JP2018189504A - 電流センサ - Google Patents
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Abstract
【課題】耐熱性の向上。【解決手段】導電部材101に流れる電流に応じた磁束を発生させる磁気コア部材10と、磁気コア部材のギャップ部12における磁束密度に応じた信号を出力する磁気センサ20と、コア主体を外方側から囲うシールド主体31でシールド主体の内方と外方との間における磁気を遮蔽する磁気シールド部材30と、これらを内包させるセンサ収容部材50と、を備え、センサ収容部材は、筒状に形成され、かつ、磁気コア部材の内方に筒軸方向に沿って挿通されると共に、自らの内方に導電部材を筒軸方向に沿って挿通させる筒状収容体61を有し、筒状収容体は、挿通させた導電部材に対して触れることなく環状の隙間Dを空けて配置された内周壁61Aと、挿通させた導電部材に向けて内周壁の複数箇所から突出させ、隙間を保ちつつ導電部材を保持する保持部61Bと、を有し、挿通させた導電部材との間に隙間を用いた空気層Saを形成すること。【選択図】図6
Description
本発明は、電流センサに関する。
従来、導電部材(バスバ等)に流れる電流を測定する電流センサが知られている。電流センサは、導電部材を内方で囲い、この導電部材に流れる電流に応じた磁束を発生させる磁気コア部材と、この磁気コア部材の磁束に応じた信号を出力する磁気検出素子(ホール素子等)と、を備える。その磁気コア部材と磁気検出素子は、合成樹脂等の絶縁性材料から成る収容部材の収容室に収容され、その収容室で電流測定対象の導電部材と共に保持される。この種の電流センサは、例えば、下記の特許文献1に開示されている。
ところで、電流測定対象の導電部材は、流れる電流が大電流であるほど発熱量が大きい。故に、電流センサは、導電部材が高温になってしまう可能性を考慮して、導電部材の熱による影響を受け難くしておくことが望ましい。
そこで、本発明は、耐熱性に優れた電流センサを提供することを、その目的とする。
上記目的を達成する為、本発明は、通電対象物である導電部材を内方で間隔を空けて囲う筒体に対して筒軸方向に沿うスリット状のギャップ部が形成されたコア主体を有し、前記導電部材に流れる電流に応じた磁束を発生させる磁気コア部材と、前記ギャップ部における磁束密度に応じた信号を出力する磁気センサと、前記コア主体を外方側から囲うシールド主体を有し、前記シールド主体で前記シールド主体の内方と外方との間における磁気を遮蔽する磁気シールド部材と、前記磁気コア部材、前記磁気センサ及び前記磁気シールド部材を内包させるセンサ収容部材と、を備え、前記センサ収容部材は、筒状に形成され、かつ、前記磁気コア部材の内方に前記筒軸方向に沿って挿通されると共に、自らの内方に前記導電部材を前記筒軸方向に沿って挿通させる筒状収容体を有し、前記筒状収容体は、挿通させた前記導電部材に対して触れることなく環状の隙間を空けて配置された内周壁と、挿通させた前記導電部材に向けて前記内周壁の複数箇所から突出させ、前記隙間を保ちつつ前記導電部材を保持する保持部と、を有し、挿通させた前記導電部材との間に前記隙間を用いた空気層を形成することを特徴としている。
ここで、前記保持部は、前記筒軸方向に対する直交断面で且つ前記直交断面における前記導電部材との接触点側にて、前記保持部の突出方向における単位長さ当りの断面積が前記導電部材との接触点に近づくにつれて小さくなるように形成することが望ましい。
また、前記磁気コア部材と前記磁気センサと前記磁気シールド部材の組み合わせは、複数の前記導電部材を有する交流回路にて前記導電部材毎に設け、前記筒状収容体は、前記交流回路にて前記導電部材毎に設けることが望ましい。
本発明に係る電流センサにおいては、筒状収容体と導電部材との間に空気層が介在しているので、導電部材が通電に伴い発熱した際に、その空気層による断熱効果を得ることができる。つまり、この電流センサにおいては、空気層によって導電部材の熱が筒状収容体に伝わり難くなっているので、筒状収容体、延いてはセンサ収容部材の耐久性を向上させることができる。従って、この電流センサにおいては、導電部材に対する筒状収容体の保持力を維持することができるので、収容室に対する導電部材の相対的な位置の変化を抑制することができる。このように、本発明に係る電流センサは、耐熱性に優れたものとなる。
以下に、本発明に係る電流センサの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
[実施形態]
本発明に係る電流センサの実施形態の1つを図1から図6に基づいて説明する。
本発明に係る電流センサの実施形態の1つを図1から図6に基づいて説明する。
図1及び図2の符号1は、本実施形態の電流センサを示す。この電流センサ1は、通電対象物である導電部材101(図1及び図2)に流れる電流を測定するセンサである。ここでは、その導電部材101として、金属等の導電性材料で板状に成形されたバスバを例示している。この電流センサ1は、磁気コア部材10と磁気センサ20と磁気シールド部材30とを備える。
磁気コア部材10は、導電部材101に流れる電流に応じた磁束を発生させる部材であり、フェライト等の磁性材料で成形される。この磁気コア部材10は、コア主体11を有する。コア主体11とは、導電部材101を内方で間隔を空けて囲う筒体が主たる形状となり、その筒体に対して筒軸方向に沿うスリット状のギャップ部12が形成されたものである。
この例示のコア主体11は、角筒状の筒体における4つの壁(第1から第4の壁11a−11d)の内の1つにギャップ部12を設けている(図2及び図3)。このコア主体11は、平面同士が互いに間隔を空けて対向配置された矩形状の第1壁11a及び第2壁11bと、その対向配置方向に対する直交方向で平面同士が互いに間隔を空けて対向配置された矩形状の第3壁11c及び第4壁11dと、を有する。このコア主体11においては、第2壁11bの中央に矩形状のギャップ部12を設けている。故に、第2壁11bは、そのギャップ部12を境にして、第3壁11c側の第1片部11b1と、第4壁11d側の第2片部11b2と、に分けられている。
磁気コア部材10においては、コア主体11の内方に導電部材101を筒軸方向に沿って挿通させ、かつ、そのコア主体11の内方で導電部材101をギャップ部12に対して対向配置させる。ここでは、導電部材101における一方の平面をギャップ部12に対向配置させている。導電部材101においては、ギャップ部12に対して対向配置されている部分が電流の測定対象の部位(以下、「電流測定対象部」という。)101aとなる(図1)。
磁気センサ20は、ギャップ部12における磁束密度に応じた信号を出力させるものである。この磁気センサ20は、磁気検出素子を有するセンサ本体21と、信号の出力を担う導電性のリード線22と、を備える(図1から図3)。
この例示では、磁気センサ20としてホールIC(Integrated Circuit)を用いる。ホールICは、図示しないが、磁気検出素子としてのホール素子と、このホール素子の出力信号を増幅させるアンプ回路と、を備える。センサ本体21は、そのホール素子とアンプ回路を内包している。ホール素子は、磁束密度に応じたホール電圧の信号(出力信号)を出力する。例えば、このホール素子は、導電部材101の電流測定対象部101aの幅方向における略中央から導電部材101の平面に対する直交方向へと所定の間隔を空けた位置に設ける。ここでは、そのようなホール素子の配置が為されるように、ギャップ部12に磁気センサ20のセンサ本体21を配置している。この磁気センサ20においては、ギャップ部12の磁束密度に応じたホール電圧の信号をホール素子が出力し、その出力信号をアンプ回路で増幅する。この磁気センサ20においては、その増幅された出力信号をリード線22から出力する。
磁気シールド部材30は、磁気コア部材10のコア主体11を外方側から囲うシールド主体31を有するものであり、そのシールド主体31でシールド主体31の内方と外方との間における磁気を遮蔽する。この磁気シールド部材30は、フェライト等の磁性材料で成形される。
シールド主体31は、コア主体11の第1壁11aに対して外方側で対向配置された矩形状の第1壁31aと、コア主体11の第3壁11cに対して外方側で対向配置された矩形状の第2壁31bと、コア主体11の第4壁11dに対して外方側で対向配置された矩形状の第3壁31cと、を少なくとも有する(図2及び図3)。この例示の第1壁31aは、外方側から第1壁11aを覆い隠すことが可能なものとして形成及び配置されている。この例示の第2壁31bは、外方側から第3壁11cを覆い隠すことが可能なものとして形成及び配置されている。この例示の第3壁31cは、外方側から第4壁11dを覆い隠すことが可能なものとして形成及び配置されている。このシールド主体31においては、第1壁31aの対向配置された2つの辺部から第2壁31bと第3壁31cとが各々垂設されている。そして、この3つの壁で形成されたシールド主体31においては、第2壁31bと第3壁31cのそれぞれの自由端の辺部同士が成す矩形の開口部に磁気センサ20が配置される。その開口部は、磁気コア部材10のギャップ部12に対して、コア主体11の外方側で間隔を空けて対向配置されている。
この例示のシールド主体31は、更に、コア主体11における第1片部11b1に対して外方側で対向配置された矩形状の第1片部31dと、コア主体11における第2片部11b2に対して外方側で対向配置された矩形状の第2片部31eと、を有している(図2及び図3)。その第1片部31dと第2片部31eは、上記の第2壁31bと第3壁31cとが成す開口部を縮小させるものであり、その開口部を介したシールド主体31の内方への外部磁場の侵入を低減させるものである。つまり、シールド主体31の内方では、ギャップ部12に対向配置された開口部が大きいほど、外部磁場の影響を受け易い。しかしながら、この例示の第1片部31dと第2片部31eは、上記の第2壁31bと第3壁31cとが成す開口部と比較して、開口部を狭めることができるので、シールド主体31の内方での外部磁場の影響を軽減させることができる。この例示のシールド主体31は、その外部磁場の影響を鑑みた上で、第2壁31bの端部から第3壁31c(第2片部31e)に向けて第1片部31dを垂設させると共に、第3壁31cの端部から第2壁31b(第1片部31d)に向けて第2片部31eを垂設させる。
この電流センサ1は、電流測定対象の導電部材101毎に設ける。例えば、複数の導電部材101を有する交流回路においては、その導電部材101毎に、磁気コア部材10と磁気センサ20と磁気シールド部材30の組み合わせを設けてもよい。
以下に、この電流センサ1の適用例の1つを示す。ここでは、図示しないが、回転機(電動機)を駆動源として備えた車両(ハイブリッド車両や電磁自動車等)のパワーコントロールユニット(PCU)に適用されるものとして説明する。そのPCUは、回転機を駆動するインバータ(図示略)と、このインバータにおける3相交流回路の相毎(導電部材101毎)の電流を測定する電流センサ(以下、説明の便宜上、「電流センサ装置」という。)5(図4及び図5)と、を備えている。尚、図5では、後述する保持体64を省略している。
電流センサ装置5においては、それぞれの相毎に電流センサ1が設けられている。この電流センサ装置5は、電流センサ1として、例えば、第1回転機(電動機)側のU相とV相とW相とに各々設けられた3つの電流センサ1Um,1Vm,1Wmと、第2回転機(発電機)側のU相とV相とW相とに各々設けられた3つの電流センサ1Uj,1Vj,1Wjと、を備える。
第1回転機側の電流センサ1Um,1Vm,1Wmは、各々、第1回転機側の導電部材101としての導電部材101Um,101Vm,101Wmに流れる電流を測定する。その導電部材101Um,101Vm,101Wmは、各々、第1回転機側のU相とV相とW相とに電気的に接続されると共に、インバータ側のU相とV相とW相とに電気的に接続される。例えば、導電部材101Um,101Vm,101Wmは、各々、第1回転機側のU相の導電部材(図示略)とV相の導電部材(図示略)とW相の導電部材(図示略)とに螺子止め等で固定される。一方、導電部材101Um,101Vm,101Wmは、各々、インバータ側のU相の導電部材(図示略)とV相の導電部材(図示略)とW相の導電部材(図示略)とに溶接等で固定される。
第2回転機側の電流センサ1Uj,1Vj,1Wjは、各々、第2回転機側の導電部材101としての導電部材101Uj,101Vj,101Wjに流れる電流を測定する。その導電部材101Uj,101Vj,101Wjは、各々、第2回転機側のU相とV相とW相とに電気的に接続されると共に、インバータ側のU相とV相とW相とに電気的に接続される。例えば、導電部材101Uj,101Vj,101Wjは、各々、第2回転機側のU相の導電部材(図示略)とV相の導電部材(図示略)とW相の導電部材(図示略)とに螺子止め等で固定される。一方、導電部材101Uj,101Vj,101Wjは、各々、インバータ側のU相の導電部材(図示略)とV相の導電部材(図示略)とW相の導電部材(図示略)とに溶接等で固定される。
尚、この電流センサ装置5は、電流センサ1として、コントローラ用電源(図示略)の正極側に設けられた電流センサ1Pを備えている。その電流センサ1Pは、コントローラ用電源の正極に電気的に接続された導電部材101(導電部材101P)に関わるものであり、その導電部材101Pに流れる電流を測定する。
電流センサ装置5は、それぞれの電流センサ1Um,1Vm,1Wm,1Uj,1Vj,1Wj,1Pと共に、そのそれぞれの導電部材101Um,101Vm,101Wm,101Uj,101Vj,101Wj,101Pを備えている。また、この電流センサ装置5においては、コントローラ用電源の負極に電気的に接続される導電部材102も備えている。それぞれの導電部材101Um,101Vm,101Wm,101Uj,101Vj,101Wj,101P,102は、各々、板状のバスバとして成形されている。この電流センサ装置5では、それぞれの導電部材101Um,101Vm,101Wm,101Uj,101Vj,101Wj,101P,102に同一品を用いている。
ここで、電流センサ1は、磁気センサ20のリード線22からの出力信号が入力される回路基板40を備える(図5)。その回路基板40は、磁気センサ20の出力信号に基づく出力信号を出力するものであり、例えば、磁気センサ20の出力信号(ホール電圧の信号)に基づいて電流値を演算し、その電流値に係る出力信号を出力する。例えば、回路基板40は、電気回路が形成された矩形状且つ板状の主体41と、その電気回路に対して電気的に接続された出力端子42と、を備えており、生成した出力信号を出力端子42から出力する。その出力端子42には、相手方コネクタ110(図4)の相手方端子が嵌合されて電気的に接続される。回路基板40からの出力信号は、その相手方コネクタを介して、例えば、電子制御装置(図示略)等の信号送信対象に送られる。
その回路基板40は、電流センサ1毎に設けてもよい。但し、この例示の電流センサ装置5においては、回路基板40が1枚だけ用意されており、その1枚の回路基板40をそれぞれの電流センサ1Um,1Vm,1Wm,1Uj,1Vj,1Wj,1Pに対して電気的に接続している。その1枚の回路基板40には、長手方向に沿って、それぞれの電流センサ1Um,1Vm,1Wm,1Uj,1Vj,1Wj,1Pがリード線22を介して1つずつ電気的に接続されている。回路基板40は、それぞれの電流センサ1Um,1Vm,1Wm,1Uj,1Vj,1Wj,1Pに対して、磁気シールド部材30のシールド主体31の外方側で、第1片部31dと第2片部31eに対して対向配置されている。回路基板40と第1及び第2の片部31d,31eは、その平面同士を互いに間隔を空けた状態で対向配置されている。
また、電流センサ1は、磁気コア部材10と磁気センサ20と磁気シールド部材30とを内包させるセンサ収容部材50を備える(図4及び図5)。そのセンサ収容部材50は、合成樹脂等の絶縁性材料で成形する。このセンサ収容部材50には、磁気コア部材10と磁気センサ20と磁気シールド部材30とを収容する収容室51が設けられている。更に、センサ収容部材50には、磁気コア部材10と磁気シールド部材30と導電部材101の収容室51での位置決めを可能にすると共に、磁気コア部材10と磁気シールド部材30と導電部材101とを保持する位置決め保持機構60が設けられている(図4から図6)。このセンサ収容部材50は、インバータに対して螺子止め等で固定される。尚、図6では、後述する保持体64を省略している。
そのセンサ収容部材50は、電流センサ1毎に設けてもよい。但し、この例示の電流センサ装置5においては、センサ収容部材50が1つだけ用意されている。そのセンサ収容部材50の収容室51には、それぞれの電流センサ1Um,1Vm,1Wm,1Uj,1Vj,1Wj,1Pの磁気コア部材10と磁気センサ20と磁気シールド部材30とが収容される。更に、この収容室51には、それぞれの導電部材101Um,101Vm,101Wm,101Uj,101Vj,101Wj,101Pについても収容される。この例示のセンサ収容部材50には、それぞれの電流センサ1Um,1Vm,1Wm,1Uj,1Vj,1Wj,1Pの磁気コア部材10と磁気センサ20と磁気シールド部材30とを一纏めに収容する収容室51が1つ形成されている。その1つの収容室51には、それぞれの電流センサ1Um,1Vm,1Wm,1Uj,1Vj,1Wj,1Pと共に、それぞれの導電部材101Um,101Vm,101Wm,101Uj,101Vj,101Wj,101Pも一纏めに収容される。また、この例示のセンサ収容部材50には、負極用の導電部材102を収容する収容室52も形成されている。例えば、このセンサ収容部材50は、角筒状の主体50Aの内方にそれぞれの収容室51,52が並べて配置されている。
一方、位置決め保持機構60については、それぞれの電流センサ1Um,1Vm,1Wm,1Uj,1Vj,1Wj,1Pに対して1つずつ用意する。それぞれの位置決め保持機構60は、収容室51において、センサ収容部材50と一体になって成形されている。
ここで、この電流センサ装置5は、それぞれの電流センサ1Um,1Vm,1Wm,1Uj,1Vj,1Wj,1Pにおいて、磁気コア部材10と磁気センサ20と磁気シールド部材30の形状及び配置、並びに、位置決め保持機構60の構造、形状及び配置を略共通させている。また、この電流センサ装置5では、先に示したように、それぞれの導電部材101Um,101Vm,101Wm,101Uj,101Vj,101Wj,101Pに同一品を用いている。従って、ここでは、1箇所の位置決め保持機構60をそれぞれの電流センサ1Um,1Vm,1Wm,1Uj,1Vj,1Wj,1Pに適用されるものの代表として例に挙げる。
位置決め保持機構60は、筒状に形成された筒状収容体61を有する(図4から図6)。センサ収容部材50は、その筒状収容体61を収容室51に有している。筒状収容体61は、磁気コア部材10の筒軸方向に沿う筒軸を有するものであり、磁気コア部材10と導電部材101との間に介在させる。この筒状収容体61は、磁気コア部材10の内方に、この磁気コア部材10の筒軸方向に沿って挿通される。更に、この筒状収容体61は、自らの内方に導電部材101を磁気コア部材10の筒軸方向に沿って挿通させる。この筒状収容体61は、複数の導電部材101を有する交流回路にて、その導電部材101毎に設ける。
この筒状収容体61は、挿通させた導電部材101に対して触れることなく環状の隙間Dを空けて配置された内周壁61Aと、挿通させた導電部材101に向けて内周壁61Aの複数箇所から突出させ、隙間Dを保ちつつ導電部材101を保持する保持部61Bと、を有する(図6)。この筒状収容体61は、その内周壁61Aと保持部61Bによって、導電部材101との間に隙間Dを用いた空気層Saを形成する。その空気層Saは、筒状収容体61の外方の大気に連通させている。
電流センサ1においては、筒状収容体61と導電部材101との間に空気層Saが介在しているので、導電部材101が通電に伴い発熱した際に、その空気層Saによる断熱効果を得ることができる。つまり、この電流センサ1においては、空気層Saによって導電部材101の熱が筒状収容体61に伝わり難くなっているので、筒状収容体61、延いてはセンサ収容部材50の耐久性を向上させることができる。従って、この電流センサ1においては、導電部材101に対する筒状収容体61の保持力を維持することができるので、収容室51に対する導電部材101の相対的な位置の変化を抑制することができる。このように、本実施形態の電流センサ1は、耐熱性に優れたものとなる。故に、筒状収容体61は、断熱効果が得られる空気層Saとなるように形成する。
例えば、保持部61Bは、磁気コア部材10の筒軸方向に対する直交断面で且つその直交断面における導電部材101との接触点側にて、保持部61Bの突出方向における単位長さ当りの断面積が導電部材101との接触点に近づくにつれて小さくなるように形成することが望ましい。この形状の保持部61Bは、導電部材101を保持しつつ導電部材101との接触面積を減らすことができる一方で、空気層Saの体積を増加させることができるので、空気層Saの断熱効果を高めることができる。
具体的に、この例示の筒状収容体61は、内方で導電部材101を保持させると共に、外方で磁気コア部材10の位置決めを行うことができるように形成する。つまり、この例示の筒状収容体61は、収容室51における磁気コア部材10の相対的な位置を定めると共に、その相対的な位置を磁気コア部材10の内方側から規制する位置規制部(コア位置規制部)としても利用する。この筒状収容体61は、磁気コア部材10の内方の形状(方体状の形状)に合わせた外形形状を有するものであり、収容室51の壁面から磁気コア部材10の筒軸方向に沿って突出させている。
この例示の筒状収容体61は、磁気コア部材10の筒軸と同軸で角筒状に形成されている。この筒状収容体61は、コア主体11の第1壁11aに対して内方側で対向配置された矩形状の第1壁61aを有する。また、筒状収容体61は、コア主体11における第1片部11b1と第2片部11b2とに対して内方側で対向配置された矩形状の第2壁61bを有する。また、筒状収容体61は、コア主体11の第3壁11cに対して内方側で対向配置された矩形状の第3壁61cを有する。また、筒状収容体61は、コア主体11の第4壁11dに対して内方側で対向配置された矩形状の第4壁61dを有する。筒状収容体61は、磁気コア部材10の内方への挿通を可能にしつつ、自らに対する磁気コア部材10の相対的な位置の変位量が少なく抑えられるように、第1から第4の壁11a−11dとの間隔を設定し、その設定値に合わせて形成する。
この例示の筒状収容体61は、その内方が方体状の空間になっている。この筒状収容体61においては、第1から第4の壁61a−61dのそれぞれの内方側の壁面が先に示した内周壁61Aとなり、内方における方体状の空間を形成する。その空間においては、複数の保持部61Bで導電部材101の電流測定対象部101aが保持されている。
筒状収容体61においては、電流測定対象部101aのそれぞれの平面毎に複数の保持部61Bが設けられている。ここでは、第1壁61a側の内周壁61Aと第2壁61b側の内周壁61Aとに、保持部61Bを2つずつ設けている。それぞれの保持部61Bは、筒状収容体61の筒軸方向に対する直交断面が三角形を成すリブ状のものである。第1壁61a側の保持部61Bと第2壁61b側の保持部61Bは、それぞれの頂点同士が電流測定対象部101aのそれぞれの平面に対する挟持方向で向かい合わせとなるように配置されている。つまり、それぞれの保持部61Bは、保持部61Bの突出方向における単位長さ当りの断面積が導電部材101の平面との接触点に近づくにつれて小さくなっている。
更に、筒状収容体61においては、電流測定対象部101aのそれぞれの端面(筒状収容体61の筒軸方向に対して直交方向に位置している端面)にも保持部61Bを設けている。ここでは、第3壁61c側の内周壁61Aと第4壁61d側の内周壁61Aとに、保持部61Bを1つずつ設けている。それぞれの保持部61Bは、筒状収容体61の筒軸方向に対する直交断面が三角形を成すリブ状のものである。第3壁61c側の保持部61Bと第4壁61d側の保持部61Bは、それぞれの頂点同士が電流測定対象部101aのそれぞれの端面に対する挟持方向で向かい合わせとなるように配置されている。つまり、それぞれの保持部61Bは、保持部61Bの突出方向における単位長さ当りの断面積が導電部材101の端面との接触点に近づくにつれて小さくなっている。
導電部材101は、それぞれの保持部61Bの頂点を押し潰しながら、筒状収容体61に圧入される。筒状収容体61のそれぞれの保持部61Bは、電流測定対象部101aにおけるそれぞれの平面とそれぞれの端面の四方向から、環状の隙間Dが形成されるように導電部材101を保持することができる。よって、筒状収容体61の内方には、導電部材101との間に空気層Saが形成される。
ところで、位置決め保持機構60は、更に、収容室51における磁気シールド部材30の相対的な位置を定めるべく、磁気シールド部材30を磁気シールド部材30の外方側から挟持する保持部(以下、「シールド保持部」という。)62を備える(図6)。そのシールド保持部62は、磁気シールド部材30の被保持位置の間隔に合わせた2つが対向配置されたものであり、リブ状に形成されている。それぞれのシールド保持部62は、収容室51の壁面から磁気コア部材10の筒軸方向に沿って延在させている。それぞれのシールド保持部62は、その筒軸方向に対する直交断面が三角形を成しており、その頂点同士が磁気シールド部材30の挟持方向で向かい合わせとなるように配置されている。磁気シールド部材30は、それぞれのシールド保持部62の頂点を押し潰しながら、収容室51に圧入される。この例示のシールド保持部62は、それぞれの電流センサ1の配列方向で磁気シールド部材30を挟持する。故に、ここでは、一方のシールド保持部62を磁気シールド部材30の第2壁31bに当接させ、かつ、他方のシールド保持部62を磁気シールド部材30の第3壁31cに当接させている。
更に、位置決め保持機構60は、収容室51における磁気シールド部材30の相対的な位置をシールド保持部62の挟持方向に対する交差方向で規制する位置規制部(以下、「シールド位置規制部」という。)63を備える(図6)。この例示のシールド位置規制部63は、その挟持方向に対する直交方向で磁気シールド部材30の相対的な位置を規制する。
この例示のシールド位置規制部63は、磁気シールド部材30の第1壁31a側と第1及び第2の片部31d,31e側とを磁気シールド部材30の外方側から規制する。
第1壁31a側においては、第1壁31aに対して磁気シールド部材30の外方側で対向配置されている収容室51の壁面51aをシールド位置規制部63として利用する。ここでは、収容室51における磁気シールド部材30の相対的な位置の変位量が少なく抑えられるように、第1壁31aと壁面51aとの間隔を設定し、その設定値に合わせて壁面51aの位置を定める。
第1及び第2の片部31d,31e側においては、第1片部31dに対して磁気シールド部材30の外方側で対向配置された第1位置規制体63Aと、第2片部31eに対して磁気シールド部材30の外方側で対向配置された第2位置規制体63Bと、がシールド位置規制部63として設けられている。この例示の第1位置規制体63Aと第2位置規制体63Bは、各々、片体状に形成され、かつ、収容室51の壁面から磁気コア部材10の筒軸方向に沿って突出させている。第1位置規制体63Aは、収容室51における磁気シールド部材30の相対的な位置の変位量が少なく抑えられるように、第1片部31dとの間隔を設定し、その設定値に合わせて形成する。また、第2位置規制体63Bは、収容室51における磁気シールド部材30の相対的な位置の変位量が少なく抑えられるように、第2片部31eとの間隔を設定し、その設定値に合わせて形成する。
電流センサ1においては、以上示した位置関係で磁気コア部材10と磁気シールド部材30とを収容室51に配置すると共に、磁気センサ20と回路基板40についても互いに電気的に接続させた状態で収容室51に配置する。位置決め保持機構60は、その収容室51での磁気コア部材10と磁気センサ20と磁気シールド部材30と回路基板40の配置を保たせるための保持体64を備えている(図4)。この例示の保持体64は、収容室51の様々な隙間を埋め尽くした埋設体であり、収容室51に充填した液状のポッティング剤(エポキシ樹脂等)の硬化体である。但し、保持体64は、空気層Saを埋めぬように形成する。収容室51においては、磁気コア部材10等が配置された後、筒状収容体61の内方の隙間Dを除いてポッティング剤が充填され、そのポッティング剤が硬化することで保持体64が形成される。
以上示したように、本実施形態の電流センサ1は、空気層Saの断熱効果によって耐熱性が向上しており、収容室51に対する導電部材101の相対的な位置の変化を抑制することができるので、センサ特性の変化を抑えることができる。故に、この電流センサ1は、導電部材101に流れる電流の検出精度を一定の状態に保ち続けることができる。そして、電流センサ装置5においては、そのような電流センサ1が第1回転機用と第2回転機用とコントローラ用電源の正極用として形成される(電流センサ1Um,1Vm,1Wm,1Uj,1Vj,1Wj,1P)。従って、この電流センサ装置5は、それぞれの電流センサ1Um,1Vm,1Wm,1Uj,1Vj,1Wj,1Pにおいて、センサ特性の変化を抑えることができる。よって、この電流センサ装置5は、それぞれの電流センサ1Um,1Vm,1Wm,1Uj,1Vj,1Wj,1Pにおいて、各々の導電部材101Um,101Vm,101Wm,101Uj,101Vj,101Wj,101Pに流れる電流の検出精度を一定の状態に保ち続けることができる。
1,1Um,1Vm,1Wm,1Uj,1Vj,1Wj,1P 電流センサ
5 電流センサ装置
10 磁気コア部材
11 コア主体
12 ギャップ部
20 磁気センサ
30 磁気シールド部材
31 シールド主体
50 センサ収容部材
51 収容室
61 筒状収容体
61A 内周壁
61B 保持部
101,101Um,101Vm,101Wm,101Uj,101Vj,101Wj,101P 導電部材
D 隙間
Sa 空気層
5 電流センサ装置
10 磁気コア部材
11 コア主体
12 ギャップ部
20 磁気センサ
30 磁気シールド部材
31 シールド主体
50 センサ収容部材
51 収容室
61 筒状収容体
61A 内周壁
61B 保持部
101,101Um,101Vm,101Wm,101Uj,101Vj,101Wj,101P 導電部材
D 隙間
Sa 空気層
Claims (3)
- 通電対象物である導電部材を内方で間隔を空けて囲う筒体に対して筒軸方向に沿うスリット状のギャップ部が形成されたコア主体を有し、前記導電部材に流れる電流に応じた磁束を発生させる磁気コア部材と、
前記ギャップ部における磁束密度に応じた信号を出力する磁気センサと、
前記コア主体を外方側から囲うシールド主体を有し、前記シールド主体で前記シールド主体の内方と外方との間における磁気を遮蔽する磁気シールド部材と、
前記磁気コア部材、前記磁気センサ及び前記磁気シールド部材を内包させるセンサ収容部材と、
を備え、
前記センサ収容部材は、筒状に形成され、かつ、前記磁気コア部材の内方に前記筒軸方向に沿って挿通されると共に、自らの内方に前記導電部材を前記筒軸方向に沿って挿通させる筒状収容体を有し、
前記筒状収容体は、挿通させた前記導電部材に対して触れることなく環状の隙間を空けて配置された内周壁と、挿通させた前記導電部材に向けて前記内周壁の複数箇所から突出させ、前記隙間を保ちつつ前記導電部材を保持する保持部と、を有し、挿通させた前記導電部材との間に前記隙間を用いた空気層を形成することを特徴とした電流センサ。 - 前記保持部は、前記筒軸方向に対する直交断面で且つ前記直交断面における前記導電部材との接触点側にて、前記保持部の突出方向における単位長さ当りの断面積が前記導電部材との接触点に近づくにつれて小さくなるように形成することを特徴とした請求項1に記載の電流センサ。
- 前記磁気コア部材と前記磁気センサと前記磁気シールド部材の組み合わせは、複数の前記導電部材を有する交流回路にて前記導電部材毎に設け、
前記筒状収容体は、前記交流回路にて前記導電部材毎に設けることを特徴とした請求項1又は2に記載の電流センサ。
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