JP2021152515A - 電流センサ - Google Patents

Abstract

【課題】バスバーの形状に制約がなく、感磁素子と前記バスバーと磁性体との相対位置がずれる事による測定精度の悪化を防止する電流センサを提供する。【解決手段】電流センサは、感磁素子搭載部２０と磁性体搭載部３０とが分離可能な構造とし、感磁素子搭載部２０と磁性体搭載部３０とバスバー４０とはＹ方向から位置決め固定される。【選択図】図３

Description

本発明は、被測定電流を通電するバスバーに着脱可能な電流センサに関するものである。

従来の電流センサは、バスバーの電流を検出するために、電流により生じる磁束を間隙部に集める環状磁性コアと、前記環状磁性コアの間隙部に挿入され、磁束密度を検出する感磁素子と、それらを保持し、且つ、バスバーを通す開口部を設けたケースで構成されている。

例えば、特許文献１に示される例では、バスバーを通す電流通過孔（開口部）へバスバーを挿入する貫通穴式の構造が示されている。

また、特許文献２に示されている例では、絶縁ハウジングとされるケースへ一次導体部（バスバー）をあらかじめオーバーモールド（一体成形）した構造が示されている。

特開２０１３−１２０１７７号公報 特許第６５２６５９７号

特許文献１に示された形状では、バスバーを通す開口部を設けたケースに通電用のバスバーを前記開口部に挿入する必要があるため、挿入するバスバーの一端は貫通穴に通るような形状である必要があり、開口部直近で曲げ形状のあるバスバーは使えない等の問題があった。

また、特許文献２に示されたバスバーの一体成形形状では、通電用のバスバーの両端を外部一次導体へ接続する必要があり、ボルト締結またはクランプ等により、締結点の増加や締結を行うためのスペースを確保する等の課題が発生するという問題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、電流測定対象となるバスバー形状の制約が少なく、磁性体、バスバーと感磁素子との相対位置ずれによる精度悪化を低減し、高精度電流計測が可能な電流センサを提供することを目的とする。

本発明に係る電流センサは、被測定電流が流れるバスバー（幅方向をＸ方向、厚さ方向をＹ方向、長さ方向をＺ方向とする）と、バスバーを流れる電流により発生した磁束を集磁する磁性体と、その集磁された磁束密度を検出する感磁素子と、感磁素子を収容する感磁素子搭載ケースと、磁性体を収容する磁性体搭載ケースから成り、磁性体は、所定の透磁率を有し、Ｙ正（上）方向に開口した略Ｕ字型のＸＹ断面とＺ方向に所定の長さを有する凹部を有し、磁性体搭載ケースは、磁性体を位置決め固定し、バスバーをＹ正（上）方向から設置し位置決め固定する構造を有し、感磁素子搭載ケースは、感磁素子を位置決め固定する構造を有し、磁性体搭載ケースと感磁素子搭載ケースはＹ方向から位置決め固定されるものである。

本発明は、感磁素子搭載部と磁性体搭載部とが分離可能な構造になっているので、バスバーは磁性体搭載部を通る部位以外はストレートである必要がなく、電流センサの直近でＸ方向やＹ方向に曲がる形状であってもよく、バスバー形状の制約を少なくすることができる。

また、バスバーは磁性体搭載ケースにＹ方向から、感磁素子搭載ケースと磁性体搭載ケースはＹ方向から固定し、Ｙ方向にがたつきを発生させないようにしており、バスバー、磁性体と感磁素子がＹ方向に位置精度よく固定することができるので高精度な電流計測が可能となる。

本発明の実施の形態１における電流センサを示した斜視図である。 本発明の実施の形態１における電流センサの第１バスバー組付状態の斜視図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施の形態１における電流センサの第１バスバー組付前の状態を示した斜視図である。 本発明の実施の形態１における電流センサの第２バスバー組付前の状態を示した斜視図である。 本発明の実施の形態１における電流センサの第３バスバー組付前の状態を示した斜視図である。 本発明の実施の形態１における電流センサにおいて、感磁素子をＸ、Ｙ、Ｚ方向の３方向へ移動した際の感磁素子位置における磁束密度の変化率を示したグラフである。 図３における、感磁素子、磁性体、バスバーの寸法関係を示した図である。 本発明の実施の形態２における電流センサを示した斜視図である。 図９における、磁性体搭載部の斜視図である。 図９における、感磁素子搭載部の斜視図である。 図９のＢ−Ｂ断面図である。 図１２における、第４バスバー組付状態の断面図である。 図１２における、第５バスバー組付状態の断面図である。 図１２における、第６バスバー組付状態の断面図である。 図１３におけるＣ部拡大図であり、感磁素子、磁性体、バスバーの寸法関係を示した図である。 本発明の実施の形態２における電流センサにおいて、感磁素子とバスバー下面間距離を変化させた際の、感磁素子Ｘ方向位置ばらつきによる磁束密度の変化率を示したグラフである。 図１７に加えて、バスバー幅を変更し、感磁素子とバスバー下面間距離を変化させた際の、感磁素子位置Ｘ方向位置ばらつきによる磁束密度の変化率を示したグラフである。 図１８において、各バスバー幅での感磁素子位置Ｘ方向位置ばらつきによる磁束密度の変化が最小となる、感磁素子とバスバー下面間距離を示したグラフである。

実施の形態１
図１は本発明の実施の形態１における電流センサ１００の斜視図、図２は第１バスバー４０を組付けた状態の斜視図であり、図３は図２のＡ−Ａ断面図であり、図４は電流センサ１００への第１バスバー４０の組付前の状態を示した図である。

図１に示すように、電流センサ１００は、感磁素子搭載部２０と、磁性体搭載部３０から構成され、感磁素子搭載部２０と磁性体搭載部３０を位置決め及び、固定することで、被測定電流が流れるバスバーを通すバスバー搭載スペース５０（図３記載）が構成される形状となっている。２１は感磁素子により測定した電流値に対応した電気信号を外部に出力するための出力ケーブルである。

図２に示すように、磁性体搭載部３０には、第１バスバー４０を、バスバー固定ねじ６１でねじ締め固定し、感磁素子搭載部２０を、搭載部固定ねじ６０でねじ締め固定する。

図３に記載のように、感磁素子２３及び出力ケーブル２１を含む測定用電子回路（図示せず）は、基板２４へ半田付け実装されており、基板２４は感磁素子搭載ケース２２へＹ方向から例えば、ねじ締め固定（図示せず）されることで感磁素子搭載部２０を構成し、Ｙ方向上側に開口したＵ字形状の磁性体３４は磁性体搭載ケース３３へＹ方向から挿入され、溶着、圧入、スナップフィット、接着等の方法で固定されることで磁性体搭載部３０を構成している。

磁性体搭載部３０の磁性体搭載ケース３３は、磁性体３４に沿う形でＹ方向上側に開口した凹部を有し、感磁素子搭載部２０の感磁素子搭載ケース２２はＹ方向下側に凸部を有し、磁性体搭載ケース３３の凹部と感磁素子搭載ケース２２の凸部により、第１バスバー４０を通すバスバー搭載スペース５０が形成される。

前記、感磁素子２３はホール素子等の磁電変換素子、第１バスバー４０は銅材等で作られたプレス加工品、磁性体搭載ケース３３、感磁素子搭載ケース２２は絶縁部材であり、磁性体３４は珪素鋼板等の磁性材である。

また、磁性体搭載部３０には、図４に記載のように、被測定電流が流れる第１バスバー４０を位置決めするためのバスバー位置決め突起３６と第１バスバー４０を磁性体搭載部３０にバスバー固定ねじ６１でＹ方向からねじ締め固定するバスバー固定用のバスバー固定ねじ穴３１を設けている。なお、第１バスバー４０は、位置決め突起３６を挿入するバスバー位置決め穴４３と、バスバー固定用のバスバー固定ねじ穴３１に対応しバスバー固定ねじ６１でねじ締め固定するためのバスバー固定穴４４を有している。

また、図４において感磁素子搭載部２０は位置決め穴２５ａ、２５ｂを有し、それらに挿入し位置決めするために磁性体搭載部３０は、位置決め突起３５ａ、３５ｂを有している。

また、図４において感磁素子搭載部２０は搭載部固定穴２６を有し、磁性体搭載部３０はそれに対応した搭載部固定ねじ穴３７を有し、図２記載の搭載部固定ねじ６０でＹ方向から感磁素子搭載部２０と磁性体搭載部３０とをねじ締め固定している。

ここで図４を用いて電流センサ１００の第１バスバー４０への組付手順について説明する。

第１バスバー４０のバスバー位置決め穴４３へ、磁性体搭載部３０のバスバー位置決め突起３６を挿入し、第１バスバー４０のバスバー固定穴４４と磁性体搭載部３０のバスバー固定用のバスバー固定ねじ穴３１をバスバー固定ねじ６１（図２に記載）によりねじ締めする事により、第１バスバー４０を磁性体搭載部３０に組付固定する。

次に感磁素子搭載部２０の感磁素子搭載ケース２２の凸部を磁性体搭載部３０の磁性体搭載ケース３３の凹部に挿入しながら、感磁素子搭載部２０の位置決め穴２５ａ、２５ｂに、磁性体搭載部３０の位置決め突起３５ａ、３５ｂを挿入し、感磁素子搭載部２０の搭載部固定穴２６と磁性体搭載部３０の搭載部固定ねじ穴３７を搭載部固定ねじ６０（図２に記載）によりねじ締めする事により、感磁素子搭載部２０を磁性体搭載部３０に組付固定する。

このように感磁素子搭載部２０と磁性体搭載部３０とが分割可能で、バスバーに着脱できるように構成された電流センサ１００において、感磁素子搭載部２０と磁性体搭載部３０との間のバスバー搭載スペース５０に第１バスバー４０を通すことで、第１バスバー４０へ電流が流れると、第１バスバー４０の周囲に発生した磁束を磁性体３４で集磁し、その集磁された磁束密度を感磁素子２３で検出することにより、前記電流を測定している。なお、測定した電流値は、出力ケーブル２１から外部に出力されている。（出力方法は、電圧信号等である。）

ここで、分割可能で着脱可能な構成での組付ばらつきによる第１バスバー４０、磁性体３４と感磁素子２３の相対位置のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向（図１に記載）の変化が電流センサ１００の電流計測精度へどのように影響するかをシミュレーションにより検証する。

なお、第１バスバー４０において、磁性体搭載部とＸ、Ｚ方向の位置決めをするバスバー位置決め穴４３及びバスバー固定穴４４は、通常プレス加工により、高精度に加工ができるため、精度よく磁性体３４を含んだ磁性体搭載部３０との位置決めができる。よって、樹脂同士の組付けにより、位置ずれしやすい、第１バスバー４０と磁性体搭載部３０に対しての感磁素子搭載部２０が相対位置ずれした際のシミュレーションを行う。

図７は、シミュレーションを行った結果のグラフである。
シミュレーション条件は、図３の寸法関係を示した図８により説明する。
なお、以降の説明においては、感磁素子搭載部の位置ずれを感磁素子の位置ずれとしている。

図８においてＴ１は第１バスバー４０の高さ（例えば２ｍｍ）、Ｗ１は第１バスバー４０の幅（例えば９ｍｍ）、Ｗ２はバスバー搭載スペース５０の幅（例えば１２ｍｍ）、Ｗ３はＵ字型磁性体３４の開口部幅（例えば１５ｍｍ）、Ｔ２はＵ字型磁性体３４の高さ（例えば１６．２ｍｍ）、Ｔ３は感磁素子２３の計測中心点を基準にした第１バスバー４０のＹ方向下面までの距離（例えば５．１ｍｍ）、Ｔ４は第１バスバー４０のＹ方向下面とＵ字型磁性体３４のＹ方向上面までの距離（例えば１．５ｍｍ）である。

シミュレーションではＷ１＝９ｍｍ、Ｗ３＝１５ｍｍ、Ｔ１＝２ｍｍ、とし、感磁素子２３を基準位置からＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向（図１に記載）に最大１ｍｍ移動した場合の感磁素子計測中心点における磁束密度の変化率を試算した。
なお磁束密度の変化率の計算式は、
Ａ＝感磁素子２３の移動後の検出磁束密度
Ｂ＝感磁素子２３が基準位置での検出磁束密度
磁束密度の変化率［％］＝（Ａ−Ｂ）／Ｂ×１００
とする。なお、磁束密度の算出は、磁界解析ソフトを用いるなど、通常行われている手法で求めることができる。

図７の、シミュレーションの結果を示すグラフは、横軸が感磁素子計測中心点基準位置からのＸ、Ｙ、Ｚ方向への移動量、縦軸が中心（基準位置）からの磁束密度の変化率を示し、凡例Ｘ、Ｙ、ＺがそれぞれＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に移動した場合での磁束密度の変化率を示す。
図７に示すように、例えば感磁素子２３を１ｍｍ移動した場合、Ｘ方向では約０．２％、Ｙ方向では約６％、Ｚ方向ではほぼ影響なしの磁束密度変化となり、特にＹ方向への移動に対して磁束密度が大きく変動していることがわかる。よって、組付け時のばらつきは、Ｙ方向が他方向に比べ電流計測への影響が最も大きいと言える。

このＹ方向の位置ずれを低減するために、第１バスバー４０は磁性体搭載部３０の磁性体搭載ケース３３にＹ方向からねじ締め固定し、磁性体３４は磁性体搭載部３０の磁性体搭載ケース３３にＹ方向から位置決め固定し、感磁素子２３を含んだ基板２４は感磁素子搭載部２０の感磁素子搭載ケース２２にＹ方向から位置決め固定し、感磁素子搭載ケース２２と磁性体搭載ケース３３はＹ方向から搭載部固定ねじ６０でねじ締め固定し、Ｙ方向にがたつきを発生させないように、Ｙ方向にお互いを押さえつけて組付けられる形状としている。
以上より、電流センサ１００では、第１バスバー４０、磁性体３４と感磁素子２３がＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向ともに位置精度よく固定することができ、特にＹ方向に位置精度よく固定することができるので高精度な電流計測が可能となる。

また、感磁素子搭載部２０と磁性体搭載部３０とは、分離可能な構造になっているので、バスバーは磁性体搭載部３０を通る部位以外はストレートである必要がなく、図５に記載の第２バスバー４１のような電流センサ１００の直近でＸ方向に曲がる形状であってもよく、図６に記載の第３バスバー４２のような電流センサ１００の直近でＹ方向に曲がる形状であってもよく、バスバー形状の制約を少なくすることができる。

実施の形態２
図９は本発明の実施の形態２における電流センサ１０１の斜視図、図１０は磁性体搭載部８０の斜視図、図１１は感磁素子搭載部７０の斜視図、図１２は図９のＢ−Ｂ断面図であり、図１３、図１４、図１５はそれぞれ幅の異なるバスバー（第４バスバー４５ａ、第５バスバー４５ｂ、第６バスバー４５ｃ）を組付けた状態を示した図であり、図１６は図１３のＣ部拡大図である。
本実施の形態では、実施の形態１と異なる部分について説明する。

図１０及び図１２に記載しているように、磁性体搭載部８０には、幅Ｗ１ａ、Ｗ１ｂ、Ｗ１ｃ、高さＴ１ａ、Ｔ１ｂ、Ｔ１ｃを持つ第４から第６バスバー４５ａ（例えば幅Ｗ１ａが７ｍｍ、高さＴ１ａが１ｍｍ）、４５ｂ（例えば幅Ｗ１ｂが９ｍｍ、高さＴ１ｂが１ｍｍ）、４５ｃ（例えば幅Ｗ１ｃが１１ｍｍ、高さＴ１ｃが１ｍｍ）の中のいずれか一つを設置するために、磁性体搭載部８０の凹形状底面８１ａ（第４バスバー４５ａ設置面）を基準に所定の高さの複数段（例えば３段）の階段形状を形成し、第５バスバー４５ｂ設置用の階段面８１ｂ（例えば高さ１ｍｍ）、第６バスバー４６ｃ設置用の階段面８１ｃ（例えば高さ２．５ｍｍ）及び階段面８１ｄ（例えば高さ３．５ｍｍ）が設けられ、磁性体搭載部８０の凹形状底面８１ａから、Ｙ方向上側に向かって左右階段のＸ方向幅が、第４から第６バスバー４５ａ、４５ｂ、４５ｃの幅Ｗ１ａ、Ｗ１ｂ、Ｗ１ｃに対応して徐々に広がるような形状（例えば左右階段のＸ方向幅７ｍｍ、９ｍｍ、１１ｍｍ）となっており、バスバーと磁性体搭載部８０のＸ方向の位置は、底面８１ａ及び階段面８１ｂ、８１ｃそれぞれの左右階段のＸ方向両端にあるＹ方向の壁で位置決めがなされている。
また、磁性体搭載部８０は、位置決め突起８５ａ、８５ｂ、搭載部固定ねじ穴８６を有する。
また、８３は磁性体搭載ケース、８４は磁性体を示している。

図１１及び図１２に記載しているように感磁素子搭載部７０において、第４から第６バスバー４５ａ、４５ｂ、４５ｃの中のいずれか一つを設置し、Ｙ方向及びＺ方向の位置決めをするために、複数（例えば３段）の円柱形状（長円柱、四角柱等でもよい）が同心円上に連なった階段形状であるバスバー固定ボスが設けられている。
前記バスバー固定ボスは、第６バスバー４５ｃをＹ方向から位置決めする天面７１ｄを有し、その高さは 階段面８１ｃの高さに第６バスバー４５ｃの高さＴ１ｃを加えた高さ（例えば底面８１ａ基準で３．５ｍｍ）となる。
また所定の高さの階段面７１ｃ、７１ｂ、７１ａを有し、階段面７１ｃは第５バスバー４５ｂ位置決め用の高さを有し、その高さは 階段面８１ｂの高さに第５バスバー４５ｂの高さＴ１ｂを加えた高さ（例えば底面８１ａ基準で２ｍｍ、天面７１ｄ基準ではＹ下方向に１．５ｍｍ）となる。
階段面７１ｂは第４バスバー４５ａ位置決め用の高さを有し、その高さは底面８１ａの高さに第４バスバー４５ａの高さＴ１ａを加えた高さ（例えば底面８１ａ基準で１ｍｍ、天面７１ｄ基準ではＹ下方向に２．５ｍｍ）となる。
階段面７１ａは第４バスバー４５ａをＺ方向に位置決め可能な高さ（例えば底面８１ａと同一高さ、天面７１ｄ基準ではＹ下方向に３．５ｍｍ）を有する。

また前記バスバー固定ボスは、第４から第６バスバー４５ａ、４５ｂ、４５ｃをＺ方向に位置決めするために、所定の円柱直径を有し、階段面７１ｃは第６バスバー４５ｃ固定用の直径（例えば６ｍｍ）、階段面７１ｂは第５バスバー４５ｂ固定用の直径（例えば４ｍｍ）、階段面７１ａは第４バスバー４５ａ固定用の直径（例えば２ｍｍ）を有する。なお、これら円柱の中心は磁性体搭載部８０の底面８１ａの中央に対応する所に位置している。
また、第４から第６バスバー４５ａ、４５ｂ、４５ｃは階段面７１ａから７１ｃの円柱直径に対応した所定の直径の固定穴（例えば第４バスバー４５ａは直径２ｍｍ、第５バスバー４５ｂは直径４ｍｍ、第６バスバー４５ｃは直径６ｍｍ）（図示せず）を有する。
また、感磁素子搭載部７０は位置決め穴７５ａ、７５ｂ、搭載部固定穴７６を有する。
また、７２は感磁素子搭載ケース、７３は感磁素子、７４は基板、５１はバスバー搭載スペースを示している。

ここで、電流センサ１０１へのバスバーの組付手順を説明する。
第４バスバー４５ａの場合は図１３に示すように、第４バスバー４５ａを磁性体搭載部８０の底面８１ａに設置しＸ方向を位置決めする。Ｚ方向は、第４バスバー４５ａの固定穴が底面８１ａの中央あたりになるように仮置きする。
次に感磁素子搭載部７０の位置決め穴７５ａ、７５ｂに、磁性体搭載部８０の位置決め突起８５ａ、８５ｂを挿入しながら、第４バスバー４５ａのＺ方向位置を調整し、感磁素子搭載部７０のバスバー固定ボスの階段面７１ａを第４バスバー４５ａの固定穴に挿入し、搭載部固定ねじ６０（図９に記載）を感磁素子搭載部７０の搭載部固定穴７６（図１１に記載）に通し、それに対応した磁性体搭載部８０の搭載部固定ねじ穴８６（図１０に記載）でねじ締め固定する。
感磁素子搭載部７０のバスバー固定ボスの階段面７１ｂで押さえることで、第４バスバー４５ａのＹ方向を位置決めする。

第５バスバー４５ｂの場合は図１４に示すように、第５バスバー４５ｂを磁性体搭載部８０の階段面８１ｂに設置しＸ方向を位置決めする。Ｚ方向は、第５バスバー４５ｂの固定穴が底面８１ａの中央あたりになるように仮置きし、感磁素子搭載部７０の位置決め穴７５ａ、７５ｂを、磁性体搭載部８０の位置決め突起８５ａ、８５ｂに挿入しながら、第５バスバー４５ｂのＺ方向位置を調整し、感磁素子搭載部７０のバスバー固定ボスの階段面７１ｂを第５バスバー４５ｂの固定穴に挿入し、搭載部固定ねじ６０（図９に記載）を感磁素子搭載部７０の搭載部固定穴７６（図１１に記載）に通し、それに対応した磁性体搭載部８０の搭載部固定ねじ穴８６（図１０に記載）でねじ締め固定する。感磁素子搭載部７０のバスバー固定ボスの階段面７１ｃで押さえることで、第５バスバー４５ｂのＹ方向を位置決めする。

第６バスバー４５ｃの場合は図１５に示すように、第６バスバー４５ｃを磁性体搭載部８０の階段面８１ｃに設置しＸ方向を位置決めする。Ｚ方向は、第６バスバー４５ｃの固定穴が底面８１ａの中央あたりになるように仮置きし、感磁素子搭載部７０の位置決め穴７５ａ、７５ｂを、磁性体搭載部８０の位置決め突起８５ａ、８５ｂに挿入しながら、第６バスバー４５ｃのＺ方向位置を調整し、感磁素子搭載部７０のバスバー固定ボスの階段面７１ｃを第６バスバー４５ｃの固定穴に挿入し、搭載部固定ねじ６０（図９に記載）を感磁素子搭載部７０の搭載部固定穴７６（図１１に記載）に通し、それに対応した磁性体搭載部８０の搭載部固定ねじ穴８６（図１０に記載）でねじ締め固定する。感磁素子搭載部７０のバスバー固定ボスの天面７１ｄで押さえることで、第６バスバー４５ｃのＹ方向を位置決めする。

図１６は図１３においての寸法関係を示すＣ部拡大図であり、Ｔ１ａは第４バスバー４５ａの高さ（例えば１ｍｍ）、Ｗ１ａは第４バスバー４５ａの幅（例えば７ｍｍ）、Ｗ３は磁性体開口部幅（例えば１５ｍｍ）、Ｗ４ａは第４バスバー搭載スペースの幅（例えば７ｍｍ）、Ｗ４ｂは第５バスバー搭載スペースの幅（例えば９ｍｍ）、Ｗ４ｃは第６バスバー搭載スペースの幅（例えば１１ｍｍ）、Ｔ５ａは磁性体８４のＹ方向上面から磁性体搭載部８０の凹形状底面８１ａ（第４バスバー搭載スペースＹ方向下面）までの高さ（例えば１．５ｍｍ）、Ｔ５ｂは磁性体８４のＹ方向上面から階段面８１ｂ（第５バスバー搭載スペースＹ方向下面）までの高さ（例えば２．５ｍｍ）、Ｔ５ｃは磁性体８４のＹ方向上面から階段面８１ｃ（第６バスバー搭載スペースＹ方向下面）までの高さ（例えば４ｍｍ）、Ｔ５ｄは磁性体８４のＹ方向上面と階段面８１ｄまでの距離（例えば５ｍｍ）、Ｔ６は感磁素子７３の感磁素子中心を基準にした第４バスバーＹ方向下面までの距離（例えば６．６ｍｍ）である。

ここではまず図１６において、磁性体搭載部８０の凹形状底面８１ａ、その階段形状と感磁素子搭載部７０のバスバー固定ボスの階段面７１ａを有する円柱部により、第４バスバー４５ａが組付けされることで、電流センサ１０１の電流計測精度へどのように影響するかをシミュレーションにより検証する。

シミュレーションではＷ１ａ＝７ｍｍ、Ｗ３＝１５ｍｍ、Ｔ１ａ＝１ｍｍ、Ｔ６はＹ方向に感磁素子（計測中心点）を３．６ｍｍから１０．６ｍｍまで０．５ｍｍ刻みで変化させた場合に、組立位置ずれとして、感磁素子７３の計測中心点を基準位置からＸ方向に±０．５ｍｍ移動した場合の感磁素子７３（計測中心点）位置における磁束密度の変化率を試算した。

図１７は、シミュレーションの結果を示すグラフであり、横軸がＴ６（感磁素子・バスバー下面間距離）、縦軸が感磁素子中心（基準位置）に対しての磁束密度の変化率を示している。

図１７に示すように、Ｔ６の違いにより本電流センサ１０１の組付ばらつきの電流計測値への影響が変わり、Ｔ６＝６．６ｍｍ付近で変化率が最小となる。
バスバー幅Ｗ１ａが７ｍｍでは、Ｔ６が６．６ｍｍ付近の時が最適位置（変化率が最小となる位置）と言える。

次にバスバー幅Ｗ１（以降Ｗ１と記す）を変化させた場合に、Ｔ６の最適位置（変化率が最小となる位置）がどのように変化するかをシミュレーションにより検証する。

本シミュレーションでは、バスバー幅はＷ１＝６ｍｍから１２ｍｍまで１ｍｍ刻みで変更し、Ｗ３＝１５ｍｍ、Ｔ１ａ＝１ｍｍ、Ｔ６はＹ方向に感磁素子（計測中心点）を３．６ｍｍから１０．６ｍｍまで０．５ｍｍ刻みで変化させた場合に、組立位置ずれとして、感磁素子７３の計測中心点を基準位置からＸ方向に±０．５ｍｍ移動した場合の感磁素子７３（計測中心点）位置における磁束密度の変化率を試算した。

図１８は、シミュレーション結果を示すグラフであり、横軸がＴ６（感磁素子・バスバー下面間距離）、縦軸が感磁素子中心（基準位置）からの磁束密度の変化率を示しており、凡例には、シミュレーションした際の各バスバー幅Ｗ１を示している。
図１８よりバスバー幅Ｗ１毎にＴ６の最適位置（変化率が最小となる位置）が変わることがわかり、例えば、Ｗ１＝９ｍｍの時には、Ｔ６＝５．６ｍｍ付近の位置が最適位置（変化率が最小となる位置）となる。

図１９にバスバー幅Ｗ１を変えた場合のＴ６の最適位置（変化率が最小となる位置）の変化を示した。
図１９の横軸は、各バスバー幅Ｗ１であり、縦軸はＸ方向ずれによる磁束密度変化率が最小となるＴ６の位置（最適位置）である。

図１９から、バスバー幅Ｗ１が小さい場合は、Ｔ６は大きく、Ｗ１が大きい場合は、Ｔ６は小さくすることが望ましいことがわかる。
以上より第４バスバー搭載スペース（幅Ｗ４ａが７ｍｍ）の底面８１ａの高さＴ５ａが１．５ｍｍの場合、バスバー幅７ｍｍの場合のＴ６の最適位置６．６ｍｍを基準にすると、バスバー幅９ｍｍの場合のＴ６の最適位置は５．６ｍｍと１ｍｍ小さいので、第５バスバー搭載スペース（幅Ｗ４ｂが９ｍｍ）の階段面８１ｂの高さＴ５ｂはＴ５ａに１ｍｍ加えた２．５ｍｍが望ましく、バスバー幅１１ｍｍの場合のＴ６の最適位置は４．１ｍｍと２．５ｍｍ小さいので第６バスバー搭載スペース（幅Ｗ４ｃが１１ｍｍ）の階段面８１ｃの高さＴ５ｃはＴ５ａに２．５ｍｍ加えた４ｍｍが望ましく、この寸法構成を取り入れた本実施の形態において組付ばらつきの電流計測値への影響が最小となり高精度の電流測定が可能となる。

なお、本実施の形態においてバスバー形状の制約を少なくすることができる点は実施の形態１と同様である。
なお、本実施の形態ではバスバーのＸ方向の位置は、磁性体搭載部８０の底面８１ａ及び階段面８１ｂ、８１ｃそれぞれの左右階段のＸ方向両端にあるＹ方向の壁で位置決めがなされているが、感磁素子搭載部７０によって位置決めしてもよい。つまり感磁素子搭載部７０のバスバー固定ボスに、バスバーのＺ方向だけでなくＸ方向の位置決めも行えるように、例えばバスバー固定ボスのＸＺ断面をＺ方向に直線部分のある長方形や長円にしてバスバーとＸ方向を線あたりにしたり、円柱階段形状のバスバー固定ボスを複数設けてバスバーとＸ方向を２点以上の点あたりにし、バスバーにはそれに対応した固定穴を設けてもよい。
なお、本実施の形態では、３種類のバスバーのＹ方向を位置決めするために、磁性体搭載部８０に底面８１ａと３つの階段面８１ｂ、８１ｃ、８１ｄを設け、感磁素子搭載部７０に３つのバスバー固定ボス階段面７１ａ、７１ｂ、７１ｃ及び、バスバー固定ボス天面７１ｄを設けたが、バスバー種類数に制限はなく、例えばバスバーが１種類の場合は、Ｙ方向位置決めのために、磁性体搭載部８０の階段面及び、感磁素子搭載部７０のバスバー固定ボス階段面は１つとなる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものでなく、適宜、変形、改良、等可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

１００、１０１ 電流センサ
２０、７０ 感磁素子搭載部
２１ 出力ケーブル
２２、７２ 感磁素子搭載ケース
２３、７３ 感磁素子
２４、７４ 基板
２５ａ、２５ｂ、７５ａ、７５ｂ 位置決め穴
２６、７６ 搭載部固定穴
３０、８０ 磁性体搭載部
３１ バスバー固定ねじ穴
３３、８３ 磁性体搭載ケース
３４、８４ 磁性体
３５ａ、３５ｂ、８５ａ、８５ｂ 位置決め突起
３６ バスバー位置決め突起
３７、８６ 搭載部固定ねじ穴
４０ 第１バスバー
４１ 第２バスバー
４２ 第３バスバー
４３ バスバー位置決め穴
４４ バスバー固定穴
４５ａ 第４バスバー
４５ｂ 第５バスバー
４５ｃ 第６バスバー
５０、５１ バスバー搭載スペース
６０ 搭載部固定ねじ
６１ バスバー固定ねじ
７１ａ、７１ｂ、７１ｃ バスバー固定ボス階段面
７１ｄ バスバー固定ボス天面
８１ａ 凹形状底面
８１ｂ、８１ｃ、８１ｄ 階段面
Ｗ１ バスバー幅
Ｗ１ａ 第４バスバー幅
Ｗ２ バスバー搭載スペース幅
Ｗ３ 磁性体開口部幅
Ｗ４ａ 第４バスバー搭載スペース幅
Ｗ４ｂ 第５バスバー搭載スペース幅
Ｗ４ｃ 第６バスバー搭載スペース幅
Ｔ１ バスバー高さ
Ｔ１ａ 第４バスバー高さ
Ｔ２ 磁性体高さ
Ｔ３、Ｔ６ 感磁素子中心とバスバー下面間距離
Ｔ４ バスバー下面と磁性体上面の距離
Ｔ５ａ 磁性体Ｙ方向上面と凹形状底面までの高さ
Ｔ５ｂ 磁性体Ｙ方向上面と階段面８１ｂまでの高さ
Ｔ５ｃ 磁性体Ｙ方向上面と階段面８１ｃまでの高さ
Ｔ５ｄ 磁性体Ｙ方向上面と階段面８１ｄまでの高さ

Claims (4)

1. 被測定電流が流れるバスバー（幅方向をＸ方向、厚さ方向をＹ方向、長さ方向をＺ方向とする）と、前記バスバーを流れる電流により発生した磁束を集磁する磁性体と、前記集磁された磁束密度を検出する感磁素子と、前記感磁素子を収容する感磁素子搭載ケースと、前記磁性体を収容する磁性体搭載ケースから成る電流センサであって、前記磁性体は、所定の透磁率を有し、Ｙ正（上）方向に開口した略Ｕ字型のＸＹ断面とＺ方向に所定の長さを有する凹部を有し、前記磁性体搭載ケースは、前記磁性体を位置決め固定し、前記バスバーをＹ正（上）方向から設置し位置決め固定する構造を有し、前記感磁素子搭載ケースは、前記感磁素子を位置決め固定し、前記磁性体搭載ケースと前記感磁素子搭載ケースはＹ方向から位置決め固定されることを特徴とする電流センサ
2. 前記バスバーはその幅が長いほど、前記磁性体の凹部底面からＹ正（上）方向に離れた位置に位置決め固定されることを特徴とする請求項１記載の電流センサ
3. 前記磁性体搭載ケースは、前記磁性体の凹部底面からＹ正（上）方向に所定距離離れた位置で前記バスバーをＹ正（上）方向に支える支持面と幅方向をＸ方向から挟み込む挟み込み面を有し、前記感磁素子搭載ケースは、前記バスバーをＹ負（下）方向に押え込む押え込み面と、前記バスバーに挿入されＺ方向を位置決めする突起面を有し、前記支持面、挟み込み面、押え込み面及び突起面は前記バスバー１種類に対し１組合わせ存在し、前記組合せは１種類以上あることを特徴とする請求項２記載の電流センサ
4. 前記磁性体搭載ケースは、前記磁性体の凹部底面からＹ正（上）方向に所定距離離れた位置で前記バスバーをＹ正（上）方向に支える支持面を有し、前記感磁素子搭載ケースは、前記バスバーをＹ負（下）方向に押え込む押え込み面と、前記バスバーに挿入されＺ方向を位置決めする第１の突起面とＸ方向を線又は２点以上の点で位置決めする第２の突起面を有し、前記支持面、押え込み面、第１の突起面及び第２の突起面は前記バスバー１種類に対し１組合わせ存在し、前記組合せは１種類以上あることを特徴とする請求項２記載の電流センサ

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