(57)【要約】【課題】コアと磁気センサの相対的な位置精度を、コストを抑えつつ向上させることができるコア及び電流センサを提供する。【解決手段】電流センサ１は、例えば、図１（ａ）に示すように、磁場５を検出する磁気センサ３と、馬蹄形状を有し、対向する第１の端部２０１及び第２の端部２０２を連結し、第１の端部２０１及び第２の端部２０２の間に挿入される磁気センサ３を支持する支持部２０３を有するコア２と、を備えて概略構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
馬蹄形状を有し、対向する第１の端部及び第２の端部を連結し、前記第１の端部及び前記第２の端部の間に挿入される磁気センサを支持する支持部を備えたコア。
【請求項２】
前記支持部が、対向する第１の支持部及び第２の支持部から構成され、
前記第１の支持部が、前記磁気センサの第１の面から突出する第１の凸部が挿入される第１の凹部を有し、
前記第２の支持部が、前記磁気センサの前記第１の面の反対側の第２の面から突出する第２の凸部が挿入される第２の凹部を有する請求項１に記載のコア。
【請求項３】
前記第１の凹部及び前記第２の凹部が、それぞれの開口部から底部に向って間隔が狭くなる請求項２に記載のコア。
【請求項４】
磁場を検出する磁気センサと、
馬蹄形状を有し、対向する第１の端部及び第２の端部を連結し、前記第１の端部及び前記第２の端部の間に挿入される前記磁気センサを支持する支持部を有するコアと、
を備えた電流センサ。
【請求項５】
前記磁気センサが、第１の面から突出する第１の凸部、及び前記第１の面の反対側の第２の面から突出する第２の凸部を有し、
前記コアの前記支持部が、前記第１の凸部が挿入される第１の凹部を有する第１の支持部、及び前記第２の凸部が挿入される第２の凹部を有する第２の支持部から構成される請求項４に記載の電流センサ。
【請求項６】
前記コアの前記第１の凹部及び前記第２の凹部が、開口部から底部に向かって間隔が狭くなる請求項５に記載の電流センサ。
【請求項７】
前記磁気センサの前記第１の凸部と前記コアの前記第１の凹部とを溶接によって電気的に接続した第１の溶接部と、
前記磁気センサの前記第２の凸部と前記コアの前記第２の凹部とを溶接によって電気的に接続した第２の溶接部と、
を備える請求項５又は６に記載の電流センサ。
【請求項８】
前記磁気センサは、接地される接地用端子を有し、
前記接地用端子は、前記第１の凸部及び前記第２の凸部の少なくともいずれかと電気的に接続される請求項７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、コア及び電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として集磁コアのギャップ内に磁電変換素子が配置された電流センサが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この電流センサは、さらに集磁コアのギャップが、開口部内に露出するようにインサート成形されたコア内蔵ケースと、磁電変換素子が搭載された素子ホルダと、を備えている。電流センサは、素子ホルダが、コア内蔵ケースの開口部に差し込まれることで、ギャップ内に磁電変換素子が配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−４２００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の電流センサは、開口部に素子ホルダを挿入するためのクリアランスの分、集磁コアと磁電変換素子の位置ずれが生じる。従って、さらに測定精度を向上させるためには、この位置ずれを少なくする必要があるが、樹脂同士の取り付けであることから、このクリアランスを小さくするのは困難であり、またコストが増加する要因となる。
【０００６】
従って、本発明の目的は、コアと磁気センサの相対的な位置精度を、コストを抑えつつ向上させることができるコア及び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】
【０００７】
本発明の一態様は、馬蹄形状を有し、対向する第１の端部及び第２の端部を連結し、第１の端部及び第２の端部の間に挿入される磁気センサを支持する支持部を備えたコアを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、コアと磁気センサの相対的な位置精度を、コストを抑えつつ向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る電流センサの分解斜視図であり、（ｂ）は、コアの上面図である。
【図２】図２（ａ）は、第１の実施の形態に係るコアと磁気センサの取り付け部分をコアの第１の側面側から見た概略図であり、（ｂ）は、第２の側面側から見た概略図である。
【図３】図３（ａ）は、第２の実施の形態に係るコアと磁気センサの取り付け部分をコアの第１の側面側から見た概略図であり、（ｂ）は、第３の実施の形態に係るコアと磁気センサの取り付け部分をコアの第１の側面側から見た概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施の形態の要約）
実施の形態に係るコアは、馬蹄形状を有し、対向する第１の端部及び第２の端部を連結し、第１の端部及び第２の端部の間に挿入される磁気センサを支持する支持部を備える。
【００１１】
また実施の形態に係る電流センサは、磁場を検出する磁気センサと、馬蹄形状を有し、対向する第１の端部及び第２の端部を連結し、第１の端部及び第２の端部の間に挿入される磁気センサを支持する支持部を有するコアと、を備える。
【００１２】
[第１の実施の形態]
（電流センサ１の構成）
図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る電流センサの分解斜視図であり、（ｂ）は、コアの上面図である。図２（ａ）は、第１の実施の形態に係るコアと磁気センサの取り付け部分をコアの第１の側面側から見た概略図であり、（ｂ）は、第２の側面側から見た概略図である。なお、実施の形態に係る各図において、部品と部品との比率は、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１３】
電流センサ１は、例えば、図１（ａ）に示すように、磁場５を検出する磁気センサ３と、馬蹄形状を有し、対向する第１の端部２０１及び第２の端部２０２を連結し、第１の端部２０１及び第２の端部２０２の間に挿入される磁気センサ３を支持する支持部２０３を有するコア２と、を備えて概略構成されている。
【００１４】
この電流センサ１は、例えば、コア２の貫通孔２６に挿入されたバスバ４に流れる電流に基づいてコア２に発生する磁場５を、磁気センサ３で検出することによってバスバ４に流れる電流を測定するものである。
【００１５】
（コア２の構成）
コア２は、例えば、プレス加工により、馬蹄形状となるように板を打ち抜いて形成された複数の強磁性体を重ね合わせ、一体となるようにかしめて形成されている。この強磁性体は、例えば、電磁鋼板である。またコア２は、かしめられていることから強磁性体同士が導通している。なお、１枚の強磁性体の厚みは、例えば、０．１ｍｍ〜０．７ｍｍ程度である。
【００１６】
支持部２０３は、例えば、図１（ａ）に示すように、対向する第１の支持部２０４及び第２の支持部２０５から構成されている。この第１の支持部２０４は、磁気センサ３の第１の面３２から突出する第１の凸部としてのリード３２０が挿入される第１の凹部２０４ａを有する。また第２の支持部２０５は、磁気センサ３の第１の面３２の反対側の第２の面３３から突出する第２の凸部としてのリード３３０が挿入される第２の凹部２０５ａを有する。
【００１７】
第１の支持部２０４は、例えば、第１の側面２２側の最も外側の強磁性体に形成される。この第１の支持部２０４の幅Ｗ１は、一例として、０．１ｍｍ〜０．７ｍｍ程度が好ましく、また後述するように取り付けが溶接によって行われる場合、０．３ｍｍ〜０．７ｍｍ程度がより好ましい。従って第１の支持部２０４は、一例として、少なくとも１枚の強磁性体により形成される。同様に第２の支持部２０５は、例えば、第２の側面２４側の最も外側の強磁性体に形成され、その幅はＷ１である。従って第２の支持部２０５は、一例として、少なくとも１枚の強磁性体により形成される。よってコア２は、例えば、馬蹄型に形成された強磁性体と、第１の支持部２０４及び第２の支持部２０５を形成する強磁性体と、を重ね合わせ、かしめて作製される。
【００１８】
なお、第１の支持部２０４及び第２の支持部２０５の変形例として、上記では、第１の支持部２０４及び第２の支持部２０５が形成された強磁性体は、最も外側に配置されたが、これに限定されず、用途に応じて内側に配置されても良い。
【００１９】
コア２は、例えば、図１（ａ）に示すように、第１の端部２０１の端面２０１ａ、第２の端部２０２の端面２０２ａ、第１の支持部２０４の内側の側面２０４ｄ、及び第２の支持部２０５の内側の側面２０５ｄにより形成された挿入孔２００を有している。
【００２０】
この挿入孔２００の挿入面２０側の開口である挿入開口２００ａは、例えば、図１（ｂ）に示すように、貫通孔２６が形成された第１の側面２２から、第１の側面２２の反対側の第２の側面２４に向う方向が長手方向となる矩形状を有する。
【００２１】
第１の端部２０１の端面２０１ａと第２の端部２０２の端面２０２ａとの間隔Ｗ３は、例えば、磁気センサ３の厚みに対応している。つまり挿入孔２００の短手方向の間隔Ｗ３は、磁気センサ３の第１の検出面３０と第２の検出面３１の間隔に、挿入のためのクリアランスを加えたものとなっている。この挿入のためのクリアランスは、一例として、０．１ｍｍ以下になるように設定される。これは、コア２と磁気センサ３との短手方向の位置精度を０．１ｍｍ程度に留めるためである。
【００２２】
また挿入孔２００の対向する第１の支持部２０４の側面２０４ｄと第２の支持部２０５の側面２０５ｄとの間隔Ｗ４は、磁気センサ３の側面である第１の面３２と第２の面３３の間隔に対応している。つまり挿入孔２００の長手方向の間隔Ｗ４は、磁気センサ３の第１の面３２と第２の面３３の間隔に、挿入のためのクリアランスを加えたものになっている。コア２と磁気センサ３との長手方向の位置精度を０．１ｍｍ程度に留めるため、この挿入のためのクリアランスは、一例として、０．１ｍｍ以下となるように設定される。
【００２３】
第１の支持部２０４の第１の凹部２０４ａは、例えば、外周２３ｂから内周２３ａに向って凹形状に形成されている。この第１の凹部２０４ａは、例えば、図２（ａ）に示すように、挿入孔２００に磁気センサ３が挿入されると、磁気センサ３のリード３２０が、その底部２０４ｃに接触するように形成されている。
【００２４】
また第２の支持部２０５の第２の凹部２０５ａは、例えば、外周２３ｂから内周２３ａに向って凹形状に形成されている。この第２の凹部２０５ａは、例えば、図２（ｂ）に示すように、挿入孔２００に磁気センサ３が挿入されると、磁気センサ３のリード３３０が、その底部２０５ｃに接触するように形成されている。
【００２５】
この磁気センサ３のリード３２０の先端部３２１は、例えば、図２（ａ）に示すように、第１の凹部２０４ａの底部２０４ｃに溶接され、溶接部６が形成される。またリード３３０の先端部３３１は、例えば、図２（ｂ）に示すように、第２の凹部２０５ａの底部２０５ｃに溶接され、溶接部７が形成される。なお、リード３２０及びリード３３０とコア２との電気的な接続は、溶接に限定されず、例えば、コア２と磁気センサ３の電気的な接続が保て、コア２と磁気センサ３との相対的な位置が変化しないように他の方法で取り付けられるのであれば、接触させるだけでも良い。
【００２６】
従って図２（ａ）及び（ｂ）の紙面上下方向の磁気センサ３の位置は、第１の凹部２０４ａの底部２０４ｃ、及び第２の凹部２０５ａの底部２０５ｃとで決まる。この底部２０４ｃ及び底部２０５ｃの厚みＷ２は、一例として、０．１ｍｍ〜０．７ｍｍが好ましく、また取り付けが溶接によって行われる場合、０．３ｍｍ〜０．７ｍｍがより好ましい。
【００２７】
コア２の第１の端部２０１及び第２の端部２０２が連結された部分、つまり、第１の凹部２０４ａの底部２０４ｃ、及び第２の凹部２０５ａの底部２０５ｃの幅Ｗ１と厚みＷ２は、第１の端部２０１の端面２０１ａから湧き出し、第２の端部２０２の端面２０２ａに吸い込まれる磁力線５０を確保するため、つまり、磁気センサ３の感度が確保されるように、小さい方が望ましい。従って、幅Ｗ１と厚みＷ２は、磁気センサ３のリード３２０及びリード３３０が溶接可能な程度に小さく設定される。
【００２８】
またコア２は、例えば、リード３２０及びリード３３０の少なくともいずれかを介して接地された端子３５０と電気的に接続されているので、コア２は接地されている。従ってコア２の電位が安定するので、磁気センサ３の出力が安定する。
【００２９】
貫通孔２６に挿入されたバスバ４に電流が流されると、バスバ４の周囲に磁場５が発生する。この磁場５は、電流の流れる方向に基づいて、コア２の内部にも発生する。例えば、電流がコア２の第２の側面２４から第１の側面２２に向かって流れている場合、磁場５は、右ねじの方向に発生する。従って磁力線５０は、例えば、図１（ｂ）に示すように、第１の端部２０１の端面２０１ａから湧き出し、第２の端部２０２の端面２０２ａに吸い込まれる。
【００３０】
磁気センサ３は、この磁力線５０と第１の検出面３０とが実質的に垂直に交わるような位置関係となるように配置される。
【００３１】
（磁気センサ３の構成）
磁気センサ３は、例えば、磁場を検出するホールセンサ及びＧＭＲ（Giant Magneto Resistive）センサ等を用いることができる。本実施の形態では、磁気センサ３としてホールセンサを用いることとする。
【００３２】
磁気センサ３は、例えば、図１（ａ）に示すように、磁力線５０が湧き出す側の検出面、すなわち第１の検出面３０を透過する磁場５の第１の検出面３０に垂直な成分に基づいた電気信号を出力するセンサである。
【００３３】
磁気センサ３は、先端部３４の反対側の端部３５から突出し、接地される接地用端子としての端子３５０を有している。この端子３５０は、第１の凹部２０４ａ及び第２の凹部２０５ａの少なくともいずれかと電気的に接続される。
【００３４】
また磁気センサ３は、例えば、図１（ａ）に示すように、端子３５１及び端子３５２を有している。端子３５１は、例えば、入力端子である。端子３５２は、例えば、出力端子である。
【００３５】
端子３５０は、例えば、リード３２０及びリード３３０の少なくともどちらかに、電気的に接続されている。従って端子３５０は、リード３２０及びリード３３０の少なくともいずれかを経由してコア２と電気的に接続されている。
【００３６】
このリード３２０及びリード３３０は、例えば、導電性を有する材料を用いて形成される。リード３２０及びリード３３０の厚み（コア２の底部２０４ｃ及び底部２０５ｃの幅方向の厚み）は、一例として、０．２５ｍｍ〜０．３０ｍｍ程度である。
【００３７】
（第１の実施の形態の効果）
本実施の形態に係る電流センサ１は、コア２と磁気センサ３の相対的な位置精度を、コストを抑えつつ向上させることができる。
【００３８】
樹脂によって形成された開口に磁気センサを挿入することで、コアに磁気センサを取り付ける電流センサの場合、樹脂の成形時に発生する寸法誤差、挿入のためのクリアランス、に加えて取付方法に起因する位置のずれ等を考慮する必要がある。この取付方法とは、例えば、一方のパーツのフックを、樹脂の弾性を利用して他方のパーツに引っ掛けることで機械的に両者を保持する方法等である。従って当該電流センサにおいて、コアと磁気センサの位置精度を向上させるためには、寸法誤差等をさらに小さくする必要がある。
【００３９】
しかし、本実施の形態に係るコア２は、磁気センサ３を直接取り付けることができるように構成されている。また、コア２と磁気センサ３は、溶接により取り付けられるので、上記の例に比べて、取り付け後に相対位置の変化が小さい。またコア２を形成するプレス加工の精度（例えば、±０．０５ｍｍ程度）は、インサート成形の精度（例えば、±０．１ｍｍ程度）と比べて、高い精度とすることが容易である。従って電流センサ１は、コストを抑えつつ位置精度を向上させることができる。
【００４０】
また本実施の形態に係るコア２は、リード３２０及びリード３３０の少なくとも１つを介して、接地された端子３５０と電気的に接続されるので、コアが接地されない場合と比べて、コア２の電位が安定し、磁気センサ３の出力が安定する。さらに本実施の形態に係る電流センサ１は、コアを基板に配線等を用いて接地する場合と比べて、コア２を接地する工程が容易である。
【００４１】
［第２の実施の形態］
図３（ａ）は、第２の実施の形態に係るコアと磁気センサの取り付け部分をコアの第１の側面側から見た概略図である。以下の各実施の形態では、第１の実施の形態と同じ機能及び構成を有する部分は、第１の実施の形態と同じ符号を付し、その説明は省略するものとする。
【００４２】
第２の実施の形態では、例えば、図３（ａ）に示すように、第１の支持部２０４の第１の凹部２０４ａ、及び第２の支持部２０５の第２の凹部２０５ａの幅Ｗ５が、第１の実施の形態よりも狭く形成されている。つまり、幅Ｗ５は、第１の凹部２０４ａ及び第２の凹部２０５ａを形成する精度と、リード３２０及びリード３３０を形成する精度と、で規定されている。
【００４３】
従って幅Ｗ５は、一例として、０．３５ｍｍ〜０．４０ｍｍ程度とされる。なお、リード３２０及びリード３３０の幅、及び挿入のために必要なクリアランスは、第１の実施の形態と同じであるものとする。
【００４４】
第２の実施の形態に係る電流センサ１は、第１の凹部２０４ａ及び第２の凹部２０５ａの幅Ｗ５がクリアランスに応じた幅となるので、さらにコア２と磁気センサ３との位置精度を向上させることができる。
【００４５】
［第３の実施の形態］
図３（ｂ）は、第３の実施の形態に係るコアと磁気センサの取り付け部分をコアの第１の側面側から見た概略図である。
【００４６】
本実施の形態のコア２の第１の凹部２０４ａ及び第２の凹部２０５ａが、開口部（開口部２０４ｂ、開口部２０５ｂ）から底部（底部２０４ｃ、底部２０５ｃ）に向かって間隔が狭くなるように構成されている。本実施の形態における間隔の形状は、例えば、図３（ｂ）に示すように、側面から見てＶ字形状としている。なお、磁気センサ３のリード３２０の先端部３２１、及びリード３３０の先端部３３１は、例えば、テーパー形状となるように加工されていても良い。また間隔の形状は、例えば、Ｖ字形状に限定されず、底部を備えた形状であっても良い。
【００４７】
第３の実施の形態に係る電流センサ１は、間隔の形状をＶ字形状とすることにより、リード３２０が第１の凹部２０４ａに案内され、リード３３０が第２の凹部２０５ａに案内されるので、Ｖ字形状でない場合と比べて、磁気センサ３の挿入が容易となり、位置精度を向上させることができる。
【００４８】
上記の各実施の形態の変形例として、コア２に形成された第１の凹部２０４ａ及び第２の凹部２０５ａは、外周２３ｂから内周２３ａに向かって形成されたがこれに限定されず、内周２３ａから外周２３ｂに向かって形成されても良い。
【００４９】
また変形例として、コア２の支持部は、例えば、コア２の内周２３ａ側に少なくとも１つ形成し、磁気センサ３の先端部３４が接触するようなものであっても良い。さらにコア２と磁気センサ３によっては、外周２３ｂ側、つまり挿入面２０側に支持部を少なくとも１つ形成し、磁気センサ３と支持部を溶接して取り付けても良い。
【００５０】
以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態及び変形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。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５１】
１…電流センサ
２…コア
３…磁気センサ
４…バスバ
５…磁場
６…溶接部
７…溶接部
２０…挿入面
２２…第１の側面
２３ａ…内周
２３ｂ…外周
２４…第２の側面
２６…貫通孔
３０…第１の検出面
３１…第２の検出面
３２…第１の面
３３…第２の面
３４…先端部
３５…端部
５０…磁力線
２００…挿入孔
２００ａ…挿入開口
２０１…第１の端部
２０１ａ…端面
２０２…第２の端部
２０２ａ…端面
２０３…支持部
２０４…第１の支持部
２０４ａ…第１の凹部
２０４ｂ…開口部
２０４ｃ…底部
２０４ｄ…側面
２０５…第２の支持部
２０５ａ…第２の凹部
２０５ｂ…開口部
２０５ｃ…底部
２０５ｄ…側面
３２０…リード
３２１…先端部
３３０…リード
３３１…先端部
３５０…端子
３５１…端子
３５２…端子
【図１】
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【図２】
2013156110.tif 000004
【図３】
2013156110.tif 000005