JP7013222B2 - Current sensor - Google Patents
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Description
本発明は、被測定電流によって生じる磁界に基づいて電流値を算出する電流センサに関する。 The present invention relates to a current sensor that calculates a current value based on a magnetic field generated by a measured current.
電流によって生じる磁界に基づいて電流値を算出する電流センサとしては、特許文献1に記載のものが知られている。特許文献1に記載の電流センサは、被測定電流が流れる導体と、被測定電流が発生する誘導磁界を測定する磁気センサとを、蓋を有するケースに収納するものであって、ケースの底部及び蓋部に一体成形により固定された磁気シールドを備えている。
As a current sensor that calculates a current value based on a magnetic field generated by a current, the one described in
特許文献1の電流センサでは、磁気センサの信号は、基板に実装されたコネクタをケースの側壁に設けられた開口部で露出させ、外部からコネクタを接続することで、外部への出力が可能となっている。この特許文献1における基板側のコネクタは、ケースの側壁と蓋により位置決め固定されている。
In the current sensor of
一方で、電流センサにおいては、接続される機器の位置関係等の理由により、蓋の上方に接続端子を突出させることが必要な場合がある。この場合、特許文献1のように、ケースの側壁と蓋により接続端子を位置決めすることは困難となる。
On the other hand, in the current sensor, it may be necessary to project the connection terminal above the lid due to the positional relationship of the connected devices and the like. In this case, as in
電流センサにおいて、蓋の上方に接続端子を突出させることが必要な場合、例えば、特許文献2に記載のセンサのように、U字状又はJ字状の接続端子をケースに一体成形することが考えられる。
When it is necessary to project the connection terminal above the lid in the current sensor, for example, as in the sensor described in
しかしながら、接続端子をケースに一体成形した場合、ケースから突出する接続端子は、ケースと一体に位置決め固定されて自由度が小さくなるので、接続される相手側の機器との接続の際に接続しにくくなるおそれがある。 However, when the connection terminal is integrally molded with the case, the connection terminal protruding from the case is positioned and fixed integrally with the case, and the degree of freedom is reduced. It may be difficult.
一方で、接続端子のケースに対する自由度を大きくするために、ケースの強度を下げると、磁気センサを実装する基板と導体とのクリアランスが変動して磁気センサの精度が低下するおそれがある。 On the other hand, if the strength of the case is lowered in order to increase the degree of freedom of the connection terminal with respect to the case, the clearance between the substrate on which the magnetic sensor is mounted and the conductor may fluctuate, and the accuracy of the magnetic sensor may decrease.
本発明は、上記課題を解決するために、電流センサでセンサの出力を接続端子を介して外部に出力するものにおいて、接続端子の位置決め自由度が高く、しかも接続端子に多少の位置変動が生じた場合であっても、センサの精度に影響を与えることのない電流センサを提供することを目的とする。 In the present invention, in order to solve the above problems, in a current sensor that outputs the sensor output to the outside via the connection terminal, the degree of freedom in positioning the connection terminal is high, and the connection terminal has some positional fluctuation. It is an object of the present invention to provide a current sensor that does not affect the accuracy of the sensor even in such a case.
上記目的を達成するために、本発明の電流センサは、電流が流れるバスバと、前記バスバに流れる電流によって生じる誘導磁界を検出する磁気センサと、前記磁気センサが実装される絶縁性の基板と、前記バスバの一部と前記基板とを収容し、底部、側壁部及び蓋部を有するケースと、前記基板を介して前記磁気センサに接続され、前記磁気センサからの信号を前記ケースの外部に出力可能な接続端子とを備えた電流センサであって、前記接続端子は、前記基板に接続される基板接続部と、前記蓋部の上方に向けて前記ケースの外方に突出する外部接続部と、前記基板接続部と前記外部接続部との間に位置して前記ケースに固定される固定部を備え、前記固定部は、絶縁体で被覆された絶縁保持部を有し、前記絶縁保持部が前記ケースの前記底部に固定されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the current sensor of the present invention includes a bus bar through which a current flows, a magnetic sensor for detecting an induced magnetic field generated by the current flowing through the bus bar, and an insulating substrate on which the magnetic sensor is mounted. A case that accommodates a part of the bus bar and the substrate and has a bottom portion, a side wall portion, and a lid portion, is connected to the magnetic sensor via the substrate, and outputs a signal from the magnetic sensor to the outside of the case. A current sensor including a possible connection terminal, wherein the connection terminal includes a board connection portion connected to the substrate and an external connection portion protruding outward from the case toward the upper side of the lid portion. The fixing portion is provided between the substrate connection portion and the external connection portion and is fixed to the case. The fixing portion has an insulation holding portion covered with an insulator, and the insulation holding portion is provided. Is fixed to the bottom of the case.
本発明の電流センサによれば、接続端子は、絶縁保持部がケースの底部に固定されているので、ケースの底部から突出する絶縁保持部と、絶縁保持部から外部に突出する外部接続部の位置決め自由度を高くすることができる。また、外部接続部に被接続機器のコネクタが接続され外部接続部に位置の変動が生じた場合でも、絶縁保持部がケースの底部で保持されているため、基板接続部には影響が及ばない。よって、バスバと磁気センサとの位置関係に変動が生じないので、電流センサの精度を確保することができる。 According to the current sensor of the present invention, since the insulation holding portion is fixed to the bottom of the case, the connection terminal has an insulation holding portion protruding from the bottom of the case and an external connecting portion protruding from the insulation holding portion to the outside. The degree of freedom in positioning can be increased. Also, even if the connector of the connected device is connected to the external connection part and the position of the external connection part changes, the insulation holding part is held at the bottom of the case, so the board connection part is not affected. .. Therefore, since the positional relationship between the bus bar and the magnetic sensor does not change, the accuracy of the current sensor can be ensured.
また、本発明の電流センサにおいては、前記蓋部は、前記磁気センサの位置に合わせて磁気シールドが取り付けられ、前記接続端子を外部に導出する開口を備えており、前記絶縁保持部は、前記開口を介して前記ケースの外部に突出し、前記絶縁保持部と前記開口との間に間隙が設けられていることが好ましい。 Further, in the current sensor of the present invention, the lid portion is provided with an opening to which a magnetic shield is attached according to the position of the magnetic sensor and the connection terminal is led out to the outside, and the insulation holding portion is the insulation holding portion. It is preferable that the case protrudes to the outside through the opening and a gap is provided between the insulation holding portion and the opening.
当該構成によれば、外部接続部に被接続機器のコネクタが接続され外部接続部に位置の変動が生じた場合でも、絶縁保持部と開口との間に間隙があるため、絶縁保持部が蓋部に当接しない。これにより、蓋部に設けられた磁気シールドと磁気センサの位置関係に変動が生じることがないので、電流センサの検出精度の維持が可能となる。 According to this configuration, even if the connector of the connected device is connected to the external connection part and the position of the external connection part changes, the insulation holding part is covered because there is a gap between the insulation holding part and the opening. Do not touch the part. As a result, the positional relationship between the magnetic shield provided on the lid and the magnetic sensor does not change, so that the detection accuracy of the current sensor can be maintained.
また、本発明の電流センサにおいては、前記外部接続部を保護し、前記絶縁保持部に着脱自在に装着される保護カバーをさらに備え、前記絶縁保持部は、前記蓋部よりも上方位置で前記保護カバーに当接するストッパを備えていることが好ましい。 Further, the current sensor of the present invention further includes a protective cover that protects the external connection portion and is detachably attached to the insulation holding portion, and the insulation holding portion is located above the lid portion. It is preferable to have a stopper that comes into contact with the protective cover.
当該構成によれば、外部接続部の保護のための保護カバーを装着した際に、保護カバーが絶縁保持部に設けられたストッパに当接する。このストッパは蓋部よりも上方位置で保護カバーに当接するため、保護カバーは蓋部には当接しない。従って、保護カバーを装着した際にも、蓋部に設けられた磁気シールドと磁気センサの位置関係に変動が生じることがないので、電流センサの検出精度の維持が可能となる。 According to this configuration, when the protective cover for protecting the external connection portion is attached, the protective cover comes into contact with the stopper provided in the insulation holding portion. Since this stopper abuts on the protective cover at a position above the lid portion, the protective cover does not abut on the lid portion. Therefore, even when the protective cover is attached, the positional relationship between the magnetic shield provided on the lid and the magnetic sensor does not change, so that the detection accuracy of the current sensor can be maintained.
また、本発明の電流センサにおいて、前記絶縁保持部は、前記ケースの外部から前記接続端子に接触可能な露出部を備えていることが好ましい。当該構成によれば、電流センサの検査等で接続端子にテスタのプローブ等を接触させる際に、絶縁保持部に設けられた露出部に接触させることができる。従って、検査の際に保護カバーを取り外す必要がなく、容易に検査を行うことができる。 Further, in the current sensor of the present invention, it is preferable that the insulation holding portion includes an exposed portion capable of contacting the connection terminal from the outside of the case. According to this configuration, when the probe of the tester or the like is brought into contact with the connection terminal in the inspection of the current sensor or the like, it can be brought into contact with the exposed portion provided in the insulation holding portion. Therefore, it is not necessary to remove the protective cover at the time of inspection, and the inspection can be easily performed.
また、本発明の電流センサにおいて、前記接続端子は、複数並列して設けられており、隣接する前記露出部が千鳥状に配置されていることが好ましい。複数並列して設けられた接続端子の絶縁保持部に露出部を設ける場合、露出部を併設すると隣り合う露出部間の距離が狭くなるので、当該部分に亀裂等が生じるおそれがある。この露出部を千鳥状に配置することにより、露出部間の距離を大きくすることができるので、絶縁保持部の強度を確保することができる。 Further, in the current sensor of the present invention, it is preferable that a plurality of the connection terminals are provided in parallel, and the adjacent exposed portions are arranged in a staggered manner. When an exposed portion is provided in the insulation holding portion of a plurality of connection terminals provided in parallel, if the exposed portion is provided, the distance between the adjacent exposed portions becomes narrow, so that the portion may be cracked or the like. By arranging the exposed portions in a staggered manner, the distance between the exposed portions can be increased, so that the strength of the insulation holding portion can be ensured.
本発明によれば、電流センサでセンサの出力を接続端子を介して外部に出力するものにおいて、接続端子の位置決め自由度が高く、しかも接続端子に多少の位置変動が生じた場合であっても、センサの精度に影響を与えることのない電流センサを提供することができる。 According to the present invention, in a current sensor that outputs the sensor output to the outside via a connection terminal, the degree of freedom in positioning the connection terminal is high, and even if the connection terminal has some positional fluctuations. , It is possible to provide a current sensor that does not affect the accuracy of the sensor.
次に、本発明の実施形態の一例である電流センサについて、図1~図4を参照して説明する。本実施形態の電流センサは、例えばハイブリッド車両や電気自動車に用いられる制御装置等の大電流を必要とする機器に用いることができるセンサである。 Next, the current sensor, which is an example of the embodiment of the present invention, will be described with reference to FIGS. 1 to 4. The current sensor of this embodiment is a sensor that can be used in a device that requires a large current, such as a control device used in a hybrid vehicle or an electric vehicle.
図1は、本実施形態の電流センサの外観を示す斜視図である。図2は、電流センサの蓋部、蓋部磁気シールド、及び基板を分解した状態を示す斜視図である。図3は、端子ユニット、ケース、及び基板の状態を示す図1のIII-III線断面図である。図4は、電流センサに用いられている端子ユニットの斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of the current sensor of the present embodiment. FIG. 2 is a perspective view showing a state in which the lid portion of the current sensor, the magnetic shield portion of the lid portion, and the substrate are disassembled. FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III of FIG. 1 showing a state of a terminal unit, a case, and a substrate. FIG. 4 is a perspective view of the terminal unit used in the current sensor.
本実施形態の電流センサ1は、図1に示すように、幅方向(図1におけるX方向)に並列に設けられ、長手方向(図1におけるY方向)に延びる3本のバスバ2と、このバスバ2の一部を収容するケース10と、ケース10から上方(図1におけるZ方向)に延びる端子ユニット20を備えている。端子ユニット20には、合成樹脂製の透明な保護カバー3が着脱自在に装着されている。
As shown in FIG. 1, the
図1~図3に示すように、電流センサ1のケース10は、蓋部11と、側壁部12と、底部13とを有している。ケース10の底部13と側壁部12は、一体に形成され、内部に絶縁性の基板30等を収納している。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
蓋部11は、ケース10の側壁部12の上端縁に載置されてビス11aにより側壁部12に固定されている。蓋部11には、端子ユニット20をケース10の外部に導出する蓋部開口11bが形成されている。また、蓋部11には、蓋部磁気シールド11cが一体成形で取り付けられている。なお、図2においては、蓋部磁気シールド11cを蓋部11から分離した状態を表している。
The
側壁部12は、底部13の周囲を所定の高さで囲むように形成され、内部に基板30等を収容している。また、側壁部12には、端子ユニット20が装着される位置に、端子ユニット20の一部が外部に露出するように、側壁開口12aが形成されている。
The
底部13には、蓋部11と同様に底部磁気シールド(図示省略)が一体成形により固定されている。また、底部13には、バスバ2の一部が一体成形されている。このように、底部13には、バスバ2と底部磁気シールドが一体成形されているので、両者の位置関係が保持されるため、電流センサ1の精度が安定したものとなる。
Similar to the
図2及び図3に示すように、ケース10の内部には基板30が収納されており、基板30の表面には磁気センサ31が実装されている。この磁気センサ31は、バスバ2に流れる電流によって生じる誘導磁界を検出するセンサである。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
基板30には、後述する端子ユニット20の基板接続部23が接続されるスルーホール32が接続端子21の数と同数設けられている。図3に示すように、このスルーホール32には、端子ユニット20の基板接続部23が挿入され、ハンダ付けされている。
The
端子ユニット20は、図3に示すように、大略J字状に曲げ加工された金属製の板状部材である接続端子21と、接続端子21のケース10に収容される部分に設けられた絶縁体である合成樹脂製の絶縁保持部22とから形成されている。
As shown in FIG. 3, the
接続端子21は、基板30に接続される基板接続部23と、蓋部11の上方に向けて外方に突出している外部接続部24と、基板接続部23及び外部接続部24との間に設けられてケース10に固定される固定部25とを有している。接続端子21は、磁気センサ31からの信号をケース10の外部に出力可能である。また、接続端子21の固定部25は、絶縁保持部22によって被覆されている。
The
本実施形態の電流センサ1では、端子ユニット20は、予め専用の射出成形金型(図示省略)によって、複数並列に配置された接続端子21の周囲に絶縁保持部22が一体成形されている。この絶縁保持部22は、ケース10の底部13に固定される埋設部26と、埋設部26から上方に起立する起立部27とを備えている。
In the
絶縁保持部22の起立部27には、図4(B)に示すように、上方位置に幅方向に延びるストッパ28が形成されている。このストッパ28は、保護カバー3の下端部が当接する部分であり、図3に示すように、蓋部11の表面より上方位置に形成されている。
As shown in FIG. 4B, the
これにより、外部接続部24の保護のための保護カバー3を装着した際に、保護カバー3の下端部が絶縁保持部22に設けられたストッパ28に当接する。ストッパ28は蓋部11の表面より上方位置に設けられているので、保護カバー3を装着した場合であっても蓋部11に当接しないようになっている。
As a result, when the
また、図3に示すように、蓋部11に設けられた蓋部開口11bと起立部27との間には間隙Gが形成されている。これにより、外部接続部24或いは起立部27に外部から力が加わった場合であっても、起立部27が蓋部11に当接しないようになっている。
Further, as shown in FIG. 3, a gap G is formed between the
絶縁保持部22の起立部27には、各接続端子21の導通面が外部に露出するように露出部29が形成されている。この露出部29は、図4(B)に示すように、隣接する接続端子21の露出部29とはZ方向に位置を変えて千鳥状に配置されている。
The
このように、露出部29を千鳥状に配置することにより、Z方向に高さをそろえて一列に並べる場合に比べて各露出部29の間の距離を長く取ることができる。これにより、絶縁保持部22の強度を確保することができる。
By arranging the exposed
また、図4(A)及び(B)に示す絶縁保持部22の埋設部26の側縁部分には、ケース10を形成する樹脂と一体となって両者の結合を強化するための凹凸部26aが形成されている。
Further, the side edge portion of the embedded
本実施形態の電流センサ1では、端子ユニット20がケース10の底部13及び側壁部12と一体に射出成形されている。ケース10の底部13には、端子ユニット20の絶縁保持部22の埋設部26が埋め込まれており、埋設部26に設けられた凹凸部26aによって、ケース10の底部13と絶縁保持部22の埋設部26との結合が強固なものとなっている。
In the
また、図3に示すように、本実施形態の電流センサ1では、接続端子21の基板接続部23が、基板30の裏面側からスルーホール32に挿入されてハンダ付けがなされている。基板30の表面にはスルーホール32から磁気センサ31にかけて回路パターン(図示省略)が形成されている。よって、接続端子21は、基板30を介して磁気センサ31に電気的に接続される。
Further, as shown in FIG. 3, in the
また、基板接続部23と連続する固定部25は、絶縁保持部22により覆われており、絶縁保持部22の埋設部26はケース10の底部13に一体に成形されている。また、端子ユニット20がJ字状に形成されており、接続端子21の基板接続部23が、基板30の裏面側からスルーホール32に接続されている。
Further, the fixing
当該構成により、電流センサ1を他のユニットに接続する際に、外部接続部24や絶縁保持部22の起立部27に外部から力が加わった場合であっても、絶縁保持部22の埋設部26及びケース10の底部13で強固に保持されているので、埋設部26から先の基板接続部23には外部からの影響が及ばない。従って、基板30上に実装された磁気センサ31とバスバ2との位置関係に変動が生じないため、電流センサ1の精度を確保することができる。
With this configuration, when the
また、本実施形態の電流センサ1は、側壁開口12aによって、絶縁保持部22の起立部27が外部に露出しており、起立部27に設けられた露出部29によって接続端子21の金属部分が外部に露出している。このため、本実施形態の電流センサ1の検査を行う際に、検査機器のプローブ(図示省略)が、露出部29を介して接続端子21に接触可能となる。従って、検査の際に、保護カバー3を取り外して外部接続部24を露出させる必要がないため、検査の作業を容易にすることができると共に、接続端子21に対する不要な干渉を防止することができる。
Further, in the
また、本実施形態においては、保護カバー3は透明の樹脂製であるため、外部接続部24の形状が外部から視認可能である。よって、電流センサ1を他のユニットに取り付ける際にも、保護カバー3を取り外すことなく、接続可能かどうかの確認を行うことができる。
Further, in the present embodiment, since the
本実施形態の電流センサ1を、例えばハイブリッド車両の制御装置に用いる場合、端子ユニット20の外部接続部24に制御装置の他のユニットのコネクタ(図示省略)が接続される。本実施形態の電流センサ1に他のユニットを接続する場合、端子ユニット20の外部接続部24や絶縁保持部22に外部から力が加わり、位置の変動が生じる場合がある。
When the
この場合、蓋部11には蓋部開口11bが形成されており、絶縁保持部22の起立部27と蓋部開口11bの縁部との間に間隙Gが形成されているため、端子ユニット20の外部接続部24や絶縁保持部22の位置が変動した場合であっても、その変動による影響が蓋部11には及ばない。従って、蓋部11に設けられている蓋部磁気シールド11cと磁気センサ31との位置関係にも影響がないため、電流センサ1の精度を確保することができる。
In this case, the
なお、上記実施形態においては、絶縁保持部22の埋設部26をケース10の底部13に埋め込んでいるが、これに限らず、起立部27の一部をケース10の側壁部12に埋め込むように固定してもよい。また、端子ユニット20の外部接続部24を蓋部11の蓋部開口11bから外方に突出させているが、蓋部11に開口を設けることなく側壁部12から外方に突出させてもよい。
In the above embodiment, the embedded
また、上記実施形態では、ケース10の側壁部12に矩形状の側壁開口12aを設けることにより、絶縁保持部22の露出部29を露出させているが、これに限らず、側壁部12に外部からプローブ等を差し込めるような孔を設けるようにしてもよい。
Further, in the above embodiment, the exposed
1…電流センサ
2…バスバ
3…保護カバー
10…ケース
11…蓋部
11b…蓋部開口
11c…蓋部磁気シールド
12…側壁部
13…底部
20…端子ユニット
21…接続端子
22…絶縁保持部
23…基板接続部
24…外部接続部
25…固定部
26…埋設部
26a…凹凸部
27…起立部
28…ストッパ
29…露出部
30…基板
31…磁気センサ
1 ...
Claims (5)
前記バスバに流れる電流によって生じる誘導磁界を検出する磁気センサと、
前記磁気センサが実装される絶縁性の基板と、
底部、前記底部の周囲を囲むように形成された側壁部および前記底部と前記側壁部とにより形成された空間を覆うように配置された蓋部を有し、前記空間に前記バスバの一部と前記基板とを収容可能なケースと、
前記基板を介して前記磁気センサに接続され、前記磁気センサからの信号を前記ケースの外部に出力可能な接続端子とを備えた電流センサであって、
前記接続端子は、前記基板に接続される基板接続部と、前記蓋部の上方に向けて前記ケースの外方に突出する外部接続部と、前記基板接続部と前記外部接続部との間に位置して前記ケースに固定される固定部を備え、
前記固定部は、絶縁体で被覆された絶縁保持部を有し、前記絶縁保持部において前記ケースの前記底部に対してのみ固定されていることを特徴とする電流センサ。 The bus bar through which the electric current flows,
A magnetic sensor that detects the induced magnetic field generated by the current flowing through the bus bar, and
An insulating board on which the magnetic sensor is mounted and
It has a bottom portion, a side wall portion formed so as to surround the bottom portion, and a lid portion arranged so as to cover a space formed by the bottom portion and the side wall portion, and a part of the bus bar is provided in the space. A case that can accommodate the substrate and
A current sensor connected to the magnetic sensor via the substrate and provided with a connection terminal capable of outputting a signal from the magnetic sensor to the outside of the case.
The connection terminal is located between a board connection portion connected to the substrate, an external connection portion protruding outward from the case toward the upper side of the lid portion, and the board connection portion and the external connection portion. It has a fixing part that is positioned and fixed to the case.
The current sensor, characterized in that the fixed portion has an insulating holding portion coated with an insulator and is fixed only to the bottom portion of the case in the insulating holding portion.
前記絶縁保持部は、前記開口を介して前記ケースの外部に突出し、
前記絶縁保持部と前記開口との間に間隙が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の電流センサ。 The lid portion is provided with an opening to which a magnetic shield is attached according to the position of the magnetic sensor and the connection terminal is led out to the outside.
The insulation holding portion protrudes to the outside of the case through the opening.
The current sensor according to claim 1, wherein a gap is provided between the insulation holding portion and the opening.
前記絶縁保持部は、前記蓋部よりも上方位置で前記保護カバーに当接するストッパを備えていることを特徴とする請求項2に記載の電流センサ。 Further provided with a protective cover that protects the external connection portion and is detachably attached to the insulation holding portion.
The current sensor according to claim 2, wherein the insulation holding portion includes a stopper that abuts on the protective cover at a position above the lid portion.
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