WO2013114943A1 - 電流検出装置及び磁性体コア - Google Patents

電流検出装置及び磁性体コア Download PDF

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WO2013114943A1
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magnetic core
magnetic
core
current detection
detection device
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PCT/JP2013/050611
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三崎　貴史
浩勝 中嶋
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株式会社オートネットワーク技術研究所
住友電装株式会社
住友電気工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a current detection device that detects a current flowing in a power transmission path such as a bus bar and a magnetic core used in the current detection device.
  • a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle is often equipped with a current detection device that detects a current flowing through a bus bar connected to a battery.
  • a current detection device a magnetic proportional current detection device or a magnetic balance current detection device may be employed.
  • current detection and magnetic flux detection mean detection of current magnitude and magnetic flux strength, respectively, and are synonymous with measurement of current and measurement of magnetic flux, respectively.
  • a magnetic proportional type or magnetic balance type current detection device includes, for example, a magnetic core and a magnetoelectric conversion element (magnetic sensitive element) as disclosed in Patent Document 1.
  • the magnetic core is a generally ring-shaped magnetic body formed in a series surrounding both sides of a hollow portion where both ends face each other through a gap portion and the bus bar passes therethrough.
  • the hollow portion of the magnetic body is a space through which the current to be detected passes.
  • the magnetic core has a structure in which a plurality of thin plate-like members are laminated with an adhesive.
  • the plurality of thin plate-like members are made of a magnetic material and are generally ring-shaped.
  • the magnetic core having such a structure is referred to as a laminated type magnetic core.
  • the magnetoelectric conversion element is disposed in the gap portion of the magnetic core.
  • the magnetoelectric conversion element is an element that detects a magnetic flux that changes according to a current and outputs a detection signal of the magnetic flux as an electric signal.
  • the electric current flows through a power transmission path such as a bus bar arranged through the hollow portion.
  • a Hall element is usually adopted as the magnetoelectric conversion element.
  • a magnetic core and a magnetoelectric conversion element are often held in a fixed positional relationship by an insulating casing.
  • This housing positions a plurality of components constituting the current detection device in a fixed positional relationship.
  • the casing is generally made of an insulating resin member.
  • a support portion for positioning the magnetic core is formed in the casing.
  • the portion that supports the magnetic core is a portion of a holder in which a grip portion that holds the front and back surfaces of a plurality of portions in the magnetic core is sandwiched.
  • the portion supporting the magnetic core is a hollow portion of the housing along the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the magnetic core.
  • Patent Document 3 discloses a structure in which a magnetic core is sandwiched between a container made of a resin material and a leaf spring made of a metal material fixed to the lid of the container.
  • the support portion of the magnetic core in the housing needs to be provided so that a slight gap (play) is generated between the magnetic core and the magnetic core. This is to avoid applying a strong pressure to the front and back surfaces of the magnetic core due to the dimensional tolerance of the support portion of the magnetic core. For this reason, in the current detection devices disclosed in Patent Documents 1 and 2, the magnetic core is likely to vibrate within the housing in an environment that receives vibration such as a vehicle. For this reason, the current detection devices disclosed in Patent Documents 1 and 2 have a problem in that abnormal noise due to vibration of the magnetic core is likely to be generated in an environment that receives vibration such as a vehicle.
  • Patent Documents 1 and 2 also have a problem that the magnetic core and the portion supporting it are quickly worn by the vibration of the magnetic core in an environment subject to vibration such as a vehicle. Yes.
  • the present invention relates to a current detection device including a magnetic core and a magnetoelectric conversion element, which is caused by vibration of the magnetic core in the housing while suppressing a current detection error due to pressure applied to the surface of the magnetic core.
  • the purpose is to suppress the generation of abnormal noise and wear.
  • a current detection device includes a magnetic core made of a magnetic material, and a housing that houses the magnetic core and a magnetoelectric conversion element that detects a magnetic flux generated in the magnetic core.
  • the magnetic core has a main body portion formed in series along an annular path surrounding the periphery of a hollow portion through which an electric current passes, and an overhang portion formed to protrude outward from the main body portion.
  • the housing includes a core fixing portion to which the protruding portion of the magnetic core is fixed.
  • the current detection device is an aspect of the current detection device according to the first aspect.
  • the two overhang portions are formed on the magnetic body core at two outer edge portions on both sides of the hollow portion in the main body portion.
  • the current detection device is an aspect of the current detection device according to the first aspect or the second aspect.
  • the core fixing portion of the casing is formed so as to protrude inside the casing.
  • the core fixing part has a through part and a retaining part.
  • the penetrating portion is a portion that passes through a hole formed in the protruding portion of the magnetic core.
  • the retaining portion is a portion that is continuous with the tip of the penetrating portion and is formed larger than the hole of the protruding portion by melt molding.
  • the current detection device is an aspect of the current detection device according to any one of the first to third aspects.
  • the magnetic core is a member formed by sintering powder made of a magnetic material.
  • the present invention may be regarded as an invention of a magnetic core provided in the current detection device according to each of the above aspects.
  • the magnetic core is fixed to the housing at the projecting portion that projects outward from the main body forming the main route (annular path) of the magnetic flux. Even if the protruding portion of the magnetic core is firmly fixed, the main body forming the main route of the magnetic flux in the magnetic core is not compressed. Therefore, in the first aspect, even if the magnetic core is subjected to a slightly strong pressure at the overhanging portion, the distortion in the main route portion of the magnetic flux hardly occurs. Therefore, the influence on the current detection error is small. Furthermore, the contact of the non-conductive casing does not affect the magnetism of the magnetic core. Therefore, an error in current detection due to the application of a strong force to the magnetic core and the contact of the conductive member with the magnetic core is suppressed.
  • the protruding portion of the magnetic core is firmly fixed to the core fixing portion of the casing. Therefore, generation
  • casing are suppressed.
  • the magnetic core is fixed at two locations on both sides of the hollow portion in the main body portion. Therefore, the magnetic core is fixed in a stable state at a few fixed places.
  • the projecting portion of the magnetic core is fixed to a core fixing portion constituted by a penetration portion passing through the hole and a retaining portion formed by melt molding.
  • the overhanging portion of the magnetic core is fixed in a state where the pressure applied is relatively small as compared with the case where the protruding portion is fixed by screwing or pinching. For this reason, the influence of the magnetic core fixing structure on the current detection error is further reduced.
  • the laminated type magnetic core is likely to cause a dimensional error due to a positional relationship error between a plurality of plate-like members and a dimensional error of the adhesive layer.
  • the smaller the size of the magnetic core the greater the influence of the dimensional error of the magnetic core, and the more serious the detection accuracy of the magnetic flux (current) becomes.
  • a sintered type magnetic core formed by sintering a powder made of a magnetic material can be manufactured with a high yield even when it is formed in an irregular shape having an overhanging portion. Therefore, manufacturing cost is suppressed. Furthermore, the sintered type magnetic body core can be manufactured without going through a process that easily causes a dimensional error in which a plurality of members are joined while being positioned. In this case, the magnetic core can be manufactured with high dimensional accuracy. Therefore, according to the fourth aspect, a current detection error due to the dimensional error of the magnetic core is unlikely to occur. Furthermore, the 4th aspect is excellent also in the point which can reduce the man-hour and cost of manufacture compared with the case where a lamination
  • FIG. 1 is an exploded side view of a current detection device 1 according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a three-side view of the current detection device 1.
  • FIG. 3 is a front view of a portion that supports a magnetic core in a container member that constitutes a casing of the current detection device 1;
  • FIG. It is sectional drawing of the part which supports the magnetic body core in a container member, and a side view of a magnetic body core.
  • It is a front view of the part which positions the magnetic body core in the electric current detection apparatus.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a portion for positioning a magnetic core in the current detection device 1.
  • FIGS. 1 and 2A is a plan view of the current detection device 1
  • FIG. 2B is a front view of the current detection device 1
  • FIG. 2C is a side view of the current detection device 1.
  • the current detection device 1 is a device that detects a current flowing through a bus bar that electrically connects a battery and a device such as a motor in a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle. As shown in FIG. 1, the current detection device 1 includes a magnetic core 10, a Hall element 20, an insulating housing 40, a circuit board 50, a connector 60, a first screw 71 and a second screw 72.
  • the insulating housing 40 is composed of a container member 41 and a lid member 42 that are combined with each other.
  • the circuit board 50 is a board on which the Hall element 20 and the connector 60 are mounted.
  • the direction in which the container member 41 and the lid member 42 constituting the insulating casing 40 are combined is referred to as a first direction.
  • the width direction of the insulating housing 40 orthogonal to the first direction is referred to as a second direction.
  • the height direction of the insulating housing 40 orthogonal to the first direction and the second direction is referred to as a third direction.
  • the X-axis direction indicates the first direction
  • the Y-axis direction indicates the second direction
  • the Z-axis direction indicates the third direction.
  • the magnetic core 10 is a member (magnetic body) formed by sintering powder made of a magnetic material such as permalloy, ferrite, or silicon steel. That is, the magnetic core 10 is a member that is solidified and molded by compressing a solid powder aggregate made of a magnetic material in a mold and further heating it at a temperature lower than the melting point of the magnetic material. It is.
  • the magnetic core 10 includes a main body portion 101 formed in series along an annular path surrounding the periphery of the hollow portion 11 through which an electric current passes, and an overhang portion 102 formed to protrude outward from the main body portion 101. Has been.
  • the main body portion 101 of the magnetic core 10 has a shape in which both end faces 13 face each other with a gap portion 12 of about several millimeters. Furthermore, the main body portion 101 has a shape formed in a series surrounding the periphery of the hollow portion 11 through which an electric current passes. That is, the main body portion 101 of the magnetic core 10 is formed in an annular shape together with the narrow gap portion 12.
  • the main body portion 101 of the magnetic core 10 is formed in a generally rectangular ring surrounding the rectangular hollow portion 11 with rounded corners together with the gap portion 12.
  • the main body 101 of the magnetic core 10 may be formed in an annular shape surrounding the circular hollow portion 11 together with the gap portion 12.
  • the power transmission path 30 such as a bus bar through which the detection target current flows is disposed through the hollow portion 11 of the magnetic core 10.
  • the power transmission path 30 is drawn with the virtual line (two-dot chain line).
  • the main body 101 forms a main route of magnetic flux generated by the current passing through the hollow portion 11.
  • the protruding portion 102 of the magnetic core 10 is a portion formed to protrude outward from the main body portion 101.
  • the overhang portion 102 of the magnetic core 10 is a portion fixed to the insulating housing 40.
  • a hole 14 into which a part of the insulating housing 40 is inserted is formed in the overhang portion 102.
  • the hole 14 of the overhanging portion 102 in the present embodiment is a cylindrical through-hole, but may be a hole formed by cutting out from the edge of the overhanging portion 102.
  • the protruding portion 102 of the magnetic core 10 is fixed to a part of the insulating housing 40 inserted into the hole 14. Details thereof will be described later.
  • the two overhang portions 102 are formed at two outer edge portions on both sides of the hollow portion 11 in the main body portion 101.
  • the two overhang portions 102 are formed at positions on a straight line passing through the center of gravity of the main body portion 101, of the outer edge portions on both sides of the hollow portion 11 in the main body portion 101.
  • the Hall element 20 is a sensor that detects a magnetic flux generated in the magnetic core 10 in the gap portion 12 of the magnetic core 10.
  • the Hall element 20 is a lead wire type IC including a magnetic detection unit 21 that is a main body of the element and a plurality of lead terminals 22 protruding from the bottom surface of the magnetic detection unit 21.
  • the plurality of lead terminals 22 include a power input terminal and a detection signal output terminal.
  • the plurality of lead terminals 22 are inserted into Hall element mounting holes 53 formed in the circuit board 50 and fixed to the wiring pattern of the circuit board 50 by soldering.
  • the magnetic detection part 21 of the Hall element 20 is arranged in the gap part 12 of the magnetic core 10. In this state, the Hall element 20 detects a magnetic flux that changes in accordance with the current passing through the hollow portion 11 of the magnetic core 10 and outputs a magnetic flux detection signal as an electrical signal.
  • the Hall element 20 is an example of a magnetoelectric conversion element.
  • the Hall element 20 detects the magnetic flux passing along a predetermined direction in a detection center portion which is a predetermined portion in the magnetic detection unit 21 with the highest sensitivity.
  • a reference straight line indicating a path through which the magnetic flux is detected with the highest sensitivity by the Hall element 20 is a straight line that passes through substantially the center of the magnetic detection unit and is orthogonal to the front and back surfaces of the magnetic detection unit 21.
  • the ideal arrangement state of the magnetic detection unit 21 is such that the detection center of the magnetic detection unit 21 is located at the center point of the gap 12 of the magnetic core 10 and the reference straight line of the magnetic detection unit 21. Is a state of overlapping with a straight line connecting the centers of projection surfaces of the opposite end faces 13 of the magnetic core 10.
  • the circuit board 50 is a printed circuit board on which the Hall element 20 is mounted at the lead terminal 22 portion. In addition to the Hall element 20, the circuit board 50 is mounted with a lead terminal 62 of the connector 60 and a circuit for performing a stabilization process of a magnetic flux detection signal output from the Hall element 20.
  • the circuit board 50 has two first through holes 51 through which each of the two first screws 71 passes, and one second through hole 52 through which one second screw 72 passes.
  • the first screw 71 is a screw for fixing the main body 61 of the connector 60 to the circuit board 50.
  • the second screw 72 is a screw for fixing the circuit board 50 to the container member 41 of the insulating housing 40.
  • the connector 60 is a component to which a mating connector provided on an electric wire (not shown) is connected.
  • the connector 60 includes a main body portion 61 and lead terminals 62.
  • the main body 61 is a portion where a connection port 610 to which a mating connector is connected is formed.
  • the lead terminal 62 is a conductive terminal that electrically connects the metal terminal in the main body 61 and the wiring pattern of the circuit board 50.
  • the plurality of lead terminals 62 in the connector 60 are inserted into connector mounting holes 54 formed in the circuit board 50 and fixed to the wiring pattern of the circuit board 50 by soldering.
  • the circuit board 50 is provided with a circuit for electrically connecting the lead terminals 22 of the Hall elements 20 and the lead terminals 62 of the connector 60.
  • the circuit board 50 is provided with a circuit shown below.
  • One of the circuits is a circuit that supplies electric power input from the outside via the electric wire and the connector 60 to the lead terminal 22 of the Hall element 20.
  • the other circuit is a circuit that performs a stabilization process on the detection signal of the Hall element 20 and outputs the processed signal to the lead terminal 62 of the connector 60.
  • the current detection device 1 can output a current detection signal to an external circuit such as an electronic control unit through the electric wire with connector connected to the connector 60.
  • the main body 61 of the connector 60 is formed with two screw seats 63 and two support columns 64.
  • the two screw seats 63 are protrusions in which screw holes 630 into which the two first screws 71 are tightened are formed at the top of the head.
  • the two support columns 64 are protrusions formed at the same height as the screw seats 63.
  • the main body 61 of the connector 60 is fixed to the circuit board 50 at two locations by two first screws 71 in a state where the tops of the two screw seats 63 and the two support columns 64 are in contact with the surface of the circuit board 50. Has been. Four projecting portions having the same height, which are the screw seat 63 and the column portion 64, are in contact with the surface of the circuit board 50. Thereby, the main body 61 of the connector 60 is fixed in a stable posture with respect to the circuit board 50.
  • the container member 41 and the lid member 42 constituting the insulating housing 40 are each integrally formed members of an insulating resin material.
  • Each of the container member 41 and the lid member 42 is an integrally formed member made of an insulating resin such as polyamide (PA), polypropylene (PP), or ABS resin.
  • the container member 41 is formed in a box shape having an opening.
  • the lid member 42 closes the opening of the container member 41 by being attached to the container member 41.
  • the container member 41 and the lid member 42 are formed with a current passage hole 401 that is a through hole through which the power transmission path 30 is passed.
  • a cylindrical outer frame portion 411 surrounding the current passage hole 401 is formed on the inner side surface of the container member 41.
  • a cylindrical inner frame portion 421 that surrounds the current passage hole 401 is formed on the inner surface of the lid member 42.
  • the inner frame portion 421 is fitted inside the outer frame portion 411 to form a double cylinder.
  • the outer frame portion 411 and the inner frame portion 421 constitute an electrical shielding plate between the power transmission path 30 such as a bus bar that penetrates the current passage hole 401 and the components mounted on the circuit board 50.
  • the container member 41 is a member that supports the magnetic core 10, the Hall element 20, the circuit board 50, and the connector 60 in a fixed positional relationship and accommodates them. However, the connector 60 is accommodated in the insulating housing 40 with a part thereof exposed.
  • a core positioning portion 43, a core fixing portion 49, an element positioning portion 44 and a connector positioning portion 45 are formed inside the container member 41. These support each of the magnetic body core 10, the hall element 20, and the main body portion 61 of the connector 60 at predetermined positions. Further, a board fixing portion 46 to which the circuit board 50 is fixed at one place is also formed inside the container member 41.
  • the lid member 42 is attached to the container member 41 that supports the magnetic core 10, the Hall element 20, the connector 60, and the circuit board 50.
  • the lid member 42 is attached to the container member 41 in a state of closing the opening of the container member 41 while sandwiching the circuit board 50.
  • the container member 41 and the lid member 42 are provided with a lock mechanism 47 that holds them in a combined state.
  • the lock mechanism 47 shown in FIG. 1 includes a claw portion 471 formed to project from the side surface of the container member 41 and an annular frame portion 472 formed on the side of the lid member 42.
  • the claw portion 471 of the container member 41 is fitted into the hole formed by the frame portion 472 of the lid member 42. Thereby, the container member 41 and the lid member 42 are held in a state where they are combined.
  • the support structure of each component will be described.
  • FIG. 3 is a front view of a portion of the container member 41 that supports the magnetic core 10.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a portion that supports the magnetic core 10 in the container member 41 and a side view of the magnetic core 10.
  • the cross section shown in FIG. 4 is a cross section taken along the II-II plane shown in FIG.
  • FIG. 5 is a front view of a portion for positioning the magnetic core 10 in the current detection device 1.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a portion for positioning the magnetic core 10 in the current detection device 1.
  • the cross section shown in FIG. 6 is a cross section taken along the III-III plane shown in FIG.
  • the core positioning portion 43 formed on the container member 41 is composed of two core inner edge side surface support portions 43a and two core outer edge side surface support portions 43b. Further, the container member 41 is also formed with two core fixing portions 49 to which the overhanging portion 102 of the magnetic core 10 is fixed.
  • the two core inner edge side surface support portions 43a are formed to protrude from the container member 41, and in contact with the both side portions of the gap portion 12 on the side surface on the inner edge side of the magnetic core 10 on the side surface.
  • the two core outer edge side surface support portions 43 b are formed to protrude from the container member 41.
  • the two core outer edge side surface support portions 43b are in contact with the portions on both sides of the gap portion 12 on the side surface on the outer edge side of the magnetic core 10 on the side surface.
  • the two core inner edge side surface support portions 43a and the two core outer edge side surface support portions 43b sandwich the side surfaces in the vicinity of the both end surfaces 13 of the magnetic core 10, thereby The position of the magnetic core 10 in the axial direction is held.
  • an element positioning portion 44 is formed upright in the gap portion 12 of the magnetic core 10 supported by the core positioning portion 43.
  • the element positioning portion 44 limits the movement of the magnetic core 10 in the second direction (Y-axis direction) by fitting into the gap portion 12 of the magnetic core 10.
  • the element positioning unit 44 holds the position of the Hall element 20 in the second direction by making contact with both end faces 13 of the magnetic core 10 on the side surface.
  • the element positioning portion 44 is a portion that supports the Hall element 20 but is also a portion that restricts the movement of the magnetic core 10.
  • the core inner edge side surface support portion 43 a, the core outer edge side surface support portion 43b, and the element positioning portion 44 are portions that contact the side surface of the magnetic core 10 and restrict the movement of the magnetic core 10 toward the side surface.
  • the core fixing portion 49 is formed in a columnar shape protruding on the inner surface of the container member 41. As shown in FIGS. 3 and 4, in the state before the magnetic core 10 is fixed, the intermediate portion from the tip 491 of the core fixing portion 49 is in the overhang portion 102 of the magnetic core 10. It is formed with a thickness that can be passed through the hole 14. Further, the base portion of the core fixing portion 49 is formed with a thickness larger than the hole 14 in the protruding portion 102 of the magnetic core 10 through the step portion 492.
  • the magnetic core 10 accommodated in the container member 41 is drawn by a virtual line (two-dot chain line).
  • the core fixing portion 49 is passed through the hole 14 of the protruding portion 102 of the magnetic core 10, and then the tip portion 491 of the core fixing portion 49 is extended by melt molding. It is formed larger than the hole 14 of the portion 102. As a result, the protruding portion 102 of the magnetic core 10 is fixed to the core fixing portion 49.
  • the tip portion 491 of the core fixing portion 49 is crushed while being heated by a heater such as an ultrasonic heater or a die incorporating a heater. It is a process.
  • the core fixing portion 49 after the overhang portion 102 of the magnetic core 10 is fixed includes a through portion 493 that passes through the hole 14 formed in the overhang portion 102 and the through portion 493. And a retaining portion 491A connected to the tip of the portion 493.
  • the retaining portion 491A is a portion formed larger than the hole 14 of the overhang portion 102 by melt molding.
  • the protruding portion 102 of the magnetic core 10 is fixed to the core fixing portion 49 by being sandwiched between the step portion 492 of the core fixing portion 49 and the retaining portion 491A.
  • the magnetic core 10 is held in positions in the second direction (Y-axis direction) and the third direction (Z-axis direction) by the core positioning portion 43, and in the first direction (X The position in the axial direction is maintained.
  • an element positioning portion 44 is formed on the inner surface of the container member 41 so as to stand up into the gap portion 12 of the magnetic core 10.
  • the element positioning part 44 forms a recess 441 (space) into which the magnetic detection part 21 of the Hall element 20 is fitted at the position of the gap part 12 of the magnetic core 10.
  • the element positioning part 44 is formed in the wall shape surrounding the hollow 441 in which the magnetic detection part 21 is inserted.
  • the element positioning unit 44 supports the magnetic detection unit 21 of the Hall element 20 at a fixed position by coming into contact with the magnetic detection unit 21 of the Hall element 20 fitted in the recess 441 formed by the element positioning unit 44. Thereby, the Hall element 20 is held in a state in which the lead terminal 22 extends in parallel with the first direction (X-axis direction).
  • the element positioning unit 44 mainly holds the position of the Hall element 20 in the second direction and the third direction (YZ plane direction).
  • the Hall element 20 is a very light component. Therefore, the element positioning part 44 can hold the position of the Hall element 20 to some extent also in the first direction (X-axis direction) by the frictional resistance between the inner side surface and the magnetic detection part 21 of the Hall element 20.
  • the element positioning portion 44 holds the position of the magnetic core 10 in the second direction (Y-axis direction) by contacting the both end surfaces 13 of the magnetic core 10 on the outer surface thereof.
  • the element positioning unit 44 has a function of positioning the magnetic detection unit 21 of the Hall element 20 and a function of positioning the magnetic core 10.
  • the circuit board 50 is fixed in the container member 41 in a state where the magnetic detection unit 21 of the Hall element 20 is positioned by the element positioning unit 44. At that time, the lead terminal 22 of the Hall element 20 is fitted into the Hall element mounting hole 53 of the circuit board 50. Thereafter, the lead terminal 22 of the Hall element 20 is fixed to the circuit board 50 with solder. Accordingly, the position of the Hall element 20 in the first direction (X-axis direction) is held by the fixed circuit board 50.
  • the connector positioning portion 45 is a portion for positioning the main body portion 61 of the connector 60 in the three directions by the fitting structure in a state where the lead terminal 62 of the connector 60 extends in parallel with the first direction (X-axis direction). These three directions are a first direction (X-axis direction), a second direction (Y-axis direction), and a third direction (Z-axis direction) orthogonal to each other. That is, the connector positioning unit 45 holds the position of the connector 60 in the three-dimensional direction.
  • the circuit board 50 is fixed to the board fixing portion 46 at one place.
  • the substrate fixing portion 46 is a portion formed by protruding from the inner surface of the container member 41. Only one substrate fixing portion 46 is formed in the substrate fixing portion 46.
  • a screw hole 460 into which the second screw 72 is tightened is formed in the tip portion 461 of the substrate fixing portion 46. Further, the tip portion 461 of the board fixing portion 46 is formed in a size that fits into the second through hole 52 formed in the circuit board 50 while being in close contact with the inner surface thereof.
  • the tip end portion 461 of the substrate fixing portion 46 is formed to be narrower than the base side portion via the step portion 462.
  • the length from the stepped portion 462 to the tip of the substrate fixing portion 46 is substantially the same as the thickness of the circuit board 50 or slightly shorter than the thickness of the circuit board 50.
  • the circuit board 50 is attached to the container member 41 with the magnetic core 10, the hall element 20 and the connector 60 supported by the core positioning part 43, the core fixing part 49, the element positioning part 44 and the connector positioning part 45, respectively. It is done.
  • positioning notches 55 are formed at the edge of the circuit board 50.
  • a guide rib 48 that fits into the cut portion 55 of the circuit board 50 is formed on the inner side surface of the side wall of the container member 41.
  • the circuit board 50 is attached to the container member 41 in such a direction that the guide rib 48 of the container member 41 fits into the cut portion 55.
  • the lead terminal 22 of the Hall element 20 is fitted into the Hall element mounting hole 53
  • the lead terminal 22 of the connector 60 is fitted into the connector mounting hole 54
  • the tip portion 461 of the board fixing portion 46 is the second through hole. 52.
  • the screw holes 630 formed in the two screw seats 63 of the connector 60 and the two first through holes 51 of the circuit board 50 overlap.
  • the two first screws 71 are tightened into the screw holes 630 of the screw seats 63 of the connector 60, so that the connector 60 is fixed to the circuit board 50. Further, one second screw 72 is tightened into the screw hole 460 of the board fixing portion 46. As a result, the circuit board 50 is sandwiched between the stepped portion 462 of the board fixing part 46 and the head of the second screw 72 and fixed to the board fixing part 46.
  • the guide rib 48 of the container member 41 fitted into the cut portion 55 of the circuit board 50 prevents the circuit board 50 from being rotated when the second screw 72 is tightened into the screw hole 460 of the board fixing portion 46. Play a role. That is, the guide rib 48 is in contact with the edge portion of the circuit board 50 and restricts the circuit board 50 from rotating around a portion where the circuit board 50 is fixed to the board fixing portion 46.
  • the lead terminal 22 of the Hall element 20 inserted into the Hall element mounting hole 53 and the lead terminal 22 of the connector 60 inserted into the connector mounting hole 54 are fixed to the circuit board 50 by soldering.
  • the lid member 42 When all the components are accommodated in the container member 41, the lid member 42 is combined with the container member 41, and the container member 41 and the lid member 42 are held in a combined state as the insulating housing 40 by the lock mechanism 47. .
  • the magnetic core 10 is fixed to the core fixing portion 49 of the insulating housing 40 at the protruding portion 102 that protrudes outward from the main body portion 101 that forms the main route (annular path) of the magnetic flux. Even if the protruding portion 102 of the magnetic core 10 is firmly fixed, the main body portion 101 that forms the main route of the magnetic flux in the magnetic core 10 is not pressed.
  • the distortion in the main route portion of the magnetic flux hardly occurs. In this case, the influence on the current detection error is small. Furthermore, the contact of the non-conductive core fixing portion 49 does not affect the magnetism of the magnetic core 10. Therefore, an error in current detection due to the application of a strong force to the magnetic core 10 and the contact of the conductive member with the magnetic core 10 is suppressed.
  • the protruding portion 102 of the magnetic core 10 is firmly fixed to the core fixing portion 49 of the insulating housing 40. Therefore, generation
  • the magnetic core 10 is fixed at two locations on both sides of the hollow portion 11 in the main body 101. Therefore, the magnetic core 10 is fixed in a stable state at a few fixed places. In particular, if the two overhanging portions 102 are formed at positions on a straight line passing through the center of gravity of the main body 101 among the outer edge portions on both sides of the hollow portion 11 in the main body 101, the magnetic core 10 It is fixed in a more stable state.
  • the overhanging portion 102 of the magnetic core 10 is fixed to a core fixing portion 49 configured by a through portion 493 passing through the hole 14 and a retaining portion 491A formed by melt molding.
  • the overhanging portion 102 of the magnetic core 10 is fixed without receiving a strong pressure as in the case of fixing by screwing or pinching. Therefore, the influence that the fixing structure of the magnetic core 10 has on the current detection error is further reduced.
  • the sintered type magnetic core 10 formed by sintering powder made of a magnetic material can be manufactured with a high yield even when it is formed in a deformed shape having the protruding portion 102. Therefore, the manufacturing cost is suppressed. Furthermore, the sintered magnetic core 10 can be manufactured without going through a process that tends to cause a dimensional error in which a plurality of members are joined while being positioned. In this case, the magnetic core 10 can be manufactured with high dimensional accuracy. As a result, a current detection error due to the dimensional error of the magnetic core 10 hardly occurs.
  • the manufacturing man-hour and cost can be reduced as compared with the case where the laminated type magnetic core is employed.
  • the magnetic core 10 has only one overhang portion 102 or three or more overhang portions 102.
  • the insulating casing 40 is fixed to the insulating casing 40 by another fixing structure. It may be fixed.
  • the projecting portion 102 of the magnetic core 10 is fixed to the core fixing portion having the same structure as the substrate fixing portion 46 with screws.
  • the screw is preferably made of a nonconductive material such as a synthetic resin.
  • the protruding portion 102 of the magnetic core 10 is fixed in the insulating casing 40 by being sandwiched between a part of the container member 41 and a part of the lid member 42.

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Abstract

　電流検出装置（１）は、磁性体コア（１０）と、容器部材（４１）とを備える。磁性体コア（１０）は、本体部（１０１）と張出部（１０２）とを有する。本体部（１０１）は、電流が通過する中空部（１１）の周囲を囲む環状経路に沿って一連に形成された部分である。張出部（１０２）は、本体部（１０１）から外側に張り出して形成された部分である。張出部（１０２）は、絶縁筐体（４０）に形成されたコア固定部（４９）に固定される。

Description

電流検出装置及び磁性体コア
　本発明は、バスバーなどの送電路に流れる電流を検出する電流検出装置及びそれに用いられる磁性体コアに関する。
　ハイブリッド自動車又は電気自動車などの車両には、バッテリに接続されたバスバーに流れる電流を検出する電流検出装置が搭載されることが多い。また、そのような電流検出装置としては、磁気比例方式の電流検出装置又は磁気平衡方式の電流検出装置が採用される場合がある。なお、本明細書において、電流の検出及び磁束の検出という用語は、それぞれ電流の大きさの検出及び磁束の強さの検出を意味し、それぞれ電流の計測及び磁束の計測と同義である。
　磁気比例方式又は磁気平衡方式の電流検出装置は、例えば、特許文献１に示されるように、磁性体コアと磁電変換素子（磁気感応素子）とを備える。磁性体コアは、両端がギャップ部を介して対向し、バスバーが貫通する中空部の周囲を囲んで一連に形成された概ねリング状の磁性体である。磁性体の中空部は、被検出電流が通過する空間である。
　また、従来の電流検出装置において、磁性体コアは、複数の薄い板状部材が、接着剤を介して積層された構造を有している。それら複数の薄い板状部材は、磁性材料からなり、概ねリング状である。以下、そのような構造を有する磁性体コアのことを積層タイプの磁性体コアと称する。
　また、磁電変換素子は、磁性体コアのギャップ部に配置される。磁電変換素子は、電流に応じて変化する磁束を検出し、磁束の検出信号を電気信号として出力する素子である。電流は、中空部を貫通して配置されたバスバーなどの送電路を流れる。磁電変換素子としては、通常、ホール素子が採用される。
　特許文献１に示されるように、電流検出装置においては、磁性体コア及び磁電変換素子は、絶縁性の筐体によって一定の位置関係に保持されることが多い。この筐体は、電流検出装置を構成する複数の部品を一定の位置関係に位置決めする。なお、筐体は、一般に、絶縁性の樹脂部材により構成されている。
　また、従来の電流検出装置においては、筐体に、磁性体コアを位置決めする支え部が形成されている。例えば、特許文献１に示される電流検出装置において、磁性体コアを支える部分は、磁性体コアにおける複数の部位の表裏の面を挟んで保持する把持部が形成されたホルダの部分である。また、特許文献２及び特許文献３に示される電流検出装置において、磁性体コアを支える部分は、筐体における、磁性体コアの外周面及び内周面各々に沿う形状の窪みの部分である。
　また、特許文献３には、磁性体コアが、樹脂材料からなる容器と容器の蓋に固定された金属材料からなる板バネとの間に挟み込まれる構造が示されている。
特開２００４－１０１３８４号公報 特開２００９－１２８１１６号公報 特開平９－２８１１５２号公報
　特許文献１，２に示される電流検出装置においては、筐体における磁性体コアの支え部は、磁性体コアとの間に若干の隙間（遊び）が生じるように設けられる必要がある。磁性体コアの支え部の寸法公差によって磁性体コアの表裏の面に強い圧力が加わることを回避するためである。そのため、特許文献１，２に示される電流検出装置において、磁性体コアは、車両などの振動を受ける環境において、筐体内で振動しやすい。そのため、特許文献１，２に示される電流検出装置は、車両などの振動を受ける環境において、磁性体コアの振動による異音を発しやすいという問題点を有している。
　さらに、特許文献１，２に示される電流検出装置は、車両などの振動を受ける環境において、磁性体コア及びそれを支える部分が、磁性体コアの振動によって早く摩耗するという問題点も有している。
　また、特許文献１，２に示される電流検出装置において、筐体における磁性体コアの支え部と磁性体コアとの間の隙間（遊び）を無くすと、筐体及び磁性体コアの寸法公差によって磁性体コアの支え部から磁性体コアの表裏の面に対して強い圧力が加わるおそれがある。
　一方、特許文献３に示される磁性体コアの支持構造において、板バネにより磁性体コアを押さえる力が弱すぎると、筐体内での磁性体コアの振動は十分に抑えられない。この倍、上記の異音及び摩耗の問題を回避することができない。従って、板バネが、比較的強い圧力で磁性体コアを押さえることが必要となる。
　電流検出装置において、強い圧力が磁性体コアの表面に加わると、磁気歪みの作用により電流の検出信号に誤差が生じるという問題が生じる。さらに、導電性の板バネが磁性体コアに接触することそのものによっても、ノイズ磁波が板バネを通じて磁性体コアに伝わることによって電流の検出信号に誤差が生じることもある。
　また、弾性を有する樹脂が、溶融樹脂の射出によって磁性体コアと筐体との隙間に充填された場合、磁性体コアに残留応力が生じ、これが電流の検出誤差につながる。
　本発明は、磁性体コア及び磁電変換素子を備える電流検出装置において、磁性体コアの表面に加わる圧力などに起因する電流検出誤差を抑制しつつ、筐体内での磁性体コアの振動に起因する異音及び摩耗の発生を抑制することを目的とする。
　本発明の第１の態様に係る電流検出装置は、磁性材料からなる磁性体コアと、前記磁性体コア及び前記磁性体コアに生じる磁束を検出する磁電変換素子を収容する筐体と、を備える。前記磁性体コアは、電流が通過する中空部の周囲を囲む環状経路に沿って一連に形成された本体部と、前記本体部から外側に張り出して形成された張出部と、を有する。前記筐体は、前記磁性体コアの前記張出部が固定されたコア固定部を有する。
　本発明の第２の態様に係る電流検出装置は、第１の態様に係る電流検出装置の一態様である。第２の態様に係る電流検出において、前記磁性体コアには、２つの前記張出部が、前記本体部における前記中空部の両側の２箇所の外縁部に形成されている。
　本発明の第３の態様に係る電流検出装置は、第１の態様又は第２の態様に係る電流検出装置の一態様である。第３の態様に係る電流検出において、前記筐体の前記コア固定部は、前記筐体の内側に突起して形成されている。さらに、前記コア固定部は、貫通部と抜け止め部とを有する。前記貫通部は、前記磁性体コアの前記張出部に形成された孔を通る部分である。前記抜け止め部は、前記貫通部の先端に連なり溶融成形により前記張出部の孔よりも大きく成形された部分である。
　本発明の第４の態様に係る電流検出装置は、第１の態様から第３の態様のいずれかに係る電流検出装置の一態様である。第４の態様に係る電流検出において、前記磁性体コアは磁性材料からなる粉体の焼結により成形された部材である。
　また、本発明は、上記各態様に係る電流検出装置が備える磁性体コアの発明として捉えられてもよい。
　第１の態様において、磁性体コアは、磁束の主要ルート（環状経路）を形成する本体部から外側へ張り出した張出部において筐体に固定される。磁性体コアの張出部が強固に固定されても、磁性体コアにおける磁束の主要ルートを形成する本体部は圧迫されない。従って、第１の態様において、磁性体コアは、その張出部において多少強い圧力を受けても、磁束の主要ルートの部分における歪みはほとんど生じない。従って、電流検出誤差に及ぼす影響は小さい。さらに、非導電性の筐体の接触は、磁性体コアの磁気に影響しない。従って、磁性体コアに強い力が加わること、及び磁性体コアに導電性部材が接触すること、に起因する電流検出の誤差は抑制される。
　さらに、第１の態様において、磁性体コアの張出部が筐体のコア固定部に強固に固定される。これにより、筐体内での磁性体コアの振動に起因する異音及び摩耗の発生が抑制される。
　また、第２の態様においては、磁性体コアは、本体部における中空部の両側の２箇所で固定される。そのため、磁性体コアが、数少ない固定箇所において安定した状態で固定される。
　また、第３の態様においては、磁性体コアの張出部は、孔を通る貫通部と溶融成形により成形された抜け止め部とにより構成されるコア固定部に固定される。この場合、磁性体コアの張出部は、ネジ留め又は挟み込みなどによって固定される場合に比べ、比較的受ける圧力が小さい状態で固定される。そのため、磁性体コアの固定構造が電流検出誤差に及ぼす影響はさらに低減される。
　ところで、複数の板状部材が積層された積層タイプの磁性体コアは、張出部を有するような異形に成形されると、歩留まりが悪化し製造コストが増大する。また、積層タイプの磁性体コアは、複数の板状部材の位置関係誤差及び接着層の寸法誤差などによる寸法誤差が生じやすい。また、磁性体コアのサイズが小さいほど、磁性体コアの寸法誤差の影響が大きくなり、磁束（電流）の検出精度の悪化がより顕著となる。
　一方、磁性材料からなる粉体の焼結により成形された焼結タイプの磁性体コアは、張出部を有するような異形に成形された場合でも、高い歩留まりで製造可能である。そのため、製造コストが抑制される。さらに、焼結タイプの磁性体コアは、複数の部材を位置決めしつつ接合するという寸法誤差を引き起こしやすい工程を経ずに製造できる。この場合、磁性体コアを高い寸法精度で製造することが可能である。そのため、第４の態様によれば、磁性体コアの寸法誤差に起因する電流の検出誤差が生じにくい。さらに、第４の態様は、積層タイプの磁性体コアが採用される場合に比べ、製造の工数及びコストを低減できる点においても優れている。
本発明の実施形態に係る電流検出装置１の分解側面図である。 電流検出装置１の３面図である。 電流検出装置１の筐体を構成する容器部材における磁性体コアを支える部分の正面図である。 容器部材における磁性体コアを支える部分の断面図及び磁性体コアの側面図である。 電流検出装置１における磁性体コアを位置決めする部分の正面図である。 電流検出装置１における磁性体コアを位置決めする部分の断面図である。
　以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であり、本発明の技術的範囲を限定する事例ではない。
　まず、図１及び図２を参照しつつ、本発明の実施形態に係る電流検出装置１の概略構成について説明する。なお、図２（ａ）は電流検出装置１の平面図、図２（ｂ）は電流検出装置１の正面図、図２（ｃ）は電流検出装置１の側面図である。
　電流検出装置１は、電気自動車又はハイブリッド自動車などの車両において、バッテリとモータなどの機器とを電気的に接続するバスバーに流れる電流を検出する装置である。図１に示されるように、電流検出装置１は、磁性体コア１０、ホール素子２０、絶縁筐体４０、回路基板５０、コネクタ６０、第一ネジ７１及び第二ネジ７２を備える。
　また、図１及び図２に示されるように、絶縁筐体４０は、相互に組み合わされる容器部材４１と蓋部材４２とにより構成されている。また、回路基板５０は、ホール素子２０及びコネクタ６０が実装される基板である。
　以下の説明において、絶縁筐体４０を構成する容器部材４１と蓋部材４２とが組み合わされる方向、即ち、容器部材４１と蓋部材４２とが対向する方向を第一方向と称する。また、第一方向に直交する絶縁筐体４０の幅方向を第二方向と称する。また、第一方向及び第二方向に直交する絶縁筐体４０の高さ方向を第三方向と称する。各図に示された座標軸において、Ｘ軸方向が第一方向を示し、Ｙ軸方向が第二方向を示し、Ｚ軸方向が第三方向を示す。
　＜磁性体コア＞
　磁性体コア１０は、パーマロイ、フェライト又はケイ素鋼などの磁性材料からなる粉体の焼結により成形された部材（磁性体）である。即ち、磁性体コア１０は、磁性材料からなる固体粉末の集合体が、型枠内で圧縮され、さらに、その磁性体材料の融点よりも低い温度で加熱されることによって固化及び成形された部材である。
　磁性体コア１０は、電流が通過する中空部１１の周囲を囲む環状経路に沿って一連に形成された本体部１０１と、本体部１０１から外側に張り出して形成された張出部１０２とにより構成されている。
　磁性体コア１０の本体部１０１は、両端面１３が数ミリメートル程度のギャップ部１２を介して対向した形状を有している。さらに、本体部１０１は、電流が通過する中空部１１の周囲を囲んで一連に形成された形状を有している。即ち、磁性体コア１０の本体部１０１は、狭いギャップ部１２と併せて環状に形成されている。
　本実施形態においては、磁性体コア１０の本体部１０１は、ギャップ部１２と併せて、角部が丸められた矩形状の中空部１１を囲む概ね矩形の環状に形成されている。なお、磁性体コア１０の本体部１０１が、ギャップ部１２と併せて、円形状の中空部１１を囲む円環状に形成されている場合もある。
　検出対象電流が流れるバスバーなどの送電路３０は、磁性体コア１０の中空部１１を貫通して配置される。なお、図１において、送電路３０が、仮想線（二点鎖線）により描かれている。磁性体コア１０において、本体部１０１は、中空部１１を通過する電流によって生じる磁束の主要ルートを形成している。
　一方、磁性体コア１０の張出部１０２は、本体部１０１から外側に張り出して形成された部分である。磁性体コア１０の張出部１０２は、絶縁筐体４０に固定される部分である。張出部１０２には、絶縁筐体４０の一部が挿入される孔１４が形成されている。
　本実施形態における張出部１０２の孔１４は、筒状の貫通孔であるが、張出部１０２の縁から切れ込んで形成された孔であってもよい。磁性体コア１０の張出部１０２は、孔１４に挿入された絶縁筐体４０の一部に固定される。その詳細については後述する。
　本実施形態においては、２つの張出部１０２が、本体部１０１における中空部１１の両側の２箇所の外縁部に形成されている。これにより、磁性体コア１０が張出部１０２において固定された場合に、磁性体コア１０は、少ない固定箇所において安定した状態で固定される。
　磁性体コア１０において、２つの張出部１０２は、本体部１０１における中空部１１の両側の外縁部のうち、本体部１０１の重心位置を通る直線上の位置に形成されていることが望ましい。これにより、磁性体コア１０が張出部１０２において固定された場合に、磁性体コア１０の自重によって張出部１０２に加わるトルクが小さくなり、磁性体コア１０は、より安定した状態で固定される。
　＜ホール素子（磁電変換素子）＞
　ホール素子２０は、磁性体コア１０のギャップ部１２において、磁性体コア１０に生じる磁束を検出するセンサである。本実施形態において、ホール素子２０は、素子の本体部である磁気検知部２１と磁気検知部２１の底面から張り出した複数のリード端子２２とを備えたリード線タイプのＩＣである。複数のリード端子２２には、電力の入力用の端子及び検出信号の出力用の端子が含まれる。複数のリード端子２２は、回路基板５０に形成されたホール素子実装孔５３に挿入され、半田により回路基板５０の配線パターンに固着されている。
　ホール素子２０の磁気検知部２１は、磁性体コア１０のギャップ部１２に配置される。その状態において、ホール素子２０は、磁性体コア１０の中空部１１を通過する電流に応じて変化する磁束を検出し、磁束の検出信号を電気信号として出力する。なお、ホール素子２０は、磁電変換素子の一例である。
　ホール素子２０は、磁気検知部２１における予め定められた部位である検出中心部を予め定められた方向に沿って通過する磁束を最も高い感度で検出する。一般に、ホール素子２０によって最も高い感度で検出される磁束の通過経路を示す基準直線は、磁気検知部の概ね中心を通り、かつ、磁気検知部２１の表裏の面に直交する直線である。
　電流検出装置１において、磁気検知部２１の理想の配置状態は、磁気検知部２１の検出中心部が磁性体コア１０のギャップ部１２の中心点に位置し、かつ、磁気検知部２１の基準直線が、磁性体コア１０における対向する両端面１３の投影面の中心を結ぶ直線と重なる状態である。
　＜回路基板及びコネクタ＞
　回路基板５０は、ホール素子２０がそのリード端子２２の部分において実装されたプリント回路基板である。また、回路基板５０には、ホール素子２０の他、コネクタ６０のリード端子６２と、ホール素子２０から出力される磁束の検出信号の安定化処理などを施す回路とが実装されている。
　回路基板５０には、２本の第一ネジ７１各々が貫通する２つの第一貫通孔５１と、１本の第二ネジ７２が貫通する１つの第二貫通孔５２とが形成されている。電流検出装置１において、第一ネジ７１は、コネクタ６０の本体部６１を回路基板５０に固定するためのネジである。また、第二ネジ７２は、回路基板５０を絶縁筐体４０の容器部材４１に固定するためのネジである。
　コネクタ６０は、不図示の電線に設けられた相手側コネクタが接続される部品である。コネクタ６０は、本体部６１とリード端子６２とを備えている。本体部６１は、相手側コネクタが接続される接続口６１０が形成された部分である。リード端子６２は、本体部６１内の金属端子と回路基板５０の配線パターンとを電気的に接続する導電性の端子である。
　コネクタ６０における複数のリード端子６２は、回路基板５０に形成されたコネクタ実装孔５４に挿入され、半田により回路基板５０の配線パターンに固着されている。
　また、回路基板５０には、ホール素子２０のリード端子２２とコネクタ６０のリード端子６２とを電気的に接続する回路が設けられている。例えば、回路基板５０には、以下に示される回路などが設けられている。その回路の１つは、外部から電線及びコネクタ６０を介して入力される電力をホール素子２０のリード端子２２へ供給する回路である。他の回路は、ホール素子２０の検出信号に対して安定化処理などを施し、処理後の信号をコネクタ６０のリード端子６２に出力する回路である。これにより、電流検出装置１は、コネクタ６０に接続されたコネクタ付電線を通じて、電流検出信号を電子制御ユニットなどの外部の回路へ出力することができる。
　コネクタ６０の本体部６１には、２つのネジ座６３と、２つの支柱部６４とが形成されている。２つのネジ座６３は、２本の第一ネジ７１各々が締め込まれるネジ孔６３０が頭頂部に形成された突起部である。２つの支柱部６４は、それらネジ座６３と同じ高さで形成された突起部である。
　コネクタ６０の本体部６１は、２つのネジ座６３及び２つの支柱部６４各々の頭頂部が回路基板５０の表面に接する状態で、２本の第一ネジ７１によって２箇所において回路基板５０に固定されている。ネジ座６３及び支柱部６４からなる同じ高さの４つの突起部が回路基板５０の表面に接する。これにより、コネクタ６０の本体部６１は、回路基板５０に対して安定した姿勢で固定される。
　＜絶縁筐体＞
　絶縁筐体４０を構成する容器部材４１及び蓋部材４２は、それぞれ絶縁性の樹脂材料の一体成形部材である。容器部材４１及び蓋部材４２の各々は、例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）又はＡＢＳ樹脂などの絶縁性の樹脂からなる一体成形部材である。
　図１に示されるように、容器部材４１は、開口部を有する箱状に形成されている。蓋部材４２は、容器部材４１に取り付けられることによって容器部材４１の開口部を塞ぐ。また、容器部材４１及び蓋部材４２には、送電路３０が通される貫通孔である電流通過孔４０１が形成されている。
　容器部材４１の内側面には、電流通過孔４０１の周囲を囲む筒状の外側枠部４１１が形成されている。同様に、蓋部材４２の内側面には、電流通過孔４０１の周囲を囲む筒状の内側枠部４２１が形成されている。容器部材４１と蓋部材４２とが組み合わされると、外側枠部４１１の内側に内側枠部４２１が嵌り込み、２重の筒をなす。外側枠部４１１及び内側枠部４２１は、電流通過孔４０１を貫通するバスバーなどの送電路３０と回路基板５０に実装された部品との間の電気的な遮蔽板を構成している。
　容器部材４１は、磁性体コア１０、ホール素子２０、回路基板５０及びコネクタ６０を一定の位置関係で支持するとともにそれらを収容する部材である。但し、コネクタ６０は、一部が露出する状態で絶縁筐体４０に収容されている。
　より具体的には、図１に示されるように、容器部材４１の内側には、コア位置決め部４３、コア固定部４９、素子位置決め部４４及びコネクタ位置決め部４５が形成されている。これらは、磁性体コア１０、ホール素子２０及びコネクタ６０の本体部６１の各々を予め定められた位置で支持する。さらに、容器部材４１の内側には、回路基板５０がその１箇所において固定された基板固定部４６も形成されている。
　また、蓋部材４２は、磁性体コア１０、ホール素子２０、コネクタ６０及び回路基板５０を支持する容器部材４１に取り付けられる。蓋部材４２は、容器部材４１に対し、回路基板５０を挟み込みつつ、容器部材４１の開口部を塞ぐ状態で取り付けられる。
　容器部材４１及び蓋部材４２には、それらを組み合わせ状態で保持するロック機構４７が設けられている。図１に示されるロック機構４７は、容器部材４１の側面に突出して形成された爪部４７１と、蓋部材４２の側方に形成された環状の枠部４７２とを備える。容器部材４１の爪部４７１が、蓋部材４２の枠部４７２が形成する孔に嵌り込む。これにより、容器部材４１及び蓋部材４２は、それらが組み合わされた状態で保持される。以下、各部品の支持構造について説明する。
　＜磁性体コアの支持構造＞
　次に、図３から図６を参照しつつ、絶縁筐体４０における磁性体コア１０の支持構造について説明する。
　図３は、容器部材４１における磁性体コア１０を支える部分の正面図である。図４は、容器部材４１における磁性体コア１０を支える部分の断面図及び磁性体コア１０の側面図である。図４に示される断面は、図３に示されるＩＩ－ＩＩ平面での断面である。図５は電流検出装置１における磁性体コア１０を位置決めする部分の正面図である。図６は、電流検出装置１における磁性体コア１０を位置決めする部分の断面図である。図６に示される断面は、図５に示されるＩＩＩ－ＩＩＩ平面での断面である。
　図３から図６に示されるように、容器部材４１に形成されたコア位置決め部４３は、２つのコア内縁側面支え部４３ａと、２つのコア外縁側面支え部４３ｂと、により構成されている。さらに、容器部材４１には、磁性体コア１０の張出部１０２が固定される２つのコア固定部４９も形成されている。
　２つのコア内縁側面支え部４３ａは、容器部材４１に突起して形成され、その側面において磁性体コア１０の内縁側の側面におけるギャップ部１２の両側の部分に接する。２つのコア外縁側面支え部４３ｂは、容器部材４１に突起して形成されている。２つのコア外縁側面支え部４３ｂは、その側面において磁性体コア１０の外縁側の側面におけるギャップ部１２の両側の部分に接する。
　図５に示されるように、２つのコア内縁側面支え部４３ａ及び２つのコア外縁側面支え部４３ｂは、磁性体コア１０における両端面１３各々の近傍の側面を挟み込むことにより、第三方向（Ｚ軸方向）における磁性体コア１０の位置を保持する。
　また、容器部材４１の内側面には、素子位置決め部４４が、コア位置決め部４３により支えられた磁性体コア１０のギャップ部１２内へ起立して形成されている。この素子位置決め部４４は、磁性体コア１０のギャップ部１２に嵌り込むことにより、第二方向（Ｙ軸方向）における磁性体コア１０の移動を制限する。
　即ち、素子位置決め部４４は、その側面において磁性体コア１０の両端面１３各々に接することにより、ホール素子２０の第二方向における位置を保持する。なお、後述するように、素子位置決め部４４は、ホール素子２０を支持する部分であるが、磁性体コア１０の移動を制限する部分でもある。
　図５に示される磁性体コア１０は、容器部材４１のコア内縁側面支え部４３ａ、コア外縁側面支え部４３ｂ及び素子位置決め部４４によって第二方向及び第三方向の位置が保持されている。換言すれば、コア内縁側面支え部４３ａ、コア外縁側面支え部４３ｂ及び素子位置決め部４４は、磁性体コア１０の側面に接して磁性体コア１０の側面側への移動を制限する部分である。
　また、図３から図６に示されるように、コア固定部４９は、容器部材４１の内側面に突起して柱状に形成されている。また、図３及び図４に示されるように、磁性体コア１０が固定される前の状態において、コア固定部４９の先端部４９１から途中の部分は、磁性体コア１０の張出部１０２における孔１４に通すことが可能な太さで形成されている。また、コア固定部４９の根元部分は、段差部４９２を介して磁性体コア１０の張出部１０２における孔１４よりも大きな太さで形成されている。
　なお、図４において容器部材４１に収容された磁性体コア１０が仮想線（二点鎖線）により描かれている。
　図４及び図６に示されるように、コア固定部４９は、磁性体コア１０の張出部１０２の孔１４に通され、その後、コア固定部４９の先端部４９１は、溶融成形によって張出部１０２の孔１４よりも大きく成形される。これにより、磁性体コア１０の張出部１０２は、コア固定部４９に固定された状態となる。
　なお、コア固定部４９の先端部４９１の溶融成形の工程は、例えば、コア固定部４９の先端部４９１が、超音波加熱器又はヒータを内蔵した金型などの加熱器によって加熱されつつ押しつぶされる工程である。
　即ち、図６に示されるように、磁性体コア１０の張出部１０２が固定された後のコア固定部４９は、張出部１０２に形成された孔１４を通る貫通部４９３と、その貫通部４９３の先端に連なる抜け止め部４９１Ａとを有する。抜け止め部４９１Ａは、溶融成形により張出部１０２の孔１４よりも大きく成形された部分である。
　図６に示されるように、磁性体コア１０の張出部１０２は、コア固定部４９の段差部４９２と抜け止め部４９１Ａとの間に挟み込まれることにより、コア固定部４９に固定される。
　本実施形態においては、磁性体コア１０は、コア位置決め部４３によって第二方向（Ｙ軸方向）及び第三方向（Ｚ軸方向）の位置が保持され、コア固定部４９によって第一方向（Ｘ軸方向）の位置が保持される。
　＜ホール素子の支持構造＞
　次に、図１、図３及び図５を参照しつつ、絶縁筐体４０におけるホール素子２０の支持構造について説明する。
　図３及び図５に示されるように、容器部材４１の内側面には、素子位置決め部４４が、磁性体コア１０のギャップ部１２内へ起立して形成されている。素子位置決め部４４は、磁性体コア１０のギャップ部１２の位置においてホール素子２０の磁気検知部２１が嵌め入れられる窪み４４１（空間）を形成している。本実施形態においては、素子位置決め部４４は、磁気検知部２１が嵌め入れられる窪み４４１を取り囲む壁状に形成されている。
　素子位置決め部４４は、それが形成する窪み４４１に嵌め入れられたホール素子２０の磁気検知部２１に対して周囲から接することによりホール素子２０の磁気検知部２１を一定の位置で支持する。これにより、ホール素子２０は、そのリード端子２２が第一方向（Ｘ軸方向）に平行に延び出た状態で保持される。
　素子位置決め部４４は、主として第二方向及び第三方向（Ｙ－Ｚ平面方向）におけるホール素子２０の位置を保持する。また、ホール素子２０はごく軽量な部品である。そのため、素子位置決め部４４は、その内側面とホール素子２０の磁気検知部２１との摩擦抵抗により、第一方向（Ｘ軸方向）においても、ホール素子２０の位置をある程度は保持できる。
　さらに、素子位置決め部４４は、その外側面において磁性体コア１０の両端面１３と接することにより、磁性体コア１０の第二方向（Ｙ軸方向）の位置を保持する。前述したように、素子位置決め部４４は、ホール素子２０の磁気検知部２１を位置決めする機能と、磁性体コア１０を位置決めする機能を兼ね備えている。
　また、後述するように、回路基板５０は、ホール素子２０の磁気検知部２１が素子位置決め部４４によって位置決めされた状態で、容器部材４１内に固定される。その際、ホール素子２０のリード端子２２が、回路基板５０のホール素子実装孔５３に嵌り込む。その後、ホール素子２０のリード端子２２は、半田により回路基板５０に固着される。従って、第一方向（Ｘ軸方向）におけるホール素子２０の位置は、固定された回路基板５０により保持される。
　＜コネクタの支持構造＞
　次に、図１を参照しつつ、絶縁筐体４０におけるコネクタ６０の支持構造について説明する。コネクタ６０は、容器部材４１に形成されたコネクタ位置決め部４５によって支持される。
　コネクタ位置決め部４５は、コネクタ６０のリード端子６２が第一方向（Ｘ軸方向）に平行に延び出る状態で、３方向においてコネクタ６０の本体部６１を嵌め入れ構造により位置決めする部分である。それら３方向は、相互に直交する第一方向（Ｘ軸方向）、第二方向（Ｙ軸方向）及び第三方向（Ｚ軸方向）である。即ち、コネクタ位置決め部４５は、３次元方向においてコネクタ６０の位置を保持する。
　＜回路基板の支持構造＞
　次に、図１を参照しつつ、絶縁筐体４０における回路基板５０の支持構造について説明する。
　回路基板５０は、その１箇所において基板固定部４６に固定される。図１に示されるように、基板固定部４６は、容器部材４１の内側面から突起して形成された部分である。基板固定部４６には、１つの基板固定部４６のみが形成されている。
　図１に示されるように、基板固定部４６の先端部分４６１には、第二ネジ７２が締め込まれるネジ孔４６０が形成されている。さらに、基板固定部４６の先端部分４６１は、回路基板５０に形成された第二貫通孔５２に対してその内側面に密接しつつ嵌り込む大きさで形成されている。
　また、基板固定部４６の先端部分４６１は、それよりも根元側の部分に対し、段差部４６２を介して細く形成されている。基板固定部４６における段差部４６２から先端までの長さは、回路基板５０の厚みとほぼ同じ、或いは回路基板５０の厚みよりもわずかに短く形成されている。
　回路基板５０は、磁性体コア１０、ホール素子２０及びコネクタ６０が、それぞれコア位置決め部４３、コア固定部４９、素子位置決め部４４及びコネクタ位置決め部４５によって支持された状態で、容器部材４１に取り付けられる。
　図１に示されるように、回路基板５０の縁部には、位置決め用の切れ込み部５５が形成されている。また、容器部材４１の側壁の内側面には、回路基板５０の切れ込み部５５に嵌り込むガイドリブ４８が形成されている。
　回路基板５０は、容器部材４１のガイドリブ４８が切れ込み部５５に嵌る向きで、容器部材４１に取り付けられる。これにより、ホール素子２０のリード端子２２がホール素子実装孔５３に嵌り込み、コネクタ６０のリード端子２２がコネクタ実装孔５４に嵌り込み、さらに、基板固定部４６の先端部分４６１が第二貫通孔５２に嵌り込む。さらに、コネクタ６０の２つのネジ座６３に形成されたネジ孔６３０と回路基板５０の２つの第一貫通孔５１とが重なる。
　そして、２本の第一ネジ７１がコネクタ６０のネジ座６３のネジ孔６３０に締め込まれることにより、コネクタ６０が回路基板５０に固定される。また、１本の第二ネジ７２が基板固定部４６のネジ孔４６０に締め込まれる。これにより、回路基板５０は、基板固定部４６の段差部４６２と第二ネジ７２の頭部との間に挟み込まれ、基板固定部４６に固定される。
　また、回路基板５０の切れ込み部５５に嵌り込んだ容器部材４１のガイドリブ４８は、第二ネジ７２が基板固定部４６のネジ孔４６０に締め込まれる際に、回路基板５０の連れ回りを防止する役割を果たす。即ち、ガイドリブ４８は、回路基板５０の縁部に接して回路基板５０が基板固定部４６に固定された部位を中心に回転することを制限する。
　また、ホール素子実装孔５３に挿入されたホール素子２０のリード端子２２、及びコネクタ実装孔５４に挿入されたコネクタ６０のリード端子２２は、半田により回路基板５０に固着される。
　全ての部品が容器部材４１内に収容されると、蓋部材４２が容器部材４１に組み合わされ、容器部材４１及び蓋部材４２は、ロック機構４７により絶縁筐体４０として合体した状態で保持される。
　＜効果＞
　電流検出装置１において、磁性体コア１０は、磁束の主要ルート（環状経路）を形成する本体部１０１から外側へ張り出した張出部１０２において絶縁筐体４０のコア固定部４９に固定される。磁性体コア１０の張出部１０２が強固に固定されても、磁性体コア１０における磁束の主要ルートを形成する本体部１０１は圧迫されない。
　従って、電流検出装置１において、磁性体コア１０は、その張出部１０２において多少強い圧力を受けても、磁束の主要ルートの部分における歪みはほとんど生じない。この場合、電流検出誤差に及ぼす影響は小さい。さらに、非導電性のコア固定部４９の接触は、磁性体コア１０の磁気に影響しない。従って、磁性体コア１０に強い力が加わること、及び磁性体コア１０に導電性部材が接触すること、に起因する電流検出の誤差は抑制される。
　さらに、電流検出装置１において、磁性体コア１０の張出部１０２が絶縁筐体４０のコア固定部４９に強固に固定される。これにより、絶縁筐体４０内での磁性体コア１０の振動に起因する異音及び摩耗の発生が抑制される。
　また、磁性体コア１０は、本体部１０１における中空部１１の両側の２箇所で固定される。そのため、磁性体コア１０は、数少ない固定箇所において安定した状態で固定される。特に、２つの張出部１０２が、本体部１０１における中空部１１の両側の外縁部のうち、本体部１０１の重心位置を通る直線上の位置に形成されていれば、磁性体コア１０は、より安定した状態で固定される。
　また、磁性体コア１０の張出部１０２は、孔１４を通る貫通部４９３と溶融成形により成形された抜け止め部４９１Ａとにより構成されるコア固定部４９に固定される。この場合、磁性体コア１０の張出部１０２は、ネジ留め又は挟み込みなどによって固定される場合のように強い圧力を受けることなく固定される。そのため、磁性体コア１０の固定構造が電流検出誤差に及ぼす影響はさらに低減される。
　また、磁性材料からなる粉体の焼結により成形された焼結タイプの磁性体コア１０は、張出部１０２を有するような異形に成形された場合でも、高い歩留まりで製造可能である。従って、製造コストが抑制される。さらに、焼結タイプの磁性体コア１０は、複数の部材を位置決めしつつ接合するという寸法誤差を引き起こしやすい工程を経ずに製造できる。この場合、磁性体コア１０を高い寸法精度で製造することが可能である。その結果、磁性体コア１０の寸法誤差に起因する電流の検出誤差が生じにくい。
　さらに、焼結タイプの磁性体コア１０が採用された場合、積層タイプの磁性体コアが採用される場合に比べ、製造の工数及びコストを低減できる点においても優れている。
　＜その他＞
　電流検出装置１において、磁性体コア１０が、張出部１０２を１つのみ有すること、或いは３つ以上の張出部１０２を有することも考えられる。
　また、電流検出装置１において、磁性体コア１０の張出部１０２が、溶融成形によって一部が成形されるコア固定部４９に固定される場合の他、他の固定構造により絶縁筐体４０に固定されることも考えられる。
　例えば、磁性体コア１０の張出部１０２が、基板固定部４６と同様の構造を有するコア固定部に対してネジにより固定されるこが考えられる。この場合、ネジは、合成樹脂などの非導電性の材料で構成されることが望ましい。
　また、磁性体コア１０の張出部１０２が、容器部材４１の一部と蓋部材４２の一部とにより挟み込まれることによって絶縁筐体４０内に固定されることも考えられる。
　１　電流検出装置
　１０　磁性体コア
　１１　磁性体コアの中空部
　１２　磁性体コアのギャップ部
　１３　磁性体コアの端面
　１４　孔
　２０　ホール素子
　２１　ホール素子の磁気検知部
　２２　ホール素子のリード端子
　３０　送電路
　４０　絶縁筐体
　４１　容器部材
　４２　蓋部材
　４３　コア位置決め部
　４３ａ　コア内縁側面支え部
　４３ｂ　コア外縁側面支え部
　４４　素子位置決め部
　４５　コネクタ位置決め部
　４６　基板固定部
　４７　ロック機構
　４８　ガイドリブ
　４９　コア固定部
　５０　回路基板
　５１　第一貫通孔
　５２　第二貫通孔
　５３　ホール素子実装孔
　５４　コネクタ実装孔
　５５　回路基板の切れ込み部
　６０　コネクタ
　６１　コネクタの本体部
　６２　コネクタのリード端子
　６３　コネクタのネジ座
　６４　コネクタの支柱部
　７１　第一ネジ
　７２　第二ネジ
　１０１　磁性体コアの本体部
　１０２　磁性体コアの張出部
　４０１　電流通過孔
　４１１　外側枠部
　４２１　内側枠部
　４４１　窪み
　４６０　基板固定部のネジ孔
　４６１　基板固定部の先端部分
　４６２　基板固定部の段差部
　４７１　爪部（ロック機構）
　４７２　枠部（ロック機構）
　４９１　コア固定部の先端部
　４９１Ａ　コア固定部の抜け止め部
　４９２　コア固定部の段差部
　４９３　コア固定部の貫通部
　６１０　コネクタの接続口
　６３０　コネクタのネジ座のネジ孔

Claims (5)

  1. 　磁性材料からなる磁性体コア（１０）と、
    　前記磁性体コア（１０）及び前記磁性体コア（１０）に生じる磁束を検出する磁電変換素子（２０）を収容する筐体（４０）と、を備える電流検出装置であって、
    　前記磁性体コア（１０）は、
    　電流が通過する中空部（１１）の周囲を囲む環状経路に沿って一連に形成された本体部（１０１）と、
    　前記本体部（１０１）から外側に張り出して形成された張出部（１０２）と、を有し、
    　前記筐体（４０）は、
    　前記磁性体コア（１０）の前記張出部（１０２）が固定されたコア固定部（４９）を有する、電流検出装置。
  2. 　前記磁性体コア（１０）には、２つの前記張出部（１０２）が、前記本体部（１０１）における前記中空部（１１）の両側の２箇所の外縁部に形成されている、請求項１に記載の電流検出装置。
  3. 　前記筐体（４０）の前記コア固定部（４９）は、前記筐体（４０）の内側に突起して形成され、前記磁性体コアの前記張出部（１０２）に形成された孔（１４）を通る貫通部（４９３）と、該貫通部（４９３）の先端に連なり溶融成形により前記張出部の孔（１４）よりも大きく成形された抜け止め部（４９１Ａ）と、を有する、請求項１又は請求項２に記載の電流検出装置。
  4. 　前記磁性体コア（１０）は磁性材料からなる粉体の焼結により成形された部材である、請求項１から請求項３のいずれかに記載の電流検出装置。
  5. 　磁性材料からなる磁束検出用の磁性体コア（１０）であって、
    　電流が通過する中空部（１１）の周囲を囲む環状経路に沿って一連に形成された本体部（１０１）と、
    　前記本体部（１０１）から外側に張り出して形成された張出部（１０２）と、を有する磁性体コア。
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