WO2023157316A1 - 電流検出器のコア部材、電流検出器、および電力変換装置 - Google Patents

電流検出器のコア部材、電流検出器、および電力変換装置 Download PDF

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一重 片桐
清隆 菅野
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日立Astemo株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/20—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices

Definitions

  • the present invention relates to core members of current detectors, current detectors, and power converters.
  • a power conversion device that converts direct current to alternating current is equipped with a current detector that detects the current flowing through the busbar.
  • the current detector uses a core through which the busbar is inserted and an electromagnetic conversion element arranged in the magnetic gap of the core to measure the magnetic flux generated by the current flowing through the busbar.
  • mounting of a core that constitutes a current detector requires high precision and vibration resistance.
  • a core component composed of a core and a molded resin portion that is molded at one or a plurality of locations along the magnetic path of the core and covers the surface of the core, the core component includes a surface of the molded resin portion.
  • a current detector is disclosed that is fixed inside the outer case with the contacting the inner surface of the outer case.
  • a core member of a current detector according to the present invention includes an annular core having a magnetic gap, a first mold part sealing a part of the core, a second mold part sealing the first mold part, wherein the first mold portion has a pair of pressing surfaces sandwiching the magnetic gap, and the pair of pressing surfaces are sealed by the second mold portion.
  • FIG. 1 is an external perspective view of a current detector
  • FIG. (A), (B), and (C) are a side view, a top view, and a cross-sectional view of the current detector. It is a partially enlarged cross-sectional view of the current detector.
  • (A) and (B) are an external perspective view and a side view showing a first mold portion in which a part of the core is sealed.
  • (A) and (B) are external perspective views showing a core member. It is an external appearance perspective view which shows the 1st mold part concerning a modification.
  • FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a power converter 100.
  • Power converter 100 converts DC power from battery 200 into AC power to drive motor 300 . Further, when the motor 300 is rotated by an external force and functions as a generator, the power converter 100 converts the generated AC power into DC power to charge the battery 200 .
  • the battery 200 is a chargeable/dischargeable secondary battery, and a DC voltage is applied to the power converter 100 via DC bus bars B1 and B2 connected to the positive and negative electrodes of the battery 200 .
  • the motor 300 is, for example, a three-phase synchronous motor having three-phase windings inside. A three-phase AC current output from the power conversion device 100 via the AC busbars Bu, Bv, and Bw flows through the windings of each phase of the motor 300 .
  • the power conversion device 100, the battery 200, and the motor 300 are mounted on a vehicle, for example, and the vehicle control device 400, which is also mounted on the vehicle, outputs a torque command for the motor 300 to the power conversion device 100.
  • the power conversion device 100 includes a capacitor 500, an inverter 600, a current detector 700, and a control section 800.
  • the capacitor 500 includes a noise removing capacitor and a smoothing capacitor.
  • Inverter 600 has three-phase switching legs connected between DC bus bars B1 and B2, and each switching leg is composed of an upper-arm switching element and a lower-arm switching element.
  • Power semiconductor elements are, for example, IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) and MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors). Inverter 600 mutually converts DC power and AC power.
  • a core through which the AC bus bars Bu, Bv, and Bw are inserted and an electromagnetic conversion element arranged in the magnetic gap of the core are used to allow current to flow through the AC bus bars Bu, Bv, and Bw. Measure the magnetic flux generated by the current to obtain the current value.
  • an example in which the AC bus bars Bu, Bv, and Bw are inserted through the core will be described, but a DC bus bar that transmits DC power may be inserted through the core.
  • the inverter 600 Based on the current value detected by the current detector 700, the rotation angle of the motor 300 detected by a resolver or the like installed in the motor 300, and the input voltage value (not shown) from the battery 200. Then, the inverter 600 is driven and controlled so as to achieve optimum control and optimum efficiency according to the torque command output from the vehicle control device 400 .
  • This control is intended to improve vehicle behavior such as responsiveness and operability. That is, providing a highly reliable current detector 700 that suppresses deterioration in magnetic characteristics and has high detection accuracy and vibration resistance as shown in the present embodiment improves the behavior of the vehicle and improves the efficiency of the motor 300. I can expect it.
  • FIG. 2 is an external perspective view of the current detector 700.
  • FIG. A core member 750 of the current detector 700 includes an annular core 730 having a magnetic gap M, a first mold portion 710 sealing a portion of the core 730, and a second mold portion sealing the first mold portion 710. 720;
  • the first molded part 710 and the second molded part 720 are molded by sealing molding resin such as insulating synthetic resin in a mold.
  • the first mold part 710 seals a part of the core 730, although the details will be described later.
  • the second mold part 720 seals a part of the first mold part 710 so as to connect the core members 750 for three phases.
  • AC bus bars Bu, Bv, and Bw are inserted through each core member 750 for three phases.
  • a circuit board 760 is installed on the upper surface of the second mold part 720 .
  • the circuit board 760 is mounted with an electromagnetic conversion element arranged in the magnetic gap M of the core 730 , and the circuit board 760 is secured to the second mold portion 720 by resin bosses 762 formed at three locations in the second mold portion 720 . It is fixed to the mold part 720 by thermal caulking. The bosses 762 also serve to position the circuit board 760 with respect to the second mold portion 720. By positioning the circuit board 760 with the bosses 762, the electromagnetic conversion element 740 mounted on the circuit board 760 is separated from the magnetic gap M (Fig. 3(C)). Note that the circuit board 760 may be fixed to the second mold portion 720 using fastening members such as screws instead of the bosses 762 .
  • the circuit board 760 has a connector 763 through which a voltage value based on the detection value measured by the electromagnetic transducer is output to the controller 800 .
  • the second molded portion 720 constitutes the current detector 700 by integrally fixing the core 730, the first molded portion 710, and the circuit board 760 together.
  • Current detector 700 is fixed to the housing of power converter 100 by screwing collars 764 onto both ends of second mold section 720 while being positioned by positioning pins 780 (see FIG. 3).
  • FIG. 3(A), 3(B), and 3(C) are a side view, a top view, and a cross-sectional view of the current detector 700.
  • FIG. 3(A) is a side view
  • FIG. 3(B) is a top view
  • FIG. 3(C) is a sectional view taken along line BB of FIG. 3(B).
  • the core 730 and the first mold section 710 protrude from the lower end surface 721 of the second mold section 720.
  • the circuit board 760 is fixed by three bosses 762 to the board mounting surface 722 which is the upper end surface of the second mold portion 720 .
  • the circuit board 760 is mounted with the electromagnetic conversion element 740 and arranged in the magnetic gap of the core 730 . That is, the second mold portion 720 has a board mounting surface 722 on which the circuit board 760 is mounted, and has a groove portion 724 recessed from the board mounting surface 722 toward the magnetic gap. are housed in In this embodiment, an example in which the electromagnetic conversion element 740 is mounted on the circuit board 760 is shown, but it is also possible to mount the electromagnetic conversion element 740 on the control unit 800 and omit the circuit board 760 .
  • the current detector 700 is fixed to a housing (not shown) of the power conversion device 100. Since the power conversion device 100 for vehicles uses a high voltage, it is necessary to secure a safe insulation distance. 700 is fixed to the housing of the power conversion device 100 while ensuring a necessary insulation distance.
  • FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view of the current detector 700.
  • FIG. FIG. 4 is an enlarged view of the current detector 700 near the AC bus bar Bv among the current detectors 700 shown in FIG. 3(C).
  • the core 730 is a wound core formed by spirally winding a magnetic strip.
  • a wound core is obtained by winding and bonding a magnetic strip, and then cutting it.
  • the wound core uses grain-oriented magnetic steel sheets as the magnetic band plate, and has superior magnetic properties such as linearity compared to non-oriented magnetic steel sheets. can be done.
  • winding the magnetic strip tends to cause variations in the dimensions of the core 730 . Therefore, in the present embodiment, the first mold portion 710 is molded larger than the outer shape of the core 730 and sealed with the second mold portion 720 to absorb the dimensional variation of the core 730 .
  • the first mold part 710 is composed of a pair of mold parts that respectively seal a part of the core 730 sandwiching the magnetic gap M. That is, the first molding part 710 avoids the magnetic flux saturation part N of the core 730 and molds the magnetic gap M side where magnetic flux saturation is less.
  • the magnetic flux saturation portion N is located opposite to the position of the magnetic gap M of the core 730 across the AC busbar Bv, but the magnetic flux density of the magnetic flux saturation portion N decreases due to external stress applied to this portion.
  • the first mold portion 710 and the second mold portion 720 are not formed in the magnetic flux saturated portion N, so that stress during molding and external force after molding are prevented from being applied to the magnetic flux saturated portion N. It is possible to provide the current detector 700 with high detection accuracy while suppressing the deterioration of the magnetic characteristics.
  • the first mold part 710 has a pair of pressing surfaces 711 with a magnetic gap M therebetween.
  • the second mold portion 720 has a pressing portion 723 that faces the pressing surface 711 of the first mold portion 710 , and the pressing portion 723 presses a portion of the pressing surface 711 of the first mold portion 710 . That is, the pair of pressing surfaces 711 are integrally sealed while being pressed by the pressing portions 723 of the second mold portion 720 .
  • the pair of pressing surfaces 711 are the outer surfaces of the pair of mold parts on the side opposite to the magnetic gap M side, and are formed outside the outer shape of the core 730 .
  • a pair of pressing surfaces 711 sandwiching the magnetic gap M serve as pressing portions 723 for pressing the core 730 via the first mold portion 710 during molding of the second mold portion 720, thereby preventing dimensional variations of the magnetic gap M and Positioning of the magnetic gap M with respect to the second mold portion 720 can be performed with high accuracy, and the current detector 700 with high accuracy can be provided. That is, the size of the magnetic gap M is suppressed from fluctuating due to the influence of external force, aging, and the like.
  • the pressing surface 711 sets a surface facing the direction in which the core 730 fluctuates.
  • FIG. 4 shows an example in which the core 730 tends to spread outward to widen the magnetic gap M. In FIG.
  • the pressing surface 711 is not limited to the outer surface on the side opposite to the magnetic gap M side, and can be set on a surface that suppresses the deformation direction of the core 730, such as the magnetic gap M side, the upper surface, or the lower surface.
  • the pressing portion 723 improves the positional accuracy of the core 730 and the positional accuracy of the circuit board 760 with respect to the core 730 .
  • a pair of pressing surfaces 711 of the first mold section 710 are exposed from a portion where the first mold section 710 is sealed with the second mold section 720 .
  • This exposed portion is used to hold the exposed portion with a jig or the like while the core 730 is molded by the first mold portion 710, and to mold the second mold portion 720 in the next step. .
  • this step it is possible to suppress dimensional fluctuation (gap widening) during molding of the magnetic gap M, and to suppress variations in magnetic characteristics. It is also possible to prevent external force from being applied to the magnetic flux saturation portion N of the core 730 by a jig or the like.
  • Variations in the magnetic properties of the core 730 are affected by variations in the magnetic gap M.
  • the second mold portion 720 presses part of the pressing surface 711 of the first mold portion 710 with the pressing portion 723 to integrally seal the first mold portion 710 with the second mold portion 720.
  • the second mold part 720 seals the first mold part 710 so as to connect the core members 750 for three phases.
  • FIG. 5(A) and 5(B) are an external perspective view and a side view showing the first mold portion 710 sealing part of the core 730.
  • FIG. FIG. 5(A) is an external perspective view
  • FIG. 5(B) is a side view.
  • the core 730 is fixed by molding resin when the first mold portion 710 is molded. After that, as shown in FIG. 4, a part of the first mold part 710 is fixed by the mold resin when the second mold part 720 is molded. Therefore, compared to the case where the core 730 is fixed with a screw or a fitting structure, other structures for fixing the core 730 are not required, and there is no risk of the core 730 rattling due to wear of the fixing portion. Excellent vibration resistance.
  • the current detector 700 on which the core 730 is mounted can be made smaller, the layout in the power conversion device 100 is improved, and the circuit board 760 and the control unit 800 can be integrated. easier. Furthermore, since the magnetic flux unsaturated portion is resin-sealed, the magnetic characteristics do not deteriorate.
  • the first mold part 710 seals a part of the core 730 without covering the entire core 730 .
  • part of the first mold portion 710 is fixed by molding resin when the second mold portion 720 is molded. Therefore, the amount of molding resin used for sealing can be reduced, and the size of the current detector 700 can also be reduced.
  • recesses 712 are provided in the direction of the thickness D of the core 730 on the pair of pressing surfaces 711 of the first mold portion 710 .
  • the second mold part 720 is firmly fixed. That is, the pair of pressing surfaces 711 presses the core 730 via the first mold portion 710 during molding of the second mold portion 720 , so that the dimensional variation of the magnetic gap M and the magnetic gap with respect to the second mold portion 720 are reduced. Positioning of M can be performed with high accuracy. Furthermore, the anchoring effect of the first molded portion 710 and the second molded portion 720 in the recess 712 firmly fixes the core member, so that it is suitable as a core member for vehicles that require durability and reliability.
  • the concave portion 712 is provided in the direction of the thickness D of the core 730 in the example described above, it may be provided in a direction orthogonal to the direction of the thickness D of the core 730 . Moreover, it may be provided in the direction of the thickness D of the core 730 and in the direction orthogonal to the direction of the thickness D of the core 730, that is, in a cross shape. Moreover, not only the concave portion 712 but also a convex portion may be provided in the direction of the thickness D of the core 730 or in at least one direction perpendicular to the direction of the thickness D of the core 730 . Furthermore, a combination of recesses and protrusions may be provided.
  • FIG. 6(A) and 6(B) are external perspective views showing the core member 750.
  • FIG. FIG. 6(B) is an external perspective view seen from below the external perspective view shown in FIG. 6(A).
  • the core member 750 of the current detector 700 includes an annular core 730, a first molded portion 710, and a second molded portion 720.
  • the first mold part 710 seals a portion of the core 730 .
  • the second mold part 720 connects the three cores 730 sealed by the first mold part 710 to integrally seal the first mold part 710 .
  • a portion of the first mold section 710 is exposed from the portion sealed by the second mold section 720.
  • the second mold part 720 positions and seals the first mold part 710 that seals a part of the core 730 during molding, it is possible to maintain the positional accuracy of the core with high accuracy.
  • the current detector 700 is fixed to the housing of the power conversion device 100 by screwing the collars 764 onto both ends of the second mold portion 720 while being positioned by the positioning pins 780.
  • the positioning pin 780 is also formed when the second mold portion 720 is formed, the mounting positional accuracy of the current detector 700 is improved as a result.
  • a screw is molded at the same time as the second mold portion 720 is molded, and the screw defines the mounting position of the current detector 700. The same effect can be obtained in this case as well.
  • the second mold part 720 connects three cores 730 sealed by the first mold part 710 and integrally seals the first mold part 710, the first mold part
  • the number of connected cores 730 sealed by the portion 710 is not limited and can be set as appropriate.
  • FIG. 7 is an external perspective view showing a first mold portion 710' according to a modification.
  • the pair of pressing surfaces 711 are outer surfaces perpendicular to the direction of the thickness D of the core 730 in the pair of mold portions, and are formed outside the outline of the core 730 .
  • a protrusion 713 is provided on the pressing surface 711 .
  • the convex portion 713 is in a direction perpendicular to the facing direction of the magnetic gap M. As shown in FIG.
  • the pair of pressing surfaces 711 shown in this modified example presses the core 730 via the first mold portion 710 during molding of the second mold portion 720, thereby preventing dimensional variations in the magnetic gap M and the second mold portion 720. Positioning of the magnetic gap M with respect to can be performed with high accuracy. Furthermore, since the anchoring effect of the first molded portion 710 and the second molded portion 720 in the convex portion 713 firmly fixes the core member, it is suitable as a core member for vehicles that require durability and reliability.
  • the convex portion 713 is provided in the direction orthogonal to the facing direction of the magnetic gap M, it may be provided in the same direction as the facing direction of the magnetic gap M. Moreover, it may be provided in a direction orthogonal to the facing direction or in the same direction as the facing direction, that is, in a cross shape. Moreover, not only the convex portion 713 but also a concave portion may be provided in at least one direction perpendicular to the facing direction of the magnetic gap M or the same direction as the facing direction of the magnetic gap M. Furthermore, a combination of recesses and protrusions may be provided.
  • the core member 750 of the current detector includes an annular core 730 having a magnetic gap M, a first mold portion 710 that seals a portion of the core 730, and a second mold portion that seals the first mold portion 710.
  • the first mold portion 710 has a pair of pressing surfaces 711 sandwiching the magnetic gap M, and the pair of pressing surfaces 711 are sealed by the second mold portion 720 .
  • the core 730, the first molded portion 710 and the second molded portion 720 are integrally sealed, the size of the current detector can be reduced.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and other forms conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention as long as the features of the present invention are not impaired. . Moreover, it is good also as a structure which combined the above-mentioned embodiment and a modification.
  • SYMBOLS 100... Power converter, 200... Battery, 300... Motor, 400... Vehicle control apparatus, 500... Capacitor, 600... Inverter, 700... Current detector, 710... First mold portion 711 Pressing surface 712 Recessed portion 720 Second mold portion 722 Substrate mounting surface 723 Pressing portion 724 Groove portion 730... core, 740... electromagnetic conversion element, 750... core member, 760... circuit board, 800... control section, M... magnetic gap, N... magnetic flux saturation section, Bu, Bv, Bw . . . AC bus bars.

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Abstract

磁気ギャップを有する環状のコアと、前記コアの一部を封止する第１モールド部と、前記第１モールド部を封止する第２モールド部と、を備え、前記第１モールド部は、前記磁気ギャップを挟んだ一対の押さえ面を有し、前記一対の押さえ面は、前記第２モールド部によって封止される電流検出器のコア部材。

Description

電流検出器のコア部材、電流検出器、および電力変換装置
　本発明は、電流検出器のコア部材、電流検出器、および電力変換装置に関する。
　直流電流を交流電流に変換する電力変換装置は、バスバに流れる電流を検出する電流検出器を備えている。電流検出器は、バスバが挿通されるコアとコアの磁気ギャップ内に配置される電磁変換素子とを用いて、バスバに流れる電流により発生する磁束を測定している。特に、信頼性が要求される車両用の電力変換装置では、電流検出器を構成するコアの実装には、高い精度や耐振性が要求される。
　特許文献１には、コアと、コアの磁路に沿って１或いは複数箇所に成形されてコアの表面を覆うモールド樹脂部とより構成されるコア部品において、コア部品は、モールド樹脂部の表面が外装ケースの内面に接触した状態で、外装ケースの内部に固定される電流検出器が開示されている。
日本国特開２０１１－１５３９３５号公報
　特許文献１に記載の電流検出器は、コアの実装において精度や耐振性に課題があった。
　本発明による電流検出器のコア部材は、磁気ギャップを有する環状のコアと、前記コアの一部を封止する第１モールド部と、前記第１モールド部を封止する第２モールド部と、を備え、前記第１モールド部は、前記磁気ギャップを挟んだ一対の押さえ面を有し、前記一対の押さえ面は、前記第２モールド部によって封止される。
　本発明によれば、コアの実装において高い精度や耐振性を備えた信頼性の高い電流検出器を提供できる。
電力変換装置の回路構成図である。 電流検出器の外観斜視図である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）電流検出器の側面図、上面図、断面図である。 電流検出器の一部拡大断面図である。 （Ａ）（Ｂ）コアの一部を封止した第１モールド部を示す外観斜視図、側面図である。 （Ａ）（Ｂ）コア部材を示す外観斜視図である。 変形例にかかる第１モールド部を示す外観斜視図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の記載および図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施する事が可能である。特に限定しない限り、各構成要素は単数でも複数でも構わない。
　図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。
　図１は、電力変換装置１００の回路構成図である。
　電力変換装置１００は、バッテリ２００からの直流電力を交流電力に変換してモータ３００を駆動する。また、電力変換装置１００は、モータ３００が外力により回転されて発電機として機能した場合に、発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ２００を充電する。バッテリ２００は、充放電可能な二次電池であり、バッテリ２００の正極及び負極に接続された直流バスバＢ１、Ｂ２を介して直流電圧が電力変換装置１００に印加される。モータ３００は、例えば、内部に三相の巻線を有した三相同期電動機である。電力変換装置１００より交流バスバＢｕ、Ｂｖ、Ｂｗを介して出力された三相の交流電流がモータ３００の各相の巻線に流れる。
　電力変換装置１００、バッテリ２００、モータ３００は、例えば車両に搭載され、同じく車両に搭載された車両制御装置４００は、モータ３００に対するトルク指令などを電力変換装置１００へ出力する。
　電力変換装置１００は、コンデンサ５００、インバータ６００、電流検出器７００、制御部８００を備える。
　コンデンサ５００は、ノイズ除去用コンデンサや平滑コンデンサを含む。インバータ６００は、直流バスバＢ１、Ｂ２の間に三相分のスイッチングレグが接続され、各スイッチングレグは、上アームのスイッチング素子及び下アームのスイッチング素子より構成される。パワー半導体素子は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）である。インバータ６００は、直流電力と交流電力とを相互に変換する。
　電流検出器７００の詳細は後述するが、交流バスバＢｕ、Ｂｖ、Ｂｗが挿通されるコアとコアの磁気ギャップ内に配置される電磁変換素子とを用いて、交流バスバＢｕ、Ｂｖ、Ｂｗに流れる電流により発生する磁束を測定し、電流値を求める。なお、本実施形態では、コアには、交流バスバＢｕ、Ｂｖ、Ｂｗが挿通される例で説明するが、コアには、直流電力を伝達する直流バスバが挿通されてもよい。
　制御部８００は、電流検出器７００により検出された電流値と、モータ３００に設置されたレゾルバ等により検出されたモータ３００の回転角度と、バッテリ２００からの入力電圧値（図示省略）とに基づいて、車両制御装置４００より出力されたトルク指令に応じた最適な制御、且つ最適な効率になるように、インバータ６００を駆動制御する。この制御により、レスポンスや操作性などの車両の挙動の向上を図っている。すなわち、本実施形態に示す、磁気特性の低下を抑え、高い検出精度や耐振性を備えた信頼性の高い電流検出器７００を設けることは、車両の挙動の向上やモータ３００の効率の向上が期待できる。
　図２は、電流検出器７００の外観斜視図である。
　電流検出器７００のコア部材７５０は、磁気ギャップＭを有する環状のコア７３０と、コア７３０の一部を封止する第１モールド部７１０と、第１モールド部７１０を封止する第２モールド部７２０と、を備える。第１モールド部７１０、第２モールド部７２０は、絶縁性合成樹脂などのモールド樹脂を金型内で封止することにより成形されたものである。
　第１モールド部７１０は、詳細は後述するが、コア７３０の一部を封止する。第２モールド部７２０は、３相分のコア部材７５０を連結するように第１モールド部７１０の一部を封止する。コア部材７５０は、３相分のコア部材７５０のそれぞれに交流バスバＢｕ、Ｂｖ、Ｂｗが挿通される。第２モールド部７２０の上面には、回路基板７６０が設置される。
　回路基板７６０には、コア７３０の磁気ギャップＭ内に配置される電磁変換素子が実装され、回路基板７６０は、第２モールド部７２０において３か所に形成された樹脂製のボス７６２によって第２モールド部７２０に熱カシメ固定される。ボス７６２は、第２モールド部７２０に対する回路基板７６０の位置決めも兼ねており、回路基板７６０がボス７６２によって位置決めされることで、磁気ギャップＭから回路基板７６０に実装された電磁変換素子７４０（図３（Ｃ）参照）までの位置決めがなされる。なお、ボス７６２の代わりにビス等の締結部材を用いて、回路基板７６０を第２モールド部７２０に固定してもよい。回路基板７６０は、コネクタ７６３を有し、電磁変換素子により測定された検出値に基づく電圧値がコネクタ７６３を介して制御部８００へ出力される。
　第２モールド部７２０は、コア７３０と、第１モールド部７１０と、回路基板７６０とが一体的に固定されて電流検出器７００を構成する。電流検出器７００は、位置決めピン７８０（図３参照）によって位置決めされた状態で、第２モールド部７２０の両端にカラー７６４をねじ止めすることにより、電力変換装置１００の筐体に固定される。
　図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）は、電流検出器７００の側面図、上面図、断面図である。図３（Ａ）は側面図、図３（Ｂ）は上面図、図３（Ｃ）は、図３（Ｂ）のＢ－Ｂ線の断面図である。
　図３（Ａ）に示すように、コア７３０および第１モールド部７１０は、第２モールド部７２０の下端面７２１から突出している。図３（Ｂ）に示すように、回路基板７６０が第２モールド部７２０の上端面である基板搭載面７２２に３か所のボス７６２で固定されている。図３（Ｃ）に示すように、回路基板７６０は、電磁変換素子７４０が実装され、コア７３０の磁気ギャップ内に配置されている。すなわち、第２モールド部７２０は、回路基板７６０が搭載される基板搭載面７２２を有するとともに、基板搭載面７２２から磁気ギャップに向かって窪む溝部７２４を有し、電磁変換素子７４０は、溝部７２４に収容される。なお、本実施形態では、回路基板７６０に電磁変換素子７４０が実装されている例を示したが、電磁変換素子７４０を制御部８００に実装して回路基板７６０を省略することも可能である。
　電流検出器７００は、電力変換装置１００の図示省略した筐体に固定されるが、車両向けの電力変換装置１００は使用電圧が高いため、安全な絶縁距離を確保する必要があり、電流検出器７００は、電力変換装置１００の筐体とは必要な絶縁距離を確保して固定される。
　図４は、電流検出器７００の一部拡大断面図である。この図４は、図３（Ｃ）に示した電流検出器７００のうち、交流バスバＢｖ付近の電流検出器７００を拡大した図である。
　コア７３０は、磁性帯板を渦巻き状に巻回してなる巻きコアである。巻きコアは、磁性帯板を巻いて接着し、これを切断したものである。巻きコアは、磁性帯板として方向性電磁鋼板を使用しており、無方向性電磁鋼板に比べ直線性等で優れた磁気特性を有し、磁束密度を高く設定することができ小型化することができる。一方で、磁性帯板を巻くことによりコア７３０の寸法にばらつきが生じる傾向にある。そこで、本実施形態では、第１モールド部７１０をコア７３０の外形より大きく成形し、これを第２モールド部７２０で封止することでコア７３０の寸法ばらつきを吸収している。
　また、第１モールド部７１０は、磁気ギャップＭを挟むコア７３０の一部をそれぞれ封止する一対のモールド部分で構成される。すなわち、第１モールド部７１０は、コア７３０の磁束飽和部Ｎを避けて、磁束飽和の少ない磁気ギャップＭ側をモールドする。磁束飽和部Ｎは、コア７３０の磁気ギャップＭの位置とは交流バスバＢｖを挟んで反対の位置にあるが、磁束飽和部Ｎはこの部分に加わる外部からの応力により磁束密度が低下する。本実施形態では、第１モールド部７１０が、さらには第２モールド部７２０が磁束飽和部Ｎに形成されていないので、成形時の応力や成型後の外力が磁束飽和部Ｎに加わるのを防止でき、磁気特性の低下を抑え、高い検出精度を備えた電流検出器７００を提供できる。
　図４に示すように、第１モールド部７１０は、磁気ギャップＭを挟んだ一対の押さえ面７１１を有する。第２モールド部７２０は、第１モールド部７１０の押さえ面７１１に対向する押さえ部７２３を有し、押さえ部７２３は、第１モールド部７１０の押さえ面７１１の一部を押さえる。すなわち、一対の押さえ面７１１は、第２モールド部７２０の押さえ部７２３で抑えられた状態で一体的に封止される。
　さらに詳細に説明すると、一対の押さえ面７１１は、一対のモールド部分において磁気ギャップＭ側とは反対側の外表面であり、コア７３０の外形よりも外側に形成される。磁気ギャップＭを挟んだ一対の押さえ面７１１は、第２モールド部７２０のモールド成形時に押さえ部７２３で第１モールド部７１０を介してコア７３０の押さえとなることで、磁気ギャップＭの寸法変動や第２モールド部７２０に対する磁気ギャップＭの位置決めが精度良く行え、高い精度を備えた電流検出器７００を提供できる。すなわち、磁気ギャップＭの大きさが外力や経年変化等の影響により変動するのを抑制する。押さえ面７１１は、コア７３０が変動する方向に対抗する面を設定する。図４の例では、コア７３０が磁気ギャップＭを広げるような外側に広がる傾向がある場合の例を示したものである。
　押さえ面７１１は、磁気ギャップＭ側とは反対側の外表面に限らず、コア７３０の変形方向を抑制する面、例えば、磁気ギャップＭ側、上面、下面などに設定することができる。そして、押さえ面７１１に対向して、押さえ面７１１を第２モールド部７２０の押さえ部７２３で封止して固定することで、コア７３０の磁気ギャップＭの拡大/縮小方向の変形やコア７３０のがたつきを抑えることができる。押さえ部７２３によりコア７３０の位置精度やコア７３０に対する回路基板７６０の位置精度が向上する。
　第１モールド部７１０の一対の押さえ面７１１は、第１モールド部７１０が第２モールド部７２０によって封止された箇所から露出している。この露出部分は、コア７３０が第１モールド部７１０によりモールド成形された状態で、露出部分を治具等で保持して、次の工程である第２モールド部７２０のモールド成形を行うためである。この工程で、磁気ギャップＭの成形時の寸法変動（ギャップの広がり）を抑えることができ、磁気特性のばらつきを抑えることができる。また、コア７３０の磁束飽和部Ｎに治具等による外力が加わるのを防止することもできる。
　コア７３０の磁気特性のばらつきは磁気ギャップＭの変動により影響を受ける。本実施形態では、第２モールド部７２０は、押さえ部７２３で第１モールド部７１０の押さえ面７１１の一部を押さえて、第１モールド部７１０を第２モールド部７２０によって一体的に封止する。さらに、第２モールド部７２０は、３相分のコア部材７５０を連結するように第１モールド部７１０を封止する。このような構成にしたので、磁気ギャップＭの変動を抑える強固な構造にできる。したがって、車両の振動等による磁気ギャップＭの変動を抑え、高い精度や耐振性を備えた信頼性の高い電流検出器を提供できる。
　図５（Ａ）、図５（Ｂ）は、コア７３０の一部を封止した第１モールド部７１０を示す外観斜視図、側面図である。図５（Ａ）は外観斜視図、図５（Ｂ）は側面図である。
　図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示すように、コア７３０は第１モールド部７１０のモールド成形時にモールド樹脂により固定される。そのうえで、図４に示すように、第１モールド部７１０の一部が第２モールド部７２０のモールド成形時にモールド樹脂により固定される。したがって、コア７３０をビスや嵌合構造などで固定する場合に比較して、コア７３０の固定のためのそのほかの構造を不要とし、固定部の摩耗によるコア７３０のガタ付きが生じる虞もなく、耐振性に優れている。また篏合構造が不要になることで、コア７３０が実装される電流検出器７００を小型化できるとともに、電力変換装置１００内でのレイアウト性も向上し、回路基板７６０と制御部８００の統合も容易となる。さらに、磁束未飽和部を樹脂封止することから、磁気特性の低下も生じない。
　また、第１モールド部７１０は、コア７３０の全体を覆うことなくコア７３０の一部を封止している。そのうえで、図３（Ｃ）に示すように、第１モールド部７１０の一部を第２モールド部７２０のモールド成形時にモールド樹脂により固定している。したがって、封止するモールド樹脂を低減でき、電流検出器７００も小型化できる。
　図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示すように、第１モールド部７１０の一対の押さえ面７１１には、コア７３０の厚みＤの方向に凹部７１２が設けられている。この凹部７１２には、図３（Ｃ）、図４の断面図に示すように、第２モールド部７２０のモールド成形時に第２モールド部７２０を形成するモールド樹脂が入り込み、第１モールド部７１０と第２モールド部７２０を強固に固定する。すなわち、一対の押さえ面７１１は、第２モールド部７２０のモールド成形時に第１モールド部７１０を介してコア７３０の押さえとなることで、磁気ギャップＭの寸法変動や第２モールド部７２０に対する磁気ギャップＭの位置決めが精度良く行える。さらに、凹部７１２における第１モールド部７１０と第２モールド部７２０のアンカー効果により、強固に固定されるので、耐久性及び信頼性が求められる車両向けのコア部材として適している。
　なお、凹部７１２はコア７３０の厚みＤの方向に設けた例で説明したが、コア７３０の厚みＤの方向と直交する方向に設けても良い。また、コア７３０の厚みＤの方向およびコア７３０の厚みＤの方向と直交する方向に、すなわち十字形状に設けてもよい。また、凹部７１２に限らず、これを凸部にし、コア７３０の厚みＤの方向、またはコア７３０の厚みＤの方向と直交する方向の少なくとも一方向に設けても良い。さらに、凹部と凸部を組み合わせて設けてもよい。
　図６（Ａ）、図６（Ｂ）は、コア部材７５０を示す外観斜視図である。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示す外観斜視図より下方から見た外観斜視図である。
　図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すように、電流検出器７００のコア部材７５０は、環状のコア７３０と、第１モールド部７１０と、第２モールド部７２０とを備える。第１モールド部７１０は、コア７３０の一部を封止する。第２モールド部７２０は、第１モールド部７１０で封止された３個のコア７３０を連結して、第１モールド部７１０を一体的に封止する。図６（Ｂ）に示すように、第１モールド部７１０の一部は、第２モールド部７２０によって封止された箇所から露出している。第２モールド部７２０は、コア７３０の一部を封止した第１モールド部７１０を、モールド成形時に位置決めして封止するので、コアの位置精度を高精度で保つことができる。そのうえで、前述のように電流検出器７００は、位置決めピン７８０によって位置決めされた状態で、第２モールド部７２０の両端にカラー７６４をねじ止めすることにより、電力変換装置１００の筐体に固定されるが、この位置決めピン７８０も第２モールド部７２０の成形時に成形されるので、結果として電流検出器７００の取り付け位置精度も向上する。なお、第２モールド部７２０の成形時に同時に位置決めピン７８０を成形する例で説明したが、第２モールド部７２０の成形時に同時にビスを成形して、このビスで電流検出器７００の取り付け位置を規定してもよく、この場合も同様の効果を奏する。
　なお、第２モールド部７２０は、第１モールド部７１０で封止された３個のコア７３０を連結して、第１モールド部７１０を一体的に封止する例で説明したが、第１モールド部７１０で封止されたコア７３０の連結個数は限定せず、適宜設定することができる。
　図７は、変形例にかかる第１モールド部７１０’を示す外観斜視図である。
　この変形例では、一対の押さえ面７１１を、一対のモールド部分においてコア７３０の厚みＤの方向と直交する外表面とし、コア７３０の外形よりも外側に形成される。さらに、押さえ面７１１には凸部７１３を設ける。凸部７１３は、磁気ギャップＭの対面方向と直交する方向である。
　この変形例で示す一対の押さえ面７１１は、第２モールド部７２０のモールド成形時に第１モールド部７１０を介してコア７３０の押さえとなることで、磁気ギャップＭの寸法変動や第２モールド部７２０に対する磁気ギャップＭの位置決めが精度良く行える。さらに、凸部７１３における第１モールド部７１０と第２モールド部７２０のアンカー効果により、強固に固定されるので、耐久性及び信頼性が求められる車両向けのコア部材として適している。
　なお、凸部７１３は磁気ギャップＭの対面方向と直交する方向に設けた例で説明したが、磁気ギャップＭの対面方向と同じ方向に設けても良い。また、対面方向と直交する方向および対面方向と同じ方向に、すなわち十字形状に設けてもよい。また、凸部７１３に限らず、これを凹部にし、磁気ギャップＭの対面方向と直交する方向、または磁気ギャップＭの対面方向と同じ方向の少なくとも一方向に設けても良い。さらに、凹部と凸部を組み合わせて設けてもよい。
　以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）電流検出器のコア部材７５０は、磁気ギャップＭを有する環状のコア７３０と、コア７３０の一部を封止する第１モールド部７１０と、第１モールド部７１０を封止する第２モールド部７２０と、を備え、第１モールド部７１０は、磁気ギャップＭを挟んだ一対の押さえ面７１１を有し、一対の押さえ面７１１は、第２モールド部７２０によって封止される。これにより、コアの実装において高い精度や耐振性を備えた信頼性の高い電流検出器を提供できる。また、コア７３０、第１モールド部７１０および第２モールド部７２０が一体的に封止されることで、電流検出器の小型化を図ることもできる。
　本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。また、上述の実施形態と変形例を組み合わせた構成としてもよい。
　１００・・・電力変換装置、２００・・・バッテリ、３００・・・モータ、４００・・・車両制御装置、５００・・・コンデンサ、６００・・・インバータ、７００・・・電流検出器、７１０・・・第１モールド部、７１１・・・押さえ面、７１２・・・凹部、７２０・・・第２モールド部、７２２・・・基板搭載面、７２３・・・押さえ部、７２４・・・溝部、７３０・・・コア、７４０・・・電磁変換素子、７５０・・・コア部材、７６０・・・回路基板、８００・・・制御部、Ｍ・・・磁気ギャップ、Ｎ・・・磁束飽和部、Ｂｕ、Ｂｖ、Ｂｗ・・・交流バスバ。

Claims (13)

  1. 　磁気ギャップを有する環状のコアと、前記コアの一部を封止する第１モールド部と、前記第１モールド部を封止する第２モールド部と、を備え、
    　前記第１モールド部は、前記磁気ギャップを挟んだ一対の押さえ面を有し、前記一対の押さえ面は、前記第２モールド部によって封止される電流検出器のコア部材。
  2. 　請求項１に記載の電流検出器のコア部材において、
    　前記第１モールド部の前記一対の押さえ面は、その一部が前記第２モールド部から露出している電流検出器のコア部材。
  3. 　請求項２に記載の電流検出器のコア部材において、
    　前記第１モールド部は、前記磁気ギャップを挟む前記コアの一部をそれぞれ封止する一対のモールド部分で構成される電流検出器のコア部材。
  4. 　請求項３に記載の電流検出器のコア部材において、
    　前記第１モールド部の前記一対の押さえ面には、凹部および凸部の少なくとも一方が形成される電流検出器のコア部材。
  5. 　請求項３に記載の電流検出器のコア部材において、
    　前記第２モールド部は、前記第１モールド部の前記押さえ面の一部を押さえる押さえ部を有する電流検出器のコア部材。
  6. 　請求項５に記載の電流検出器のコア部材において、
    　前記第１モールド部の前記一対の押さえ面は、前記一対のモールド部分において前記磁気ギャップ側とは反対側の外表面であり、前記コアの外形よりも外側に形成される電流検出器のコア部材。
  7. 　請求項５に記載の電流検出器のコア部材において、
    　前記第２モールド部は、前記押さえ部で前記第１モールド部の前記一対の外表面の一部を押さえる電流検出器のコア部材。
  8. 　請求項３に記載の電流検出器のコア部材において、
    　前記コアおよび前記第１モールド部は、前記第２モールド部の下端面から突出している電流検出器のコア部材。
  9. 　請求項１から請求項８までのいずれ一項に記載の電流検出器のコア部材において、
    　前記コアは、磁性帯板を渦巻き状に巻回してなる巻きコアである電流検出器のコア部材。
  10. 　請求項１から請求項８までのいずれ一項に記載の電流検出器のコア部材において、
    　前記第１モールド部により封止された前記コアを複数備え、
    　前記第２モールド部は、前記第１モールド部により封止された前記複数のコアを連結するように前記第１モールド部を封止してなる電流検出器のコア部材。
  11. 　請求項１から請求項８までのいずれ一項に記載の電流検出器のコア部材と、
    　前記磁気ギャップ内に配置される電磁変換素子と、
    　前記電磁変換素子が実装された回路基板と、を備えた電流検出器。
  12. 　請求項１１に記載の電流検出器において、
    　前記第２モールド部は、前記回路基板が搭載される基板搭載面を有するとともに、前記基板搭載面から前記磁気ギャップに向かって窪む溝部を有し、
    　前記電磁変換素子は、前記第２モールド部の前記溝部に収容される電流検出器。
  13. 　請求項１１に記載の電流検出器と、
    　直流電力と交流電力とを相互に変換するインバータと、
    　前記直流電力または前記交流電力を伝達するとともに前記コア内に挿通されるバスバと、を備えた電力変換装置。
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