(57)【要約】【課題】封止材の硬化に伴うコアの磁気ギャップの変形を防止可能な電流センサを低コストに提供する。【解決手段】電流センサ１０を製造するには、まず、収容物（ホール素子１２、コア１４、電子部品２１、配線材２２〜２４、規制部材２８）を収容部１７内に取り付け、次に、流動性を有する液体またはゲル状の封止材２９を収容部１７内に流し込むか又は滴下して充填し、続いて、封止材２９を硬化させることにより、前記収容物の収容部１７内における位置決めを行った状態で、前記収容物を収容部１７内に封止して固定する。このとき、コア１４の磁気ギャップＳ間には規制部材２８が隙間無く挟設されているため、封止材２９の硬化に伴って発生する応力がコア１４に印加されたとしても、磁気ギャップＳの変形は規制部材２８によって抑制され、磁気ギャップＳの寸法形状が設定値より変化することはない。【選択図】  図２
2005308526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄板状のコア断片が複数枚積層一体化されたリング状のコアと、
そのコアの一部分に形成された磁気ギャップと、
その磁気ギャップ間に配置されたホール素子と、
前記コアおよび前記ホール素子を収容する収容部を有する筺体と、
その筺体の収容部内に充填されて前記コアおよび前記ホール素子を封止する封止材と
を備えた電流センサであって、
前記筺体の収容部には、前記磁気ギャップの変形を防止するための変形防止手段が設けられていることを特徴とする電流センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の電流センサにおいて、
前記磁気ギャップは、前記コアの切断された部分からなり、
前記変形防止手段は、前記コアを前記筺体の収容部に収容したとき、前記磁気ギャップ間に隙間無く挟まれる規制部材からなることを特徴とする電流センサ。
【請求項３】
請求項２に記載の電流センサにおいて、
前記規制部材は、前記磁気ギャップの内側または外側の少なくともいずれかの部分に挟まれることを特徴とする電流センサ。
【請求項４】
請求項２に記載の電流センサにおいて、
前記規制部材は、前記ホール素子の周囲を囲んで前記磁気ギャップ間全体に挟まれることを特徴とする電流センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電流センサに係り、詳しくは、磁気ギャップを有するリング状のコアと、そのコアの磁気ギャップ間に配置されたホール素子とを備えた電流センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、リング状のコアと、そのコアの一部分が切断・開放されて形成された磁気ギャップと、その磁気ギャップ間に配置されたホール素子とを備え、コアおよびホール素子が筺体の上方開口した収容部に収容され、その収容部内には合成樹脂材料の封止材が充填され、その封止材の硬化によりコアおよびホール素子が封止されている構造の電流センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の電流センサは、リング状のコアに挿通された導電部材に流れる電流値を、磁気ギャップ間に配置されたホール素子によって検出する。すなわち、導電部材に流れる電流によってコア内に磁束が生じ、ホール素子は当該磁束に対応したホール効果による電圧（ホール電圧）を発生する。そして、ホール素子が発生するホール電圧は、コア内の磁束に対応するだけでなく、その磁束を発生させた導電部材に流れる電流値にも対応するため、その電流値の検出信号といえる。
【０００４】
ちなみに、特許文献１の電流センサは、例えば、自動車の車載バッテリと車両電装品とを接続する導電部材（バスバー）に流れる電流値を検出するために用いられる。
【特許文献１】特開２００２−２９６３０５号公報（第４〜６頁  図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の電流センサを製造するには、まず、コアおよびホール素子を収容部内に取り付け、次に、流動性を有する液体またはゲル状の封止材を収容部内に流し込むか又は滴下（ポッティング）して充填し、続いて、封止材を硬化させることにより、コアおよびホール素子の収容部内における位置決めを行った状態で、コアおよびホール素子を収容部内に封止して固定する。
【０００６】
ここで、コアの磁気ギャップは、コアの一部分が切断・開放されて形成されている。そのため、封止材の硬化に伴って発生する応力がコアに印加され、リング状のコアが変形して磁気ギャップの寸法形状が設定値より変化し、ホール素子による電流検出の精度および感度が低下するという問題があった。
特に、熱硬化性を有する封止材を用いた場合には、その封止材の線膨張係数により封止材の熱硬化時に大きな応力が発生するため、その応力によりコアが変形しやすい。
【０００７】
ところで、封止材の硬化に伴うコアの変形を防止するには、硬化時に発生する応力が小さい封止材を用いればよいが、そのような封止材は高価であるため、電流センサの製造コストが増大するという問題が起こる。
【０００８】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであって、その目的は、封止材の硬化に伴うコアの磁気ギャップの変形を防止可能な電流センサを低コストに提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（請求項１）
請求項１に記載の発明は、薄板状のコア断片が複数枚積層一体化されたリング状のコアと、そのコアの一部分に形成された磁気ギャップと、その磁気ギャップ間に配置されたホール素子と、前記コアおよび前記ホール素子を収容する収容部を有する筺体と、その筺体の収容部内に充填されて前記コアおよび前記ホール素子を封止する封止材とを備えた電流センサであって、前記筺体の収容部には、前記磁気ギャップの変形を防止するための変形防止手段が設けられていることを技術的特徴とする。
【００１０】
（請求項２）
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電流センサにおいて、前記磁気ギャップは、前記コアの切断された部分からなり、前記変形防止手段は、前記コアを前記筺体の収容部に収容したとき、前記磁気ギャップ間に隙間無く挟まれる規制部材からなることを技術的特徴とする。
【００１１】
（請求項３：第１実施形態または第２実施形態に該当）
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の電流センサにおいて、前記規制部材は、前記磁気ギャップの内側または外側の少なくともいずれかの部分に挟まれることを技術的特徴とする。
【００１２】
（請求項４：第３実施形態に該当）
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の電流センサにおいて、前記規制部材は、前記ホール素子の周囲を囲んで前記磁気ギャップ間全体に挟まれることを技術的特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
（請求項１）
請求項１の発明の電流センサを製造するには、まず、コアおよびホール素子を収容部内に取り付け、次に、流動性を有する液体またはゲル状の封止材を収容部内に流し込むか又は滴下して充填し、続いて、封止材を硬化させることにより、コアおよびホール素子の収容部内における位置決めを行った状態で、コアおよびホール素子を収容部内に封止して固定する。
【００１４】
このとき、筺体の収容部には変形防止手段が設けられているため、封止材の硬化に伴って発生する応力がコアに印加されたとしても、磁気ギャップの変形は変形防止手段によって抑制され、磁気ギャップの寸法形状が設定値より変化することはない。
従って、請求項１の発明によれば、筺体の収容部に変形防止手段を設けることにより、封止材の硬化に伴う磁気ギャップの変形を防止し、ホール素子による電流検出の精度および感度の低下を回避できる。
【００１５】
そして、封止材には、収容部への充填の作業性が良好で、硬化後にコアおよびホール素子を確実に封止可能な非磁性体であれば、どのような使用材料（例えば、シリコン、ウレタン、エポキシなどの各種合成樹脂材料など）を用いてもよい。
特に、熱硬化性を有する封止材を用いた場合には、その封止材の線膨張係数により封止材の熱硬化時に大きな応力が発生するため、その応力によりコアが変形しやすいが、請求項１の発明によれば磁気ギャップの変形を防止可能であるため、熱硬化性を有する封止材を用いることができる。
従って、請求項１の発明によれば、封止材の使用材料に対する限定が少なくなり、硬化時に発生する応力が大きい代わりに安価な封止材料を用いることが可能になるため、電流センサの製造コストを低減できる。
【００１６】
（請求項２）
請求項２の発明の電流センサでは、コアを筺体の収容部に収容したときに磁気ギャップに隙間無く挟まれる規制部材が変形防止手段として設けられているため、封止材の硬化に伴って発生する応力がコアに印加されたとしても、磁気ギャップの変形は規制部材によって抑制され、磁気ギャップの寸法形状が設定値より変化することはない。
【００１７】
（請求項３）
請求項３の発明の電流センサでは、規制部材が磁気ギャップの内側または外側の少なくともいずれかの部分に挟まれるため、磁気ギャップの変形を確実に防止できる。
【００１８】
（請求項４）
請求項４の発明の電流センサでは、規制部材がホール素子の周囲を囲んで磁気ギャップ間全体に挟まれるため、磁気ギャップ間の一部分に規制部材が挟まれる請求項３の発明に比べて、磁気ギャップの変形をより確実に抑制可能であるため、請求項１の発明の前記作用・効果を更に高めることができる。
【００１９】
（用語の説明）
前記変形防止手段は、規制部材２８，４２，５２に該当する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を具体化した各実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、各実施形態において、第１実施形態と同一の構成部材については符号を等しくしてその説明を省略してある。
【００２１】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の電流センサ１０の概略構成を説明するための要部分解斜視図である。
図２は、電流センサ１０の斜視図である。
図３は、電流センサ１０の要部平面図である。
【００２２】
電流センサ１０は、ホール素子１２、コア１４（コア断片１５、磁気ギャップＳ）、筺体１６（収容部１７、コネクタ装着部１８、回路収容部１９、コア収容部２０、挿通孔２５、外周壁２６）、電子部品２１、配線材２２〜２４、取付金具２７、規制部材（ストッパ）２８、封止材２９などから構成されている。
【００２３】
コア１４は、薄板状のコア断片１５が複数枚積層一体化されて形成されている。コア断片１５は、適宜な導電性磁性材料（例えば、鉄、鉄系合金、パーマロイなど）を剪断加工（プレス加工）して形成されている。
コア１４（コア断片１５）は、四隅にアールが形成された略矩形のリング状をなし、そのリング状の一部分（図示例では略矩形の短辺の一部分）が切断・開放されて磁気ギャップＳが形成されている。
【００２４】
合成樹脂製で非磁性体の筺体１６は、上方開口した収容部１７と、側方開口した筒形状のコネクタ装着部１８とが射出成形によって一体形成されている。
収容部１７は、略箱形状の回路収容部１９と、略二重枠形状のコア収容部２０とが連結されて構成されている。
【００２５】
ここで、回路収容部１９はコア収容部２０よりも浅い形状に形成されており、回路収容部１９の底面１９ａはコア収容部２０の底面２０ａよりも高い位置に配置され、筺体１６は高低２段の階段状の構造になっている。
そして、コネクタ装着部１８は回路収容部１９の側方に連結され、筺体１６は全体として略Ｌ字形状をなしている。
【００２６】
回路収容部１９の底面１９ａには、ホール素子１２が取付固定されると共に、ホール素子１２の駆動制御回路を構成する各種の電子部品２１が複数個取付固定されている。尚、ホール素子１２および各電子部品２１の接続固定には接着剤が用いられている。
【００２７】
ホール素子１２と各電子部品２１とは配線材２２を介して接続され、各電子部品２１は配線材２３を介して接続をされている。また、コネクタ装着部１８内に設けられたコネクタ端子（図示略）と各電子部品２１とは配線材２４を介して接続されている。尚、各配線材２２〜２４の接続には半田付けでなく電気溶接が用いられている。
【００２８】
コア収容部２０の底面２０ａの略中央には、後述する導電部材を挿通するための矩形状の挿通孔２５が開口されている。尚、挿通孔２５の外周壁２６の高さは収容部１７（回路収容部１９およびコア収容部２０）の外周壁の高さと同一に形成されている。
コア収容部２０の底面２０ａの裏面側には、取付金具２７が取付固定されている。取付金具２７には透孔が設けられており、この透孔にボルトを挿通して固定対象（例えば、自動車のエンジンルーム内の部材）に螺合することにより、電流センサ１０を固定対象に取付固定することができる。
【００２９】
収容部１７内にはコア１４が収容されている。つまり、コア収容部２０内における挿通孔２５の外周壁２６にコア１４が嵌合され、挿通孔２５をリング状のコア１４が取り囲むように、コア収容部２０の底面２０ａ上にコア１４が載置されている。
【００３０】
そして、磁気ギャップＳが設けられたコア１４の短辺部分が回路収容部１９内に突出し、磁気ギャップＳ間の略中央位置にはコア１４と接触しないように間隙を空けてホール素子１２が配置されている。例えば、磁気ギャップＳの間隔が２．５mm、ホール素子１２の幅が１．５mm、ホール素子１２とコア１４との間隙が０．５mmに設定されている。
【００３１】
回路収容部１９の底面１９ａにおけるホール素子１２と外周壁２６との間には、略矩形状の規制部材２８が立設されている。規制部材２８は、コア１４を収容部１７内に収容したとき、コア１４の磁気ギャップＳ間に隙間無く挟設されるように、その配置箇所および寸法形状が設定されている。尚、規制部材２８は非磁性体の合成樹脂材料からなり、射出成形によって筺体１６と一体形成されている。
【００３２】
収容部１７内には封止材２９（図２および図３に示す斜線ハッチング部分）が充填され、封止材２９の硬化によって収容部１７の収容物（ホール素子１２、コア１４、電子部品２１、配線材２２〜２４、規制部材２８）が封止され、収容部１７内における当該収容物の位置関係が位置決め固定されている。
【００３３】
このように構成された電流センサ１０を使用するには、まず、検出対象の導電部材（図示略）を挿通孔２５内に挿通し、次に、電流センサ１０の検出信号を入力する外部装置のコネクタ（図示略）をコネクタ装着部１８に挿入し、外部装置とコネクタ装着部１８内のコネクタ端子（図示略）とを接続する。
【００３４】
そして、導電部材に電流を流すと、その電流によってコア１４内に磁束が生じ、その磁束によって磁気ギャップＳに形成された磁路中に配置されたホール素子１２は、当該磁束に対応したホール効果による電圧（ホール電圧）を発生する。
ここで、ホール素子１２が発生するホール電圧は、コア１４内の磁束に対応するだけでなく、その磁束を発生させた導電部材に流れる電流値にも対応するため、その電流値の検出信号といえる。そのため、ホール素子１２の発生したホール電圧を検出信号として前記外部装置へ出力する。
【００３５】
従って、電流センサ１０は、リング状のコア１４に挿通された導電部材に流れる電流値を、コア１４の磁気ギャップＳ間に配置されたホール素子１２によって検出することができる。
ちなみに、電流センサ１０は、例えば、自動車の車載バッテリと車両電装品とを接続する導電部材（バスバー）に流れる電流値を検出するために用いられる。
【００３６】
［第１実施形態の作用・効果］
第１実施形態によれば、以下の作用・効果を得ることができる。
【００３７】
［１−１］電流センサ１０を製造するには、まず、収容物（ホール素子１２、コア１４、電子部品２１、配線材２２〜２４、規制部材２８）を収容部１７内に取り付け、次に、流動性を有する液体またはゲル状の封止材２９を収容部１７内に流し込むか又は滴下（ポッティング）して充填し、続いて、封止材２９を硬化させることにより、前記収容物の収容部１７内における位置決めを行った状態で、前記収容物を収容部１７内に封止して固定する。
【００３８】
このとき、コア１４の磁気ギャップＳ間には規制部材２８が隙間無く挟設されているため、封止材２９の硬化に伴って発生する応力がコア１４に印加されたとしても、磁気ギャップＳの変形は規制部材２８によって抑制され、磁気ギャップＳの寸法形状が設定値より変化することはない。
【００３９】
従って、第１実施形態によれば、規制部材２８を設けることにより、封止材２９の硬化に伴うコア１４の磁気ギャップＳの変形を防止し、ホール素子１２による電流検出の精度および感度の低下を回避できる。
【００４０】
［１−２］封止材２９には、収容部１７への充填の作業性が良好で、硬化後に収容部１７の収容物（ホール素子１２、コア１４、電子部品２１、配線材２２〜２４、規制部材２８）を確実に封止可能な非磁性体であれば、どのような使用材料（例えば、シリコン、ウレタン、エポキシなどの各種合成樹脂材料など）を用いてもよい。
【００４１】
特に、熱硬化性を有する封止材２９を用いた場合には、その封止材２９の線膨張係数により封止材２９の熱硬化時に大きな応力が発生するため、その応力によりコア１４が変形しやすいが、第１実施形態によれば磁気ギャップＳの変形を防止可能であるため、熱硬化性を有する封止材２９を用いることができる。
【００４２】
従って、第１実施形態によれば、封止材２９の使用材料に対する限定が少なくなり、硬化時に発生する応力が大きい代わりに安価な封止材料を用いることが可能になるため、電流センサ１０の製造コストを低減できる。
【００４３】
［１−３］規制部材２８は射出成形によって筺体１６と一体形成されている。従って、第１実施形態によれば、規制部材２８を形成するために特別な製造工程を追加する必要はなく、規制部材２８を設けることにより電流センサ１０の製造コストが増大することはない。
【００４４】
（第２実施形態）
図４は、第２実施形態の電流センサ４０の概略構成を説明するための要部分解斜視図である。
図５は、電流センサ４０の斜視図である。
図６は、電流センサ４０の要部平面図である。
【００４５】
第２実施形態において、第１実施形態の電流センサ１０と異なるのは、規制部材２８が省かれ、その代わりに規制部材２８と同一の寸法形状の規制部材４２が設けられている点だけである。
つまり、電流センサ４０は、ホール素子１２、コア１４（コア断片１５、磁気ギャップＳ）、筺体１６（収容部１７、コネクタ装着部１８、回路収容部１９、コア収容部２０、挿通孔２５、外周壁２６）、電子部品２１、配線材２２〜２４、取付金具２７、封止材２９、規制部材４２などから構成されている。
【００４６】
回路収容部１９の底面１９ａにおける規制部材４２と外周壁２６との間には、ホール素子１２が取付固定されている。規制部材４２は、コア１４を収容部１７内に収容したとき、コア１４の磁気ギャップＳ間に隙間無く挟設されるように、その配置箇所および寸法形状が設定されている。尚、規制部材４２は非磁性体の合成樹脂材料からなり、射出成形によって筺体１６と一体形成されている。
つまり、第１実施形態の規制部材２８は磁気ギャップＳ間にてホール素子１２の内側部分に挟設されているのに対して、第２実施形態の規制部材４２は磁気ギャップＳ間にてホール素子１２の外側部分に挟設されている。
【００４７】
このように、第２実施形態では、コア１４の磁気ギャップＳ間に規制部材４２が隙間無く挟設されているため、封止材２９の硬化に伴って発生する応力がコア１４に印加されたとしても、磁気ギャップＳの変形は規制部材４２によって抑制され、磁気ギャップＳの寸法形状が設定値より変化することはない。
従って、第２実施形態においても、第１実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。
【００４８】
（第３実施形態）
図７は、第３実施形態の電流センサ５０の概略構成を説明するための要部分解斜視図である。
図８は、電流センサ５０の斜視図である。
図９は、電流センサ５０の要部平面図である。
【００４９】
第３実施形態において、第１実施形態の電流センサ１０と異なるのは、第１実施形態の規制部材２８が省かれ、その代わりに規制部材５２が設けられている点だけである。
つまり、電流センサ５０は、ホール素子１２、コア１４（コア断片１５、磁気ギャップＳ）、筺体１６（収容部１７、コネクタ装着部１８、回路収容部１９、コア収容部２０、挿通孔２５、外周壁２６）、電子部品２１、配線材２２〜２４、取付金具２７、封止材２９、規制部材５２などから構成されている。
【００５０】
回路収容部１９の底面１９ａには、中央部に透孔が貫通形成された回字形状の規制部材５２が立設されている。規制部材５２の透孔にはホール素子１２が嵌合されており、規制部材５２はホール素子１２の周囲を囲んでいる。そして、規制部材５２は、コア１４を収容部１７内に収容したとき、コア１４の磁気ギャップＳ間に隙間無く挟設されるように、その配置箇所および寸法形状が設定されている。尚、規制部材５２は非磁性体の合成樹脂材料からなり、射出成形によって筺体１６と一体形成されている。
【００５１】
このように、第３実施形態では、コア１４の磁気ギャップＳ間全体に規制部材５２が隙間無く挟設されているため、封止材２９の硬化に伴って発生する応力がコア１４に印加されたとしても、磁気ギャップＳの変形は規制部材５２によって抑制され、磁気ギャップＳの寸法形状が設定値より変化することはない。
【００５２】
そして、コア１４の磁気ギャップＳ間全体に規制部材５２が隙間無く挟設されている第３実施形態によれば、コア１４の磁気ギャップＳ間の一部分に規制部材２８，４２が挟設されている第１実施形態および第２実施形態に比べて、磁気ギャップＳの変形をより確実に抑制可能であるため、第１実施形態の前記作用・効果を更に高めることができる。
【００５３】
［別の実施形態］
上記各実施形態では規制部材２８，４２，５２と筺体１６とが射出成形によって一体形成されている。しかし、筺体１６とは別個に形成した規制部材２８，４２，５２を、筺体１６（回路収容部１９の底面１９ａ）に取付固定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明を具体化した第１実施形態の電流センサ１０の概略構成を説明するための要部分解斜視図。
【図２】第１実施形態の電流センサ１０の斜視図。
【図３】第１実施形態の電流センサ１０の要部平面図。
【図４】本発明を具体化した第２実施形態の電流センサ４０の概略構成を説明するための要部分解斜視図。
【図５】第２実施形態の電流センサ４０の斜視図。
【図６】第２実施形態の電流センサ４０の要部平面図。
【図７】本発明を具体化した第３実施形態の電流センサ５０の概略構成を説明するための要部分解斜視図。
【図８】第３実施形態の電流センサ５０の斜視図。
【図９】第３実施形態の電流センサ５０の要部平面図。
【符号の説明】
【００５５】
１０，４０，５０…電流センサ
１２…ホール素子
１４…コア
１５…コア断片
１６…筺体
１７…収容部
１９…回路収容部
２０…コア収容部
２８，４２，５２…規制部材
２９…封止材
Ｓ…磁気ギャップ
【図１】
2005308526.tif 000003
【図２】
2005308526.tif 000004
【図３】
2005308526.tif 000005
【図４】
2005308526.tif 000006
【図５】
2005308526.tif 000007
【図６】
2005308526.tif 000008
【図７】
2005308526.tif 000009
【図８】
2005308526.tif 000010
【図９】
2005308526.tif 000011