JP5724660B2 - 電流検出装置 - Google Patents

Description

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。

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。

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である。

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。

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。

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。

また、特許文献５に示されるように、車両に搭載される電気接続箱などにおいて、電気部品とバスバーとが、導体からなる中継端子を介して電気的に接続されることが知られている。

２つの中継端子各々は、電気接続箱内において前段のバスバー及び後段のバスバーの各々と電気的に接続されており、電気部品の端子部が挿入される接続口を形成している。そして、電気部品から同一方向へ突出する板状の２つの端子部は、２つの中継端子各々の接続口に挿入されるだけで、２つの中継端子各々に挟み込まれて保持される。これにより、電気部品の２つの端子部は、２つの中継端子各々を介して前段及び後段のバスバー各々と電気的に接続される。

電気部品は、同一方向へ突出する板状の２つの端子部を備えれば、それら２つの端子部を予め敷設された２つの中継端子の接続口に挿入するという簡易な操作により、バスバーと電気的に接続される。

特開平１０−１０４２７９号公報 特開２００６−１６６５２８号公報 特開２００９−５８４５１号公報 特開２００９−１２８１１６号公報 実公昭５７−３９９０２号公報

ところで、車両に搭載される電流検出装置において、小型化及び軽量化の要求が益々厳しくなっており、さらに、取り付けの容易化も望まれている。

しかしながら、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、幅の大きいバスバーが採用されつつある。

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、装置が大型化し、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。

また、従来の電流検出装置は、ネジ止めなどの煩雑な作業により固定されることが必要であるが、取り付け作業の容易化、及び取り付け作業に要する空間の省スペース化が望まれている。

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、比較的小さな磁性体コアを採用して装置を小型化し、さらに、バスバーの過剰な発熱の防止と、取り付け作業の容易化と、取り付け作業に要する空間の省スペース化とを実現することを目的とする。

第１発明に係る電流検出装置は、以下に示される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電流検出用バスバーは、全体が折り返した形状で形成され、以下に示される貫通部と２つの延長部と２つの端子部とを有する。貫通部は、磁性体コアの中空部を第１方向に沿って貫通する棒状の部分である。２つの延長部は、貫通部に対し第１方向の前後両側各々に連なり第１方向に直交する第２方向へ平行に延びる棒状の部分である。２つの端子部は、２つの延長部各々に対し第２方向側に連なり貫通部及び延長部よりも幅が大きい平板状に形成された部分である。

また、第１発明に係る電流検出装置は、次に示される構成要素を備える。
（４）第４の構成要素は、絶縁材料からなり、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における２つの延長部各々の一部及び貫通部とを覆いつつ、磁性体コアと磁電変換素子と電流検出用バスバーとを一定の位置関係で支持する絶縁筐体である。

また、第１発明に係る電流検出装置において、磁性体コアの両端の間隔は、電流検出用バスバーの２つの延長部各々の厚みよりも大きい。また、第１発明に係る電流検出装置において、絶縁筐体は、第１方向に開口が形成された箱部材及びその箱部材と組み合わされて箱部材の開口を塞ぐ蓋部材からなる。さらに、第１発明に係る電流検出装置において、箱部材に、以下に示される底壁と半筒状支持部とが形成され、蓋部材に、以下に示される回動止め突起部が形成されている。箱部材の底壁は、電流検出用バスバーを挿入可能な貫通孔が形成され第２方向の端の壁を形成する部分である。箱部材の半筒状支持部は、第１方向を軸心方向とし第２方向に対して交差する方向に向く側面の開放部が形成された半筒状に形成された部分である。そして、半筒状支持部は、磁性体コアの中空部における磁性体コアの内縁と電流検出用バスバーの貫通部との間に挿入された状態で、外側面で磁性体コアを支持するとともに内側面で電流検出用バスバーを支持する。また、蓋部材の回動止め突起部は、第１方向に沿って突出して形成され、半筒状支持部に支持された電流検出用バスバーの延長部に接して電流検出用バスバーの回動を制限する部分である。

第２発明に係る電流検出装置は、第１発明に係る電流検出装置の一形態である。第２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貫通部は円柱状であり、箱部材の半筒状支持部は半円筒状である。

第３発明に係る電流検出装置は、第１発明又は第２発明に係る電流検出装置の一形態である。第３発明に係る電流検出装置において、絶縁筐体は、以下に示される構造を有する。即ち、箱部材の底壁における貫通孔の縁には、第１方向及び第２方向に直交する第３方向へ凹み、電流検出用バスバーにおける２つの延長部各々が嵌り込む２つの切れ込み部が形成されている。さらに、蓋部材には、第１方向に沿って突出して形成され、箱部材の底壁における貫通孔のうち切れ込み部に嵌り込んだ２つの延長部が占める領域以外の領域を塞ぐ遮蔽板が形成されている。

また、第４発明に係る電流検出装置は、第１発明から第３発明のいずれかに係る電流検出装置の一形態である。第４発明に係る電流検出装置において、２つの端子部各々は、直交する２平面各々に沿う平板状に形成されている。

また、第５発明に係る電流検出装置は、第１発明から第４発明のいずれかに係る電流検出装置の一形態である。第５発明に係る電流検出装置において、電流検出用バスバーは、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大きい幅の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り、押しつぶされた両端部分が２つの前記端子部を構成する。

以下、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する方向（電流通過方向）が第１方向である。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の２つの端子部が、貫通部から２つの延長部を経て突出する方向が、第１方向に直交する第２方向である。また、第１方向及び第２方向の両方に直交する方向が第３方向である。

第１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後から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。

また、電流検出用バスバーにおいて、棒状の貫通部が、両端の端子部よりも大きな厚みで形成されることにより、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。

また、第１発明に係る電流検出装置は、同一方向へ突出する平板状の２つの端子部を備える。そのため、２つの端子部を予め敷設された２つの中継端子の接続口に挿入するという簡易な操作により、電流検出用バスバーは、２つの中継端子各々を介して前段及び後段のバスバーと電気的に接続され、それら中継端子に固定される。即ち、第１発明に係る電流検出装置を、既設のバスバーと接続し固定するための取り付け作業は容易である。

また、第１発明に係る電流検出装置の第１方向の寸法は、磁性体コアの厚みに対して電流検出用バスバーにおける２つの延長部各々の直径分が加算される程度の小さな寸法で済む。また、第１発明に係る電流検出装置の第３方向の寸法も、磁性体コアの幅程度の小さな寸法で済む。即ち、第１発明に係る電流検出装置の第２方向における投影面積は小さくて済む。しかも、第１発明に係る電流検出装置は、第２方向に沿って中継端子に差し込まれるだけで中継端子に取り付けられ、ネジ止め作業などのための余分な作業スペースを必要としない。従って、第１発明に係る電流検出装置が採用されれば、取り付け作業に要する空間の省スペース化が可能となる。

また、第１発明において、電流検出装置の各構成要素は、露出されるべき２つの端子部以外を覆う絶縁筐体によって所定の位置関係に保持されている。従って、第１発明によれば、予め敷設された中継端子に対して電流検出装置を取り付ける作業はより容易となる。しかも、絶縁筐体が、磁性体コアと磁電変換素子との隙間に異物が侵入することを防ぎ、異物の侵入によって電流検出精度が悪化することを回避できる。

また、第１発明によれば、後述するように、２つの部材からなる比較的簡易な構造の絶縁筐体により、磁性体コア及び電流検出用バスバーを覆いつつ位置決めすることが可能となる。

また、第２発明によれば、後述するように、電流検出用バスバーの貫通部を半筒状支持部に円滑に支持させることができる。

また、第３発明によれば、絶縁筐体と電流検出用バスバーの２つの延長部との間の隙間が塞がれ、絶縁筐体内への異物の侵入がより確実に防がれ、異物の侵入によって電流検出精度が悪化することをより確実に回避できる。

また、第４発明によれば、後述するように、２つの端子部及び相手側の中継端子の寸法公差によって端子部と中継端子との接続の不良が生じることを回避できる。

また、第５発明によれば、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大きい平板状の端子部を容易に作ることができる。

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。 電流検出装置１の三面図である。 電流検出装置１の底面側からの斜視図である。 電流検出装置１における箱部材及びそれに支持された電流検出用バスバーの正面図及び底面図である。 電流検出装置１の第１の断面図である。 電流検出装置１の第２の断面図である。 電流検出装置１における箱部材及びこれに挿入される前の折返しバスバーの斜視図である。 電流検出装置１における箱部材及びこれに挿入された折返しバスバーの斜視図である。 電流検出装置１における箱部材及びこれに支持された折返しバスバーの斜視図である。 電流検出装置１における箱部材とこれに支持された折返しバスバーとその折返しバスバーの延長部が貫通する磁性体コアとの斜視図である。 電流検出装置１における箱部材とこれに支持された折返しバスバー及び磁性体コアとの斜視図である。 箱部材に蓋部材が組み合わされる前の電流検出装置１の斜視図である。 電気接続箱及びこれに取り付けられる電流検出装置１の斜視図である。 電流検出装置１に採用可能な折返しバスバーの底面図である。

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。

まず、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。なお、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は側面図、図２（ｃ）は平面図である。また、図４（ａ）は正面図、図４（ｂ）は底面図である。また、図５は、図２（ａ）に示されるＣ−Ｃ断面の図、図６は、図２（ｂ）に示されるＤ−Ｄ断面の図である。

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、折返しバスバー３０、絶縁筐体４０及び電子基板５０を備える。

＜磁性体コア＞
磁性体コア１０は、パーマロイ、フェライト又はケイ素鋼などの磁性材料からなる部材（磁性体）である。磁性体コア１０は、例えば、磁性材料からなる粉体の焼結により成形された部材である。そのような磁性体コア１０は、磁性材料からなる固体粉末の集合体が、型枠内で圧縮され、さらに、その磁性体材料の融点よりも低い温度で加熱されることによって固化及び成形された部材である。或いは、磁性体コア１０は、積層タイプの磁性体コアであってもよい。

また、磁性体コア１０は、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を有するものの概ね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、円形状の中空部１１を囲む円環状に形成されている。

＜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。このホール素子２０には、電力の入力用及び検出信号の出力用の接続端子２１が延び出て形成されている。

ホール素子２０は、予め定められた検出中心点が、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し、かつ、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の検出中心点は、通常、ホール素子２０のほぼ中心に位置する。

図１に示される例では、電流検出装置１は、２つのホール素子２０を備え、それら２つのホール素子２０は、重なる状態で磁性体コア１０のギャップ部１２に配置される。２つのホール素子２０各々が出力する検出信号は、電流検出装置１とは別に設けられた不図示の制御部に入力される。その制御部は、２つの検出信号の比較により、２つのホール素子２０のいずれか一方に異常が生じたか否かを判定する。なお、電流検出装置１が、磁性体コア１０のギャップ部１２に配置される１つのホール素子２０のみを備えることも考えられる。

＜電子基板＞
電子基板５０は、ホール素子２０の接続端子２１と電気的に接続される回路と、その回路と外部の他の回路とを接続するためのコネクタ５１とが実装された基板である。従って、コネクタ５１は、ホール素子２０に対して電気的に接続されている。電子基板５０に実装された回路は、例えば、ホール素子２０に供給される電流を調整する回路、及びホール素子２０から出力される磁束の検出信号を増幅する回路などを含む。ホール素子２０は、コネクタ５１を含む電子基板５０を介して、制御部などの外部の回路と接続される。

また、電子基板５０の両側の縁には、欠け部５０１が形成されている。後述するように、電子基板５０の欠け部５０１は、絶縁筐体４０によって支持される部分である。

＜電流検出用バスバー＞
折返しバスバー３０は、軟銅又はアルミニウムなどの金属からなる導電体であり、バッテリ又はインバータ回路などの一次側の機器とモータなどの二次側の機器とを電気的に接続するバスバーの一部である。即ち、折返しバスバー３０は、検出対象の電流が流れる電流検出用のバスバーである。また、折返しバスバー３０は、一次側の機器に対して予め接続された前段バスバーと、二次側の機器に対して予め接続された後段バスバーとは独立した部材である。

前段及び後段のバスバーの端部には中継端子が接続されており、前段及び後段の他のバスバーは、中継端子とともに電気接続箱などに予め敷設されている。そして、折返しバスバー３０は、その両端部分において、予め敷設された前段及び後段の他のバスバーの中継端子に対して接続される。折返しバスバー３０と、これに連結された前段及び後段の他のバスバーとは、バッテリから電装機器へ至る電流伝送経路を形成する。

図１に示されるように、折返しバスバー３０は、全体が折り返した形状で形成された部材であり、磁性体コア１０の中空部１１を貫通する状態で配置される。なお、図１において、磁性体コア１０の中空部１１を貫通する状態の折返しバスバー３０が、仮想線（二点鎖線）により描かれている。

折返しバスバー３０は、棒状の貫通部３１と、棒状の２つの延長部３２と、平板状に形成された２つの端子部３３とにより構成されている。より具体的には、折返しバスバー３０は、中央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に対し中空部１１を貫通する方向の両側各々に連なって形成された棒状の２つの延長部３２と、２つの延長部３２各々に連なって形成された２つの端子部３３とを有する導体からなる部材である。

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棒状の部分であり、その断面形状は扁平な形状ではない。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。以下の説明において、電流通過方向（Ｘ軸方向）を第１方向と称する。

２つの延長部３２は、貫通部３１に対し第１方向の前後両側各々に連なり、第１方向に直交する方向へ平行に延びる棒状の部分である。即ち、折返しバスバー３０は、貫通部３１と２つの延長部３２各々との境界部分において角度９０°で曲がって形成されている。各図において、２つの延長部３２の長手方向に沿う方向がＺ軸方向として記されている。また、各図において、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に直交する方向がＹ軸方向として記されている。以下の説明において、２つの延長部３２が貫通部３１から延び出た方向（Ｚ軸の負方向）を第２方向と称する。また、第１方向及び第２方向に直交する方向を第３方向（Ｙ軸方向）と称する。

２つの端子部３３は、２つの延長部３２各々に対し第２方向側に連なり、貫通部３１及び延長部３２よりも幅が大きい平板状に形成された部分である。

折返しバスバー３０における貫通部３１及び延長部３２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。本実施形態では、折返しバスバー３０の貫通部３１及び延長部３２はそれぞれ円柱状である。

一方、２つの端子部３３は、いずれも貫通部３１及び延長部３２よりも大きい幅の平板状に形成されている。また、貫通部３１及び延長部３２は、２つの端子部３３各々よりも大きな厚みで形成されている。

折返しバスバー３０は、例えば、磁性体コア１０の中空部１１を貫通可能な棒状の導体の両端部分にプレス加工が施されることにより得られる部材である。この場合、プレス加工された両端部分が、電流伝送経路の前段及び後段各々のバスバーの接続端と接続される２つの端子部３３である。

折返しバスバー３０は、磁性体コア１０の中空部１１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大きい幅の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。プレス加工により押しつぶされた両端部分が、折返しバスバー３０の２つの端子部３３を構成する。

折返しバスバー３０の元となる棒状の金属部材は、例えば、折り返した形状に予め成形されている。そのような金属部材の両端部が、プレス加工によって他の部分よりも幅の大きい板状に成形されることにより、折返しバスバー３０が作製される。

或いは、折返しバスバー３０の元となる金属部材が、真っ直ぐな棒状であることも考えられる。この場合、真っ直ぐな棒状の金属部材は、両端部においてプレス加工によって他の部分よりも幅の大きい板状に成形され、その後、中央部分の両側の２箇所において折り曲げられる。このような手順により折返しバスバー３０が作製されてもよい。

折返しバスバー３０において、２つの端子部３３各々の幅は、磁性体コア１０の中空部１１の直径（幅）よりも大きく形成されている。また、貫通部３１及び延長部３２の厚み（直径）は、扁平な端子部３３の厚みよりも大きく形成されている。即ち、貫通部３１及び延長部３２の断面の輪郭の縦寸法と横寸法の比は、扁平な端子部３３の断面の縦寸法と横寸法の比よりも１に近い。なお、貫通部３１が円柱状である場合、貫通部３１の厚みと幅とは同じである。そのことは、延長部３２についても同様である。ここで、比が１に近いということは、比が１であることを含む。

また、本実施形態においては、貫通部３１及び延長部３２の厚みは、磁性体コア１０における両端の間隔よりも小さい。なお、磁性体コア１０における両端の間隔は、磁性体コア１０のギャップ部１２の高さである。

＜絶縁筐体＞
絶縁筐体４０は、絶縁材料からなり、磁性体コア１０とホール素子２０と折返しバスバー３０と電子基板５０とを一定の位置関係で支持する部材である。絶縁筐体４０は、箱部材４１及び箱部材４１と組み合わされる蓋部材４２からなる。箱部材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）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）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。

箱部材４１は、第１方向（Ｘ軸の正方向）に開口が形成された箱状の部材である。即ち、箱部材４１は、上下、左右及び前後の６方向のうち、第１方向を除く残りの５方向において壁が形成された部材である。一方、蓋部材４２は、箱部材４１と組み合わされることによって箱部材４１の開口を塞ぐ部材である。

箱部材４１の底壁４１１は、第２方向（Ｚ軸の負方向）の端の壁を形成している。図３、図４（ｂ）及び図５に示されるように、底壁４１１には、折返しバスバー３０における貫通部３１から２つの延長部３２各々の一部に亘る部分を挿入可能な貫通孔であるバスバー孔４５が形成されている。

また、箱部材４１の底壁４１１におけるバスバー孔４５の縁には、第３方向（Ｙ軸の正方向）へ凹み、折返しバスバー３０における２つの延長部３２各々が嵌り込む２つの切れ込み部４５１が形成されている。切れ込み部４５１は、延長部３２の外縁形状に沿う形状で形成されている。本実施形態では、延長部３２は円柱状であり、切れ込み部４５１は、延長部３２の外周面に沿う円弧状に形成されている。

また、箱部材４１には、その内側の面において突出する第１支持部４３及び第２支持部４４が形成されている。箱部材４１は、第１支持部４３及び第２支持部４４により、磁性体コア１０と、中空部１１を貫通する折返しバスバー３０と、ギャップ部１２に配置されたホール素子２０とを、それらが相互に接触しない一定の位置関係で支持する。その詳細については後述する。

より具体的には、第１支持部４３は、図１及び図４（ａ）に示されるように、第１方向を軸心方向とする半筒状に形成されている。また、半筒状の第１支持部４３において、側面の開放部は、第２方向に対して交差する方向に向いて形成されている。例えば、図６に示されるように、半筒状の第１支持部４３の側面の開放部は、第２方向（Ｚ軸の負方向）と第３方向（Ｙ軸の正方向又は負方向）との間の方向Ｄ１に向いて形成されている。本実施形態においては、半筒状の第１支持部４３の側面の開放部の方向Ｄ１は、Ｚ軸の負方向とＹ軸の負方向との間の方向である。

第１支持部４３の内側面は、折返しバスバー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、第１支持部４３の外側面は、磁性体コア１０の内縁の周面に沿う形状に形成されている。本実施形態においては、折返しバスバー３０の貫通部３１は円柱状であり、磁性体コア１０の内縁は円弧状であり、第１支持部４３は半円筒状である。

一方、第２支持部４４は、磁性体コア１０のギャップ部１２の位置においてホール素子２０を取り囲む壁を形成している。ホール素子２０が第２支持部４４の中空部に嵌め入れられることにより、第２支持部４４は、磁性体コア１０のギャップ部１２の位置においてホール素子２０を位置決めしつつ支持する。これにより、磁性体コア１０及びホール素子２０は、相互に接触しない状態で保持される。

また、第２支持部４４の外側面は、磁性体コア１０の両端面に接する。これにより、第２支持部４４は、第１支持部４３に支持された磁性体コア１０の回転を制限する回転止め部としても機能する。

蓋部材４２は、磁性体コア１０、ホール素子２０及び折返しバスバー３０を支持する箱部材４１に対し、電子基板５０を挟み込みつつ、箱部材４１の開口を塞ぐように取り付けられる。

蓋部材４２の内側面には、回転止め突起部４２１と遮蔽板４２２とが、箱部材４１に向かう方向へ突出して形成されている。図６に示されるように、回転止め突起部４２１は、第１方向（Ｘ軸方向）に沿って突出して形成され、半筒状の第１支持部４３に支持された折返しバスバー３０の延長部３２に接して折返しバスバー３０の回動を制限する部分である。

また、遮蔽板４２２は、第１方向に沿って突出して形成された板状の部分である。図３及び図４に示されるように、蓋部材４２が箱部材４１に組み合わされることにより、遮蔽板４２２は、箱部材４１の底壁４１１におけるバスバー孔４５のうち切れ込み部４５１に嵌り込んだ２つの延長部３２が占める領域以外の領域を塞ぐ。

また、箱部材４１における底壁４１１に対向する壁には、電子基板５０に実装されたコネクタ５１が嵌り込む欠け部４６が形成されている。さらに、箱部材４１の両側壁の内側面には第１方向に沿う突起部である基板支持部４９が形成されている。

箱部材４１の基板支持部４９は、電子基板５０の欠け部５０１に嵌り込むことにより、電子基板５０を位置決めしつつ支持する。また、電子基板５０は、基板支持部４９により支持された状態で箱部材４１と蓋部材４２との間に挟み込まれ、電子基板５０に実装されたコネクタ５１は、箱部材４１に形成された欠け部４６に嵌り込んだ状態で固定される。

さらに、箱部材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、箱部材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。箱部材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、箱部材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。

図２及び図３に示されるように、箱部材４１及び蓋部材４２（絶縁筐体４０）は、磁性体コア１０の両側から第１方向に沿って組み合わされる。そして、箱部材４１及び蓋部材４２は、相互に組み合わされることにより、折返しバスバー３０における２つの延長部３２各々の一部及び２つの端子部３３と、電子基板５０のコネクタ５１の一部とが外部に露出する状態で、磁性体コア１０と、折返しバスバー３０における貫通部３１から２つの延長部３２各々の一部に亘る部分と、ホール素子２０とを覆いつつ一定の位置関係で支持する。

＜電流検出装置１の組み立て手順＞
以下、図７から図１２を参照しつつ、電流検出装置１の組み立て手順の一例について説明する。

図７は、電流検出装置１における箱部材４１及びこれに挿入される前の折返しバスバー３０の斜視図である。図７に示されるように、折返しバスバー３０は、第２方向と第３方向との間の方向に沿って、貫通部３１を先頭にして底壁４１１のバスバー孔４５から箱部材４１の内側へ挿入される。

図８は、電流検出装置１における箱部材４１及びこれに挿入された折返しバスバー３０の斜視図である。図８に示されるように、箱部材４１の内側へ挿入された折返しバスバー３０の貫通部３１は、箱部材４１内の半筒状の第１支持部４３の内側に嵌め入れられる。さらに、折返しバスバー３０は、貫通部３１が第１支持部４３の内側に嵌め入れられた状態で、延長部３２が第２方向（Ｚ軸の負方向）に沿う状態となるまで回動される。これにより、折返しバスバー３０は、貫通部３１において第１支持部４３により支持される。

図９は、電流検出装置１における箱部材４１及びこれに支持された折返しバスバー３０の斜視図である。前述したように、半筒状の第１支持部４３における側面の開放部は、第２方向に対して交差する方向に向いて形成されている。即ち、第１支持部４３の側壁は、少なくとも第２方向からその反対方向に亘る範囲に形成されている。そのため、第１支持部４３は、Ｚ軸方向に沿う方向、即ち、第２方向及びその反対方向における折返しバスバー３０の動きを制限する。

また、折返しバスバー３０が第１支持部４３に支持された状態において、折返しバスバー３０の２つの延長部３２各々は、箱部材４１の底壁４１１に形成されたバスバー孔４５の縁における２つの切れ込み部４５１各々に嵌り込む。

折返しバスバー３０が第１支持部４３に支持された状態において、磁性体コア１０が、箱部材４１内における折返しバスバー３０の延長部３２に引っ掛けられる。図１０は、電流検出装置１における箱部材４１とこれに支持された折返しバスバー３０とその折返しバスバー３０の延長部３２が貫通する磁性体コア１０との斜視図である。なお、図１０において、折返しバスバー３０に引っ掛けられる前の磁性体コア１０が仮想線（二点鎖線）で描かれている。

図１０に示されるように、折返しバスバー３０における一方の延長部３２が、磁性体コア１０のギャップ部１２から中空部１１へ挿入されることにより、磁性体コア１０が、折返しバスバー３０の延長部３２に引っ掛けられる。その結果、折返しバスバー３０の延長部３２が磁性体コア１０の中空部１１を貫通する状態となる。上記のような引っ掛けを可能とするために、磁性体コア１０の両端の間隔は、折返しバスバー３０の延長部３２の厚みよりも大きく形成されている。

次に、折返しバスバー３０の延長部３２に引っ掛けられた磁性体コア１０は、回転されつつ延長部３２から第１支持部４３に支持された貫通部３１へ移される。これにより、折返しバスバー３０及び磁性体コア１０は、半筒状の第１支持部４３によって支持される。図１１は、電流検出装置１における箱部材４１とこれに支持された折返しバスバー３０及び磁性体コア１０との斜視図である。

図１１に示されるように、磁性体コア１０が延長部３２から貫通部３１へ移されることにより、半筒状の第１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の内縁と折返しバスバー３０の貫通部３１との間の隙間に挿入される。

そして、第１支持部４３は、磁性体コア１０の内縁と貫通部３１との間に挿入された状態で、外側面で磁性体コア１０を支持するとともに内側面で折返しバスバー３０を支持する。このとき、第１支持部４３は、磁性体コア１０の内縁と折返しバスバー３０の貫通部３１の外縁とに密接する状態で、磁性体コア１０及び折返しバスバー３０を位置決めする。

即ち、第１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と折返しバスバー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。その結果、磁性体コア１０及び折返しバスバー３０は、第１支持部４３により、相互に接触しない状態で保持される。

次に、ホール素子２０が、第２支持部４４の内側に嵌め入れられる。さらに、箱部材４１の基板支持部４９が電子基板５０の欠け部５０１に通され、ホール素子２０の接続端子２１が、電子基板５０に形成された実装用の孔５０２に通される。さらに、ホール素子２０の接続端子２１は、電子基板５０における実装用の孔５０２の部分に半田付けにより固定される。

図１２は、箱部材４１に蓋部材４２が組み合わされる前の電流検出装置１の斜視図である。折返しバスバー３０、磁性体コア１０、ホール素子２０及び電子基板５０が箱部材４１内に組み付けられると、電流検出装置１は、図１２に示される状態となる。

最後に、蓋部材４２が、各部品が組み付けられた箱部材４１に対して第１方向に沿って取り付けられる。これにより、蓋部材４２の一対の回転止め突起部４２１が、折返しバスバー３０の延長部３２を挟み込む。さらに、蓋部材４２の遮蔽板４２２が、箱部材４１の底壁４１１におけるバスバー孔４５の空き領域を塞ぐ。さらに、ロック機構４７，４８が、箱部材４１及び蓋部材４２を組み合わされた状態で保持する。

図１３は、電気接続箱７及びこれに取り付けられる電流検出装置１の斜視図である。図１３に示されるように、電流検出装置１における２つの端子部３３は、電源ボックスなどの電気接続箱７内に予め敷設された前段及び後段の他のバスバー９の中継端子８の接続口に差し込まれる。これにより、折返しバスバー３０は、前段及び後段の他のバスバー９と電気的に接続されるとともに、電気接続箱７内に固定される。

ところで、図１から図１３に示される例では、折返しバスバー３０における２つの端子部３３各々は、平行な２平面各々に沿う平板状に形成されている。しかしながら、２つの端子部３３各々は、平行ではない２平面各々に沿う平板状に形成されていてもよい。

図１４は、電流検出装置１に採用可能な折返しバスバー３０Ａの底面図である。図１４において、前段及び後段の他のバスバー９の中継端子８が仮想線（二点鎖線）で描かれている。

図１４に示される例では、折返しバスバー３０Ａにおける２つの端子部３３各々は、直交する２平面各々に沿う平板状に形成されている。より具体的には、一方の端子部３３は、Ｘ−Ｚ平面に平行な平板状であり、他方の端子部３３は、Ｙ−Ｚ平面に平行な平板状である。

折返しバスバー３０Ａの２つの端子部３３が、他のバスバー９の中継端子８の接続口に挿入されると、Ｘ−Ｚ平面に平行な一方の端子部３３は、一方の中継端子８によってＹ軸方向における位置が固定され、Ｙ−Ｚ平面に平行な他方の端子部３３は、他方の中継端子８によってＸ軸方向における位置が固定される。

従って、折返しバスバー３０Ａにおいて、２つの端子部３３のＸ軸方向における相対位置の誤差は、Ｘ軸方向に平行な接続口を有する中継端子８のあそびによって吸収される。また、２つの端子部３３のＹ軸方向における相対位置の誤差は、Ｙ軸方向に平行な接続口を有する中継端子８のあそびによって吸収される。

＜効果＞
以上に示した電流検出装置１において、折返しバスバー３０の両端部は端子部３３である。即ち、予め敷設された前段及び後段のバスバー９に対し、磁性体コア１０の中空部１１を貫通した状態の折返しバスバー３０を後から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９とは異なる異形の折返しバスバー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９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。

また、折返しバスバー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、端子部３３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、折返しバスバー３０の過剰な発熱を防止できる。

また、折返しバスバー３０が、磁性体コア１０の中空部１１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大きい幅の板状に押しつぶされて成形された構造を有することが考えられる。この場合、棒状の金属部材の両端部に、磁性体コア１０の中空部１１の幅よりも幅が大きい平板状の端子部３３を容易に作ることができる。

また、電流検出装置１は、同一方向へ突出する平板状の２つの端子部３３を備える。そのため、２つの端子部３３を予め敷設された２つの中継端子８の隙間に挿入するという簡易な操作により、折返しバスバー３０は、２つの中継端子８各々を介して前段及び後段の他のバスバー９と電気的に接続され、それら中継端子８に固定される。即ち、電流検出装置１を、既設のバスバー９と接続し固定するための取り付け作業は容易である。

また、電流検出装置１の第１方向（Ｘ軸方向）の寸法は、磁性体コア１０の厚みに対して折返しバスバー３０における２つの延長部３２各々の直径分が加算される程度の小さな寸法で済む。また、電流検出装置１の第３方向（Ｙ軸方向）の寸法も、磁性体コア１０の幅程度の小さな寸法で済む。

即ち、電流検出装置１の第２方向（Ｚ軸方向）における投影面積は小さくて済む。しかも、電流検出装置１は、第２方向に沿って中継端子８に差し込まれるだけで中継端子８に取り付けられ、ネジ止め作業などのための余分な作業スペースを必要としない。従って、電流検出装置１が採用されれば、取り付け作業に要する空間の省スペース化が可能となる。

また、電流検出装置１の各構成要素は、露出されるべき２つの端子部３３以外を覆う絶縁筐体４０によって所定の位置関係に保持されている。従って、予め敷設された中継端子８に対して電流検出装置１を取り付ける作業は、ドライバーなどの工具を要することもなく極めて容易である。しかも、絶縁筐体４０が、磁性体コア１０とホール素子２０との隙間に異物が侵入することを防ぎ、異物の侵入によって電流検出精度が悪化することを回避できる。

また、電流検出装置１において、磁性体コア１０の両端の間隔は、折返しバスバー３０の２つの延長部３２各々の厚みよりも大きい。さらに、絶縁筐体４０は、箱部材４１及び蓋部材４２からなり、箱部材４１には、バスバー孔４５が形成された底壁４１１と、半筒状の第１支持部とが形成されている。さらに、蓋部材４２には、回動止め突起部４２１が形成されている。電流検出装置１がそのような構成を有することにより、２つの部材からなる比較的簡易な構造の絶縁筐体４０によって、磁性体コア１０及び折返しバスバー３０を覆いつつ位置決めすることが可能となる。

なお、箱部材４１の底壁４１１に、折返しバスバー３０の延長部３２の通路として、貫通孔ではない欠け部が形成されていれば、折返しバスバー３０が組み合わされた磁性体コア１０を箱部材４１に取り付けることが可能である。しかしながら、その場合、箱部材４１を形成する壁に、コネクタ５１用の大きな欠け部４６と折返しバスバー３０用の大きな欠け部とが形成される。そのため、箱部材４１の強度を十分に確保することが難しい。

また、折返しバスバー３０の貫通部３１は円柱状であり、箱部材４１の第１支持部４３が半円筒状であれば、折返しバスバー３０の貫通部３１を第１支持部４３に円滑に支持させることができる。

また、電流検出装置１において、箱部材４１のバスバー孔４５の部分に２つの切れ込み部４５１が形成され、蓋部材４２に遮蔽板４２２が形成されている。そのため、絶縁筐体４０と折返しバスバー３０の２つの延長部３２との間の隙間が塞がれ、絶縁筐体４０内への異物の侵入がより確実に防がれ、異物の侵入によって電流検出精度が悪化することをより確実に回避できる。

また、図１４に示されるように、２つの端子部３３各々が、直交する２平面各々に沿う平板状に形成されていれば、２つの端子部３３及び相手側の中継端子８の寸法公差によって端子部３３と中継端子８との接続の不良が生じることを回避できる。

＜その他＞
電流検出装置１において、折返しバスバー３０の貫通部３１が角柱状であり、第１支持部４３の内側面が、貫通部３１の外形に沿う多角形状であってもよい。例えば、筒状の第１支持部４３の開放部が、第３方向（Ｙ軸方向）に向いていることが考えられる。この場合、折返しバスバー３０の貫通部３１が、四角柱状、六角柱状又は八角柱状などの多角柱状であっても、２つの端子部３３が第２方向（Ｚ軸の負方向）に向く状態で、貫通部３１を第３方向に沿って第１支持部４３の内側に嵌め入れることができる。

また、電流検出装置１において、磁性体コア１０は、円環状以外の形状、例えば、矩形の環状などの多角形の環状に形成されてもよい。

また、電流検出装置１において、２つの端子部３３は、平行な２平面又は直交する２平面の各々に沿う平板状に形成される場合の他、９０°以外の角度で交差する２平面各々に沿う平板状に形成されてもよい。

１ 電流検出装置
８ 中継端子
９ 他のバスバー
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 ホール素子の接続端子
３０，３０Ａ 折返しバスバー
３１ 折返しバスバーの貫通部
３２ 折返しバスバーの延長部
３３ 折返しバスバーの端子部
４０ 絶縁筐体
４１ 箱部材
４２ 蓋部材
４３ 第１支持部
４４ 第２支持部
４５ バスバー孔
４６ 欠け部
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
４１１ 底壁
４２１ 回転止め突起部
４２２ 遮蔽板
４５１ 切れ込み部
５０１ 欠け部
５０２ 実装用の孔

Claims (5)

1. 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導体からなる電流検出用バスバーと、を備える電流検出装置であって、
   前記電流検出用バスバーは、
   全体が折り返した形状で形成され、
   前記磁性体コアの前記中空部を第１方向に沿って貫通する棒状の貫通部と、
   前記貫通部に対し前記第１方向の前後両側各々に連なり前記第１方向に直交する第２方向へ平行に延びる棒状の２つの延長部と、
   ２つの前記延長部各々に対し前記第２方向側に連なり前記貫通部及び前記延長部よりも幅が大きい平板状に形成された２つの端子部と、を有し、
   絶縁材料からなり、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における２つの前記延長部各々の一部及び前記貫通部とを覆いつつ、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とを一定の位置関係で支持する絶縁筐体をさらに備え、
   前記磁性体コアの両端の間隔は、前記電流検出用バスバーの２つの前記延長部各々の厚みよりも大きく、
   前記絶縁筐体は、前記第１方向に開口が形成された箱部材及び該箱部材と組み合わされて前記箱部材の前記開口を塞ぐ蓋部材からなり、
   前記箱部材には、
   前記電流検出用バスバーを挿入可能な貫通孔が形成され前記第２方向の端の壁を形成する底壁と、
   前記第１方向を軸心方向とし前記第２方向に対して交差する方向に向く側面の開放部が形成された半筒状に形成され、前記磁性体コアの前記中空部における前記磁性体コアの内縁と前記電流検出用バスバーの前記貫通部との間に挿入された状態で、外側面で前記磁性体コアを支持するとともに内側面で前記電流検出用バスバーを支持する半筒状支持部と、が形成され、
   前記蓋部材には、
   前記第１方向に沿って突出して形成され、前記半筒状支持部に支持された前記電流検出用バスバーの前記延長部に接して前記電流検出用バスバーの回動を制限する回動止め突起部が形成されていることを特徴とする電流検出装置。
2. 前記電流検出用バスバーの前記貫通部は円柱状であり、
   前記箱部材の前記半筒状支持部は半円筒状である、請求項１に記載の電流検出装置。
3. 前記箱部材の前記底壁における前記貫通孔の縁には、前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向へ凹み、前記電流検出用バスバーにおける２つの前記延長部各々が嵌り込む２つの切れ込み部が形成され、
   前記蓋部材には、前記第１方向に沿って突出して形成され、前記箱部材の前記底壁における前記貫通孔のうち前記切れ込み部に嵌り込んだ２つの前記延長部が占める領域以外の領域を塞ぐ遮蔽板が形成されている、請求項１又は請求項２に記載の電流検出装置。
4. ２つの前記端子部各々は、直交する２平面各々に沿う平板状に形成されている、請求項１から請求項３のいずれかに記載の電流検出装置。
5. 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大きい幅の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り、押しつぶされた両端部分が２つの前記端子部を構成する、請求項１から請求項４のいずれかに記載の電流検出装置。

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