JP4766477B2 - 電流検出装置およびそれを備えた電力変換装置 - Google Patents
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Description
また、この発明に係る電力変換装置においては、磁性体からなるバスバー側コアと、導電性のバスバーと、磁束検出部を具備するプリント基板と、磁性体からなる基板側コアとを順次近接して配置し、バスバー側コアは、前記磁束検出部に対向する位置に突起を備え、前記突起を含めて前記バスバー側コアおよび前記基板側コアは、前記バスバー側コアおよび前記基板側コアが面対称の形状であり、かつ対称となる面がバスバーの電流が流れる方向に平行な方向の前記バスバーの中心軸を通り前記プリント基板に垂直な面と一致して配置されており、前記突起の突端部は、平坦であり、前記突端部の面積は、磁束検出部の面積より大きく、前記磁束検出部は、前記突起部の面内に位置した電流検出装置を備えたものである。
図1は、この発明を実施するための実施の形態1における電流検出装置の断面図である。図1において、本実施の形態の電流検出装置は、例えば銅などの導電率の高い金属板からなるバスバー1と、ホール素子からなる磁束検出部5が設けられたプリント基板2とが透磁率の高いブロック状の磁性体で挟まれている。この発明において、バスバー1に近接して配置される磁性体をバスバー側コア3、プリント基板2に近接して配置される磁性体を基板側コア4と表現する。
図2は、実施の形態2における電流検出装置の断面図である。本実施の形態の電流検出装置は、バスバー1と磁束検出部5が設けられたプリント基板2とを、バスバー側コア3および基板側コア4で挟んだ構成であり、バスバー側コア3の磁束検出部5に対向する部分に突端部が平坦な突起31を設けたものである。このように構成することで、突起31と基板側コア4との間隔が他の部分より小さくなり、この部分の磁気抵抗が低下するため、この突起31を通過する磁界ループの磁束密度が高くなり、結果として磁束検出部5を通過する磁束密度を高くすることができ、電流検出精度が向上する。
図4は、実施の形態3に係る電流検出装置の断面図である。本実施の形態における電流検出装置は、バスバー1と突起31および32を設けたバスバー側コア3とを、例えばPPS(ポリフェニレンサルフィド)などの合成樹脂41で一体化したものである。ただし、突起31の上部は磁束検出部5と対向するために空間を設けており、もう一方の突起32の上部は磁束ループの対称性のために突起31の上部と同様の空間を設けている。一体化の方法は、例えば射出成型法などの方法を用いることができる。図5は本実施の形態における電流検出装置の構成を示す模式図である。図5において、構成を説明するために、それぞれの構成部材を離した位置で示しているが、実際には図4に示したように、プリント基板2は一体化された合成樹脂41と密着して配置され、また基板側コア4はプリント基板2に近接して配置される。
図6は、実施の形態4に係る電流検出装置の構成を示す模式図である。本実施の形態における電流検出装置は、3本のバスバー1と、各バスバーに対応する3個のバスバー側コア3とを合成樹脂41で一体化し、さらに各バスバーに対応する3個の基板側コア4を別の合成樹脂42で一体化し、これらの一体化されたもので磁束検出部(図示せず)が設けられたプリント基板2を挟み込んだ構成である。このとき、合成樹脂41のバスバー側コア3が埋め込まれてない位置に突起状のピン61を形成し、プリント基板2および合成樹脂42に、ピン61に対応する位置に孔62および63をそれぞれ形成し、ピン61を孔62および63に挿入して、合成樹脂41、プリント基板2および合成樹脂42を密着させる。
図7は、本発明を実施するための実施の形態5に係る電力変換装置の構成を示す模式図である。本実施の形態では、電力変換装置として代表的な直流電流を3相交流電流に変換するインバータ装置を例として説明する。本発明に係る電力変換装置の構成は、直流電流を交流電流に変換する半導体素子を内蔵する半導体モジュール71に電流検出装置を接続したものである。図7に示すように、半導体モジュール71は、3個並べて配置されており、各半導体モジュール71のAC端子72がそれぞれバスバー1に接続されている。電流検出装置は、3本のバスバー1と、各バスバー1に対応するバスバー側コア3とが例えばPPS樹脂などの合成樹脂41で一体化され、さらに各バスバー1に対応する基板側コア4は合成樹脂42で一体化されており、これらの一体化されたもので磁束検出部(図示せず)が設けられたプリント基板2を挟み込んだ構成となっている。このとき、合成樹脂41のバスバー側コア3が埋め込まれてない位置に突起状のピン61を形成し、プリント基板2および合成樹脂42に、ピン61に対応する位置に孔62および63をそれぞれ形成し、ピン61を孔62および63に挿入して、合成樹脂41、プリント基板2および合成樹脂42を密着させる。プリント基板2には、電流検出回路と半導体モジュール71の動作を制御する制御回路とが設けられており、半導体モジュール71の制御端子73は、プリント基板2に接続されている。半導体モジュールのP端子74およびN端子75は直流電源(図示せず)に接続される。バスバー1の他の端部は、例えば、モータなどの負荷装置に接続される。
図8に実施の形態6に係る電流検出装置の断面図である。本実施の形態におけるバスバー側コア83は、上面からみて対称となる面Cに対して左右対称な八角形となっている。図9は、バスバー側コア83の上面図および断面図を示しおり、中央部付近から突起31および32に向かって面積を狭くしている。なお、バスバー側コア83の対称となる面Cは、バスバー1の電流が流れる方向に平行なバスバー1の中心面と一致させて配置される。基板側コア84はバスバー側コア83から突起31と32とを取り除いた形状で、上面からみてバスバー側コア83と同じ八角形である。
図19は、この発明の実施の形態7に係る電流検出装置の断面図である。本実施の形態における電流検出装置は、バスバー1とプリント基板2とを、それぞれ対称となる面で2つに分割して、かつ、分離されたバスバー側コア93と基板側コア94とで挟んだものである。
2 プリント基板
3 バスバー側コア
4 基板側コア
5 磁束検出部
31、32 突起
41、42 合成樹脂
71 半導体モジュール
Claims (7)
- 磁性体からなるバスバー側コアと、
導電性のバスバーと、
磁束検出部を具備するプリント基板と、
磁性体からなる基板側コアとを順次近接して配置し、
バスバー側コアは、前記磁束検出部に対向する位置に突起を備え、
前記突起を含めて前記バスバー側コアおよび前記基板側コアは、前記バスバー側コアおよび前記基板側コアが面対称の形状であり、かつ対称となる面がバスバーの電流が流れる方向に平行な方向の前記バスバーの中心軸を通り前記プリント基板に垂直な面と一致して配置されており、
前記突起の突端部は、平坦であり、
前記突端部の面積は、磁束検出部の面積より大きく、
前記磁束検出部は、前記突起部の面内に位置したことを特徴とする電流検出装置。 - バスバー側コアと、バスバーとが一体化されることを特徴とする請求項1に記載の電流検出装置。
- 複数のバスバー側コアと、前記複数のバスバー側コアに対応する複数のバスバーとが一体化され、かつ、前記複数のバスバー側コアに対応する複数の基板側コアが一体化されることを特徴とする請求項1に記載の電流検出装置。
- 突起の突端部の面積は、バスバー側コアの中央断面積より小さいことを特徴とする請求項1に記載の電流検出装置。
- バスバー側コアおよび基板側コアは、それぞれが対称となる面で分割され、かつ、分離されて配置されることを特徴とする請求項1に記載の電流検出装置。
- 磁性体からなるバスバー側コアと、
導電性のバスバーと、
磁束検出部を具備するプリント基板と、
磁性体からなる基板側コアとを順次近接して配置し、
バスバー側コアは、前記磁束検出部に対向する位置に突起を備え、
前記突起を含めて前記バスバー側コアおよび前記基板側コアは、前記バスバー側コアおよび前記基板側コアが面対称の形状であり、かつ対称となる面がバスバーの電流が流れる方向に平行な方向の前記バスバーの中心軸を通り前記プリント基板に垂直な面と一致して配置されており、
前記突起の突端部は、平坦であり、
前記突端部の面積は、磁束検出部の面積より大きく、
前記磁束検出部は、前記突起部の面内に位置した電流検出装置を備えたことを特徴とする電力変換装置。 - プリント基板は、半導体モジュールの制御回路を備えることを特徴とする請求項6に記載の電力変換装置。
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