(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターミナルを有した第１分割ケースと、
前記第１分割ケースと一体化される第２分割ケースと、
前記第１分割ケースと前記第２分割ケースとが一体化された状態で導電部材が挿通可能なように形成される挿通孔と、
前記第１分割ケースの分割面に形成され、前記ターミナルの端子部が露出する素子搭載部と、
前記素子搭載部に搭載され、前記ターミナルと電気的に接続される磁気感応素子と、
前記第１分割ケースと前記第２分割ケースとが一体化された状態で前記素子搭載部を介して前記挿通孔を囲繞するコア保持部と、
前記コア保持部に保持される磁気ギャップを有するコアとを備え、
前記磁気感応素子は、前記コアの磁気ギャップに位置していることを特徴とする電流センサ。
【請求項２】
前記磁気感応素子は、前記素子搭載部に軟接着剤で固定されていることを特徴とする請求項１記載の電流センサ。
【請求項３】
前記磁気感応素子は、ボンディングワイヤにより前記ターミナルと電気的に接続されていることを特徴とする請求項1または２記載の電流センサ。
【請求項４】
前記磁気感応素子は、ゲル状封止材で被覆されていることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の電流センサ。
【請求項５】
前記素子搭載部は、周囲が壁部で囲繞されていることを特徴とする請求項４記載の電流センサ。
【請求項６】
前記磁気感応素子は複数備えられていることを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の電流センサ。
【請求項７】
前記コアは、前記第１分割ケースまたは前記第２分割ケースの何れか一方にインサートされていることを特徴とする請求項１ないし６の何れかに記載の電流センサ。
【請求項８】
前記コアは、前記第１分割ケース及び前記第２分割ケースにそれぞれ分割された状態でインサートされていることを特徴とする請求項１ないし６の何れかに記載の電流センサ。
【請求項９】
前記磁気感応素子はホール素子であることを特徴とする請求項１ないし８の何れかに記載の電流センサ。
【請求項１０】
前記磁気感応素子は磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項１ないし８の何れかに記載の電流センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気感応素子を使用して導電部材に流れる電流を検出する電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばホールＩＣを用いた電流センサは、ホールＩＣとターミナルとを配線材を電気溶接することにより電気的に接続し、狭いコアの磁気ギャップにホール素子を位置するように挿入してから、樹脂モールドするようにしている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−３０８５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような構成において、電流センサの精度を保証するには、ホールＩＣをコアの狭い磁気ギャップに精度良く位置決めすることが必要である。このため、電流センサの製造方法に制約が大きく、製造コストが高い要因となっている。また、樹脂モールドにより、ホールＩＣに応力が作用してホール素子の特性が変動し、検出精度の悪化の要因となっている。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、磁気感応素子をコアの磁気ギャップに容易に位置決めすることができると共に検出精度を高めることができる電流センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明によれば、第１分割ケースの分割面に形成された素子搭載部に磁気感応素子を搭載してターミナルと電気的に接続し、第１分割ケースと第２分割ケースとを一体化した状態でコア保持部に磁気ギャップを有するコアを固定すると、コアの磁気ギャップにホール素子を容易に位置決めすることができる。また、磁気感応素子を固定するために樹脂モールドする必要がないので、磁気感応素子に応力が作用することがなく、検出精度を高めることができる。
【０００６】
請求項２の発明によれば、磁気感応素子を軟接着剤により素子搭載部に固定するようにしたので、磁気感応素子にケースからの応力が作用することを防止できる。
請求項３の発明によれば、ボンディングワイヤにより磁気感応素子とターミナルとを電気的に接続するようにしたので、接合の信頼性を高めることができる。
請求項４の発明によれば、磁気感応素子をゲル状封止材で被覆するようにしたので、磁気感応素子を使用環境から保護することができる。
【０００７】
請求項５の発明によれば、ゲル状封止材が素子搭載部から流れ落ちることを防止することができる。
請求項６の発明によれば、磁気感応素子による検出の冗長性を高めることができる。
請求項７，８の発明によれば、コアを本体に固定する工程の一部または全部を省略することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図１ないし図３を参照して説明する。
図２は、電流センサの斜視図である。電流センサ１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のものである。電流センサ１は、本体２とコア３とを一体化して構成されており、本体２の中心に導電部材が挿通される挿通孔４が形成されている。
【０００９】
図１は、電流センサ１の分解斜視図である。本体２は、第１分割ケース５と第２分割ケース６とを組合せて構成されており、第１分割ケース５にターミナル７がインサートされている。第１分割ケース５の分割面（第２分割ケース６と組合される面）８には素子搭載部９が形成されており、その素子搭載部９にターミナル７の端子部（図示せず）が露出している。第１分割ケース５の分割面８の中央部には溝部１０が横断して形成されていると共に、側面には溝部１０を囲繞するように半環状溝部１１が形成されている。半環状溝部１１の一端は素子搭載部９で閉鎖され、他端は分割面８で開放している。
【００１０】
第１分割ケース５の素子搭載部９には２個のベアチップからなるホール素子（磁気感応素子に相当）１２が搭載されており、それらのホール素子１２とターミナル７の端子部とが図示しないボンディングワイヤにより接続されている。ターミナル７の基端部にダイパッド部を形成し、そのダイパッド部にホール素子１２を搭載するようにしてもよい。
【００１１】
2個のホール素子１２は電気的に独立して設けられており、各検出信号（ホール電圧）を独立して外部に出力するようになっている。２個のホール素子１２を搭載しているのは、一方のホール素子１２が故障した場合の冗長性を持たせるためである。4本のターミナル７は、それぞれＶcc、ＧＮＤ、Ｖout1、Ｖout2に設定されており、ホール素子１２の所定のパッド電極とターミナル７の端子部とがボンディングワイヤにより接続されている。１個のホール素子１２に対応してＶcc、ＧＮＤ、Ｖoutのターミナルを設け、全体として6個のターミナルを設けるようにしてもよいし、ホール素子１２の機能に対応して補正信号用のターミナルを設けるようにしてもよい。
【００１２】
第２分割ケース６の分割面１３には素子搭載部９に対応する凹部１４が形成されている共に、溝部１５が横断して形成され、さらに側面には溝部１５を囲繞するように半環状溝部１６が形成されている。半環状溝部１６の一端は分割面１３で閉鎖され、他端は分割面１３で開放している。
【００１３】
図３は本体２の斜視図である。本体２には、第１，第２分割ケース５，６の溝部１０，１５により挿通孔４が形成されていると共に、半環状溝部１１，１６によりリング状のコア保持部１７が形成されている。
【００１４】
図２に示すようにコア保持部１７にはコア３が挿入固定されている。コア３の材質は、鉄−ニッケル合金のパーマロイや磁性鋼板の積層または巻きコア、圧粉コアからなる。コア３はリング形状であり、その中間部位に２〜４ｍｍカットした磁気ギャップ３ａが形成されている。コア３の磁気ギャップは狭いほど高感度となるが、ホール素子１２を磁気ギャップ３ａに位置させる制約から上記寸法を設定した。コア３の形状は、検出対象となる電流が流れる導電部材の形状に対応して設定しており、四角枠形状としてもよいし、任意の形状としてもよい。
【００１５】
次に、上記構成の電流センサ１の製造方法について説明する。
図１において、第１分割ケース５の素子搭載部９に、２個のホール素子１２を軟接着剤であるシリコーン接着剤により固着する。このようにシリコーン接着剤によりホール素子１２を固定しているのは、第１分割ケース５からの応力がホール素子１２に作用することを防止するためである。
【００１６】
ホール素子１２の所定のパッド電極と所定のターミナル７とをワイヤボンディグにより接続する。ワイヤボンディグは金線、アルミ線の何れでもよい。
素子搭載部９に搭載されたホール素子１２に、水分などから保護するためにシリコーンゲル（ゲル状封止材に相当）を塗布して硬化する。使用環境により問題を生じない場合はシリコーンゲルの塗布を省略してもよい。
【００１７】
次に、第１分割ケース５と第２分割ケース６とを、接着、スナップフィット、熱かしめ、レーザ溶着などにより接合して一体化することにより本体２を組立てる。
次に、本体２のコア保持部１７にコア３を挿入し、接着剤で固着する。スナップフィットで固定した状態で熱かしめなどで接合してもよい。
【００１８】
以上のようにして電流センサ１を組立てることができる。
さて、電流センサ１の挿通孔４に導電部材を挿通した状態で導電部材に電流が流れると、その電流によってコア３内に磁束が生じ、その磁束によって磁気ギャップ３ａに形成された磁路中に位置するホール素子１２には、磁束に対応したホール効果による電圧（ホール電圧）が発生する。この電圧の大きさは、導電部材に流れる電流の大きさに対応することから、ホール素子１２が発生したホール電圧を検出信号として外部装置に出力することにより、外部装置において導電部材に流れる電流値を測定することができる。
【００１９】
このような実施例によれば、電流センサ１の本体２を第１分割ケース５と第２分割ケース６とに分割し、第１分割ケース５の分割面８にターミナル７の端子部が露出した素子搭載部９を形成し、その素子搭載部９にホール素子１２を固着した状態でターミナル７に電気的に接続した上で、第１分割ケース５と第２分割ケース６とを一体化することにより本体２を組付け、本体２のコア保持部１７に磁気ギャップ３ａを有するコア３を固定するようにしたので、コアの狭い磁気ギャップにホールＩＣを位置決めする工程が面倒である従来例のものと違って、コア３の磁気ギャップ３ａにホール素子１２を容易に位置決めすることができる。しかも、ホール素子１２を固定するために樹脂モールドする必要がないので、ホール素子１２に応力が作用することがなく、検出精度を高めることができる。
【００２０】
また、ホール素子１２とターミナル７とをボンディングワイヤにより電気的に接続するようにしたので、配線材を電気溶接することにより電気的に接続する従来例のものに比較して、接合の信頼性を高めることができる。
また、ホール素子１２をシリコーン接着剤により素子搭載部９に固定するようにしたので、素子搭載部９に何らかの応力が作用した場合であっても、その応力がホール素子１２に作用することを防止することができる。
さらに、ホール素子１２をシリコーンゲルで被覆するようにしたので、電流センサ１を使用環境から保護することができる。
【００２１】
（第２実施例）
本発明の第２実施例について図４を参照して説明するに、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。この第２実施例は、第１分割ケース５の分割面８にチップコンデンサを搭載したことを特徴とする。
【００２２】
第１分割ケース５の分割面８において素子搭載部９は壁部２１で囲繞されており、シリコーンゲルが流れ落ちることが防止されている。素子搭載部９に隣接してチップコンデンサ搭載穴２２が複数形成されており、そのチップコンデンサ搭載穴２２の底面からターミナル７の中間部が臨んでいる。チップコンデンサ搭載穴２２にチップコンデンサ（図示せず）が搭載されてターミナル７に導電性接着剤により固定される。このチップコンデンサは、従来外付けしていた静電気及びノイズ防止用のコンデンサである。
【００２３】
第１分割ケース５の分割面８には枠状溝部２３が形成されている。第２分割ケース６の分割面１３には枠状突部２４が形成されている。第１分割ケース５の分割面８において素子搭載部９に対して溝部１０を挟んだ反対側となる部位にはＬ字状溝部２５が形成されている。第２分割ケース６の分割面１３において枠状突部２４に対して溝部１５を挟んだ反対側となる部位にはＬ字状溝部２５が形成されている。
第２分割ケース６の枠状突部２４が第１分割ケース５の枠状溝部２３に嵌合すると共に、第２分割ケース６のＬ字状突部２６が第１分割ケース５のＬ字状溝部２５に嵌合することにより、両方の分割ケース５，６が精度よく組合されるようになっている。
【００２４】
このような実施例によれば、素子搭載部９を壁部２１で囲繞するようにしたので、素子搭載部９に搭載されたホール素子１２を被覆するシリコーンゲルが素子搭載部９から流れ落ちることを防止することができる。
また、第１分割ケース５及び第２分割ケース６に溝部２３，２５及び突部２４，２６をそれぞれ形成し、両方の分割ケース５，６を位置決め状態で一体化するようにしたので、両方の分割ケースの組付け工程を容易に精度良く行うことができる。
さらに、第１分割ケース５の素子搭載部９に近接した部位にチップコンデンサ搭載穴２２を形成し、そのチップコンデンサ搭載穴２２にチップコンデンサを搭載するようにしたので、外付けのチップコンデンサを削減することができる。
【００２５】
（第3実施例）
本発明の第３実施例について図５及び図６を参照して説明する。この第３実施例は、二相の電流を同時に測定するのに好適する電流センサを提供するものである。
図５は電流センサの斜視図である。電流センサ３１の本体３２は、第１分割ケース３３と第２分割ケース３４とを組合せて構成されている。第１分割ケース３３は、第１実施例で説明した第１分割ケース５を２個並列に連結した形状をなしている。第２分割ケース３４は、第１実施例で説明した第２分割ケース６を２個並列に連結した形状をなしている。第１分割ケース３３には２組のターミナル７がインサートされており、それらのターミナル７が第１分割ケース３３の底面中央から並列に突出している。第１分割ケース３３の底面にはチップコンデンサ搭載穴３５が形成されており、そのチップコンデンサ搭載穴３５にチップコンデンサ３６が搭載されてターミナル７と電気的に接続されている。
【００２６】
図６は第１分割ケース３３の斜視図である。第１分割ケース３３の分割面３７には、一対の素子搭載部３８が形成されており、それらの素子搭載部３８にターミナル７の端子部が臨んでいる。素子搭載部３８には一対のホール素子１２が搭載されており、それらのホール素子１２が図示しないボンディングワイヤによりターミナル７と電気的に接続されている。
【００２７】
図５に示すように第１分割ケース３３には一対のＬ字状溝部３９が形成されており、第１分割ケース３３と第２分割ケース３４とが組合された状態では一対のコ字形状のコア保持部４０が形成され、そのコア保持部４０にコ字形状のコア４１が固着される。
【００２８】
このような実施例によれば、電流センサ３１を、一対の電流センサを並列に連結したように構成することができるので、二相の電流を同時に測定するのに好適する電流センサを提供することができる。
【００２９】
（第４実施例）
本発明の第４実施例について図７を参照して説明する。この第４実施例はコアを分割したことを特徴とする。
【００３０】
図７は電流センサを分解して示す斜視図である。電流センサ５１の本体は、第１分割ケース５２と第２分割ケース５３とを組合して構成されている。第１分割ケース５２に第１分割コア５４がインサートされ、第２分割ケース５３に第２分割コア５５がインサートされている。第１分割ケース５２の分割面５６に素子搭載部５７が形成されており、その素子搭載部５７にホール素子１２が搭載されてターミナル５と電気的に接続されている。
【００３１】
第１分割ケース５２と第２分割ケース５３とが組合された形態では、第１分割コア５４と第２分割コア５５とによりコアが形成され、そのコアの磁気ギャップにホール素子１２が位置する。
【００３２】
このような実施例によれば、第１，第２分割ケース５２，５３に第１，第２分割コア５４，５５がそれぞれインサートされているので、各分割ケース５２，５３を組合せることによりコアの磁気ギャップにホール素子１２を位置させることができる。従って、コアをケース５２，５３に組付ける工程を省略することができるので、組立工数を削減することができ、組立コストを低減することができる。
【００３３】
本発明は、上記実施例に限定されることなく、次のように変形または拡張できる。
磁気感応素子として、ホール素子に代えて磁気抵抗効果素子を用いるようにしてもよい。
１つのベアチップに２つのホール素子を構成するようにしてもよい。この場合、ベアチップ内にセンシング部のホール部と回路部とを構成し、出力部を独立させることにより２系統設ける。また、回路内部に従来外付けで構成していたコンデンサ（静電気、ノイズ防止）を内部に作り込むことで、プリント配線基板や電解コンデンサを廃止するようにしてもよい。この場合、組付け工数を削減できるので、組立コストを低減することができる。
ホール素子を３個以上設けることにより冗長性をさらに高めるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施例における電流センサの分解斜視図
【図２】電流センサの斜視図
【図３】本体の斜視図
【図４】本発明の第２実施例における本体の分解斜視図
【図５】本発明の第３実施例における電流センサの斜視図
【図６】第１分割ケースの斜視図
【図７】本発明の第４実施例における電流センサの分解斜視図
【符号の説明】
【００３５】
図面中、１は電流センサ、３はコア、３ａは磁気ギャップ、４は挿通孔、５は第１分割ケース、６は第２分割ケース、７はターミナル、８は分割面、９は素子搭載部、１２はホール素子（磁気感応素子）、１７はコア保持部、３１は電流センサ、３３は第１分割ケース、３４は第２分割ケース、３７は分割面、３８は素子搭載部、４０はコア保持部、５１は電流センサ、５２は第１分割ケース、５３は第２分割ケース、５４は第１分割コア、５５は第２分割コア、５６は分割面、５７は素子搭載部である。
【図１】
0004424412.tif 000002
【図２】
0004424412.tif 000003
【図３】
0004424412.tif 000004
【図４】
0004424412.tif 000005
【図５】
0004424412.tif 000006
【図６】
0004424412.tif 000007
【図７】
0004424412.tif 000008