WO2018163684A1 - 電流センサ - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a current sensor that calculates a current value based on a magnetic field generated by a current to be measured, and more particularly to a current sensor that reduces an influence from a bus bar located next to the current sensor.
- a sensor described in Patent Document 1 As a current sensor for calculating a current value based on a magnetic field generated by a current to be measured, a sensor described in Patent Document 1 is known.
- the current sensor described in Patent Document 1 is provided in the vicinity of a bus bar that transmits three-phase AC power to a three-phase AC motor, and the current of each bus bar is measured by a magnetoelectric conversion element.
- the current sensor in this type of bus bar has a plurality of metal plates arranged vertically in parallel with their plate thickness surfaces arranged vertically, and provided with a rectangular cutout from one end (upper) of the plate thickness, A magnetoelectric conversion element is arranged at the notch, and the current flowing through the bus bar is measured.
- the magnetoelectric conversion element is arranged so that the magnetic sensitive surface faces the plate thickness surface of the bus bar, and the height of the arrangement is matched to the height of the magnetic field center of the adjacent bus bar. This is to make the magnetic field center from the adjacent bus bar perpendicular to the magnetic sensing surface of the magnetoelectric conversion element so that the magnetoelectric conversion element is not affected by noise from the adjacent bus bar.
- Patent Document 1 as described in FIG. 1, as a configuration for installing the magnetoelectric conversion element, a substrate is formed in a crank shape in accordance with the shape of the notch provided shifted in the extending direction of the bus bar, The substrate is arranged in the horizontal direction, and a magnetoelectric conversion element is provided on the surface of the substrate.
- the current sensor described in Patent Document 1 is a magnetoelectric conversion element. Is placed so as to be the current center of the bus bar located next to it.
- this type of bus bar is often used for vehicles such as hybrid vehicles.
- a bus bar used in a vehicle needs to be bent at right angles at a plurality of locations due to problems with the relationship with other devices and a demand for downsizing, and the straight portion cannot be made longer.
- the present invention provides a current capable of reducing the influence of the magnetic field of the bus bar located next to the notch portion and the magnetoelectric transducer in the vicinity of the corner portion of the bus bar.
- a current sensor includes a plurality of bus bars arranged in parallel, a magnetoelectric conversion element that detects an induced magnetic field generated by a current flowing through the bus bar, and the magnetoelectric conversion element. And an insulating substrate, wherein the bus bar has a rising portion that rises upward from the reference surface when a horizontal plane is used as a reference surface, and a direction parallel to the reference surface from the rising portion. An extending portion that extends, a cutout portion that is recessed downward from the upper end of the extending portion, and a step portion that is provided so as to include a lower portion of the notched portion and protrudes downward from the lower end of the extending portion.
- the plurality of bus bars include at least a first bus bar and a second bus bar located next to the first bus bar, and the first bus bar includes a first rising portion that is the rising portion; A first extending portion that is the extending portion; a first notched portion that is the notched portion; and a first step portion that is the stepped portion, and the second bus bar is a first portion that is the rising portion.
- the second stepped portion is disposed continuously from the second rising portion in the extending direction of the second extending portion, and is arranged to face the side surface of the first extending portion to be placed.
- the element is disposed so as to face the side surface of the second extending portion that is continuously located in the extending direction with respect to the second notch, and the second magnetoelectric conversion element is lower than the first magnetoelectric conversion element. It is characterized by being arranged in.
- the second bus bar has the magnetoelectric conversion element disposed at a position closer to the rising portion.
- the 2nd magnetoelectric conversion element located in a 2nd notch part has faced the side surface of the 1st extending
- the second magnetoelectric conversion element is disposed below the first magnetoelectric conversion element. For this reason, it can avoid being influenced by the magnetic field produced in the 1st extending part of the 1st bus bar located adjacent to the side of the 2nd magnetoelectric conversion element.
- the magnetoelectric conversion element is disposed so as to face the bottom surface in the notch portion, and the side surface of the adjacent bus bar and the sensitivity axis are orthogonal to each other.
- the sensitivity axis is an axis indicating a direction suitable for detection of the induced magnetic field in the magnetoelectric conversion element.
- the first magnetoelectric conversion element is mounted on the upper surface of the substrate and the second magnetoelectric conversion element is mounted on the lower surface of the substrate. According to this configuration, since the first magnetoelectric conversion element and the second magnetoelectric conversion element may be mounted on the upper surface (front surface) and the lower surface (back surface) of the substrate, the second magnetoelectric conversion element can be easily used as the first magnetoelectric conversion element. On the other hand, it can be arranged at a lower position.
- step difference part It may be located below the lower edge.
- the center of the magnetic field generated in the first extending portion of the first bus bar and the second magnetoelectric conversion The vertical position of the element may be displaced. Even in such a case, by changing the position of the lower edge of the first extending portion, the center of the magnetic field generated by the current flowing through the first extending portion and the vertical position of the second magnetoelectric conversion element are adjusted. can do.
- the portion extending from the lower end of the second extending portion has a notch for adjustment provided in a portion continuous with the second step portion in the second extending portion. Also good. By changing the cutout depth of the adjustment cutout portion, the center of the magnetic field generated by the current flowing through the second extending portion and the vertical position of the first magnetoelectric conversion element can be adjusted.
- the present invention in the current sensor, even when the notch portion and the magnetoelectric conversion element are arranged near the rising portion of the bus bar, it is possible to reduce the influence of the magnetic field of the adjacent bus bar.
- FIG. 4 is explanatory drawing taken along line IV-IV in FIG. 1.
- FIG. 5 is a sectional view taken along line VV in FIG. 1.
- A) is explanatory drawing which shows the state which looked at the 1st bus bar which concerns on the one modified example of this embodiment from the side surface
- B) is the state which looked at the 2nd bus bar which concerns on the one modified example of this embodiment from the side surface.
- the current sensor 1 includes three bus bars arranged in parallel, each bus bar having a notch, and a magnetoelectric conversion element mounted on the notch. It has become arranged.
- the magnetoelectric conversion element for example, a magnetoresistance effect element can be used.
- each bus bar has a first bus bar 10 disposed on the front side and a rear side, and a second bus bar 20 disposed therebetween.
- the first bus bar 10 and the second bus bar 20 are formed by pressing a metal plate or the like, and the plate thickness direction is the vertical direction (Z direction in FIG. 1). And it is installed toward the extending
- bus bars also have terminal portions (first terminal portion 11 and second terminal portion 21) connected to other devices and the like.
- the back surface of the terminal portion is a reference surface (horizontal plane) B.
- the first bus bar 10 extends from the first rising portion 12 rising upward from the first terminal portion 11 of the reference plane B, the first corner portion 13 positioned at the upper end of the first rising portion 12, and the first corner portion 13. It has the 1st extending
- first extending portion 14 is provided with a first cutout portion 15 cut out in a square U shape (rectangular shape) from the upper side to the lower side.
- a first magnetoelectric conversion element 18 to be described later is disposed in the first notch 15. Further, downward from the lower end portion of the first extending portion 14 so as to include the lower portion of the first cutout portion 15 (specifically, below the first bottom surface 16 that is the bottom surface of the first cutout portion 15).
- a protruding first step portion 17 is provided.
- the first extending portion 14 of the first bus bar 10 is positioned in the extending direction more than the proximal first extending portion 14 a positioned near the first rising portion 12 and the first cutout portion 15.
- the distal first extending portion 14b is divided.
- the vertical width of the proximal first extending portion 14a is wider than the vertical width of the distal first extending portion 14b. That is, as shown in FIG. 2A, the lower end edge of the proximal first extending portion 14a is disposed below the lower end edge of the distal first extending portion 14b by a length ⁇ L.
- the second bus bar 20 has a second rising portion 22 rising from the second terminal portion 21 of the reference plane B, a second corner portion 23 positioned at the upper end of the second rising portion 22, and a second extending portion 24 extending in the extending direction.
- the second extending portion 24 has a second cutout portion 25 that is cut out in a square U shape from the upper side to the lower side, a second cutout portion 25, and a bottom surface of the second cutout portion 25.
- a second stepped portion 27 protruding downward from a certain second bottom surface 26 is provided.
- a second magnetoelectric conversion element 28 to be described later is disposed in the second notch 25.
- the second step portion 27 is provided continuously with the second rising portion 22, and the second extending portion 24 is provided between the second rising portion 22 and the second step portion 27.
- the substrate 2 is disposed in the horizontal direction across the two first bus bars 10 and the one second bus bar 20.
- Two first magnetoelectric conversion elements 18 are mounted on the upper surface of the substrate 2, and one second magnetoelectric conversion element 28 is mounted on the lower surface.
- illustration is abbreviate
- the first magnetoelectric conversion element 18 is disposed above the first bottom surface 16 in the first cutout portion 15 of the first bus bar 10. Since the first magnetoelectric conversion element 18 is mounted on the upper surface of the substrate 2, the first mounting surface 18 a is fixed so as to face the first bottom surface 16 through the substrate 2. Further, as shown in FIG. 3, the first magnetoelectric conversion element 18 has a first sensitivity axis 18 b (an arrow inside the first magnetoelectric conversion element 18 in FIG. 3) that is a sensitivity axis of the adjacent second bus bar 20.
- the second extending portion 24 is provided so as to be orthogonal to the side surface.
- the second magnetoelectric conversion element 28 is disposed above the second bottom surface 26 in the second cutout portion 25 of the second bus bar 20 as shown in FIGS. 1 and 2. Since the second magnetoelectric conversion element 28 is mounted on the lower surface of the substrate 2, the second mounting surface 28 a is fixed so as to directly face the second bottom surface 26. Further, as shown in FIG. 3, the second magnetoelectric conversion element 28 has a first sensitivity axis 28b (an arrow inside the second magnetoelectric conversion element 28 in FIG. 3) that is a sensitivity axis adjacent to both side surfaces. It is provided so as to be orthogonal to the side surface of the proximal first extending portion 14 a of the bus bar 10.
- the first sensitivity axis 18b and the second sensitivity axis 28b are arranged in the X direction on a plane parallel to the front surface or the back surface of the substrate 2 (XY direction).
- the first sensitivity axis 18b is arranged in a direction orthogonal to the extending direction (Y direction) of the first extending portion 14 in the first cutout portion 15 of the first bus bar 10.
- the second sensitivity axis 28b is arranged in a direction orthogonal to the extending direction of the second extending portion 24.
- the operation when the current of the first bus bar 10 and the second bus bar 20 is detected in the current sensor 1 of the present embodiment will be described.
- the dotted line indicated by the symbol A indicates the center of the current flow in the first bus bar 10 and the second bus bar 20.
- the current is curved from the first rising portion 12 at the first corner portion 13 and flows to the proximal first extending portion 14a. Since the first cutout portion 15 is present at the rear end portion of the first extending portion 14a, the first extending portion 14a flows through a position below the center position of the proximal first extending portion 14a (the chain line C ′ in FIG. 2A) ( Point C in FIG.
- the vertical position of the second magnetoelectric transducer 28 is arranged in accordance with the position C of the current center in the proximal first extending portion 14a.
- the second magneto-electric conversion element 28 thereby reducing the influence of the magnetic field M 1 from the first bus bar 10 is located next.
- stretching part 14a is wider than the width
- the second rising portion 22 and the second stepped portion 27 are formed continuously, so that the current proceeds upward through the second rising portion 22. , Flows through the second step portion 27 to the second extending portion 24. At that time, the center of the current rises in the oblique direction along the second stepped portion 27 and passes through the substantially central position in the vertical direction of the second extending portion 24 (point D and alternate long and short dash line D 'in FIG. 2B).
- the vertical position of the first magnetoelectric conversion element 18 is arranged in accordance with the position D of the current center in the second extending portion 24.
- the first electromagnetic element 18 thereby reducing the influence of the magnetic field M 2 from the second bus bar 20 is located next.
- the current sensor 1 has the first magnetoelectric conversion element 18 mounted on the front surface of the substrate 2 and the second magnetoelectric conversion element 28 mounted on the back surface of the substrate 2, thereby providing the second magnetoelectric conversion.
- the element 28 is arranged below the first magnetoelectric conversion element 18. Therefore, in order to make the vertical position of the second magnetoelectric conversion element 28 different from that of the first magnetoelectric conversion element 18, there is no need for means such as changing the shape of the substrate or adding other members.
- the position of the second magnetoelectric transducer 28 can be adjusted with a simple configuration.
- the resistance of these bus bars may be different. Specifically, since the current path of the first bus bar 10 is longer than that of the second bus bar 20, the resistance tends to be relatively large. In such a case, by setting the lower end of the proximal first extending portion 14a to be lower than the lower end of the distal first extending portion 14b, the proximal first extending portion 14a and the first step portion The cross-sectional area at the connecting portion can be increased, and the resistance of the first bus bar 10 can be reduced.
- the vertical position of the first magnetoelectric conversion element 18 and the vertical position of the second magnetoelectric conversion element 28 are different.
- the shape of the first bus bar 10 and the second bus bar 20 is set so that the magnetic positions of the first magnetoelectric conversion element 18 and the second magnetoelectric conversion element 28 provided above and below the substrate 2 are appropriate. Change it.
- FIG. 6 (A) is an explanatory view showing a state in which the first bus bar according to a modification of the present embodiment is viewed from the side.
- FIG. 6B is an explanatory diagram illustrating a state in which the second bus bar according to a modification of the present embodiment is viewed from the side.
- FIG. 6 (A) by adjusting the position of the lower end edge 14aL of the proximal first extending portion 14a, the center position of the current flowing through the first extending portion 14 can be changed in the vertical direction. It is.
- FIG. 6 (A) is an explanatory view showing a state in which the first bus bar according to a modification of the present embodiment is viewed from the side.
- FIG. 6 (A) by adjusting the position of the lower end edge 14aL of the proximal first extending portion 14a, the center position of the current flowing through the first extending portion 14 can be changed in the vertical direction. It is.
- FIG. 6 (A) by adjusting the position of the lower end edge 14
- the current path in the case where the position of the lower end edge 14aL of the proximal first extending portion 14a is the position of the two-dot chain line is represented by reference numeral A10, and the lower end edge of the proximal first extending portion 14a.
- the current path in the case where the position of 14aL is the position of the solid line is represented by reference numeral A1.
- the current path can be moved downward by changing the position of the lower end edge 14aL of the proximal first extending portion 14a downward.
- the induced magnetic field due to the current flowing through the first bus bar 10 is changed to the second mounting surface 28a and the second second magnetic surface 28a. It is possible to intersect the sensitivity axis 28b in a state closer to orthogonal.
- an adjustment notch 29 that is recessed upward from the lower end edge 24 ⁇ / b> L of the second extending portion 24 is provided in a portion of the second extending portion 24 that is continuous with the second stepped portion 27.
- the current path can be moved upward.
- the induced magnetic field due to the current flowing through the second bus bar 20 is converted into the first mounting surface 18a of the first magnetoelectric conversion element 18 and the first mounting surface 18a. It is possible to intersect with the sensitivity axis 18b in a state closer to orthogonal.
- first bus bars 10 and one second bus bar 20 are used, but two second bus bars 20 and one first bus bar 10 may be used. Further, the number of each bus bar is not limited to three and can be any number.
- the shape of the 1st bus bar 10 and the 2nd bus bar 20 is made into the shape shown in FIG. 1 thru
- the corners of each bus bar are formed at right angles, but the corners may be chamfered in a straight line shape or an arc shape.
- the first rising portion 12 is vertically raised from the first terminal portion 11, but may be formed at different angles. Further, the first rising portion 12 and the first extending portion 14 are also at right angles, but may be different angles. The same applies to the second bus bar 20.
- the current flowing through the first stepped portion 17 mainly flows above (on the first cutout portion 15 side). Therefore, the length in the extending direction at the lower end of the first step portion 17 may be shorter than the length in the extending direction at the upper end, that is, it may be shaped like a trapezoid with a short bottom. By doing so, the first bus bar 10 can be reduced in weight.
- the magnetoelectric conversion element other types of elements such as a Hall element may be used in addition to the magnetoresistive effect element.
- a Hall element in the present invention, the normal direction of the magnetosensitive surface is defined as the sensitivity axis direction.
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Abstract
バスバのコーナ部近傍に切り欠き部及び磁電変換素子を配置した場合であっても、隣に位置するバスバの磁界の影響を低減できる電流センサ１は、基板２、第１バスバ１０、及び第２バスバ２０を備える。第１バスバ１０は、第１端子部１１、第１立ち上がり部１２、第１延伸部１４、第１切り欠き部１５、及び第１段差部１７を有する。第２バスバ２０は、第２端子部２１、第２立ち上がり部２２、第２延伸部２４、第２切り欠き部２５、及び第２段差部２７を有し、第２段差部２７と第２立ち上がり部２２とが連結されている。第２磁電変換素子２８は基板２の下面に実装され、第１磁電変換素子１８は基板２の上面に実装されている。
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、特に隣に位置するバスバからの影響を低減させる電流センサに関する。
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、３相交流モータに３相交流電力を伝達するバスバの近傍に設けられ、これらの各バスバの電流を磁電変換素子によって計測している。
この種のバスバにおける電流センサは、複数の金属板を、その板厚面を上下に配置して縦に並列に配置し、板厚の端面の一方（上方）から矩形状に切り欠きを設け、その切り欠き部分に磁電変換素子を配置してバスバに流れる電流を計測している。
磁電変換素子は、感磁面がバスバの板厚面に向くように配置され、その配置される高さは、隣に位置するバスバの磁界中心の高さに合わせている。これは、隣に位置するバスバからの磁界中心を磁電変換素子の感磁面と直交させて、隣のバスバからのノイズの影響を磁電変換素子が受けないようにするためである。
特許文献１では、その図１に記載されているように、磁電変換素子の設置の構成として、バスバの延伸方向にずらして設けられた切り欠きの形状に合わせてクランク状に基板を形成し、その基板を水平方向に配置し、その基板の表面に磁電変換素子を設けている。
特許文献１に記載の電流センサは、バスバに形成された矩形状の切り欠きによって、隣に位置するバスバの電流中心がバスバの高さ方向の中心から移動している点に鑑み、磁電変換素子の設置位置を、隣に位置するバスバの電流中心となるように配置している。
一方、この種のバスバは、ハイブリッド車等の車両に用いられることが多い。車両に用いられるバスバは、他の機器との関係や小型化の要請等の問題から、複数箇所で直角に曲げる必要があり、さらに直線部分を長くすることができない。
このような状況において、特許文献１に記載のように磁電変換素子を配置すると、磁電変換素子を設置するための切り欠きを直角のコーナ部の近傍に配置しなければならない。本願発明者等が検証したところによると、バスバのコーナ部近傍に切り欠き部を設ける場合、磁電変換素子に対して隣に位置するバスバの磁界の影響が大きくなり、磁電変換素子に対するノイズの増大が避けられず、ＳＮ比が低下することが判明した。
本発明は、上記課題を解決するために、バスバのコーナ部近傍に切り欠き部及び磁電変換素子を配置した場合であっても、隣に位置するバスバの磁界の影響を低減させることができる電流センサを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の電流センサは、平行に配置された複数のバスバと、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電変換素子と、前記磁電変換素子が実装される絶縁性の基板と、を備える電流センサであって、前記バスバは、水平面を基準面としたときに、前記基準面から上方に立ち上がる立ち上がり部と、前記立ち上がり部から前記基準面と平行な方向に延びる延伸部と、前記延伸部の上端から下方に向けて凹む切り欠き部と、前記切り欠き部の下方を含むように設けられ前記延伸部の下端から下方に向けて突出する段差部とを備え、前記複数のバスバは、少なくとも第１バスバと、前記第１バスバの隣に位置する第２バスバを有し、前記第１バスバは、前記立ち上がり部である第１立ち上がり部と、前記延伸部である第１延伸部と、前記切り欠き部である第１切り欠き部と、前記段差部である第１段差部とを有し、前記第２バスバは、前記立ち上がり部である第２立ち上がり部と、前記延伸部である第２延伸部と、前記切り欠き部である第２切り欠き部と、前記段差部である第２段差部とを有し、前記磁電変換素子は、実装面が前記切り欠き部内においてその底面に対向するとともに、隣に位置するバスバの側面と感度軸とが直交するように配置され、前記第１バスバに設置される第１磁電変換素子と、前記第２バスバに設置される第２磁電変換素子とを有し、前記第１段差部は、前記第１立ち上がり部から前記第１延伸部の延伸方向に離間して設けられ、前記第２電磁変換素子は、前記第１立ち上がり部と前記第１切り欠き部との間に位置する前記第１延伸部の側面に対面するように配置され、前記第２段差部は、前記第２立ち上がり部から前記第２延伸部の延伸方向に連続して設けられ、前記第１電磁変換素子は、延伸方向で前記第２切り欠き部に連続して位置する前記第２延伸部の側面に対面するように配置され、前記第２磁電変換素子は、前記第１磁電変換素子よりも下方に配置されていることを特徴とする。
本発明の電流センサによれば、第２バスバは、第１バスバと比較して、磁電変換素子が立ち上がり部に近い位置に配置されている。第２切り欠き部内に位置する第２磁電変換素子は、第１バスバの第１立ち上がり部と第１段差部との間の第１延伸部の側面に対面している。近年におけるバスバの小型化の要請に伴い、第１バスバにおける第１延伸部の延伸方向の長さを短くする必要が生じている。本願発明者等の種々の実験によれば、当該第１延伸部の長さが短い場合、この第１延伸部内を通る電流の中心は、第１延伸部の下方に移動することが確認されている。
本発明の電流センサでは、第２磁電変換素子を、第１磁電変換素子よりも下方に配置している。このため、第２磁電変換素子の側面に隣に位置する第１バスバの第１延伸部で生じる磁界の影響を受けないようにすることができる。
また、本発明の電流センサでは、磁電変換素子が、切り欠き部内においてその底面に対向するとともに、隣に位置するバスバの側面と感度軸とが直交するように配置されている。感度軸は、磁電変換素子における誘導磁界の検出に適した方向を示す軸であり、この感度軸を隣に位置するバスバの側面と直交させることにより、当該バスバからの誘導磁界の影響を受けないようにしている。
また、本発明の電流センサにおいては、前記第１磁電変換素子が前記基板の上面に実装され、前記第２磁電変換素子が前記基板の下面に実装されていることが好ましい。当該構成によれば、基板の上面（表面）と下面（裏面）に第１磁電変換素子と第２磁電変換素子を実装すればよいので、容易に第２磁電変換素子を第１磁電変換素子に対して下方の位置に配置することができる。
また、当該構成において、前記第１立ち上がり部と前記第１段差部との間に位置する前記第１延伸部の下端縁が、前記第１段差部より延伸方向に位置する前記第１延伸部の下端縁よりも下方に位置してもよい。上述のように、基板の上面と下面に磁電変換素子を実装する場合、第１バスバの形状や基板の厚さによっては、第１バスバの第１延伸部で生じる磁界の中心と第２磁電変換素子の上下方向の位置がずれる場合がある。このような場合であっても、当該第１延伸部の下端縁の位置を変更することにより、第１延伸部を流れる電流により生じる磁界の中心と第２磁電変換素子の上下方向の位置を調整することができる。
また、本発明の電流センサにおいては、前記第２延伸部における前記第２段差部に連続する部分に、前記第２延伸部の下端から上方に設けられた調整用切り欠き部を有していてもよい。調整用切り欠き部の切り欠き深さを変更することにより、第２延伸部を流れる電流により生じる磁界の中心と第１磁電変換素子の上下方向の位置を調整することができる。
本発明によれば、電流センサにおいて、バスバの立ち上がり部近傍に切り欠き部及び磁電変換素子を配置した場合であっても、隣に位置するバスバの磁界の影響を低減させることができる。
次に、本発明の実施形態について、図１～図６を参照して説明する。本実施形態の電流センサ１は、図１に示すように、平行に３本のバスバが配置され、各バスバに切り欠き部が設けられ、当該切り欠き部に対して磁電変換素子を実装した基板を配置したものとなっている。磁電変換素子としては、例えば、磁気抵抗効果素子を用いることができる。
図１において、各バスバは、手前側と奥側に第１バスバ１０が配置され、その間に第２バスバ２０が配置されている。この第１バスバ１０及び第２バスバ２０は、図１及び図２に示すように、金属板をプレス加工等することにより形成したものであり、板厚方向を上下方向（図１におけるＺ方向）及び延伸方向（図１におけるＹ方向）に向けて設置されている。また、これらのバスバの側面は、図１においてＸ方向に向いた状態となる。
また、これらのバスバは、それぞれ他の機器等に接続される端子部（第１端子部１１，第２端子部２１）を有している。本実施形態においては、この端子部の裏面を基準面（水平面）Ｂとする。
第１バスバ１０は、基準面Ｂの第１端子部１１から上方に立ち上がる第１立ち上がり部１２と、第１立ち上がり部１２の上端に位置する第１コーナ部１３と、第１コーナ部１３から延伸方向に延びる第１延伸部１４を有している。
また、第１延伸部１４には、上方から下方に向けて角Ｕ字状（矩形状）に切り欠かれた第１切り欠き部１５が設けられている。この第１切り欠き部１５内に後述する第１磁電変換素子１８が配置される。また、第１切り欠き部１５の下方（具体的には第１切り欠き部１５の底面である第１底面１６の下方）を含むように、第１延伸部１４の下端部から下方に向けて突出する第１段差部１７が設けられている。
本実施形態においては、第１バスバ１０の第１延伸部１４は、第１立ち上がり部１２に近い位置に位置する近位第１延伸部１４ａと、第１切り欠き部１５よりも延伸方向に位置する遠位第１延伸部１４ｂに分かれている。
本実施形態では、近位第１延伸部１４ａの上下方向の幅は、遠位第１延伸部１４ｂの上下方向の幅よりも広くなっている。即ち、図２（Ａ）に示すように、近位第１延伸部１４ａの下端縁が遠位第１延伸部１４ｂの下端縁よりも長さΔＬだけ下方に配置されている。
第２バスバ２０は、基準面Ｂの第２端子部２１から立ち上がる第２立ち上がり部２２と、第２立ち上がり部２２の上端に位置する第２コーナ部２３と、延伸方向に延びる第２延伸部２４を有している。また、第２延伸部２４には、上方から下方に向けて角Ｕ字状に切り欠かれた第２切り欠き部２５と、第２切り欠き部２５と、第２切り欠き部２５の底面である第２底面２６から下方に向けて突出する第２段差部２７が設けられている。第２切り欠き部２５内に後述する第２磁電変換素子２８が配置される。本実施形態においては、第２段差部２７は第２立ち上がり部２２と連続して設けられており、第２立ち上がり部２２と第２段差部２７との間には第２延伸部２４は設けられていない。
基板２は、図１及び図２に示すように、２本の第１バスバ１０及び１本の第２バスバ２０に亘って水平方向に配置されている。基板２の上面には２個の第１磁電変換素子１８が実装されており、下面には１個の第２磁電変換素子２８が実装されている。なお、基板２のその他の構成については図示を省略している。
第１磁電変換素子１８は、図１及び図２に示すように、第１バスバ１０の第１切り欠き部１５内において第１底面１６の上方に配置されている。第１磁電変換素子１８は、基板２の上面に実装されているので、第１実装面１８ａが基板２を介して第１底面１６に対面するように固定されている。また、第１磁電変換素子１８は、図３に示すように、感度軸である第１感度軸１８ｂ（図３における第１磁電変換素子１８の内部の矢印）が、隣接する第２バスバ２０の第２延伸部２４の側面と直交するように設けられている。
第２磁電変換素子２８は、図１及び図２に示すように、第２バスバ２０の第２切り欠き部２５内において第２底面２６の上方に配置されている。第２磁電変換素子２８は、基板２の下面に実装されているので、第２実装面２８ａが第２底面２６に直接対面するように固定されている。また、第２磁電変換素子２８は、図３に示すように、感度軸である第２感度軸２８ｂ（図３における第２磁電変換素子２８の内部の矢印）が両方の側面に隣接する第１バスバ１０の近位第１延伸部１４ａの側面と直交するように設けられている。
このように、本実施形態では、第１感度軸１８ｂ及び第２感度軸２８ｂが、基板２の表面又は裏面に平行な面（Ｘ－Ｙ方向）において、Ｘ方向に向けて配置されている。これにより、第１感度軸１８ｂは、第１バスバ１０の第１切り欠き部１５内において、第１延伸部１４の延伸方向（Ｙ方向）と直交する方向に配置される。第２感度軸２８ｂも同様に、第２延伸部２４の延伸方向と直交する方向に配置される。
次に、本実施形態の電流センサ１において、第１バスバ１０及び第２バスバ２０の電流を検出する際の作動について説明する。図２（Ａ）及び（Ｂ）において、符号Ａで示す点線は、第１バスバ１０及び第２バスバ２０内の電流の流れの中心を示している。
第１バスバ１０に電流が流れると、図２（Ａ）に示すように、電流は第１立ち上がり部１２を上方に進み、第１コーナ部１３、近位第１延伸部１４ａを進み、第１切り欠き部１５の個所で第１段差部１７側に迂回し、第１段差部１７から遠位第１延伸部１４ｂに流れる。
図２（Ａ）に示すように、近位第１延伸部１４ａにおいては、電流は第１立ち上がり部１２から第１コーナ部１３で湾曲されて近位第１延伸部１４ａに流れるが、近位第１延伸部１４ａの後端部分に第１切り欠き部１５があるため、近位第１延伸部１４ａの中心位置（図２（Ａ）における一点鎖線Ｃ’）よりも下方の位置を流れる（図２（Ａ）における点Ｃ）。
本実施形態では、図４に示すように、第２磁電変換素子２８の上下方向の位置を、この近位第１延伸部１４ａにおける電流中心の位置Ｃに合わせて配置している。これにより、第２磁電変換素子２８において、隣に位置する第１バスバ１０からの磁界Ｍ１の影響を低減している。また、本実施形態では、近位第１延伸部１４ａの上下方向の幅が遠位第１延伸部１４ｂの上下方向の幅よりも広くなっているので、第１バスバ１０の電気抵抗を低減させることができる。
第２バスバ２０においては、図２（Ｂ）に示すように、第２立ち上がり部２２と第２段差部２７とが連続して形成されているため、電流は第２立ち上がり部２２を上方に進み、第２段差部２７を通って第２延伸部２４に流れる。その際、電流の中心は第２段差部２７を斜め方向に上昇するとともに、第２延伸部２４の上下方向のほぼ中心位置を通る（図２（Ｂ）における点Ｄ及び一点鎖線Ｄ’）。
本実施形態では、図５に示すように、第１磁電変換素子１８の上下方向の位置を、この第２延伸部２４における電流中心の位置Ｄに合わせて配置している。これにより、第１磁電変換素子１８において、隣に位置する第２バスバ２０からの磁界Ｍ２の影響を低減している。
本実施形態の電流センサ１は、上述のように、基板２の表面に第１磁電変換素子１８を実装し、基板２の裏面に第２磁電変換素子２８を実装することにより、第２磁電変換素子２８を第１磁電変換素子１８よりも下方位置に配置している。よって、第２磁電変換素子２８の上下方向の位置を第１磁電変換素子１８と異ならせるために、基板の形状を変更したり、他の部材を追加したりする等の手段を必要としないので、簡易な構成で第２磁電変換素子２８の位置の調整を行うことができる。
上述のように、第１バスバ１０と第２バスバ２０との形状は異なるため、これらのバスバの抵抗が異なる場合がある。具体的には、第１バスバ１０の方が第２バスバ２０よりも電流路が長くなるため、抵抗が相対的に大きくなりやすい。そのような場合には、近位第１延伸部１４ａの下端を遠位第１延伸部１４ｂの下端よりも下方になるようにすることにより、近位第１延伸部１４ａと第１段差部との連結部分における断面積を大きくすることができ、第１バスバ１０の抵抗を低下させることができる。
また、基板２の厚さが異なるものを使用する場合、第１磁電変換素子１８の上下方向の位置と第２磁電変換素子２８の上下方向の相対位置が異なることになる。その場合には、基板２の上下に設けられた第１磁電変換素子１８および第２磁電変換素子２８の磁気的な位置が適切になるように、第１バスバ１０および第２バスバ２０の形状を変更すればよい。
図６（Ａ）は、本実施形態の一変形例に係る第１バスバを側面から見た状態を示す説明図である。図６（Ｂ）は、本実施形態の一変形例に係る第２バスバを側面から見た状態を示す説明図である。図６（Ａ）に示されるように、近位第１延伸部１４ａの下端縁１４ａＬの位置を調整することにより、第１延伸部１４に流れる電流の中心位置を上下方向に変更することが可能である。図６（Ａ）では、近位第１延伸部１４ａの下端縁１４ａＬの位置が二点鎖線の位置であった場合における電流路が符号Ａ１０で表され、近位第１延伸部１４ａの下端縁１４ａＬの位置が実線の位置であった場合における電流路が符号Ａ１で表されている。
このように、近位第１延伸部１４ａの下端縁１４ａＬの位置を下方に変更することにより、電流路を下方に移動させることができる。その結果、第２磁電変換素子２８の位置が下方に変更された場合であっても、第１バスバ１０を流れる電流による誘導磁界を、第２磁電変換素子２８の第２実装面２８ａ及び第２感度軸２８ｂに対してより直交に近い状態で交差させることができる。
あるいは、図６（Ｂ）に示されるように、第２延伸部２４における第２段差部２７に連続する部分に第２延伸部２４の下端縁２４Ｌから上方に凹む調整用切り欠き部２９を設けて、その切り欠き深さを調整することにより、第２段差部２７から第２延伸部２４へと流れる電流の中心位置を上下方向に変更することが可能である。図６（Ｂ）では、第２延伸部２４の下端縁２４Ｌの位置が二点鎖線の位置であった場合における電流路が符号Ａ２０で表され、調整用切り欠き部２９が設けられて、第２延伸部２４の下端縁２４Ｌの位置が実線の位置となった場合における電流路が符号Ａ２で表されている。
このように、調整用切り欠き部２９を設けて第２延伸部２４の下端縁２４Ｌの位置を上方に変更することにより、電流路を上方に移動させることができる。その結果、第１磁電変換素子１８の位置が上方に変更された場合であっても、第２バスバ２０を流れる電流による誘導磁界を、第１磁電変換素子１８の第１実装面１８ａ及び第１感度軸１８ｂに対してより直交に近い状態で交差させることができる。
なお、上記実施形態では、第１バスバ１０を２本、第２バスバ２０を１本としているが、第２バスバ２０を２本、第１バスバ１０を１本としてもよい。また、各バスバの本数は、３本に限らず、任意の本数とすることができる。
また、第１バスバ１０及び第２バスバ２０の形状を、図１乃至図６で示す形状としているが、これに限らず、異なる形状としてもよい。例えば、各バスバの角部を直角に形成しているが、角部を直線状又は円弧状に面取りしてもよい。
また、第１バスバ１０において、第１端子部１１から第１立ち上がり部１２を垂直に立ち上げているが、異なる角度に形成してもよい。また、第１立ち上がり部１２と第１延伸部１４も角度が直角になっているが、異なる角度としてもよい。これは、第２バスバ２０も同様である。
また、第１バスバ１０において、第１段差部１７を流れる電流は、その上方（第１切り欠き部１５側）を主として流れる。したがって、第１段差部１７の下端の延伸方向長さを上端の延伸方向の長さよりも短くする、すなわち、下底が短い台形のようにしてもよい。そのようにすることで、第１バスバ１０を軽量化することができる。
また、磁電変換素子としては、磁気抵抗効果素子の他、ホール素子等、他の種類の素子を用いてもよい。ホール素子の場合、本発明においては、感磁面の法線方向を感度軸方向と定義する。
１…電流センサ
２…基板
１０…第１バスバ
１１…第１端子部
１２…第１立ち上がり部
１３…第１コーナ部
１４…第１延伸部
１４ａ…近位第１延伸部
１４ａＬ…近位第１延伸部の下端縁
１４ｂ…遠位第１延伸部
１５…第１切り欠き部
１６…第１底面
１７…第１段差部
１８…第１磁電変換素子
１８ａ…第１実装面
１８ｂ…第１感度軸
２０…第２バスバ
２１…第２端子部
２２…第２立ち上がり部
２３…第２コーナ部
２４…第２延伸部
２４Ｌ…第２延伸部の下端縁
２５…第２切り欠き部
２６…第２底面
２７…第２段差部
２８…第２磁電変換素子
２８ａ…第２実装面
２８ｂ…第２感度軸
２９…調整用切り欠き部
Ｂ…基準面
２…基板
１０…第１バスバ
１１…第１端子部
１２…第１立ち上がり部
１３…第１コーナ部
１４…第１延伸部
１４ａ…近位第１延伸部
１４ａＬ…近位第１延伸部の下端縁
１４ｂ…遠位第１延伸部
１５…第１切り欠き部
１６…第１底面
１７…第１段差部
１８…第１磁電変換素子
１８ａ…第１実装面
１８ｂ…第１感度軸
２０…第２バスバ
２１…第２端子部
２２…第２立ち上がり部
２３…第２コーナ部
２４…第２延伸部
２４Ｌ…第２延伸部の下端縁
２５…第２切り欠き部
２６…第２底面
２７…第２段差部
２８…第２磁電変換素子
２８ａ…第２実装面
２８ｂ…第２感度軸
２９…調整用切り欠き部
Ｂ…基準面
Claims (4)
- 平行に配置された複数のバスバと、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電変換素子と、前記磁電変換素子が実装される絶縁性の基板と、を備える電流センサであって、
前記バスバは、水平面を基準面としたときに、前記基準面から上方に立ち上がる立ち上がり部と、前記立ち上がり部から前記基準面と平行な方向に延びる延伸部と、前記延伸部の上端から下方に向けて凹む切り欠き部と、前記切り欠き部の下方を含むように設けられ前記延伸部の下端から下方に向けて突出する段差部とを備え、
前記複数のバスバは、少なくとも第１バスバと、前記第１バスバの隣に位置する第２バスバを有し、
前記第１バスバは、前記立ち上がり部である第１立ち上がり部と、前記延伸部である第１延伸部と、前記切り欠き部である第１切り欠き部と、前記段差部である第１段差部とを有し、
前記第２バスバは、前記立ち上がり部である第２立ち上がり部と、前記延伸部である第２延伸部と、前記切り欠き部である第２切り欠き部と、前記段差部である第２段差部とを有し、
前記磁電変換素子は、実装面が前記切り欠き部内においてその底面に対向するとともに、隣に位置するバスバの側面と感度軸とが直交するように配置され、前記第１バスバに設置される第１磁電変換素子と、前記第２バスバに設置される第２磁電変換素子とを有し、
前記第１段差部は、前記第１立ち上がり部から前記第１延伸部の延伸方向に離間して設けられ、前記第２電磁変換素子は、前記第１立ち上がり部と前記第１切り欠き部との間に位置する前記第１延伸部の側面に対面するように配置され、
前記第２段差部は、前記第２立ち上がり部から前記第２延伸部の延伸方向に連続して設けられ、前記第１電磁変換素子は、延伸方向で前記第２切り欠き部に連続して位置する前記第２延伸部の側面に対面するように配置され、
前記第２磁電変換素子は、前記第１磁電変換素子よりも下方に配置されていることを特徴とする電流センサ。 - 前記第１磁電変換素子が前記基板の上面に実装され、前記第２磁電変換素子が前記基板の下面に実装さ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。
- 前記第１立ち上がり部と前記第１段差部との間に位置する前記第１延伸部の下端縁が、前記第１段差部より延伸方向に位置する前記第１延伸部の下端縁よりも下方に位置することを特徴とする請求項１又は２に記載の電流センサ。
- 前記第２延伸部における前記第２段差部に連続する部分に、前記第２延伸部の下端から上方に設けられた調整用切り欠き部を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電流センサ。
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