JP2020085544A - 電流センサ - Google Patents

Abstract

【課題】バスバーと磁気コアとの位置精度を確保できる電流センサを提供する。【解決手段】電流センサ１００は、第一板部１０を有するバスバー１と、磁気コア２と、バスバー１と磁気コア２とを収容するケーシングＣと、を備え、磁気コア２は、磁気コア２の厚み方向が第一板部１０の長手方向に沿い配置され、ケーシングＣは、第一板部１０および磁気コア２を下方から覆う下部ケーシング３と、第一板部１０および磁気コア２を上方から覆い、下部ケーシング３に固定される上部ケーシング６と、を有し、下部ケーシング３は、第一板部１０が圧入される溝部４９を有する第一圧入部４と、磁気コア２の幅方向における両側部が圧入により保持される第二圧入部５と、を有し、上部ケーシング６は、バスバー１および磁気コア２を下方に向けて押圧する押圧部７を有し、溝部４９は、下方に向けて凹む溝であり、かつ、磁気コア２の厚み方向に沿う溝である。【選択図】図１

Description

本発明は、電流センサに関する。

電気自動車などの車両には、三相交流モータ（以下、単にモータと称する場合がある）などの回転電機とインバータとが搭載されている。これらの車両は、モータに流れる電流を測定してモータの回転を適切に制御している。三相交流モータの場合、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の端子はそれぞれバスバーなどと称される導体を介してインバータと接続され、各バスバーを流れる電流の大きさは電流センサにより測定される。

特許文献１に記載の電流センサは、磁性体からなり、磁気抵抗の小さいコア（磁気コアの一例）とバスバーとが、インサート成形により樹脂性の本体（ケーシングの一例）と一体に構成されている。バスバーは、コアの内部空間に挿通される。磁気コアは、対になる腕部を有し、当該対になる腕部の間にはギャップが形成される。バスバーに電流が流れると、流れる電流の大きさ（以下では単に電流と記載する場合がある）に応じて当該バスバーの周囲に磁界が生ずる。この磁界の磁束を磁気抵抗の小さい磁気コアに集め、磁気コアのギャップの磁束の大きさを検出し、検出された磁束の大きさに基づいてバスバーを流れる電流を求める。

特開２０１８−００４２６９号公報

上述のごとく、バスバーを流れる電流の計測は、バスバーの周囲に生ずる磁界の磁束に基づいて計測する。この計測の際、バスバーと磁気コアとの位置関係に誤差が生ずると、検出される磁束が変化するため、計測される電流の値に誤差が生ずる。しかし、インサート成形では、これらバスバーと磁気コアとの位置精度の確保が難しい。

本発明は、かかる実状に鑑みて為されたものであって、その目的は、バスバーと磁気コアとの位置精度を確保できる電流センサを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る電流センサの特徴構成は、測定対象となる電流が通電され、板状部を有するバスバーと、前記板状部の周方向に沿って囲むように配置される磁気コアと、前記バスバーと前記磁気コアとを収容するケーシングと、を備え、前記磁気コアは、当該磁気コアの厚み方向が前記板状部の長手方向に沿い配置され、前記ケーシングは、前記板状部および前記磁気コアを下方から覆う下部ケーシングと、前記板状部および前記磁気コアを上方から覆い、前記下部ケーシングに固定される上部ケーシングと、を有し、前記下部ケーシングは、前記板状部が圧入される溝部を有する第一圧入部と、前記磁気コアが下方に向けて挿入された状態で、当該磁気コアの幅方向における両側部が圧入により保持される第二圧入部と、を有し、前記上部ケーシングは、前記バスバーおよび前記磁気コアを下方に向けて押圧する押圧部を有し、前記溝部は、下方に向けて凹む溝であり、かつ、前記磁気コアの厚み方向に沿う溝である点にある。

上記構成によれば、下部ケーシングは、第二圧入部により磁気コアを支持する。この際、磁気コアは、第二圧入部に対して上方から下方に押し込まれた状態で幅方向の両側部を保持される。これにより、磁気コアは幅方向において動かないように拘束される。

上記構成によれば、下部ケーシングは、第一圧入部の溝部でバスバーの板状部を支持する。この溝は、下方に向けて凹む溝であり、かつ、磁気コアの厚み方向に沿う溝、すなわち、磁気コアの幅方向と直交する方向に延在する溝である。したがって、バスバーの板状部は、上方から下方に向けて溝部に圧入されることで、磁気コアの厚み方向に沿う状態で第一圧入部に支持されると共に、磁気コアの幅方向において動かないように拘束される。

上記構成によれば、上部ケーシングは、板状部と磁気コアとを上方から覆い、かつ、下部ケーシングに固定された状態で、バスバーと磁気コアとを下方に向けて押圧する。したがって、バスバーおよび磁気コアとは、上部ケーシングと、下部ケーシングの第一圧入部および第二圧入部とで上下方向へ動かないように拘束される。

以上の構成により、バスバーと磁気コアとは、磁気コアの幅方向に対して互いに（相対的に）動かないように固定される。また、バスバーと磁気コアとは、上下方向に対して互いに（相対的に）動かないように固定される。したがって、バスバーと磁気コアとの位置精度を確保できる電流センサを提供することができる。

加えて、以上の構成によれば、下部ケーシング、磁気コアおよびバスバー、上部ケーシングを下から順に積み上げるという単純な組立方法で電流センサを組み立て可能である。すなわち、簡単な組立方法と、バスバーと磁気コアとの位置精度の確保とを両立可能である。

本発明に係る電流センサの更なる特徴構成は、前記第一圧入部は、一対の前記溝を有し、一対の前記溝は、前記第二圧入部に圧入された前記磁気コアの厚み方向における前後に配置されている点にある。

上記構成によれば、バスバーを、磁気コアの厚み方向における前後に配置された一対の溝により、磁気コアの幅方向へ動かないように拘束することができる。これにより、バスバーと磁気コアとが互いに（相対的に）動かないように確実に固定される。

本発明に係る電流センサの更なる特徴構成は、前記押圧部は、一端が前記上部ケーシングに固定された梁部と、前記梁部の他端側に設けられ、前記梁部の下面から下方に向けて突出する凸部と、を有し、前記凸部は、前記バスバーおよび前記磁気コアを下方に向けて押圧している点にある。

上記構成によれば、上部ケーシングは梁部の他端側に設けられた凸部によりバスバーおよび磁気コアを下方に向けて押圧することができる。この際、梁部はケーシングに固定（たとえば、ケーシングと一体に成形）された一端側を支点とし、梁部を撓ませつつ、凸部によりバスバーおよび磁気コアを下方に向けて押圧することができる。これにより、上部ケーシングの成形精度を必要以上に高めなくとも（例えば、ルーズな精度で上部ケーシングを製造したとしても）、梁部の撓み（反り）により精度誤差を吸収可能である。これにより、低コスト化を実現できる。

本発明に係る電流センサの更なる特徴構成は、前記バスバーを押圧する前記梁部の他端側の上面は、前記上部ケーシングの上面よりも下方に窪んだ位置に配置されている点にある。

上記構成によれば、梁部の他端側の上面を上部ケーシングの上面よりも下方に窪んだ位置に配置することで、梁部の他端側の上部に、梁部が撓む（反る）スペースを確保することができる。これにより、上部ケーシングによるバスバーの下方への押圧を確実ならしめる。

本発明に係る電流センサの更なる特徴構成は、前記バスバーは、一端に第二板状部を有し、前記ケーシングは、上下方向に貫通し、前記第二板状部が挿通される隙間を有する支持部を有し、前記支持部は、第一支持部と、前記第一支持部よりも前記隙間が狭い第二支持部と、を有し、前記第二板状部は、前記バスバーの端部側に配置され、当該第二板状部の厚み方向に貫通する貫通孔を有する端子部と、当該第二板状部の厚み方向に突出する隆起部を有する被支持部と、を有し、前記被支持部の最大厚みは前記第一支持部の隙間の幅以上であり、前記第二板状部は、前記被支持部の少なくとも一部が前記第一支持部に当接した状態において、前記端子部は、少なくとも前記貫通孔が前記支持部の外部に配置される状態で前記支持部に挿通されている点にある。

上記構成によれば、バスバーの第二板状部は、厚み方向に貫通する貫通孔を有する端子部と、第二板状部の厚み方向に突出する隆起部を有する被支持部とを有する。そして端子部は、バスバーの端部側に配置されているから、バスバーの端部から順に、端子部（貫通孔）、被支持部(隆起部)の順に配置される。

上記構成によれば、支持部は、第一支持部と、第一支持部よりも隙間が狭い第二支持部と、を有している。第二板状部を支持部に挿通するに際し、端子部を第一支持部の側から支持部に挿通し、隆起部を有する被支持部を第一支持部に配置すれば、第二板状部は支持部に適切に支持される。第二板状部が支持部に挿通された状態において、端子部の貫通孔は少なくとも支持部の外部に位置させるため、端子部の貫通孔は第一支持部よりも薄い隙間の第二支持部を通過することを要する。また、被支持部の隆起部の少なくとも一部が第一支持部に当接した状態において、端子部は、少なくとも貫通孔が支持部の外部に配置される状態となるから、貫通孔と隆起部との最短距離は支持部の穴長以上離間している。これにより、端子部の貫通孔が第二支持部を通過する際は、被支持部の隆起部は支持部に挿入されず、貫通孔が第二支持部を通過完了した後に被支持部の隆起部は第一支持部に当接する。したがって端子部の貫通孔は、被支持部の隆起部が支持部（第一支持部）に挿入される際に第一支持部の内壁に当接する際の反力の影響を受けない。そのため、少なくとも端子部の貫通孔の周辺が第二支持部の内壁に押圧されたり、摩擦されたりすることが無いため、端子部の傷を防止できる。

バスバーと磁気コアとの位置精度を確保できる電流センサを提供することができる。

電流センサの分解斜視図 バスバーの斜視図 磁気コア、第一圧入部、および第二圧入部の斜視図 下部ケーシングの斜視図 支持部の部分拡大図 上部ケーシングの斜視図 回路基板の斜視図 第一押圧部の部分拡大断面図 第二押圧部の部分拡大断面図 磁気コアとバスバーとが装着された下部ケーシングの上面図 電流センサの斜視図

図面に基づいて、本発明の実施形態に係る電流センサついて説明する。

〔全体構成〕
電流センサ１００は、図１に示すように、電流が流れる六つのバスバー１と、対になる腕部２０を有する磁気コア２と、磁気コア２を流れる磁束を計測する検出素子９０を搭載した回路基板９と、バスバー１の一部や磁気コア２を収容し、回路基板９を載置するケーシングＣとを備える。ケーシングＣは、下部ケーシング３と、上部ケーシング６とを有する。電流センサ１００は磁気コア２を二つ有する。磁気コア２は、四つの腕部２０を有し、それぞれ隣接して対になる腕部２０間には相対的に空間Ｇが形成されている。磁気コア２は電磁鋼板を積層して構成されている。

本実施形態における電流センサ１００は、三つで一組のバスバー１を二組有する。図１では、バスバー１ａ、１ｂ、１ｃが一組であり、それぞれ隣接して配置されている。他の一組は、バスバー１ｄ、１ｅ、１ｆであり、それぞれ隣接して配置されている。バスバー１ａ、１ｂ、１ｃは、例えば、車両走行用のモータ（回転電機の一例、図示せず）に接続される。バスバー１ｄ、１ｅ、１ｆは、例えば、車両で消費する電力を発電する発電機（回転電機の一例、図示せず）に接続される。バスバー１における回転電機に接続される側の他端側は、インバータなどに接続される。

バスバー１は、図１、図２に示すように、矩形の板状の第一板部１０（板状部の一例）と、矩形の板状の第二板部１５（第二板状部の一例）と、矩形の板状の第三板部１９とを少なくとも含む。本実施形態では、第二板部１５は第一板部１０と直交している。第三板部１９は、第一板部１０と平行である。

本実施形態では、図１に示すバスバー１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆはそれぞれ具体的な形状が異なるが、第一板部１０と第二板部１５とを少なくとも含む点で共通し、その他の形状の相違点は、適宜改変される取付やレイアウトの態様の相違によるものである。本実施形態では、それぞれのバスバー１は、第三板部１９を含む点でも共通する。

以下では、図２に示すバスバー１ｃを代表してバスバー１として説明し、バスバー１ｃ以外のバスバー１についての共通部分の個別説明は適宜省略する。それぞれのバスバー１の第一板部１０や第二板部１５などの共通部分について、個別に説明や図示が必要な場合は、図１に示すように、例えばバスバー１ａの第一板部１０を第一板部１０ａなどと表し、また、バスバー１ｆの第二板部１５を第二板部１５ｆなどと表すように、それぞれの共通する部分に符号ａから符号ｆを付加して表記し、また、図示している。また、それぞれのバスバー１に対応する磁気コア２、下部ケーシング３、および上部ケーシング６の各部についても同様に、共通する部分についての説明は、バスバー１ｃに対応する箇所について説明し、個別説明は適宜省略する。また、それぞれの共通部分について個別に説明や図示が必要な場合は、必要に応じて符号ａから符号ｆを付加して表記し、また、図示する。

以下では、図１等に示すように、第一板部１０の長手方向を前後方向とし、第一板部１０からみて第三板部１９の側を前後方向の前、他方を後と記載する。第一板部１０の短手方向を上下方向とし、第一板部１０からみて第二板部１５が長手方向に延出する側を下、他方を上と記載する。また、バスバー１ｃからみて隣接するバスバー１ｂの側を右、他方を左と記載する。バスバー１は、右から左に向けて、バスバー１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆの順に配置されている。

〔各部の説明〕
〔磁気コア〕
磁気コア２は、磁性体を含み形成されている。磁気コア２は、図１、図３に示すように、複数（本実施形態では四つ）の腕部２０と、これら腕部２０を連結するヨーク部２５とを有する。本実施形態では、磁気コア２は左右対称である。また磁気コア２は、前後に対称である。本実施形態において磁気コア２の厚み方向は、前後方向と一致する。磁気コア２の幅方向は、左右方向と一致する。

腕部２０はそれぞれヨーク部２５から上方に向けて延出している。四つの腕部２０の内、磁気コア２の両側部に配置される腕部２０をそれぞれ外側腕部２１と称する場合がある。左右の外側腕部２１の左右方向内側に配置された腕部２０を内側腕部２２と称する場合がある。

それぞれ隣接する一対の腕部２０間には相対的に空間Ｇ（図３、図８および図９参照）が形成されている。空間Ｇは、隣接する一対の腕部２０間とヨーク部２５とが形成するＵ字形状の谷部の内側空間であり、ヨーク部２５からみて上方が開放されている。換言すると、磁気コア２の左右方向に沿う垂直断面は上方に向けて開くＵ字形状である。空間Ｇのそれぞれには、一つの第一板部１０が挿入される。

一対の外側腕部２１の左右方向外側の側面には、側面から左右方向外側に向けて隆起する線状隆起部２３が形成されている。線状隆起部２３は、外側腕部２１の左右方向外側の側面において腕部２０の延在方向に沿い直線状に延在する。

図１には、バスバー１ａ、１ｂ、１ｃに対応する磁気コア２を磁気コア２Ａとし、バスバー１ｄ、１ｅ、１ｆに対応する磁気コア２を磁気コア２Ｂとして示している。

〔ケーシング〕
〔下部ケーシング〕
ケーシングＣは、図１に示すように、電流センサ１００の本体部分であり、バスバー１の一部や磁気コア２を収容する容器である。例えば耐熱性、耐摩耗性を有するＰＰＳ樹脂などで形成される。ケーシングＣは、バスバー１や磁気コア２を下方から覆う下部ケーシング３と、下部ケーシング３の上方側に載置され、バスバー１や磁気コア２を上方から覆う上部ケーシング６と、を有する。

下部ケーシング３は、図４に示すように、底板部３１と、底板部３１の外周から上方に向けて延出する壁３２とを有し、これら底板部３１と壁３２とで囲われた内側領域Ｓに第一板部１０が圧入される溝部４９を有する第一圧入部４、磁気コア２が圧入される第二圧入部５、および第二板部１５が隙間なく挿入または軽く圧入される支持部８を有する。前方の壁３２には、バスバー１を下部ケーシング３の内側から外側に亘り配置するための導入孔として、壁３２の上端から下方に向けて切り欠いたスリット３３が形成されている。

第二圧入部５は、図３に示すように、磁気コア２を圧入して下部ケーシング３に固定するための固定座である。第二圧入部５には、ヨーク部２５側から磁気コア２を圧入する。第二圧入部５は、左右一対の枠体５１を有する。

枠体５１は、底板部３１から上方に延出する柱状の部材である。枠体５１の前後方向に沿う厚み（幅）は、磁気コア２の厚みと同じである。それぞれの枠体５１は、枠体５１の延在方向に沿い、左右内側の側面が外側に向けて窪んだレール部５２を有する。換言すると、それぞれの枠体５１は、上下方向に垂直な断面形状が左右内側に開くＵ字形状であり、当該Ｕ字形状の谷部分がレール部５２である。レール部５２の前後方向における幅は、線状隆起部２３の前後方向における幅と同じか、やや狭い。

第二圧入部５には、磁気コア２が、一対の外側腕部２１の左右両側面を枠体５１に沿わせ、かつ、当接した状態で、左右一対の枠体５１の間に圧入される。これにより、左右一対の枠体５１が、磁気コア２を左右方向において拘束する。また、第二圧入部５には、磁気コア２が、一対の外側腕部２１の左右両側部の線状隆起部２３の少なくとも一部をレール部５２にはめ込んだ状態で、左右一対の枠体５１の間に圧入される。これにより、レール部５２は磁気コア２を前後方向において拘束する。なお、磁気コア２は、ヨーク部２５を底板部３１に向けた状態で圧入される。磁気コア２は、線状隆起部２３をレール部５２の左右内側表面に食い込ませながら圧入される。線状隆起部２３をレール部５２の左右内側表面に食い込ませることで、圧入による磁気コア２の固定が強固なものになる。

第二圧入部５は、本実施形態では下部ケーシング３に二つ設けられている。図１には、バスバー１ａ、１ｂ、１ｃに対応する第二圧入部５を第二圧入部５Ａとし、バスバー１ｄ、１ｅ、１ｆに対応する磁気コア２に対応する第二圧入部５を第二圧入部５Ｂとして図示している。

第一圧入部４は、図１に示すように、第一板部１０を圧入して下部ケーシング３に固定するための固定座である。第一圧入部４は、図１、図３に示すように、それぞれの第二圧入部５の前後に対に配置される。第二圧入部５Ａ、５Ｂのそれぞれの前後には、それぞれに対応して三対の第一圧入部４が配置されている。これら三対の第一圧入部４のそれぞれの一対に対して、それぞれの第二圧入部５に対応する三つのバスバー１が一つずつ圧入される。

第一圧入部４は、図３に示すように、底板部３１上に設けられた板状の基部４０と、左右一対の板枠４１とを有する。基部４０は、底板部３１から上方に延出する板状の部材である。板枠４１は、基部４０から上方に延出する板状の部材である。板枠４１は、基部４０と一体成型された板の一部である。板枠４１の板面は左右方向に平行に配置されている。板枠４１の板面は、下部ケーシング３に圧入された磁気コア２の厚み方向における両面と平行である。

基部４０と左右一対の板枠４１とにより、左右一対の板枠４１の間には、上下方向における下方に向けて凹む隙間状の溝部４９が相対的に形成される。溝部４９の谷は、前後方向に沿う。この溝部４９に、第一板部１０が圧入される。なお、溝部４９の左右方向における幅は、第一板部１０の厚み以下である。

第一板部１０は、前後一対の溝部４９の両方に圧入されて固定される。前後一対の溝部４９の両方に圧入された第一板部１０は、左右方向を左右一対の板枠４１で拘束される。

支持部８は、図５に示すように、第二板部１５を軽く押し込んで固定（軽く圧入）する。支持部８は、図５に示すように、少なくとも前後一対の壁部３２ａ、３２ｂを有し、その間に下部ケーシング３（底板部３１）を上下方向に貫通する孔部を有する。支持部８は、下部ケーシング３の内側領域Ｓと下部ケーシング３の外部とを連通している。支持部８は、図４に示すように、後方の壁３２の内面側に形成されている。

支持部８は、図５に示すように、第二板部１５の両面が支持部８の内壁に噛み込まない程度に嵌り込む隙間を前後一対の壁部３２ａ、３２ｂ間に有する。支持部８は、バスバー１がぐらつかない程度に第二板部１５を固定する。支持部８の水平断面は、長手方向が左右方向に沿う矩形の隙間になっている。支持部８は、第一支持部８１と第一支持部８１の下方の第二支持部８２とを有する。第二支持部８２の水平断面の短手方向の隙間の幅Ｗ２は、第一支持部８１の水平断面の短手方向の隙間の幅Ｗ１よりも狭い。支持部８による第二板部１５の固定の具体的態様は後述する。

その他、下部ケーシング３は、上部ケーシング６を下部ケーシング３に固定するネジ座として、ネジ穴を有する複数のボス３９を有する。ボス３９は、底板部３１から上方に延出している。

〔上部ケーシング〕
上部ケーシング６は、図６に示すように、天板部６１と、天板部６１の外周に沿い設けられ、上下に延出する壁６２とを有する。上部ケーシング６は、下部ケーシング３上に載置された状態で、バスバー１や磁気コア２を上方から覆う。上部ケーシング６の上面には、回路基板９（図１、図７参照）が載置される。

壁６２は、壁３２の周方向に沿う形状に形成されている。壁６２の下端は、壁３２の上端と当接する。

天板部６１は、バスバー１および磁気コア２を下方に向けて押圧する押圧部７と、検出素子９０を空間Ｇに挿入するための素子挿入孔７８と、回路基板９を固定するためのネジ穴を有するボス７９Ａ、上部ケーシング６を下部ケーシング３に固定するためのネジ取付穴７９Ｂを有する。また、天板部６１には、回路基板９を外部の電気回路などと電気的に接続するためのコネクタ９５と、コネクタ９５と回路基板９とを電気的に接続するための、プレスフィット端子などの接続端子９６が搭載されている。ボス７９Ａの上端面は、天板部６１の他の部分の上面よりも上方に位置している。

素子挿入孔７８は、天板部６１を上下方向に貫通する貫通孔である。素子挿入孔７８には、回路基板９に搭載された検出素子９０が上方から下方に向けて挿入される。素子挿入孔７８は、天板部６１における、磁気コア２の空間Ｇと上下方向で重複する位置に配置される。素子挿入孔７８は、本実施形態では長手方向が前後方向に沿う矩形の開口を有する貫通孔である。

押圧部７には、バスバー１を下方に向けて押圧する第一押圧部７１と、磁気コア２を下方に向けて押圧する第二押圧部７５と、が含まれる。

図８には、第一押圧部７１の前後方向に直交する断面図を示している。第一押圧部７１は、バスバー１を下部ケーシング３に向けて押圧しつつバスバー１を下部ケーシング３との間に挟み込んで固定する固定具である。第一押圧部７１は一端が天板部６１に固定され、他端が天板部６１から切り離された第一梁部７２（梁部の一例）と、第一梁部７２の他端側の先端部から下方に向けて突起する第一突起部７３（凸部の一例）とを有する。

第一梁部７２は、本実施形態では天板部６１に固定された一端側から他端側に向けて水平方向に延出している。第一梁部７２の上面は、第一梁部７２の周囲の天板部６１の上面よりも窪んだ下方に位置するように配置されており、第一梁部７２の上方には空間Ｓ１が存在する。第一梁部７２は、他端側が上方に向けて撓み変形可能な弾性を有する。

第一突起部７３は、第一板部１０の上端に当接し、第一板部１０を下方に向けて押圧する。第一突起部７３は、上下方向において第一板部１０と重複し、かつ、素子挿入孔７８（図６参照）と重複しない位置に配置される。

第一梁部７２は、第一突起部７３がバスバー１を押圧する際の反力で上方に向けて撓む。この撓みは、第一梁部７２の上方にある空間Ｓ１内で生ずる。つまり、第一梁部７２が上方に向けて撓んでも、第一梁部７２は、天板部６１の上面よりも下方に位置する状態を保ち、天板部６１の上面から上方に突出しない。

図９には、第二押圧部７５の前後方向に直交する断面図を示している。第二押圧部７５は、磁気コア２を下部ケーシング３に向けて押圧しつつ磁気コア２を下部ケーシング３との間に挟み込んで固定する固定具である。第二押圧部７５は一端が天板部６１に固定され、他端が天板部６１から切り離された第二梁部７６（梁部の一例）と、第二梁部７６の他端側の先端部から下方に向けて突起する第二突起部７７（凸部の一例）とを有する。

第二梁部７６は、本実施形態では天板部６１に固定された一端側から他端側に向けて水平方向（上下方向に対して垂直）に延出している。

第二突起部７７は、磁気コア２の腕部２０の上端に当接し、磁気コア２を下方に向けて押圧する。第二突起部７７は、上下方向視において腕部２０と重複する位置に配置される。図９では、第二突起部７７（第二押圧部７５）が内側腕部２２と上下方向視において重複する位置にのみ配置されている場合を図示しており、第二押圧部７５は、二つの磁気コア２に対してそれぞれ二つずつ配置されている。

第二梁部７６は、第二突起部７７が腕部２０の上端を押圧する際の反力で上方に向けて撓む。

〔バスバー〕
バスバー１は、図１、図２に示すように、測定対象となる回転電機を流れる電流が通電される導体である。バスバー１はたとえば導電性に優れた銅または銅合金を打ち抜き加工により切り出し、さらにプレス成形などにより所望の形状に屈曲などして形成される。バスバー１は、上述のごとく、第一板部１０と、第二板部１５と、第三板部１９とを少なくとも含み、図１、図２の図示では、前方から後方に向けて第三板部１９、第一板部１０、第二板部１５の順に配置される。本実施形態では、バスバー１の一方の端部（一端の一例）に第二板部１５が配置され、他方の端部に第三板部１９が配置されている。第三板部１９と第一板部１０、および第一板部１０と第二板部１５のそれぞれの連結部は、曲げ加工された板部分を介して一体に連結している。バスバー１は、第一板部１０と第二板部１５とをケーシングＣに固定される。

第一板部１０は、図８、図９に示すように、下部ケーシング３の内側領域Ｓに収容される。バスバー１は、下部ケーシング３と上部ケーシング６とで第一板部１０を保持される。第一板部１０は、溝部４９の奥まで圧入されており、下端が基部４０に当接している。この状態で、第一板部１０は、上述のごとく、磁気コア２の空間Ｇに挿入される。第一板部１０は、板面が腕部２０の延在方向（上下方向）に平行になるように空間Ｇに挿入される。第一板部１０の上端は、腕部２０の上端よりも下方に配置される。なお、磁気コア２とバスバー１（第一板部１０）とは接触していない。第一板部１０の両面と、隣接して対になる腕部２０間との距離は左右均等にするとよい。

第三板部１９は、図１に示すように、外部の機器と電気的に接続する端子として用いられる。本実施形態では例示として板状に形成されている。第三板部１９は、少なくとも先端がケーシングＣの外部に配置される。第三板部１９は、スリット３３に挿入されて下部ケーシング３に保持される。例えばバスバー１は、第三板部１９の側をインバータに接続される。

第二板部１５は、外部の機器と電気的に接続する端子として用いられる。第二板部１５は、例えば回転電機に接続される。第二板部１５は、図２、図５に示すように、外部の電線などを連結するための貫通孔１５Ｈを有する端子部１６を端部に有し、さらに、第二板部１５の厚み方向に突出する隆起部１５Ｐを有する被支持部１８と、端子部１６と被支持部１８との間の中間板部１７とを有する。第二板部１５は、図５に示すように、支持部８に挿通される。

図２、図５に示すように、端子部１６は、第二板部１５の下端に配置されている。貫通孔１５Ｈは、端子部１６を厚み方向（前後方向）に貫通している。

被支持部１８の隆起部１５Ｐは、たとえばプレス成形などにより、第二板部１５の一方の面を押し込んで他方の面を突起させるなどして形成される。隆起部１５Ｐは、被支持部１８の一方の面から突起している。被支持部１８の最大厚みＨは、第一支持部８１の幅Ｗ１以上である。なお、本実施形態における被支持部１８の最大厚みＨは、隆起部１５Ｐが形成された箇所における隆起部１５Ｐの突出高さを含む第二板部１５の厚みである。

第二板部１５の延在方向（上下方向、支持部８に挿通される方向）における中間板部１７の長さＬ１は、第二板部１５の隆起部１５Ｐが対向する側の支持部８の穴長Ｌ２よりも長い。したがって、第二板部１５を支持部８に挿通した場合、隆起部１５Ｐが支持部８の内壁に当接する前に、端子部１６の貫通孔１５Ｈが支持部８を通過完了して外部に露出した状態になる。これにより、隆起部１５Ｐが支持部８の内壁と当接した段階では端子部１６は支持部８の内壁と接しない状態を確保でき、貫通孔１５Ｈの周囲に傷がつかない。

第二板部１５は、図５に示すように、被支持部１８のうち、少なくとも隆起部１５Ｐが第一支持部８１内に配置され、中間板部１７の少なくとも一部が第二支持部８２内に配置された状態で、支持部８に挿通される。第二板部１５は、端子部１６のうち、少なくとも貫通孔１５Ｈが支持部８（ケーシングＣ）の外部に位置するように配置される。被支持部１８の最大厚みＨは第一支持部８１の幅Ｗ１以上であるため、第二板部１５は、被支持部１８の部分を第一支持部８１に拘束される。これにより、バスバー１の一端側（第二板部１５）が支持部８に支持される。

〔回路基板〕
回路基板９は、図７に示すように、下面に、下方に向けて延出する態様で搭載された複数（本実施形態では六つ）の検出素子９０と、回路基板９を上部ケーシング６に固定するためのネジ取付穴９２と、検出素子９０などと回路基板９上の配線パターンなどを介して電気的に接続されているスルーホール９３とを有する。回路基板９は、スルーホール９３に接続端子９６を挿通して電気的に接続することで、コネクタ９５（図１、図６参照）を介して外部の機器と電気的に接続される。

検出素子９０は、少なくとも磁束の大きさを検出可能な素子である。たとえば、トンネル磁気抵抗素子（いわゆるＴＭＲ素子）、磁気抵抗効果素子（いわゆるＡＭＲ素子）、巨大磁気抵抗（いわゆるＧＭＲ素子）などを用いることができる。検出素子９０は、少なくとも磁束の大きさを含む情報（以下、磁束情報と記載する）を、コネクタ９５を介して外部の機器（例えば、車両のＥＣＵ、図示せず）に出力する。この磁束情報に基づいて、ＥＣＵなどがバスバー１（図１など参照）を流れる電流を求める。

〔組立について〕
電流センサ１００の組み立てについて説明する。まず、下部ケーシング３の第二圧入部５に磁気コア２を圧入する（図３参照）。これにより、磁気コア２は左右方向および前後方向を拘束される。次に、下部ケーシング３の第一圧入部４にバスバー１の第一板部１０を圧入する（図８、図９参照）。これにより、バスバー１は、左右方向を拘束される。この状態で、バスバー１と磁気コア２とは、下部ケーシング３を介して互いに左右方向を拘束される（図１０など参照）。

第一板部１０を第一圧入部４に圧入する際、第三板部１９は、スリット３３に挿入し、第二板部１５は、支持部８に挿通する。第二板部１５を支持部８に挿通することで、バスバー１は前後方向に拘束される（図１など参照）。

なお、第二板部１５を支持部８に挿通するときは、図５に示すように、まず、端子部１６を支持部８に挿入し、続いて、中間板部１７、被支持部１８の順に支持部８に挿通する。中間板部１７の長さＬ１が支持部８の隆起部１５Ｐが対向する側の穴長Ｌ２よりも長いため、被支持部１８の隆起部１５Ｐは、端子部１６の貫通孔１５Ｈの部分が第二支持部８２を通過して外部に露出（突出）してから第一支持部８１に挿入される。したがって、端子部１６は、隆起部１５Ｐが第一支持部８１の内面に接触した際の反力の影響を受けない。これにより、端子部１６が第二支持部８２を通過する際に、第二支持部８２の内壁面の一部と強く擦れるような偏った接触を防止できる。そのため、端子部１６（貫通孔１５Ｈの周囲）に擦れなどによる傷などが生じない。

以上により、下部ケーシング３に、磁気コア２とバスバー１とが装着される。図１０には、下部ケーシング３に、磁気コア２とバスバー１とが装着された場合の上面図を示している。

その後、上部ケーシング６を下部ケーシング３の上方から被せる（図１参照）。この際、第一押圧部７１は、バスバー１に当接し、これを押圧する。これにより、バスバー１は、上下方向をケーシングＣに拘束される（図８参照）。第二押圧部７５は、磁気コア２に当接し、これを押圧する（図９参照）。これにより、磁気コア２は、上下方向をケーシングＣに拘束される。したがって、バスバー１と磁気コア２とは、ケーシングＣを介して互いに上下方向を拘束される。下部ケーシング３と、上部ケーシング６とは、ボス３９のネジ穴およびネジ取付穴７９Ｂとをネジなどで固定される（図１参照）。

このように、電流センサ１００は、下部ケーシング３上に、磁気コア２、バスバー１および上部ケーシング６を順次上下に重ねていくだけで、磁気コア２とバスバー１とが、上下方向および左右方向に拘束されるため、バスバー１への電流の通流に起因して磁気コア２に生ずる磁束の状態が、バスバー１を流れる電流量に対して安定し、誤差が少なくなる。これにより、電流センサ１００によるバスバー１の電流の計測精度が向上する。

回路基板９は、上部ケーシング６の上面に載置する（図１参照）。この際、検出素子９０を、素子挿入孔７８の上方から挿入し、素子挿入孔７８を介して空間Ｇまで挿入する（図９参照）。これにより、検出素子９０は、バスバー１の上方であって、上下方向においてバスバー１およびヨーク部２５と重複する位置に設置される。検出素子９０と、隣接する左右の腕部２０とのそれぞれの距離は、同一にするとよい。検出素子９０は、左右方向において、隣接する一対の腕部２０の上端側と重複する位置に設置される。検出素子９０が、左右方向において隣接する一対の腕部２０と重複する位置に設置されることで、検出素子９０は、隣接する一対の腕部２０間の磁束の大きさの検出が可能になる。

本実施形態では、回路基板９を上部ケーシング６の上面に載置する際、接続端子９６を、スルーホール９３に挿通して電気的な接続を確立する。回路基板９は、ネジ取付穴９２とボス７９Ａのネジ穴とをネジで接続するなどして上部ケーシング６に載置した状態で固定する（図１１参照）。本実施形態では、回路基板９は、ボス７９Ａ上に載置されることで、天板部６１の他の部分の上面から浮いた状態で上部ケーシング６に搭載されている。そのため、第二梁部７６が上方に向けて撓んでも、第二梁部７６の上面が回路基板９と接触しない。なお、回路基板９を上部ケーシング６に載置や固定するタイミングは、下部ケーシング３と上部ケーシング６との固定の前でも後でも同時でも良い。

電流センサ１００は、このようにして各部を上下方向に順次重ねていくだけの容易な作業で組み立てが行える。したがって、組み付け作業性が極めてよい。図１１には、組み立てが完了した電流センサ１００の全体構成を斜視図で示している。

以上のようにして、バスバーと磁気コアとの位置精度を確保できる電流センサを提供できる。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、第二突起部７７（第二押圧部７５）は、内側腕部２２と上下方向において重複する位置にのみ配置され、内側腕部２２の上端を押圧している場合を説明した。しかし、第二突起部７７は、いずれの腕部２０の上端を押圧してもよい。たとえば、第二突起部７７をすべての腕部２０と上下方向において重複する位置に設けて、全ての腕部２０の上端を第二突起部７７で押圧してもよい。また、第二突起部７７を一対の外側腕部２１と上下方向において重複する位置に設けて、外側腕部２１の上端を第二突起部７７で押圧してもよい。

（２）上記実施形態では、第一梁部７２の上面は、第一梁部７２の周囲の天板部６１の上面よりも下方に位置するように配置されており、第一梁部７２の上方には空間Ｓ１が存在しており、第一梁部７２は、他端側が上方に向けて撓み変形可能な弾性を有し、第一梁部７２が第一突起部７３でバスバー１を押圧する際の反力で上方に向けて撓む際の撓みは、第一梁部７２の上方にある空間Ｓ１内で生ずることを説明したが、第二梁部７６についても同様の構成を採用することができる。すなわち、第二梁部７６を、その上面が第二梁部７６の周囲の天板部６１の上面よりも下方に位置するように配置し、第二梁部７６の上方に空間を形成し、第二梁部７６を他端側が上方に向けて撓み変形可能な弾性を有するものとし、第二梁部７６が第二突起部７７で磁気コア２を押圧する際の反力で上方に向けて撓む際の撓みを、第二梁部７６の上方に形成した空間内で生じさせてもよい。

（３）上記実施形態では、バスバー１が六つの場合を説明したが、バスバー１は少なくともひとつあればよい。

（４）上記実施形態では、磁気コア２が四つの腕部２０を有する場合を説明したが、磁気コア２は、一つのバスバー１に対して一対の腕部２０を有する態様であればよい。

（５）上記実施形態では、第二板部１５は、外部の電線などを連結するための貫通孔１５Ｈを有する端子部１６を端部に有する場合を説明した。しかし、端子部１６は、外部の電線などと連結する連結方式によっては、貫通孔１５Ｈを有しない場合もある。たとえば、板状で貫通孔などを有しない端子部１６をそのまま外部の電線などを連結する端子として用いてもよい。

（６）上記実施形態では、第二圧入部５Ａ、５Ｂのそれぞれの前後には、それぞれのバスバー１に対応して三対の第一圧入部４が配置されており、第一板部１０は、前後一対の溝部４９の両方に圧入される場合を説明した。しかし、第一圧入部４は、一つのバスバー１にたいして少なくとも一つあればよい。

なお、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

本発明は、バスバーと磁気コアとを有する電流センサに適用できる。

１ ：バスバー
２ ：磁気コア
３ ：下部ケーシング
４ ：第一圧入部
５ ：第二圧入部
６ ：上部ケーシング
７ ：押圧部
８ ：支持部
９ ：回路基板
１０ ：第一板部
１５ ：第二板部
１５Ｈ ：貫通孔
１５Ｐ ：隆起部
１５ｆ ：第二板部
１６ ：端子部
１８ ：被支持部
４９ ：溝部
７１ ：第一押圧部（押圧部）
７２ ：第一梁部（梁部）
７３ ：第一突起部（突起部）
７５ ：第二押圧部（押圧部）
７６ ：第二梁部（梁部）
７７ ：第二突起部（突起部）
８１ ：第一支持部
８２ ：第二支持部
１００ ：電流センサ
Ｃ ：ケーシング
Ｈ ：最大厚み
Ｓ１ ：空間
Ｗ１ ：幅（厚み）
Ｗ２ ：幅（厚み）

Claims (5)

1. 測定対象となる電流が通電され、板状部を有するバスバーと、
   前記板状部の周方向に沿って囲むように配置される磁気コアと、
   前記バスバーと前記磁気コアとを収容するケーシングと、を備え、
   前記磁気コアは、当該磁気コアの厚み方向が前記板状部の長手方向に沿い配置され、
   前記ケーシングは、
   前記板状部および前記磁気コアを下方から覆う下部ケーシングと、
   前記板状部および前記磁気コアを上方から覆い、前記下部ケーシングに固定される上部ケーシングと、を有し、
   前記下部ケーシングは、
   前記板状部が圧入される溝部を有する第一圧入部と、
   前記磁気コアが下方に向けて挿入された状態で、当該磁気コアの幅方向における両側部が圧入により保持される第二圧入部と、を有し、
   前記上部ケーシングは、前記バスバーおよび前記磁気コアを下方に向けて押圧する押圧部を有し、
   前記溝部は、下方に向けて凹む溝であり、かつ、前記磁気コアの厚み方向に沿う溝である電流センサ。
2. 前記第一圧入部は、一対の前記溝を有し、
   一対の前記溝は、前記第二圧入部に圧入された前記磁気コアの厚み方向における前後に配置されている請求項１に記載の電流センサ。
3. 前記押圧部は、一端が前記上部ケーシングに固定された梁部と、前記梁部の他端側に設けられ、前記梁部の下面から下方に向けて突出する凸部と、を有し、
   前記凸部は、前記バスバーおよび前記磁気コアを下方に向けて押圧している請求項１または２に記載の電流センサ。
4. 前記バスバーを押圧する前記梁部の他端側の上面は、前記上部ケーシングの上面よりも下方に窪んだ位置に配置されている請求項３に記載の電流センサ。
5. 前記バスバーは、一端に第二板状部を有し、
   前記ケーシングは、上下方向に貫通し、前記第二板状部が挿通される隙間を有する支持部を有し、
   前記支持部は、
   第一支持部と、
   前記第一支持部よりも前記隙間が狭い第二支持部と、を有し、
   前記第二板状部は、
   前記バスバーの端部側に配置され、当該第二板状部の厚み方向に貫通する貫通孔を有する端子部と、
   当該第二板状部の厚み方向に突出する隆起部を有する被支持部と、を有し、
   前記被支持部の最大厚みは前記第一支持部の厚み以上であり、
   前記第二板状部は、前記被支持部の前記隆起部の少なくとも一部が前記第一支持部に当接した状態において、前記端子部は、少なくとも前記貫通孔が前記支持部の外部に配置される状態で前記支持部に挿通されている請求項１から４のいずれか一項に記載の電流センサ。

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