DE202021101496U1

DE202021101496U1 - Stromerfassungsvorrichtung

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Publication number: DE202021101496U1
Application number: DE202021101496.2U
Authority: DE
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2020-04-30
Filing date: 2021-03-23
Publication date: 2021-06-17
Anticipated expiration: 2031-03-24
Also published as: CN214539763U; JP2021173728A

Abstract

Stromerfassungsvorrichtung (100) mit:
einem Gehäuse (10), das mit einem ersten Unterbringungsabschnitt (11), in dem ein Leistungsmodul (1) untergebracht ist, und einem zweiten Unterbringungsabschnitt (12), in dem ein Stromsensor (2) untergebracht ist, an einer Position angrenzend an den ersten Unterbringungsabschnitt versehen ist, und
dem Stromsensor, der in dem zweiten Unterbringungsabschnitt untergebracht ist, bei der der Stromsensor aufweist:
mindestens zwei Leiter (30), von denen jeder mit dem Leistungsmodul an einem Ende elektrisch verbunden ist, und
mindestens zwei Magnetometer-Umwandlungseinheiten (20), von denen jede mit mindestens zwei Magneterfassungselementen (52) versehen ist, die respektive eine Erfassungsoberfläche (53) aufweist, die in dieselbe Richtung in Bezug auf die Leiter gewandt sind und dazu ausgebildet sind, eine Magnetflussdichte eines Magnetflusses, der in die Erfassungsoberfläche eingegeben wird, zu erfassen, bei denen jede der mindestens zwei Magnetometer-Umwandlungseinheiten dazu ausgebildet ist, ein Signal entsprechend einer Differenz der Magnetflussdichte einer orthogonalen Komponente orthogonal zu den Erfassungsoberflächen des Magnetflusses, der in die Erfassungsoberflächen der mindestens zwei Magneterfassungselemente eingegeben wird, auszugeben,
jeder der mindestens zwei Leiter aufweist: einen Erstreckungsabschnitt (34), der sich entlang einer zweiten Richtung orthogonal zu einer ersten Richtung und in Richtung des ersten Unterbringungsabschnitts erstreckt, welche erste Richtung eine Angrenzungsrichtung angrenzender zweier Leiter ist; und einen konkaven Abschnitt (35), der einen orthogonalen Abschnitt (36) aufweist, der sich entlang einer dritten Richtung orthogonal zu sowohl der ersten Richtung als auch der zweiten Richtung erstreckt, welcher konkave Abschnitt in der dritten Richtung in Bezug auf den Erstreckungsabschnitt vertieft ist,
jede der mindestens zwei Magnetometer-Umwandlungseinheiten in einem Zustand vorgesehen ist, wo die Erfassungsoberfläche dem orthogonalen Abschnitt des konkaven Abschnitts gegenüberliegt, und
der konkave Abschnitt in einer Vertiefung (13), die in dem zweiten Unterbringungsabschnitt vorgesehen ist, angeordnet ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft eine Stromerfassungsvorrichtung, die einen Strom, der durch einen Leiter fließt, erfasst.
HINTERGRUND
In der in Zusammenhang stehenden Technik wird eine Technik verwendet, wenn ein Strom, der durch einen Leiter fließt, gemessen wird, bei der eine Magnetflussdichte eines Magnetfelds, das um den Leiter herum in Erwiderung auf den Strom, der durch den Leiter fließt, erzeugt wird, durch ein Magneterfassungselement erfasst wird, und der Strom, der an den Leiter angelegt wird, basierend auf der erfassten Magnetflussdichte berechnet und erhalten wird. Beispielsweise beschreiben JP 2012-105370 A und JP 2018-121418 A (Referenzen 1 und 2), die unten als Quellen bezeichnet werden, eine Ausgestaltung, bei der ein Stromsensor, der eine derartige Technik verwendet, nahe an einem Leistungsmodul angeordnet ist.
Referenz 1 offenbart eine Ausgestaltung, bei der das Leistungsmodul und der Stromsensor in einer Leistungssteuerungseinheit angeordnet sind. Der Stromsensor erfasst einen Strom, der durch eine Stromschiene fließt, der zwischen dem Leistungsmodul und einem Verbindungsstecker angeordnet ist, und ist außerhalb des Leistungsmoduls angeordnet. D.h., bei der Leistungssteuerungseinheit sind das Leistungsmodul und der Stromsensor voneinander separiert.
Referenz 2 offenbart eine Ausgestaltung einer Leistungsumwandlungsvorrichtung, bei der das Leistungsmodul und der Stromsensor integriert und in einem Leistungsmodulgehäuse untergebracht sind. Insbesondere weist der Stromsensor einen magnetischen Kern, der in dem Leistungsmodulgehäuse angeordnet ist, und ein Hall-Element, das in einer Lücke des magnetischen Kerns angeordnet ist, auf. Das Hall-Element ist auf einer Leiterplatte, die auf einer oberen Oberfläche des Leistungsmodulgehäuses angeordnet ist, montiert.
Bei der Technik, die in Referenz 1 beschrieben wird, besteht, da der separate Stromsensor außerhalb des Leistungsmoduls angeordnet ist, Raum für eine Verbesserung bei einer Miniaturisierung der Vorrichtung. Bei der Technik, die in der Referenz 2 beschrieben wird, ist es, da der Stromsensor den Kern aufweist, schwierig, das Leistungsmodul, das mit dem Stromsensor integriert ist, zu miniaturisieren. Ferner ist es, da das Hall-Element, das den Stromsensor darstellt, auf der Leiterplatte, die auf der oberen Oberfläche des Leistungsmodulgehäuses angeordnet ist, montiert ist, notwendig, das Hall-Element in einer Lücke des Kerns unter Berücksichtigung einer Positionsgenauigkeit zwischen dem Leistungsmodul und der Leiterplatte anzuordnen. Aus diesem Grund ist die Lücke des Kerns unvermeidlich groß. Infolgedessen ist der Stromsensor anfällig für Störmagnetfluss, der eine Steuerung eines Motors beeinträchtigt.
Somit besteht ein Bedarf an einem Stromsensor, der einen Strom, der von einem Leistungsmodul fließt, stabil erfasst, oder einer miniaturisierten Stromerfassungsvorrichtung.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine charakteristische Ausgestaltung einer Stromerfassungsvorrichtung gemäß dieser Offenbarung liegt darin, dass die Stromerfassungsvorrichtung aufweist: ein Gehäuse, das mit einem ersten Unterbringungsabschnitt, in dem ein Leistungsmodul untergebracht ist, und einem zweiten Unterbringungsabschnitt, in dem ein Stromsensor untergebracht ist, an einer Position angrenzend an den ersten Unterbringungsabschnitt versehen ist; und den Stromsensor, der in dem zweiten Unterbringungsabschnitt untergebracht ist. Der Stromsensor weist auf: mindestens zwei Leiter, von denen jeder mit dem Leistungsmodul an einem Ende elektrisch verbunden ist; und mindestens zwei Magnetometer-Umwandlungseinheiten, von denen jede mit mindestens zwei Magneterfassungselementen versehen ist, die respektive eine Erfassungsoberfläche aufweisen, die in dieselbe Richtung in Bezug auf die Leiter gewandt sind und dazu ausgebildet sind, eine Magnetflussdichte eines Magnetflusses, der in die Erfassungsoberfläche eingegeben wird, zu erfassen, bei denen jede der mindestens zwei Magnetometer-Umwandlungseinheiten dazu ausgebildet ist, ein Signal entsprechend einer Differenz in der Magnetflussdichte einer orthogonalen Komponente orthogonal zu den Erfassungsoberflächen des Magnetflusses, der in die Erfassungsoberflächen der mindestens zwei Magneterfassungselemente eingegeben wird, auszugeben. Jeder der mindestens zwei Leiter weist auf: einen Erstreckungsabschnitt, der sich entlang einer zweiten Richtung orthogonal zu einer ersten Richtung und in Richtung des ersten Unterbringungsabschnitts erstreckt, welche erste Richtung eine Angrenzungsrichtung angrenzender zweier Leiter ist; und einen konkaven Abschnitt, der einen orthogonalen Abschnitt aufweist, der sich entlang einer dritten Richtung orthogonal zu sowohl der ersten Richtung als auch der zweiten Richtung erstreckt, welcher konkave Abschnitt in der dritten Richtung in Bezug auf den Erstreckungsabschnitt vertieft ist. Jede der mindestens zwei Magnetometer-Umwandlungseinheiten ist in einem Zustand vorgesehen, in dem die Erfassungsoberfläche dem orthogonalen Abschnitt des konkaven Abschnitts gegenüberliegt. Der konkave Abschnitt ist in einer Vertiefung, die in dem zweiten Unterbringungsabschnitt vorgesehen ist, angeordnet.
Mit einer derartigen charakteristischen Ausgestaltung erfordert der Stromsensor keinen magnetischen Sammelkern oder einen Abschirmkern und kann aus den Leitern und den Magnetometer-Umwandlungseinheiten, die mit dem Leistungsmodul elektrisch verbunden sind, bestehen. Dementsprechend kann der Stromsensor miniaturisiert werden. Damit einhergehend kann die Stromerfassungsvorrichtung leicht miniaturisiert werden und kann den Strom, der durch jeden der Mehrzahl von Leitern fließt, stabil erfassen, indem sie den ersten Unterbringungsabschnitt, der das Leistungsmodul unterbringt, und den zweiten Unterbringungsabschnitt, der den Stromsensor unterbringt, aufweist.
Als eine andere charakteristische Ausgestaltung kann das Gehäuse derart ausgebildet sein, dass ein Kühlkörper zumindest auf einer äußeren unteren Oberfläche in der Umgebung der Vertiefung in einem unteren Abschnitt entgegengesetzt zu einer Seite, auf der der Stromsensor untergebracht ist, angeordnet werden kann.
In dem Stromsensor wird Hitze von den Leitern erzeugt, wenn der Strom durch die Leiter fließt. Zu dieser Zeit nehmen die Magnetometer-Umwandlungseinheiten, die in der Umgebung konkaver Abschnitte der Leiter liegen, die Hitze, die von den Leitern erzeugt wird, auf, und kann eine Temperatur der Magnetometer-Umwandlungseinheiten höher werden. Da die Magnetometer-Umwandlungseinheiten eine Temperaturcharakteristik aufweisen und eine Ausgangsspannung tendenziell fluktuiert, wenn die Temperatur höher ist, ist es notwendig, die Stromerfassungsvorrichtung derart auszubilden, dass die Temperatur der Magnetometer-Umwandlungseinheiten nicht höher ist. Daher ist, bei der Ausgestaltung, das Gehäuse derart ausgebildet, dass der Kühlkörper zumindest auf der äußeren unteren Oberfläche in der Umgebung der Vertiefung des unteren Abschnitts entgegengesetzt zu der Seite, auf der der Stromsensor untergebracht ist, angeordnet ist. Mit einer derartigen Ausgestaltung kann der Kühlkörper leicht in engem Kontakt mit der äußeren unteren Oberfläche des unteren Abschnitts des Gehäuses angeordnet werden. Dementsprechend kann die Hitze, die durch die Leiter erzeugt wird, zuverlässig von den konkaven Abschnitten, die in der Vertiefung des Gehäuses untergebracht sind, an die Außenseite über den Kühlkörper, der an das Gehäuse angefügt ist, abgeleitet werden. Infolgedessen kann ein Temperaturanstieg der Magnetometer-Umwandlungseinheiten verhindert werden.
Als eine andere charakteristische Ausgestaltung können bei dem Stromsensor die zwei Magnetometer-Umwandlungseinheiten, die in den konkaven Abschnitten der angrenzenden zwei Leiter vorgesehen sind, auf voneinander verschiedenen Oberflächen auf einem Substrat montiert sein, kann das Gehäuse an einer oberen Seite des zweiten Unterbringungsabschnitts offen sein, und kann sich ein Anschluss, der mit dem Substrat verbunden ist, in Richtung der oberen Seite des Gehäuses erstrecken.
Mit einer derartigen Ausgestaltung können die Magnetometer-Umwandlungseinheiten auf einer Mehrzahl konkaver Abschnitte in Bezug auf eine Oberfläche und die andere Oberfläche des einen Substrats positioniert sein. Daher ist es möglich, die Magnetometer-Umwandlungseinheiten leicht an gewünschten Positionen der Mehrzahl konkaver Abschnitte anzuordnen, während die Anzahl verwendeter Substrate minimiert wird. Ferner kann das Gehäuse mit einem Verbindungsanschluss zum Verbinden des untergebrachten Leistungsmoduls mit einer anderen Vorrichtung versehen sein, und kann sich ein derartiger Verbindungsanschluss in Richtung der oberen Seite des Gehäuses erstrecken. Daher kann durch Erstrecken des Anschlusses, der mit dem Substrat verbunden ist, in Richtung der oberen Seite des Gehäuses eine Erstreckungsrichtung des Anschlusses, der mit dem Substrat verbunden ist, mit einer Erstreckungsrichtung des Verbindungsanschlusses für die andere Vorrichtung zusammenpassen. Dementsprechend kann die Stromerfassungsvorrichtung einen Anschluss, der mit dem Substrat verbunden ist, und den Verbindungsanschluss, der in dem Gehäuse vorgesehen ist, mit der anderen Vorrichtung aus derselben Richtung verbinden, wenn die andere Vorrichtung, wie beispielsweise eine Motoransteuerung, verbunden wird. Infolgedessen kann die Stromerfassungsvorrichtung leicht mit der anderen Vorrichtung verbunden werden.
Als eine andere charakteristische Ausgestaltung kann, bei dem Stromsensor, mindestens ein konkaver Abschnitt des Leiters der konkaven Abschnitte, die respektive in den mindestens zwei Leitern vorgesehen sind, näher an dem ersten Unterbringungsabschnitt sein als der konkave Abschnitt des anderen Leiters, kann das Gehäuse einen Aufteilungsabschnitt auf der Seite des ersten Unterbringungsabschnitts in der Vertiefung aufweisen, und kann eine äußere seitliche Oberfläche des Aufteilungsabschnitts derart ausgebildet sein, dass Abstände von den konkaven Abschnitten der mindestens zwei Leiter zu der äußeren seitlichen Oberfläche konstant sind.
Bei der Stromerfassungsvorrichtung weisen die konkaven Abschnitte, die in der Mehrzahl von Leitern vorgesehen sind, unterschiedliche Abstände zu der äußeren seitlichen Oberfläche des Aufteilungsabschnitts auf der Seite des ersten Unterbringungsabschnitts der Vertiefung des Gehäuses auf. In diesem Fall ist, selbst wenn der Kühlkörper in engem Kontakt mit der äußeren unteren Oberfläche des unteren Abschnitts des Gehäuses angeordnet ist, bei einem Leiter, wo der Abstand von dem konkaven Abschnitt zu der äußeren seitlichen Oberfläche des Aufteilungsabschnitts lang ist, eine Menge an Hitze, die an den Kühlkörper übertragen wird, kleiner als jene bei dem anderen Leiter, wo der Abstand von dem konkaven Abschnitt zu der äußeren seitlichen Oberfläche des Aufteilungsabschnitts kurz ist. Daher kann bei der Magnetometer-Umwandlungseinheit, die in der Umgebung des Leiters liegt, wo der Abstand von dem konkaven Abschnitt zu der äußeren seitlichen Oberfläche des Aufteilungsabschnitts lang ist, der Temperaturanstieg aufgrund eines Einflusses der Hitze, die durch den Leiter erzeugt wird, möglicherweise nicht ausreichend verhindert werden. Daher ist, bei der Ausgestaltung, die äußere seitliche Oberfläche des Aufteilungsabschnitts derart ausgebildet, dass Abstände von den konkaven Abschnitten der mindestens zwei Leiter zu der äußeren seitlichen Oberfläche konstant sind. Mit einer derartigen Ausgestaltung wird durch Anordnen des Kühlkörpers in Kontakt mit der äußeren seitlichen Oberfläche des Aufteilungsabschnitts der Vertiefung die Hitze, die durch die Mehrzahl von Leitern erzeugt wird, gleichmäßig von den konkaven Abschnitten über den Kühlkörper übertragen. Dementsprechend kann der Temperaturanstieg aller Magnetometer-Umwandlungseinheiten, die in der Stromerfassungsvorrichtung angeordnet sind, gleichmäßig verhindert werden.
Als eine andere charakteristische Ausgestaltung kann die Stromerfassungsvorrichtung ferner aufweisen: einen Kühlkörper, der sich von dem ersten Unterbringungsabschnitt zu dem zweiten Unterbringungsabschnitt erstreckt, wenn er in einer Draufsicht betrachtet wird, so dass er in engem Kontakt mit einer äußeren unteren Oberfläche eines unteren Abschnitts, die entgegengesetzt zu einer Seite, auf der der Stromsensor in dem Gehäuse untergebracht ist, und einer äußeren seitlichen Oberfläche eines Aufteilungsabschnitts auf der Seite des ersten Unterbringungsabschnitts der Vertiefung ist.
Gemäß einer derartigen Ausgestaltung kann die Hitze, die durch das Leistungsmodul, das in dem ersten Unterbringungsabschnitt untergebracht ist, und den Leiter des Stromsensors, der in dem zweiten Unterbringungsabschnitt untergebracht ist, erzeugt wird, positiv über den Kühlkörper an die Außenseite abgeleitet werden. Dementsprechend kann der Temperaturanstieg des Leistungsmoduls und der Magnetometer-Umwandlungseinheiten des Stromsensors geeignet verhindert werden.
Figurenliste
Die vorhergehenden und zusätzlichen Merkmale und Kennzeichen dieser Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen betrachtet wird, offensichtlicher, bei denen:

1 eine perspektivische Ansicht einer Stromerfassungsvorrichtung ist;
2 eine perspektivische Explosionsansicht der Stromerfassungsvorrichtung ist;
3 eine Explosionsansicht eines Stromsensors ist;
4 eine Draufsicht der Stromerfassungsvorrichtung ist;
5 eine Draufsicht des Stromsensors ist;
6 eine Schnittseitenansicht der Stromerfassungsvorrichtung ist;
7 eine Schnittdraufsicht der Stromerfassungsvorrichtung ist;
8 eine Ansicht ist, die eine Erfassungsoberfläche einer Magnetometer-Umwandlungseinheit zeigt;
9 eine Ansicht ist, die ein Beispiel einer Magnetflussdichte, die in die Erfassungsoberfläche eingegeben wird, zeigt;
10 ein Blockschaubild der Magnetometer-Umwandlungseinheit ist; und
11 eine Schnittdraufsicht einer Stromerfassungsvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Wie in 1 bis 7 gezeigt ist, weist eine Stromerfassungsvorrichtung 100 ein Leistungsmodulgehäuse 10 (ein Beispiel eines Gehäuses), in dem ein Leistungsmodul 1 (siehe 6), das einen Drehstrommotor (nicht gezeigt) schaltet, untergebracht ist, und eine Mehrzahl von Stromsensoren 2, die in dem Leistungsmodulgehäuse 10 untergebracht sind, zum Erfassen von Strömen, die durch eine Mehrzahl von Stromschienen 30 (ein Beispiel eines Leiters) fließen, auf. Hier ist das Leistungsmodul 1 ein allgemeiner Begriff für das Leistungsmodulgehäuse 10, in dem ein Schaltelement oder dergleichen installiert ist.
Das Leistungsmodulgehäuse 10 ist mit einem ersten Unterbringungsabschnitt 11, in dem das Leistungsmodul 1 (siehe 6) untergebracht ist, und einem zweiten Unterbringungsabschnitt 12, in dem der Stromsensor 2 untergebracht ist, an einer Position angrenzend an den ersten Unterbringungsabschnitt 11 versehen. Das Leistungsmodulgehäuse 10 ist mit Verbindungsanschlüssen 5, die das Leistungsmodul 1, das in dem ersten Unterbringungsabschnitt 11 untergebracht ist, mit einer anderen Vorrichtung verbinden, versehen. Die Verbindungsanschlüsse 5 erstrecken sich von einer oberen Oberfläche 16 zwischen dem ersten Unterbringungsabschnitt 11 und dem zweiten Unterbringungsabschnitt 12 nach oben.
Der Stromsensor 2, der in dem zweiten Unterbringungsabschnitt 12 des Leistungsmodulgehäuses 10 untergebracht ist, ist kompakt ausgestaltet, ohne einen Kern zu verwenden. Nachfolgend wird der Stromsensor 2 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Hier wird, wenn der Strom durch den Leiter fließt, ein Magnetfeld mit dem Leiter als einem Kern gemäß einem Betrag des Stroms erzeugt (Amperesche Regel der rechtsgängigen Schraube). Der Stromsensor 2 erfasst eine Magnetflussdichte eines Magnetflusses in einem derartigen Magnetfeld und misst den Strom (einen Stromwert), der durch den Leiter fließt, basierend auf der erfassten Magnetflussdichte.
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Stromerfassungsvorrichtung 100. 3 ist eine Explosionsansicht des Stromsensors 2. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind, in dem Stromsensor 2, mindestens zwei Stromschienen 30 drei Stromschienen, die mit dem Drehstrommotor verbunden sind. Genauer gesagt verbinden die Stromschienen 30 jeden von drei Anschlüssen des Drehstrommotors elektrisch mit jedem von drei Anschlüssen eines Wechselrichters, der den Strom, der durch den Drehstrommotor fließt, steuert. Daher werden in der folgenden Beschreibung die mindestens zwei Stromschienen 30 als die drei Stromschienen 30 beschrieben, und werden als eine erste Stromschiene 31, eine zweite Stromschiene 32 und eine dritte Stromschiene 33 beschrieben, wenn jede der drei Stromschienen 30 unterschieden wird.
Wie in 1 bis 3 gezeigt ist, weist der Stromsensor 2 die drei Stromschienen 30 und drei Magnetometer-Umwandlungseinheiten 20 auf. Wie in 1 und 2 gezeigt ist, ist das Leistungsmodulgehäuse 10 durch Einfügen der Stromschienen 30 in das Leistungsmodulgehäuse 10 ausgebildet. Das Leistungsmodulgehäuse 10 ist aus Harz ausgebildet und ist beispielsweise aus Polyphenylensulfid (PPS), Polybutylenterephthalat (PBT) und einem Flüssigkristallpolymer (LCP) ausgebildet. In der Stromschiene 30 ist ein erster Erstreckungsabschnitt 34a auf einer Seite des ersten Unterbringungsabschnitts 11 mit dem Leistungsmodul 1 elektrisch verbunden, und ist ein zweiter Erstreckungsabschnitt 34b auf einer entgegengesetzten Seite des ersten Unterbringungsabschnitts 11 mit einem Motorverbindungsstecker (nicht gezeigt) oder dergleichen elektrisch verbunden. Ein Durchgangsloch 38 ist in dem zweiten Erstreckungsabschnitt 34b der Stromschiene 30 ausgebildet. In dem Leistungsmodulgehäuse 10 ist eine Stromschienenmutter 6 unter dem zweiten Erstreckungsabschnitt 34b der Stromschiene 30 angeordnet. Das Durchgangsloch 38 und die Stromschienenmutter 6 ermöglichen eine Verbindung mit einem anderen Bauteil, wie beispielsweise dem Motorverbindungsstecker. Der erste Erstreckungsabschnitt 34a und der zweite Erstreckungsabschnitt 34b sind parallel zueinander, wenn sie entlang einer ersten Richtung (einer X-Richtung), die später beschrieben wird, betrachtet werden, aber sind nicht auf derselben Ebene (siehe 3 und 6). Der erste Erstreckungsabschnitt 34a und der zweite Erstreckungsabschnitt 34b sind nicht auf diese Beziehung beschränkt und können parallel zueinander und auf derselben Ebene sein, wenn sie entlang der ersten Richtung (der X-Richtung) betrachtet werden.
Jede der drei Stromschienen 30 weist den ersten Erstreckungsabschnitt 34a und den zweiten Erstreckungsabschnitt 34b (die nachfolgend kollektiv als ein „Erstreckungsabschnitt 34“ bezeichnet werden) und einen konkaven Abschnitt 35, der zwischen dem ersten Erstreckungsabschnitt 34a und dem zweiten Erstreckungsabschnitt 34b vorgesehen ist, auf. Der Erstreckungsabschnitt 34 erstreckt sich entlang einer zweiten Richtung orthogonal zu der ersten Richtung, die eine Angrenzungsrichtung ist, in der die zwei Stromschienen 30 aneinander angrenzen. Die zwei Stromschienen 30, die aneinander angrenzen, sind die zwei Stromschienen 30 der ersten Stromschiene 31 und der zweiten Stromschiene 32, die aneinander angrenzen, und die zwei Stromschienen 30 der zweiten Stromschiene 32 und der dritten Stromschiene 33, die aneinander angrenzen. Eine Richtung, in der die erste Stromschiene 31 und die zweite Stromschiene 32 aneinander angrenzen, und eine Richtung, in der die zweite Stromschiene 32 und die dritte Stromschiene 33 aneinander angrenzen, entsprechen der Angrenzungsrichtung, und die X-Richtung in 1 bis 7 entspricht der Angrenzungsrichtung.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird eine derartige Angrenzungsrichtung als die erste Richtung bezeichnet. Die zweite Richtung ist die Richtung orthogonal zu der ersten Richtung. Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht eine Y-Richtung in 1 bis 7 der zweiten Richtung. Daher entspricht der Erstreckungsabschnitt 34 einem Abschnitt jeder der Stromschienen 30 entlang der Y-Richtung.
Der konkave Abschnitt 35 weist orthogonale Abschnitte 36, die sich entlang einer dritten Richtung orthogonal zu sowohl der ersten Richtung als auch der zweiten Richtung erstrecken, auf und ist in der dritten Richtung in Bezug auf den Erstreckungsabschnitt 34 vertieft. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die erste Richtung die X-Richtung, und ist die zweite Richtung die Y-Richtung. Daher entspricht die dritte Richtung orthogonal zu sowohl der ersten Richtung als auch der zweiten Richtung einer Z-Richtung in 1 bis 7. Der konkave Abschnitt 35 weist die orthogonalen Abschnitte 36, die sich entlang der Z-Richtung erstrecken, auf. Daher sind der Erstreckungsabschnitt 34 und die orthogonalen Abschnitte 36 in einem Zustand, dass sie orthogonal zueinander sind, wie in 3 gezeigt ist, und weist der konkave Abschnitt 35 eine Form, die in der Z-Richtung von dem Erstreckungsabschnitt 34 über die orthogonalen Abschnitte 36 vertieft ist, auf.
Hier, bei der vorliegenden Ausführungsform, ist der konkave Abschnitt 35 in einer U-Form (bei der vorliegenden Ausführungsform einer Form, die zwei Ecken auf einer unteren Seite entgegengesetzt zu einem U-förmigen Öffnungsabschnitt aufweist) ausgebildet, wie in 3 gezeigt ist, wenn er in der X-Richtung betrachtet wird. Daher weist bei der vorliegenden Ausführungsform ein konkaver Abschnitt 35 zwei orthogonale Abschnitte 36, die einander gegenüberliegen, und einen unteren Abschnitt 37, der zwischen den zwei orthogonalen Abschnitten 36 sandwichartig eingefügt ist, auf.
Eine Vertiefung 13 ist in dem zweiten Unterbringungsabschnitt 12 des Leistungsmodulgehäuses 10 vorgesehen. Die Vertiefung 13 ist entlang der dritten Richtung der Stromschiene 30 ausgebildet. Der konkave Abschnitt 35 ist in der Vertiefung 13, die in dem zweiten Unterbringungsabschnitt 12 vorgesehen ist, angeordnet.
Hier, bei der vorliegenden Ausführungsform, ist jeder von der ersten Stromschiene 31, der zweiten Stromschiene 32 und der dritten Stromschiene 33 mit, wie in 3 und 5 gezeigt ist, dem ersten Erstreckungsabschnitt 34a und dem zweiten Erstreckungsabschnitt 34b, die Seite an Seite in einer Reihe entlang der ersten Richtung angeordnet sind, versehen. Dass sie Seite an Seite in einer Reihe entlang der ersten Richtung angeordnet sind, bedeutet, dass der erste Erstreckungsabschnitt 34a und der zweite Erstreckungsabschnitt 34b parallel zueinander sind und Abschnitte aufweisen, die einander überlappen, wenn sie in der X-Richtung betrachtet werden.
Mindestens zwei Magnetometer-Umwandlungseinheiten 20 sind in jeder der Stromschienen 30 vorgesehen. Bei der vorliegenden Ausführungsform besteht die Stromschiene 30 aus drei von der ersten Stromschiene 31, der zweiten Stromschiene 32 und der dritten Stromschiene 33. Da die Magnetometer-Umwandlungseinheiten 20 separat in jeder der Stromschienen 30, d.h. der ersten Stromschiene 31, der zweiten Stromschiene 32 und der dritten Stromschiene 33, vorgesehen sind, ist der Stromsensor 2 mit den drei Magnetometer-Umwandlungseinheiten 20 versehen. Daher werden, bei der vorliegenden Ausführungsform, die mindestens zwei Magnetometer-Umwandlungseinheiten 20 als die drei Magnetometer-Umwandlungseinheiten 20 beschrieben und werden als eine Magnetometer-Umwandlungseinheit 21 entsprechend der ersten Stromschiene 31, eine Magnetometer-Umwandlungseinheit 22 entsprechend der zweiten Stromschiene 32 und eine Magnetometer-Umwandlungseinheit 23 entsprechend der dritten Stromschiene 33 beschrieben, wenn jede der drei Magnetometer-Umwandlungseinheiten 20 unterschieden wird.
Die drei Magnetometer-Umwandlungseinheiten 20 sind auf voneinander verschiedenen Oberflächen auf einem Substrat 60 montiert. D.h., unter der Annahme, dass die zwei Stromschienen 30, die aneinander angrenzen, die erste Stromschiene 31 und die zweite Stromschiene 32 sind, ist die Magnetometer-Umwandlungseinheit 21, die in dem konkaven Abschnitt 35 der ersten Stromschiene 31 vorgesehen ist, auf einer Oberfläche 61 des Substrats 60 montiert, und ist die Magnetometer-Umwandlungseinheit 22, die in dem konkaven Abschnitt 35 der zweiten Stromschiene 32 vorgesehen ist, auf der anderen Oberfläche 62 des Substrats 60 montiert. Ähnlich ist unter der Annahme, dass die zwei Stromschienen 30, die aneinander angrenzen, die zweite Stromschiene 32 und die dritte Stromschiene 33 sind, die Magnetometer-Umwandlungseinheit 23, die in dem konkaven Abschnitt 35 der dritten Stromschiene 33 vorgesehen ist, auf der einen Oberfläche 61 des Substrats 60 montiert, und ist die Magnetometer-Umwandlungseinheit 22, die in dem konkaven Abschnitt 35 der zweiten Stromschiene 32 vorgesehen ist, auf der anderen Oberfläche 62 des Substrats 60 montiert.
Wie oben beschrieben wurde, können gemäß dem Stromsensor 2 durch Montieren der Magnetometer-Umwandlungseinheiten 20, die in jedem der konkaven Abschnitte 35 der drei Stromschienen 30 auf dem einen Substrat 60 vorgesehen sind, die Magnetometer-Umwandlungseinheiten 20 leicht in Bezug auf die konkaven Abschnitte 35 positioniert werden und können an gewünschten Positionen angeordnet werden. Ferner ist es, da der Stromsensor 2 aus den Stromschienen 30 und den Magnetometer-Umwandlungseinheiten 20 bestehen kann, möglich, miniaturisiert zu werden.
Das Leistungsmodulgehäuse 10 ist auf einer oberen Seite des zweiten Unterbringungsabschnitts 12 offen. Hier ist die obere Seite des zweiten Unterbringungsabschnitts 12 (oder des Leistungsmodulgehäuses 10) eine Richtung in Richtung einer Öffnung der Vertiefung 13 entgegengesetzt zu einer Richtung in Richtung eines unteren Abschnitts 14 nahe der Vertiefung 13 des zweiten Unterbringungsabschnitts 12 entlang der Z-Richtung von dem Stromsensor 2. Anschlüsse 63, die mit dem Substrat 60 verbunden sind, erstrecken sich in Richtung der oberen Seite des zweiten Unterbringungsabschnitts 12.
Das Leistungsmodulgehäuse 10 ist mit den Verbindungsanschlüssen 5, die das Leistungsmodul 1, das in dem ersten Unterbringungsabschnitt 11 untergebracht ist, mit einer anderen Vorrichtung verbinden, versehen. Die Verbindungsanschlüsse 5 erstrecken sich zu der oberen Seite von der oberen Oberfläche 16 des Leistungsmodulgehäuses 10 entlang der Z-Richtung. Daher kann durch Erstrecken der Anschlüsse 63, die mit dem Substrat 60 verbunden sind, in Richtung der oberen Seite des Leistungsmodulgehäuses 10 eine Erstreckungsrichtung der Anschlüsse 63, die mit dem Substrat 60 verbunden sind, mit einer Erstreckungsrichtung der Verbindungsanschlüsse 5 für eine andere Vorrichtung zusammenpassen. Dementsprechend kann die Stromerfassungsvorrichtung 100 die Anschlüsse 63 und die Verbindungsanschlüsse 5 mit der anderen Vorrichtung aus derselben Richtung verbinden, wenn die andere Vorrichtung, wie beispielsweise eine Motoransteuerung, verbunden wird. Infolgedessen kann die Stromerfassungsvorrichtung 100 leicht mit der anderen Vorrichtung verbunden werden.
Wie in 6 gezeigt ist, wird das Substrat 60 in dem zweiten Unterbringungsabschnitt 12 durch Einspritzen eines Dichtungsmaterials 17 in den zweiten Unterbringungsabschnitt 12 in Position gehalten. Jeder der Anschlüsse 63 weist sein Ende von dem Dichtungsmaterial 17 zum Austauschen von Signalen mit der Außenseite freiliegend auf. Das Dichtungsmaterial 17 ist nicht insbesondere beschränkt, solange das Dichtungsmaterial ein Material ist, das eine Isolierungseigenschaft aufweist, und beispielsweise ein Epoxidharz ist. Anstelle des Dichtungsmaterials 17 kann das Substrat 60 an dem Leistungsmodulgehäuse 10 durch Verschrauben oder dergleichen befestigt werden.
Auf diese Weise erfordert der Stromsensor 2 keinen magnetischen Sammelkern oder einen Abschirmkern und kann aus den Stromschienen 31 und den Magnetometer-Umwandlungseinheiten 20 bestehen. Dementsprechend kann der Stromsensor 2 miniaturisiert werden. Einher damit kann die Stromerfassungsvorrichtung 100 leicht miniaturisiert werden, indem sie den ersten Unterbringungsabschnitt 11, der das Leistungsmodul 1 unterbringt, und den zweiten Unterbringungsabschnitt 12, der den Stromsensor 2 unterbringt, aufweist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Magnetometer-Umwandlungseinheit 20 mit zwei Magneterfassungselementen 52 versehen. Das Magneterfassungselement 52 ist eine Vorrichtung, die eine Funktion zum Erfassen der Magnetflussdichte des Magnetflusses aufweist, und entspricht beispielsweise einem Hall-Element. Bei der vorliegenden Ausführungsform weist die Magnetometer-Umwandlungseinheit 20 zwei Magneterfassungselemente 52 in einem Harzpaket 51, das eine Mehrzahl von Elektroden 50 aufweist, auf, wie in 8 gezeigt ist.
Jedes der zwei Magneterfassungselemente 52 weist eine Erfassungsoberfläche 53 auf, in die der Magnetfluss, der der Magnetflussdichte, die zu erfassen ist, entspricht, eingegeben wird. Die zwei Magneterfassungselemente 52 sind derart angeordnet, dass jeweilige Erfassungsoberflächen 53 in dieselbe Richtung gewandt sind. Die Erfassungsoberfläche 53 bei der vorliegenden Ausführungsform gibt nicht eine Oberfläche im Raum an, sondern gibt lediglich einen funktionalen Abschnitt, der dazu ausgebildet ist, die Magnetflussdichte zu erfassen, d.h. einen Erfassungsabschnitt, an. Daher kann die Erfassungsoberfläche 53 als der Erfassungsabschnitt bezeichnet werden.
Hier wird, wenn der Strom durch die Stromschienen 30 fließt, das Magnetfeld um die Stromschienen 30 herum gemäß dem Betrag des Stroms erzeugt. Die Magneterfassungselemente 52 erfassen die Magnetflussdichte des Magnetflusses in einem derartigen Magnetfeld. Ferner ist, wie in 3 bis 5 gezeigt ist, jede der drei Magnetometer-Umwandlungseinheiten 20 in einem Zustand vorgesehen, in dem die Erfassungsoberfläche 53 den orthogonalen Abschnitten 36 der konkaven Abschnitte 35 gegenüberliegt. Insbesondere ist jede der drei Magnetometer-Umwandlungseinheiten 20 derart angeordnet, dass die zwei Erfassungsoberflächen 53 Seite an Seite in der ersten Richtung angeordnet sind, und sind Abstände von den zwei Erfassungsoberflächen 53 zu den entsprechenden orthogonalen Abschnitten 36, die den Erfassungsoberflächen 53 gegenüberliegen, einander gleich. Beispielsweise wird, wenn der Strom durch die Stromschienen 30 in einer Richtung, die durch Pfeile in 9 angegeben ist, fließt, der Magnetfluss in einer Richtung, die durch eine gestrichelte Linie angegeben ist, in dem orthogonalen Abschnitt 36, der der Magnetometer-Umwandlungseinheit 20 gegenüberliegt, erzeugt. Daher wird der Magnetfluss in der Richtung von dem orthogonalen Abschnitt 36 in Richtung der Erfassungsoberfläche 53 in die Erfassungsoberfläche 53 eines der zwei Magneterfassungselemente 52 eingegeben, und wird der Magnetfluss in der Richtung von der Erfassungsoberfläche 53 in Richtung des orthogonalen Abschnitts 36 in die Erfassungsoberfläche 53 des anderen der zwei Magneterfassungselemente 52 eingegeben.
Die zwei Magneterfassungselemente 52 erfassen die Magnetflussdichte orthogonaler Komponenten orthogonal zu den Erfassungsoberflächen 53 aus Magnetflüssen, die in die entsprechenden Erfassungsoberflächen 53 der zwei Magneterfassungselemente 52 eingegeben werden. D.h., die zwei Magneterfassungselemente 52 erfassen die Magnetflussdichte des Magnetflusses in einer Richtung entlang der Y-Richtung in 9.
Hier, bei der vorliegenden Ausführungsform, sind, wie in 9 gezeigt ist, Richtungen der orthogonalen Komponenten der Magnetflüsse, die in die entsprechenden Erfassungsoberflächen 53 der zwei Magneterfassungselemente 52 eingegeben werden, entgegengesetzt zueinander. Daher ist die Magnetometer-Umwandlungseinheit 20 dazu ausgebildet, ein Signal entsprechend einer Differenz der Magnetflussdichte der orthogonalen Komponenten der Magnetflüsse, die in die zwei Erfassungsoberflächen 53 eingegeben werden, auszugeben. Insbesondere sind in der Magnetometer-Umwandlungseinheit 20 die zwei Magneterfassungselemente 52 wie in 10 gezeigt verdrahtet. D.h., jedes von Erfassungsergebnissen der zwei Magneterfassungselemente 52 wird in einen invertierenden Anschluss und einen nicht invertierenden Anschluss eines Verstärkers AMP1 eingegeben, und ein Signal entsprechend einem differenziellen Magnetfluss wird erfasst. Ferner wird das Signal entsprechend diesem differenziellen Magnetfluss durch einen Verstärker AMP2 in einer anschließenden Stufe verstärkt und als ein Signal der Magnetometer-Umwandlungseinheit 20 ausgegeben. Dementsprechend kann die Magnetometer-Umwandlungseinheit 20 die Magnetflussdichte des Magnetflusses erfassen, der durch den Strom, der durch die orthogonalen Abschnitte 36 fließt, erzeugt wird.
Ferner ist bei der vorliegenden Ausführungsform jede der Magnetometer-Umwandlungseinheiten 20 in einem Zustand vorgesehen, wo die Erfassungsoberfläche 53 in Richtung der orthogonalen Abschnitte 36 in Bezug auf einen zentralen Abschnitt des konkaven Abschnitts 35 in der Richtung entlang der zweiten Richtung versetzt ist. Die Erfassungsoberfläche 53 ist eine Oberfläche, in die der Magnetfluss entsprechend der Magnetflussdichte, die zu erfassen ist, der Magneterfassungselemente 52, die in der Magnetometer-Umwandlungseinheit 20 vorgesehen sind, eingegeben wird. Der zentrale Abschnitt des konkaven Abschnitts 35 in der Richtung entlang der zweiten Richtung ist der zentrale Abschnitt des konkaven Abschnitts 35 in der Y-Richtung und entspricht einem zentralen Abschnitt zwischen einem Paar orthogonaler Abschnitte 36 des konkaven Abschnitts 35, die einander zugewandt sind. Bei der vorliegenden Ausführungsform bedeutet, da ein konkaver Abschnitt 35 ein Paar orthogonaler Abschnitte 36 aufweist, der Zustand, in Richtung der orthogonalen Abschnitte 36 versetzt zu sein, einen Zustand eines Annäherns an einen des Paares orthogonaler Abschnitte 36.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist unter der Annahme, dass bei den drei konkaven Abschnitte 35, die in 5 gezeigt sind, der orthogonale Abschnitt 36 auf einer oberen Seite einer Papieroberfläche eine Seite ist und der orthogonale Abschnitt 36 auf einer unteren Seite der Papieroberfläche die andere Seite ist, bei der ersten Stromschiene 31, die Magnetometer-Umwandlungseinheit 21 (zwei Erfassungsoberflächen 53) dem orthogonalen Abschnitt 36 auf der einen Seite in dem Zustand, dass sie in Richtung des orthogonalen Abschnitts 36 auf der einen Seite versetzt ist, zugewandt. Bei der zweiten Stromschiene 32 ist die Magnetometer-Umwandlungseinheit 22 (zwei Erfassungsoberflächen 53) dem orthogonalen Abschnitt 36 auf der anderen Seite in dem Zustand, dass sie in Richtung des orthogonalen Abschnitts 36 auf der anderen Seite versetzt ist, zugewandt. Bei der dritten Stromschiene 33 ist die Magnetometer-Umwandlungseinheit 23 (zwei Erfassungsoberflächen 53) dem orthogonalen Abschnitt 36 auf der einen Seite in dem Zustand, dass sie in Richtung des orthogonalen Abschnitts 36 auf der einen Seite versetzt ist, zugewandt.
Ferner ist die Magnetometer-Umwandlungseinheit 20, die in einem konkaven Abschnitt 35 angrenzender zweier Stromschienen 30 vorgesehen ist, an einer Position auf einer Verlängerungslinie entlang der ersten Richtung von dem zentralen Abschnitt des anderen konkaven Abschnitts 35 der zwei Stromschienen 30 vorgesehen. Ferner ist die Magnetometer-Umwandlungseinheit 20, die in dem anderen konkaven Abschnitt 35 der angrenzenden zwei Stromschienen 30 vorgesehen ist, an einer Position auf einer Verlängerungslinie entlang der ersten Richtung von dem zentralen Abschnitt des einen konkaven Abschnitts 35 der zwei Stromschienen 30 vorgesehen. Die angrenzenden zwei Stromschienen 30 sind die zwei Stromschienen 30 der ersten Stromschiene 31 und der zweiten Stromschiene 32 und die zwei Stromschienen 30 der zweiten Stromschiene 32 und der dritten Stromschiene 33.
Daher ist unter der Annahme, dass die angrenzenden zwei Stromschienen 30 die erste Stromschiene 31 und die zweite Stromschiene 32 sind, wie in 5 gezeigt ist, die Magnetometer-Umwandlungseinheit 21, die in einem konkaven Abschnitt 35a der ersten Stromschiene 31 vorgesehen ist, an einer Position auf einer Verlängerungslinie C2 entlang der X-Richtung von dem zentralen Abschnitt eines konkaven Abschnitts 35b der zweiten Stromschiene 32 entlang der Y-Richtung vorgesehen, und ist die Magnetometer-Umwandlungseinheit 22, die in dem konkaven Abschnitt 35b der zweiten Stromschiene 32 vorgesehen ist, an einer Position auf einer Verlängerungslinie C1 entlang der X-Richtung von dem zentralen Abschnitt des konkaven Abschnitts 35a der ersten Stromschiene 31 entlang der Y-Richtung vorgesehen.
Ähnlich ist unter der Annahme, dass die angrenzenden zwei Stromschienen 30 die zweite Stromschiene 32 und die dritte Stromschiene 33 sind, die Magnetometer-Umwandlungseinheit 22, die in dem konkaven Abschnitt 35b der zweiten Stromschiene 32 vorgesehen ist, an einer Position auf einer Verlängerungslinie C3 entlang der X-Richtung von dem zentralen Abschnitt eines konkaven Abschnitts 35c der dritten Stromschiene 33 entlang der Y-Richtung vorgesehen, und ist die Magnetometer-Umwandlungseinheit 23, die in dem konkaven Abschnitt 35c der dritten Stromschiene 33 vorgesehen ist, ein einer Position auf der Verlängerungslinie C2 entlang der X-Richtung von dem zentralen Abschnitt des konkaven Abschnitts 35b der zweiten Stromschiene 32 entlang der Y-Richtung vorgesehen.
Daher sind bei der vorliegenden Ausführungsform, wie in 5 gezeigt ist, in einem Zustand, wo die erste Stromschiene 31 und die dritte Stromschiene 33 parallel entlang der Y-Richtung angeordnet sind, die Magnetometer-Umwandlungseinheit 21, die in dem konkaven Abschnitt 35 der ersten Stromschiene 31 vorgesehen ist, und die Magnetometer-Umwandlungseinheit 23, die in dem konkaven Abschnitt 35 der dritten Stromschiene 33 vorgesehen ist, in einem Zustand, dass sie Seite an Seite in einer Reihe entlang der X-Richtung angeordnet sind, vorgesehen. Infolgedessen sind, wie in 5 gezeigt ist, der konkave Abschnitt 35b der zweiten Stromschiene 32 und der konkave Abschnitt 35c der dritten Stromschiene 33 in der zweiten Richtung (Y-Richtung) verschoben, wenn sie in der ersten Richtung (X-Richtung) betrachtet werden, und überlappen der konkave Abschnitt 35a der ersten Stromschiene 31 und der konkave Abschnitt 35c der dritten Stromschiene 33, wenn sie in der ersten Richtung (X-Richtung) betrachtet werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird beispielsweise, da die entsprechenden Erfassungsoberflächen 53 der zwei Magneterfassungselemente 52 der Magnetometer-Umwandlungseinheit 22 der zweiten Stromschiene 32 auf der Verlängerungslinie C1 liegen, wo die Magnetfelder, die in den zwei orthogonalen Abschnitten 36 der ersten Stromschiene 31 erzeugt werden, die einander gegenüberliegen, aufgehoben werden, wenn die Magnetometer-Umwandlungseinheit 22 den Stromwert des Stroms, der durch die zweite Stromschiene 32 fließt, misst, die Magnetometer-Umwandlungseinheit 22 durch die Magnetfelder, die von der ersten Stromschiene 31 erzeugt werden, nicht beeinträchtigt. Ähnlich wird die Magnetometer-Umwandlungseinheit 21 durch die Magnetfelder, die von der zweiten Stromschiene 32 erzeugt werden, nicht beeinträchtigt. Ähnlich wird die Magnetometer-Umwandlungseinheit 23 durch die Magnetfelder, die von der zweiten Stromschiene 32 erzeugt werden, nicht beeinträchtigt, und wird die Magnetometer-Umwandlungseinheit 22 durch die Magnetfelder, die von der dritten Stromschiene 33 erzeugt werden, nicht beeinträchtigt.
Wie in 6 und 7 gezeigt ist, weist das Leistungsmodulgehäuse 10 einen Aufteilungsabschnitt 15 auf der Seite des ersten Unterbringungsabschnitts 11 in der Vertiefung 13 auf. Das Leistungsmodulgehäuse 10 ist derart ausgebildet, dass ein Kühlkörper 4 zumindest in der Umgebung der Vertiefung 13 einer äußeren unteren Oberfläche 14a des unteren Abschnitts 14, die entgegengesetzt zu der Seite ist, auf der der Stromsensor 2 in dem zweiten Unterbringungsabschnitt 12 untergebracht ist, angeordnet werden kann. Insbesondere sind, bei dem Leistungsmodulgehäuse 10, die äußere untere Oberfläche 14a des unteren Abschnitts 14 der Vertiefung 13 und eine äußere seitliche Oberfläche 15a des Aufteilungsabschnitts 15 in einer flachen Form ausgebildet, und ist der Kühlkörper 4 in engem Kontakt mit der äußeren unteren Oberfläche 14a und der äußeren seitlichen Oberfläche 15a. In 7 sind lediglich das Leistungsmodulgehäuse 10 und der Kühlkörper 4 der Stromerfassungsvorrichtung 100 als eine Querschnittsansicht gezeigt, und ist das Substrat 60 als eine Draufsicht gezeigt.
Bei dem Stromsensor 2 erzeugt die Stromschiene 30 Hitze, wenn der Strom durch die Stromschiene 30 fließt. Zu dieser Zeit nimmt die Magnetometer-Umwandlungseinheit 20, die in der Umgebung des konkaven Abschnitts 35 der Stromschiene 30 liegt, die Hitze, die von der Stromschiene 30 erzeugt wird, auf, und eine Temperatur der Magnetometer-Umwandlungseinheit 20 kann höher werden. Da die Magnetometer-Umwandlungseinheit 20 eine Temperaturcharakteristik aufweist und eine Ausgangsspannung tendenziell fluktuiert, wenn die Temperatur höher ist, ist es notwendig, die Stromerfassungsvorrichtung 100 derart auszubilden, dass die Temperatur der Magnetometer-Umwandlungseinheit 20 nicht höher ist. Daher ist, bei dieser Ausgestaltung, das Leistungsmodulgehäuse 10 derart ausgebildet, dass der Kühlkörper 4 zumindest in der Umgebung der Vertiefung 13 auf der äußeren unteren Oberfläche 14a des unteren Abschnitts 14 angeordnet werden kann. Mit einer derartigen Ausgestaltung kann der Kühlkörper 4 leicht in engem Kontakt mit der äußeren unteren Oberfläche 14a des unteren Abschnitts 14 des Leistungsmodulgehäuses 10 angeordnet werden. Dementsprechend kann die Hitze, die durch die Stromschienen 30 erzeugt wird, zuverlässig von dem konkaven Abschnitt 35, der in der Vertiefung 13 des Leistungsmodulgehäuses 10 untergebracht ist, an die Außenseite über den Kühlkörper 4, der an das Leistungsmodulgehäuse 10 angefügt ist, abgeleitet werden. Infolgedessen kann ein Temperaturanstieg der Magnetometer-Umwandlungseinheit 20 verhindert werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Stromerfassungsvorrichtung 100 mit dem Kühlkörper 4, der sich in einer Draufsicht von dem ersten Unterbringungsabschnitt 11 zu dem zweiten Unterbringungsabschnitt 12 erstreckt, so dass er in engem Kontakt mit der äußeren unteren Oberfläche 14a des unteren Abschnitts 14 und der äußeren seitlichen Oberfläche 15a des Aufteilungsabschnitts 15 ist, versehen. Mit dieser Ausgestaltung kann die Hitze, die durch das Leistungsmodul 1, das in dem ersten Unterbringungsabschnitt 11 untergebracht ist, und die Stromschienen 30 des Stromsensors 2, der in dem zweiten Unterbringungsabschnitt 12 untergebracht ist, erzeugt wird, positiv an die Außenseite über den Kühlkörper 4 abgeleitet werden. Dementsprechend kann der Temperaturanstieg des Leistungsmoduls 1 und der Magnetometer-Umwandlungseinheiten 20 des Stromsensors 2 zuverlässig verhindert werden.
[Andere Ausführungsformen]

(1) Bei der obigen Ausführungsform weisen, bei der Stromerfassungsvorrichtung 100, die konkaven Abschnitte 35a, 35b, 35c, die in der Mehrzahl von Stromschienen 30 vorgesehen sind, unterschiedliche Abstände zu der äußeren seitlichen Oberfläche 15a des Aufteilungsabschnitts 15 des Leistungsmodulgehäuses 10 auf. Insbesondere ist, wie in 7 gezeigt ist, bei dem Stromsensor 2 der konkave Abschnitt 35b der zweiten Stromschiene 32 unter den konkaven Abschnitten 35, die auf den drei Stromschienen 30 vorgesehen sind, näher an der äußeren seitlichen Oberfläche 15a als die konkaven Abschnitte 35a und 35c der anderen Stromschienen 31 und 33. In diesem Fall ist bei den Stromschienen 31 und 33, wo die Abstände zwischen der äußeren seitlichen Oberfläche 15a des Aufteilungsabschnitts 15 und den konkaven Abschnitten 35a und 35c lang sind, eine Menge an Hitze, die an den Kühlkörper 4 übertragen wird, kleiner als jene bei der zweiten Stromschiene 32. Daher kann bei der Magnetometer-Umwandlungseinheit 20, die in der Umgebung der Stromschienen 31 und 33 liegt, wo die Abstände von den konkaven Abschnitten 35a und 35c zu der äußeren seitlichen Oberfläche 15a des Aufteilungsabschnitts 15 lang sind, der Temperaturanstieg aufgrund eines Einflusses der Hitze, die durch den Leiter erzeugt wird, möglicherweise nicht ausreichend verhindert werden. Daher ist, bei der vorliegenden Ausführungsform, wie in 11 gezeigt ist, die äußere seitliche Oberfläche 15a des Aufteilungsabschnitts 15 derart ausgebildet, dass Abstände von den konkaven Abschnitten 35a, 35b und 35c der Stromschienen 31 bis 33 zu der äußeren seitlichen Oberfläche 15a konstant sind. Insbesondere ist die äußere seitliche Oberfläche 15a des Aufteilungsabschnitts 15 in einer Schnittdraufsicht in einer konkaven und konvexen Form ausgebildet. Dementsprechend übertragen die Stromschienen 31, 32, 33 die Hitze gleichmäßig von den konkaven Abschnitten 35a, 35b, 35c an den Kühlkörper 4. Infolgedessen kann die Stromerfassungsvorrichtung 100 gleichmäßig den Temperaturanstieg aller Magnetometer-Umwandlungseinheiten 20, die auf dem Substrat 60 angeordnet sind, verhindern. In 11 sind lediglich das Leistungsmodulgehäuse 10 und der Kühlkörper 4 der Stromerfassungsvorrichtung 100 als eine Querschnittsansicht gezeigt, und ist das Substrat 60 als eine Draufsicht gezeigt.
(2) Bei der obigen Ausführungsform wird der Stromsensor 2 mit einem Beispiel dreier Stromschienen 30 beschrieben, jedoch kann die Anzahl der Stromschienen 30 zwei oder vier oder mehr sein. In jedem Fall ist es möglich, den Strom, der durch die Stromschienen 30 fließt, zu erfassen, ohne einen magnetischen Kern aufzuweisen.
(3) Bei der obigen Ausführungsform wird der Stromsensor 2 beschrieben, dass jede der Magnetometer-Umwandlungseinheiten 20 in dem Zustand vorgesehen ist, wo die Erfassungsoberfläche 53 in Richtung der orthogonalen Abschnitte 36 in Bezug auf den zentralen Abschnitt des konkaven Abschnitts 35 in der Richtung entlang der zweiten Richtung versetzt ist, jedoch kann jede der Magnetometer-Umwandlungseinheiten 20 derart sein, dass die Erfassungsoberfläche 53 in dem zentralen Abschnitt des konkaven Abschnitts 35 in der Richtung entlang der zweiten Richtung vorgesehen ist.
(4) Bei der obigen Ausführungsform wird der Stromsensor 2 beschrieben, dass die Magnetometer-Umwandlungseinheit 20, die in einem konkaven Abschnitt 35 angrenzender zweier Stromschienen 30 vorgesehen ist, an der Position auf der Verlängerungslinie entlang der ersten Richtung von dem zentralen Abschnitt des anderen konkaven Abschnitts 35 der zwei Stromschienen 30 vorgesehen ist, jedoch kann die Magnetometer-Umwandlungseinheit 20, die in dem einen konkaven Abschnitt 35 der angrenzenden zwei Stromschienen 30 vorgesehen ist, möglicherweise nicht an der Position auf der Verlängerungslinie entlang der ersten Richtung von dem zentralen Abschnitt des anderen konkaven Abschnitts 35 der zwei Stromschienen 30 vorgesehen sein.
(5) Bei der obigen Ausführungsform wird der Stromsensor 2 beschrieben, dass die zwei Magnetometer-Umwandlungseinheiten 20, die in den entsprechenden konkaven Abschnitten 35 der angrenzenden zwei Stromschienen 30 vorgesehen sind, auf den voneinander verschiedenen Oberflächen auf dem einen Substrat 60 montiert sind, jedoch können die zwei Magnetometer-Umwandlungseinheiten 20, die in den entsprechenden konkaven Abschnitten 35 der angrenzenden zwei Stromschienen 30 vorgesehen sind, auf voneinander verschiedenen Substraten montiert oder auf derselben Oberfläche auf dem einen Substrat 60 montiert sein.
(6) Bei der obigen Ausführungsform wird der Stromsensor 2 mit einem Beispiel beschrieben, bei dem die mindestens zwei Stromschienen 30 die drei Stromschienen sind, die mit dem Drehstrommotor verbunden sind, jedoch können die mindestens zwei Stromschienen 30 andere als die drei Stromschienen sein, die mit dem Drehstrommotor verbunden sind. Ferner können, wenn die mindestens zwei Stromschienen 30 die drei Stromschienen sind, die mit dem Drehstrommotor verbunden sind, die drei Stromschienen möglicherweise nicht die Erstreckungsabschnitte 34, die Seite an Seite in einer Reihe entlang der ersten Richtung angeordnet sind, aufweisen.
(7) Bei der obigen Ausführungsform wird der Stromsensor 2 mit einem Beispiel beschrieben, bei dem die Magnetometer-Umwandlungseinheit 20 auf dem Substrat 60 montiert ist, jedoch kann das Substrat 60 auch in Kombination mit einem Substrat verwendet werden, auf dem ein Steuerung-IC, der dazu ausgebildet ist, einen Antrieb des Drehstrommotors zu steuern, eine Motoransteuerung oder dergleichen montiert ist.
(8) Bei der obigen Ausführungsform wird der Stromsensor 2 beschrieben, dass der konkave Abschnitt 35 die Form aufweist, die zwei Ecken auf der unteren Seite entgegengesetzt zu dem U-förmigen Öffnungsabschnitt aufweist, wenn er in der X-Richtung betrachtet wird, jedoch kann der konkave Abschnitt 35 die U-Form mit dem unteren Abschnitt 37, der gekrümmt ist, wenn er in der X-Richtung betrachtet wird, aufweisen.
(9) Bei der obigen Ausführungsform wird der Stromsensor 2 beschrieben, dass die Magnetometer-Umwandlungseinheit 20 mit den zwei Magneterfassungselementen 52 versehen ist, jedoch kann die Magnetometer-Umwandlungseinheit 20 mit mindestens zwei Magneterfassungselementen 52 versehen sein. D.h., die Magnetometer-Umwandlungseinheit 20 kann mit drei oder mehr Magneterfassungselementen 52 versehen sein. In einem derartigen Fall kann jede der Magnetometer-Umwandlungseinheiten 20 ein Signal entsprechend der Differenz der Magnetflussdichte der orthogonalen Komponenten orthogonal zu der Magnetflusserfassungsoberfläche 53 des Magnetflusses, der in die Erfassungsoberfläche 53 jedes der mindestens zwei Magneterfassungselemente 52 (d.h. jedes der Magneterfassungselemente 52, die in jeder der Magnetometer-Umwandlungseinheiten 20 vorgesehen sind) eingegeben wird, ausgeben.

[Gewerbliche Anwendbarkeit]
Diese Offenbarung kann in einer Stromerfassungsvorrichtung verwendet werden, die einen Strom, der durch einen Leiter fließt, erfasst.
Es wird explizit erklärt, dass alle Merkmale, die in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbart sind, dazu bestimmt sind, separat und unabhängig voneinander sowohl für den Zweck der ursprünglichen Offenbarung als auch für den Zweck der Beschränkung der beanspruchten Erfindung unabhängig von der Zusammenstellung der Merkmale in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen offenbart zu werden. Es wird explizit erklärt, dass alle Wertebereiche oder Angaben von Gruppen von Objekten jeden möglichen Zwischenwert oder jedes mögliche dazwischen liegende Objekt sowohl für den Zweck der ursprünglichen Offenbarung als auch für den Zweck der Beschränkung der beanspruchten Erfindung, insbesondere zur Bestimmung der Grenzen von Wertebereichen offenbaren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012105370 A [0002]
JP 2018121418 A [0002]

Claims

Stromerfassungsvorrichtung (100) mit: einem Gehäuse (10), das mit einem ersten Unterbringungsabschnitt (11), in dem ein Leistungsmodul (1) untergebracht ist, und einem zweiten Unterbringungsabschnitt (12), in dem ein Stromsensor (2) untergebracht ist, an einer Position angrenzend an den ersten Unterbringungsabschnitt versehen ist, und dem Stromsensor, der in dem zweiten Unterbringungsabschnitt untergebracht ist, bei der der Stromsensor aufweist: mindestens zwei Leiter (30), von denen jeder mit dem Leistungsmodul an einem Ende elektrisch verbunden ist, und mindestens zwei Magnetometer-Umwandlungseinheiten (20), von denen jede mit mindestens zwei Magneterfassungselementen (52) versehen ist, die respektive eine Erfassungsoberfläche (53) aufweist, die in dieselbe Richtung in Bezug auf die Leiter gewandt sind und dazu ausgebildet sind, eine Magnetflussdichte eines Magnetflusses, der in die Erfassungsoberfläche eingegeben wird, zu erfassen, bei denen jede der mindestens zwei Magnetometer-Umwandlungseinheiten dazu ausgebildet ist, ein Signal entsprechend einer Differenz der Magnetflussdichte einer orthogonalen Komponente orthogonal zu den Erfassungsoberflächen des Magnetflusses, der in die Erfassungsoberflächen der mindestens zwei Magneterfassungselemente eingegeben wird, auszugeben, jeder der mindestens zwei Leiter aufweist: einen Erstreckungsabschnitt (34), der sich entlang einer zweiten Richtung orthogonal zu einer ersten Richtung und in Richtung des ersten Unterbringungsabschnitts erstreckt, welche erste Richtung eine Angrenzungsrichtung angrenzender zweier Leiter ist; und einen konkaven Abschnitt (35), der einen orthogonalen Abschnitt (36) aufweist, der sich entlang einer dritten Richtung orthogonal zu sowohl der ersten Richtung als auch der zweiten Richtung erstreckt, welcher konkave Abschnitt in der dritten Richtung in Bezug auf den Erstreckungsabschnitt vertieft ist, jede der mindestens zwei Magnetometer-Umwandlungseinheiten in einem Zustand vorgesehen ist, wo die Erfassungsoberfläche dem orthogonalen Abschnitt des konkaven Abschnitts gegenüberliegt, und der konkave Abschnitt in einer Vertiefung (13), die in dem zweiten Unterbringungsabschnitt vorgesehen ist, angeordnet ist.
Stromerfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Gehäuse derart ausgebildet ist, dass ein Kühlkörper (4) zumindest auf einer äußeren unteren Oberfläche (14a) in der Umgebung der Vertiefung in einem unteren Abschnitt (14) entgegengesetzt zu einer Seite, auf der der Stromsensor untergebracht ist, angeordnet werden kann.
Stromerfassungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der bei dem Stromsensor die zwei Magnetometer-Umwandlungseinheiten, die in den konkaven Abschnitten der angrenzenden zwei Leiter vorgesehen sind, auf voneinander verschiedenen Oberflächen auf einem Substrat (60) montiert sind, das Gehäuse an einer oberen Seite des zweiten Unterbringungsabschnitts offen ist, und sich ein Anschluss (63), der mit dem Substrat verbunden ist, in Richtung der oberen Seite des Gehäuses erstreckt.
Stromerfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der bei dem Stromsensor mindestens ein konkaver Abschnitt des Leiters der konkaven Abschnitte, die respektive in den mindestens zwei Leitern vorgesehen sind, näher an dem ersten Unterbringungsabschnitt ist als der konkave Abschnitt des anderen Leiters, das Gehäuse einen Aufteilungsabschnitt (15) auf der Seite des ersten Unterbringungsabschnitts in der Vertiefung aufweist, und eine äußere seitliche Oberfläche (15a) des Aufteilungsabschnitts derart ausgebildet ist, dass Abstände von den konkaven Abschnitten der mindestens zwei Leiter zu der äußeren seitlichen Oberfläche konstant sind.
Stromerfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner mit: einem Kühlkörper (4), der sich von dem ersten Unterbringungsabschnitt zu dem zweiten Unterbringungsabschnitt erstreckt, wenn er in einer Draufsicht betrachtet wird, so dass er in engem Kontakt mit einer äußeren unteren Oberfläche (14a) eines unteren Abschnitts (14), die entgegengesetzt zu einer Seite ist, auf der der Stromsensor in dem Gehäuse untergebracht ist, und einer äußeren seitlichen Oberfläche (15a) eines Aufteilungsabschnitts (15) auf der Seite des ersten Unterbringungsabschnitts der Vertiefung ist.