JP5641292B2 - 電流センサ - Google Patents

Description

本発明は、電流センサに関する。

従来、電流センサとしては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。この電流センサは、ギャップを有するリング状をなす磁性体コアのギャップ内に、磁電変換素子が配されている。磁性体コアのリング状をなす部分には導体が挿通されるようになっている。上記の磁電変換素子は、ギャップ中の磁界の強さを電圧信号に変換することで、導体に流される電流の大きさを検知する。

上記の電流センサは、例えば、電気自動車、又はハイブリッド車等の車両に搭載される電気接続箱の内部に配されて、電気接続箱内に配索されるバスバー（導体に相当）に流される電流の大きさの測定に用いられる場合がある。

特開２００９−４２００３号公報

近年、車両においては電気接続箱の小型化が求められている。このため、電気接続箱内に配される電流センサに対しても小型化が求められている。電流センサを小型化するためには、電流センサの投影面積の多くを占める磁性体コアをできるだけ小さくすることが有効である。

しかし、磁性体コアを小さくした場合、磁性体コアのギャップ中における磁束密度が均一な領域が狭くなってしまう。このため、ギャップ中に配置する磁電変換素子の位置決め作業が困難になってしまうという問題がある。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、磁性体コアを小型化すると共に、磁電変換素子の位置決め作業を容易にすることのできる電流センサを提供することを目的とする。

本発明は、電流センサであって、ギャップを有したリング状をなすと共に導体の外周を包囲して配される磁性体コアと、前記ギャップ内に配されると共に前記導体に流される電流の大きさを検知する磁電変換素子と、前記磁電変換素子を保持するホルダと、を備え、前記磁性体コアのうち、前記ギャップを形成する前記磁性体コアの両端部には、リング状をなす前記磁性体コアの周方向と交差する方向に突出する凸部が形成されており、前記ホルダには、前記凸部と係合することにより前記ギャップに対して前記ホルダの位置決めを行う係合部が、前記凸部の外形状に倣うように陥没して形成されている。

本発明によれば、ギャップを形成する磁性体コアの両端部に凸部を設けたので、磁性体コアのギャップ中における磁束密度が均一な領域を狭くすることなく、磁性体コアの全体としての小型化を図ることができる。

更に、本発明によれば、磁性体コアの凸部と、ホルダの係合部とが係合することにより、ギャップを形成する磁性体コアの両端部において、コアのギャップとホルダとの間の位置合わせを正確に行うことができる。これにより、ホルダに保持された磁電変換素子と、コアのギャップとの位置決めを正確に行うことができる。
更に、凹凸嵌合によって、磁性体コアとホルダとの位置決めを行うことができるので、磁性体コアとホルダとの位置決め精度を向上させることができる。

本発明の実施態様としては以下の態様が好ましい。
前記ホルダには、前記磁性体コア側に突出すると共に前記磁性体コアに係止する係止爪が形成されていることが好ましい。

上記の態様によれば、磁性体コアとホルダとが位置ずれすることを抑制できるので、ギャップと磁電変換素子との位置決めを確実に行うことができる。

前記ホルダ及び前記磁性体コアはケース内に収容されており、前記ホルダ及び前記ケースの一方には、他方側に突出する係合凸部が形成されており、前記ホルダ及び前記ケースの他方には、前記係合凸部と係合する係合凹部が形成されていることが好ましい。

上記の態様によれば、係合凸部と係合凹部との凹凸嵌合により、ホルダとケースとの位置決めを行うことができる。これにより、ケース、ホルダ、及び磁性体コアの相対的な位置決めを行うことができる。

本発明によれば、磁性体コアを小型化すると共に、磁電変換素子の位置決め作業を容易に行うことができる。

本発明の実施形態１に係る電流センサを示す分解斜視図 ホルダを示す側面図 電流センサを示す要部拡大断面図 図３におけるＩＶ−ＩＶ線断面図 磁性体コアと係止爪との係止構造を示す要部拡大断面図 実施形態２に係る電流センサを示す要部拡大断面図 実施形態３に係る電流センサを示す要部拡大断面図

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図５を参照しつつ説明する。本実施形態に係る電流センサ１０は、ケース１１内に、磁性体コア１２と、磁電変換素子１３と、磁電変換素子１３が保持されたホルダ１４と、を収容してなる。この電流センサ１０は、例えば、図示しない電気自動車やハイブリッド車に搭載された電気接続箱（図示せず）の内部に配されて、例えば、バッテリー（図示せず）とインバータ（図示せず）との間に流れる電流を検知する。なお、以下の説明においては、図１における上方を上方とし、下方を下方として説明する。

（ケース１１）
ケース１１は合成樹脂製であって、ロアケース１５と、ロアケース１５を上方から覆うアッパーケース１６と、を備える。ロアケース１５の底板には、金属板材からなるバスバー１７（特許請求の範囲に記載の導体に相当）が挿通されるバスバー挿通孔１８Ａが貫通されている。

アッパーケース１６は、ロアケース１５に対して、ボルト締めや、ロック突部とロック受け部とが弾性的に係合する等、周知の組み付け手段により一体に組み付けられている。アッパーケース１６の上板には、上記のバスバー１７が挿通されるバスバー挿通孔１８Ｂが貫通されている。

アッパーケース１６の上板には、ホルダ１４が組み付けられる嵌合筒部１９が上板を貫通して形成されている。嵌合筒部１９の側壁には、ホルダ１４に形成された係合凸部２０と係合することによりホルダ１４を係止する係合凹部２１が、嵌合筒部１９の側壁を貫通して形成されている。

（磁性体コア１２）
磁性体コア１２は、例えばパーマロイやフェライトなどの磁性材料からなる粉体を成形型内で圧縮若しくは圧縮した後に焼結することにより成形されたものである（いわゆる圧粉コアと呼ばれる）。磁性体コア１２は、ギャップ２２を有したリング状をなしており、全体として略Ｃ字状をなしている。

磁性体コア１２は、ロアケース１５に対して、磁性体コア１２のリング状をなす部分が、ロアケース１５のバスバー挿通孔１８Ａを包囲する位置に配される。これにより、磁性体コア１２のうちリング状をなす部分に、上記したバスバー１７が挿通されるようになっている。この結果、磁性体コア１２は、バスバー１７の外周を包囲して配されるようになっている。

磁性体コア１２には所定の大きさのギャップ２２が形成されている。磁性体コア１２のうち、ギャップ２２を形成する両端部には、リング状をなす磁性体コア１２の周方向と交差する方向に突出する凸部２３が形成されている。本実施形態においては、凸部２３は、磁性体コア１２のうち、端部と異なる部分に対して放射状に突出して形成されている。詳細には、本実施形態に係る磁性体コア１２の凸部２３は、幅方向（図４における上下方向）について突出すると共に、厚さ方向（図３における上下方向）についても突出して形成されている。ロアケース１５の底板には、磁性体コア１２の凸部２３との干渉を避ける逃げ凹部２５が形成されている。

（ホルダ１４）
ホルダ１４は合成樹脂製であって、概ね直方体形状をなしている。ホルダ１４の上面には、電線２６に接続された相手側コネクタ２７を嵌合可能な嵌合凹部２８が形成されている。嵌合凹部２８内には、相手側コネクタ２７と接続可能なコネクタ端子２９の一方の端部が配されている。コネクタ端子２９の他方の端部はホルダ１４内に埋設されている。コネクタ端子２９の他方の端部には、静電気防止コンデンサ等の電子部品（図示せず）が接続されると共に、磁電変換素子１３が接続されている。

図２に示すように、ホルダ１４の下方には、磁電変換素子１３が下方へ突出して配されている。ホルダ１４と磁電変換素子１３とは、３本のリード線３０によって接続されている。なお、図中、ホルダ１４内に形成された回路は省略されている。

ホルダ１４には、下方へ突出する複数（本実施形態では４つ）の脚部３１が形成されている。上記した磁電変換素子１３は、４つの脚部３１によって囲まれた空間の内部に位置して配されている。脚部３１の下端部は、磁電変換素子１３の下面よりも下方に位置するように形成されている。

（磁性体コア１２とホルダ１４との係合構造）
図１に示すように、ホルダ１４は、磁性体コア１２に対して、図１における矢線Ａで示す方向から組み付けられる。図４に示すように、ホルダ１４が磁性体コア１２に組み付けられた状態では、４つの脚部３１は、磁性体コア１２の両端部の間に形成されたギャップ２２の近傍に配される。詳細には、磁性体コア１２の両端部に形成された凸部２３の外側の位置に配されるようになっている。

ロアケース１５に形成された逃げ凹部２５の口縁の形状は、略矩形状をなしている。逃げ凹部２５は、４つの脚部３１を収容可能に形成されている。本実施形態においては、逃げ凹部２５の隅部に、ホルダ１４の脚部３１が摺接することにより、ロアケース１５とホルダ１４との位置決めがなされるようになっている。

脚部３１のうち、磁性体コア１２の凸部２３と対向する領域は、凸部２３と係合することにより、磁性体コア１２とホルダ１４との位置決めを行う係合部３２とされる。これにより、磁性体コア１２のギャップ２２と、ホルダ１４との位置決めがなされるようになっている。本実施形態においては、係合部３２は、脚部３１のうち磁性体コア１２の凸部２３と対向する面において、凸部２３の外形状に倣うように陥没して形成されている。

図５に示すように、脚部３１の下端部には、磁性体コア１２に向かって突出する係止爪３３が形成されている。この係止爪３３は、磁性体コア１２の下端縁に下方から当接するようになっている。図４に示すように、４つの脚部３１に形成された係止爪３３が、磁性体コア１２に係止することにより、磁性体コア１２は、脚部３１、及び係止爪３３によって、外側から抱き込むように保持されるようになっている。係止爪３３の下面は、先端に向かうに従って先細り形状をなすテーパ面３４が形成されている。

（製造工程）
続いて、本実施形態に係る電流センサ１０の製造工程の一例について説明する。まず、ロアケース１５の底壁に磁性体コア１２を載置する。このとき、磁性体コア１２の凸部２３が、ロアケース１５の逃げ凹部２５内に位置するようにして磁性体コア１２を配する。次に、ホルダ１４の脚部３１を、上方（図１における矢線Ａで示す方向）から、磁性体コア１２に組み付ける。

詳細に説明すると、まず、ホルダ１４の脚部３１の下端部に形成された係止爪３３が、上方から磁性体コア１２に当接する。このとき、係止爪３３のテーパ面３４と磁性体コア１２の上面とが摺接することにより、脚部３１は拡開変形する。更にホルダ１４を下方に押し下げると、脚部３１が復帰変形し、係止爪３３が磁性体コア１２の下面に回り込んで、下方から磁性体コア１２に当接する。これにより、４つの脚部３１によって磁性体コア１２が外側から抱き込むように保持される。

このとき、脚部３１のうち磁性体コア１２の凸部２３と対向する領域に形成された係合部３２と、磁性体コア１２の凸部２３とが係合することにより、磁性体コア１２とホルダ１４との位置決めがなされる。

一方、ホルダ１４の脚部３１の外面が、ロアケース１５の逃げ凹部２５の内側面と当接することにより、ロアケース１５とホルダ１４とが位置決めされる。

次に、上方から、アッパーケース１６を、ロアケース１５に対して組み付ける。このとき、ホルダ１４は、アッパーケース１６の嵌合筒部１９内に挿入される。すると、ホルダ１４の外面に形成された係合凸部２０が、アッパーケース１６の嵌合筒部１９に形成された係合凹部２１内に係合することにより、ホルダ１４と、アッパーケース１６との位置決めがなされる。

続いて、上方から、電線２６に接続された相手側コネクタ２７を、ホルダ１４の嵌合凹部２８内に嵌入させる。その後、ロアケース１５及びアッパーケース１６に形成されたバスバー挿通孔１８Ａ，１８Ｂ内にバスバー１７を挿通させる。これにより電流センサ１０が完成する。

（作用、効果）
電流センサ１０を小型化するために、磁性体コア１２を全体として小型化すると、磁性体コア１２のギャップ２２中における磁束密度が均一な領域が狭くなってしまう。このため、ギャップ２２中に配置する磁電変換素子１３の位置決め作業が困難になってしまうことが懸念される。

そこで本実施形態においては、ギャップ２２を形成する磁性体コア１２の両端部に凸部２３を設けた。これにより、磁性体コア１２のギャップ２２中における磁束密度が均一な領域を狭くすることなく、磁性体コア１２の全体としての小型化を図ることができる。

更に、本実施形態においては、磁性体コア１２のうち、ギャップ２２を形成する磁性体コア１２の両端部に、リング状をなす磁性体コア１２の周方向と交差する方向に突出する凸部２３を形成し、一方、ホルダ１４には、凸部２３と係合することによりギャップ２２に対してホルダ１４の位置決めを行う係合部３２を形成する構成とした。これにより、磁性体コア１２の凸部２３と、ホルダ１４の係合部３２とが係合することにより、ギャップ２２を形成する磁性体コア１２の両端部において、コアのギャップ２２とホルダ１４との間の位置合わせを正確に行うことができる。

これにより、電流センサ１０の小型化を図ると共に、ホルダ１４に保持された磁電変換素子１３と、コアのギャップ２２との位置決めを正確に行うことができる。

また、本実施形態においては、ホルダ１４には、磁性体コア１２側に突出すると共に磁性体コア１２に係止する係止爪３３が形成されている。これにより、磁性体コア１２とホルダ１４とが位置ずれすることを抑制できるので、ギャップ２２と磁電変換素子１３との位置決めを確実に行うことができる。

更に、本実施形態においては、係合部３２は、凸部２３の外形状に倣うように陥没して形成されている。これにより、凹凸嵌合によって、磁性体コア１２とホルダ１４との位置決めを行うことができるので、磁性体コア１２とホルダ１４との位置決め精度を向上させることができる。

また、本実施形態において、ホルダ１４の外面に形成された係合凸部２０は、アッパーケース１６の嵌合筒部１９に形成された係合凹部２１内に係合するようになっている。これにより、係合凸部２０と係合凹部２１との凹凸嵌合により、ホルダ１４とアッパーケース１６との位置決めを行うことができる。これにより、ケース１１、ホルダ１４、及び磁性体コア１２の相対的な位置決めを行うことができる。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２について図６を参照しつつ説明する。ホルダ１４には３つの脚部３１が形成されている。図３のうち上側に位置する脚部４１は断面が長方形状をなしている。この脚部４１のうち、磁性体コア１２と対向する領域は係合部４２とされている。この係合部４２は、磁性体コア１２の両端部に形成された凸部２３の双方と、係合することにより、磁性体コア１２とホルダ１４との位置決めに寄与するようになっている。

上記の脚部４１の下端部には磁性体コア１２側に突出する係止爪４３が形成されている。この係止爪４３も、磁性体コア１２の両端部に形成された凸部２３の双方と係止するようになっている。

上記以外の構成については、実施形態１と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施形態においては、１つの係合部４２が、２つの凸部２３の双方と係合する構成となっているので、ホルダ１４と磁性体コア１２との位置決め精度の向上を図ることができる。

また、１つの係止爪４３が、２つの凸部２３の双方と係止する構成となっているので、ホルダ１４と磁性体コア１２との位置決め精度を一層向上させることができる。

＜実施形態３＞
次に、本発明の実施形態３について図７を参照しつつ説明する。本実施形態においては、ホルダ１４には、２つの脚部３１が形成されている。この脚部３１は、略直方体形状をなすホルダ１４の底面において、対角線上に位置して形成されている。

上記以外の構成については、実施形態１と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施形態においては、４つの脚部３１を形成する場合に比べて、ホルダ１４を構成する合成樹脂材の量を減らすことができるので、製造コストの削減を図ることができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）電流センサ１０のロアケース１５及びアッパーケース１６は、電流センサ１０が収容される電気接続箱のロアケース１５及びアッパーケース１６と兼ねる構成としてもよい。この場合、ロアケース１５のバスバー挿通孔１８Ｂは省略してもよい。
（２）本実施形態においては、ホルダ１４に係合凸部２０を形成し、アッパーケース１６に係合凹部２１を形成する構成としてが、ホルダ１４に係合凹部を形成し、アッパーケース１６に係合凸部を形成する構成としてもよい。
（３）磁性体コア１２は、パーマロイなどの磁性材料からなる板材を打ち抜いて形成してもよい。この場合は、磁性体コア１２の凸部２３は、磁性体コア１２の幅方向に突出する形状をなし、厚さ方向には突出しない形状となる。
（４）ホルダ１４の係止爪３３は省略してもよい。
（５）本実施形態においては、ホルダ１４の嵌合凹部２８に、電線２６に接続された相手側コネクタ２７が嵌合されることにより、電線２６とホルダ１４とが接続される構成としてが、これに限られず、電線２６は、相手側コネクタ２７を介することなく、ホルダ１４から直接に導出される構成としてもよい。
（６）本実施形態においては、ホルダ１４と磁電変換素子１３とは、３本のリード線３０によって接続されているが、２本又は４本以上の複数のリード線によって接続される構成としてもよい。

１０…電流センサ
１１…ケース
１２…磁性体コア
１３…磁電変換素子
１４…ホルダ
１５…ロアケース
１６…アッパーケース
１７…バスバー（導体）
２０…係合凸部
２１…係合凹部
２２…ギャップ
２３…凸部
３２…係合部
３３…係止爪

Claims (3)

1. ギャップを有したリング状をなすと共に導体の外周を包囲して配される磁性体コアと、前記ギャップ内に配されると共に前記導体に流される電流の大きさを検知する磁電変換素子と、前記磁電変換素子を保持するホルダと、を備え、
   前記磁性体コアのうち、前記ギャップを形成する前記磁性体コアの両端部には、リング状をなす前記磁性体コアの周方向と交差する方向に突出する凸部が形成されており、
   前記ホルダには、前記凸部と係合することにより前記ギャップに対して前記ホルダの位置決めを行う係合部が、前記凸部の外形状に倣うように陥没して形成されている電流センサ。
2. 前記ホルダには、前記磁性体コア側に突出すると共に前記磁性体コアに係止する係止爪が形成されている請求項１に記載の電流センサ。
3. 前記ホルダ及び前記磁性体コアはケース内に収容されており、
   前記ホルダ及び前記ケースの一方には、他方側に突出する係合凸部が形成されており、
   前記ホルダ及び前記ケースの他方には、前記係合凸部と係合する係合凹部が形成されている請求項１または請求項２に記載の電流センサ。

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