(57)【要約】【課題】電流センサを容易に製造すること。【解決手段】コア１２のギャップ１２ｇ内に磁気センサ１４が配設された状態で、それらコア１２及び磁気センサ１４が成形型６０のキャビティ６２内に配設され、この状態で、キャビティ６２内に絶縁樹脂を流し込む。これにより、モールド成形された絶縁封止体内に、コア１２及び磁気センサ１４が封止されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形型内に磁気回路構成部品と磁気センサとを配設し、この状態で前記成形型内に絶縁性材料を流し込むことで、絶縁封止体内に、前記磁気回路構成部品と前記磁気センサとを封止するようにモールド成形する、電流センサの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の電流センサの製造方法であって、
前記磁気回路構成部品は略環状に形成されており、
前記絶縁封止体は、前記磁気回路構成部品の穴部内に、被測定電流が流れる導体を配設可能な検出用穴部を有する形状に形成される、電流センサの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の電流センサの製造方法であって、
前記成形型のうち前記磁気センサの配設箇所に対して離れた位置から前記絶縁性材料を流し込む、電流センサの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電流センサの製造方法であって、
前記成形型の内面側に突設された位置決めピンにより、前記磁気回路構成部品及び前記磁気センサのうち少なくとも一方を位置決めした状態で、前記成形型内に前記絶縁性材料を流し込む、電流センサの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電流センサの製造方法であって、
位置決め保持部品により、前記磁気回路構成部品と前記磁気センサとを相対的に位置決めした状態で、前記成形型内に前記絶縁性材料を流し込む、電流センサの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の電流センサの製造方法であって、
前記磁気センサの周辺回路部品を、前記磁気回路構成部品及び前記磁気センサと共に、前記成形型内に配設して、前記絶縁性材料内に封止した、電流センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電流を検出するための電流センサ及びその関連技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電流センサとして、被計測電流が流れる経路周りにコアを配設すると共に、該コアのギャップ部分にホール素子を配設したものがある。このような電流センサでは、該被計測電流による磁気エネルギーをホール素子にて検出することで、前記被計測電流を検出する。
【０００３】
この種の電流センサにおいて、コアとホール素子とを一体化する構成としては、所定のケース体内に、コア及びホール素子を位置決め配置し、この状態で、前記ケース体内にポッティング樹脂を充填状に流し込み固化するものがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した一体化構成例では、予め別途ケース体を形成しておき、この内部にコアとホール素子とを位置決め配置し、さらにこの後ポッティング樹脂を流し込んで固化する必要があり、その製造工程が煩雑である。
【０００５】
そこで、本発明は、電流センサを容易に製造するための技術に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の第１の態様は、成形型内に磁気回路構成部品と磁気センサとを配設し、この状態で前記成形型内に絶縁性材料を流し込むことで、絶縁封止体内に、前記磁気回路構成部品と前記磁気センサとを封止するようにモールド成形する、電流センサの製造方法である。
【０００７】
この場合、前記磁気回路構成部品は略環状に形成されており、前記絶縁封止体は、前記磁気回路構成部品の穴部内に、被測定電流が流れる導体を配設可能な検出用穴部を有する形状に形成されてもよい。
【０００８】
また、前記成形型のうち前記磁気センサの配設箇所に対して離れた位置から前記絶縁性材料を流し込むとよい。
【０００９】
さらに、前記成形型の内面側に突設された位置決めピンにより、前記磁気回路構成部品及び前記磁気センサのうち少なくとも一方を位置決めした状態で、前記成形型内に前記絶縁性材料を流し込むとよい。
【００１０】
また、位置決め保持部品により、前記磁気回路構成部品と前記磁気センサとを相対的に位置決めした状態で、前記成形型内に前記絶縁性材料を流し込むとよい。
【００１１】
さらに、前記磁気センサの周辺回路部品を、前記磁気回路構成部品及び前記磁気センサと共に、前記成形型内に配設して、前記絶縁性材料内に封止してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の第１の態様によれば、成形型内に磁気回路構成部品と磁気センサとを配設し、この成形型内に絶縁性材料を流し込むことで、磁気回路構成部品と磁気センサとを絶縁性封止体内に封止しているため、予め別途形成したケース体内部にコアと磁気センサとを位置決め配置して、ポッティング樹脂を流し込む従来の製造方法に比べて、製造工程が容易である。
【００１３】
また、磁気回路構成部品は略環状に形成されており、絶縁封止体は、前記磁気回路構成部品の穴部内に、被測定電流が流れる導体を配設可能な検出用穴部を有する形状に形成されるものにあっては、被測定電流が流れる導体を検出用穴部内に挿入配置することで、当該導体に流れる電流を検出でき、汎用性等に優れ便利である。
【００１４】
また、この場合において、成形型のうち磁気センサの配設箇所に対して遠い箇所から絶縁性材料を流し込むことで、当該流し込み作業中における磁気センサの位置ずれ等を防止できる。
【００１５】
さらに、磁気回路構成部品及び磁気センサのうち少なくとも一方を成形型内に突設された位置決めピンにて位置決めした状態で、前記絶縁性材料を流し込むことで、磁気回路構成部品或は磁気センサの正確な位置決めを行える。
【００１６】
また、位置決め保持部品により、磁気回路構成部品と磁気センサとを相対的に位置決めした状態で、成形型内に前記絶縁性材料を流し込むことで、磁気回路構成部品と磁気センサとの相対的な位置関係を正確に保つことができる。
【００１７】
また、磁気センサの周辺回路部品を、磁気回路構成部品及び磁気センサと共に、成形型内に配設して、絶縁性材料内に封止することで、後から周辺回路部品を追加する手間を省くことができ、便利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明の実施の形態に係る電流センサ及びその製造方法について説明する。
【００１９】
図１は電流センサを示す正面図であり、図２は電流センサの内部構造を示す図である。
【００２０】
この電流センサ１０は、絶縁性材料としての絶縁樹脂内に、磁気回路構成部品としてのコア１２と磁気センサ１４とを封止するように樹脂モールド成形したものであり、コア１２と、磁気センサ１４と、端子１６と、絶縁封止体２０とを備えている。
【００２１】
コア１２は、略環状（ここでは細長い略環状）に形成された磁性体であり、その周方向の一部（ここでは、長手方向一端側）にギャップ１２ｇが形成されている。そして、このコア１２内に、測定対象となる電流が流れるバスバ等の導体３０を配設し（図２参照）、この状態で導体３０に電流を流すと、その導体３０周りに磁界が発生し、発生した磁束がコア１２に収束されるようになっている。
【００２２】
磁気センサ１４としては、ホール素子やＭＲセンサ等が用いられる。この磁気センサ１４は、上記ギャップ１２ｇ内に配設され、当該ギャップ１２ｇ部分における磁界の強さを検出して所定の検出信号を出力する。
【００２３】
また、端子１６は、外部からの接続端子を接続可能に構成されており、ここでは３つの端子１６が用いられている。各端子１６は、それぞれワイヤ配線等の配線部材１７を介して、上記磁気センサ１４の各入出力端子に電気的に接続されている。
【００２４】
絶縁封止体２０は、絶縁樹脂等の絶縁性材料により形成されコア１２及び磁気センサ１４を封止するように覆う要素であり、上記コア１２と磁気センサ１４とを覆う本体部２０ａと、各端子１６を保持する端子保持部２０ｂとが一体形成されてなる。
【００２５】
本体部２０ａは、コア１２のギャップ１２ｇ内に磁気センサ１４を配設した状態で、それらコア１２及び磁気センサ１４を封止するように覆っている。この本体部２０ａは、コア１２の外形状に対応する略環状形状（ここでは細長い環状形状）を呈しており、略中央部に、測定対象となるバスバー等の導体を配設可能な検出用穴部２０ｈが形成されている。ここでは、検出用穴部２０ｈは、細長い開口形状に形成されている。
【００２６】
端子保持部２０ｂは、長尺形状（ここでは略直方体形状）に形成されており、上記本体部２０ａに一体形成されている。この端子保持部２０ｂの長手方向に沿って、上記各端子１６が適宜間隔をあけて保持されている。各端子１６は、外部からの端子を接続可能な態様で、端子保持部２０ｂに保持されている。上記磁気センサ１４への通電や磁気センサ１４からの信号出力は、これら各端子１６を介して行われる。
【００２７】
このように構成された電流センサ１０の動作について説明する。
【００２８】
すなわち、上記絶縁封止体２０の検出用穴部２０ｈ内に、測定対象となる電流が流れる導体３０（例えば、細長い金属板状のバスバ）を挿通配置する。この状態で、導体３０に電流が流れると、導体３０周りにその電流の大きさに応じた磁界が発生する。これによる磁束は、コア１２に収束される。そして、ギャップ１２ｇ部分における磁界が磁気センサ１４で検出され、その磁界の強さ、即ち、導体３０を流れる電流の大きさに応じた信号が磁気センサ１４から端子１６を介して出力されることになる。
【００２９】
この電流センサ１０の製造方法について説明する。
【００３０】
まず、図３に示すように、本電流センサ１０の絶縁封止体２０の外形状に対応するキャビティ６２を持つ成形型６０を準備する。そして、各端子１６を、配線部材１７を介して適宜磁気センサ１４に接続すると共に、該磁気センサ１４をコア１２のギャップ１２ｇ内に配設した状態で、それらコア１２，磁気センサ１４及び端子１６を、成形型６０のキャビティ６２内に配設する。
【００３１】
続いて、成形型６０のキャビティ６２内に、加熱溶融した絶縁樹脂を流し込む。
【００３２】
この際、磁気センサ１４の配設位置に対して離れた位置から絶縁樹脂を流し込むことが好ましい。
【００３３】
これは次の理由による。即ち、絶縁樹脂の導入口近くでは、樹脂の流入速度が速く、樹脂による圧力が高い。このため、絶縁樹脂の導入口近傍に配設された部品、特に、小型軽量の部品は、当該樹脂の圧力を受けて移動してしまい易い。そこで、比較的軽量で移動し易い部品である磁気センサ１４の設置位置を、絶縁樹脂の導入口から離れた位置関係とすることで、樹脂の流し込み中における磁気センサ１４の移動位置ずれ等を防止するのである。
【００３４】
図３では、磁気センサ１４はキャビティ６２の左側縁部近くに配設されているので、キャビティ６２の右側縁部側に導入口６２ｈを設けてここから溶融した絶縁樹脂を流し込むようにしている。
【００３５】
このように磁気センサ１４を当初の配設予定位置に正確に配設することができる結果、電流の検出精度の向上をも図ることができる。
【００３６】
そして、キャビティ６２内に、加熱溶融した絶縁樹脂を流し込み、その絶縁樹脂が冷却固化した後、成形型６０から電流センサ１０を取出す。このようにして、電流センサ１０が製造される。
【００３７】
以上のようにこの電流センサ１０及びその製造方法によると、成形型６０のキャビティ６２内にコア１２と磁気センサ１４とを配設し、この状態で成形型６０内に絶縁樹脂を流し込むことで、モールド成形された絶縁封止体２０内にコア１２と磁気センサ１４とを封止しているため、予め別途形成したケース体内部にコアとホール素子とを位置決め配置して、ポッティング樹脂を流し込む従来の製造方法に比べて、製造工程が容易である。また、その構成自体も簡易化が図られる。
【００３８】
また、ケース体内部にポッティング樹脂を流し込む従来例では、ケース体とその内部部品との間にポッティング樹脂を流し込めるだけの十分な広がりを確保する必要があるため、結果として、その全体形状が大型化する。これに比べて、本電流センサ１０では、成形型６０のキャビティ６２内に加熱軟化した樹脂を流し込んでいるため、薄肉化ひいてはセンサ自体の小型化が可能となる。
【００３９】
また、絶縁封止体２０に検出用穴部２０ｈが形成されているため、被測定電流が流れる導体３０を当該検出用穴部２０ｈ内に挿入配置することで、当該導体３０に流れる電流を検出でき、汎用性等に優れ便利である。
【００４０】
なお、絶縁樹脂を流し込む際に、キャビティ６２内のコア１２と磁気センサ１４が移動するのを防止するため、以下のようにしてもよい。
【００４１】
図４に示す例では、成形型６０のキャビティ６２の内面に、複数の位置決めピン６４が突設されている。各位置決めピン６４は、コア１２及び磁気センサ１４を、キャビティ６２内の所定位置に保持可能な位置に突設されている。なお、各位置決めピン６４は、コア１２及び磁気センサ１４の少なくとも一方を所定位置に保持するものであってもよい。
【００４２】
そして、各位置決めピン６４により、コア１２及び磁気センサ１４を、キャビティ６２内の所定位置に位置決め保持した状態で、キャビティ６２内に絶縁樹脂を流し込む。
【００４３】
これにより、コア１２或は磁気センサ１４のより正確な位置決めを行うことができる。ひいては、電流検出精度の向上につながる。
【００４４】
なお、製造後において、電流センサ１０の絶縁封止体２０のピン跡をなるべく少なくするため、位置決めピン６４の突出長をコア１２の厚みの半分程度にしたり、或は、絶縁樹脂の流し込みにより位置決めピン６４が退避する構成を採用してもよい。後者の構成は、例えば、樹脂圧に応じて位置決めピン６４が退避するものであってもよいし、また、絶縁樹脂の流し込み後一定時間経過後等に、所定のアクチュエータを用いて機械的に退避させる構成であってもよい。
【００４５】
勿論、位置決めピン６４は、他の部品、例えば、端子１６を位置決め保持してもよい。
【００４６】
また、図５に示す例では、位置決め保持部品７０により、コア１２と磁気センサ１４との相対的な位置決めを行っている。即ち、この位置決め保持部品７０は、コア１２のギャップ１２ｇ部分端部を保持する第１凹部７１と、磁気センサ１４を保持する第２凹部７２とを有している。そして、コア１２のギャップ１２ｇ部分端部を第１凹部７１に嵌め込むと共に、磁気センサ１４を第２凹部７２に嵌め込むことで、コア１２と磁気センサ１４との相対的な位置決めが図られる。
【００４７】
このように位置決め保持部品７０により相対的な位置決めが図られた状態で、コア１２及び磁気センサ１４が成形型６０のキャビティ６２内に配設され、さらに、該キャビティ６２内に絶縁樹脂が流し込まれる。
【００４８】
なお、位置決め保持部品７０を構成する材料は、絶縁封止体２０を構成する絶縁樹脂と略同じ熱膨張係数を持ち、かつ、当該絶縁樹脂と略同じ又はそれより高い軟化点を持つことが好ましい。
【００４９】
勿論、位置決め保持部品７０は、他の部品、例えば、端子１６を保持してもよい。
【００５０】
図６は、ハイブリッド自動車における電力系の電気的構成を示すブロック図である。同図に示すように、ハイブリッド自動車でモータジェネレータ４２で発電された電力が、インバータ４３で交流から直流に変換され、所定の高電圧でリレーボックス４４を介して高圧バッテリ４５に供給される。また、これとは別に、インバータ４３からの電力は、ＤＣ−ＤＣコンバータユニット４６で降圧され、補機バッテリ４７や、パワーディストリビュータ／リレーボックスユニット４８を介して各種電子機器に供給される。
【００５１】
本電流センサ１０は、図６に示されるハイブリッド自動車において、例えば、符号”Ａ”で示される部分、即ち、リレーボックス４４における高圧バッテリ４５への電力供給路や、補機バッテリ４７への電力供給路、パワーディストリビュータ／リレーボックスユニット４８における各種電子機器への電力供給路等に組込まれる。そして、これらの電力供給路における電流を計測することで、例えば、高圧バッテリ４５や補機バッテリ４７に関する充放電の収支監視や、充電制御、負荷制御等が行われる。
【００５２】
勿論、本電流センサ１０の適用例は、上記の例に限られるものではなく、一般的な内燃機関を持つ自動車のリレーボックス内の電力供給路に組込まれていてもよく、また、ホイール内蔵型モータ（ＩＷＭ）制御や、燃料電池車や電気自動車等の駆動モータ制御を行うための電流センサとしても用いることができる。
【００５３】
図７は、電流センサの第１変形例を示す斜視図である。
【００５４】
この電流センサ１０Ｂでは、上記絶縁封止体２０の検出用穴部２０ｈ内に、測定対象となる電流が流れる導体３０Ｂが挿通されて一体化されている。導体３０Ｂは、例えば、細長い金属板状のバスバ配線体である。このような導体３０Ｂは、例えば、絶縁封止体２０をモールド成型する際に、コア１２や磁気センサ１４と共にインサート成型される。その他の構成は、上記電流センサ１０と同様である。
【００５５】
この第１変形例の電流センサ１０Ｂによると、絶縁封止体２０と導体３０Ｂとが一体化されているため、当該導体３０Ｂとコア１２、磁気センサ１４との位置関係を正確に保つことができ、検出精度を向上させることができる。また、後から導体３０Ｂを検出用穴部２０ｈ内に挿入する必要がないという点で、便利である。
【００５６】
図８は、電流センサの第２変形例を示す図である。
【００５７】
この電流センサ１０Ｃでは、磁気センサ１４の周辺回路部品である実装回路基板２１Ｃが、上記コア１２及び磁気センサ１４と共に、絶縁封止体２０Ｃにて覆われた構成となっている。
【００５８】
より具体的には、この電流センサ１０Ｃでは、上記端子保持部２０ｂに対応する部分が、若干大きな広がりを持つ保持部２０Ｃｂに形成されている。
【００５９】
この保持部２０Ｃｂ内に、磁気センサ１４の周辺回路を組込んだ実装回路基板２１Ｃが組込まれている。磁気センサ１４の周辺回路の例としては、例えば周辺の１２Ｖ電圧を磁気センサ１４に適した５Ｖに降圧するといった電源回路や、磁気センサ１４からの電圧出力を電流出力に変換するといった変換回路、その他コンデンサを含むフィルタ回路等が挙げられる。また、各端子１６は、本実装回路基板２１Ｃから適宜ワイヤ配線等を経て磁気センサ１４に接続されている。
【００６０】
この実装回路基板２１Ｃは、例えば、上記コア１２や磁気センサ１４と共に、所定の金型内に配設された状態で、当該金型内に溶融した絶縁樹脂が流し込まれることで、絶縁封止体２０Ｃの保持部２０Ｃｂ内に封止状に覆われる。
【００６１】
このように構成された電流センサ１０Ｃによると、実装回路基板２１Ｃが、コア１２及び磁気センサ１４と共に、絶縁封止体２０Ｃで覆われているため、別途周辺回路を追加する手間を省くことができ、便利である。
【００６２】
特に、実装回路基板２１Ｃに変圧電源回路を組込むことで、周囲に別途電源回路を設けることなく本電流センサ１０Ｃを設置することができ、便利である。また、実装回路基板２１Ｃに電圧出力を電流出力に変換するといった変換回路を組込むことで、ノイズに強い電流信号を出力できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】この発明の実施形態に係る電流センサを示す正面図である。
【図２】同上の電流センサの内部構造を示す図である。
【図３】同上の電流センサを製造する途中工程を示す図である。
【図４】成形型内にコア及び磁気センサを位置決めする一例を示す図である。
【図５】成形型内にコア及び磁気センサを位置決めする他の例を示す図である。
【図６】ハイブリッド自動車における電力系の電気的構成を示すブロック図である。
【図７】第１変形例に係る電流センサを示す斜視図である。
【図８】第２変形例に係る電流センサの内部構造を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０，１０Ｂ，１０Ｃ  電流センサ
１２  コア
１４  磁気センサ
２０  絶縁封止体
２０ｈ  検出用穴部
２１Ｃ  実装回路基板
３０，３０Ｂ  導体
６０  成形型
６２  キャビティ
６２ｈ  導入口
６４  位置決めピン
７０  位置決め保持部品
【図１】
2005233770.tif 000003
【図２】
2005233770.tif 000004
【図３】
2005233770.tif 000005
【図４】
2005233770.tif 000006
【図５】
2005233770.tif 000007
【図６】
2005233770.tif 000008
【図７】
2005233770.tif 000009
【図８】
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