JP2016125991A - 電流測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】屈曲部が設けられたバスバーにおいて、バスバーの電流測定精度の低下を抑制し、かつ、バスバーの電流測定を行う電流測定センサの配置の自由度を向上させることができる電流測定装置を提供すること。
【解決手段】電流測定装置１は、電流が印加されるバスバー２と、バスバー２に印加される電流を測定する電流測定センサ３、４とを備える。バスバー２の屈曲部１４、１５において、屈曲部１４、１５の外側部におけるバスバー２の厚さは、それぞれ屈曲部１４、１５の内側部におけるバスバー２の厚さよりも厚い。
【選択図】図１

Description

本発明は、電流測定装置に関する。

機械に搭載されるモータにおいて、そのモータの動作を適切に制御するため、モータに流れる電流を測定する技術が開示されている。

例えば、特許文献１には、バスバーに流れる電流を測定するために、バスバーに流れる電流により発生する磁界の磁束密度を検出し、検出された磁束密度に基づいてバスバーに流れる電流値を測定する電流測定センサが開示されている。ここで、特許文献１では、バスバーは直線状であり、バスバーにおける電流の経路は曲がらない。

特開２０１４−１３９５５６号公報

バスバーが設けられる場所の状況に応じて、電流の経路が曲げられる箇所（屈曲部）がバスバーに設けられることがある。このとき、屈曲部では電流が最短距離で流れようとするため、屈曲部の内側部は屈曲部の外側部に比較して電流密度が上がる。従って、例えば２つの電流測定センサがそれぞれ屈曲部の内側部と外側部の電流密度を測定する場合、屈曲部の内側部の電流密度を測定する電流測定センサの測定値は、屈曲部の外側部の電流密度を測定する電流測定センサの測定値よりも高くなる。そのため、電流測定センサの測定値に誤差が生じ、バスバーに流れる正確な電流値を測定できなくなるという課題がある。

電流測定センサの測定値に誤差が生じるのを回避するため、バスバーの屈曲部以外の場所でバスバーの電流を測定することも考えられる。しかしながら、その場合、電流測定センサを配置可能な場所が限定されてしまう。

引用文献１では、バスバーに屈曲部が設けられていることは想定されていないため、上述の課題を解決することはできない。

本発明の電流測定装置は、屈曲部が設けられたバスバーにおいて、バスバーの電流測定精度の低下を抑制し、かつ、バスバーの電流測定を行う電流測定センサの配置の自由度を向上させることができるものである。

本発明にかかる電流測定装置は、電流が印加されるバスバーと、前記バスバーに印加される電流を測定する電流測定センサと、を備える。ここで、前記バスバーの屈曲部において、前記屈曲部の外側部における前記バスバーの厚さは、前記屈曲部の内側部における前記バスバーの厚さよりも厚い。

この電流測定装置では、バスバーの屈曲部において、その外側部のバスバーの厚さは、内側部のバスバーの厚さよりも厚い。そのため、バスバーの屈曲部の外側部は、内側部に比較して抵抗が小さくなる。従って、屈曲部においてバスバーの内側部の厚さと外側部の厚さとが同じ値である場合（即ち、屈曲部の外側部の抵抗と内側部の抵抗とが略同じ値である場合）と比較して、屈曲部の外側部に流れる電流量が大きくなる。これにより、屈曲部に流れる電流密度を、外側部と内側部とで均一に近づけることができる。以上から、バスバーの屈曲部において電流密度を測定したとき、屈曲部においてバスバーの内側部の厚さと外側部の厚さとが同じ値である場合と比較すると、測定値が正確な値（即ち、バスバーにおいて電流密度が均一である場合の測定値）に近づく。そのため、バスバーの電流測定精度の低下を抑制することができる。また、バスバーの屈曲部の電流を測定することができるため、電流を測定する電流測定センサをバスバーの屈曲部近傍に配置することができる。従って、電流測定センサの配置の自由度を向上させることができる。

本発明により、屈曲部が設けられたバスバーにおいて、バスバーの電流測定精度の低下を抑制し、かつ、バスバーの電流測定を行う電流測定センサの配置の自由度を向上させることができる電流測定装置を提供することができる。

実施の形態１にかかる電流測定装置の斜視図である。 実施の形態１にかかる電流測定装置の側面図である。 実施の形態１にかかる屈曲部の断面図である。 実施の形態１にかかる屈曲部の断面図である。 関連技術にかかる電流測定装置の斜視図である。 関連技術にかかる電流測定装置の側面図である。 関連技術にかかる電流測定結果を示したグラフである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１及び図２に示すように、電流測定装置１は、バスバー２と、電流測定センサ３、４とを備える。バスバー２は、電流が流れる板状の部材である。なお、図１及び図２におけるＸ方向はバスバー２の厚さ（板厚）方向であり、Ｙ方向はバスバー２における電流の第１の通過方向であり、Ｚ方向（高さ方向）はバスバー２における電流の第２の通過方向である。

バスバー２の一端には端子１１が設けられており、端子１１には端子穴１２が形成されている。電流は、矢印Ａ１の方向からバスバー２の端子１１に流入し、バスバー２の端部１３（他端）から矢印Ａ２の方向に流出する。また、バスバー２は、屈曲部１４、１５を有する。この屈曲部１４、１５により、バスバー２に流れる電流の経路が変化する。各屈曲部１４、１５では、その内側部のバスバー２の厚さに比較して、その外側部のバスバー２の厚さが厚く構成されている。図３は、屈曲部１４をＩの切断面（図１及び図２参照）で切断した断面図であり、図４は、屈曲部１５をＩＩの切断面（図１及び図２参照）で切断した断面図である。図３に示されるように、屈曲部１４の外側部の厚さｘ１は、内側部の厚さｘ２に比較すると厚い。また、図４に示されるように、屈曲部１５の外側部の厚さｘ３は、内側部の厚さｘ４に比較すると厚い。

図１及び図２に戻り、説明を続ける。電流測定センサ３、４は、バスバー２の近傍（特に屈曲部１５の近傍）に配置された電流測定のためのセンサである。電流測定センサ３は、電流測定センサ３が対向する屈曲部１５の内側部における電流密度を測定し、電流測定センサ４は、電流測定センサ４が対向する屈曲部１５の外側部における電流密度を測定する。

なお、電流測定センサ３はバスバー２の表面（一方の主面）側に配置され、電流測定センサ４はバスバー２の裏面（他方の主面）側に配置される。また、電流測定センサ３、４の端子１１からのＺ方向の距離（高さ）は略同じである。電流測定センサ３、４は、バスバー２に流れる電流により発生する磁界の磁束密度を検出し、検出された磁束密度に基づいてバスバー２に流れる電流密度を測定する。

以上に示した電流測定装置１と比較するため、図５及び図６を参照して、関連技術にかかる電流測定装置１０１を説明する。図５及び図６に示す通り、電流測定装置１０１は、バスバー１０２と、電流測定センサ１０３、１０４とを備える。バスバー１０２は、電流が流れる板状の部材である。また、バスバー１０２は、その一端に端子１１１が設けられており、端子１１１には端子穴１１２が形成されている。電流は、矢印Ａ３の方向からバスバー１０２の端子１１１に流入し、バスバー１０２の端部１１３（他端）から矢印Ａ４の方向に流出する。なお、図５及び図６におけるＸ、Ｙ、Ｚ方向は、図１及び図２におけるＸ、Ｙ、Ｚ方向と同様の方向である。

また、バスバー１０２は、角が丸まって形成された屈曲部１１４、１１５を有する。この屈曲部１１４、１１５により、バスバー１０２に流れる電流の経路が変化する。また、図１及び図２におけるバスバー２と異なり、バスバー１０２の厚さは一定である。

電流測定センサ１０３、１０４は、バスバー１０２の近傍（特に屈曲部１１５の近傍）に配置された電流測定のためのセンサである。なお、電流測定センサ１０３はバスバー１０２の表面（一方の主面）側に配置され、電流測定センサ１０４はバスバー１０２の裏面（他方の主面）側に配置される。また、電流測定センサ１０３、１０４の端子１１１からのＺ方向の距離（高さ）は略同じである。電流測定センサ１０３は、電流測定センサ１０３が対向する屈曲部１１５の内側部における電流密度を測定し、電流測定センサ１０４は、電流測定センサ１０４が対向する屈曲部１１５の外側部における電流密度を測定する。電流測定センサ１０３、１０４の電流値測定方法は、図１及び図２における電流測定センサ３、４と同様である。

ここで、屈曲部１１５では、電流が最短距離で流れようとする。また、屈曲部１１５の外側部の厚さと内側部の厚さとが同じ厚さであるため、屈曲部１１５の外側部の抵抗と屈曲部１１５の内側部の抵抗とは略同じ値である。従って、屈曲部１１５の内側部は屈曲部１１５の外側部に比較して電流密度が上がるため、電流測定センサ１０４の測定値は、電流測定センサ１０３の測定値よりも上がる。そのため、電流測定センサ１０３、１０４の測定値に誤差が生じ、バスバー１０２に流れる正確な電流値を測定できなくなってしまう。

図７は、電流測定センサ１０３、１０４の測定値の一例を示したグラフである。グラフの横軸は、Ｙ軸方向に関する、電流測定センサ１０３、１０４の基準位置からのずれを示している。電流測定センサ１０３については、位置ずれが大きくなるほど、屈曲部１１５の外側方向に配置されることになる。また、電流測定センサ１０４については、位置ずれが大きくなるほど、屈曲部１１５の内側方向に配置されることになる。また、グラフの縦軸は出力誤差を示しており、出力誤差がプラスの値であるときは本来の測定値よりも電流密度を高く検出し、出力誤差がマイナスの値であるときは本来の測定値よりも電流密度を低く検出していることを意味する。グラフにおける実線は電流測定センサ１０３の測定値であり、グラフにおける間隔が細かい破線は電流測定センサ１０４の測定値であり、グラフにおける間隔が粗い破線は電流測定センサ１０３、１０４の差動出力値である。

図７で示す通り、電流測定センサ１０３、１０４ともに、位置ずれが大きくなるほど出力誤差が大きくなる。また、差動出力についても、位置ずれが大きくなるほど出力誤差が大きくなる。従って、電流測定センサ１０３、１０４の測定値に誤差が生じ、バスバー１０２に流れる正確な電流値を測定できなくなるという課題があった。

これに対し、本実施形態の電流測定装置１では、屈曲部１４、１５が上述の構成を有するので、屈曲部１４、１５の外側部は、その内側部に比較して抵抗が小さくなる。従って、屈曲部１４、１５においてバスバー２の内側部の厚さと外側部の厚さとが同じ値である場合（即ち、屈曲部１４、１５の外側部の抵抗と内側部の抵抗とが略同じ値である場合）と比較して、屈曲部１４、１５の外側部に流れる電流量が大きくなる。このため、屈曲部１４、１５に流れる電流密度を、外側部と内側部とで均一に近づけることができる。

以上から、バスバー２の屈曲部１５において電流密度を測定しても、屈曲部１５においてバスバー２の内側部の厚さと外側部の厚さとが同じ値である場合と比較すると、電流測定センサ３、４の測定値が正確な値（即ち、バスバー２において電流密度が均一である場合の測定値）に近づく。そのため、バスバー２の電流測定精度の低下を抑制することができる。また、バスバー２の屈曲部１５の電流を測定することができるため、電流測定センサ３、４を屈曲部１５近傍に配置することができる。従って、電流測定センサ３、４の配置の自由度を向上させることができる。また、関連技術では、電流測定センサの測定値における誤差を抑えるためにバスバーにおける電流密度を均一にしようとすると、十分な長さの直線部をバスバーに設ける必要があった。しかし、本実施形態の電流測定装置１ではその必要がなくなったため、バスバー２の形状が制約されなくなる。例えば、バスバー２を小型化することが可能となる。また、電流測定センサ３、４を配置する位置の制約が抑えられるため、電流測定センサ３、４を取り付ける部材の設計の自由度も向上する。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、バスバー２は、２つの屈曲部ではなく、１つの屈曲部を有してもよいし、３つ以上の屈曲部を有してもよい。また、電流測定センサの数は、２つではなく、１つ、又は３つ以上であってもよい。電流測定センサ３、４は、電流により発生する磁界の磁束密度を検出し、検出された磁束密度に基づいてバスバー２に流れる電流密度を測定したが、電流測定センサ３、４が電流を測定する方法はこれに限られない。

１ 電流測定装置
２ バスバー
３、４ 電流測定センサ
１４、１５ 屈曲部

Claims (1)

1. 電流が印加され、屈曲部が形成されているバスバーと、
   前記バスバーに印加される電流を測定する電流測定センサと、を備え、
   前記屈曲部において、前記屈曲部の外側部における前記バスバーの厚さは、前記屈曲部の内側部における前記バスバーの厚さよりも厚い、
   電流測定装置。

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