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公開番号2023073976
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-05-26
出願番号2022174860,2022161915
出願日2022-10-31,2022-10-06
発明の名称電流センサ
出願人株式会社デンソー
代理人弁理士法人ゆうあい特許事務所
主分類G01R 15/20 20060101AFI20230519BHJP(測定;試験)
要約【課題】周波数特性を向上させる電流センサを提供する。
【解決手段】電流センサ5は、バスバ100と、ギャップ形成部111とコア横部1121とコア底部1131とを有するコア110と、ギャップ117に配置されているとともにバスバ100に流れる電流によってギャップ117に発生する磁界の強さを検出する検出部120と、を備え、厚み方向DTにおけるバスバ100からギャップ形成部117までの距離Clr1_topを、幅方向DWにおけるギャップ形成部117の第1端面115から第2端面116までの距離Gap1で除算した値Clr1/Gap1が0.20以上、1.00以下とされている。
【選択図】図56
特許請求の範囲【請求項１】
電流センサであって、
板状に形成されているバスバ（１００、２００、３００）と、
前記バスバが挿入されているコア穴（１１４、２１４、３１４）と、前記バスバの幅方向（ＤＷ）を向いている第１端面（１１５、２１５、３１５）、前記第１端面と前記幅方向に対向している第２端面（１１６、２１６、３１６）、および、前記第１端面と前記第２端面とによって形成されているとともに前記コア穴と外部とに連通するギャップ（１１７、２１７、３１７）を含むギャップ形成部（１１１、２１１、３１１）と、前記ギャップ形成部に接続されているとともに前記バスバの厚み方向（ＤＴ）に延びているコア横部（１１２、２１２、３１２、１１２１、２１２２、３１２３）と、前記コア横部に接続されて前記幅方向に延びているとともに前記ギャップ形成部および前記コア横部とで前記コア穴を形成するコア底部（１１３、２１３、３１３、１１３１、２１３２、３１３３）と、を有するコア（１１０、１２０、１３０）と、
前記ギャップに配置されているとともに、前記バスバに流れる電流によって前記ギャップに発生する磁界の強さを検出する検出部（１２０、２２０、３２０）と、
を備え、
前記厚み方向における前記バスバから前記ギャップ形成部までの距離（Ｃｌｒ１＿ｔｏｐ、Ｃｌｒ２＿ｔｏｐ、Ｃｌｒ３＿ｔｏｐ）を、前記幅方向における前記第１端面から前記第２端面までの距離（Ｇａｐ１、Ｇａｐ２、Ｇａｐ３）で除算した値（Ｃｌｒ１／Ｇａｐ１、Ｃｌｒ２／Ｇａｐ２、Ｃｌｒ３／Ｇａｐ３）が０．２０以上、１．００以下とされている電流センサ。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記コアは、前記厚み方向外側を向く前記ギャップ形成部の外面から前記厚み方向に突出している突起部（１１５１、１１５２、２１５１、２１５２、３１５１、３１５２）を有する請求項１に記載の電流センサ。
【請求項３】
前記バスバは、第１バスバ（１００）であって、
前記コア穴は、第１コア穴（１１４）であって、
前記ギャップは、第１ギャップ（１１７）であって、
前記ギャップ形成部は、第１ギャップ形成部（１１１）であって、
前記コア横部は、第１コア横部（１１２、１１２１）であって、
前記コア底部は、第１コア底部（１１３、１１３１）であって、
前記コアは、第１コア（１１０）であって、
前記検出部は、第１検出部（１２０）であって、
前記電流センサは、
板状に形成されている第２バスバ（２００）と、
前記バスバが挿入されている第２コア穴（２１４）と、前記幅方向を向いている第３端面（２１５）、前記第３端面と前記幅方向に対向している第４端面（２１６）、および、前記第３端面と前記第４端面とによって形成されているとともに前記第２コア穴と外部とに連通する第２ギャップ（２１７）を含む第２ギャップ形成部（２１１）と、前記第２ギャップ形成部に接続されているとともに前記厚み方向に延びている第２コア横部（２１２、２１２２）と、前記第２コア横部に接続されて前記幅方向に延びているとともに前記第２ギャップ形成部および前記第２コア横部とで前記第２コア穴を形成する第２コア底部（２１３、２１３２）と、を有する第２コア（１２０）と、
前記第２ギャップに配置されているとともに、前記第２バスバに流れる電流によって前記第２ギャップに発生する磁界の強さを検出する第２検出部（２２０）と、
を備え、
前記第１コアおよび前記第２コアは、前記幅方向に並んでおり、
前記第１ギャップ形成部のうち前記幅方向外側の角部である第１横外側角部（Ｃ１＿ｏｕｔ＿ｔｏｐ）および前記第２ギャップ形成部のうち前記幅方向外側の角部である第２横外側角部（Ｃ２＿ｏｕｔ＿ｔｏｐ）は、互いに前記幅方向に向き合っているとともに、Ｒ形状になっている請求項１または２に記載の電流センサ。
【請求項４】
前記バスバは、第１バスバ（１００）であって、
前記コア穴は、第１コア穴（１１４）であって、
前記ギャップは、第１ギャップ（１１７）であって、
前記ギャップ形成部は、第１ギャップ形成部（１１１）であって、
前記コア横部は、第１コア横部（１１２、１１２１）であって、
前記コア底部は、第１コア底部（１１３、１１３１）であって、
前記コアは、第１コア（１１０）であって、
前記検出部は、第１検出部（１２０）であって、
前記電流センサは、
板状に形成されている第２バスバ（２００）と、
前記バスバが挿入されている第２コア穴（２１４）と、前記幅方向を向いている第３端面（２１５）、前記第３端面と前記幅方向に対向している第４端面（２１６）、および、前記第３端面と前記第４端面とによって形成されているとともに前記第２コア穴と外部とに連通する第２ギャップ（２１７）を含む第２ギャップ形成部（２１１）と、前記第２ギャップ形成部に接続されているとともに前記厚み方向に延びている第２コア横部（２１２、２１２２）と、前記第２コア横部に接続されて前記幅方向に延びているとともに前記第２ギャップ形成部および前記第２コア横部とで前記第２コア穴を形成する第２コア底部（２１３、２１３２）と、を有する第２コア（１２０）と、
前記第２ギャップに配置されているとともに、前記第２バスバに流れる電流によって前記第２ギャップに発生する磁界の強さを検出する第２検出部（２２０）と、
を備え、
前記第１コアおよび前記第２コアは、前記幅方向に並んでおり、
前記第１コア底部のうち前記幅方向外側の角部である第１底外側角部（Ｃ１＿ｏｕｔ＿ｂｔｍ）および前記第２コア底部のうち前記幅方向外側の角部である第２底外側角部（Ｃ２＿ｏｕｔ＿ｂｔｍ）は、互いに前記幅方向に向き合っているとともに、Ｒ形状になっている請求項１または２に記載の電流センサ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電流センサに関するものである。
続きを表示（約 4,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載されているように、ハイブリッド車や電気自動車用の交流モータを駆動するためのインバータに流れる交流電流を検出する電流センサが知られている。この電流センサは、インバータの交流電流が流れるバスバと、このバスバを流れる交流電流によって発生する磁界が通過するコアと、コアに形成されたギャップに配置されたセンサチップとを備える。そして、このコアギャップを通過する磁界をセンサチップが検出することにより、電流センサは、インバータに流れる交流電流を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００８－５１７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されたような電流センサでは、コアギャップから漏れる磁界がバスバに侵入して、交流電流の周波数の変化により磁界の時間変化が生じることから、バスバに流れる電流の方向とは逆方向の誘導起電力が発生する。この誘導起電力による電流がバスバに流れることにて発生する磁界によって、コアギャップにかかる磁界が変化する。このため、電流センサによって検出される電流の誤差が生じる。したがって、電流センサの周波数特性が低下する。
【０００５】
本開示は、周波数特性を向上させる電流センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、電流センサであって、板状に形成されているバスバ（１００、２００、３００）と、バスバが挿入されているコア穴（１１４、２１４、３１４）と、バスバの幅方向（ＤＷ）を向いている第１端面（１１５、２１５、３１５）、第１端面と幅方向に対向している第２端面（１１６、２１６、３１６）、および、第１端面と第２端面とによって形成されているとともにコア穴と外部とに連通するギャップ（１１７、２１７、３１７）を含むギャップ形成部（１１１、２１１、３１１）と、ギャップ形成部に接続されているとともにバスバの厚み方向（ＤＴ）に延びているコア横部（１１２、２１２、３１２、１１２１、２１２２、３１２３）と、コア横部に接続されて幅方向に延びているとともにギャップ形成部およびコア横部とでコア穴を形成するコア底部（１１３、２１３、３１３、１１３１、２１３２、３１３３）と、を有するコア（１１０、１２０、１３０）と、ギャップに配置されているとともに、バスバに流れる電流によってギャップに発生する磁界の強さを検出する検出部（１２０、２２０、３２０）と、を備え、厚み方向におけるバスバからギャップ形成部までの距離（Ｃｌｒ１＿ｔｏｐ、Ｃｌｒ２＿ｔｏｐ、Ｃｌｒ３＿ｔｏｐ）を、幅方向における第１端面から第２端面までの距離（Ｇａｐ１、Ｇａｐ２、Ｇａｐ３）で除算した値（Ｃｌｒ１／Ｇａｐ１、Ｃｌｒ２／Ｇａｐ２、Ｃｌｒ３／Ｇａｐ３）が０．２０以上、１．００以下とされている電流センサである。
【０００７】
これにより、上記除算した値が０．２０未満である場合と比較して、バスバとギャップ形成部とが離れやすい。このため、上記除算した値が０．２０未満である場合と比較して、ギャップからバスバに侵入する磁力線が抑制される。よって、バスバに流れる電流の方向とは逆方向の誘導起電力の発生が抑制される。これにより、電流センサによって検出される電流の誤差が生じにくくなるため、電流センサの周波数特性が向上する。
【０００８】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
第１実施形態の電流センサの斜視図。
図１のＩＩ－ＩＩ線断面図。
電流センサのバスバ、コア、検出部、リード線、基板およびターミナルの上面図。
磁界の強さ、第１容易軸部にかかる磁束密度および第１困難軸部にかかる磁束密度の関係図。
第２実施形態の電流センサの断面図。
第３実施形態の電流センサの断面図。
電流センサのバスバ、コア、検出部、リード線、基板およびターミナルの上面図。
第４実施形態の電流センサの断面図。
第５実施形態の電流センサの断面図。
第６実施形態の電流センサの断面図。
第７実施形態の電流センサの断面図。
第８実施形態の電流センサの断面図。
第９実施形態の電流センサの断面図。
第１０実施形態の電流センサの断面図。
第１１実施形態の電流センサの断面図。
第１２実施形態の電流センサの第１コアおよび第１検出部の断面図。
電流センサの第２コアおよび第２検出部の断面図。
電流センサの第３コアおよび第３検出部の断面図。
第１３実施形態の電流センサの第１コアおよび第１検出部の断面図。
電流センサの第２コアおよび第２検出部の断面図。
電流センサの第３コアおよび第３検出部の断面図。
第１４実施形態の電流センサの第１コアおよび第１検出部の断面図。
電流センサの第２コアおよび第２検出部の断面図。
電流センサの第３コアおよび第３検出部の断面図。
第１５実施形態の電流センサの第１コアの断面図。
電流センサの第２コアの断面図。
電流センサの第３コアの断面図。
第１６実施形態の電流センサの第１コアの断面図。
電流センサの第２コアの断面図。
電流センサの第３コアの断面図。
第１７実施形態の電流センサにおける第１コア、第２コアおよび第３コアの断面図。
第１８実施形態の電流センサにおける第１コア、第２コアおよび第３コアの断面図。
第１９実施形態の電流センサにおける第１コア、第２コアおよび第３コアの断面図。
第２０実施形態の電流センサにおける第１コア、第２コアおよび第３コアの断面図。
第２１実施形態の電流センサにおける第１バスバの第１板部およびケースの第１開口部の断面図。
図３５のＸＸＸＶＩ－ＸＸＸＶＩ線断面図。
図３５のＸＸＸＶＩＩ－ＸＸＸＶＩＩ線断面図。
電流センサにおける第２バスバの第２板部およびケースの第２開口部の断面図。
図３８のＸＸＸＩＸ－ＸＸＸＩＸ線断面図。
図３８のＸＬ－ＸＬ線断面図。
電流センサにおける第３バスバの第３板部およびケースの第３開口部の断面図。
図４１のＸＬＩＩ－ＸＬＩＩ線断面図。
図４１のＸＬＩＩＩ－ＸＬＩＩＩ線断面図。
第２２実施形態の電流センサにおける第１バスバの第１板部およびケースの第１開口部の断面図。
電流センサにおける第２バスバの第２板部およびケースの第２開口部の断面図。
電流センサにおける第３バスバの第３板部およびケースの第３開口部の断面図。
第２３実施形態の電流センサにおける第１バスバの第１板部およびケースの第１開口部の断面図。
電流センサにおける第２バスバの第２板部およびケースの第２開口部の断面図。
電流センサにおける第３バスバの第３板部およびケースの第３開口部の断面図。
第２４実施形態の電流センサにおける第１バスバの第１板部およびケースの第１開口部の断面図。
電流センサにおける第２バスバの第２板部およびケースの第２開口部の断面図。
電流センサにおける第３バスバの第３板部およびケースの第３開口部の断面図。
第２５実施形態の電流センサにおける第１バスバの第１板部およびケースの第１開口部の断面図。
電流センサにおける第２バスバの第２板部およびケースの第２開口部の断面図。
電流センサにおける第３バスバの第３板部およびケースの第３開口部の断面図。
第２６実施形態の電流センサにおける第１バスバ、第１コア、第１検出部およびケースの断面図。
電流センサにおける第２バスバ、第２コア、第２検出部およびケースの断面図。
電流センサにおける第３バスバ、第３コア、第３検出部およびケースの断面図。
電流センサにおける第１比および振幅比の関係図。
第２７実施形態の電流センサにおける第１バスバ、第１コアおよび第１検出部の断面図。
電流センサにおける第２バスバ、第２コアおよび第２検出部の断面図。
電流センサにおける第３バスバ、第３コアおよび第３検出部の断面図。
第２８実施形態の電流センサにおける第１バスバおよびケースの第１開口部の断面図。
図６３のＬＸＩＶ－ＬＸＩＶ線断面図。
電流センサにおける第２バスバおよびケースの第２開口部の断面図。
図６５のＬＸＶＩ－ＬＸＶＩ線断面図。
電流センサにおける第３バスバおよびケースの第３開口部の断面図。
図６７のＬＸＶＩＩＩ－ＬＸＶＩＩＩ線断面図。
第２９実施形態の電流センサにおける第１バスバおよびケースの第１開口部の断面図。
電流センサにおける第２バスバおよびケースの第２開口部の断面図。
電流センサにおける第３バスバおよびケースの第３開口部の断面図。
第３０実施形態の電流センサにおける第１バスバおよびケースの第１開口部の断面図。
電流センサにおける第２バスバおよびケースの第２開口部の断面図。
電流センサにおける第３バスバおよびケースの第３開口部の断面図。
第３１実施形態の電流センサにおける第１バスバおよびケースの第１開口部の断面図。
電流センサにおける第２バスバおよびケースの第２開口部の断面図。
電流センサにおける第３バスバおよびケースの第３開口部の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。
（【００１１】以降は省略されています）

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