(57)【要約】【課題】ポッティング材、接着剤等を用いることなく、磁性体コア及び磁気センサの位置関係を固定でき、部材コスト及び製造コストを低減できる電流センサの提供。【解決手段】電流が流れる導体７を囲繞し、エアギャップ１２が設けられた磁性体コア２と、エアギャップ１２内の磁束を検出する磁気センサ４と、磁性体コア２及び磁気センサ４を収納し、導体７が貫通する孔９，１１がそれぞれ設けられた２つの部分１，８に分割可能な筺体とを備え、磁気センサ４が検出した磁束に基づき、導体７に流れる電流を検出する電流センサ。筺体の一方の部分８の内側に設けられ、磁性体コア２を局部的に筺体の他方の部分１の方向へ押圧する押圧部１４と、２つの部分１，８を互いに掛止する複数の掛止部１０ａ，１０ｂとを備え、掛止部１０ａ，１０ｂが２つの部分１，８を掛止することにより、押圧部１４が、磁性体コア２を他方の部分１へ押圧する構成である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流が流れる導体を囲繞し、エアギャップが設けられた磁性体コアと、前記エアギャップ内の磁束を検出する磁気センサと、前記磁性体コア及び磁気センサを収納し、前記導体が貫通する孔がそれぞれ設けられた２つの部分に分割可能な筺体とを備え、前記磁気センサが検出した磁束に基づき、前記導体に流れる電流を検出する電流センサにおいて、
前記筺体の一方の部分の内側に設けられ、前記磁性体コアを局部的に前記筺体の他方の部分の方向へ押圧する押圧部と、前記２つの部分を互いに掛止する複数の掛止部とを備え、該掛止部が前記２つの部分を掛止することにより、前記押圧部が、前記磁性体コアを前記他方の部分へ押圧するように構成してあることを特徴とする電流センサ。
【請求項２】
前記押圧部は、前記磁性体コアの導体を囲繞する周方向の中央部分を押圧するように構成してある請求項１記載の電流センサ。
【請求項３】
前記押圧部は、前記磁性体コアとの接触部分が線形状である請求項１又は２記載の電流センサ。
【請求項４】
前記磁性体コアは粉末磁性材料で形成してある請求項１から３の何れか１つに記載の電流センサ。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１項に記載された電流センサを内蔵してあることを特徴とする電気接続箱。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バスバーを囲繞し、エアギャップが設けられた磁性体コアと、エアギャップ内の磁束を検出する磁気センサと、磁性体コア及び磁気センサを収納し２つに分割可能な筺体とを備え、磁気センサが検出した磁束に基づき、バスバーに流れる電流を検出する電流センサ、及び該電流センサを備えた電気接続箱に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車及び電気自動車用の高圧Ｊ／Ｂ（ジャンクションボックス；電気接続箱）には、高圧バッテリとインバータとの間の電流経路であるバスバーに流れる電流を検出する磁気比例方式の電流センサが搭載され、市販されている。
この電流センサは、バスバーを囲繞しエアギャップを有する磁性体コアと、エアギャップ内に設けられた磁電変換素子（磁気センサ、例えばホールＩＣ）とを備え、ホールＩＣが検出した磁束に基づき、バスバーに流れる電流を検出する。
【０００３】
一般に磁性体コアを構成する磁性材料は、荷重が加わると磁気特性が悪化することが知られている。特に、荷重が加わると保磁力が増加するので残留磁束密度が増加する。その結果、電流センサの性能で重視されるヒステリシス誤差の悪化につながる。ヒステリシス誤差は、所定の上限電流値から減少させて電流がゼロに達したときの出力と、所定の下限電流値から増加させて電流がゼロに達したときの出力との差で示される。
【０００４】
また、バスバーに流れる電流を高精度に検出するには、磁性体コアと磁気センサ（例えばホールＩＣ）との位置関係を精度よく位置合わせする必要もあり、従来は、磁性体コアに荷重が加わらないように、ポッティング材、接着剤等を用いて磁性体コア及び磁気センサを電流センサ専用のケース内に固定していた。尚、磁気センサを電流センサ専用のケースに、ポッティング材、接着剤等を用いることなく固定するのは容易である。
【０００５】
特許文献１には、コアのギャップに磁気センサが配設された状態で、コア及び磁気センサが、絶縁樹脂よりなる絶縁封止体内に封止状態で覆われている電流センサが開示されている。絶縁封止体は、環状のコア内に測定対象となる導体を配設可能な検出用穴を有している。
【０００６】
特許文献２には、両端面間に所定幅のギャップを有するリング形状のコアが樹脂ケースと一体成型され、樹脂ケースの収容部内にギャップの少なくとも一部が露出されると共に、表面側に磁電変換素子が実装された基板が収容部内でギャップ上に配置され、ギャップ内に磁電変換素子が配置された電流センサが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２３３７６９号公報
【特許文献２】特開２０１２−１８１２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、従来の電流センサは、ポッティング材、接着剤等を用いて磁性体コア及び磁気センサをケースに固定しているが、ポッティング材及び接着剤は、位置関係を固定すること以外は、電流センサの機能及び検出精度を向上させることには無関係であり、余分な部材コストが掛かるという問題がある。
一般に、ポッティング材、接着剤等を塗布する工程は、塗布量を制御することが困難であり、かつ乾燥に必要な時間も長くかかり、加工費を増加させる要因ともなっていた。
また、ポッティング材及び接着剤等は、塗布する液状であるので、塗布した後に不必要な部分に流れ出さないように（垂れないように）、センサの外殻を構成する機構部品の形状を工夫する必要があった。
【０００９】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、ポッティング材、接着剤等を用いることなく、磁性体コア及び磁気センサの位置関係を固定でき、部材コスト及び製造コストを低減できる電流センサを提供することを目的とする。
【００１０】
本発明は、また、ポッティング材、接着剤等を用いることなく、磁性体コア及び磁気センサの位置関係を固定でき、部材コスト及び製造コストを低減できる電流センサを内蔵した電気接続箱を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１発明に係る電流センサは、電流が流れる導体を囲繞し、エアギャップが設けられた磁性体コアと、前記エアギャップ内の磁束を検出する磁気センサと、前記磁性体コア及び磁気センサを収納し、前記導体が貫通する孔がそれぞれ設けられた２つの部分に分割可能な筺体とを備え、前記磁気センサが検出した磁束に基づき、前記導体に流れる電流を検出する電流センサにおいて、前記筺体の一方の部分の内側に設けられ、前記磁性体コアを局部的に前記筺体の他方の部分の方向へ押圧する押圧部と、前記２つの部分を互いに掛止する複数の掛止部とを備え、該掛止部が前記２つの部分を掛止することにより、前記押圧部が、前記磁性体コアを前記他方の部分へ押圧するように構成してあることを特徴とする。
【００１２】
この電流センサでは、エアギャップが設けられた磁性体コアが、電流が流れる導体を囲繞し、磁気センサが、エアギャップ内の磁束を検出する。導体が貫通する孔がそれぞれ設けられた２つの部分に分割可能な筺体が、磁性体コア及び磁気センサを収納し、磁気センサが検出した磁束に基づき、導体に流れる電流を検出する。筺体の一方の部分の内側に設けられた押圧部が、磁性体コアを局部的に筺体の他方の部分の方向へ押圧し、複数の掛止部が、筺体の２つの部分を互いに掛止する。掛止部が２つの部分を掛止することにより、押圧部が、磁性体コアを筺体の他方の部分へ押圧して磁性体コアを固定する。
これにより、局部的に押圧するので、接触部分を均等に押圧し易く、バランス良く安定的に磁性体コアを固定することができる。
【００１３】
第２発明に係る電流センサは、前記押圧部は、前記磁性体コアの導体を囲繞する周方向の中央部分を押圧するように構成してあることを特徴とする。
【００１４】
この電流センサでは、押圧部は、磁性体コアの導体を囲繞する周方向の中央部分を押圧するので、振動及び衝撃の影響を受け難くバランス良く安定的に磁性体コアを固定することができる。
【００１５】
第３発明に係る電流センサは、前記押圧部は、前記磁性体コアとの接触部分が線形状であることを特徴とする。
【００１６】
この電流センサでは、押圧部が線形状であるので、磁性体コアとの接触部分の領域が小さく、筐体が曲がりやすい。従って、掛止した状態において磁性体コアに加わる荷重を軽減することができるので、磁性体コアの磁気特性の悪化を最小限にとどめることが可能になる。
【００１７】
第４発明に係る電流センサは、前記磁性体コアは粉末磁性材料で形成してあることを特徴とする。
【００１８】
この電流センサでは、磁性体コアは粉末磁性材料で形成してあり、粉末磁性材料は、材料の歩留まりが良いので、磁性体コアの低コスト化が可能になる。また、形状の設計自由度が高いので、電流センサの形状及び組立工程の制約を受けにくい磁性体コアを設計することができる。
【００１９】
第５発明に係る電気接続箱は、第１発明から第４発明の何れか１つに係る電流センサを内蔵してあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る電流センサによれば、ポッティング材、接着剤等を用いることなく、磁性体コア及び磁気センサの位置関係を固定でき、部材コスト及び製造コストを低減できる電流センサを実現することができる。
【００２１】
本発明に係る電気接続箱によれば、ポッティング材、接着剤等を用いることなく、磁性体コア及び磁気センサの位置関係を固定でき、部材コスト及び製造コストを低減できる電流センサを内蔵した電気接続箱を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る電流センサの実施の形態の構成を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示す蓋の内側を示す斜視図である。
【図３】押圧部の磁性体コアとの接触部分の形状（接触面）例を示す説明図である。
【図４】筺体及び蓋が掛止され、押圧部が、磁性体コアを筺体の底部へ押圧した状態を示す断面図である。
【図５】磁性体コアへの荷重とヒステリシス誤差との関係例を示す特性図である。
【図６】蓋が磁性体コアを押下げた量とヒステリシス誤差との関係例を示す特性図である。
【図７】本発明に係る電気接続箱の実施の形態の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明に係る電流センサの実施の形態１の構成を示す分解斜視図である。
この電流センサは、バスバー７に流れる電流を検出するものであり、バスバー７が貫通する孔９が、底部に設けられた筒体１３により形成された筺体（本体）１と、バスバー７が貫通する孔１１が設けられ、筺体１の開口部を覆う蓋８とを備えている。筺体１及び蓋８は、絶縁性樹脂により形成されている。
【００２４】
孔９及び筒体１３を貫通するバスバー７は、筒体１３を囲むように配置されたＣ型の磁性体コア２により囲繞されている。磁性体コア２のエアギャップ１２内には、磁気センサ（ホールＩＣ）４が挿入され、ホールＩＣ４は、基板５に半田付けされている。
基板５には、ホールＩＣ４と外部とを接続する為のコネクタ３のケースがネジ６により固定され、コネクタ３の端子は、基板５に半田付けされている。基板５は、ネジ留め、嵌め込み等により筺体１に固定され、これにより、ホールＩＣ４は、筺体１側に固定される。
【００２５】
図２は、蓋８の内側を示す斜視図である。
蓋８の内側には、磁性体コア２を筺体１の底部へ押圧する為に、押圧部１４が、リブ状に突き出すように設けられ、押圧部１４の磁性体コア２との接触部分１５は、他の部分より磁性体コア２側へ高く形成されている。
筺体１及び蓋８は、筺体１の対向する２つの外側面に設けられた掛止部１０ａと、蓋８の対向する２つの辺に、筺体１の方向へ突き出すように設けられた掛止部１０ｂとが掛合することにより掛止される。
【００２６】
筺体１及び蓋８が掛止された状態で、押圧部１４は、磁性体コア２を筺体１の底部へ押圧して固定している。これによる磁性体コア２への荷重、及び押圧部１４の形状は、荷重が加わることにより、磁性体コア２の磁気特性が変動しても、電流センサに要求される測定精度を満足し、車両特有の振動及び衝撃が電流センサに加わった場合でも、磁性体コア２が最初に固定された位置から移動しない範囲内に収まるように定めている。
例えば、押圧部１４の磁性体コア２との接触部分１５の形状（接触面）は、図３Ａの１６に示すように、局部的に押圧するように、また、線状になるように定めてある。
【００２７】
図４は、筺体１及び蓋８が掛止され、押圧部１４が、磁性体コア２を筺体１の底部へ押圧した状態を示す断面図である。
押圧部１４が、磁性体コア２を局部的に押圧する為に、また、接触部分１５の形状（接触面）を線状にする為に、押圧部１４は、台形形状に形成され、磁性体コア２との接触部分１５は、他の部分より磁性体コア２側へ高く形成されている。この場合、接触部分１５は、他の押圧部１４よりｂ高く、長さａの線状になっている。
【００２８】
筺体１及び蓋８が掛止された場合、蓋８の掛止部１０ｂが設けられた両辺は、矢印ｃの方向へ撓み、その反発力が押圧部１４により磁性体コア２への荷重となって加えられる。
図３Ａに示すように、接触部分１５の形状（接触面）を線状にし、局部的に押圧するようにすれば、接触部分１５の領域が小さくなり、筐体が曲がり易く、掛止した状態で磁性体コア２に加わる荷重を軽減することができ、磁性体コアに必要以上の荷重が加わらないので、磁性体コア２の磁気特性の悪化を最小限にとどめることが可能になる。
【００２９】
一方、図３Ｂの１７に示すように、押圧部１４の磁性体コア２との接触部分１５の形状（接触面）を、全体的に押圧するようにすると、筐体が曲がりにくいので、量産時の寸法バラツキが生じたときの荷重の変化量が大きくなり、軽微な寸法バラツキが生じても、磁性体コア２に加わる荷重が過剰になり、ヒステリシス誤差が過大になる恐れがある。これは、量産時の品質管理をより高い水準で行う必要があることを示しており、加工費の増加につながる。
【００３０】
上述したような構成の電流センサでは、導体７に流れる電流に応じて磁性体コア２に電磁誘導された磁束が、エアギャップ１２でホールＩＣ４により電圧に変換され出力され、出力された電圧に基づき、導体７に流れる電流を検出する。
図５は、磁性体コア２への荷重とヒステリシス誤差との関係例を示す特性図である。横軸の荷重は、試験における最大値（＝１）により正規化してあり、縦軸のヒステリシス誤差は、荷重ゼロにおける値（＝１）により正規化してある。
【００３１】
図３Ｂに示すように、押圧部１４の磁性体コア２との接触部分１５の形状（接触面）を、全体的に押圧するようにした場合の特性ｄに比較して、図３Ａに示すように、接触部分１５の形状（接触面）を線状にし、局部的に押圧するようにして、寸法バラツキの影響を軽減した場合の特性ｅは、ヒステリシス誤差が半減している。
但し、寸法バラツキの影響を軽減するには、接触部分１５を小さくすべきであるが、小さくし過ぎると、押圧部１４の強度が不足し、振動及び衝撃で破損する虞がある。本発明では、最適な接触部分１５の位置及び形状を見出しており、この位置でのヒステリシスの許容範囲の荷重（図５）及び押下げ量（図６）を選択することができる。
【００３２】
図６は、蓋８が磁性体コア２を押下げた量とヒステリシス誤差との関係例を示す特性図である。横軸の押下げ量は、試験における最大値（＝１）により正規化してあり、縦軸のヒステリシス誤差は、押下げ量ゼロにおける値（＝１）により正規化してある。
図３Ｂに示すように、押圧部１４の磁性体コア２との接触部分１５の形状（接触面）を、全体的に押圧するようにした場合の特性ｆに比較して、図３Ａに示すように、接触部分１５の形状（接触面）を線状にし、局部的に押圧するようにした場合の特性ｇは、押下げ量に対するヒステリシス誤差の依存性が低下している。これにより、筺体１及び蓋８の寸法にバラツキが生じても、製品規格から外れ難くなる（歩留まりが良くなる）。尚、ここでは、接触部分１５の形状（接触面）を直線にしてあるが、例えば、複数の直線を組合せた十字形状等でも良い。
【００３３】
（実施の形態２）
図７は、本発明に係る電気接続箱の実施の形態２の構成を示す回路図である。
この電気接続箱１９は、ハイブリッド車及び電気自動車に搭載される高圧バッテリ１８からの電流が、内蔵するヒューズ２０経由でバスバー７に流れる。バスバー７に流れる電流は、内蔵する本発明に係る電流センサ２１により検出され、検出された電流値は、外部へ通知され、高圧バッテリ１８の充放電制御等に使用される。
バスバーに流れる電流は、電気接続箱１９内で分岐され、ヒューズ２２，２３，２４をそれぞれ経由して、インバータ、電圧変換装置、その他の車載電気機器である負荷２５，２６，２７にそれぞれ与えられる。電流センサ２１の構成及び動作は、実施の形態１の構成及び動作と同様であるので、説明を省略する。
【符号の説明】
【００３４】
１  筺体（本体）
２  磁性体コア
４  ホールＩＣ（磁気センサ）
７  バスバー
８  蓋
９，１１  孔
１０ａ，１０ｂ  掛止部
１２  エアギャップ
１４  押圧部
１５  接触部分
１６  接触部分の形状（接触面）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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