JP6596033B2

JP6596033B2 - 電流センサ

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Publication number: JP6596033B2
Application number: JP2017092340A
Authority: JP
Inventors: 誠成; 聡明福原
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Priority date: 2017-05-08
Filing date: 2017-05-08
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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。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。

特開２０１４−１０９５１８号公報

ところで、磁気検出素子の周囲の磁束密度は、導電部材に流れる電流以外の外的要因で変化してしまう可能性がある。よって、電流センサにおいては、そのような外的要因による磁束密度の変化が生じた場合、導電部材に流れる電流の検出精度を低下させてしまう可能性があるので、この点で改善の余地がある。

そこで、本発明は、電流の検出精度を向上させることが可能な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隙間を空けて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、前記磁気コア部材と前記磁気センサと前記磁気シールド部材とを内包させるセンサ収容部材と、を備える。

そして、上記目的を達成する為、本発明において、前記センサ収容部材は、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とを収容する収容室と、前記磁気コア部材と前記磁気シールド部材とを互いに隙間を空けて保持する位置決め保持機構と、を有し、前記位置決め保持機構は、前記収容室における前記磁気コア部材の相対的な位置を前記磁気コア部材の内方側から規制するコア位置規制部と、前記収容室における前記磁気シールド部材の相対的な位置を定めるべく、前記磁気シールド部材を前記磁気シールド部材の外方側から挟持するシールド保持部と、を備えることを特徴としている。

ここで、前記位置決め保持機構は、前記収容室における前記磁気シールド部材の相対的な位置を前記シールド保持部の挟持方向に対する交差方向で規制するシールド位置規制部を備えることが望ましい。

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ることが望ましい。

また、前記磁気センサは、磁気検出素子としてのホール素子を有するホールＩＣであることが望ましい。

本発明に係る電流センサは、磁気コア部材と磁気シールド部材とを互いに隙間を空けた状態で配置しているので、磁気飽和の発生を抑えることができる。従って、この電流センサは、磁気シールド部材の磁束密度が減少し、外的要因による磁気検出素子の周辺の磁束密度の変化を抑えることができるので、導電部材に流れる電流の検出精度を向上させることができる。

図１は、実施形態の電流センサを示す斜視図である。図２は、実施形態の電流センサを筒軸方向に見た平面図である。図３は、実施形態の電流センサの分解斜視図である。図４は、隙間無しでの磁束の位相遅れと磁束密度の減衰について説明する図である。図５は、隙間の有無による磁束密度の減衰特性を比較した説明図である。図６は、実施形態の電流センサの適用例の１つを説明する図であり、ＰＣＵ用の電流センサ装置を示す斜視図である。図７は、電流センサ装置の分解斜視図である。図８は、図６のＸ−Ｘ線断面図である。

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８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１１ｂ_１と、第４壁１１ｄ側の第２片部１１ｂ_２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を外方側から隙間Ｄを空けて囲うシールド主体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）。第１壁１１ａと第１壁３１ａは、平面同士が互いに隙間Ｄ１を空けた状態となるように対向配置されている。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。第３壁１１ｃと第２壁３１ｂは、平面同士が互いに隙間Ｄ２を空けた状態となるように対向配置されている。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。第４壁１１ｄと第３壁３１ｃは、平面同士が互いに隙間Ｄ３を空けた状態となるように対向配置されている。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１１ｂ_１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１１ｂ_２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）。第１片部１１ｂ_１と第１片部３１ｄは、平面同士が互いに隙間Ｄ４を空けた状態となるように対向配置されている。第２片部１１ｂ_２と第２片部３１ｅは、平面同士が互いに隙間Ｄ４を空けた状態となるように対向配置されている。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。

ところで、この電流センサ１においては、仮に磁気コア部材１０と磁気シールド部材３０とが接触していた場合、その接触部で磁気飽和が発生し、その外的要因によって、センサ本体２１（ホール素子）の周辺の磁束密度を変化させてしまう可能性がある。特に、その接触部では、高周波数の交流回路で導電部材１０１に大電流が流れているときに、磁気飽和が発生しやすい。図４には、磁気飽和が如何様な影響を与えるのかについて示している。本図の実線は、交流回路で導電部材１０１に流れる電流によって発生する磁束を表している。また、本図の破線は、磁気飽和が発生しているときのセンサ本体２１（ホール素子）の周辺の磁束を表している。本図より、磁気飽和が発生しているときには、磁束の位相遅れが発生したり、磁束密度が減衰したりする。よって、磁気飽和が発生しているときには、センサ本体２１（ホール素子）の周辺の磁束密度と電流の線形性が保たれなくなる可能性がある。この例示の磁気センサ２０は、その線形性を利用することで、導電部材１０１に流れる電流を検出するものである。故に、電流センサ１は、磁気コア部材１０と磁気シールド部材３０とを接触させていた場合、接触部での磁気飽和によって、電流の検出精度を低下させてしまう可能性がある。

しかしながら、本実施形態の電流センサ１は、先に示したように磁気コア部材１０と磁気シールド部材３０とを互いに隙間Ｄを空けた状態で配置しているので、磁気飽和の発生を抑えることができる。従って、この電流センサ１は、磁気シールド部材３０の磁束密度が減少し、外的要因によるセンサ本体２１（ホール素子）の周辺の磁束密度の変化を抑えることができるので、導電部材１０１に流れる電流の検出精度を向上させることができる。図５には、センサ本体２１（ホール素子）の周辺の磁束密度の減衰特性を示している。本図の実線は、隙間Ｄを空けた状態で磁気コア部材１０と磁気シールド部材３０とが配置された電流センサ１を表している。本図の破線は、隙間Ｄの無い状態で磁気コア部材１０と磁気シールド部材３０とが配置された電流センサ１を表している。本図より、隙間Ｄが有る前者の場合には、隙間Ｄの無い後者の場合と比較して、減衰特性が向上している。また、この前者の場合には、後者の場合と比較して、導電部材１０１に流れる電流が高周波数であるほど、減衰特性の向上代が大きくなっている。

ここで、かかる効果を得るべく、隙間Ｄ（特に隙間Ｄ１−Ｄ３）は、可能な限り狭めることが望ましい。この隙間Ｄを決めるに際しては、電流センサ１の生産性を考慮に入れる。例えば、後述する具体例に当て嵌めるのであれば、位置決め保持機構６０に関わる成形型からの型抜き等を鑑みた上で、この位置決め保持機構６０の生産が可能になる範囲内で隙間Ｄを狭くする。

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６及び図７）と、を備えている。尚、図７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７）。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６）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６及び図７）。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とを互いに隙間Ｄを空けて保持する位置決め保持機構６０が設けられている（図６から図８）。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８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。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、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（以下、「コア位置規制部」という。）６１を備える（図８）。そのコア位置規制部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。

この例示のコア位置規制部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。このコア位置規制部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。その第１壁１１ａと第１壁６１ａは、設計値（設計公差を考慮しない中央値等）にて、互いに隙間Ｄｃ１を空けた状態となるように対向配置される。この例示では、第１壁１１ａと第１壁６１ａのそれぞれの平面同士が隙間Ｄｃ１を空けて配置されている。また、コア位置規制部６１は、コア主体１１における第１片部１１ｂ_１と第２片部１１ｂ_２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。その第１及び第２の片部１１ｂ_１，１１ｂ_２と第２壁６１ｂは、設計値にて、互いに隙間Ｄｃ２を空けた状態となるように対向配置される。この例示では、第１及び第２の片部１１ｂ_１，１１ｂ_２と第２壁６１ｂのそれぞれの平面同士が隙間Ｄｃ２を空けて配置されている。また、コア位置規制部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。その第３壁１１ｃと第３壁６１ｃは、設計値にて、互いに隙間Ｄｃ３を空けた状態となるように対向配置される。この例示では、第３壁１１ｃと第３壁６１ｃのそれぞれの平面同士が隙間Ｄｃ３を空けて配置されている。また、コア位置規制部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。その第４壁１１ｄと第４壁６１ｄは、設計値にて、互いに隙間Ｄｃ４を空けた状態となるように対向配置される。この例示では、第４壁１１ｄと第４壁６１ｄのそれぞれの平面同士が隙間Ｄｃ４を空けて配置されている。

この例示のコア位置規制部６１は、その内方が方体状の空間になっている。このコア位置規制部６１の内方の空間には、筒軸方向に沿って導電部材１０１を挿通させ、かつ、その導電部材１０１の電流測定対象部１０１ａを保持させる。このコア位置規制部６１の内方の空間には、電流測定対象部１０１ａを保持する保持部６１ｅが設けられている。

コア位置規制部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６１ｅが設けられている。それぞれの保持部６１ｅは、コア位置規制部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り、そ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。ここでは、電流測定対象部１０１ａのそれぞれの平面毎に２つの保持部６１ｅを設けている。

更に、コア位置規制部６１においては、電流測定対象部１０１ａのそれぞれの端面（コア位置規制部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６１ｅを設けている。それぞれの保持部６１ｅは、コア位置規制部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り、そ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。

導電部材１０１は、それぞれの保持部６１ｅの頂点を押し潰しながら、コア位置規制部６１に圧入される。コア位置規制部６１のそれぞれの保持部６１ｅ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導電部材１０１を保持する。このように、この例示のコア位置規制部６１は、収容室５１における導電部材１０１の相対的な位置を定める位置規制部としての機能も兼ねている。

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８）。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８）。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。収容室５１では、設計値にて、第１壁３１ａの平面が壁面５１ａに対して隙間Ｄｓ１を空けた状態となるように対向配置される。

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。第１片部３１ｄと第１位置規制体６３Ａは、設計値にて、互いに隙間Ｄｓ２を空けた状態となるように対向配置される。この例示の第１位置規制体６３Ａは、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。この例示では、第１片部３１ｄと第１位置規制体６３Ａのそれぞれの平面同士が隙間Ｄｓ２を空けて配置されている。第２片部３１ｅと第２位置規制体６３Ｂは、設計値にて、互いに隙間Ｄｓ３を空けた状態となるように対向配置される。この例示の第２位置規制体６３Ｂは、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。この例示では、第２片部３１ｅと第２位置規制体６３Ｂのそれぞれの平面同士が隙間Ｄｓ３を空けて配置されている。

位置決め保持機構６０において、コア位置規制部６１とシールド位置規制部６３は、シールド保持部６２の挟持方向に対する交差方向（ここでは、直交方向）で磁気コア部材１０と磁気シールド部材３０とが設計公差の範囲内で最大限近づいたとしても、その挟持方向に対する交差方向（ここでは、直交方向）で磁気コア部材１０と磁気シールド部材３０とを当接させぬよう、この第１要件を満たすように形成する。更に、コア位置規制部６１は、シールド保持部６２の挟持方向で磁気コア部材１０が磁気シールド部材３０に最大限近づいたとしても、その挟持方向で磁気コア部材１０を磁気シールド部材３０に当接させぬよう、この第２要件を満たすように形成する。先に示した様々な隙間Ｄｃ１−Ｄｃ４，Ｄｓ１−Ｄｓ３は、これら第１及び第２の要件を満たす大きさに設定する。

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６）。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。収容室５１においては、磁気コア部材１０等が配置された後で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。

この位置決め保持機構６０は、コア位置規制部６１とシールド保持部６２とシールド位置規制部６３によって、収容室５１へと組み付ける際に磁気コア部材１０と磁気シールド部材３０とに組付けばらつきが生じたとしても、磁気コア部材１０と磁気シールド部材３０とを互いに隙間Ｄを空けた状態で配置することができる。また、この位置決め保持機構６０は、保持体６４によって、その隙間Ｄを保持させることができる。更に、この位置決め保持機構６０は、電流センサ１に車両側から外部入力が加わったとしても、保持体６４によって耐振性や対衝撃性が向上されているので、磁気コア部材１０と磁気シールド部材３０とを互いに隙間Ｄを空けた状態のまま保つことができる。

電流センサ１においては、そのような位置決め保持機構６０によって、磁気コア部材１０と磁気シールド部材３０とが互いに隙間Ｄを空けた状態で配置され、磁気飽和の発生が抑制されるので、導電部材１０１に流れる電流の検出精度を向上させることができる。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、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向上させることができる。

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
５１ａ壁面
６０位置決め保持機構
６１コア位置規制部
６２シールド保持部
６３シールド位置規制部
１０１，１０１Ｕｍ，１０１Ｖｍ，１０１Ｗｍ，１０１Ｕｊ，１０１Ｖｊ，１０１Ｗｊ，１０１Ｐ導電部材
Ｄ，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４隙間

Claims

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隙間を空けて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、
前記磁気コア部材と前記磁気センサと前記磁気シールド部材と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、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とを収容する収容室と、前記磁気コア部材と前記磁気シールド部材とを互いに隙間を空けて保持する位置決め保持機構と、を有し、
前記位置決め保持機構は、前記収容室における前記磁気コア部材の相対的な位置を前記磁気コア部材の内方側から規制するコア位置規制部と、前記収容室における前記磁気シールド部材の相対的な位置を定めるべく、前記磁気シールド部材を前記磁気シールド部材の外方側から挟持するシールド保持部と、を備えることを特徴とした電流センサ。
前記位置決め保持機構は、前記収容室における前記磁気シールド部材の相対的な位置を前記シールド保持部の挟持方向に対する交差方向で規制するシールド位置規制部を備え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。
前記磁気センサは、磁気検出素子としてのホール素子を有するホールＩＣであることを特徴とした請求項１，２又は３に記載の電流センサ。