(57)【要約】【課題】耐ノイズ性を高めるとともに、高精度な検出を可能とした電流検出装置を提供する。【解決手段】電流検出装置１は、対向する長尺帯状の一対の平板部１１ａが連結された構造を有するバスバー１１と、基板１５に搭載され、バスバー１１に流れる電流を検出する磁気検出素子１４と、バスバー１１の一対の平板部１１ａの先端部を露出した状態で一体形成され、一対の平板部１１ａ間に基板１５及び磁気検出素子１４を収納支持する内部空間１２ｄ並びに内部空間１２ｄに開口する開口１２ｅを有するハウジング１２と、ハウジング１２に固定される磁気シールド部材１３とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する長尺帯状の一対の平板部が連結された構造を有するバスバーと、
基板に搭載され、前記バスバーに流れる電流を検出する磁気検出素子と、
前記バスバーの前記一対の平板部の先端部を露出した状態で一体形成され、前記一対の平板部間に前記基板及び前記磁気検出素子を収納支持する内部空間並びに前記内部空間に開口する開口を有するハウジングと、
前記ハウジングに固定される磁気シールド部材と、
を備えたことを特徴とする電流検出装置。
【請求項２】
前記ハウジングのバスバー幅方向の一側面には、前記開口が形成されてなることを特徴とする請求項１記載の電流検出装置。
【請求項３】
前記基板には、外部装置と電気的に接続されるコネクタ端子を収容するコネクタハウジングが搭載され、前記コネクタハウジングの接続口が前記ハウジングから外部空間に露出されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の電流検出装置。
【請求項４】
前記内部空間には、前記ハウジング及び前記基板を一体化させる樹脂成形部が埋設されてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電流検出装置。
【請求項５】
前記磁気シールド部材は、対向する一対の長尺帯状の平板部が連結された構造を有しており、
前記ハウジングには、上壁面及び下壁面に所要の段差をもって陥没した凹陥部が形成され、
前記凹陥部には、前記磁気シールド部材の前記平板部をスナップフィット結合する凸部又は凹部のいずれか一方が形成されてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電流検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流検出装置に係り、特に、バスバーに流れる電流を検出する電流検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バスバーに流れる電流により発生する磁束を計測することでバスバーの通電電流を検出する電流検出装置が多用されている。この種の電流検出装置の従来例としては、例えばバスバーに流れる電流により発生した磁界の強度を検出する電流検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
上記特許文献１に記載された従来の電流検出装置は、略ロ字状の一辺にギャップ部が設けられたコアを備えている。コアの中空部には、バスバーが挿通して設けられており、回路基板に搭載した磁電変換素子をコアのギャップ部中に配置することで、コアに生じる磁束変化を電流として検出する電流検出装置が構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２４３７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１記載の従来の電流検出装置においては、バスバーに流れる電流が過渡的に変化したとき、過渡的に変化した電流により発生した磁界の磁束密度が磁電変換素子の基板に鎖交すると、電磁誘導ノイズが発生しやすい。この電磁誘導ノイズにより、磁電変換素子の出力の過渡特性が低下するという問題点があった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、耐ノイズ性を高めるとともに、高精度な検出を可能とした電流検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［１］本発明は、対向する長尺帯状の一対の平板部が連結された構造を有するバスバーと、基板に搭載され、前記バスバーに流れる電流を検出する磁気検出素子と、前記バスバーの前記一対の平板部の先端部を露出した状態で一体形成され、前記一対の平板部間に前記基板及び前記磁気検出素子を収納支持する内部空間並びに前記内部空間に開口する開口を有するハウジングと、前記ハウジングに固定される磁気シールド部材と、を備えたことを特徴とする電流検出装置にある。
【０００８】
［２］上記［１］記載の前記ハウジングのバスバー幅方向の一側面には、前記開口が形成されてなることを特徴とする。
【０００９】
［３］上記［１］又は［２］記載の前記基板には、外部装置と電気的に接続されるコネクタ端子を収容するコネクタハウジングが搭載され、前記コネクタハウジングの接続口が前記ハウジングから外部空間に露出されてなることを特徴とする。
【００１０】
［４］上記［１］〜［３］のいずれかに記載の前記内部空間には、前記ハウジング及び前記基板を一体化させる樹脂成形部が埋設されてなることを特徴とする。
【００１１】
［５］上記［１］〜［４］のいずれかに記載の前記磁気シールド部材は、対向する一対の長尺帯状の平板部が連結された構造を有しており、前記ハウジングには、上壁面及び下壁面に所要の段差をもって陥没した凹陥部が形成され、前記凹陥部には、前記磁気シールド部材の前記平板部をスナップフィット結合する凸部又は凹部のいずれか一方が形成されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、簡単な構成でありながら、耐ノイズ性が高められるとともに、高精度な検出を可能とした電流検出装置が効果的に得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に好適な第１の実施の形態に係る電流検出装置の一例を概略的に示す分解斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線矢視の要部断面拡大図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視要部断面であって、第１の実施の形態に係る電流検出装置のバスバーと磁気検出素子との配置関係を説明するための図である。
【図４】第１の実施の形態に係る電流検出装置のバスバーから発生する磁界を説明するための図である。
【図５】第１の実施の形態に係る電流検出装置の製造方法の一例を説明するための斜視図（ａ）〜（ｄ）である。
【図６】第２の実施の形態に係る電流検出装置の一例を概略的に示す分解斜視図である。
【図７】変形例に係る電流検出装置の一例を概略的に示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。
【００１５】
［第１の実施の形態］
（電流検出装置の構成）
図１において、全体を示す符号１は、この第１の実施の形態における典型的な電流検出装置を例示している。この電流検出装置１は、例えばハイブリッド車や電気自動車の駆動モータとバッテリー等の外部装置とに流れる電流の大きさを検出するために用いられる。ハイブリッド車や電気自動車用のモータは、三相交流電流で駆動されるため、外部装置との電気的接続には三相交流電源用の３本のバスバーが用いられており、そのバスバーのそれぞれに対応して電流センサが備えられている。
【００１６】
この電流検出装置１は、図１及び図２に示すように、電流が流れる導電体である電流検出用のバスバー１１と、そのバスバー１１に流れる電流を磁気的に検出する磁気検出素子１４とを備えており、磁性コアを有しないコアレス型の電流センサとして用いられる。
【００１７】
このバスバー１１は、例えば銅や銅合金等の金属材料からなる。一方の磁気検出素子１４は、特に限定されるものではないが、増幅器などが集積回路としてパッケージ化されたホールＩＣからなる。磁気検出素子１４としては、例えばＧＭＲ素子、ＭＲ素子やホール素子等を用いることができる。
【００１８】
このバスバー１１は、図１及び図２に示すように、対向する長尺帯状をなす一対の平板部１１ａ，１１ａと、その平板部１１ａの長さ方向一端部を連結した連結部１１ｂとを有しており、縦断面形状がコ字形状に形成されたサンドウィッチ構造とされている。一対の平板部１１ａの先端部には、平板部１１ａと同一面上にあって、互いに逆方向へ延出する平板状の接続部１１ｃ，１１ｃが形成されている。この接続部１１ｃには、円形の接続孔１１ｄが貫通して形成されている。
【００１９】
このバスバー１１の平板部１１ａ及び連結部１１ｂには、図１及び図２に示すように、バスバー１１の接続部１１ｃを樹脂基材から突出した状態で、ハウジング１２がインサート成形法により一体に成形されている。ハウジング１２の樹脂材料としては、絶縁性及び耐湿性に優れる材料が好ましく、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂などが用いられる。
【００２０】
このハウジング１２は、図１及び図２に示すように、上壁面１２ａと、下壁面１２ｂと、上壁面１２ａ及び下壁面１２ｂを連結する３つの側壁面１２ｃ，…，１２ｃとを有する箱型構造とされている。ハウジング１２のバスバー幅方向の一側面には、ハウジング１２の内部空間１２ｄに開口する開口１２ｅが形成されている。この開口１２ｅをハウジング１２のバスバー幅方向の一側面に形成することで、ハウジング１２の内部空間１２ｄ内に磁気検出素子１４等の組付部品を挿入することが妨げられないための外部空間が確保されている。
【００２１】
このハウジング１２の上壁面１２ａ及び下壁面１２ｂと、バスバー１１の連結部１１ｂ側の側壁面１２ｃとには、図１及び図２に示すように、所要の段差をもって陥没した凹陥部１２ｆが形成されている。この凹陥部１２ｆには、隣接するバスバー１１が形成する磁場同士の干渉を防止するための磁気シールド部材１３が嵌め込まれている。この磁気シールド部材１３は、連結部１３ｂを介して対向配置した一対の平板部１３ａ，１３ａを有しており、縦断面形状がコ字形状に形成されている。
【００２２】
この磁気シールド部材１３の平板部１３ａには、図１及び図２に示すように、円形の係止孔１３ｃが貫通して形成されている。この係止孔１３ｃは、ハウジング１２の上壁面１２ａ及び下壁面１２ｂに突出して形成された円柱状の係止突部１２ｇにスナップフィット係合される。スナップフィット係合構造は、凹凸結合される凹凸構造を有していれば、例えば磁気シールド部材１３の平板部１３ａに係止突部を形成し、ハウジング１２の上壁面１２ａ及び下壁面１２ｂに係止孔を形成する構成であってもよいことは勿論である。
【００２３】
この磁気シールド部材１３は、曲げ弾性を有する樹脂材料又は非磁性の金属材料からなる。樹脂材料としては、例えばＰＣ（ポリカーボネート）やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などが用いられる。非磁性の金属材料としては、例えば銅やアルミニウムなどが用いられる。磁気シールド部材１３を用いてハウジング１２を構成したことにより、磁気検出素子１４を通過する磁界を弱めることなく、隣接する他のバスバー１１から発生する外部磁界の影響が除去されることから、出力を大きくして測定範囲を拡げることができる。
【００２４】
一方、磁気検出素子１４は、図１及び図２に示すように、基板１５に実装されている。この基板１５には、磁気検出素子１４からの出力を処理する処理回路に電気的に接続された図示しない接続端子を有するコネクタハウジング１６が設けられている。このコネクタハウジング１６は、図示しない制御ユニットなどの外部装置に電気的に接続される。
【００２５】
このコネクタハウジング１６などが実装された基板１５は、図１及び図２に示すように、ハウジング１２の内部空間１２ｄ内に形成された一対のガイド溝１２ｈ，１２ｈに支持されており、コネクタハウジング１６の接続口を外部空間に露出した状態で樹脂成形部１７に埋設されている。この樹脂成形部１７により、ハウジング１２と基板１５とが一体化されている。ハウジング１２の内部空間１２ｄは、シールド効果があり、外部からのノイズの影響を受けにくい。樹脂成形部１７の樹脂材料としては、ハウジング１２との相溶性のよい樹脂材料が好ましい。
【００２６】
（電流検出装置の動作）
この基板１５は、図３及び図４に示すように、バスバー１１の一対の平板部１１ａ間に発生する磁界の向きに対して平行に配置されている。一方、磁気検出素子１４の感磁面としては、バスバー１１の一対の平板部１１ａ間に平行に配置されるとともに、その一対の平板部１１ａ間の中心線Ｃ上に配置されることが好適である。
【００２７】
このバスバー１１の一対の平板部１１ａのそれぞれには、図４に示すように、電流Ａが反対方向に流れる。バスバー１１の周囲には、電流Ａの大きさに略比例した磁束Ｂ1，Ｂ2が発生する。バスバー１１に流れる電流Ａにより発生する磁界の磁束Ｂ1，Ｂ2が、磁気検出素子１４の感磁面を平行に通過する。
【００２８】
このバスバー１１の一対の平板部１１ａには反対方向の電流Ａが流れることで、バスバー１１のＺ方向に発生する基板１５に鎖交する磁束は打ち消されることとなる。バスバー１１の一対の平板部１１ａ間には、Ｘ，Ｙ方向に発生する磁束Ｂ1，Ｂ2が増幅する。この磁束Ｂ1，Ｂ2は、磁気検出素子１４により検出されることで、磁束Ｂ1，Ｂ2を合計した磁束に応じた電気信号が、制御ユニットなどの外部装置に出力される。
【００２９】
（電流検出装置の製造方法）
以上のように構成された電流検出装置１は、以下の製造方法により効果的に製造される。電流検出装置１を製造するにあたっては、先ず、図５（ａ）及び図５（ｃ）に示すように、磁気シールド部材１３と、磁気検出素子１４及びコネクタハウジング１６を実装した基板１５とを製作しておく。一方、導電性の金属板を打ち抜き加工及び曲げ加工を行い、所要形状のバスバー１１を準備しておく。
【００３０】
次に、図５（ｂ）に示すように、ハウジング１２の全体形状を成形するための金型を用い、バスバー１１をハウジング１２にインサート成形する。このハウジング１２のバスバー幅方向の一側面に形成された内部空間１２ｄに連通する開口１２ｅを形成する。これにより、基板１５の組み付け時において磁気検出素子１４及びコネクタハウジング１６がバスバー１１に干渉することが回避されることとなり、ハウジング１２の内部空間１２ｄに基板１５を収容固定する作業の効率が向上する。
【００３１】
次に、図５（ｃ）及び図５（ｄ）に示すように、予め準備しておいた基板１５をハウジング１２の開口１２ｅを介して内部空間１２ｄ内に挿入支持し、その内部空間１２ｄの内部をポッティングにより封止することで樹脂成形部１７を成形する。次に、予め準備しておいたシールド部材１３をハウジング１２にスナップフィット結合する。以上の行程により、電流検出装置１が完成する。なお、スナップフィット以外の各種の方法によりハウジング１２とシールド部材１３とを結合することができることは勿論である。
【００３２】
（第１の実施の形態の効果）
上記のように構成された電流検出装置１を採用することで、上記効果に加えて以下の効果が得られる。
【００３３】
（１）簡単な構成により、ｄｖ／ｄｔ（単位時間当たりの電圧変化）ノイズ発生源となるバスバー１１のＺ方向に発生する基板１５に鎖交する磁束をキャンセルすることで、ｄｖ／ｄｔノイズ特性の良好な電流検出装置１が効果的に得られる。
（２）一対の平板部１１ａには互いに反対方向の電流Ａが流れるバスバー１１を有することから、磁界の範囲を制限することができるようになり、磁界が基板１５を鎖交することがないため、耐ノイズ性を向上させることができる。
（３）バスバー１１がサンドウィッチ構造とされているため、バスバー１１に流れる電流Ａにより発生する磁界の均一性が高まり、ｄｖ／ｄｔノイズなどの外乱に対するロパスト性が高くなる。
（４）バスバー１１に流れる電流Ａにより発生する磁界に対して基板１５を平行に配置することで、磁界が基板１５を鎖交することがないため、基板１５の誤動作を防止することができる。
【００３４】
［第２の実施の形態］
図６を参照すると、同図には、第２の実施の形態に係る電流検出装置１が例示されている。なお、図６において、上記第１の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。従って、それらの部材に関する詳細な説明は省略する。
【００３５】
上記第１の実施の形態では、基板１５にコネクタハウジング１６を設けた構成であったものを、この第２の実施の形態では、ハウジング１２にコネクタハウジング１６を設けた点で上記第１の実施の形態と異なっている。
【００３６】
図６において、バスバー１１の平板部１１ａには、バスバー１１を一側に配置した状態で、ハウジング１２がインサート成形法により一体に成形されている。このハウジング１２には、バスバー１１の接続部１１ｃを外部に突出した状態でバスバー１１の一対の平板部１１ａ間を接続部１１ｃ側に貫通した開口１２ｅが形成されている。
【００３７】
このハウジング１２の上壁面１２ａには、図６に示すように、４本のプレスフィット用のコネクタ端子１８，…，１８を収容するコネクタハウジング１６が一体に形成されている。このコネクタ端子１８には、変形可能なスリットを有するプレスフィット部１８ａが形成されている。
【００３８】
一方、基板１５には、図６に示すように、コネクタ端子１８のプレスフィット部１８ａを圧入固定するプレスフィット用のスルーホール１５ａが形成されている。このスルーホール１５ａは、磁気検出素子１４からの出力を処理する図示しない処理回路に電気的に接続されている。
【００３９】
（第２の実施の形態の効果）
以上のように構成された第２の実施の形態に係る電流検出装置１は、上記第１の実施の形態と同様の効果が得られることに加えて、半田を用いることなく基板１５に固定することができるとともに、複数のコネクタ端子１８のそれぞれの接続品質を個別に管理することができる。
【００４０】
［変形例］
本発明における電流検出装置１においては、次に示すような変形例も可能である。
【００４１】
上記第１の実施の形態では、バスバー１１にインサート成形法により一体成形されたハウジング１２のバスバー幅方向の一側面に開口１２ｅを備えた構成を例示したが、図示例に限定されるものではない。ハウジング１２の開口１２ｅとしては、図７に示すように、ハウジング１２のバスバー長さ方向の一側面に備えた構成であっても構わない。磁気検出素子１４を実装した基板１５は、バスバー１１の一対の接続部１１ｃ間に形成された開口１２ｅを介してハウジング１２の内部空間１２ｄ内に挿入支持される。
【００４２】
以上の説明からも明らかなように、本発明に係る代表的な実施の形態、変形例及び図示例を例示したが、上記実施の形態、変形例及び図示例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。従って、上記実施の形態、変形例及び図示例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【００４３】
１…電流検出装置、１１…バスバー、１１ａ，１３ａ…平板部、１１ｂ，１３ｂ…連結部、１１ｃ…接続部、１１ｄ…接続孔、１２…ハウジング、１２ａ…上壁面、１２ｂ…下壁面、１２ｃ…側壁面、１２ｄ…内部空間、１２ｅ…開口、１２ｆ…凹陥部、１２ｇ…係止突部、１２ｈ…ガイド溝、１３…磁気シールド部材、１３ｃ…係止孔、１４…磁気検出素子、１５…基板、１５ａ…スルーホール、１６…コネクタハウジング、１７…樹脂成形部、１８…コネクタ端子、１８ａ…プレスフィット部、Ａ…電流、Ｂ1，Ｂ2…磁束、Ｃ…中心線
【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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