JP2024033889A - 電流センサおよび電流センサの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】磁性部材をハウジングに嵌めるためだけの作業を無くし、製造コストが高くなることを防止することができる電流センサを提供することを目的とする。【解決手段】ハウジング５と、ハウジング５に設置されているバスバー３と、バスバー３を流れる電流を検出するためのホール素子を備えているプリント基板７と、バスバー３を囲んでいる磁性部材９と、プリント基板７の少なくともホール素子を覆うために、また、プリント基板７と磁性部材９とをハウジング５に固定するために、ハウジング５に設けられたポッティング材１１とを有する電流センサ１である。【選択図】図３

Description

本発明は、電流センサおよび電流センサの製造方法に関する。

従来、ハウジングと磁性部材とプリント基板とバスバーとポッティング材とを備えて構成されている電流センサが知られている。従来の電流センサでは、磁性部材がロック構造もしくはインサート成形によってハウジングに固定されている。また、ポッティング材は電子部品の防湿のために、電流センサの製造工程で最後に投入される。ここで、従来の技術に関する文献として特許文献１を掲げる。

特開２０１１―６４６４８号公報

ところで、従来の電流センサでは、磁性部材を固定するにあたり、ハウジングに磁性部材を嵌めるためだけの作業が発生することがあり、製造コストが高くってしまう。本発明は、磁性部材をハウジングに嵌めるためだけの作業を無くし、製造コストが高くなることを防止することができる電流センサおよび電流センサの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の態様に係る電流センサは、ハウジングと、前記ハウジングに設置されているバスバーと、前記バスバーを流れる電流を検出するためのホール素子を備えているプリント基板と、前記バスバーを囲んでいる磁性部材と、前記プリント基板の少なくとも前記ホール素子を覆うために、また、前記プリント基板と前記磁性部材とを前記ハウジングに固定するために、前記ハウジングに設けられたポッティング材とを有する電流センサである。

また、本発明の態様に係る電流センサの製造方法は、バスバーが設置されているハウジングに、前記バスバーを囲むようにして磁性部材を配置する磁性部材配置工程と、前記バスバーが設置されている前記ハウジングに、前記バスバーを流れる電流を検出するためのホール素子を備えているプリント基板を配置するプリント基板配置工程と、前記プリント基板配置工程と前記磁性部材配置工程との実行後に、前記プリント基板の少なくとも前記ホール素子を覆うために、また、前記プリント基板と前記磁性部材とを前記ハウジングに固定するために、前記ハウジングに未硬化のポッティング材を供給し、この供給された未硬化のポッティング材を硬化させるポッティング材設置工程とを有する電流センサの製造方法である。

本発明の実施形態に係る電流センサの平面図である。 図１におけるＩＩ部の拡大図である。 図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ断面を示す図である。 図２で示す部位の斜視図である。 図４に対応する図であって、ポッティング材を供給する前の状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る電流センサを構成する磁性部材の斜視図である。 本発明の実施形態に係る電流センサを構成する磁性部材の正面図である。

本発明の実施形態に係る電流センサ１は、バスバー３を流れる電流を検出するものであり、図１から図３等で示すように、ハウジング５とプリント基板（ＰＣＢ）７と磁性部材９とポッティング材１１とを備えて構成されている。

ここで説明の便宜のために、電流センサ１における所定の一方向をＸ方向とし、Ｘ方向に対して直交する所定の一方向をＹ方向とし、Ｘ方向とＹ方向とに対して直交する方向をＺ方向とする。また、Ｚ方向はたとえば上下方向になっているものとする。

ハウジング５は、合成樹脂で構成されている。バスバー３は、ハウジング５に一体的に設置されている。バスバー３は、たとえば金属で構成されておりで細長い棒状に形成されている。電流はバスバー３の長手方向（Ｘ方向）で流れるようになっている。また、バスバー３は、たとえばインサート成形によって、ハウジング５に固定されている。

プリント基板７は、バスバー３から離れている。プリント基板７には、バスバー３を流れる電流を検出するためのホール素子が設けられている。プリント基板７は、ハウジング５に設置されるようになっている。ホール素子はホールＩＣ１３の一部を構成している。本実施形態では、ホールＩＣ１３がプリント基板７に一体的に設けられている。また、図１等では、ホール素子の表示を省略しているが、ホール素子はホールＩＣ１３の内に入っている。

磁性部材９は、ホール素子での磁気の検出感度を高めるためのコアの役割を果たしている。磁性部材９は、バスバー３から離れてバスバー３を囲んでいる（図３参照）。

磁性部材９は、「Ｕ」字状に形成されており、さらには、四角形の４つの辺から１つの辺を除去した３つの辺の形状に形成されている。また、磁性部材９は、所定の長さで所定の幅で所定の厚さの素材が直角に曲がった状態の形状に形成されている。上記直線状の２箇所の部位１５は、上記素材の幅方向に延びているとともに、上記素材の長手方向で互いが離れて上記素材の中間部に位置している。磁性部材９（上記素材）の幅方向は、バスバー３の長手方向（Ｘ方向）と一致している。

また、バスバー３の長手方向（Ｘ方向）で見ると、図３で示すように、磁性部材９が非存在な箇所に、プリント基板７の一部が位置している。プリント基板７の一部は、ホール素子が位置している部位（ホール素子設置部位）１７である。そして、Ｘ方向で見ると、磁性部材９とホール素子設置部位（ホールＩＣ１３を含む）１７とで、バスバー３のほぼ全周が囲まれている。

なお、Ｘ方向では、磁性部材９とホール素子設置部位１７とは互いがほぼ同じところに位置しており、バスバー３の長手方向の中間部に位置している。

ポッティング材１１は、たとえばウレタン樹脂等の合成樹脂で構成されている。ポッティング材１１は、プリント基板７の少なくともホール素子（ホールＩＣ１３）を覆うために設けられている。図３等で示す態様では、平板状のプリント基板７の上面（ホールＩＣ１３を含む）の総てを覆っている。

また、ポッティング材１１は、プリント基板７と磁性部材９とをハウジング５に固定するためにハウジング５とプリント基板７と磁性部材９とに設けられている。換言すれば、ポッティング材１１は、プリント基板７と磁性部材９とをハウジング５に一体的に設置するために、ハウジング５の一部とプリント基板７の一部と磁性部材９の一部とに接して、ハウジング５等に接合されている。

ポッティング材１１の主な役割として、プリント基板７の防水、防湿、汚れからの保護、耐震化を掲げることができる。ホールＩＣ１３と図示しない基板回路は、ポッティング材１１で覆われている。プリント基板７と磁性部材９とは、ポッティング材１１のみによってハウジング５に固定されている。

図３、図６、図７で示すように、磁性部材９の、ポッティング材１１が接する部位１９には、ポッティング材１１のアンカー効果を高めるための凹凸部２１が設けられている。凹凸部２１は、磁性部材９を構成する上記素材に塑性加工（たとえばローレット加工）を施すことで形成されている。

また、磁性部材９の、ポッティング材１１が接する部位１９の凹凸部２１は、ポッティング材（硬化する前の流動性を備えたポッティング材）１１の流出（たとえば重力による流出）を防止するために設けられている。すなわち、凹凸部２１は、アンカー効果を高める機能と硬化する前の流動性を備えたポッティング材１１の流出を防止する機能とを併せ持っている。

部位１９に設けられている凹凸部２１は、複数の突出部２３と複数の溝部２５とで構成されている。複数の突出部２３と複数の溝部２５とは、硬化する前の流動性を備えたポッティング材１１の流出方向（たとえば上下方向；Ｚ方向）で交互に接してならんでいる。また、複数の突出部２３と複数の溝部２５とは、硬化する前の流動性を備えたポッティング材１１の流出方向に対して直交する方向（Ｘ方向）に長く延びている。凹凸部２１がこのように形成されていることで、凹凸部２１は格子状（連子状）に形成されていると言える。

ここで、電流センサ１についてさらに詳しく説明する。バスバー３は、細長い矩形な平板状に形成されており、長手方向がＸ方向になっており、厚さ方向がＺ方向になっており、幅方向がＹ方向になっている。バスバー３に長手方向の両端部には、電気回路（図示せず）の端子に電流センサ１を設置するための貫通孔２７（図１参照）が設けられている。

ハウジング５には、プリント基板７のホール素子設置部位１７と磁性部材９とポッティング材１１とが設置される磁性部材等設置部位２９が設けられている。磁性部材等設置部位２９は、図２等で示すように、内側壁部３１と第１の外側壁部３３と第２の外側壁部３５とを備えて構成されている。また、ハウジング５には、プリント基板７の他の部位（ホール素子設置部位１７以外の部位）とポッティング材１１とが設置されるポッティング材等設置部位３０が設けられている。

ここで、Ｙ方向の一方の端をＹ方向の第１の端とし、Ｙ方向の他方の端をＹ方向の第２の端とする。第１の外側壁部３３は、内側壁部３１のＹ方向の第１の端からＹ方向に突出している。第２の外側壁部３５は、内側壁部３１のＹ方向の第２の端からＹ方向に突出している。

内側壁部３１は、矩形な平板状に形成されておりＹ方向が厚さ方向になっている一対のＹ方向壁部３７と、矩形な平板状に形成されておりＸ方向が厚さ方向になっているＸ方向壁部３９とを備えて構成されている。そして、内側壁部３１を上下方向（Ｚ方向）で見ると、図２等で示すように、「Ｕ」字状に見えるようになっているとともに、内側壁部３１の内側には矩形状の空間４１が形成されている。

第１の外側壁部３３は、矩形な平板状に形成されておりＹ方向が厚さ方向になっているＹ方向壁部４３と、矩形な平板状に形成されておりＸ方向が厚さ方向になっている一対のＸ方向壁部４５とを備えて構成されている。そして、第１の外側壁部３３を上下方向（Ｚ方向）で見ると背の低い「Ｕ」字状に見えるようになっているとともに、第１の外側壁部３３の内側には矩形状の空間４７が形成されている。

第２の外側壁部３５は、矩形な平板状に形成されておりＹ方向が厚さ方向になっているＹ方向壁部４９と、矩形な平板状に形成されておりＸ方向が厚さ方向になっているＸ方向壁部５１とを備えて構成されている。そして、第２の外側壁部３５を上下方向（Ｚ方向）で見ると「Ｌ」字状に見えるようになっているとともに、第２の外側壁部３５の内側には矩形状の空間５３が形成されている。

また、内側壁部３１には、一対のＹ方向壁部３７のそれぞれをこれらの厚さ方向で貫通している切り欠き５５が設けられている。一対のＹ方向壁部３７それぞれに設けられている切り欠き５５をＹ方向で見ると、図示してはいないが、矩形状に見えるとともに、一対の切り欠き５５の全体が互いに重なっている。切り欠き５５は、Ｘ方向では、第１の外側壁部３３および第２の外側壁部３５の内側に位置しているとともに、磁性部材等設置部位２９の一部になっている。また、矩形状の空間４１、矩形状の空間４７および矩形状の空間５３も、磁性部材等設置部位２９の一部になっている。

電流センサ１をＺ方向で見ると、図２で示すように、ハウジング５に、半球状の部位を持つ３つの位置決め用凸部５７が設けられている。また、プリント基板７には、半球状の部位を持つ３つの位置決め用凹部５９が設けられている。そして、３つの位置決め用凹部５９のそれぞれに３つの位置決め用凸部５７のそれぞれが入り込むことで、Ｘ方向およびＹ方向でのハウジング５に対するプリント基板７の位置決めがされるようになっている。Ｚ方向でのハウジング５に対するプリント基板７の位置決めは、平板状のプリント基板７の下面の一部が、ハウジング５の所定の部位に当接することでされるようになっている。

プリント基板７は平板状に形成されており、厚さ方向がＺ方向になっている。Ｚ方向で見るとプリント基板７のホール素子設置部位１７は矩形状になっている。ホールＩＣ１３も、やや厚い矩形な平板状に形成されている。ホールＩＣ１３の厚さ方向もＺ方向になっている。ホールＩＣ１３は、ホール素子設置部位１７上面に設けられている。Ｚ方向で見ると、ホールＩＣ１３は、ホール素子設置部位１７の内側に位置している。

Ｚ方向で見ると、ホール素子設置部位１７は、矩形状の空間４１の内側に位置しており、内側壁部３１のＹ方向壁部３７および内側壁部３１のＸ方向壁部３９から僅かに離れている。また、ホール素子設置部位１７とホールＩＣ１３とは、Ｚ方向では、内側壁部３１の中間部に位置している。

磁性部材９は、図６、図７で示すように、矩形な平板状の底板部６１と、矩形な平板状の一対の側板部６３とを備えて構成されており、Ｘ方向で見ると、上述したように「Ｕ」字状になっている。底板部６１は厚さ方向がＺ方向になっている。側板部６３は厚さ方向がＹ方向になっている。

磁性部材９の凹凸部２１は、一対の側板部６３のそれぞれに設けられている。一対の側板部６３のうちの一方の側板部（第１の側板部）６３Ａに設けられている凹凸部２１は、第１の側板部６３Ａの、一対の側板部６３のうちの他方の側板部（第２の側板部）６３Ｂ側の面に設けられている。第２の側板部６３Ｂに設けられている凹凸部２１は、第２の側板部６３Ｂの、第１の側板部６３Ａ側の面に設けられている。

また、磁性部材９の凹凸部２１をＸ方向で見ると、図７で示すように、三角波状になっている。なお、磁性部材９の凹凸部２１が、Ｘ方向で見て、三角波状以外の形状（たとえば、矩形波状、台形波状、正弦波状）になっていてもよい。

磁性部材９では、第１の側板部６３Ａが第１の外側壁部３３の空間４７に入り込んでおり、第２の側板部６３Ｂが第２の外側壁部３５の空間５３に入り込んでおり、底板部６１が、バスバー３の下側（バスバー３を間にしてプリント基板７とは反対側）に位置している。

また、磁性部材９の一対の側板部６３のそれぞれは、内側壁部３１の外側に位置しており、内側壁部３１のＹ方向壁部３７のそれぞれと接しているか、もしくは、Ｙ方向で内側壁部３１のＹ方向壁部３７のそれぞれから僅かに離れている。

ポッティング材１１は、内側壁部３１の内側の矩形状の空間４１と、内側壁部３１の一対のＹ方向壁部３７のそれぞれに形成されている切り欠き５５とに入り込んで空間４１と切り欠き５５とに充填されている。ただし、ポッティング材１１は、Ｚ方向ではプリント基板７の下面より上側に位置しており、バスバー３からは離れている。さらに、ポッティング材１１は、磁性部材９の一対の側板部６３のそれぞれに接合されており、凹凸部２１にも入り込んでいる。

硬化したポッティング材１１が、上述したように設けられていることで、ハウジング５とプリント基板７と磁性部材９とポッティング材１１とホールＩＣ１３とが一体化している。

ここで、電流センサ１の製造方法について説明する。まず、バスバー３が設置されているハウジング５に、バスバー３を流れる電流を検出するためのホール素子を備えているプリント基板７を配置する（プリント基板配置工程；図４参照）。

また、バスバー３が設置されているハウジング５に、バスバー３を囲むようにして磁性部材９を配置する（磁性部材配置工程；図４参照）。なお、プリント基板配置工程と磁性部材配置工程とは、いずれが先に実行されてもよく、同時に実行されてもよい。なお、図４等では、凹凸部２１の表示を省略している。

上記プリント基板配置工程と上記磁性部材配置工程との実行後に、プリント基板７の少なくとも上記ホール素子を覆うために、また、プリント基板７と磁性部材９とをハウジング５に固定するために、ハウジングに未硬化のポッティング材１１を供給する。そして、この供給された未硬化のポッティング材を硬化させる（ポッティング材設置工程；図５参照）。

電流センサ１では、プリント基板７と磁性部材９とがポッティング材１１によってハウジング５に固定されている。これにより、プリント基板７と磁性部材９とのハウジング５への固定が、防湿等のために設けられているポッティング材１１を利用してなされ、電流センサ１の製造工程が簡素化され、電流センサ１の製造コストを削減することができる。

また、従来の電流センサのように、磁性部材を固定するにあたり磁性部材をハウジングに嵌める作業を無くすことができる。そして、嵌めるときに発生する削りカス（ハウジングの僅かな削れによって発生する削りカス）を低減させることができ、品質を向上させることができる。

また、電流センサ１では、磁性部材９の、ポッティング材１１が接する部位に、ポッティング材１１のアンカー効果を高めるための凹凸部２１が設けられている。これにより、磁性部材９をハウジング５に強固に固定することができる。

また、電流センサ１では、磁性部材９の、ポッティング材１１が接する部位に設けられている凹凸部２１が、未硬化のポッティング材１１の流出を防止するようになっている。これにより、ポッティング材１１を目標とする形状で硬化させることができ、電流センサ１の品質を向上させることができる。

また、電流センサ１では、凹凸部２１を構成する複数の突出部２３と複数の溝部２５とが、ポッティング材１１の流出方向（たとえば上下方向）で交互にならんでいる。これにより、未硬化にポッティング材１１の流出を簡素な構成で防止することができる。

また、電流センサ１では、ポッティング材設置工程によって、プリント基板７と磁性部材９とがハウジング５に同時に固定されるようになっている。これにより、プリント基板７と磁性部材９との固定を1つの工程で行うことができ、プリント基板７の防湿等を行うことができるとともに、電流センサ１の製造工程を簡素化し、電流センサ１の製造コストを削減することができる。

また、電流センサ１の製造方法では、磁性部材９の固定を行う際にハウジング５との接触も少なくなるので、従来のようなロック構造を採用している電流センサの製造方法と比較してハウジング５の削りカスの発生を抑えることもできる。そして、電流センサ１の品質を向上させることができる。

以上、本実施形態を説明したが、本実施形態はこれらに限定されるものではなく、本実施形態の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。

１ 電流センサ
３ バスバー
５ ハウジング
７ プリント基板
９ 磁性部材
１１ ポッティング材
２１ 凹凸部
２３ 突出部
２５ 溝部

Claims (5)

1. ハウジングと、
   前記ハウジングに設置されているバスバーと、
   前記バスバーを流れる電流を検出するためのホール素子を備えているプリント基板と、
   前記バスバーを囲んでいる磁性部材と、
   前記プリント基板の少なくとも前記ホール素子を覆うために、また、前記プリント基板と前記磁性部材とを前記ハウジングに固定するために、前記ハウジングに設けられたポッティング材と、
   を有する電流センサ。
2. 前記磁性部材の、前記ポッティング材が接する部位には、前記ポッティング材のアンカー効果を高めるための凹凸部が設けられている請求項１に記載の電流センサ。
3. 前記磁性部材の、前記ポッティング材が接する部位には、前記ポッティング材の流出を防止するための凹凸部が設けられている請求項１に記載の電流センサ。
4. 前記磁性部材の、前記ポッティング材が接する部位には、凹凸部が設けられており、
   前記凹凸部を構成する複数の突出部と複数の溝部とが、前記ポッティング材の流出方向で交互にならんでいることで、前記凹凸部が格子状に形成されている請求項１に記載の電流センサ。
5. バスバーが設置されているハウジングに、前記バスバーを囲むようにして磁性部材を配置する磁性部材配置工程と、
   前記バスバーが設置されている前記ハウジングに、前記バスバーを流れる電流を検出するためのホール素子を備えているプリント基板を配置するプリント基板配置工程と、
   前記プリント基板配置工程と前記磁性部材配置工程との実行後に、前記プリント基板の少なくとも前記ホール素子を覆うために、また、前記プリント基板と前記磁性部材とを前記ハウジングに固定するために、前記ハウジングに未硬化のポッティング材を供給し、この供給された未硬化のポッティング材を硬化させるポッティング材設置工程と、
   を有する電流センサの製造方法。

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