and illustrations show the invention according to the claims. It is not limited. Therefore, it should be noted that not all the combinations of features described in the above-described embodiments, modifications, and illustrated examples are essential to the means for solving the problems of the invention.
1…電流検出装置、11…バスバー、11a,13a…平板部、11b,13b…連結部、11c…接続部、11d…接続孔、12…ハウジング、12a…上壁面、12b…下壁面、12c…側壁面、12d…内部空間、12e…開口、12f…凹陥部、12g…係止突部、12h…ガイド溝、13…磁気シールド部材、13c…係止孔、14…磁気検出素子、15…基板、15a…スルーホール、16…コネクタハウジング、17…樹脂成形部、18…コネクタ端子、18a…プレスフィット部、A…電流、B1,B2…磁束、C…中心線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Current detection apparatus, 11 ... Bus bar, 11a, 13a ... Flat plate part, 11b, 13b ... Connection part, 11c ... Connection part, 11d ... Connection hole, 12 ... Housing, 12a ... Upper wall surface, 12b ... Lower wall surface, 12c ... Side wall surface, 12d ... internal space, 12e ... opening, 12f ... concave part, 12g ... locking protrusion, 12h ... guide groove, 13 ... magnetic shield member, 13c ... locking hole, 14 ... magnetic detection element, 15 ... substrate , 15a ... through hole, 16 ... connector housing, 17 ... resin molding part, 18 ... connector terminal, 18a ... press fit part, A ... current, B 1 , B 2 ... magnetic flux, C ... center line
Claims (5)
基板に搭載され、前記バスバーに流れる電流を検出する磁気検出素子と、
前記バスバーの前記一対の平板部の先端部を露出した状態で一体形成され、前記一対の平板部間に前記基板及び前記磁気検出素子を収納支持する内部空間並びに前記内部空間に開口する開口を有するハウジングと、
前記ハウジングに固定される磁気シールド部材と、
を備えたことを特徴とする電流検出装置。 A bus bar having a structure in which a pair of opposing long strip-like flat plate portions are connected;
A magnetic detecting element mounted on a substrate and detecting a current flowing through the bus bar;
The bus bar is integrally formed with the front ends of the pair of flat plate portions exposed, and has an internal space for accommodating and supporting the substrate and the magnetic detection element between the pair of flat plate portions and an opening that opens to the internal space. A housing;
A magnetic shield member fixed to the housing;
A current detection device comprising:
前記ハウジングには、上壁面及び下壁面に所要の段差をもって陥没した凹陥部が形成され、
前記凹陥部には、前記磁気シールド部材の前記平板部をスナップフィット結合する凸部又は凹部のいずれか一方が形成されてなることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電流検出装置。 The magnetic shield member has a structure in which a pair of opposed long strip-like flat plate portions are connected,
The housing is formed with a recessed portion depressed with a required step on the upper wall surface and the lower wall surface,
5. The current detection according to claim 1, wherein the concave portion is formed with either a convex portion or a concave portion that snap-fit joins the flat plate portion of the magnetic shield member. apparatus.
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