JP5382861B2 - 電流センサ - Google Patents

Description

本発明は、電線に対して電流センサを簡単に組付けることができる電流センサの構造に関するものである。

電線に流れる電流値を測定する電流センサが各種開発されている。このような電流センサとしては、例えば特許文献１に示すものが知られている。
即ち、この電流センサは、図８に示すように、ケース１００の貫通部１０１に測定対象の電線Ｗを挿通させることで、この電線Ｗを流れる電流を測定する電流センサ１１０であって、ケース１００を、電流を測定するための各種電子部品を収容するケース本体１０１と、ケース本体１０１の開口を塞ぐように後付け固定されるカバー１０２とで構成し、このカバー１０２に、貫通部１０１を構成する筒状ガイド１０２Ａを一体に形成したものである。

この電流センサによれば、センサの本体部分１１０Ａは共通にしてカバー１０２だけを対象の電線Ｗの種類（外径）に応じて交換できるようにしたので、製造コストの削減を図ることができる。また、電線Ｗと貫通部１０１との間に余計なあそびができないようにすることができ、測定対象の電線Ｗの種類や径の違い等に柔軟に対応することができる。

さらに、上述の電流センサとしては、例えば特許文献２に記載のものも知られている。
即ち、この電流センサは、図９に示すように、ワイヤハーネス（電線）ＷＨが貫通する貫通孔２０２を有するケース２０１と、このケース２０１内に配置され、磁界の強さを電気量に変換する磁電変換素子とを備えた電流センサ２００であって、貫通孔２０２に貫通されたワイヤハーネスＷＨをケース２０１に締結する締結手段２１０を設けた。この締結手段２１０は、ケース２０１に固定され、ワイヤハーネスＷＨを載置する固定載置部２１１と、固定載置部２１１にワイヤハーネスＷＨを締結する締結バンド２１２とから構成されている。

この電流センサ２００によれば、ワイヤハーネスＷＨが貫通孔２０２内でガタ付くことに起因する検出不良を防止できる。

特開２００３−１２１４７６号公報 特開２００６−７８３１６号公報

ところで、これらの電流センサにあっては、いずれも電流センサの中央に設けた電線の外径に対応して形成された孔に電線を通すことで、電線近傍に電流センサを配置している。しかし、端子やコネクタが取り付けられた電線の両端は一般に電線の外径よりも大きな形状を有するので、端子やコネクタを取付けた後の電線を、電流センサの孔に挿入することができない。このような事情から、電線に対して、電流センサを端子やコネクタ等よりも先に組付けることが必要である。

ところが、電流センサ組付け後の電線は、電流センサ分の重量が付加されており、電流センサを組付けてある部分は重量バランスが悪く揺動し易くなっている。従って端子やコネクタ等を電線に取付ける際には、重量バランスの不安定な状態の電流センサが、近くの何かに衝突して傷付けられる虞があった。また、電流センサが取り付けられた後の電線に端子やコネクタ等を取り付ける作業については、作業性が悪いという不具合もあった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電流センサを簡単に、しかも、端子等の部品を電線に取り付ける際に電流センサを傷付けてしまうことがない、電流センサの組付構造及び組付方法を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る電流センサの組付構造は、下記（１）〜（２）を特徴としている。
（１） 電線に流れる電流によって発生する磁場を検出する検出部と、前記検出部を収容するための磁気室が形成された第１外枠と、を有する上カバーと、
前記第１外枠を収容するために上方が開口した重合室が形成された第２外枠を有し、前記重合室を囲む該第２外枠の側壁のうちの向かい合う二つに該側壁の上端から下方向に切り込まれた長溝がそれぞれ形成された下カバーと、
前記上カバーの前記第１外枠と前記下カバーの前記第２外枠とを屈曲可能に連結する連結部と、
を備え、
前記下カバーは、前記重合室の内壁に沿う形状のシールド板をさらに有し、
二つの前記長溝に前記電線が載置されることによって該電線に室内を横断された前記重合室に、前記第１外枠を上方から収容することにより、前記長溝の最深部と前記第１外枠の上端とによって前記電線を挟持するとともに、前記重合室の内壁と前記第１外枠の外壁とによって前記シールド板を挟持する、
こと。
（２） 上記（１）の構成の電流センサの組付構造において、
前記第１外枠には、前記重合室に収容された場合の前記電線に臨む箇所に溝が形成され、
前記重合室に前記第１外枠を上方から収容することにより、前記長溝の最深部と前記第１外枠の前記溝とによって前記電線を挟持する、
こと。

上記（１）の構成の電流センサの組付構造によれば、電線の端部から電流センサを挿通させる必要がないので、電線の端部に端子やコネクタなどを先に取付けることができる。換言すれば、電流センサを電線に挟み付けるだけで簡単に組付けられるので、電流センサを電線の組付個所まで挿通させなくて済むようになる。
また、重合室の内壁と第１外枠の外壁によってシールド板が挟持されることとなるため、シールド板が重合室に対して不動状態に固定される。
上記（２）の構成の電流センサの組付構造によれば、下カバーの長溝と上カバーの溝が上下方向から電線を挟み込んでいく。これによって、電流センサが電線に対して確実に固定される。

本発明の電流センサは、電流センサを電線に挟み付けるだけで簡単に組付けられるので、電流センサを電線の組付個所まで挿通させなくて済むようになる。換言すれば、電線に電流センサが組付けられていない状態で、先に端子やコネクタを取付けることができるようになるので、端子やコネクタ等の部品を電線に取り付ける際に電流センサを傷付けてしまうことがない、という利点がある。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

（Ａ）及び（Ｂ）は、ぞれぞれ、本発明に係る実施の形態の電流センサを示す平面図及び断面図である。 本発明に係る実施の形態の電流センサを示す断面図である。 本発明に係る実施の形態の電流センサを示す平面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、図２に示す本発明に係る実施の形態の電流センサの下カバー（Ａ）及び上カバー（Ｂ）の正面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、本発明に係る実施の形態の電流センサの組付け後の平面図（Ａ）及び断面図（Ｂ）である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、本発明に係る実施の形態の電流センサの組付け過程を示す断面図である。 図１のＶＩＩ部を拡大した拡大図である。 従来の電流センサをワイヤハーネスに組付けた状態を示す斜視図である。 従来の他の電流センサをワイヤハーネスに組付けた状態を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る実施形態の電流センサ１を示すものである。電流センサ１は、上カバー１０と、下カバー２０と、連結部３０と、を備えている。上カバー１０と下カバー２０は、電線であるワイヤハーネス２を上下から挟み込むことによって、上カバー１０及び下カバー２０によって囲まれる内部の空間を貫通するワイヤハーネス２を固定している。

上カバー１０は、図２及び図３に示すように、検出部１１と、コネクタ１２と、検出部１１を囲む壁面（以下、「第１外枠」とよぶ）１３と、を有する。

検出部１１は、基板上に設けられた磁気検出素子によって構成される。磁気検出素子は、ワイヤハーネス２を流れる電流Ｉに伴って発生する磁界の強さを検出する。本実施形態では、磁気検出素子の一例として、磁気検出素子としてホール効果を利用したホール素子を用いている。このホール素子は、発生する磁界を電気信号に変換して出力するものであり、例えば（ワイヤハーネス２を流れる電流Ｉの強さに応じて発生する）磁界に比例した出力電圧を端子１４を経由して外部に出力する。

コネクタ１２は、図示外の（相手方の）コネクタを連結させるためのものである。

第１外枠１３は、周囲五方向が囲まれ、上方（図２の上側）が開口した磁気室１１Ａを形成しており、この磁気室１１Ａの底面に上述した検出部１１が配置される。第１外枠１３は、後述する下カバー２０側の外枠２１（図５（Ｂ）参照）の内部に収容されるため、図３に示すように、第１外枠１３の外形の縦横の各寸法Ｘ_１、Ｙ_１が、下カバー２０側の外枠２１の内形部分の縦横の各寸法Ｘ_２、Ｙ_２よりも若干小さくなるように形成されている。

また、この第１外枠１３には、図３、図４（Ｂ）に示すように、ワイヤハーネス２を上下から挟み込む際に該ワイヤハーネス２に当接する壁面に、その壁面の上端から下方向にむけて窪む溝１３Ａが形成されている。さらに、溝１３Ａには、先端が尖った刃状の突起１３Ｂが形成されている。

さらに、第１外枠１３には、下カバー２０の外枠２１に収容されたときに、その状態を保持することができるようにするため、外壁面の一部（本実施形態では三つの壁面にそれぞれ一つ）に突起部１３Ｃが形成されている。この突起部１３Ｃは、図６に示すように、下カバー２０への挿入（ロック）方向に向けて先の方が尖った断面テーパ状を呈しており、挿入（ロック）するのは容易であるが、（ロック状態から）脱出するのが困難となるように構成されている。

一方、下カバー２０は、ワイヤハーネス２に流れる電流Ｉに起因して発生する磁場以外の磁場（以下、「外部磁場」とよぶ）から上カバー１０をシールドするものである。下カバー２０は、周囲五方向が囲まれ、上方（図２の上側）が開口した重合室２０Ａを画成する外枠（以下、「第２外枠」とよぶ）２１と、重合室２０Ａの所定位置に取り付けられたシールド板２２と、を備えている。シールド板２２は、重合室２０Ａの内壁の形状に沿う形状であり、重合室２０Ａの開口を通して重合室２０Ａに収容される。また、シールド板２２は、上述した第１外枠１３が重合室２０Ａに収容された際に、検出部１１の周囲を取り囲む位置に配置される。

第２外枠２１は、上カバー１０の第１外枠１３を重合室２０Ａ内部に収容することにより、ワイヤハーネス２に対し上下反対方向（但し、図１では第２外枠２１が下側に配置される）から挟み込んで、ワイヤハーネス２を固定する構成である。この構成を実現するため、第２外枠２１には、図４（Ａ）に示すように、重合室２０Ａを囲む該第２外枠２１の側壁のうちの向かい合う二つに該側壁の上端から下方向に切り込まれた長溝２１Ａが形成されている。長溝２１Ａの形状は、その幅（図４（Ａ）の左右方向の長さ）はワイヤハーネス２の外径よりもわずかに大きく、その最深部（長溝２１Ａの図４（Ａ）の下方向の最下点）はワイヤハーネス２の断面形状よりもわずかに大きい。ワイヤハーネス２は、この長溝２１Ａに載置されることによって、重合室２０Ａを横断するように第２外枠２１に配置される。また、その長溝２１Ａの最深部には、該長溝２１Ａに載置されたワイヤハーネス２の外皮に食い込むために、先端が尖った刃状の突起２１Ｂが形成されている。

また、この第２外枠２１には、第１外枠１３側の突起部１３Ｃが入り込んでロックされるために、突起部１３Ｃが形成された部位に対応する内壁面の所定位置に、断面テーパ状に形成されたロック溝２１Ｃが穿設されている。

さらに、第２外枠２１の重合室２０Ａの内壁面は、シールド板２２が取り付けられる部分において、内形部分の横の寸法Ｙ_２が他の部分よりもシールド板２２の厚み分だけ大きくなっている（シールド板２２が取り付けられるこの部分のことを嵌入室２０Ｂと称する。）。このため、嵌入室２０Ｂに取り付けられたシールド板２２は、該シールド板の内面と、重合室２０Ａの嵌入室２０Ｂを除く内壁面と、が面一になる。この結果、シールド板２２が重合室２０Ａに取り付けられた状態であっても、上カバー１０の第１外枠１３を重合室２０Ａに収容することができる。なお、嵌入室２０Ｂの内壁面には、内側に向かって突出する突起部２０Ｃが形成されている。この突起部２０Ｃがシールド板２２に設けられた孔２２Ｃにはまり込むことにより、シールド板２２は、嵌入室２０Ｂの内壁面に固定される。

シールド板２２は、ワイヤハーネス２を流れる電流Ｉに起因した磁場以外の外部磁場に対して、検出部１１を磁気シールドするものであり、適宜の磁性材料で略コ字形に形成されており、上カバー１０の検出部１１及びワイヤハーネス２の周囲を外から覆うような状態で下カバー２０の重合室２０Ａ（より詳細には、嵌入室２０Ｂ）に収容されている。本実施形態のシールド板２２は、嵌入室２０Ｂの底面および内壁面に沿う形状の底面２２Ａ及び一対の側壁面２２Ｂ（図２、３参照）で構成されている。また、本実施形態のシールド板２２には、両側壁面２２Ｂの一部に、孔２２Ｃが形成されている。この孔２２Ｃが嵌入室２０Ｂの内壁面に設けられた突起部２０Ｃにはまり込むことにより、シールド板２２は、嵌入室２０Ｂの内壁面に固定される。

連結部３０は、図１（Ａ）及び図３に示すように、上カバー１０と下カバー２０とを一体に繋ぎとめておくものである。可撓性（屈曲性）を付与するために薄肉形状のもので構成されている。特に、本実施形態の連結部３０は、上カバー１０や下カバー２０に比べて幅狭形状を有しており、組付け作業の開始の際にワイヤハーネス２を下カバー２０の長溝２１Ａ上に載置するときの邪魔にならないように、ワイヤハーネス２の配線すべきライン上からずらしたところに形成されている。具体的には、連結部３０は、図３に示すように、上カバー１０に連設される一端が溝１３Ａから最も離れた第１外枠１３の側壁近傍に、且つ第１外枠１３の底面に連設され、下カバー２０に連設される他端が長溝２１Ａから最も離れた第２外枠２１の側壁近傍に、且つその側壁の上端に連接される。

なお、本実施形態では、上カバー１０の第１外枠１３と、下カバー２０の第２外枠２１と、連結部３０との３体は、適宜の樹脂材料で一体成形されている。

次に、本発明の電流センサの組付方法について、主に図２、図５及び図６を参照しながら上述の電流センサ１に基づいて説明する。
（１）図２に示すように上カバー１０の第１外枠１３が下カバー２０の重合室２０Ａに収容される前の状態において、第１外枠１３の磁気室１１Ａに検出部１１を、第２外枠２１の嵌入室２０Ｂにシールド板２２を、それぞれ固定する。
（２）続いて、ワイヤハーネス（電線）２を下カバー２０の長溝２１Ａに載置する。このとき、ワイヤハーネス２を上カバー１０の下方を潜らせるようにしておく。
（３）その後、図５及び図６（Ａ）に示すように、上カバー１０を１８０度反転させて逆さまにし、下カバー２０の重合室２０Ａに上カバー１０の第１外枠１３を嵌めこむ。このとき、図６（Ｂ）に示すように、重合室２０Ａに第１外枠１３を嵌め込んだ状態で、第１外枠１３を重合室２０Ａの下方に向けて押し込む。このようにして押し込むことで、長溝２１Ａに押し込まれたワイヤハーネス２は、図７に示すように、長溝２１Ａ側の刃状の突起２１Ｂと、溝１３Ａ側の刃状の突起１３Ｂとが上下方向からワイヤハーネス２の外皮部分を噛み込んでいく。従って、ワイヤハーネス２の外皮部分は、上カバー１０と下カバー２０とで挟持される。これによって、電流センサ１がワイヤハーネス２に対して、確実に固定される。

また、このときシールド板２２は、底面２２Ａ及び一対の側壁面２２Ｂの３面が第１外枠１３によって内側から押さえ込まれる。この結果、図６（Ｂ）に示すように、シールド板２２は、嵌入室２０Ｂの内壁と第１外枠１３の外壁によって挟持されることとなり、重合室２２Ａに対して不動状態に固定される。さらに、第１外枠１３は、ロック手段である突起部１３Ｃ及びロック溝２１Ｃによって重合室２０Ａに確実に固定される。

このように、本実施形態によれば、電流センサ１は、ワイヤハーネス２に対して該ワイヤハーネス２の任意の位置で上下に挟着させることで組付けることができる。換言すれば、ワイヤハーネス２の端部から挿入して、所望の組付け部位まで電流センサ１を移動させるように挿通させていかなくても、ごく簡単に組付けられる。

しかも、ワイヤハーネス２の端部から電流センサ１を挿通させずに済むということで、ワイヤハーネス２の端部に端子やコネクタを組付けた後でも組付けられるようになったので、端子の取り付け作業の際にデリケートで脆弱な電流センサを傷つけたり、故障することがなくなり、設置作業時の安全性が高まる。

なお、本実施形態では、第１外枠１３には、図３、図４（Ｂ）に示すように、ワイヤハーネス２を上下から挟み込む際に該ワイヤハーネス２に当接する壁面に、その壁面の上端から下方向にむけて窪む溝１３Ａを形成した。が、この溝１３Ａは必須のものでない。第１外枠１３の壁面の上端と長溝２１Ａの最深部とによってワイヤハーネス２を挟持する構成であってもよい。

１ 電流センサ
２ ワイヤハーネス（電線）
１０ 上カバー
１１ 検出部
１１Ａ 磁気室
１２ コネクタ
１２Ａ コネクタ室
１３ 第１外枠
１３Ａ 溝
１３Ｂ 突起
１３Ｃ 突起部
１４ 導電体
２０ 下カバー
２０Ａ 重合室
２０Ｂ 嵌入室
２０Ｃ 突起部
２１ 第２外枠
２１Ａ 長溝
２１Ｂ 突起
２１Ｃ ロック溝
２２ シールド板
２２Ａ 底面
２２Ｂ 側壁面
２２Ｃ 孔
３０ 連結部

Claims (2)

1. 電線に流れる電流によって発生する磁場を検出する検出部と、前記検出部を収容するための磁気室が形成された第１外枠と、を有する上カバーと、
   前記第１外枠を収容するために上方が開口した重合室が形成された第２外枠を有し、前記重合室を囲む該第２外枠の側壁のうちの向かい合う二つに該側壁の上端から下方向に切り込まれた長溝がそれぞれ形成された下カバーと、
   前記上カバーの前記第１外枠と前記下カバーの前記第２外枠とを屈曲可能に連結する連結部と、
   を備え、
   前記下カバーは、前記重合室の内壁に沿う形状のシールド板をさらに有し、
   二つの前記長溝に前記電線が載置されることによって該電線に室内を横断された前記重合室に、前記第１外枠を上方から収容することにより、前記長溝の最深部と前記第１外枠の上端とによって前記電線を挟持するとともに、前記重合室の内壁と前記第１外枠の外壁とによって前記シールド板を挟持する、
   ことを特徴とする電流センサ。
2. 前記第１外枠には、前記重合室に収容された場合の前記電線に臨む箇所に溝が形成され、
   前記重合室に前記第１外枠を上方から収容することにより、前記長溝の最深部と前記第１外枠の前記溝とによって前記電線を挟持する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。

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