JP2018162983A - 電流検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】環境温度の変化による性能の低下を抑制すること。
【解決手段】部分的に間隙を有する環状のコア１０と、コア１０を被覆する緩衝材１１と、緩衝材を介在させてコア１０と一体化されるハウジング１２と、コア１０の間隙に配置される磁気センサ１３を含み、緩衝材１１の硬度がハウジング１２の硬度よりも小さく設定されている、電流検出装置１である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ホール素子等の磁気センサ（電磁変換素子）を用いて電流を検出する電流検出装置に関する。

電流検出装置に関する従来技術は、例えば特開２０１１−１５３９３５号公報（特許文献１）に開示されている。当該文献に開示される電流検出器は、外装ケースと、この外装ケース内に設けられた環状のコアと、このコアの磁気ギャップ内に位置してコアを通過する電流の大きさを検知するホール素子とを備える。そして、コアには、その磁路に沿う全長の内、一部の長さに亘ってコアの表面を覆うモールド樹脂部が磁路に沿う一箇所ないし複数箇所に成形されている。このコアとモールド樹脂部からなるコア部品は、モールド樹脂部の表面が外装ケースの内面に接触した状態で、外装ケースの内部に固定されている。

ところで、上記したような従来の電流検出装置では、それぞれ樹脂からなる外装ケースやモールド樹脂部が環境温度の変化によって膨張や収縮を生じた際に、これらとコアとの線熱膨張率の差が比較的大きいことに起因してコアに応力が掛かり、コアの位置ずれを生じる等によって電流検出装置の性能の低下を引き起こす場合がある。

特開２０１１−１５３９３５号公報

本発明に係る具体的態様は、環境温度の変化による性能の低下を抑制することが可能な電流検出装置を提供することを目的の１つとする。

本発明に係る一態様の電流検出装置は、（ａ）部分的に間隙を有する環状のコアと、（ｂ）前記コアを被覆する緩衝材と、（ｃ）前記緩衝材を介在させて前記コアと一体化されるハウジングと、（ｄ）前記コアの前記間隙に配置される磁気センサを含み、（ｅ）前記緩衝材の硬度が前記ハウジングの硬度よりも小さく設定されている、電流検出装置である。

上記構成によれば、環境温度の変化による性能の低下を抑制することが可能な電流検出装置が得られる。

図１は、一実施形態の電流検出装置の構成を示す断面図である。 図２は、電流検出装置の分解斜視図である。 図３は、電流検出装置を構成するコアおよび緩衝材の構成を部分的に断面で示した斜視図である。 図４は、電流検出装置を構成するコア、緩衝材、ハウジングの構成を部分的に断面で示した斜視図である。 図５は、複数の電流路に対応した電流検出装置の構成例を示す斜視図（部分断面図）である。

図１は、一実施形態の電流検出装置の構成を示す断面図である。図２は、電流検出装置の分解斜視図である。図３は、電流検出装置を構成するコアおよび緩衝材の構成を部分的に断面で示した斜視図である。図４は、電流検出装置を構成するコア、緩衝材、ハウジングの構成を部分的に断面で示した斜視図である。各図に示す電流検出装置１は、コア１０、緩衝材１１、ハウジング１２、磁気センサ１３、回路基板１４を含んで構成されている。この電流検出装置１は、コア１０の内側の貫通孔１５に配置されるバスバー等の電流路（図示省略）に流れる計測対象電流の大きさを検出するためのものである。

コア１０は、略Ｃ字状、すなわち一部に間隙１６を有する略環状の部材であり、ヒステリシスの小さいパーマロイなどの磁性体材料を用いて形成されている。

緩衝材１１は、コア１０のほぼ全体を被覆するように設けられている。詳細には、緩衝材１１は、コア１０の間隙１６の部分についてはそのほとんどを被覆せずにそれ以外の部分をすべて被覆するように設けられている。この緩衝材１１は、熱可塑性ポリウレタン樹脂など熱可塑性の軟質樹脂を用いて形成されている。ここでいう「軟質」とは、ハウジング１２の形成に用いられる材料に対して相対的に硬度が小さいという意味である。

ハウジング１２は、コア１０および緩衝材１１と一体に設けられており、これらを収容する。詳細には、ハウジング１２は、コア１０および緩衝材１１の全体を覆うように設けられている。また、ハウジング１２は、コア１０および緩衝材１１の図中における側面との間に間隙を有して配置された側壁を有する。このハウジング１２は、一般にエンジニアリングプラスチックと称される合成樹脂を用いてインサート成形などの方法により形成される。このような合成樹脂としては、例えば、ガラスを含有させたＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などを用いることができる。

磁気センサ１３は、磁場を検出してその大きさに応じた電気信号（電圧等）を発生するものである。この磁気センサ１３は、ホール効果に基づいて動作するものであり、コア１０の間隙１６に配置されている。

回路基板１４は、磁気センサ１３から出力される電気信号に基づいて、貫通孔１５に配置された電流路に流れる計測対象電流の大きさを検出するためのものである。この回路基板１４は、図示のようにコア１０および緩衝材１１の図中上側を覆うようにしてハウジング１２に取り付けられている。

次に、緩衝材１１の材質についてさらに詳細に説明する。緩衝材１１は、コア１０とハウジング１２の熱膨張率の差に起因するコア１０への応力を緩和するためにコア１０とハウジング１２の間に設けられている。このような効果を得るためには、ハウジング１２の形成に用いられる材料よりも緩衝材１１の形成に用いられる材料の硬度が相対的に小さいことが必要であり、例えば相対的に２０％以上硬度が小さいことが好ましい。

具体的には、以下のような計算式により、ハウジングの硬度を基準とした緩衝材の硬度低下率（硬度差）を求めた場合に、その値が２０％以上であることが好ましく、５０％以上であることがさらに好ましく、上限としては９５％以下とすることが好ましい。
１００−（緩衝材の硬度／ハウジングの硬度）×１００＝硬度低下率（％）

例えば、上記に例示した熱可塑性ポリウレタン樹脂を用いて緩衝材１１を形成し、かつ、ガラスを含有させたＰＢＴを用いてハウジング１２を形成した場合には、各々の硬度が以下の通りであり、硬度低下率は９０％となる。

緩衝材１１の硬度：
ロックウェル−Ｒ＝１０ （＊ショア−Ｄの計測値である８０に基づき換算）
ハウジング１２の硬度：
ロックウェル−Ｒ＝１００

以上のような実施形態によれば、コア１０とハウジング１２の間に軟質樹脂の緩衝材１１を介在させていることから、環境温度の変化に起因するコア１０への応力負荷を緩和することができる。従って、環境温度の変化による電流検出装置の性能の低下を抑制することができる。また、性能低下を抑制できることからコアの体積縮小を図ることができるので、電流検出装置の小型化並びに軽量化を図ることができる。

なお、本発明は上記した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、上記した実施形態では１つの電流路に対応する電流検出装置の構成例を示していたが複数の電流路に対応した電流検出装置に本発明を適用することも可能である。

図５は、複数の電流路に対応した電流検出装置の構成例を示す斜視図（部分断面図）である。図示の例の電流検出装置１ａは、３つの電流路にそれぞれ対応して、コア１０ａとこれを覆う緩衝材１１ａ、コア１１ｂとこれを覆う緩衝材１１ｂ、コア１０ｃとこれを覆う緩衝材１１ｃ、各コア１０ａ〜１０ｃにそれぞれ対応する磁気センサ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、各コア１０ａ〜１０ｃに共通に設けられたハウジング１２ａおよび回路基板１４ａを備えている。この電流検出装置１ａは、各貫通孔１５ａ、１５ｂ、１５ｃに配置される電流路（図示略）に流れる電流をそれぞれ検出することができる。

１、１ａ：電流検出装置
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ：コア
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ：緩衝材
１２、１２ａ：ハウジング
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ：磁気センサ
１４、１４ａ：回路基板
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ：貫通孔
１６：間隙

Claims (4)

1. 部分的に間隙を有する環状のコアと、
   前記コアを被覆する緩衝材と、
   前記緩衝材を介在させて前記コアと一体化されるハウジングと、
   前記コアの前記間隙に配置される磁気センサと、
   を含み、
   前記緩衝材の硬度が前記ハウジングの硬度よりも小さく設定されている、
   電流検出装置。
2. 前記ハウジングは、樹脂材料を用いて構成され、
   前記緩衝材は、前記ハウジングを構成する樹脂材料よりも硬度の小さい軟質樹脂材料を用いて構成されている、
   請求項１に記載の電流検出装置。
3. 前記ハウジングの硬度を基準とした前記緩衝材の硬度の低下率が５０％以上である、
   請求項１又は２に記載の電流検出装置。
4. 前記ハウジングは、少なくとも前記間隙の部分を除いた前記コア及び前記緩衝材の全体を被覆するように設けられている、
   請求項１〜３の何れか１項に記載の電流検出装置。

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