電流検出装置
【課題】電流検出装置において、小さな磁性体コアを採用して装置を小型化でき、さらにバスバーの過剰な発熱及び振動に起因する不具合を防止できること。
【解決手段】電流検出装置１において、電流検出用バスバー３０は、磁性体コア１０の中空部１１を貫通する貫通部３１とその両側に連なる平板状の２つの端子部３２とを有する。端子部３２は、貫通部３１よりも幅が大きく厚みが小さい。絶縁筐体４０を構成する本体ケース４１及び蓋部材４２には、電流検出用バスバー３０の端子部３２が貫通するバスバー孔４５が形成されている。バスバー孔４５の縁部は、端子部３２に対し隙間を隔てて対向する平坦面４５１と、端子部３２の表裏各面に接して端子部３２を挟む複数の突起部４５３と、端子部３２の角部に対し隙間を隔てて対向する湾曲面４５２とからなる。電流検出用バスバー３０は、棒状の金属部材の両端部分がプレス加工により成形された構造を有する。
【解決手段】電流検出装置１において、電流検出用バスバー３０は、磁性体コア１０の中空部１１を貫通する貫通部３１とその両側に連なる平板状の２つの端子部３２とを有する。端子部３２は、貫通部３１よりも幅が大きく厚みが小さい。絶縁筐体４０を構成する本体ケース４１及び蓋部材４２には、電流検出用バスバー３０の端子部３２が貫通するバスバー孔４５が形成されている。バスバー孔４５の縁部は、端子部３２に対し隙間を隔てて対向する平坦面４５１と、端子部３２の表裏各面に接して端子部３２を挟む複数の突起部４５３と、端子部３２の角部に対し隙間を隔てて対向する湾曲面４５２とからなる。電流検出用バスバー３０は、棒状の金属部材の両端部分がプレス加工により成形された構造を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バスバーに流れる電流を検出する電流検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車又は電気自動車などの車両には、バッテリに接続されたバスバーに流れる電流を検出する電流検出装置が搭載されることが多い。また、そのような電流検出装置としては、磁気比例方式の電流検出装置又は磁気平衡方式の電流検出装置が採用される場合がある。
【０００３】
磁気比例方式又は磁気平衡方式の電流検出装置は、例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３に示されるように、磁性体コアと磁電変換素子とを備える。磁性体コアは、両端がギャップ部を介して対向し、バスバーが貫通する中空部の周囲を囲んで一連に形成された概ねリング状の磁性体である。磁性体の中空部は、被検出電流が通過する空間（電流検出空間）である。
【０００４】
また、従来の電流検出装置において、磁性体コアは、概ねリング状かつ磁性材料からなる複数の薄い板状部材が、接着剤を介して積層された構造を有している。以下、そのような構造を有する磁性体コアのことを積層タイプの磁性体コアと称する。
【０００５】
また、磁電変換素子は、磁性体コアのギャップ部に配置され、中空部を貫通して配置されたバスバーを流れる電流に応じて変化する磁束を検出し、磁束の検出信号を電気信号として出力する素子である。磁電変換素子としては、通常、ホール素子が採用される。
【０００６】
また、電流検出装置において、磁電変換素子の検出信号の極性は、磁性体コアの中空部を通過する電流の向きに応じて定まる。そのため、電流検出装置は、バスバーに流れる電流の方向に対して予め定められた正規の向きとなるように配置される必要がある。
【０００７】
また、特許文献４に示されるように、電流検出装置においては、磁性体コア及び磁電変換素子は、絶縁性の筐体によって一定の位置関係に支持されることが多い。この筐体は、電流検出装置を構成する複数の部品を一定の位置関係に位置決めする。なお、筐体は、一般に、絶縁性の樹脂部材により構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−１０４２７９号公報
【特許文献２】特開２００６−１６６５２８号公報
【特許文献３】特開２００９−５８４５１号公報
【特許文献４】特開２００９−１２８１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、従来の電流検出装置においては、板状のバスバーが、磁性体コアの中空部に挿通されるため、磁性体コアは、その中空部の最大幅（直径）が、バスバーの幅より大きくなる大きさに形成される必要がある。一方、電気自動車及びハイブリッド自動車などにおいては、バスバーに流れる電流の増大に伴い、バスバーの過剰な発熱を防止するため、幅が広く薄いバスバーが採用されつつある。
【００１０】
従って、従来の電流検出装置は、バスバーの幅が広くなるほど、バスバーの幅に比例した大きな磁性体コアが必要であり、装置の設置スペースが大きくなるという問題点を有している。特に、磁性体コアが、円環状、楕円環状又は縦寸法と横寸法の比が１又は１に近い矩形環状である場合、バスバーの幅が大きくなるほど、磁性体コアの中空部における無駄なスペースが増大する。
【００１１】
また、幅が広く薄いバスバーは放熱性に優れているが、そのような薄いバスバーが貫通する細いスリット状の貫通孔が、電流検出装置の筐体に形成された場合、スリット状の貫通孔の両端の角部において、応力の集中による割れが生じやすい。なお、樹脂の成形部材において、細いスリット状の貫通孔の両端の角部が、応力の集中により割れやすいことは知られている。
【００１２】
一方、バスバーとの間に隙間が形成されるほど厚みが大きく角部のない貫通孔が、電流検出装置の筐体に形成された場合、貫通孔の縁部の割れは生じにくい。しかしながら、車両に搭載される電流検出装置は、車両から振動を受ける。そのため、仮に、バスバーと比較して厚みの大きな貫通孔が筐体に形成された場合、筐体における貫通孔の縁部とバスバーとが振動によって頻繁に衝突し、異音の発生及び筐体の摩耗が問題となる。
【００１３】
本発明は、バスバーに流れる電流を検出する電流検出装置において、バスバーの幅との関係において比較的小さな磁性体コアを採用して装置を小型化できるとともに、バスバーの過剰な発熱及び振動に起因する不具合を防止できることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る電流検出装置は、バスバーに流れる電流を検出する装置であり、以下に示す各構成要素を備える。
（１）第１の構成要素は、磁性材料からなり、両端がギャップ部を介して対向し、中空部の周囲を囲んで一連に形成された磁性体コアである。
（２）第２の構成要素は、磁性体コアのギャップ部に配置され、磁性体コアの中空部を通過する電流に応じて変化する磁束を検出する磁電変換素子である。
（３）第３の構成要素は、磁性体コアの中空部を貫通する貫通部とその貫通部に対し中空部を貫通する方向の両側各々に連なる２つの平板状の端子部とが形成された導体からなる電流検出用バスバーである。この電流検出用バスバーにおいて、端子部は、貫通部よりも幅が大きく厚みが小さい。
（４）第４の構成要素は、２つの端子部が外部に露出する状態で、磁性体コアと磁電変換素子と電流検出用バスバーの貫通部とを覆いつつそれらを一定の位置関係で支持する絶縁筐体である。この絶縁筐体は、磁性体コアの両側から組み合わされる２つの要素筐体からなる。２つの要素筐体各々には、電流検出用バスバーの端子部が貫通するバスバー孔が形成されている。バスバー孔の縁部は、端子部に対し隙間を隔てて対向する平坦面と、その平坦面から突起するとともに端子部の表裏各面に接して端子部を挟む複数の突起部と、端子部の角部に対し隙間を隔てて対向する湾曲面と、により構成されている。
【００１５】
また、本発明に係る電流検出装置において、電流検出用バスバーが、磁性体コアの中空部を貫通可能な棒状の金属部材の両端部分がプレス加工により他の部分よりも広い幅の平板状に成形された構造を有する部材であり、成形された両端部分が２つの端子部を構成することが考えられる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る電流検出装置において、電流検出用バスバーの両端部は端子部である。即ち、予め敷設された前段及び後段のバスバーに対し、磁性体コアの中空部を貫通した状態の電流検出用バスバーを連結することが可能である。そのため、前段及び後段のバスバーとは異なる異形の電流検出用バスバーを採用することが可能であり、前段及び後段のバスバーの幅の制約を受けずに小型の磁性体コアを採用することができる。
【００１７】
また、電流検出用バスバーにおいて、磁性体コアの中空部を貫通する貫通部は、その前後に連なる端子部と比較して、厚みが大きく形成されている。これにより、貫通部は、その幅及び厚みが磁性体コアの中空部の幅よりも小さいという制約の中で、より大きな断面積で形成されることができる。従って、比較的小さな磁性体コアが採用された場合でも、電流検出用バスバーの過剰な発熱を防止できる。
【００１８】
また、本発明において、絶縁筐体のバスバー孔は、電流検出用バスバーの端子部との間に隙間が形成されるほど厚みが大きく、また、角部がない。そのため、絶縁筐体におけるバスバー孔の縁部において、応力の集中による割れは生じにくい。
【００１９】
また、本発明において、絶縁筐体におけるバスバー孔の縁には、電流検出用バスバーの端子部をその表裏各面に接して挟む複数の突起部が形成されている。そのため、振動を受ける環境下においても、絶縁筐体におけるバスバー孔の縁部と電流検出用バスバーの端子部との衝突は生じず、異音の発生及び筐体の摩耗は回避される。
【００２０】
また、電流検出用バスバーが、磁性体コアの中空部を貫通可能な棒状の金属部材の端部がプレス加工によって他の部分よりも広い幅の平板状に成形された構造を有する部材であれば好適である。この場合、板状ではない棒状の金属部材の両端部に、磁性体コアの中空部の幅よりも幅が広く薄い平板状の端子部を容易に作ることができる。なお、棒状の金属部材としては、円柱状又は角柱状の金属部材などが考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る電流検出装置１の分解斜視図である。
【図２】電流検出装置１が備える電流検出用バスバーの三面図である。
【図３】電流検出装置１が備える筐体における本体ケースの正面図である。
【図４】電流検出装置１の平面図である。
【図５】電流検出装置１の絶縁筐体におけるバスバー孔の部分の正面図である。
【図６】電流検出装置１の電流通過方向に直交する方向から見た断面図である。
【図７】電流検出装置１に適用可能な絶縁筐体におけるバスバー孔の部分の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であり、本発明の技術的範囲を限定する事例ではない。
【００２３】
以下、図１〜図６を参照しつつ、本発明の実施形態に係る電流検出装置１の構成について説明する。電流検出装置１は、電気自動車又はハイブリッド自動車などの車両において、バッテリとモータなどの機器とを電気的に接続するバスバーに流れる電流を検出する装置である。図１に示されるように、電流検出装置１は、磁性体コア１０、ホール素子２０、電流検出用バスバー３０、絶縁筐体４０及び電子基板５０を備える。
【００２４】
＜磁性体コア＞
磁性体コア１０は、フェライト又はケイ素鋼などからなる磁性体であり、両端が数ミリメートル程度のギャップ部１２を介して対向し、中空部１１の周囲を囲んで一連に形成された形状を有している。即ち、磁性体コア１０は、狭いギャップ部１２と併せて環状に形成されている。本実施形態における磁性体コア１０は、ギャップ部１２と併せて円形状の中空部１１を囲む円環状に形成されている。
【００２５】
＜ホール素子（磁電変換素子）＞
ホール素子２０は、磁性体コア１０のギャップ部１２に配置され、磁性体コア１０の中空部１１を通過する電流に応じて変化する磁束を検出し、磁束の検出信号を電気信号として出力する磁電変換素子の一例である。本実施形態においては、ホール素子２０は、本体部からリード線２１が延び出て形成されたリード線タイプのＩＣである。リード線２１には、電力の入力用のリード線及び検出信号の出力用のリード線が含まれる。なお、ホール素子２０が、表面実装タイプのＩＣであることも考えられる。
【００２６】
ホール素子２０は、本体部における予め定められた検出中心点が、磁性体コア１０のギャップ部１２の中心点に位置し、かつ、本体部の表裏の面がギャップ部１２に形成される磁束の方向に対して直交するように配置される。ホール素子２０は、その検出中心点が、磁性体コア１０における対向する両端部の投影面の中心を結ぶ線上に位置する状態が、理想の配置状態である。
【００２７】
＜電子基板＞
電子基板５０は、ホール素子２０がそのリード線２１の部分において実装されたプリント回路基板である。また、電子基板５０には、ホール素子２０の他、ホール素子２０から出力される磁束の検出信号に対して増幅などの処理を施す回路とコネクタ５１とが実装されている。
【００２８】
コネクタ５１は、不図示の電線に設けられた相手側コネクタが接続される部品である。さらに、電子基板５０には、ホール素子２０リード線２１とコネクタ５１の端子とを電気的に接続する回路が設けられている。例えば、電子基板５０には、外部から電線及びコネクタ５１を介して入力される電力をホール素子２０のリード線２１へ供給する回路、及び、ホール素子２０の検出信号を増幅し、増幅後の信号をコネクタ５１の端子に出力する回路などが設けられている。これにより、電流検出装置１は、コネクタ５１に接続されたコネクタ付き電線を通じて、電流検出信号を電子制御ユニットなどの外部の回路へ出力することができる。
【００２９】
＜電流検出用バスバー＞
電流検出用バスバー３０は、銅などの金属からなる導体の部材であり、バッテリと電装機器とを電気的に接続するバスバーの一部である。即ち、電流検出用バスバー３０には、検出対象の電流が流れる。また、電流検出用バスバー３０は、バッテリに対して予め接続されたバッテリ側のバスバーと、電装機器に対して予め接続された機器側のバスバーとは独立した部材である。そして、電流検出用バスバー３０は、その両端が予め敷設された他のバスバー（バッテリ側のバスバー及び機器側のバスバー）に対して接続される。
【００３０】
なお、電流検出用バスバー３０の三面図である図２において、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は側面図、図２（ｃ）は正面図である。
【００３１】
図１及び図２に示されるように、電流検出用バスバー３０は、磁性体コア１０の中空部１１を貫通する棒状の導体の両端部分に加工が施された部材からなる。電流検出用バスバー３０において、加工された両端部分は、電流伝送経路の前段及び後段各々の接続端と連結される端子部３２である。即ち、電流検出用バスバー３０は、両端各々から一部の範囲を占める両端部分の間の中間部分において一定の範囲を占める棒状の貫通部３１と、その貫通部３１の両側に連なって形成された２つの端子部３２とを有する導体からなる部材である。
【００３２】
貫通部３１は、磁性体コア１０の中空部１１を電流通過方向に沿って貫通する部分である。電流通過方向は、磁性体コア１０の厚み方向であり、環状の磁性体コア１０を筒とみなした場合におけるその筒の軸心方向であり、さらに、環状の磁性体コア１０が形成する面に直交する方向でもある。各図において、電流通過方向はＸ軸方向として記されている。
【００３３】
電流検出用バスバー３０において、２つの端子部３２は平板状である。また、電流検出用バスバー３０における貫通部３１は、例えば、円柱状、楕円柱状又は角柱状などの棒状に形成されている。
【００３４】
本実施形態において、電流検出用バスバー３０の貫通部３１は円柱状であり、端子部３２は平板状である。また、本実施形態において、磁性体コア１０の中空部１１は円形状であるため、電流検出用バスバー３０の貫通部３１の輪郭形状は、磁性体コア１０の中空部の輪郭形状と相似な形状である。各図において、平板状の端子部３２の幅方向及び厚み方向は、それぞれＹ軸方向及びＺ軸方向として記されている。
【００３５】
電流検出用バスバー３０の基材は、棒状の金属部材の両端における一定範囲の部分が、プレス機などを用いたプレス加工によって平板状に押しつぶされて成形された構造を有する部材である。
【００３６】
電流検出用バスバー３０の元となる金属部材は円柱状の部材であり、円柱状の金属部材の両端の加工により製造される電流検出用バスバー３０の貫通部３１は円柱状である。なお、電流検出用バスバー３０の元となる棒状の金属部材は、断面が楕円の楕円棒状又は断面が矩形の角棒状であることも考えられる。また、棒状の金属部材は、断面が四角形又はその他の多角形である棒状であることも考えられる。但し、電流検出用バスバー３０の貫通部３１の断面形状は、磁性体コア１０の中空部１１の輪郭形状と相似な形状であることが望ましい。
【００３７】
電流検出用バスバー３０において、平板状の２つの端子部３２各々の幅は、磁性体コア１０の中空部１１の直径（最大幅）よりも大きく形成されている。また、端子部３２各々の厚みは、中空部１１の直径（厚み）よりも小さく形成されている。電流検出装置１の製造工程においては、磁性体コア１０と、その磁性体コア１０の中空部１１に貫通した状態の電流検出用バスバー３０とのセットが作られた後に、電流検出用バスバー３０が前段及び後段の他のバスバーに接続される。
【００３８】
本実施形態において、電流検出用バスバー３０における平板状の２つの端子部３２各々には、ネジが挿入されるネジ止め用の貫通孔３２ｚが形成されている。２つの端子部３２は、ネジにより前段及び後段の他の平板状のバスバーと連結される。
【００３９】
なお、電流検出用バスバー３０における２つの端子部３２各々に貫通孔３２ｚが形成されないことも考えられる。この場合、２つの端子部３２と前段及び後段の他のバスバーとは、かしめ加工又はスポット溶接などによって連結される。
【００４０】
＜絶縁筐体＞
絶縁筐体４０は、磁性体コア１０と電流検出用バスバー３０とホール素子２０及びコネクタ５１が実装された電子基板５０とを一定の位置関係で保持しつつ支持する絶縁性の部材である。絶縁筐体４０は、磁性体コア１０の両側から組み合わされる本体ケース４１及び本体ケース４１に取り付けられる蓋部材４２の２つの部材を含む。本体ケース４１及び蓋部材４２の各々は、例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）又はＡＢＳ樹脂などの絶縁性の樹脂からなる一体成形部材である。なお、本体ケース４１及び蓋部材４２は、要素筐体の一例である。
【００４１】
本体ケース４１は、開口部を有する箱状に形成され、蓋部材４２は、本体ケース４１に取り付けられることによって本体ケース４１の開口部を塞ぐ。また、本体ケース４１及び蓋部材４２には、電流検出用バスバー３０の両端子部３２が内側から外側へ挿入される貫通孔であるバスバー孔４５が形成されている。電流検出用バスバー３０における一方の端子部３２は本体ケース４１のバスバー孔４５に通され、他方の端子部３２は蓋部材４２のバスバー孔４５に通される。
【００４２】
また、蓋部材４２は、磁性体コア１０、ホール素子２０及び電流検出用バスバー３０を保持する本体ケース４１に対し、磁性体コア１０と、ホール素子２０と、コネクタ５１を含む電子基板５０とを挟み込みつつ、本体ケース４１の開口部を塞ぐように取り付けられる。その際、電流検出用バスバー３０における他方の端子部３２が、蓋部材４２のバスバー孔４５に対して内側から外側へ通され、電子基板５０が本体ケース４１と蓋部材４２との間に挟み込まれて保持される。
【００４３】
図４は、本体ケース４１及び蓋部材４２が組み合わされた状態における電流検出装置１の平面図である。図４に示されるように、本体ケース４１及び蓋部材４２（絶縁筐体４０）は、電流検出用バスバー３０における端子部３２と、電子基板５０のコネクタ５１とが外部に露出する状態で、磁性体コア１０と、電子基板５０とを挟み込みつつ、磁性体コア１０とホール素子２０と電流検出用バスバー３０とを一定の位置関係で支持する。
【００４４】
より具体的には、電流通過方向（Ｘ軸方向）に直交する平面（Ｙ−Ｚ平面）に沿う方向における磁性体コア１０及びホール素子２０の絶縁筐体４０内での位置は、コア支持部４３及び素子支持部４４によって保持される。なお、図３において、コア支持部４３及び素子支持部４４の部分には網点模様が記されている。
【００４５】
さらに、磁性体コア１０は、本体ケース４１及び蓋部材４２の間に挟み込まれることによって、電流通過方向（Ｘ軸方向）における位置が保持される。同様に、電子基板５０に固着されたホール素子２０は、電子基板５０が本体ケース４１及び蓋部材４２の間に挟み込まれることによって、電流通過方向（Ｘ軸方向）における位置が保持される。
【００４６】
また、図１及び図３に示されるように、本体ケース４１の側壁の内側面には、基板支持部４９が突出して形成されている。この基板支持部４９は、電子基板５０に形成された欠け部５２に嵌り込み、電子基板５０を予め定められた位置で支持する。
【００４７】
さらに、本体ケース４１及び蓋部材４２には、それらを組み合わせ状態で保持するロック機構４７，４８が設けられている。図１に示されるロック機構４７，４８は、本体ケース４１の側面に突出して形成された爪部４７と、蓋部材４２の側方に形成された環状の枠部４８とを備える。本体ケース４１の爪部４７が、蓋部材４２の枠部４８が形成する孔に嵌り込むことにより、本体ケース４１及び蓋部材４２は、それらが組み合わされた状態で保持される。
【００４８】
以下、図１、図３及び図６を参照しつつ、本体ケース４１による磁性体コア１０及びホール素子２０の支持の構造について説明する。なお、図６は、図４に示される平面図におけるＢ−Ｂ平面での断面の図である。
【００４９】
図１及び図３に示されるように、絶縁筐体４０を構成する２つの部材の一方である本体ケース４１の内側の面には、電流通過方向（Ｘ軸方向）において突出するコア支持部４３及び素子支持部４４が形成されている。
【００５０】
コア支持部４３は、本体ケース４１の内側面におけるバスバー孔４５の縁部における複数の箇所に分断された状態で突出して形成されている。本実施形態では、２つのコア支持部４３が、端子部３２を通すことが可能なスリット状の隙間の両側の２箇所において対向して形成されている。
【００５１】
コア支持部４３における電流検出用バスバー３０の貫通部３１に対向する面である内側面は、電流検出用バスバー３０の貫通部３１の外周面に沿う形状に形成されている。また、コア支持部４３における磁性体コア１０に対向する面である外側面は、中空部１１を形成する磁性体コア１０の内周面に沿う形状に形成されている。そして、コア支持部４３は、磁性体コア１０の中空部１１に挿入されて磁性体コア１０を支持するとともに、磁性体コア１０と電流検出用バスバー３０の貫通部３１との間に挟み込まれる状態で磁性体コア１０を位置決めする。
【００５２】
また、コア支持部４３の内側面には、磁性体コア１０と電流検出用バスバー３０の貫通部３１とにより挟み込まれる圧力によって塑性変形する３つ以上の突起部４３１が形成されている。これら突起部４３１各々は、電流通過方向（Ｘ軸方向）、即ち、電流検出用バスバー３０がバスバー孔４５を貫通する方向に沿って伸びて形成されている。
【００５３】
また、突起部４３１は、コア支持部４３の内側面における３箇所以上において電流検出用バスバー３０の貫通部３１を挟み込むように形成されている。３つ以上の突起部４３１が設けられることにより、コア支持部４３は、突起部４３１のみによって磁性体コア１０を安定的に支持する。図３に示される例では、電流検出用バスバー３０の貫通部３１を挟んで対向する一対の突起部４３１が２組設けられている。
【００５４】
本体ケース４１において、磁性体コア１０を支持するコア支持部４３は、電流検出用バスバー３０の貫通部３１がバスバー孔４５に挿入される前の状態、即ち、自然状態においては、磁性体コア１０との間に若干の隙間（遊び）が生じる状態で設けられている。そして、コア支持部４３は、磁性体コア１０の中空部１１における磁性体コア１０と電流検出用バスバー３０との間に挿入された状態においては、電流検出用バスバー３０から受ける圧力によって外側へ弾性変形し、磁性体コア１０の内側の周面に密接する。即ち、電流検出用バスバー３０は、コア支持部４３を磁性体コア１０に密接させるためのくさびとして機能する。
【００５５】
以上に示した構造を備えた電流検出装置１において、磁性体コア１０及びコア支持部４３は、車両などの振動を受ける環境において衝突を繰り返すという現象が生じず、振動による摩耗が生じにくい。その結果、電流検出装置１は、磁性体コア１０とそれを支持する部分とに隙間が形成される従来の電流検出装置よりも耐久性が高い。
【００５６】
また、コア支持部４３の内側面に樹脂製の突起部４３１が存在することにより、電流検出用バスバー３０、コア支持部４３及び磁性体コア１０の各々の寸法公差が、突起部４３１の塑性変形の程度によって吸収される。そのため、寸法公差によって磁性体コア１０と電流検出用バスバー３０との間の隙間にコア支持部４３を挿入できなくなる事態を回避できる。
【００５７】
一方、素子支持部４４は、磁性体コア１０のギャップ部１２に配置されたホール素子２０の周囲を取り囲んで一連に形成されている。素子支持部４４が取り囲む空間は、磁性体コア１０のギャップ部１２においてホール素子２０が嵌め込まれる空間である。即ち、この素子支持部４４は、その内側の空間にホール素子２０が嵌め込まれることにより、ホール素子２０をギャップ部１２内の予め定められた位置に保持する。
【００５８】
また、本実施の形態において、素子支持部４４は、複数のコア支持部４３のうちの一つと一連に形成されている。そのため、コア支持部４３及び素子支持部４４の相対的な位置の誤差が小さくなり、磁性体コア１０及びホール素子２０の相互間の位置決めの精度が高まる。
【００５９】
＜バスバー孔の詳細説明＞
次に、図５を参照しつつ、絶縁筐体４０に形成されたバスバー孔４５の詳細について説明する。
【００６０】
本体ケース４１及び蓋部材４２の各々には、電流検出用バスバー３０の端子部３２が貫通するバスバー孔４５が形成されている。絶縁筐体４０におけるバスバー孔４５の縁部は、平坦面４５１と突起部４５３と湾曲面４５２とにより構成されている。
【００６１】
バスバー孔４５の縁部を構成する平坦面４５１は、端子部３２に対し隙間を隔てて対向する平坦な面である。平坦面４５１は、少なくとも端子部３２の両面各々に対向する領域において端子部３２の表面に対して平行に形成されている。
【００６２】
バスバー孔４５の縁部を構成する複数の突起部４５３は、平坦面４５１から突起するとともに端子部３２の表裏各面に接して端子部３２を挟む部分である。図５に示される例では、端子部３２を挟んで対向する一対の突起部４５３が２組形成されているが、一対の突起部４５３が１組のみ形成される場合も考えられる。
【００６３】
複数の突起部４５３が電流検出用バスバー３０の端子部３２を挟むことにより、電流検出装置１が振動を受けた場合でも、絶縁筐体４０及び端子部３２は、振動に応じて相対的に変位しない。また、複数の突起部４５３は、絶縁筐体４０が電流検出用バスバー３０の周りに回転することを防ぐ回転止め部としても機能する。
【００６４】
バスバー孔４５の縁部を構成する湾曲面４５２は、端子部３２の角部に対し隙間を隔てて対向する面であり、角がなく湾曲して形成されている。即ち、突起部４５３を除く平坦面４５１及び湾曲面４５２により形成される形状は、矩形の角部が丸められることにより得られる形状である。
【００６５】
＜応用例に係る電流検出用バスバー＞
次に、図７を参照しつつ、電流検出装置１に適用可能な応用例に係る絶縁筐体４０におけるバスバー孔４５の部分について説明する。図７は、電流検出装置１に適用可能な絶縁筐体４０におけるバスバー孔４５の部分の正面図である。
【００６６】
図５に示される例では、複数の突起部４５３は、端子部３２を挟んで対向する位置に形成されている。一方、図７に示される例では、電流検出用バスバー３０の端子部３２における一方の面に接する突起部４５３と他方の面に接する突起部４５３とは、相互に対向しない位置に形成されている。図７に示される例では、端子部３２における一方の面に接する２つの突起部４５３と他方の面に接する１つの突起部４５３とが形成されているが、端子部３２の両面各々について複数の突起部４５３が形成される場合も考えられる。
【００６７】
図７に示される例においても、絶縁筐体４０及び端子部３２は、振動に応じて相対的に変位しない。また、複数の突起部４５３は、絶縁筐体４０が電流検出用バスバー３０の周りに回転することを防ぐ回転止め部としても機能する。
【００６８】
＜効果＞
電流検出装置１において、電流検出用バスバー３０の両端部は端子部３２である。即ち、予め敷設された前段及び後段のバスバーに対し、磁性体コア１０の中空部１１を貫通した状態の電流検出用バスバー３０を連結することが可能である。そのため、前段及び後段のバスバーとは異なる異形の電流検出用バスバー３０を採用することが可能であり、前段及び後段のバスバーの幅の制約を受けずに小型の磁性体コア１０を採用することができる。
【００６９】
また、電流検出用バスバー３０において、磁性体コア１０の中空部１１を貫通する貫通部３１は、その前後に連なる端子部３２と比較して、厚みが大きく形成されている。これにより、貫通部３１は、その幅及び厚みが磁性体コア１０の中空部１１の幅よりも小さいという制約の中で、より大きな断面積で形成されることができる。従って、比較的小さな磁性体コア１０が採用された場合でも、電流検出用バスバー３０の過剰な発熱を防止できる。
【００７０】
また、電流検出装置１において、絶縁筐体４０のバスバー孔４５は、電流検出用バスバー３０の端子部３２との間に隙間が形成されるほど厚みが大きく、また、角部がない。そのため、絶縁筐体４０におけるバスバー孔４５の縁部において、応力の集中による割れは生じにくい。
【００７１】
また、電流検出装置１において、絶縁筐体４０におけるバスバー孔４５の縁には、電流検出用バスバー３０の端子部３２をその表裏各面に接して挟む複数の突起部４５３が形成されている。そのため、振動を受ける環境下においても、絶縁筐体４０におけるバスバー孔４５の縁部と電流検出用バスバー３０の端子部３２との衝突は生じず、異音の発生及び絶縁筐体４０の摩耗は回避される。
【００７２】
また、電流検出装置１において、コア支持部４３が、磁性体コア１０と電流検出用バスバー３０との間に挟み込まれる状態で磁性体コア１０と電流検出用バスバー３０とを支持する。この場合、コア支持部４３は、磁性体コア１０との間に若干の隙間（遊び）が生じる状態で設けられた場合でも、磁性体コア１０の中空部１１における磁性体コア１０と電流検出用バスバー３０の貫通部３１との間に挿入されることにより、電流検出用バスバー３０から受ける圧力によって弾性変形し、磁性体コア１０の内側の周面に密接する。そのため、磁性体コア１０及びコア支持部４３は、車両などの振動を受ける環境において衝突を繰り返すという現象が生じず、振動による摩耗が生じにくい。
【００７３】
また、コア支持部４３に形成された突起部４３１が、磁性体コア１０と電流検出用バスバー３０の貫通部３１とにより挟み込まれる圧力によって塑性変形する。これにより、電流検出用バスバー３０、コア支持部４３及び磁性体コア１０の各々の寸法公差が、突起部４３１の塑性変形の程度によって吸収される。そのため、寸法公差によって磁性体コア１０と電流検出用バスバー３０との間の隙間にコア支持部４３を挿入できなくなる事態を回避できる。
【００７４】
また、電流検出用バスバー３０の貫通部３１の輪郭形状が、磁性体コア１０の中空部１１の輪郭形状と相似な形状であるため、電流検出用バスバー３０と磁性体コア１０との隙間をより小さくすることができる。その結果、より小さな磁性体コア１０を採用することによる装置の小型化が可能となる。
【００７５】
また、電流検出用バスバー３０の端子部３２は、棒状の金属部材に対するプレス加工により簡易に作ることが可能である。
【００７６】
＜その他＞
以上に示した電流検出装置１においては、コア支持部４３の内側面に３つ以上の突起部４３１が形成されているが、同様の３つ以上の突起部４３１が、コア支持部４３の外側面に形成されることも考えられる。その場合の突起部４３１は、磁性体コア１０の内側の周面に当接し、磁性体コア１０と電流検出用バスバー３０とにより挟み込まれる圧力によって塑性変形する。
【００７７】
また、以上に示した実施形態では、磁性体コア１０は、ギャップ部１２と併せて円環状に形成されているが、磁性体コア１０は、他の形状であってもよい。例えば、磁性体コア１０が、ギャップ部１２と併せて多角形の環状であり、電流検出用バスバー３０の貫通部３１の断面形状が、磁性体コア１０の中空部１１が形成する多角形と相似な多角形であることも考えられる。この場合、コア支持部４３の内側面及び外側面は、多角形状の電流検出用バスバー３０の貫通部３１の外側面の輪郭形状及び磁性体コア１０の内側面の輪郭形状の各々に沿う形状に形成される。
【符号の説明】
【００７８】
１ 電流検出装置
１０ 磁性体コア
１１ 磁性体コアの中空部
１２ 磁性体コアのギャップ部
２０ ホール素子
２１ リード線
３０ 電流検出用バスバー
３１ 貫通部
３２ 端子部
３２ｚ 貫通孔
４０ 絶縁筐体
４１ 本体ケース
４２ 蓋部材
４３ コア支持部
４４ 素子支持部
４５ バスバー孔
４７ 爪部（ロック機構）
４８ 枠部（ロック機構）
４９ 基板支持部
５０ 電子基板
５１ コネクタ
５２ 電子基板の欠け部
４３１ コア支持部の突起部
４５１ 平坦面
４５２ 湾曲面
４５３ 突起部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バスバーに流れる電流を検出する電流検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車又は電気自動車などの車両には、バッテリに接続されたバスバーに流れる電流を検出する電流検出装置が搭載されることが多い。また、そのような電流検出装置としては、磁気比例方式の電流検出装置又は磁気平衡方式の電流検出装置が採用される場合がある。
【０００３】
磁気比例方式又は磁気平衡方式の電流検出装置は、例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３に示されるように、磁性体コアと磁電変換素子とを備える。磁性体コアは、両端がギャップ部を介して対向し、バスバーが貫通する中空部の周囲を囲んで一連に形成された概ねリング状の磁性体である。磁性体の中空部は、被検出電流が通過する空間（電流検出空間）である。
【０００４】
また、従来の電流検出装置において、磁性体コアは、概ねリング状かつ磁性材料からなる複数の薄い板状部材が、接着剤を介して積層された構造を有している。以下、そのような構造を有する磁性体コアのことを積層タイプの磁性体コアと称する。
【０００５】
また、磁電変換素子は、磁性体コアのギャップ部に配置され、中空部を貫通して配置されたバスバーを流れる電流に応じて変化する磁束を検出し、磁束の検出信号を電気信号として出力する素子である。磁電変換素子としては、通常、ホール素子が採用される。
【０００６】
また、電流検出装置において、磁電変換素子の検出信号の極性は、磁性体コアの中空部を通過する電流の向きに応じて定まる。そのため、電流検出装置は、バスバーに流れる電流の方向に対して予め定められた正規の向きとなるように配置される必要がある。
【０００７】
また、特許文献４に示されるように、電流検出装置においては、磁性体コア及び磁電変換素子は、絶縁性の筐体によって一定の位置関係に支持されることが多い。この筐体は、電流検出装置を構成する複数の部品を一定の位置関係に位置決めする。なお、筐体は、一般に、絶縁性の樹脂部材により構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−１０４２７９号公報
【特許文献２】特開２００６−１６６５２８号公報
【特許文献３】特開２００９−５８４５１号公報
【特許文献４】特開２００９−１２８１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、従来の電流検出装置においては、板状のバスバーが、磁性体コアの中空部に挿通されるため、磁性体コアは、その中空部の最大幅（直径）が、バスバーの幅より大きくなる大きさに形成される必要がある。一方、電気自動車及びハイブリッド自動車などにおいては、バスバーに流れる電流の増大に伴い、バスバーの過剰な発熱を防止するため、幅が広く薄いバスバーが採用されつつある。
【００１０】
従って、従来の電流検出装置は、バスバーの幅が広くなるほど、バスバーの幅に比例した大きな磁性体コアが必要であり、装置の設置スペースが大きくなるという問題点を有している。特に、磁性体コアが、円環状、楕円環状又は縦寸法と横寸法の比が１又は１に近い矩形環状である場合、バスバーの幅が大きくなるほど、磁性体コアの中空部における無駄なスペースが増大する。
【００１１】
また、幅が広く薄いバスバーは放熱性に優れているが、そのような薄いバスバーが貫通する細いスリット状の貫通孔が、電流検出装置の筐体に形成された場合、スリット状の貫通孔の両端の角部において、応力の集中による割れが生じやすい。なお、樹脂の成形部材において、細いスリット状の貫通孔の両端の角部が、応力の集中により割れやすいことは知られている。
【００１２】
一方、バスバーとの間に隙間が形成されるほど厚みが大きく角部のない貫通孔が、電流検出装置の筐体に形成された場合、貫通孔の縁部の割れは生じにくい。しかしながら、車両に搭載される電流検出装置は、車両から振動を受ける。そのため、仮に、バスバーと比較して厚みの大きな貫通孔が筐体に形成された場合、筐体における貫通孔の縁部とバスバーとが振動によって頻繁に衝突し、異音の発生及び筐体の摩耗が問題となる。
【００１３】
本発明は、バスバーに流れる電流を検出する電流検出装置において、バスバーの幅との関係において比較的小さな磁性体コアを採用して装置を小型化できるとともに、バスバーの過剰な発熱及び振動に起因する不具合を防止できることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る電流検出装置は、バスバーに流れる電流を検出する装置であり、以下に示す各構成要素を備える。
（１）第１の構成要素は、磁性材料からなり、両端がギャップ部を介して対向し、中空部の周囲を囲んで一連に形成された磁性体コアである。
（２）第２の構成要素は、磁性体コアのギャップ部に配置され、磁性体コアの中空部を通過する電流に応じて変化する磁束を検出する磁電変換素子である。
（３）第３の構成要素は、磁性体コアの中空部を貫通する貫通部とその貫通部に対し中空部を貫通する方向の両側各々に連なる２つの平板状の端子部とが形成された導体からなる電流検出用バスバーである。この電流検出用バスバーにおいて、端子部は、貫通部よりも幅が大きく厚みが小さい。
（４）第４の構成要素は、２つの端子部が外部に露出する状態で、磁性体コアと磁電変換素子と電流検出用バスバーの貫通部とを覆いつつそれらを一定の位置関係で支持する絶縁筐体である。この絶縁筐体は、磁性体コアの両側から組み合わされる２つの要素筐体からなる。２つの要素筐体各々には、電流検出用バスバーの端子部が貫通するバスバー孔が形成されている。バスバー孔の縁部は、端子部に対し隙間を隔てて対向する平坦面と、その平坦面から突起するとともに端子部の表裏各面に接して端子部を挟む複数の突起部と、端子部の角部に対し隙間を隔てて対向する湾曲面と、により構成されている。
【００１５】
また、本発明に係る電流検出装置において、電流検出用バスバーが、磁性体コアの中空部を貫通可能な棒状の金属部材の両端部分がプレス加工により他の部分よりも広い幅の平板状に成形された構造を有する部材であり、成形された両端部分が２つの端子部を構成することが考えられる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る電流検出装置において、電流検出用バスバーの両端部は端子部である。即ち、予め敷設された前段及び後段のバスバーに対し、磁性体コアの中空部を貫通した状態の電流検出用バスバーを連結することが可能である。そのため、前段及び後段のバスバーとは異なる異形の電流検出用バスバーを採用することが可能であり、前段及び後段のバスバーの幅の制約を受けずに小型の磁性体コアを採用することができる。
【００１７】
また、電流検出用バスバーにおいて、磁性体コアの中空部を貫通する貫通部は、その前後に連なる端子部と比較して、厚みが大きく形成されている。これにより、貫通部は、その幅及び厚みが磁性体コアの中空部の幅よりも小さいという制約の中で、より大きな断面積で形成されることができる。従って、比較的小さな磁性体コアが採用された場合でも、電流検出用バスバーの過剰な発熱を防止できる。
【００１８】
また、本発明において、絶縁筐体のバスバー孔は、電流検出用バスバーの端子部との間に隙間が形成されるほど厚みが大きく、また、角部がない。そのため、絶縁筐体におけるバスバー孔の縁部において、応力の集中による割れは生じにくい。
【００１９】
また、本発明において、絶縁筐体におけるバスバー孔の縁には、電流検出用バスバーの端子部をその表裏各面に接して挟む複数の突起部が形成されている。そのため、振動を受ける環境下においても、絶縁筐体におけるバスバー孔の縁部と電流検出用バスバーの端子部との衝突は生じず、異音の発生及び筐体の摩耗は回避される。
【００２０】
また、電流検出用バスバーが、磁性体コアの中空部を貫通可能な棒状の金属部材の端部がプレス加工によって他の部分よりも広い幅の平板状に成形された構造を有する部材であれば好適である。この場合、板状ではない棒状の金属部材の両端部に、磁性体コアの中空部の幅よりも幅が広く薄い平板状の端子部を容易に作ることができる。なお、棒状の金属部材としては、円柱状又は角柱状の金属部材などが考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る電流検出装置１の分解斜視図である。
【図２】電流検出装置１が備える電流検出用バスバーの三面図である。
【図３】電流検出装置１が備える筐体における本体ケースの正面図である。
【図４】電流検出装置１の平面図である。
【図５】電流検出装置１の絶縁筐体におけるバスバー孔の部分の正面図である。
【図６】電流検出装置１の電流通過方向に直交する方向から見た断面図である。
【図７】電流検出装置１に適用可能な絶縁筐体におけるバスバー孔の部分の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であり、本発明の技術的範囲を限定する事例ではない。
【００２３】
以下、図１〜図６を参照しつつ、本発明の実施形態に係る電流検出装置１の構成について説明する。電流検出装置１は、電気自動車又はハイブリッド自動車などの車両において、バッテリとモータなどの機器とを電気的に接続するバスバーに流れる電流を検出する装置である。図１に示されるように、電流検出装置１は、磁性体コア１０、ホール素子２０、電流検出用バスバー３０、絶縁筐体４０及び電子基板５０を備える。
【００２４】
＜磁性体コア＞
磁性体コア１０は、フェライト又はケイ素鋼などからなる磁性体であり、両端が数ミリメートル程度のギャップ部１２を介して対向し、中空部１１の周囲を囲んで一連に形成された形状を有している。即ち、磁性体コア１０は、狭いギャップ部１２と併せて環状に形成されている。本実施形態における磁性体コア１０は、ギャップ部１２と併せて円形状の中空部１１を囲む円環状に形成されている。
【００２５】
＜ホール素子（磁電変換素子）＞
ホール素子２０は、磁性体コア１０のギャップ部１２に配置され、磁性体コア１０の中空部１１を通過する電流に応じて変化する磁束を検出し、磁束の検出信号を電気信号として出力する磁電変換素子の一例である。本実施形態においては、ホール素子２０は、本体部からリード線２１が延び出て形成されたリード線タイプのＩＣである。リード線２１には、電力の入力用のリード線及び検出信号の出力用のリード線が含まれる。なお、ホール素子２０が、表面実装タイプのＩＣであることも考えられる。
【００２６】
ホール素子２０は、本体部における予め定められた検出中心点が、磁性体コア１０のギャップ部１２の中心点に位置し、かつ、本体部の表裏の面がギャップ部１２に形成される磁束の方向に対して直交するように配置される。ホール素子２０は、その検出中心点が、磁性体コア１０における対向する両端部の投影面の中心を結ぶ線上に位置する状態が、理想の配置状態である。
【００２７】
＜電子基板＞
電子基板５０は、ホール素子２０がそのリード線２１の部分において実装されたプリント回路基板である。また、電子基板５０には、ホール素子２０の他、ホール素子２０から出力される磁束の検出信号に対して増幅などの処理を施す回路とコネクタ５１とが実装されている。
【００２８】
コネクタ５１は、不図示の電線に設けられた相手側コネクタが接続される部品である。さらに、電子基板５０には、ホール素子２０リード線２１とコネクタ５１の端子とを電気的に接続する回路が設けられている。例えば、電子基板５０には、外部から電線及びコネクタ５１を介して入力される電力をホール素子２０のリード線２１へ供給する回路、及び、ホール素子２０の検出信号を増幅し、増幅後の信号をコネクタ５１の端子に出力する回路などが設けられている。これにより、電流検出装置１は、コネクタ５１に接続されたコネクタ付き電線を通じて、電流検出信号を電子制御ユニットなどの外部の回路へ出力することができる。
【００２９】
＜電流検出用バスバー＞
電流検出用バスバー３０は、銅などの金属からなる導体の部材であり、バッテリと電装機器とを電気的に接続するバスバーの一部である。即ち、電流検出用バスバー３０には、検出対象の電流が流れる。また、電流検出用バスバー３０は、バッテリに対して予め接続されたバッテリ側のバスバーと、電装機器に対して予め接続された機器側のバスバーとは独立した部材である。そして、電流検出用バスバー３０は、その両端が予め敷設された他のバスバー（バッテリ側のバスバー及び機器側のバスバー）に対して接続される。
【００３０】
なお、電流検出用バスバー３０の三面図である図２において、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は側面図、図２（ｃ）は正面図である。
【００３１】
図１及び図２に示されるように、電流検出用バスバー３０は、磁性体コア１０の中空部１１を貫通する棒状の導体の両端部分に加工が施された部材からなる。電流検出用バスバー３０において、加工された両端部分は、電流伝送経路の前段及び後段各々の接続端と連結される端子部３２である。即ち、電流検出用バスバー３０は、両端各々から一部の範囲を占める両端部分の間の中間部分において一定の範囲を占める棒状の貫通部３１と、その貫通部３１の両側に連なって形成された２つの端子部３２とを有する導体からなる部材である。
【００３２】
貫通部３１は、磁性体コア１０の中空部１１を電流通過方向に沿って貫通する部分である。電流通過方向は、磁性体コア１０の厚み方向であり、環状の磁性体コア１０を筒とみなした場合におけるその筒の軸心方向であり、さらに、環状の磁性体コア１０が形成する面に直交する方向でもある。各図において、電流通過方向はＸ軸方向として記されている。
【００３３】
電流検出用バスバー３０において、２つの端子部３２は平板状である。また、電流検出用バスバー３０における貫通部３１は、例えば、円柱状、楕円柱状又は角柱状などの棒状に形成されている。
【００３４】
本実施形態において、電流検出用バスバー３０の貫通部３１は円柱状であり、端子部３２は平板状である。また、本実施形態において、磁性体コア１０の中空部１１は円形状であるため、電流検出用バスバー３０の貫通部３１の輪郭形状は、磁性体コア１０の中空部の輪郭形状と相似な形状である。各図において、平板状の端子部３２の幅方向及び厚み方向は、それぞれＹ軸方向及びＺ軸方向として記されている。
【００３５】
電流検出用バスバー３０の基材は、棒状の金属部材の両端における一定範囲の部分が、プレス機などを用いたプレス加工によって平板状に押しつぶされて成形された構造を有する部材である。
【００３６】
電流検出用バスバー３０の元となる金属部材は円柱状の部材であり、円柱状の金属部材の両端の加工により製造される電流検出用バスバー３０の貫通部３１は円柱状である。なお、電流検出用バスバー３０の元となる棒状の金属部材は、断面が楕円の楕円棒状又は断面が矩形の角棒状であることも考えられる。また、棒状の金属部材は、断面が四角形又はその他の多角形である棒状であることも考えられる。但し、電流検出用バスバー３０の貫通部３１の断面形状は、磁性体コア１０の中空部１１の輪郭形状と相似な形状であることが望ましい。
【００３７】
電流検出用バスバー３０において、平板状の２つの端子部３２各々の幅は、磁性体コア１０の中空部１１の直径（最大幅）よりも大きく形成されている。また、端子部３２各々の厚みは、中空部１１の直径（厚み）よりも小さく形成されている。電流検出装置１の製造工程においては、磁性体コア１０と、その磁性体コア１０の中空部１１に貫通した状態の電流検出用バスバー３０とのセットが作られた後に、電流検出用バスバー３０が前段及び後段の他のバスバーに接続される。
【００３８】
本実施形態において、電流検出用バスバー３０における平板状の２つの端子部３２各々には、ネジが挿入されるネジ止め用の貫通孔３２ｚが形成されている。２つの端子部３２は、ネジにより前段及び後段の他の平板状のバスバーと連結される。
【００３９】
なお、電流検出用バスバー３０における２つの端子部３２各々に貫通孔３２ｚが形成されないことも考えられる。この場合、２つの端子部３２と前段及び後段の他のバスバーとは、かしめ加工又はスポット溶接などによって連結される。
【００４０】
＜絶縁筐体＞
絶縁筐体４０は、磁性体コア１０と電流検出用バスバー３０とホール素子２０及びコネクタ５１が実装された電子基板５０とを一定の位置関係で保持しつつ支持する絶縁性の部材である。絶縁筐体４０は、磁性体コア１０の両側から組み合わされる本体ケース４１及び本体ケース４１に取り付けられる蓋部材４２の２つの部材を含む。本体ケース４１及び蓋部材４２の各々は、例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）又はＡＢＳ樹脂などの絶縁性の樹脂からなる一体成形部材である。なお、本体ケース４１及び蓋部材４２は、要素筐体の一例である。
【００４１】
本体ケース４１は、開口部を有する箱状に形成され、蓋部材４２は、本体ケース４１に取り付けられることによって本体ケース４１の開口部を塞ぐ。また、本体ケース４１及び蓋部材４２には、電流検出用バスバー３０の両端子部３２が内側から外側へ挿入される貫通孔であるバスバー孔４５が形成されている。電流検出用バスバー３０における一方の端子部３２は本体ケース４１のバスバー孔４５に通され、他方の端子部３２は蓋部材４２のバスバー孔４５に通される。
【００４２】
また、蓋部材４２は、磁性体コア１０、ホール素子２０及び電流検出用バスバー３０を保持する本体ケース４１に対し、磁性体コア１０と、ホール素子２０と、コネクタ５１を含む電子基板５０とを挟み込みつつ、本体ケース４１の開口部を塞ぐように取り付けられる。その際、電流検出用バスバー３０における他方の端子部３２が、蓋部材４２のバスバー孔４５に対して内側から外側へ通され、電子基板５０が本体ケース４１と蓋部材４２との間に挟み込まれて保持される。
【００４３】
図４は、本体ケース４１及び蓋部材４２が組み合わされた状態における電流検出装置１の平面図である。図４に示されるように、本体ケース４１及び蓋部材４２（絶縁筐体４０）は、電流検出用バスバー３０における端子部３２と、電子基板５０のコネクタ５１とが外部に露出する状態で、磁性体コア１０と、電子基板５０とを挟み込みつつ、磁性体コア１０とホール素子２０と電流検出用バスバー３０とを一定の位置関係で支持する。
【００４４】
より具体的には、電流通過方向（Ｘ軸方向）に直交する平面（Ｙ−Ｚ平面）に沿う方向における磁性体コア１０及びホール素子２０の絶縁筐体４０内での位置は、コア支持部４３及び素子支持部４４によって保持される。なお、図３において、コア支持部４３及び素子支持部４４の部分には網点模様が記されている。
【００４５】
さらに、磁性体コア１０は、本体ケース４１及び蓋部材４２の間に挟み込まれることによって、電流通過方向（Ｘ軸方向）における位置が保持される。同様に、電子基板５０に固着されたホール素子２０は、電子基板５０が本体ケース４１及び蓋部材４２の間に挟み込まれることによって、電流通過方向（Ｘ軸方向）における位置が保持される。
【００４６】
また、図１及び図３に示されるように、本体ケース４１の側壁の内側面には、基板支持部４９が突出して形成されている。この基板支持部４９は、電子基板５０に形成された欠け部５２に嵌り込み、電子基板５０を予め定められた位置で支持する。
【００４７】
さらに、本体ケース４１及び蓋部材４２には、それらを組み合わせ状態で保持するロック機構４７，４８が設けられている。図１に示されるロック機構４７，４８は、本体ケース４１の側面に突出して形成された爪部４７と、蓋部材４２の側方に形成された環状の枠部４８とを備える。本体ケース４１の爪部４７が、蓋部材４２の枠部４８が形成する孔に嵌り込むことにより、本体ケース４１及び蓋部材４２は、それらが組み合わされた状態で保持される。
【００４８】
以下、図１、図３及び図６を参照しつつ、本体ケース４１による磁性体コア１０及びホール素子２０の支持の構造について説明する。なお、図６は、図４に示される平面図におけるＢ−Ｂ平面での断面の図である。
【００４９】
図１及び図３に示されるように、絶縁筐体４０を構成する２つの部材の一方である本体ケース４１の内側の面には、電流通過方向（Ｘ軸方向）において突出するコア支持部４３及び素子支持部４４が形成されている。
【００５０】
コア支持部４３は、本体ケース４１の内側面におけるバスバー孔４５の縁部における複数の箇所に分断された状態で突出して形成されている。本実施形態では、２つのコア支持部４３が、端子部３２を通すことが可能なスリット状の隙間の両側の２箇所において対向して形成されている。
【００５１】
コア支持部４３における電流検出用バスバー３０の貫通部３１に対向する面である内側面は、電流検出用バスバー３０の貫通部３１の外周面に沿う形状に形成されている。また、コア支持部４３における磁性体コア１０に対向する面である外側面は、中空部１１を形成する磁性体コア１０の内周面に沿う形状に形成されている。そして、コア支持部４３は、磁性体コア１０の中空部１１に挿入されて磁性体コア１０を支持するとともに、磁性体コア１０と電流検出用バスバー３０の貫通部３１との間に挟み込まれる状態で磁性体コア１０を位置決めする。
【００５２】
また、コア支持部４３の内側面には、磁性体コア１０と電流検出用バスバー３０の貫通部３１とにより挟み込まれる圧力によって塑性変形する３つ以上の突起部４３１が形成されている。これら突起部４３１各々は、電流通過方向（Ｘ軸方向）、即ち、電流検出用バスバー３０がバスバー孔４５を貫通する方向に沿って伸びて形成されている。
【００５３】
また、突起部４３１は、コア支持部４３の内側面における３箇所以上において電流検出用バスバー３０の貫通部３１を挟み込むように形成されている。３つ以上の突起部４３１が設けられることにより、コア支持部４３は、突起部４３１のみによって磁性体コア１０を安定的に支持する。図３に示される例では、電流検出用バスバー３０の貫通部３１を挟んで対向する一対の突起部４３１が２組設けられている。
【００５４】
本体ケース４１において、磁性体コア１０を支持するコア支持部４３は、電流検出用バスバー３０の貫通部３１がバスバー孔４５に挿入される前の状態、即ち、自然状態においては、磁性体コア１０との間に若干の隙間（遊び）が生じる状態で設けられている。そして、コア支持部４３は、磁性体コア１０の中空部１１における磁性体コア１０と電流検出用バスバー３０との間に挿入された状態においては、電流検出用バスバー３０から受ける圧力によって外側へ弾性変形し、磁性体コア１０の内側の周面に密接する。即ち、電流検出用バスバー３０は、コア支持部４３を磁性体コア１０に密接させるためのくさびとして機能する。
【００５５】
以上に示した構造を備えた電流検出装置１において、磁性体コア１０及びコア支持部４３は、車両などの振動を受ける環境において衝突を繰り返すという現象が生じず、振動による摩耗が生じにくい。その結果、電流検出装置１は、磁性体コア１０とそれを支持する部分とに隙間が形成される従来の電流検出装置よりも耐久性が高い。
【００５６】
また、コア支持部４３の内側面に樹脂製の突起部４３１が存在することにより、電流検出用バスバー３０、コア支持部４３及び磁性体コア１０の各々の寸法公差が、突起部４３１の塑性変形の程度によって吸収される。そのため、寸法公差によって磁性体コア１０と電流検出用バスバー３０との間の隙間にコア支持部４３を挿入できなくなる事態を回避できる。
【００５７】
一方、素子支持部４４は、磁性体コア１０のギャップ部１２に配置されたホール素子２０の周囲を取り囲んで一連に形成されている。素子支持部４４が取り囲む空間は、磁性体コア１０のギャップ部１２においてホール素子２０が嵌め込まれる空間である。即ち、この素子支持部４４は、その内側の空間にホール素子２０が嵌め込まれることにより、ホール素子２０をギャップ部１２内の予め定められた位置に保持する。
【００５８】
また、本実施の形態において、素子支持部４４は、複数のコア支持部４３のうちの一つと一連に形成されている。そのため、コア支持部４３及び素子支持部４４の相対的な位置の誤差が小さくなり、磁性体コア１０及びホール素子２０の相互間の位置決めの精度が高まる。
【００５９】
＜バスバー孔の詳細説明＞
次に、図５を参照しつつ、絶縁筐体４０に形成されたバスバー孔４５の詳細について説明する。
【００６０】
本体ケース４１及び蓋部材４２の各々には、電流検出用バスバー３０の端子部３２が貫通するバスバー孔４５が形成されている。絶縁筐体４０におけるバスバー孔４５の縁部は、平坦面４５１と突起部４５３と湾曲面４５２とにより構成されている。
【００６１】
バスバー孔４５の縁部を構成する平坦面４５１は、端子部３２に対し隙間を隔てて対向する平坦な面である。平坦面４５１は、少なくとも端子部３２の両面各々に対向する領域において端子部３２の表面に対して平行に形成されている。
【００６２】
バスバー孔４５の縁部を構成する複数の突起部４５３は、平坦面４５１から突起するとともに端子部３２の表裏各面に接して端子部３２を挟む部分である。図５に示される例では、端子部３２を挟んで対向する一対の突起部４５３が２組形成されているが、一対の突起部４５３が１組のみ形成される場合も考えられる。
【００６３】
複数の突起部４５３が電流検出用バスバー３０の端子部３２を挟むことにより、電流検出装置１が振動を受けた場合でも、絶縁筐体４０及び端子部３２は、振動に応じて相対的に変位しない。また、複数の突起部４５３は、絶縁筐体４０が電流検出用バスバー３０の周りに回転することを防ぐ回転止め部としても機能する。
【００６４】
バスバー孔４５の縁部を構成する湾曲面４５２は、端子部３２の角部に対し隙間を隔てて対向する面であり、角がなく湾曲して形成されている。即ち、突起部４５３を除く平坦面４５１及び湾曲面４５２により形成される形状は、矩形の角部が丸められることにより得られる形状である。
【００６５】
＜応用例に係る電流検出用バスバー＞
次に、図７を参照しつつ、電流検出装置１に適用可能な応用例に係る絶縁筐体４０におけるバスバー孔４５の部分について説明する。図７は、電流検出装置１に適用可能な絶縁筐体４０におけるバスバー孔４５の部分の正面図である。
【００６６】
図５に示される例では、複数の突起部４５３は、端子部３２を挟んで対向する位置に形成されている。一方、図７に示される例では、電流検出用バスバー３０の端子部３２における一方の面に接する突起部４５３と他方の面に接する突起部４５３とは、相互に対向しない位置に形成されている。図７に示される例では、端子部３２における一方の面に接する２つの突起部４５３と他方の面に接する１つの突起部４５３とが形成されているが、端子部３２の両面各々について複数の突起部４５３が形成される場合も考えられる。
【００６７】
図７に示される例においても、絶縁筐体４０及び端子部３２は、振動に応じて相対的に変位しない。また、複数の突起部４５３は、絶縁筐体４０が電流検出用バスバー３０の周りに回転することを防ぐ回転止め部としても機能する。
【００６８】
＜効果＞
電流検出装置１において、電流検出用バスバー３０の両端部は端子部３２である。即ち、予め敷設された前段及び後段のバスバーに対し、磁性体コア１０の中空部１１を貫通した状態の電流検出用バスバー３０を連結することが可能である。そのため、前段及び後段のバスバーとは異なる異形の電流検出用バスバー３０を採用することが可能であり、前段及び後段のバスバーの幅の制約を受けずに小型の磁性体コア１０を採用することができる。
【００６９】
また、電流検出用バスバー３０において、磁性体コア１０の中空部１１を貫通する貫通部３１は、その前後に連なる端子部３２と比較して、厚みが大きく形成されている。これにより、貫通部３１は、その幅及び厚みが磁性体コア１０の中空部１１の幅よりも小さいという制約の中で、より大きな断面積で形成されることができる。従って、比較的小さな磁性体コア１０が採用された場合でも、電流検出用バスバー３０の過剰な発熱を防止できる。
【００７０】
また、電流検出装置１において、絶縁筐体４０のバスバー孔４５は、電流検出用バスバー３０の端子部３２との間に隙間が形成されるほど厚みが大きく、また、角部がない。そのため、絶縁筐体４０におけるバスバー孔４５の縁部において、応力の集中による割れは生じにくい。
【００７１】
また、電流検出装置１において、絶縁筐体４０におけるバスバー孔４５の縁には、電流検出用バスバー３０の端子部３２をその表裏各面に接して挟む複数の突起部４５３が形成されている。そのため、振動を受ける環境下においても、絶縁筐体４０におけるバスバー孔４５の縁部と電流検出用バスバー３０の端子部３２との衝突は生じず、異音の発生及び絶縁筐体４０の摩耗は回避される。
【００７２】
また、電流検出装置１において、コア支持部４３が、磁性体コア１０と電流検出用バスバー３０との間に挟み込まれる状態で磁性体コア１０と電流検出用バスバー３０とを支持する。この場合、コア支持部４３は、磁性体コア１０との間に若干の隙間（遊び）が生じる状態で設けられた場合でも、磁性体コア１０の中空部１１における磁性体コア１０と電流検出用バスバー３０の貫通部３１との間に挿入されることにより、電流検出用バスバー３０から受ける圧力によって弾性変形し、磁性体コア１０の内側の周面に密接する。そのため、磁性体コア１０及びコア支持部４３は、車両などの振動を受ける環境において衝突を繰り返すという現象が生じず、振動による摩耗が生じにくい。
【００７３】
また、コア支持部４３に形成された突起部４３１が、磁性体コア１０と電流検出用バスバー３０の貫通部３１とにより挟み込まれる圧力によって塑性変形する。これにより、電流検出用バスバー３０、コア支持部４３及び磁性体コア１０の各々の寸法公差が、突起部４３１の塑性変形の程度によって吸収される。そのため、寸法公差によって磁性体コア１０と電流検出用バスバー３０との間の隙間にコア支持部４３を挿入できなくなる事態を回避できる。
【００７４】
また、電流検出用バスバー３０の貫通部３１の輪郭形状が、磁性体コア１０の中空部１１の輪郭形状と相似な形状であるため、電流検出用バスバー３０と磁性体コア１０との隙間をより小さくすることができる。その結果、より小さな磁性体コア１０を採用することによる装置の小型化が可能となる。
【００７５】
また、電流検出用バスバー３０の端子部３２は、棒状の金属部材に対するプレス加工により簡易に作ることが可能である。
【００７６】
＜その他＞
以上に示した電流検出装置１においては、コア支持部４３の内側面に３つ以上の突起部４３１が形成されているが、同様の３つ以上の突起部４３１が、コア支持部４３の外側面に形成されることも考えられる。その場合の突起部４３１は、磁性体コア１０の内側の周面に当接し、磁性体コア１０と電流検出用バスバー３０とにより挟み込まれる圧力によって塑性変形する。
【００７７】
また、以上に示した実施形態では、磁性体コア１０は、ギャップ部１２と併せて円環状に形成されているが、磁性体コア１０は、他の形状であってもよい。例えば、磁性体コア１０が、ギャップ部１２と併せて多角形の環状であり、電流検出用バスバー３０の貫通部３１の断面形状が、磁性体コア１０の中空部１１が形成する多角形と相似な多角形であることも考えられる。この場合、コア支持部４３の内側面及び外側面は、多角形状の電流検出用バスバー３０の貫通部３１の外側面の輪郭形状及び磁性体コア１０の内側面の輪郭形状の各々に沿う形状に形成される。
【符号の説明】
【００７８】
１ 電流検出装置
１０ 磁性体コア
１１ 磁性体コアの中空部
１２ 磁性体コアのギャップ部
２０ ホール素子
２１ リード線
３０ 電流検出用バスバー
３１ 貫通部
３２ 端子部
３２ｚ 貫通孔
４０ 絶縁筐体
４１ 本体ケース
４２ 蓋部材
４３ コア支持部
４４ 素子支持部
４５ バスバー孔
４７ 爪部（ロック機構）
４８ 枠部（ロック機構）
４９ 基板支持部
５０ 電子基板
５１ コネクタ
５２ 電子基板の欠け部
４３１ コア支持部の突起部
４５１ 平坦面
４５２ 湾曲面
４５３ 突起部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バスバーに流れる電流を検出する電流検出装置であって、
磁性材料からなり、両端がギャップ部を介して対向し、中空部の周囲を囲んで一連に形成された磁性体コアと、
前記磁性体コアの前記ギャップ部に配置され、前記磁性体コアの前記中空部を通過する電流に応じて変化する磁束を検出する磁電変換素子と、
前記磁性体コアの前記中空部を貫通する貫通部と該貫通部に対し前記中空部を貫通する方向の両側各々に連なり前記貫通部よりも幅が大きく厚みが小さい２つの平板状の端子部とが形成された導体からなる電流検出用バスバーと、
２つの前記端子部が外部に露出する状態で、前記磁性体コアと前記磁電変換素子と前記電流検出用バスバーの前記貫通部とを覆いつつそれらを一定の位置関係で支持する絶縁筐体と、を備え、
前記絶縁筐体は、前記磁性体コアの両側から組み合わされる２つの要素筐体からなり、２つの前記要素筐体各々には、前記電流検出用バスバーの前記端子部が貫通するバスバー孔が形成され、前記バスバー孔の縁部は、前記端子部に対し隙間を隔てて対向する平坦面と、該平坦面から突起するとともに前記端子部の表裏各面に接して前記端子部を挟む複数の突起部と、前記端子部の角部に対し隙間を隔てて対向する湾曲面と、により構成されていることを特徴とする電流検出装置。
【請求項２】
前記電流検出用バスバーは、前記磁性体コアの前記中空部を貫通可能な棒状の金属部材の両端部分がプレス加工により他の部分よりも広い幅の平板状に成形された構造を有する部材であり、成形された両端部分が２つの前記端子部を構成する請求項１に記載の電流検出装置。
【請求項１】
バスバーに流れる電流を検出する電流検出装置であって、
磁性材料からなり、両端がギャップ部を介して対向し、中空部の周囲を囲んで一連に形成された磁性体コアと、
前記磁性体コアの前記ギャップ部に配置され、前記磁性体コアの前記中空部を通過する電流に応じて変化する磁束を検出する磁電変換素子と、
前記磁性体コアの前記中空部を貫通する貫通部と該貫通部に対し前記中空部を貫通する方向の両側各々に連なり前記貫通部よりも幅が大きく厚みが小さい２つの平板状の端子部とが形成された導体からなる電流検出用バスバーと、
２つの前記端子部が外部に露出する状態で、前記磁性体コアと前記磁電変換素子と前記電流検出用バスバーの前記貫通部とを覆いつつそれらを一定の位置関係で支持する絶縁筐体と、を備え、
前記絶縁筐体は、前記磁性体コアの両側から組み合わされる２つの要素筐体からなり、２つの前記要素筐体各々には、前記電流検出用バスバーの前記端子部が貫通するバスバー孔が形成され、前記バスバー孔の縁部は、前記端子部に対し隙間を隔てて対向する平坦面と、該平坦面から突起するとともに前記端子部の表裏各面に接して前記端子部を挟む複数の突起部と、前記端子部の角部に対し隙間を隔てて対向する湾曲面と、により構成されていることを特徴とする電流検出装置。
【請求項２】
前記電流検出用バスバーは、前記磁性体コアの前記中空部を貫通可能な棒状の金属部材の両端部分がプレス加工により他の部分よりも広い幅の平板状に成形された構造を有する部材であり、成形された両端部分が２つの前記端子部を構成する請求項１に記載の電流検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１５４２５（Ｐ２０１３−１５４２５Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４８７６８（Ｐ２０１１−１４８７６８）
【出願日】平成２３年７月５日（２０１１．７．５）
【出願人】（０００１８３４０６）住友電装株式会社 (6,135)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月５日（２０１１．７．５）
【出願人】（０００１８３４０６）住友電装株式会社 (6,135)
【Ｆターム（参考）】
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