(57)【要約】【課題】バスバに大電流が流れる場合でも感度の高い磁気検出素子を使用可能となり、精度の高い測定が可能な電流検出構造を提供する。【解決手段】バスバ２と、該バスバ２を流れる電流により発生する磁界の強度を測定する磁気検出素子３と、を備えた電流検出構造であって、バスバ２の一部を厚さ方向に屈曲させて、水平部２ａと、該水平部２ａに対して厚さ方向に傾斜した傾斜部２ｂを形成し、磁気検出素子３は、傾斜部２ｂの近傍に、その検出軸Ｄが水平部２ａの長手方向に沿うように配置され、傾斜部２ｂを流れる電流により発生した磁界のうち水平部２ａの長手方向に沿う方向の磁界の強度を検出するように構成されるものである。【選択図】図１
2015148469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バスバと、該バスバを流れる電流により発生する磁界の強度を測定する磁気検出素子と、を備えた電流検出構造であって、
前記バスバの一部を厚さ方向に屈曲させて、水平部と、該水平部に対して厚さ方向に傾斜した傾斜部とを形成し、
前記磁気検出素子は、前記傾斜部の近傍に、その検出軸が前記水平部の長手方向に沿うように配置され、前記傾斜部を流れる電流により発生した磁界のうち前記水平部の長手方向に沿う方向の磁界の強度を検出するように構成される
ことを特徴とする電流検出構造。
【請求項２】
前記磁気検出素子が、ＧＭＲセンサである
請求項１記載の電流検出構造。
【請求項３】
前記磁気検出素子は、検出する磁界の磁束密度が０より大きく５ｍＴ以下となる位置に配置される
請求項２記載の電流検出構造。
【請求項４】
前記磁気検出素子は、検出する磁界の磁束密度が０より大きく２ｍＴ以下となる位置に配置される
請求項２または３記載の電流検出構造。
【請求項５】
前記バスバは、前記水平部と平行な第２水平部と、前記傾斜部の前記水平部側と反対側の端部と前記第２水平部の端部とを接続する接続部と、をさらに有し、
前記傾斜部と前記接続部とが側面視でＶ字状に交差するように形成されている
請求項１〜４いずれかに記載の電流検出構造。
【請求項６】
前記水平部と前記第２水平部とが、同一平面上に配置されている
請求項５記載の電流検出構造。
【請求項７】
前記磁気検出素子は、前記傾斜部と前記接続部で形成される凹部に配置される
請求項５または６記載の電流検出構造。
【請求項８】
前記磁気検出素子と前記磁気検出素子の周囲の前記バスバとを覆うように樹脂モールドが形成される
請求項１〜７いずれかに記載の電流検出構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流検出構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、バスバに流れる電流を検出する際に、検出対象となる電流により発生する磁界の強度を磁気検出素子で検出することが行われている。磁気検出素子により磁界の強度を検出することで、その磁界の強度を基に、バスバに流れる電流を演算により求めることが可能になる。
【０００３】
磁気検出素子としては、ＭＲ（Magneto Resistance）センサや、ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive effect）センサが知られている。
【０００４】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、特許文献１，２がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５１５３４８１号公報
【特許文献２】特開２０１３−１７０８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、精度の高い測定を行うためには、より感度の高いＧＭＲセンサ等の磁気検出素子を用いることが望まれる。
【０００７】
しかしながら、例えば３相モータの各相に流れる電流を検出する場合など、バスバに大電流が流れる場合には、バスバを流れる電流により形成される磁界の強度が大きすぎるために、感度の高いＧＭＲセンサ等の磁気検出素子を用いることが困難であった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、バスバに大電流が流れる場合でも感度の高い磁気検出素子を使用可能となり、精度の高い測定が可能な電流検出構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、バスバと、該バスバを流れる電流により発生する磁界の強度を測定する磁気検出素子と、を備えた電流検出構造であって、前記バスバの一部を厚さ方向に屈曲させて、水平部と、該水平部に対して厚さ方向に傾斜した傾斜部とを形成し、前記磁気検出素子は、前記傾斜部の近傍に、その検出軸が前記水平部の長手方向に沿うように配置され、前記傾斜部を流れる電流により発生した磁界のうち前記水平部の長手方向に沿う方向の磁界の強度を検出するように構成される電流検出構造である。
【００１０】
前記磁気検出素子が、ＧＭＲセンサであってもよい。
【００１１】
前記磁気検出素子は、検出する磁界の磁束密度が０より大きく５ｍＴ以下となる位置に配置されてもよい。
【００１２】
前記磁気検出素子は、検出する磁界の磁束密度が０より大きく２ｍＴ以下となる位置に配置されてもよい。
【００１３】
前記バスバは、前記水平部と平行な第２水平部と、前記傾斜部の前記水平部側と反対側の端部と前記第２水平部の端部とを接続する接続部と、をさらに有し、前記傾斜部と前記接続部とが側面視でＶ字状に交差するように形成されていてもよい。
【００１４】
前記水平部と前記第２水平部とが、同一平面上に配置されていてもよい。
【００１５】
前記磁気検出素子は、前記傾斜部と前記接続部で形成される凹部に配置されてもよい。
【００１６】
前記磁気検出素子と前記磁気検出素子の周囲の前記バスバとを覆うように樹脂モールドが形成されてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、バスバに大電流が流れる場合でも感度の高い磁気検出素子を使用可能となり、精度の高い測定が可能な電流検出構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る電流検出構造を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一変形例を示す側面図である。
【図３】図１の電流検出構造の３相の電流路への適用例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を添付図面にしたがって説明する。
【００２０】
図１は、本実施形態に係る電流検出構造を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。
【００２１】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、電流検出構造１は、長手方向に沿って電流を流すバスバ２と、バスバ２を流れる電流により発生する磁界の強度を測定する磁気検出素子３と、を備えている。電流検出構造１は、例えば、自動車のインバータに設けられたバスバ２に流れる電流を検出するものである。
【００２２】
バスバ２は、板状の導体であり、電流を流す電流路となるものである。バスバ２を流れる電流は、例えば、定常時で最大２００Ａ程度、異常時等の突入電流で最大８００Ａ程度であり、周波数は、例えば最大１００ｋＨｚ程度である。
【００２３】
磁気検出素子３は、検出軸Ｄに沿った方向の磁界の強度（磁束密度）に応じた電圧の出力信号を出力するように構成されている。本実施形態では、磁気検出素子３として、高い感度を有するＧＭＲセンサを用いる。
【００２４】
さて、本実施形態に係る電流検出構造１では、バスバ２の一部を厚さ方向に屈曲させて、水平部２ａと、該水平部２ａに対して厚さ方向に傾斜した傾斜部２ｂとを形成している。
【００２５】
本実施形態では、バスバ２は、水平部２ａと平行な第２水平部２ｃと、傾斜部２ｂの水平部２ａ側と反対側の端部と第２水平部２ｃの端部とを接続する接続部２ｄと、をさらに有し、傾斜部２ｂと接続部２ｄとが側面視でＶ字状に交差するように形成されている。
【００２６】
すなわち、バスバ２は、水平部２ａから厚さ方向の一の方向に折り曲げられて傾斜部２ｂが形成され、傾斜部２ｂから厚さ方向の他の方向に折り曲げられて接続部２ｄが形成され、さらに接続部２ｄから厚さ方向の一の方向に折り曲げられて第２水平部２ｃが形成されており、これら水平部２ａ、傾斜部２ｂ、接続部２ｄ、第２水平部２ｃが一体に連続するように形成されている。バスバ２は、１枚の金属板を折り曲げ加工して形成される。
【００２７】
本実施形態では、水平部２ａと第２水平部２ｃとが、同一平面上に配置されている。これにより、水平部２ａと第２水平部２ｃの表面（傾斜部２ｂと接続部２ｄの突出方向と反対側の面）を任意の平面に当接させて配置することが可能になり、バスバ２を基板、スペーサ、ハウジング等に配置する際に、バスバ２を容易に配置可能となり、また基板等に対するバスバ２の位置合わせも容易になる。
【００２８】
磁気検出素子３は、傾斜部２ｂの近傍に、その検出軸Ｄが水平部２ａの長手方向（図示Ｚ軸方向）に沿うように配置され、傾斜部２ｂを流れる電流により発生した磁界のうち水平部２ａの長手方向に沿う方向（図示Ｚ軸方向）の磁界の強度を検出するように構成されている。ここで、磁気検出素子３がＧＭＲセンサである場合、検出軸が２軸以上となるので、この場合、ある特定の１軸が水平部２ａの長手方向に対して平行となる。
【００２９】
傾斜部２ｂを形成することで、バスバ２を流れる電流にＹ軸方向の成分が発生する。磁界は電流の向きに垂直方向に発生するので、Ｚ軸方向の成分を有する磁界が発生することになる。傾斜部２ｂで発生する磁界のＺ軸方向の成分は、水平部２ａに対する傾斜部２ｂの傾斜角度θを調整することで制御可能である。
【００３０】
つまり、電流検出構造１では、バスバ２に流れる電流が大きく、バスバ２全体で発生する磁界の強度が大きい場合であっても、傾斜部２ｂの傾斜角度θを調整することで、磁気検出素子３にて検出する磁界の強度を最適な大きさとすることが可能であり、磁気検出素子３として感度の高いＧＭＲセンサ等を用い、測定を行うことが可能になる。
【００３１】
磁気検出素子３としてＧＭＲセンサを用いる場合、磁気検出素子３は、検出する磁界の磁束密度が０より大きく５ｍＴ以下となる位置に配置されることが望ましい。これは、一般的なＧＭＲセンサでは、５ｍＴを超える磁束密度のもとでは出力が飽和してしまい、測定が困難となってしまうためである。なお、ここでいう磁束密度の大きさとは定常状態におけるものであり、異常時や過渡状態において一時的に５ｍＴを超えてしまうような場合は除外するものとする。
【００３２】
また、ＧＭＲセンサでは、精度良く磁束密度を検出可能な領域（磁束密度と出力電圧が線形となるよう容易に補正できる領域）が通常２ｍＴ以下であるため、より好ましくは、検出する磁界の磁束密度（定常状態における磁束密度）が０より大きく２ｍＴ以下となる位置に磁気検出素子３を配置することが望ましい。
【００３３】
本実施形態では、磁気検出素子３としてＧＭＲセンサを用いており、ＧＭＲセンサは素子の高さ方向と垂直方向に検出軸Ｄを有していることから、バスバ２の水平部２ａと平行に（素子の高さ方向が水平部２ａにおける厚さ方向となるように）磁気検出素子３を配置可能となり、電流検出構造１全体を薄型化することが可能になる。なお、図１では図示省略しているが、磁気検出素子３は、実際には、支持部材によりバスバ２やその周囲の部材等に支持されている。
【００３４】
また、水平部２ａと傾斜部２ｂ間の折り曲げ部分、および傾斜部２ｂと接続部２ｄ間の折り曲げ部分では、電流の流れが複雑となり複雑な磁界が発生するため、磁気検出素子３は、なるべく折り曲げ部分から離れた位置に配置することが望ましい。
【００３５】
より具体的には、少なくとも、折り曲げ部で発生する磁界により磁気検出素子３で検出される磁束密度よりも、傾斜部２ｂで発生する磁界により磁気検出素子３で検出される磁束密度が大きくなる位置に、磁気検出素子３を配置するとよい。磁束密度はほぼ距離に反比例して低下するため、下式（１）
（Ｂｚ／ｒ2）＞（Ｂ／ｒ1）    ・・・（１）
但し、ｒ1：折り曲げ部から磁気検出素子までの距離
ｒ2：傾斜部と磁気検出素子間の距離
Ｂ：バスバを流れる電流により発生する磁界の磁束密度
Ｂｚ：傾斜部で発生する磁界のうちＺ軸方向に沿った磁界の磁束密度
の関係式を満足する位置に磁気検出素子３を配置するとよい。
【００３６】
例えば、折り曲げ部を流れる電流が生成する磁界の影響をＢｚの１／１０以下にするには、Ｂｚ＝Ｂ／１０とし、下式（２）
（ｒ2／ｒ1）＜（１／１０）    ・・・（２）
の関係式を満足する位置に磁気検出素子３を配置すればよいことになる。なお、傾斜部２ｂの両端の折り曲げ部から最も遠くなる傾斜部２ｂの中央部（長手方向における中央部）の近傍に磁気検出素子３を配置することが最も好ましい。
【００３７】
また、図示していないが、電流検出構造１では、磁気検出素子３と磁気検出素子３の周囲のバスバ２とを覆うように、樹脂モールドが形成される。本実施形態では、バスバ２を屈曲させているため、バスバ２が樹脂モールドから抜けにくい。また、バスバ２の屈曲部分を利用し、例えば、樹脂モールド時に屈曲部分をホルダにはめ込む等して位置合わせを容易としたり、樹脂モールド時の樹脂圧による位置ずれを抑制することも可能になる。
【００３８】
なお、本実施形態では、接続部２ｄを水平部２ａや第２水平部２ｃに対して傾斜するように形成しているが、これに限らず、例えば図２（ａ）に示すように、接続部２ｄを水平部２ａや第２水平部２ｃに対して垂直としてもよいし、図２（ｂ）に示すように、接続部２ｄを省略して傾斜部２ｂと第２水平部２ｃとを直接接続するようにしてもよい。図２（ｂ）のように接続部２ｄを省略した場合、水平部２ａと第２水平部２ｃは厚さ方向の異なる位置に配置されることになる。
【００３９】
また、本実施形態では、傾斜部２ｂの接続部２ｄが屈曲される側と反対側、すなわち傾斜部２ｂと接続部２ｄとで形成される凹部４の反対側に磁気検出素子３を配置しているが、これに限らず、図２（ｃ）に示すように、凹部４内に磁気検出素子３を配置するようにしてもよい。凹部４に磁気検出素子３を配置することで、検出部（磁気検出素子３を配置する部分）の小型化（薄型化）が可能になる。ただし、この場合、磁気検出素子３が接続部２ｄに近づきすぎると、接続部２ｄを流れる電流により発生した磁界による誤差が問題となるため、接続部２ｄからなるべく離れた位置に磁気検出素子３を配置することが望ましい。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態に係る電流検出構造１では、バスバ２の一部を厚さ方向に屈曲させて、水平部２ａと、該水平部２ａに対して厚さ方向に傾斜した傾斜部２ｂとを形成し、磁気検出素子３は、傾斜部２ｂの近傍に、その検出軸Ｄが水平部２ａの長手方向に沿うように配置され、傾斜部２ｂを流れる電流により発生した磁界のうち水平部２ａの長手方向に沿う方向の磁界の強度を検出するように構成されている。
【００４１】
これにより、傾斜部２ｂの角度を調整することで、磁気検出素子３が検出する磁界の強度を適宜調整可能となり、バスバ２に大電流が流れる場合であっても、ＧＭＲセンサ等の感度の高い磁気検出素子３を使用可能となる。その結果、精度の高い測定が可能となる。
【００４２】
電流検出構造１では、感度の高い磁気検出素子３を用いるため、傾斜部２ｂの角度を小さくすることが可能であり、特にバスバ２流れる電流が大きい場合には、傾斜部２ｂの角度をより小さくして、水平部２ａを配置する面からの傾斜部２ｂの突出長を小さくすることが可能である。
【００４３】
また、電流検出構造１では、例えばバスバ２に迂回電流路を形成して当該迂回電流路を流れる電流により発生する磁界を検出するような構造と比較して、周波数依存性が小さく、バスバ２の断面積に変化がないため損失も小さい。
【００４４】
図３に示すように、電流検出構造１は、例えば、３相の各相の電流を測定する際に用いられる。３相の各相の電流路となる３つのバスバ２は、その幅方向（Ｘ軸方向）に離間して整列配置されており、それぞれのバスバ２の傾斜部２ｂの近傍に磁気検出素子３が配置されている。磁気検出素子３で検出するＺ軸方向の磁界は、互いに干渉することがなく、各磁気検出素子３が他のバスバ２の電流で発生した磁界の影響を受けることがない。つまり、電流検出構造１では、３相の各相の電流を測定する場合において、検出対象以外のバスバ２を流れる電流により発生した磁界の影響を受けにくく、検出対象のバスバ２に流れる電流を精度よく検出することが可能である。
【００４５】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４６】
１  電流検出構造
２  バスバ
２ａ  水平部
２ｂ  傾斜部
２ｃ  第２水平部
２ｄ  接続部
３  磁気検出素子
４  凹部
【図１】
2015148469.tif 000003
【図２】
2015148469.tif 000004
【図３】
2015148469.tif 000005