特許 6268799 電流センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6268799

(24)【登録日】2018年1月12日

(45)【発行日】2018年1月31日

(54)【発明の名称】電流センサ

(51)【国際特許分類】

   G01R 15/20 20060101AFI20180122BHJP

【ＦＩ】

   G01R15/20 C

【請求項の数】6

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-164249(P2013-164249)

(22)【出願日】2013年8月7日

(65)【公開番号】特開2015-34701(P2015-34701A)

(43)【公開日】2015年2月19日

【審査請求日】2016年7月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】アイシン精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107308

【弁理士】

【氏名又は名称】北村 修一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100114959

【弁理士】

【氏名又は名称】山▲崎▼ 徹也

(74)【代理人】

【識別番号】100148183

【弁理士】

【氏名又は名称】森 俊也

(72)【発明者】

【氏名】藤田 範章

(72)【発明者】

【氏名】加藤 学

(72)【発明者】

【氏名】森 和良

【審査官】 小川 浩史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１２０１７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１４７８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭４８−３１４０７（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開平６−８４６６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１４００８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−５８０８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第５４３６５５７（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ １５／００−１５／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の溝部及び当該複数の溝部の夫々を隔てる隔壁部を有する磁性体のコアと、
前記コアを当該コアの外形に沿って覆う非磁性体材料からなるハウジングと、
前記複数の溝部の夫々に挿通され、被測定電流を流す複数の導体と、
前記導体の挿通方向と一致する方向に設けられた貫通孔及び当該貫通孔の周囲に形成されたランドを有し、前記ハウジングに固定される回路基板と、
前記導体に流れる被測定電流による磁界の強さを検出し、前記溝部に沿って前記ハウジングの前記回路基板が固定される側とは反対側から前記回路基板に向かって凹むように設けられた前記ハウジングの凹溝において、前記コアの溝部における前記導体よりも前記溝部の開口部の側に、検出方向を前記溝部の間隔方向に沿うように配置され、前記貫通孔に挿入された上で前記ランドと電気的に接続される接続端子を有する検出素子と、
前記ハウジングに設けられ、前記検出素子を予め設定された固定位置に案内するガイド部と、
を備えた電流センサ。

【請求項2】

前記ガイド部が、前記凹溝のうち前記回路基板に対向する部位における前記回路基板とは反対側となる前記凹溝の内側を向く側から前記接続端子の挿通方向奥側に向けて径が縮小するように形成され、前記検出素子の接続端子を予め設定された固定位置に案内する孔部を含む請求項１に記載の電流センサ。

【請求項3】

前記ガイド部が、前記凹溝において前記コアの溝部の間隔方向に対応する当該凹溝の間隔方向に突出して設けられ、前記検出素子の挿通方向手前側から挿通方向奥側に向けて突出量が大きくなり、前記検出素子のモールド部を予め設定された固定位置に案内する突出部を含む請求項１又は２に記載の電流センサ。

【請求項4】

前記ハウジングに前記回路基板を固定した状態で、前記ハウジングと前記回路基板との間に隙間が設けられている請求項１から３のいずれか一項に記載の電流センサ。

【請求項5】

前記コアの溝部の前記間隔方向に沿った前記隔壁部の長さが前記コアの溝部の前記間隔方向における前記複数の溝部の両外側の外壁部の前記コアの溝部の前記間隔方向に沿った長さよりも長く設定されている請求項１から４のいずれか一項に記載の電流センサ。

【請求項6】

前記隔壁部の長さが前記外壁部の長さの√３倍以上の長さで設定されている請求項５に記載の電流センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、導体に流れる電流を測定する電流センサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、導体に流れる電流の測定に、例えばホール素子等の磁気検出素子を利用した電流センサが利用されてきた。このような電流センサにおいて、磁束を集める集磁コアとその磁束密度を検出する磁気検出素子との位置関係は、電流センサの小型化及び電流検出精度に大きく影響するので、精度良く位置決めすることが望まれる。また、磁気検出素子の端子がリード線である場合、リード線と回路基板との接合状態が電流センサの信頼性品質に大きく影響するので、リード線を回路基板のランド等と適切に接続することが望まれる。この種の技術として下記に出展を示すものがある（例えば特許文献１及び２）。

【0003】

特許文献１に記載の電流検出装置は、一辺にギャップ部が設けられた略ロ字状のコアがケース内に固定され、ギャップ部中に配置されたホールＩＣがコアに生じる磁束変化を検出する。ホールＩＣのリードは所定の形状にフォーミングされ、ケースに一体成形された入出力用のコネクタ端子に直接接続される。

【0004】

特許文献２に記載の電流センサは、所定の間隔のギャップを有するリング形状のコアが樹脂ケースと一体成形され、樹脂ケースの収容部内にギャップの少なくとも一部が露出されると共に、収容部内に収容された基板に実装された磁電変換素子がギャップ上に配置される。磁電変換素子はモールド部からリード線が突出するリードタイプのものが用いられる。モールド部は基板の厚さ方向において当該基板から離れるほどギャップの間隔方向における厚さが薄くされたテーパ部を有し、当該テーパ部におけるテーパ状の外面の少なくとも一部がギャップの間隔方向において両端面と相対して構成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００２−２４３７６７号公報

【特許文献2】特開２０１２−１８１２０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載の電流検出装置は、コアとホールＩＣとの位置関係について規定されていない。このため、ホールＩＣのリードをフォーミングする際の曲げ寸法のバラツキにより、コアとホールＩＣとの位置関係が大きく変動し、電流検出精度に大きく影響する。また、ホールＩＣがコアに対して固定されていないので、例えば振動等によりホールＩＣが動いた場合、検出精度に影響し、精度良く電流測定を行うことができなくなる可能性がある。そこで、別途、固定部材を用いて固定することも考えられるが、コストアップの要因となる。

【0007】

一方、特許文献２に記載の電流センサは、リード線を基板に半田付けする際、リード線を基板のスルーホールに直接挿入しなければならず、リード線の位置とスルーホールの位置とがずれている状態で挿入し半田付けするとリード線に応力が生じてしまう。係る状態で、振動や熱衝撃が加わると、磁電変換素子、基板、樹脂ケースの夫々の線膨張係数の差に応じて半田付けした部分が繰り返し応力により疲労し、耐久性に支障が出る可能性がある。

【0008】

本発明の目的は、上記問題に鑑み、組み付けが容易で、電流検出の精度が高く、耐久性の高い電流センサを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するための本発明に係る電流センサの特徴構成は、複数の溝部及び当該複数の溝部の夫々を隔てる隔壁部を有する磁性体のコアと、前記コアを当該コアの外形に沿って覆う非磁性体材料からなるハウジングと、前記複数の溝部の夫々に挿通され、被測定電流を流す複数の導体と、前記導体の挿通方向と一致する方向に設けられた貫通孔及び当該貫通孔の周囲に形成されたランドを有し、前記ハウジングに固定される回路基板と、前記導体に流れる被測定電流による磁界の強さを検出し、前記溝部に沿って前記ハウジングの前記回路基板が固定される側とは反対側から前記回路基板に向かって凹むように設けられた前記ハウジングの凹溝において、前記コアの溝部における前記導体よりも前記溝部の開口部の側に、検出方向を前記溝部の間隔方向に沿うように配置され、前記貫通孔に挿入された上で前記ランドと電気的に接続される接続端子を有する検出素子と、前記ハウジングに設けられ、前記検出素子を予め設定された固定位置に案内するガイド部と、を備えている点にある。

【0010】

このような特徴構成とすれば、コアを収容するハウジングに回路基板を固定し、当該回路基板が固定されたハウジングに検出素子の接続端子挿通用のガイド部を設けるので、コアに対する検出素子の位置決めを精度良く行うことが可能となる。したがって、製造時におけるコアと検出素子との位置ずれを低減することができるので、電流検出精度を向上することが可能となる。また、検出素子の接続端子がガイド部により案内されて回路基板の貫通孔に挿通されるので、回路基板に対する検出素子の組み付けを容易に行うことが可能となる。また、接続端子が折り曲げ加工されないので、接続端子の長さを短くすることができる。このため、振動等による検出素子の位置ずれを抑制することができ、精度良く電流検出を行うことが可能となる。また、各部の線膨張係数の差に起因して、接続端子と回路基板とを接合部に応力が加わらないようにすることができるので、熱衝撃による耐久性を向上することができる。

【0011】

また、前記ガイド部が、前記凹溝のうち前記回路基板に対向する部位における前記回路基板とは反対側となる前記凹溝の内側を向く側から前記接続端子の挿通方向奥側に向けて径が縮小するように形成され、前記検出素子の接続端子を予め設定された固定位置に案内する孔部を含むと好適である。

【0012】

このような構成とすれば、検出素子の接続端子を回路基板の貫通孔に折り曲げることなく案内することが可能となる。したがって、所期の位置に検出素子を配置することができ、電流の検出精度の悪化を防止できる。

【0013】

また、前記ガイド部が、前記凹溝において前記コアの溝部の間隔方向に対応する当該凹溝の間隔方向に突出して設けられ、前記検出素子の挿通方向手前側から挿通方向奥側に向けて突出量が大きくなり、前記検出素子のモールド部を予め設定された固定位置に案内する突出部を含むと好適である。

【0014】

このような構成とすれば、検出素子を凹溝の内部に挿通配置する際に、検出素子が突出部によって案内されるため、検出素子を凹溝における所期の位置に配置することが可能となる。したがって、電流の検出精度の悪化を防止できる。

【0015】

また、前記ハウジングに前記回路基板を固定した状態で、前記ハウジングと前記回路基板との間に隙間が設けられていると好適である。

【0016】

このような構成とすれば、ハウジングに回路基板を固定した場合であっても、回路基板のうちハウジングの側に向く面に形成されたランドに形成されるフィレットを目視により確認することが可能となる。したがって、回路基板に対する検出素子の半田付けに係る信頼性を高めることができる。

【0017】

また、前記コアの溝部の前記間隔方向に沿った前記隔壁部の長さが前記コアの溝部の前記間隔方向における前記複数の溝部の両外側の外壁部の前記コアの溝部の前記間隔方向に沿った長さよりも長く設定されていると好適である。

【0018】

このような構成とすれば、隔壁部に生じる当該隔壁部を挟んで配設される２本の導体を流れる電流による磁束同士が互いに影響し合うことを抑制することができる。したがって、電流の検出精度を高めることが可能となる。

【0019】

また、前記隔壁部の長さが前記外壁部の長さの√３倍以上の長さで設定されていると好適である。

【0020】

このような構成とすれば、複数の導体に３相交流電流が流れる場合であっても、隔壁部に生じる互いに隣接する導体に流れる電流に起因した磁束の影響を低減することが可能となる。したがって、３相交流電流の検出精度を高めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】電流センサを構成する各部を展開した図である。

【図2】電流センサを模式的に示した正面図である。

【図3】電流センサを模式的に示した背面図である。

【図4】ガイド部の斜視図である。

【図5】ガイド部の側面図である。

【図6】回路基板に半田付けされた検出素子の側面図である。

【図7】コアの正面図である。

【図8】三相交流の電流波形を示した図である。

【図9】本実施形態に係る電流センサの磁束密度のシミュレーション結果である。

【図10】隔壁部の長さを変更した場合の磁束密度のシミュレーション結果である。

【図11】電流センサの製造に用いる治具を示した図である。

【図12】ハウジングの正面図である。

【図13】コアが装着されたハウジングの正面図である。

【図14】ハウジングに回路基板を固定した状態の図である。

【図15】回路基板に治具を用いて検出素子の接続端子を挿通させた状態の図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

本発明に係る電流センサは、導体に流れる被測定電流を測定可能に構成されている。ここで、導体に電流が流れる場合には、当該電流の大きさに応じて導体を軸心として磁界が発生する（アンペールの右手の法則）。本電流センサは、このような磁界の強さを検出し、検出された磁界の強さに基づいて導体に流れる電流（電流値）を測定する。

【0023】

本実施形態に係る電流センサ１００の展開図が図１に示される。図１には、柱状の導体からなる２本の導体３が示される。以下では理解を容易にするために、導体３が延在する方向を延在方向Ａとし、２本の導体３の間隔方向をＢ、延在方向Ａ及び間隔方向Ｂの双方に直交する方向をＣとして説明する。また、図２には導体３の延在方向Ａ視における回路基板４側からの電流センサ１００を模式的に示した図が示され、図３には導体３の延在方向Ａ視における図２とは逆側からの電流センサ１００を模式的に示した図が示される。なお、図２及び図３には、電流センサ１００への電源供給や、検出結果の出力等に用いられるコネクタ２００も示される。以下、図１−図３を用いて説明する。

【0024】

コア１は、複数の溝部１１及び当該溝部１１の夫々を隔てる隔壁部１２を有して構成される。また、複数の溝部１１の両外側には外壁部１３を有する。本実施形態では、図１及び図２に示されるように、コア１は略Ｕ字状の２つの溝部１１を有して構成される。したがって、本実施形態のコア１は、１つの隔壁部１２を有する。隔壁部１２及び外壁部１３は、溝部１１の開口部１１Ａの側の開口幅が底部１１Ｂの側の開口幅よりも狭くなるように互いに間隔方向Ｂに沿って突出する突出部１４が設けられる。このようなコア１は、磁性体から構成される。本実施形態に係るコア１は、溝部１１を有する金属磁性体よりなる平板を図１−図３のＡ方向に積層して形成される。上記金属磁性体は、軟磁性の金属であり、電磁鋼板（珪素鋼板）やパーマロイ、パーメンジュール等が相当する。

【0025】

ハウジング２は、コア１を当該コア１の外形に沿って覆う。コア１の外形に沿って覆うとは、コア１の形状に沿って収容することを意味する。したがって、コア１の溝部１１の互いに対向する内壁部分もハウジング２により覆われる。このようなハウジング２は、非磁性体材料である樹脂により構成される。これにより、コア１と後述する導体３とを絶縁することが可能となる。

【0026】

導体３は複数からなり、複数の溝部１１の夫々に挿通され、被測定電流が流される。上述のように本実施形態では導体３は２本からなる。この２本の導体３は、夫々、コア１の２つの溝部１１の夫々に挿通される。ここで、上述のようにコア１はハウジング２により覆われている。したがって、導体３はハウジング２を介してコア１の溝部１１に挿通される。例えば、この導体３は、図示しない３相モータと当該３相モータに通電するインバータとを接続するのに利用されるバスバーが相当する。導体３には、Ａ方向に沿って被測定電流が流れ、本電流センサ１００はこの電流を測定する。本実施形態では、導体３は２本から構成され、被測定電流は３相交流電流のうちの２つの電流が該当する。

【0027】

回路基板４は、導体３の挿通方向と一致する方向に設けられた貫通孔４１及び当該貫通孔４１の周囲に形成されたランド４２を有し、ハウジング２に固定される。貫通孔４１とは、回路基板４の板厚方向に沿って回路基板４を貫通する孔である。本実施形態では、回路基板４の表面及び裏面における貫通孔４１の周囲にランド４２が形成される。回路基板４の表面とは回路基板４の面のうちコア１の側を向く面である。回路基板４の裏面とは回路基板４の面のうちコア１と反対の側を向く面である。

【0028】

貫通孔４１の周囲とは、回路基板４の表面及び裏面に沿った、貫通孔４１を中心とした周りである。このような貫通孔４１に検出素子５の接続端子５１を挿入し、回路基板４の裏面のランド４２に半田を溶着することにより、回路基板４の表面及び裏面の夫々のランド４２にフィレットが形成される。また、貫通孔４１の内部にも半田が入り込む。これにより、接続端子５１の回路基板４に対する半田の固着強度を向上させることができる。

【0029】

導体３の挿通方向と一致する方向に設けられた貫通孔４１とは、貫通孔４１の軸心と導体３の挿通方向とが互いに平行になることを意味する。この状態で、回路基板４はハウジング２に固定される。本実施形態では、回路基板４は、ハウジング２に対して３本のネジ７１により締結固定される。

【0030】

検出素子５は、貫通孔４１に挿入された上でランド４２と電気的に接続される接続端子５１を有する。これにより、回路基板４の側から検出素子５に電源を供給したり、検出素子５から回路基板４の側に検出信号を伝達したりすることが可能となる。

【0031】

また、検出素子５は、溝部１１に沿ったハウジング２の凹溝２１において、コア１の溝部１１における導体３よりも溝部１１の開口部１１Ａの側に、検出方向を溝部１１の間隔方向（Ｂ方向）に沿うように配置される。溝部１１に沿ったハウジング２の凹溝２１とは、互いに対向するコア１の隔壁部１２及び外壁部１３をハウジング２が所定の厚さで覆った結果、コア１の溝部１１の形状に沿ってハウジング２に形成された溝をいう。「コア１の溝部１１における導体３よりも溝部１１の開口部１１Ａの側に」とは、ハウジング２に収容されたコア１の溝部１１を基準に考えた場合、コア１の溝部１１に挿通される導体３よりも開口部１１Ａの側を意味する。このため、検出素子５は、コア１において、導体３よりも溝部１１の開口端部に近い側に配置される。このような検出素子５が配置される位置は、上述したコア１の突出部１４に挟まれる位置に相当する。ここで、コア１の溝部１１の導体３の上端よりコア１の開口部側には、導体３に流れる電流に応じて生じた磁界が集磁される。集磁された磁界は、検出素子５の配された近傍ではコア１の溝部１１の間隔方向（Ｂ方向）の磁界となる。このような磁界は、ハウジング２の凹溝２１においても同様に生じる。

【0032】

検出素子５は、検出方向をＢ方向に一致させて配置される。したがって、導体３に流れる被測定電流による磁界の強さを効果的に検出することが可能となる。被測定電流による磁界とは、被測定電流が導体３に流れることにより、導体３の軸心を中心として径方向に生じる磁界である。なお、本実施形態では、コア１の一つの溝部１１に対して、２つの検出素子５が配置される。したがって、本実施形態ではコア１は２つの溝部１１を有するので、４つの検出素子５が配置される。ここで、同一の溝部１１に配置された検出素子５は同方向の磁束密度を検出する。したがって、同一の溝部１１に配置された検出素子５の検出信号が異なる方向の磁束密度を示すものである場合や、同一の溝部１１に配置された検出素子５の検出結果が所期のずれに対して著しくずれた場合には、いずれかの検出素子５が故障していることがわかる。係る故障判定を行うために、本実施形態では同一の溝部１１に２つの検出素子５が配置される。

【0033】

ガイド部６は、ハウジング２に設けられる。ガイド部６は、検出素子５を予め設定された固定位置に案内する。予め設定された固定位置とは、検出素子５がＢ方向に沿って、上述したコア１の突出部１４で挟まれる位置である。ガイド部６はこのような位置に検出素子５を案内する。

【0034】

以下、本実施形態に係るガイド部６について図面を用いて説明する。本実施形態では、ガイド部６は、孔部６１及び突出部６２で構成される。これらの孔部６１及び突出部６２は、図４に示されるようにハウジング２の凹溝２１に設けられる。孔部６１は、凹溝２１のうち回路基板４に対向する部位における回路基板４とは反対側に設けられ、接続端子５１の挿通方向奥側に向けて径が縮小するように構成される。凹溝２１のうち回路基板４に対向する部位とは、凹溝２１において回路基板４と隣接する側面部２２に相当する。「回路基板４とは反対側」とは、このような側面部２２において、回路基板４の側を向く面とは反対側の面、すなわち凹溝２１の内側を向く側が相当する。ここで、検出素子５の接続端子５１は、凹溝２１において、回路基板４と直交する側から回路基板４の側に向けて挿通される。よって、挿通方向奥側に向けて径が縮小するとは、側面部２２において凹溝２１の側から回路基板４に向けて孔部６１の径が小さくなることをいう。このような孔部６１の先には、隙間を隔てて回路基板４の貫通孔４１が対向して配置される。これにより、接続端子５１を貫通孔４１に案内することが可能となる。

【0035】

また、突出部６２は、凹溝２１において当該凹溝２１の間隔方向に突出して設けられ、検出素子５の挿通方向手前側から挿通方向奥側に向けて突出量が大きくなるように構成される。凹溝２１の間隔方向とは、コア１の溝部１１の間隔方向に対応し、図４及び図５におけるＢ方向に相当する。ここで、検出素子５は、接続端子５１と、当該接続端子５１に接続されたホール素子を樹脂封入したモールド部５２と、を有して構成される。突出部６２は、挿通方向手前側から開口幅が検出素子５のモールド部５２の幅（Ｂ方向に沿う長さ）になるように、次第に開口幅が狭くなるように形成される。これにより、検出素子５のモールド部５２を所定の固定位置に案内することが可能となる。

【0036】

本電流センサ１００は、ハウジング２に回路基板４が固定された状態で、ハウジング２と回路基板４との間に隙間が設けられている。上述のように回路基板４はハウジング２に対してネジ７１により締結固定される。本実施形態では、ネジ７１により締結固定される部位以外は、図６に示されるように、回路基板４はハウジング２に対して離間して配置される。これにより、回路基板４の板厚方向に直交する方向から隙間を介して目視により回路基板４の表面及び裏面のランド４２に形成されたフィレットを確認することができるので、半田付けが適切に行われているか否かを外観検査等により確認することが可能となる。

【0037】

本実施形態では、コア１は、１つの隔壁部１２と２つの外壁部１３とを有している。この隔壁部１２及び外壁部１３は、図７に示されるように、間隔方向に沿った隔壁部１２の長さが外壁部１３の間隔方向に沿った長さよりも長く設定されている。間隔方向とはコア１の溝部１１の間隔方向であり、図７におけるＢの方向が相当する。このため、間隔方向に沿った隔壁部１２の長さとは、図７におけるＷ１が相当し、外壁部１３の間隔方向に沿った長さとは、図７におけるＷ２が相当する。したがって、隔壁部１２及び外壁部１３は、Ｗ１＞Ｗ２の関係が成立するように構成される。

【0038】

特に、隔壁部１２の長さが外壁部１３の長さの√３倍以上の長さで設定されていると好適である。以下、この理由について説明する。図８には、３相交流の電流波形が示される。２本の導体３に流れる電流を３相交流のうちのＵ相及びＶ相とする。２本の導体３に流れる電流による磁束を検出する場合、｜Ｉｕ−Ｉｖ｜が最大となる時にコア１が飽和する。ここで、ＩｕはＵ相の電流、ＩｖはＶ相の電流、ＩｗはＷ相の電流である。

【0039】

２本の導体３の夫々に流れる電流は、以下の（１）式及び（２）式で表される。

【数1】

【数2】

【0040】

（２）式は加法定理により（３）式で表される。

【数3】

【0041】

一方、コア１の飽和時は、

【数4】

であり、（５）式が得られる。

【数5】

【0042】

（５）式を時間ｔについて微分すると、

【数6】

が得られ、左辺が０になるとき、（７）式の関係が得られる。

【0043】

【数7】

したがって、ωｔについて解くと、（８）式が得られる。

【数8】

【0044】

（８）式より、１２０度を基準に１８０度毎にコア１の飽和ポイントがある。ここで、例えば夫々の導体３に流れる電流が±９００Ａであるとするとコア１の隔壁部１２には９００Ａ×√３倍相当の磁束が流れることになる。

【0045】

図９には、隔壁部１２の間隔方向の長さを外壁部１３の間隔方向の長さの√３倍にした場合にコア１に生じる磁束のシミュレーション結果が示される。また、比較のために、図１０には、隔壁部１２の間隔方向の長さを外壁部１３の間隔方向の長さと等しくした場合にコア１に生じる磁束のシミュレーション結果が示される。図９及び図１０においては、矢印の向きが磁束の向きに対応し、矢印の線の太さが磁束密度の高さに対応する。したがって、矢印が太い程、磁束密度が高く、矢印が細い程、磁束密度が低いことを示している。なお、図９及び図１０においては、コア１においてネジ７１が貫通する貫通孔及び突出部１４を省略している。

【0046】

図１０に示されるように、コア１の隔壁部１２の間隔方向の長さと外壁部１３の間隔方向の長さとが等しい場合には、隔壁部１２における磁束密度が高くなる。これより、コア１の隔壁部１２において２本の導体３により生じる磁束同士が影響し合い、コア１の溝部１１に設けられる検出素子５が精度良く磁束を検知することができない。

【0047】

一方、図９に示されるように、コア１の隔壁部１２の間隔方向の長さが外壁部１３の間隔方向の長さよりも長い場合には、隔壁部１２における磁束密度が図１０の例に比べて低い。このため、コア１の隔壁部１２において２本の導体３により生じる磁束同士が影響し合うことがなく、コア１の溝部１１に設けられる検出素子５が精度良く磁束を検知することが可能となる。

【0048】

図８に示されるように３相交流の電流は位相差が１２０度であり、上記のように２本の導体３の夫々に生じる磁束の位相差も１２０度であるので、コア１を最小化するためには、隔壁部１２の間隔方向の長さを外壁部１３の間隔方向の長さに対して√３倍にすると好適である。なお、外壁部１３の間隔方向の長さは適宜変更することが可能である。例えば、コア１の外壁部１３を本実施形態の外壁部１３の間隔方向の長さよりも長くし、隔壁部１２の間隔方向の長さを外壁部１３の間隔方向の長さと同じ長さにすることも可能である。係る場合でも、各磁束同士が影響し合うことが無ければ良い。すなわち、コア１の隔壁部１２及び外壁部１３の間隔方向の長さは、電流センサ１００の大きさ及び導体３に流れる電流により生じる磁束密度に応じて適宜変更することが可能である。

【0049】

次に、本電流センサ１００の製造方法について説明する。電流センサ１００の製造にあたり、図１１に示されるような治具１５０が用いられる。治具１５０の所定の面には、検出素子５がモールド部５２から挿入された状態で当該検出素子５を支持する支持部１５１が設けられる。この支持部１５１は、モールド部５２を挿入した場合に接続端子５１が立設するように形成される。支持部１５１の位置は、支持部１５１に挿入された検出素子５の接続端子５１が、回路基板４における貫通孔４１に貫通可能なように、貫通孔４１の位置に合わせて設けられる。また、治具１５０における支持部１５１が形成される面には、ハウジング２の位置決め孔（図示せず）と嵌合する突出部１５２が設けられる。これにより、立設する接続端子５１が貫通孔４１に挿通し易くなる。

【0050】

一方、ハウジング２にはコア１が収容され、圧入及び熱カシメ等により組み付けされる。図１２にはハウジング２の正面図が示され、図１３にはハウジング２にコア１を装着した図が示される。ハウジング２に対するＡ方向のコア１の支持は、ハウジング２の底面２５から立設する壁部のうち、ＡＢ面に平行な壁部８１、８２にＡ方向に沿って設けられた凸壁８３、８４を用いて行われる。具体的には、ハウジング２にコア１を収容し、ハウジング２の底面２５にコア１を押し付けた状態で、凸壁８３、８４を熱カシメによりＣ方向に沿ってコア１の側に屈曲させて固定する。

【0051】

ハウジング２に対するＢ方向のコア１の支持は、ハウジング２に収容されたコア１の隔壁部１２のＡＣ面に対向するように、ハウジング２の底面２５からＡ方向に沿って設けられた柱状凸部８５、８６を用いて行われる。具体的には、柱状凸部８５及び柱状凸部８６のＢ方向に沿う間隔を、コア１の隔壁部１２のＢ方向に沿う長さよりもやや小さく設定する。これにより、ハウジング２にコア１を収容すると、柱状凸部８５及び柱状凸部８６で、隔壁部１２をＢ方向両外側から挟持して支持することが可能となる。このように挟持される隔壁部１２のＢ方向の寸法を精度良く維持することにより、ハウジング２に対するＢ方向のコア１の位置決めを精度良く行うことができる。なお、柱状凸部８５及び柱状凸部８６がコア１によりＢ方向外側に向けて拡がることになるが、係る際のハウジング２の底面２５に生じる応力を緩和するために、ハウジング２の底面２５における柱状凸部８５及び柱状凸部８６のＢ方向の外側には、開口部８７、８８が形成されている。

【0052】

ハウジング２に対するＣ方向のコア１の支持は、ハウジング２の壁部８１の内壁８８に設けられた凸状部８９、９０を用いて行われる。具体的には、ハウジング２に収容されたコア１を凸状部８９、９０でハウジング２の壁部８２の内壁９１にコア１のＡＢ面に平行な面を押し付けることにより、Ｃ方向の位置決めを行うことが可能となる。なお、凸状部８９、９０がコア１によりＣ方向外側に向けて押圧されることになるが、係る際のハウジング２の底面２５に生じる応力を緩和するために、凸状部８９、９０を中心に壁部８１に沿ってハウジング２の底面２５には、開口部９２、９３が形成されている。

【0053】

このようにコア１をハウジング２に対して圧入及び熱カシメ等で組み付け固定し、コア１をハウジング２に対するＡ方向、Ｂ方向、及びＣ方向の支持を行うので、コア１をハウジング２に対して精度良く位置決めすることが可能となる。

【0054】

このようにコア１が組み付けられたハウジング２に対し、回路基板４がネジ７１により締結固定される（図１４）。このような状態のものを、上述した検出素子５が支持部１５１に挿入された治具１５０上に、ハウジング２が上述の突出部１５２と位置決めされて配置される（図１５）。これにより、ガイド部６により接続端子５１が回路基板４の貫通孔４１に挿通される。その後、回路基板４のランド４２と、検出素子５の接続端子５１とが半田により接続される。その後、治具１５０を取り外し、電流センサ１００が完成する。

【0055】

〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、コア１が２つの溝部１１を有するとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。コア１が溝部１１を３つ以上備えて構成することも当然に可能である。係る場合において、３相交流電流を検出する場合には、正常であれば３つの電流値の総和はゼロとなるので、検出素子５の異常検出のために、１つの溝部１１に検出素子５を１つずつ備える構成とするだけで良い。

【0056】

上記実施形態では、ガイド部６が孔部６１及び突出部６２であるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。ガイド部６として、孔部６１及び突出部６２のいずれか一方のみを備える構成とすることも可能であるし、孔部６１及び突出部６２とは異なる形態でガイド部６を構成することも可能である。

【0057】

上記実施形態では、ハウジング２に回路基板４を固定した状態で、ハウジング２と回路基板４との間に隙間が設けられ、回路基板４の表面に沿って半田のフィレットが視認可能であるして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。ハウジング２に回路基板４を固定した状態で、ハウジング２と回路基板４との間に設けられる隙間が、少なくともランド４２の周囲のみであるように構成することも当然に可能である。係る場合であっても、回路基板４の表面及び裏面のランド４２にフィレットが形成され、半田の固着強度を高めることが可能である。

【0058】

上記実施形態では、コア１の間隔方向に沿った隔壁部１２の長さが外壁部１３の間隔方向に沿った長さよりも長く設定されているとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。コア１の間隔方向に沿った隔壁部１２の長さと、外壁部１３の間隔方向に沿った長さとを等しく構成することも可能であるし、コア１の間隔方向に沿った隔壁部１２の長さを、外壁部１３の間隔方向に沿った長さよりも短く構成することも可能である。

【0059】

本発明は、導体に流れる電流を測定する電流センサに用いることが可能である。

【符号の説明】

【0060】

１：コア
１１：溝部
１２：隔壁部
１３：外壁部
２：ハウジング
２１：凹溝
３：導体
４：回路基板
４１：貫通孔
４２：ランド
５：検出素子
５１：接続端子
６：ガイド部
６１：孔部
６２：突出部
１００：電流センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】