JP5058925B2

JP5058925B2 - 電流センサ

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Publication number: JP5058925B2
Application number: JP2008238955A
Authority: JP
Inventors: 記夫松村; 達也青木
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2008-09-18
Filing date: 2008-09-18
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2028-09-18
Also published as: US20100066350A1; DE102009041668A1; JP2010071777A; DE102009041668B4; US7936165B2

Description

本発明は、電流センサに係り、ハウジングと、前記ハウジングに支持され、かつ、バッテリに備えられたバッテリポストと接続し電流が流れるバスバと、前記バスバの前記電流の流れ方向を軸とした軸周りを囲むように配置された環状のシールド板と、前記ハウジングに設けられ、かつ、前記バスバに電流が流れたときに発生する磁界の磁束密度を検出して電気信号に変換する磁電変換素子と、を有する電流センサに関するものである。

上述した電流センサとして図１３に示すようなものが一般的に知られている（例えば特許文献１）。電流センサ１は、電流が流れる導体としてのバスバ３と、バスバ３をインサートした状態で形成されているセンサハウジング２と、バスバ３の電流の流れ方向Ｙ軸周りを囲むように配置されたシールド板としての環状のコア４と、バスバ３に電流が流れたときに発生する磁界の磁束密度を検出して電気信号に変換する磁電変換素子としてのホールＩＣ５と、ホールＩＣ５を搭載する回路基板６と、図示しない外部出力端子と、ケース２９と、を備えている。このホールＩＣ５は、コア４に囲まれた空間に配置されている。

上述した構成の電流センサ１は、バスバ３に電流が流れるとその電流に応じた磁束密度の磁界が発生する。ホールＩＣ５は、コア４により収束された磁界の磁束密度を電気信号に変換して、電流に応じた信号として出力する。また、コア４は、外部からの磁界の影響をシールドする機能も有している。

コア４は、第１の分割シールド板４Ａと、第２の分割シールド板４Ｂとに分割されて設けられている。そして、第１の分割シールド板４Ａ、第２の分割シールド板４Ｂの各々が、ケース２９の外側面に固定されるように設けられている。これにより、ケース２９の外側面に第１の分割シールド板４Ａ、第２の分割シールド板４Ｂを固定するだけでコア４内にバスバ３を貫通させることができる。

しかしながら、上述した電流センサ１は、コア４を第１の分割シールド板４Ａ及び、第２の分割シールド板４Ｂに分割して用いるため、部品点数、及び、組付け工数が多いという問題があった。
特願２００７−３２６２６３号公報

そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、部品点数、及び、組付け工数を低減した電流センサを提供することを課題とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、ハウジングと、前記ハウジングに支持され、かつ、バッテリに備えられたバッテリポストと接続し電流が流れるバスバと、前記バスバの前記電流の流れ方向を軸とした軸周りを囲むように配置された環状のシールド板と、前記ハウジングに設けられ、かつ、前記バスバに電流が流れたときに発生する磁界の磁束密度を検出して電気信号に変換する磁電変換素子と、を有する電流センサにおいて、前記ハウジングに、互いの間に前記磁電変換素子を挟むように一対設けられ、かつ、一方の端が開口し、この開口を通して前記シールド板が挿入されて前記ハウジングに取り付ける第一スリットを有していることを特徴とする電流センサに存する。

請求項２記載の発明は、前記磁電変換素子からの電気信号を出力する外部出力端子の先端部が、前記バスバに設けられた第二スリット内に遊挿されて貫通し、前記バッテリポストが設けられたバッテリの端面に対して直交する方向に伸びていることを特徴とする請求項１に記載の電流センサに存する。

請求項３記載の発明は、前記磁電変換素子からの電気信号を出力する外部出力端子の先端部が、前記バッテリポストが設けられた前記バッテリの端面に対して平行に伸びていて、かつ、前記バッテリから離れる方向に伸びていることを特徴とする請求項１に記載の電流センサに存する。

以上説明したように請求項１記載の発明によれば、第一スリットは、環状に形成されたシールド板を挿入するために、ハウジングに一対設けられている。このため、バスバの電流の流れ方向を軸とした軸周りを囲むように分割したシールド板を固定する作業を行わなくても、第一スリットにシールド板を挿入することにより、シールド板を組み付け可能となる。このため、組み付け工数や、部品点数を低減した電流センサを得ることができる。

請求項２記載の発明によれば、外部出力端子及び該外部出力端子の先端部が、第二スリットを貫通し、前記バッテリの前記バッテリポストが設けられた端面に対して直交する方向に伸びている。このため、バスバの負荷などが接続する接続部と、バッテリとの間の、空きスペースを有効に利用することが可能となり、電流センサは小型化できる。

また、外部出力端子及び該外部出力端子の先端部が、バッテリポストの設けられた端面と直交する方向に伸びている。このため、バッテリポストの周囲形状による制限を受けることなく、バッテリを搭載することが可能となる。

請求項３記載の発明によれば、外部出力端子及び該外部出力端子の先端部が、バッテリポストが設けられた前記バッテリの端面に対して平行に伸びていて、かつ、前記バッテリから離れる方向に伸びている。このため、バスバに、第二スリットを作成するために板金を打ち抜く等の形状に影響を与えずに、ホールＩＣを搭載することができる。

また、外部出力端子及び該外部出力端子の先端部が、バッテリポストが設けられた前記バッテリの端面に対して平行に伸びている。このため、バッテリポストの周囲形状による制限を受けることなく、バッテリを搭載することが可能となる。

以下、本発明の第１実施形態を図１乃至図１１に基づいて説明する。本発明の一実施形態にかかる電流センサ１は、バッテリ９の一対のバッテリポストの一方に、バッテリ端子９４を介して接続される。

バッテリ９は図１に示すように、収容ケース９２と、一対のバッテリポスト（一方のみ図示）とを少なくとも備えている。収容ケース９２は、絶縁性の合成樹脂等で構成され、箱状に形成されている。収容ケース９２は、互いに電気的に接続された複数のセル板等が収容されている。

一対のバッテリポストは、それぞれ、略円柱状に形成され、一端がバッテリ９の端面９ａから突出し、他端が収容ケース９２内に収容された複数のセル板のうち両端に位置するセル板と電気的に接続されている。一対のバッテリポストのうち一方のバッテリポスト９１（以下、単にバッテリポスト９１という）には、バッテリ端子９４が接続され、バッテリ端子９４を介して、電流センサ１が接続される。

電流センサ１は、図１に示すように、全体として略Ｌ字状に形成されている。電流センサ１は、一端部１ａがバッテリ９の端面９ａと平行に配され、他端部１ｂがバッテリ９の側面９ｂと平行に配される。電流センサ１は、第二スリット３５等、を備えたバスバ３と、バスバ３をインサート形成している、第一スリット２０等を備えたハウジングとしてのセンサハウジング２と、シールド板としてのコア４と、磁電変換素子としてのホールＩＣ５と、ホールＩＣ５を搭載する回路基板６と、ホールＩＣ５からの電気信号を出力する外部出力端子７と、カバー部材８と、を備えている。

バスバ３は、導電性の板金をプレス加工して形成されている。バスバ３は、図２に示すように、第一の平板部３８と、第一の平板部３８の端部に直交して連なる第二の平板部３９とで、略Ｌ字状に形成されている。バスバ３は図２に示すように、第二スリット３５等を備えた電源用バスバ３１と、スタータ用バスバ３２と、オルタネータ用バスバ３３と、可溶体３０と、を備えている。

電源用バスバ３１は、一対の第一スリット３４と、第二スリット３５と、接続孔３１ａとを備えている。電源用バスバ３１は、略矩形状に形成され、第一の平板部３８の中央に設けられている。また、電源用バスバ３１は、バッテリ９の端面９ａと平行に配されている。電源用バスバ３１は、センサハウジング２の後述する水平部２４の中央にインサート成形されている。

第一スリット３４は、電源用バスバ３１の両側の側部に一対に設けられている。一対に設けられた第一スリット３４のうち一方は、電源用バスバ３１の一方の側部と、スタータバスバ３２の一方の側部との間に直線状に伸びている。一対に設けられた第一スリット３４のうち他方は、電源用バスバ３１の他方の側部と、オルタネータ用バスバ３３の一方の側部との間に直線状に伸びている。また、一対の第一スリット３４は、第二の平板部３９と離れた第一の平板部３８の端部から開口を有して切り欠きかかれていて、それぞれが互いに平行に伸びている。第一スリット３４は、電源用バスバ３１を貫通している。また、第一スリット３４はその端部に設けられた開口を通して、後述するコア４が、挿入可能に設けられている。この第一スリット３４がインサート成形により被覆されて、後述する第一スリット２０となる。後述する第一スリット２０こそが、特許請求の範囲に記載された第一スリットとなっている。

第二スリット３５は、電源用バスバ３１の第一の平板部３８の第二の平板部３９寄りの端部に、一対の第一スリット３４が第二スリット３５を互いの間に挟むように位置している。また、第二スリット３５は、一対の第一スリット３４と直交する方向に直線状に伸びている。第二スリット３５は、電源用バスバ３１を貫通している。第二スリット３５は、後述する外部出力端子７が遊挿可能に略矩形状に設けられている。図６乃至図８に示すように、後述する外部出力端子７は、第二スリット３５内に遊挿される。第二スリット３５は、後述する外部出力端子７と、電流が流れるバスバ３に接触しないように、センサハウジング２によって埋設されている。これにより、電流が流れるバスバ３に設けられた第二スリット３５と、後述する外部出力端子７とは、絶縁されている。第二スリット３５は、特許請求の範囲に記載された第二スリットとなっている。

接続孔３１ａは、第一の平板部３８に設けられている。接続孔３１ａは、平面形状が円状に形成され、電源用バスバ３１の中央を貫通している。接続孔３１ａは、内部にバッテリ端子９４のスタッドボルト９３を通す。接続孔３１ａ内に通されたスタッドボルト９３にナット９５がねじ込まれて、電流センサ１はバッテリ端子９４に接続される（固定される）。

スタータ用バスバ３２は、本体部３６と、接続用バスバ３２ｂと、可溶体３２ｃと、を備えている。スタータ用バスバ３２は、略Ｌ字状に形成されていて、第一の平板部３８の一部と第二の平板部３９の一部である。また、スタータ用バスバ３２は、前述した電源用バスバ３１の一方の側部に連なっている。また、スタータ用バスバ３２のオルタネータ用バスバ３３寄りの側部は、オルタネータ用バスバ３３のスタータ用バスバ３２寄りの側部と、第二の平板部３９において後述する可溶体３０を介して連なっている。スタータ用バスバ３２は、センサハウジング２の後述する水平部２４の一部と下垂部２５の一部とに亘ってインサート成形されている。

本体部３６は、略Ｌ字状に形成されていて、第一の平板部３８の一部と第二の平板部３９の一部である。本体部３６は、ボルト用孔３２ａを備えている。

ボルト用孔３２ａは、本体部３６の第一の平板部３８の中央に設けられている。ボルト用孔３２ａは、平面形状が円状に形成され、スタータ用バスバ３２を貫通している。

接続用バスバ３２ｂは平板状に形成され、本体部３６の第一の平板部３８から離れた端部に、後述する可溶体３２ｃを介して配されている。接続用バスバ３２ｂは、センサハウジング２の下垂部２５にインサート成形されている。接続用バスバ３２ｂは、複数（本実施例では２つ）設けられている。

２つの接続用バスバ３２ｂは、それぞれ、一端がスタータ用バスバ３２の本体部３６と可溶体３２ｃとを介して電気的に接続され、他端が負荷（図示しない）に接続される。

可溶体３２ｃは、一端が、本体部３６の第一の平板部３８から離れた端部に接続されていて、他端は、前述した接続用バスバ３２ｂの一端に配されている。可溶体３２ｃは、センサハウジング２の下垂部２５にインサート成形されている。可溶体３２ｃは、２つの接続用バスバ３２ｂに対応して２つ設けられている。可溶体３２ｃは、一対の連結片と、一対の連結片の間に配置された溶断片とを一体に備えている。２つの可溶体は、それぞれ、一方の連結片がスタータ用バスバ３２の本体部３６の他端と接続され、他方の連結片がそれぞれ対応する接続用バスバ３２ｂと接続されている。

溶断片は、比較的融点の低い金属等から形成され、電流センサ１に過電流が流れた際に自己発熱によって溶断する。溶断片が溶断することによって、電源用バスバ３１及び、スタータ用バスバ３２の本体部３６と、接続用バスバ３２ｂとの電気的な接続が絶たれ、過電流による事故を防止する。

オルタネータ用バスバ３３は、本体部３７と、接続用バスバ３３ｂと、可溶体３３ｃと、を備えている。オルタネータ用バスバ３３は、略Ｌ字状に形成されていて、第一の平板部３８の一部と第二の平板部３９の一部である。また、オルタネータ用バスバ３３は、前述した電源用バスバ３１の他方の側部と間隔をあけて連なっている。そして、オルタネータ用バスバ３３のスタータ用バスバ３２寄りの側部は、スタータ用バスバ３２のオルタネータ用バスバ３３寄りの側部と、第二の平板部３９において後述する可溶体３０を介して連なっている。オルタネータ用バスバ３３は、センサハウジング２の後述する水平部２４の一部と下垂部２５の一部とに亘ってインサート形成されている。

本体部３７は、略Ｌ字状に形成されていて、第一の平板部３８の一部と第二の平板部３９の一部である。本体部３７は、ボルト用孔３３ａを備えている。

ボルト用孔３３ａは、本体部３７の第一の平板部３８の中央に設けられている。ボルト用孔３３ａは、平面形状が円状に形成され、オルタネータ用バスバ３３を貫通している。

接続用バスバ３３ｂは平板状に形成され、本体部３７の第一の平板部３８から離れた端部に、後述する可溶体３３ｃを介して配されている。接続用バスバ３３ｂは、センサハウジング２の下垂部２５にインサート成形されている。接続用バスバ３３ｂは、複数（本実施例では２つ）設けられている。

２つの接続用バスバ３３ｂは、それぞれ、一端がオルタネータ用バスバ３３の本体部３７と可溶体３３ｃを介して電気的に接続され、他端が負荷（図示しない）に接続される。

可溶体３３ｃは、一端は、本体部３７の第一の平板部３８から離れた端部に接続されていて、他端は、前述した接続用バスバ３３ｂの一端に配されている。可溶体３３ｃは、センサハウジング２の下垂部２５にインサート成形されている。可溶体３３ｃは、２つの接続用バスバに対応して２つ設けられている。可溶体３３ｃは、一対の連結片と、一対の連結片の間に配置された溶断片とを一体に備えている。２つの可溶体は、それぞれ、一方の連結片がオルタネータ用バスバ３３の本体部３７の他端と接続され、他方の連結片がそれぞれ対応する接続用バスバ３３ｂと接続されている。

溶断片は、比較的融点の低い金属等から形成され、電流センサ１に過電流が流れた際に自己発熱によって溶断する。溶断片が溶断することによって、オルタネータ用バスバ３３の本体部３７と、接続用バスバ３３ｂとの電気的な接続が絶たれ、過電流による事故を防止する。

可溶体３０は、バスバ３の第二の平板部３９に、スタータ用バスバ３２と、オルタネータ用バスバ３３との間に配されている。可溶体３０は、センサハウジング２の下垂部２５にインサート成形されている。可溶体３０は、一対の連結片と、一対の連結片の間に配置された溶断片とを一体に備えている。可溶体３０は、一方の連結片がスタータ用バスバ３２と接続され、他方の連結片がオルタネータ用バスバ３３と接続されている。

溶断片は、比較的融点の低い金属等から形成され、電流センサ１に過電流が流れた際に自己発熱によって溶断する。溶断片が溶断することによって、電源用バスバ３１及び、スタータ用バスバ３２と、オルタネータ用バスバ３３との電気的な接続が絶たれ、過電流による事故を防止する。

センサハウジング２は、ナイロン樹脂やポリプロピレン樹脂等の比較的耐熱性の高い合成樹脂等で構成されている。センサハウジング２は、全体として略Ｌ字状に形成され、図１に示すように、バスバ３の第一の平板部３８を被覆する水平部２４と、該水平部２４に直交し、かつ、バスバ３の第二の平板部３９を被覆する下垂部２５と、から形成されている。センサハウジング２は、水平部２４及び、下垂部２５及び、後述する外部出力端子７と、を一体にインサート成形している。

水平部２４は、電源用バスバ３１と、スタータ用バスバ３２の一部と、オルタネータ用バスバ３３の一部と、をインサート成形により被覆している。水平部２４は、第一スリット２０と、露出部２４ａ、２４ｂ、２４ｃと、接続用ボルト２４ｄ、２４ｅと、放熱板２６ａと、センサケース部２７と、を備えている。水平部２４は、バスバ３の第一の平板部３８及び、後述するセンサケース部２７のケース２９と、ハウジング部２８と、をセンサハウジング２に埋設し、一体に形成している。

第一スリット２０は、前述したバスバ３に設けられた第一スリット３４が、インサート成形により被覆されている。水平部２４に設けられた第一スリット２０は、電源用バスバ３１に設けられた第一スリット３４を貫通している。第一スリット２０は、水平部２４の下垂部２５から離れた端部に開口を有して切り欠かれている。第一スリット２０は、一対に形成され、直線状に、互いに平行に伸びている。また、第一スリット２０の内面は、後述するコア４が、電流が流れるバスバ３に接触しないように、センサハウジング２によって被覆されている。そして、第一スリット２０は、電流が流れるバスバ３と、後述するコア４と、を絶縁する。また、図３に示すように、コア４を矢印Ｋ１方向に動かすことにより、第一スリット２０に設けられた開口を通して、後述するホールＩＣ５をコア４に囲われた空間内に位置付ける。これにより、図４に示すように、バスバ３に電流が流れると、電流の流れ方向を軸とした軸周りを囲むように配置されたコア４が、磁界の磁束密度を集束させて、集束した磁束密度をホールＩＣ５が電気信号に変換して、外部出力端子７が電気信号を出力する。第一スリット２０は、特許請求の範囲に記載された第一スリットとなっている。

露出部２４ａは、水平部２４の下垂部２５から離れた端部から水平部２４の両面を一部切り欠いている。露出部２４ａは、電源用バスバ３１の接続孔３１ａ及び接続孔３１ａ近傍を外部に露出させる。露出部２４ｂ及び露出部２４ｃは、水平部２４の下垂部２５寄りの端部から水平部２４の両面を一部切り欠いている。露出部２４ｂは、スタータ用バスバ３２のボルト用孔３２ａ、及び、ボルト用孔３２ａ近傍を外部に露出させている。露出部２４ｃは、オルタネータ用バスバ３３のボルト用孔３３ａ、及び、ボルト用孔３３ａ近傍を外部に露出させる。

接続用ボルト２４ｄは、ボルト（図示しない）が、ボルト用孔３２ａを通されて、センサハウジング２に一体にインサート成形されている。接続用ボルト２４ｅは、ボルト（図示しない）が、ボルト用孔３３ａを通されて、センサハウジング２に一体にインサート成形されている。

放熱板２６ａは、帯板状（リブ状）に形成され、下垂部２５のバッテリ９から離れた外表面から突出して複数設けられている。複数の放熱板２６ａは、互いに間隔をあけて互いに平行に設けられている。

センサケース部２７は、ケース２９と、端子出力孔２３と、ハウジング部２８と、を備えている。

ケース２９は、図６に示すように、水平部２４の中央（電源用バスバ３１）に、枠状に突出して設けられている。ケース２９は、その内面に全周に亘り、段差部２９ａと段差部２９ｂと、が設けられている。また、ケース２９の底面には、後述するホールＩＣ５が搭載されている。また、底面に近い段差部２９ａは、後述する回路基板６を支持することにより、ケース２９の開口を覆うように、段差部２９ａに搭載されている。また、底面から離れた方の段差部２９ｂは、後述するカバー部材８を支持することにより、回路基板６を覆うように搭載されている。

端子出力孔２３は、図６乃至図８に示すように、後述する外部出力端子７が貫通可能に設けられている。後述する外部出力端子７は、端子出力孔２３を通り、第二スリット３５の内側を遊挿されて貫通している。このとき、後述する外部出力端子７が通された端子出力孔２３は、後述する外部出力端子７が、第二スリット３５が設けられた電流が流れるバスバ３と接触しないように、センサハウジング２によって固定されて埋設されている。このため、電流が流れるバスバ３と、後述する外部出力端子７とは、絶縁されている。

ハウジング部２８は、ケース２９と反対側の面に埋設されて、センサハウジング２に一体に設けられている。また、ハウジング部２８は、筒状に形成されていて、後述する外部出力端子７の先端部７２が収容可能に設けられている。ハウジング部２８は、バッテリ９と、センサハウジング２の下垂部２５との間に、水平部２４から突出して設けられている。このハウジング部２８内には、後述する外部出力端子７の先端部７２が、端子出力孔２３に通されて、第二スリット２１の内側を遊挿されて貫通し、収容される。

下垂部２５は、スタータ用バスバ３２に設けられた第二の平板部３９の一部と、オルタネータ用バスバ３３に設けられた第二の平板部３９の一部と、をインサート成形により被覆している。下垂部２５は、端子収容部２６を備えている。下垂部２５は、バスバ３の第二の平板部３９及び、後述する端子収容部２６と、をセンサハウジング２に埋設し、一体に形成している。

端子収容部２６は、下垂部２５の水平部２４から離れた端部に配されている。端子収容部２６は、センサハウジング２に一体に設けられている。端子収容部２６は、筒状に形成されていて、前述した接続用バスバ３２ｂ及び３３ｂを収容する。

シールド板としてのコア４は、図９などに示すように、バスバ３の電流の流れ方向であるＹ軸周りを囲むように配置される。コア４は、断面形状が、略矩形状の環状に形成されている。Ｙ軸周り方向Ｙ１の中心には、ギャップ４１が設けられている。ギャップ４１は、発生する磁界の磁束密度がピークとなる。コア４は、図３に示す矢印Ｋ１方向に近付けることにより、センサハウジング２の第一スリット２０の開口を通して挿入される。

磁電変換素子としてのホールＩＣ５は、バスバ３に電流が流れたときに発生する磁界の磁束密度を検出して電気信号に変換する。ホールＩＣ５は前述したケース２９の底面上に搭載される。ホールＩＣ５はケース２９の底面とは反対側の面に設けられた端子５１を介して、後述する回路基板６に電気的に接続する。また、ホールＩＣ５には、端子５１及び、回路基板６及び、後述する外部出力端子７を介して、電源が供給される。

回路基板６は平板状に形成されている。回路基板６は、端子挿入孔（図示しない）を備えている。後述する外部出力端子７が挿入される端子挿入孔は、回路基板６の、ホールＩＣ５の端子５１が接続する面と同じ面に設けられている。そして、回路基板６のホールＩＣ５の端子５１と接続する反対側の面には、後述するカバー部材８が配置される。回路基板６は、図９に示すように、前述したケース２９の段差部２９ａに搭載される。回路基板６には、ホールＩＣ５の端子５１と、後述する外部出力端子７と、を接続するための図示しない導電パターンが形成されている。

外部出力端子７は、回路基板６に設けた端子挿入孔（図示しない）に挿入される一端部７１と、先端部７２から形成されている。外部出力端子７の一端部７１は、図６に示すように、端子挿入孔に、突出されるように挿入されて、半田付けされて回路基板６に電気的に接続されて固定される。そして、外部出力端子７は、ホールＩＣ５からの電気信号を出力する。外部出力端子７は、クランプ状に折り曲げて形成されている。外部出力端子７の先端部７２は、前述したセンサケース部２７の端子出力孔２３から、バスバ３に設けられた第二スリット３５の内面に接触しないように、遊挿されて貫通し、バッテリ９の側面９ｂと、センサハウジング２の下垂部２５との間に、側面９ｂと平行に伸びて、ハウジング部２８内に収容される。そして、外部出力端子７は、センサハウジング２に、インサート成形により埋設されて、一体に形成されている。

カバー部材８は、非磁性体で形成されている。カバー部材８は、平板状に形成されていて、カバー部材の幅方向の長さと、前述したコア４の内面の長手方向の長さは略等しく形成されている。カバー部材８は、回路基板６のホールＩＣ５の端子５１が接続する面と反対側の面に、回路基板６を覆うように配置されていて、ケース２９内に、粉塵や水等の異物が入ることを防止する。また、カバー部材８は、一対の足部８１を備えている。一対の足部８１は、カバー部材８の一方の面に設けられている。一対の足部８１は、各々が、カバー部材８の幅方向の端から間隔をあけて、長手方向に沿って突起して設けられている。足部８１は、ケース２９の段差部２９ｂに組み付けられる。

次に、上述したバスバ３からの距離とコア４とホールＩＣ５との位置関係について説明する。図１０は、図９に示すＺ軸上におけるバスバ３からの距離と磁束密度との関係を示すグラフである。同図に示すように、バスバ３からの磁界の磁束密度は、バスバ３から離れるに従って減少して最小値φminとなり、その後、コア４からの漏れ磁束の影響によりギャップ４１に近づくに従って増加し、ギャップ４１の中心部で最大φmaxとなる。

同図から明らかなように、磁束密度の最小φminとなる位置Ｐmin付近である領域Ａ１は、ギャップ４１の領域Ａ２に比べて磁束密度の変化が平坦である。即ち、領域Ａ１では、領域Ａ２に比べてコア４の寸法幅Ｗ（図９）によらず配置位置の変動に応じた磁束密度の変化が小さい。そこで、本実施例では、予め測定した磁束密度が最小φminとなる位置Ｐminに配置する。なお、この磁束密度が最小φminとなる位置Ｐminは、製品毎に異なる。

このように配置すれば、ホールＩＣ５の配置位置が多少変動しても磁束密度の変化が平坦な領域Ａ１内にホールＩＣ５を配置することができる。従って、周囲温度の変化に起因してケース２９が伸縮して、ホールＩＣ５の配置位置が変動しても、上述したように磁束密度の変化が小さいため、ホールＩＣ５の出力変動はほとんどなく、精度良く電流を測定することができる。

次に、上述した電流センサ１の組立手順について説明する。上述したように、バスバ３、及び、センサケース部２７のケース２９、及び、ハウジング部２８、及び、外部出力端子７、及び、下垂部２５の端子収容部２６は、センサハウジング２に一体にインサート成形されている。このとき、外部出力端子７と、第二スリット３５の内面とは、接触しないように埋設されて固定されている。そして、外部出力端子７は、センサケース部２７の端子出力孔２３を通って、第二スリット３５の内側を遊挿されて貫通し、ハウジング部２８に収容される。次に、回路基板６にホールＩＣ５の端子５１を半田付けして電気的に接続する。そして、ホールＩＣ５をケース２９の底面に搭載する。次に、外部出力端子７の一端部７１を回路基板６の端子挿入孔に挿入して、一端部７１を回路基板６に半田付けする。これにより、外部出力端子７は回路基板６に電気的に接続されると共に固定される。次に、上述したホールＩＣ５の端子５１及び外部出力端子７の一端部７１が固定された回路基板６を、ケース２９の開口からケース２９の開口を覆うように、ケース２９の段差部２９ａに配置する。次に、カバー部材８の足部８１が段差部２９ｂに配置されて、カバー部材８が、回路基板６を覆うように組み付けられる。最後に、コア４が、一対の第一スリット２０の開口を通して挿入されて、電流センサ１が完成する。

以下に本電流センサ１の電流の流れについて、図１１に示して説明する。スタータ（図示しない）は、スタータに接続された電線と端子金具と、接続用ボルト２４ｄを介して、スタータ用バスバ３２、即ち電流センサ１と、スタータとを電気的に接続する。次に、オルタネータ１０は、オルタネータ１０に接続された電線と端子金具と、接続用ボルト２４ｅを介して、オルタネータ用バスバ３３、即ち電流センサ１と、オルタネータ１０とを電気的に接続する。電源用バスバ３１、即ち電流センサ１と、バッテリ９との接続方法は、前述しているため、ここでは省略する。最初に、スタータ用バスバ３２に組み付けられたスタータは、電源用バスバ３１に組み付けられたバッテリ９の電流でエンジンを強制的に回す。次にオルタネータ用バスバ３３に組み付けられたオルタネータ１０が、エンジンが動いたことにより発電する。その後、オルタネータ１０が回ることで電流が発生する。オルタネータ１０が発電した電流は、可溶体３３ｃを介して、接続用バスバ３３ｂに接続したランプ、オーディオ等の負荷に供給される。次に電流は、可溶体３０及び、可溶体３２ｃを介して、接続用バスバ３２ｂに接続した負荷に供給される。最後に余った電流が、バッテリ９に充電される。このとき、可溶体３０は、過電流が流れた際に、電気的な接続を絶ち、バッテリ９及び、接続用バスバ３２ｂを介して接続される複数の負荷に過電流が流れることを防止する。電流センサ１は、バッテリ９の充放電状態を監視するために電流を測定する。

上述した電流センサ１によれば、第一スリット２０は、コア４を、矢印Ｋ１方向に動かすことにより、コア４に囲われた空間内に後述するホールＩＣ５を位置付ける。このため、バスバ３の電流の流れ方向を軸とした軸周りを囲むように分割したシールド板を固定する作業を行わなくても、第一スリット２０にコア４を挿入することにより、コア４を組み付け可能となる。このため、組み付け工数や、部品点数を低減した電流センサ１を得ることができる。

また、外部出力端子７及び該外部出力端子７の先端部７２が、第二スリット３５の内側を遊挿されて貫通し、バッテリ９の端面９ａに対して直交する方向に伸びている。このため、後述する外部出力端子７の先端部７２が、空きスペースである、バッテリ９の側面９ｂと、後述するセンサハウジング２の下垂部２５との間に位置付けられる。よって、前述した空きスペースを有効に利用することが可能となり、電流センサ１は小型化できる。

また、外部出力端子７の先端部７２が、第二スリット３５の内側を遊挿されて貫通し、バッテリ９の端面９ａに対して直交する方向に伸びている。このため、バッテリポスト９１の周囲形状による制限を受けることなく、バッテリ９を搭載することが可能となる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る電流センサ１を、図１２を参照して説明する。なお、前述した第１の実施形態と同一構成部分には、同一符号を付して重複する説明を省略する。

端子出力孔２３Ａは、後述する外部出力端子７Ａが、貫通可能に設けられている。第１の実施形態と異なり、端子出力孔２３Ａは、図１２に示すように、ケース２９の側面を貫通し、後述する外部出力端子７Ａを、バッテリ９の端面９ａに対して平行に、かつ、バッテリ９から離れる方向に導いている。

ハウジング部２８Ａは、センサハウジング２に埋設されて、一体に設けられている。また、ハウジング部２８Ａは、水平部２４の下垂部２５に近い端部に突出して設けられている。ハウジング部２８Ａは、筒状に形成されていて、後述する外部出力端子７Ａの先端部７２Ａが収容可能に設けられている。

外部出力端子７Ａは、第１の実施形態と異なり、略Ｌ字状に形成されている。後述する外部出力端子７Ａは、図１２に示すように、一端部７１Ａが回路基板６のホールＩＣ５の端子５１が接続する面と同じ側の面から突出されるように、回路基板６に設けられた端子挿入孔に挿入される。先端部７２Ａは、端子出力孔２３Ａを貫通し、ハウジング部２８Ａに、収容される。第２の実施形態によれば、第１の実施形態と異なり、外部出力端子７Ａの先端部７２Ａは、バッテリ９の端面９ａに対して平行に、かつ、バッテリ９から離れる方向に伸びている。

上述した第２の実施形態によれば、外部出力端子７Ａの先端部７２Ａは、図１２に示すように、バッテリポスト９１が設けられている端面９ａと平行に、かつ、バッテリ９から離れる方向に配されている。第２の実施形態によれば、第１の実施形態と異なり、バスバ３に第二スリット３５を設けなくても、外部接続端子７Ａを配策することが可能となる。このため、バスバ３に、第二スリット３５を作成するために板金を打ち抜く等の形状に影響を与えずに、ホールＩＣ５を搭載することができる。

また、外部出力端子７Ａの先端部７２Ａは、図１２に示すように、バッテリポスト９１が設けられている端面９ａと平行に、かつ、バッテリ９から離れる方向に伸びている。このため、バッテリポスト９１の周囲形状による制限を受けることなく、バッテリ９を搭載することが可能となる。

なお、第二スリット３５は、第１の実施形態では、バスバ３を切り欠いて、略矩形状設けられているが、外部出力端子７が遊挿可能な孔状でもよい。

また、バスバ３に設けられた、一対に設けられた第一スリット３４のうち、一方の第一スリット３４を形成するスタータ用バスバ３２のオルタネータ用バスバ３３寄りの側部と、他方の第一スリット３４を形成するオルタネータ用バスバ３３のスタータ用バスバ３２寄りの側部は、なくても良い。即ち、バスバ３に設けられた第一スリット３４は、なくても良い。第一スリット２０が、センサハウジング２に設けられていれば良い。

また、ホールＩＣ５は、シールド板としてのコア４に囲まれた空間内に設けられていなくても良い。ホールＩＣ５は、シールド板としてのコア４に囲まれた空間外に設けられていても良い。また、ホールＩＣ５は、ギャップ４１に設けられていても良い。

また、第１の実施形態によれば、外部出力端子７の先端部７２は、バッテリ９の端面９ａに直交して、バッテリ９の側面９ｂに沿って伸びているが、外部出力端子７の先端部７２は、反対側にバッテリ９と離れる方向に伸びていても良い。

また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

バッテリを取り付けた状態の本発明の第１の実施形態に係る電流センサの側面図である。図１に示す電流センサを構成するバスバの斜視図である。図１に示す電流センサを構成するセンサハウジングの斜視図である。図３に示す電流センサにコアを挿入した状態を示すセ斜視図である。図１に示す電流センサの上面図である。図５に示すＡ−Ａ線に沿う断面図である。図６に示す矢印Ｄ方向から見た、電流センサのＣ部分を拡大して示す要部拡大図である。図６に示す電流センサのＣ部分を拡大して示す要部拡大図である。図６に示すＢ−Ｂ線に沿う断面図である。ギャップの中心を通りバスバと垂直な軸上におけるバスバからの距離と、磁束密度との関係を示すグラフである。第１の実施形態に係る電流センサの回路図である。第２の実施形態に係る電流センサの断面図である。従来の電流センサの一例を示す斜視図である。

符号の説明

１電流センサ
２センサハウジング（ハウジング）
２０第一スリット
３バスバ
３５第二スリット
４コア（シールド板）
５ホールＩＣ（磁電変換素子）
７外部出力端子
７Ａ外部出力端子
７２先端部
７２Ａ先端部
９バッテリ
９１バッテリポスト
９ａ端面

Claims

ハウジングと、
前記ハウジングに支持され、かつ、バッテリに備えられたバッテリポストと接続し電流が流れるバスバと、
前記バスバの前記電流の流れ方向を軸とした軸周りを囲むように配置された環状のシールド板と、
前記ハウジングに設けられ、かつ、前記バスバに電流が流れたときに発生する磁界の磁束密度を検出して電気信号に変換する磁電変換素子と、
を有する電流センサにおいて、
前記ハウジングに、互いの間に前記磁電変換素子を挟むように一対設けられ、かつ、一方の端が開口し、この開口を通して前記シールド板が挿入されて前記ハウジングに取り付ける第一スリットを有していることを特徴とする電流センサ。
前記磁電変換素子からの電気信号を出力する外部出力端子の先端部が、前記バスバに設けられた第二スリット内に遊挿されて貫通し、前記バッテリポストが設けられたバッテリの端面に対して直交する方向に伸びていることを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
前記磁電変換素子からの電気信号を出力する外部出力端子の先端部が、前記バッテリポストが設けられた前記バッテリの端面に対して平行に伸びていて、かつ、前記バッテリから離れる方向に伸びていることを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。