(57)【要約】【課題】電流センサ全体の寸法をバスバーの電流方向に短くして、小型化を図ることのできる電流センサを提供する。【解決手段】第１の磁性体３０ａおよび第２の磁性体３０ｂの少なくとも一方に、バスバーＢと直交する方向にスリットＳ１が形成され、当該スリットを介して感磁素子が印加磁界の低減位置に設置され、且つコネクタＣが第１の磁性体または第２の磁性体の外部に位置するように基板４０Ａが設置されている。【選択図】図１
2016180647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定幅のギャップ（Ｇ）を挟んで相互に対向する磁気遮蔽用の第１の磁性体（３０ａ）および第２の磁性体（３０ｂ）と、
前記第１の磁性体および前記第２の磁性体の間に配置されるバスバー（Ｂ）と、感磁素子（Ｈ）および当該感磁素子からの検出電流を取出すコネクタ（Ｃ）を設けた基板（４０Ａ）とを備え、
前記バスバーに電流が流れたときに、対向する前記第１の磁性体および前記第２の磁性体が互いに逆極性に磁化され、
前記第１の磁性体から生成される磁界（ＭＦ１）と、前記第２の磁性体から生成される磁界（ＭＦ２）との干渉によって印加磁界（ＭＦ３）が低減される位置に、前記感磁素子が位置するように前記基板を配置した電流センサ（ＳＮ１）において、
前記第１の磁性体および前記第２の磁性体の少なくとも一方に、前記バスバーと直交する方向にスリット（Ｓ１）が形成され、当該スリットを介して前記感磁素子が前記印加磁界の低減位置に設置され、且つ前記コネクタが前記第１の磁性体または前記第２の磁性体の外部に位置するように前記基板が設置されていることを特徴とする電流センサ。
【請求項２】
前記基板の一面の中央に前記感磁素子が配置され、前記基板の一端部側に前記コネクタが配置され、
前記スリットは、前記基板と前記感磁素子の厚さよりも幅広に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
【請求項３】
前記スリット（Ｓ２）は、前記感磁素子の厚さよりも幅広に形成され
前記感磁素子は、前記スリットを介して当該感磁素子が設置された際に前記印加磁界の低減位置となる長さに選定された導線（５０）を介して前記基板に接続され、
前記基板は、前記第１の磁性体または前記第２の磁性体の外壁側に設置されることを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
【請求項４】
前記各スリットは、前記第１の磁性体および前記第２の磁性体の対向する端部の手前で終端されていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電流センサ。
【請求項５】
前記第１の磁性体側のスリットの形状と、前記第２の磁性体側のスリットの形状とは、対称形状とされていることを特徴とする請求項４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、感磁素子を用いてバスバーに流れる電流を測定する電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばハイブリッドカーや電気自動車には、バッテリ電流やモータ駆動電流を測定するためにホール素子等の感磁素子を用いて、各種電気機器等を接続する導電部材としてのバスバーに流れる電流を測定する電流センサが搭載されている。
【０００３】
このような感磁素子を用いた電流センサに関する技術は種々提案されている（例えば、特許文献１等）。
【０００４】
図３および図４に示すように、特許文献１に係る電流センサＳＮ１０は、ギャップＧを挟んで相互に対向する磁気遮蔽用の第１および第２の磁性体５３０ａ、５３０ｂと、磁性体５３０ａ、５３０ｂ間に配置されるバスバーＢおよび感磁素子（例えばホールＩＣ）Ｈとを備え、バスバーＢに電流が流れたときに、対向する磁性体５３０ａ、５３０ｂが互いに逆方向（逆極性）に磁化され、磁性体５３０ａが磁化されたことにより発生する磁界ＭＦ１と、磁性体５３０ｂが磁化されたことにより発生する磁界ＭＦ２とによって、感磁素子Ｈに印加される磁界ＭＦ３が弱まる位置に感磁素子Ｈを搭載した基板５４０を配置した構成となっている。
【０００５】
特許文献１に係る電流センサＳＮ１０によれば、感磁素子Ｈの磁気遮蔽に用いる磁性体５３０ａ、５３０ｂのヒステリシス特性に起因する電流測定の誤差を低減でき、バスバーＢの非通電時若しくは０アンペア近傍での測定精度の向上を図ることができる。
【０００６】
また、磁性材料特有の保磁力に関わらず、ヒステリシスに起因する残留磁界を低減できるので、比較的廉価な磁性材料を用いて優れた電流検出特性を実現でき、コストも低減できるというメリットがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−２３８５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述のような電流センサＳＮ１０等は、各種装置間を接続しているバスバーＢに直列に接続されるものであり、車載システム等の全体を小型化するために、電流センサ自体の寸法をバスバーＢの電流方向にできるだけ短くしたいという要望がある。
【０００９】
また、感磁素子Ｈから検出電流を取り出す配線を外部に接続するコネクタＣが搭載されている基板部分５４０ａは、磁性体５３０ａ、５３０ｂの外部に露出させる必要がある。そのため、図３（ａ）に示す例では、コネクタＣを搭載した基板部分５４０ａは、バスバーＢの電流方向に長さＬ１１だけ外部に露出し、結果的に電流センサ自体も電流方向に長くなる（例えば、磁性体５３０ａ、５３０ｂの幅に長さＬ１１を加えた長さＬ１０となる）という難点があった。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、電流センサ全体の寸法をバスバーの電流方向に短くして、小型化を図ることのできる電流センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明に係る電流センサは、所定幅のギャップを挟んで相互に対向する磁気遮蔽用の第１の磁性体および第２の磁性体と、前記第１の磁性体および前記第２の磁性体の間に配置されるバスバーと、感磁素子および当該感磁素子からの検出電流を取出すコネクタを設けた基板とを備え、前記バスバーに電流が流れたときに、対向する前記第１の磁性体および前記第２の磁性体が互いに逆極性に磁化され、前記第１の磁性体から生成される磁界と、前記第２の磁性体から生成される磁界との干渉によって印加磁界が低減される位置に、前記感磁素子が位置するように前記基板を配置した電流センサにおいて、前記第１の磁性体および前記第２の磁性体の少なくとも一方に、前記バスバーと直交する方向にスリットが形成され、当該スリットを介して前記感磁素子が前記印加磁界の低減位置に設置され、且つ前記コネクタが前記第１の磁性体または前記第２の磁性体の外部に位置するように前記基板が設置されていることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、第１の磁性体および第２の磁性体の少なくとも一方に、バスバーと直交する方向にスリットが形成され、当該スリットを介して感磁素子が印加磁界の低減位置に設置され、且つコネクタが第１の磁性体または第２の磁性体の外部に位置するように基板が設置されているので、電流センサ全体のサイズをバスバーの電流方向に短くすることができ、この電流センサを採用するシステムの小型化に資することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施の形態に係る電流センサの構成例を示す図であり、（ａ）一部透視平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）側面図である。
【図２】第２の実施の形態に係る電流センサの構成例を示す図であり、（ａ）一部透視平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）側面図である。
【図３】従来技術に係る電流センサの構成例を示す図であり、（ａ）一部透視平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）側面図である。
【図４】従来技術に係る電流センサの構成例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一例としての実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。
【００１５】
［第１の実施の形態に係る電流センサ］
図１を参照して、第１の実施の形態に係る電流センサＳＮ１について説明する。
【００１６】
図１は、第１の実施の形態に係る電流センサＳＮ１の構成例を示す図であり、図１（ａ）は一部透視平面図、図１（ｂ）は正面図、図１（ｃ）は側面図である。
【００１７】
図１に示すように、本実施の形態に係る電流センサＳＮ１は、所定幅のギャップＧを挟んで相互に対向する磁気遮蔽用の第１の磁性体３０ａおよび第２の磁性体３０ｂの間に配置される被測定電流が流れる導体であるバスバーＢと、感磁素子（例えば、ホールＩＣや磁気抵抗素子（ＡＭＲ素子、ＧＭＲ素子、ＴＭＲ素子）等で構成される）Ｈおよびこの感磁素子Ｈからの検出電流を外部に取出すコネクタＣを設けた基板（絶縁基板）４０Ａとを備える。
【００１８】
バスバーＢは、例えば銅板で構成される平板状であり、感磁素子Ｈは、バスバーＢに流れる電流によって発生する磁界（バスバーＢを周回する磁界）が感磁素子Ｈの感磁面に印加されるように、バスバーＢ上に絶縁基板４０Ａを介して固定配置される。
【００１９】
本実施の形態において、感磁素子Ｈは絶縁基板４０Ａ上に搭載され固定されている。
【００２０】
磁気遮蔽用の断面コ字状の磁性体３０ａ、３０ｂは、ギャップＧを挟んだ半角筒形状となっている。
【００２１】
磁性体３０ａ、３０ｂは、例えば高透磁率磁性材（珪素鋼板等）を断面コ字状に折曲げ加工したもので、同一外形で所定の空隙長（ギャップＧの高さ方向の長さ）を介して対向している。
【００２２】
この一対の断面コ字状磁性体３０ａ、３０ｂは、全体として感磁素子Ｈと、バスバーＢの一部を内側に取り囲んで、外部磁界から磁気遮蔽するものである。
【００２３】
そして、バスバーＢに通電されると、バスバーＢを周回する磁束が発生し、その一部は磁気遮蔽用の磁性体３０ａ、３０ｂにも流れ、図１（ｂ）の矢印ＭＦ１、ＭＦ２の方向に磁化される。
【００２４】
即ち、バスバーＢに電流が流れたときに、対向する第１の磁性体３０ａおよび第２の磁性体３０ｂが互いに逆極性に磁化される。
【００２５】
また、第１の磁性体３０ａから生成される磁界ＭＦ１と、第２の磁性体３０ｂから生成される磁界ＭＦ２との干渉によって印加磁界ＭＦ３が低減される位置に、感磁素子Ｈが位置するように基板４０Ａが配置される。
【００２６】
そして、第１の磁性体３０ａおよび第２の磁性体３０ｂのバスバーＢと直交する方向には、少なくとも感磁素子の厚さより幅広のスリット（切欠き部）Ｓ１が形成され、このスリットＳ１を介して感磁素子Ｈが印加磁界の低減位置に設置され、且つコネクタＣが第１の磁性体３０ａまたは第２の磁性体３０ｂの外部に位置するように基板４０Ａが設置されている。
【００２７】
より具体的には、本実施の形態に係る電流センサＳＮ１では、図１に示すように、基板４０Ａの一面の略中央に感磁素子Ｈが配置され、基板４０Ａの一端部側にコネクタＣが配置されている。
【００２８】
また、スリットＳ１は、基板４０Ａと感磁素子Ｈの厚さＬ４よりも幅広の寸法Ｌ５に形成されている。
【００２９】
スリットＳ１は、第１の磁性体３０ａおよび第２の磁性体３０ｂに切削加工等を施して形成することができる。
【００３０】
これにより、比較的簡易且つ安価な構成により電流センサＳＮ１全体のサイズをバスバーＢの電流方向Ｄ１（図１（ａ）参照）に短くすることができる。
【００３１】
即ち、従来技術に係る電流センサＳＮ１０の構成例を示す図３（ａ）、（ｃ）と、本実施の形態に係る電流センサＳＮ１の構成例を示す図１（ａ）、（ｃ）とを比較すると分かるように、バスバーＢの電流方向Ｄ１の寸法は電流センサＳＮ１の方が短くなっている。
【００３２】
つまり、従来技術に係る電流センサＳＮ１０では、バスバーＢの電流方向Ｄ１の寸法Ｌ１０は、磁性体５３０ａ（５３０ｂ）の幅に、コネクタＣが搭載されている基板部分５４０ａの幅Ｌ１１を加えた長さとなっていたのに対し、本実施の形態に係る電流センサＳＮ１では、バスバーＢの電流方向Ｄ１の寸法Ｌ１は磁性体３０ａ（３０ｂ）の幅となっており、外部に露出していた基板部分５４０ａの分だけ短くなっている。
【００３３】
したがって、本実施の形態に係る電流センサＳＮ１を採用する車両システム等について、比較的低コストで小型化を図ることが可能となる。
【００３４】
また、各スリットＳ１は、第１の磁性体３０ａおよび第２の磁性体３０ｂの対向する端部の手前で終端されている。
【００３５】
そのため、基板４０Ａを挿入する際に邪魔にならない位置でスリットＳ１の間隔を固定することができ、スリットＳ１の間隔が変動せず、安定して電流を計測することができる。
【００３６】
また、電流センサＳＮ１では、第１の磁性体３０ａ側のスリットＳ１の形状と、第２の磁性体３０ｂ側のスリットＳ１の形状とは、対称形状とされている。
【００３７】
これにより、感磁素子Ｈに作用する磁束が上下で対称となり、安定して電流を計測することができる。
【００３８】
［第２の実施の形態に係る電流センサ］
図２を参照して、第２の実施の形態に係る電流センサＳＮ２について説明する。
【００３９】
図２は、第２の実施の形態に係る電流センサＳＮ２の構成例を示す図であり、図１（ａ）は一部透視平面図、図１（ｂ）は正面図、図１（ｃ）は側面図である。
【００４０】
なお、第１の実施の形態に係る電流センサＳＮ１と同様の構成については、同一符号を付して重複した説明は省略する。
【００４１】
本実施の形態に係る電流センサＳＮ２では、感磁素子Ｈは、スリットＳ２を介して感磁素子Ｈが設置された際に、印加磁界の低減位置となる長さに選定された二本の導線５０を介して基板４０Ｂに接続されている。
【００４２】
導線５０は、感磁素子Ｈを保持できるように、例えば比較的強度の高い銅線、アルミ線等で構成される。
【００４３】
また、本実施の形態に係る電流センサＳＮ２において、基板４０Ｂは、第１の磁性体３０ａまたは第２の磁性体３０ｂの外壁側に設置されている。
【００４４】
図２（ｂ）、（ｃ）に示す例では、基板４０Ｂの平板面が、第１の磁性体３０ａの上面の平板部と略平行となるように配置されている。
【００４５】
スリットＳ２は、感磁素子Ｈの厚さＬ６よりも幅広の寸法Ｌ７に形成されている（図２（ｃ）参照）。
【００４６】
なお、スリットＳ２は、第１の磁性体３０ａおよび第２の磁性体３０ｂに切削加工等を施して形成することができる。
【００４７】
本実施の形態に係る電流センサＳＮ２は、このような構成により、スリットＳ２の幅を上述の電流センサＳＮ１よりも小さくすることができ、また基板４０Ｂ自体が第１の磁性体３０ａまたは第２の磁性体３０ｂの外部に設けられるので、電流センサＳＮ２全体のサイズ（寸法Ｌ２）をバスバーＢの電流方向（Ｄ１方向）により短くすることができる。
【００４８】
したがって、本実施の形態に係る電流センサＳＮ２を採用する車両システム等を一層小型化することに資することができる。
【００４９】
また、各スリットＳ２は、第１の磁性体３０ａおよび第２の磁性体３０ｂの対向する端部の手前で終端されている。また本実施の形態に係る電流センサＳＮ２では、各スリットＳ２の深さが、上述の電流センサＳＮ１におけるスリットＳ１よりも深くなっており、各スリットＳ２の分だけ第１の磁性体３０ａおよび第２の磁性体３０ｂの体積が減り、電流センサＳＮ２の重量を電流センサＳＮ１よりも軽量とすることができる。
【００５０】
また、電流センサＳＮ２では、第１の磁性体３０ａ側のスリットＳ２の形状と、第２の磁性体３０ｂ側のスリットＳ２の形状とは、対称形状とされている。
【００５１】
これにより、感磁素子Ｈに作用する磁束が上下で対称となり、安定して電流を計測することができる。
【００５２】
以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって開示された技術に限定されるものではないと考えるべきである。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載にしたがって解釈すべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００５３】
例えば、上述の実施の形態では、相互に対向する２つの磁性体３０ａ、３０ｂは同じ保磁力を有する同材質で形成される場合を示したが、これに限らず保磁力が互いに近似している材質であれば、同様の電流検出の効果を得ることができる。
【００５４】
また、上述の実施の形態では、第１および第２の磁性体３０ａ、３０ｂの断面が同形状である場合を示したが、互いに類似する形状であっても同様の電流検出の効果を得ることができる。
【００５５】
また、上述の実施の形態では相互に対向する２つの磁性体３０ａ、３０ｂの形状をそれぞれ半角筒状とした場合を示したが、これに限定されず、半長円筒状、半円筒状または半楕円筒状としてもよい。
【００５６】
また、上述の実施の形態では、バスバーＢの形状を平板状としたが、これに限定されず断面が正方形、円形または楕円形等としてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
ＳＮ１、ＳＮ２…電気センサ
３０ａ…第１の磁性体
３０ｂ…第２の磁性体
４０Ａ、４０Ｂ…絶縁基板（基板）
５０…導線
Ｂ…バスバー
Ｃ…コネクタ
Ｇ…ギャップ
Ｈ…感磁素子
Ｓ１、Ｓ２…スリット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2016180647.tif 000006