JP3678646B2

JP3678646B2 - 電流検出装置

Info

Publication number: JP3678646B2
Application number: JP2000387534A
Authority: JP
Inventors: 治之松尾
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-12-20
Filing date: 2000-12-20
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2020-12-20
Also published as: JP2002189039A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、インバータ装置等に組み込まれ、電路の電流値を検出するホール素子型等の電流検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来より使用されているホール素子型電流検出装置の構成を示す断面図、図９は、図８のIX−IX線上における断面図、図１０および図１１は、このホール素子型電流検出装置を例えばインバータ装置などに組み込んだ状態を示す説明図である。図において、１は電流センサであり、Ｃ型形状の鉄心２と、このＣ型鉄心２の切り欠き部に挿入されたホール素子３と、このホール素子３などを取り付ける制御基板４と、これらを一体化するセンサ筐体５とから構成され、センサ筐体５のＣ型鉄心２の内径部には図１０および図１１に示すように、被検出電流の通路をなす導電体であるブスバー６が貫通して挿入される貫通穴７が形成されている。
【０００３】
また、図１０および図１１において、８は例えばインバータ装置などを収納するケース、９はインバータ装置などの半導体パワーモジュール、１０は半導体パワーモジュール９を搭載する半導体パワーモジュールの制御基板であり、上記したブスバー６は半導体パワーモジュールの制御基板１０に搭載される半導体パワーモジュール９から電流センサ１の貫通穴７を経由してケース８の外部に引き出され、一端が外部端子１１を形成しており、外部端子１１と半導体パワーモジュールの制御基板１０との間を流れる電流によりブスバー６の周囲に発生する磁束を電流センサ１の鉄心２が集束し、この磁束によりホール素子３がブスバー６の電流値を検出するように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような構成を持つ電流検出装置では電流センサ１を例えばインバータ装置などに組み付けるときに大きな制約を受ける。すなわち、ブスバー６を組み付けてから電流センサ１の貫通穴７にブスバー６を通し、しかる後にブスバー６を折り曲げて成型する必要があり、電流センサ１の組み付け後に折り曲げ成型されたブスバー６を組み付けたり、成形されたブスバー６を組み付け後に電流センサ１を組み付けることはできない。また、このような構成上、ブスバー６は外部端子１１部を含め、電流センサ１の貫通穴７を貫通させるために寸法上の制約を受けることになり、外部端子１１の幅寸法の制約は外部接続の信頼性にも影響を与え、生産性と構成上とに大きな制約を有するものであった。
【０００５】
これに対し、成形されたブスバー６を組み付け後に電流センサ１の組み付けが可能なように構成すれば上記のような生産性や構成上の制約を解消することができるが、このような構成を開示したのが特開平７−１１０３４３号公報である。この公報に開示された技術は、漏電ブレーカなどに使用される検出コイルと変調コイルとを有する直流電流センサにおいて、被検出電流を通電する導電体を取り囲んで配置される鉄心が周方向の一カ所において分割可能に構成されるようにしたものである。この技術によれば成形されたブスバー６を組み付け後に電流センサ１の組み付けが可能になるが、分割された鉄心を組み付け後に一体化するために、ネジなどにより組み付ける工程を必要とし、また、この一体化組み付けのためのスペースを必要とするものである。従って、生産性は充分に改善されず、また、小型のインバータ装置などに適合した構成にはなり得ないものであった。
【０００６】
この発明はこのような課題を解決するためになされたもので、生産性に優れ、小型のインバータ装置に容易に装着することが可能な電流センサを得ることを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる電流検出装置は、磁気回路を形成するＵ字状の鉄心と、前記磁気回路の磁束量を検出する磁気検出素子と、前記鉄心および前記磁気検出素子を一体化するＵ字状のセンサ筐体とを有する電流センサを備え、前記電流センサにより検出される被検出電流を通電する導電体を前記センサ筐体のＵ字状凹部内に配置するようにした電流検出装置において、前記導電体がインバータ装置等の電流通路であり、前記電流センサを前記インバータ装置等に装着した状態において、インバータ装置等に設けられた磁性体が前記電流センサのＵ字状鉄心の開口端間を短絡して磁気閉回路を形成し、この磁気閉回路の内側に前記導電体が配置されているものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
参考例１．
図１ないし図５は、この発明の基礎となる技術を示す参考例１による電流検出装置の構成を説明するためのものであり、図１は電流センサの断面図、図２は図１のII−II部における断面図、図３は図１とはホール素子の配置を変えた場合の断面図、図４は電流センサを装備した例えばインバータ装置の上面図、図５はこのインバータ装置の断面図を示すものであり、図中、上記の従来例と同一機能部分には同一符号が付与されている。
【０００９】
図１および図２において、１は電流センサを示すもので、中央部にて分割されたＵ字型形状の鉄心１２と、このＵ字型形状の鉄心１２の分割部に挟持されるように挿入された磁気検出素子としてのホール素子３と、このホール素子３などを取り付ける制御基板４と、これらを一体化するセンサ筐体５とから構成され、センサ筐体５のＵ字状鉄心１２の内面部にはＵ字状の凹部１３が形成されている。
また、図３の構成においてはホール素子３はＵ字型に形成された鉄心１２の一方の端面にほぼ密着するように配置され、図１の場合も図３の場合もホール素子３が鉄心１２の磁束を検知し、磁束量もしくは磁束密度に応じた電気信号を出力するように構成されている。
【００１０】
図４および図５において、８は例えばインバータ装置などを収納するケース、９はインバータ装置などの半導体パワーモジュール、１０は半導体パワーモジュール９を搭載する半導体パワーモジュールの制御基板であり、半導体パワーモジュールの制御基板１０からは導電体としてのブスバー６が電流センサ１の凹部１３を経由してケース８の外部に引き出され、外部端子１１を形成すると共に、このブスバー６は少なくとも電流センサ１を装着する部分においてはその幅が電流センサ１の凹部１３の幅より小さく形成されている。外部端子１１と半導体パワーモジュールの制御基板１０との間に流れる電流はブスバー６の周囲に磁束を生成し、この磁束は鉄心１２により集束されてホール素子３に与えられ、この磁束の量もしくは磁束密度に応じてホール素子３が信号を出力し、ブスバー６に流れる電流値を検出する。
【００１１】
このように構成された電流検出装置においては電流センサ１の鉄心１２がＵ字状の開磁路状態に形成されており、この鉄心１２とホール素子３とを保持するセンサ筐体５には鉄心１２の内面部に沿ってＵ字状の凹部１３が形成されているため、この凹部１３の開口部の幅をブスバー６の電流センサ取付部の幅より大きく設定することにより、電流センサ１の凹部１３にブスバー６を挿入して組み付けることは極めて容易であり、このように凹部１３にブスバー６を挿入するだけで電流を検出することが可能になるもので、インバータ装置に成形されたブスバー６を組み付けた後に電流センサ１を取り付けることが可能になり、また、インバータ装置などに装着しても僅かなスペースを占めるだけであり、ブスバー６の外部端子１１部は電流センサ１とは無関係に寸法設定ができ、寸法上の制約を受けることがない。
【００１２】
実施の形態１．
図６および図７は、この発明の実施の形態１による電流検出装置の構成を説明するためのもので、図６は、上記参考例１で説明した電流センサを装備した例えばインバータ装置の上面図、図７はその断面図である。図において１４はＩ型形状の磁性体であり、磁性体１４はインバータ装置などを収納するケース８に例えばインサート成形などにより一体に形成されており、電流センサ１がインバータ装置に取り付けられた状態において電流センサ１のＵ字型鉄心１２の両開口端間を短絡し、Ｕ字型鉄心１２と磁性体１４とにより微少ギャップを介して閉磁路が形成され、この閉磁路内にブスバー６が配置されるように構成されている。
【００１３】
このように構成することにより、インバータ装置などに電流センサ１を装着した状態において、ブスバー６の電流による磁束はＵ字型鉄心１２と磁性体１４とによる閉磁路内に集束されてホール素子３に与えられることになり、参考例１の場合と同様に装着性が良好で、小型の電流センサが得られると共に、参考例１に較べ、検出感度と検出精度とに優れた電流センサを得ることが可能になるものである。
【００１４】
【発明の効果】
以上に説明したようにこの発明によれば、磁気回路を形成するＵ字状の鉄心と、前記磁気回路の磁束量を検出する磁気検出素子と、前記鉄心および前記磁気検出素子を一体化するＵ字状のセンサ筐体とを有する電流センサを備え、前記電流センサにより検出される被検出電流を通電する導電体を前記センサ筐体のＵ字状凹部内に配置するようにした電流検出装置において、前記導電体がインバータ装置等の電流通路であり、前記電流センサを前記インバータ装置等に装着した状態において、インバータ装置等に設けられた磁性体が前記電流センサのＵ字状鉄心の開口端間を短絡して磁気閉回路を形成し、この磁気閉回路の内側に前記導電体が配置されているよう構成したので、
電流センサを導電体を有する例えばインバータ装置等に装着することが極めて容易であり、成形された導電体を組み付けた後に電流センサを装着することが可能になり、また、僅かなスペースを占めるだけで電流検出ができ、さらに、外部端子部が寸法上の制約を受けないので外部接続部における信頼性も向上する。加えて、導電体の電流による磁界はＵ字型鉄心と磁性体とによる閉磁路内に集束されてホール素子に与えられることになり、検出感度と検出精度とに優れた電流センサを得ることが可能になるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による電流検出装置に使用する電流センサの構成を示す断面図である。
【図２】図１の電流センサのII−II線上における断面図である。
【図３】図１の電流センサに対してホール素子の配置を変えた場合の断面図である。
【図４】この発明の参考例１による電流検出装置を装備したインバータ装置の上面図である。
【図５】この発明の参考例１による電流検出装置を装備したインバータ装置の断面図である。
【図６】この発明の実施の形態１による電流検出装置を装備したインバータ装置の上面図である。
【図７】この発明の実施の形態１による電流検出装置を装備したインバータ装置の断面図である。
【図８】従来の電流検出装置に使用されていた電流センサの構成を示す断面図である。
【図９】図８のIX−IX線上における断面図である。
【図１０】従来の電流検出装置を装備した例えばインバータ装置の上面図である。
【図１１】従来の電流検出装置を装備した例えばインバータ装置の断面図である。
【符号の説明】
１電流センサ、３磁気検出素子、４制御基板、５センサ筐体、
６導電体（ブスバー）、８ケース、９半導体パワーモジュール、
１０半導体パワーモジュールの制御基板、１１外部端子、１２鉄心、
１３凹部、１４磁性体。

Claims

磁気回路を形成するＵ字状の鉄心と、前記磁気回路の磁束量を検出する磁気検出素子と、前記鉄心および前記磁気検出素子を一体化するＵ字状のセンサ筐体とを有する電流センサを備え、前記電流センサにより検出される被検出電流を通電する導電体を前記センサ筐体のＵ字状凹部内に配置するようにした電流検出装置において、前記導電体がインバータ装置等の電流通路であり、前記電流センサを前記インバータ装置等に装着した状態において、インバータ装置等に設けられた磁性体が前記電流センサのＵ字状鉄心の開口端間を短絡して磁気閉回路を形成し、この磁気閉回路の内側に前記導電体が配置されていることを特徴とする電流検出装置。