DE102018130954A1

DE102018130954A1 - Stromsensor

Info

Publication number: DE102018130954A1
Application number: DE102018130954.6A
Authority: DE
Inventors: Jun Umetsu; Naoki FUTAKUCHI; Haruyasu Komano; Ken Okuyama; Yujiro TOMITA
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2017-12-14
Filing date: 2018-12-05
Publication date: 2019-06-19
Also published as: US20190187187A1; JP7003620B2; JP2019105613A; CN109959815A; US11035888B2

Abstract

Ein Stromsensor enthält eine Stromschiene, in welcher ein zu erfassender Strom fließt, eine Platine, die mit einem magnetischen Erfassungselement darauf montiert ist, um eine Stärke eines durch einen in der Stromschiene fließenden Strom erzeugten Magnetfelds zu erfassen, und ein Gehäuse, das ein erstes und ein zweites Gehäuse enthält, die auf derartige Weise vorgesehen sind, dass sie die Stromschiene und die Platine dazwischen in einer Plattendickenrichtung der Stromschiene einpferchen. Das erste und das zweite Gehäuse enthalten jeweils Schiebeführungsteilbereiche, die in einer schrägen Richtung in Bezug auf die Plattendickenrichtung der Stromschiene relativ verschiebbar sind, während sie in der Plattendickenrichtung der Stromschiene aneinanderstoßen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stromsensor.
BESCHREIBUNG DES ZUGEHÖRIGEN STANDES DER TECHNIK
Herkömmlich ist ein Stromsensor bekannt, der ein magnetisches Erfassungselement zum Erfassen einer Stärke eines durch einen zu messenden Strom erzeugten Magnetfelds enthält. Durch Erfassen der Stärke des Magnetfelds durch das magnetische Erfassungselement ist es möglich, den Strom basierend auf der Stärke des Magnetfelds zu berechnen. Als der Stromsensor von diesem Typ ist ein solcher bekannt, bei welchem eine als ein Strompfad dienende Stromschiene und ein magnetisches Erfassungselement mit einem Gehäuse bedeckt sind (siehe z.B. JP-A-2017 - 102024 ).
Bei dem Stromsensor ist es erwünscht, die positionsmäßige Fehlausrichtung des magnetischen Erfassungselements in Bezug auf die Stromschiene zu minimieren. Wenn das magnetische Erfassungselement der Stromschiene in einer Plattendickenrichtung gegenüberliegend angeordnet wird, muss der Abstand zwischen der Stromschiene und dem magnetischen Erfassungselement entlang der Plattendickenrichtung konstant gehalten werden. Daher wird erwägt, dass durch Bringen der Stromschiene und der Platine in Kontakt miteinander direkt oder indirekt über ein Zwischenstück oder ähnliches und Ausüben einer vorbestimmten Druckkraft in der Plattendickenrichtung der Stromschiene mit dem oberen und dem unteren Gehäuse, die die Stromschiene und die Platine dazwischen einpferchen (durch Fixieren des unteren und des oberen Gehäuses aneinander mit einer darauf ausgeübten Druckkraft), der Abstand zwischen der Stromschiene und dem magnetischen Erfassungselement konstant gehalten wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Jedoch bildet sich bei dem obigen Stromsensor, wenn das oberen und das untere Gehäuse in der Plattendickenrichtung in Kontakt miteinander sind, ein Spalt innerhalb der Gehäuse aufgrund einer Herstellungstoleranz und von ähnlichem, und es kann keine ausreichende Druckkraft zwischen der Stromschiene und der Platine ausgeübt werden. Dies ist deshalb so, weil die Vielzahl von Bauteilen, wie beispielsweise die Stromschiene, die Platine, das Zwischenstück und das obere und das untere Gehäuse, etc. gestapelt sind, weshalb die Einflüsse der Toleranzen von jedem Bauteil sich akkumulieren, was zu einer hohen Möglichkeit der Spaltausbildung innerhalb der Gehäuse führt.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben geprüft, zu verhindern, dass das obere und das untere Gehäuse einander kontaktieren (eine solche Konfiguration geprüft, um einen Spalt zwischen dem oberen und dem unteren Gehäuse während des Stapelns auszubilden). Als Ergebnis ist es möglich, die Einflüsse der Toleranzen von jedem Bauteil zu absorbieren und die Druckkraft zwischen der Stromschiene und der Platine auszuüben. In diesem Fall können jedoch dann, wenn das obere und das untere Gehäuse durch eine Bolzenfixierung oder ähnliches aneinander fixiert sind, die Gehäuse im Spaltteilbereich verbeult bzw. eingedrückt und deformiert bzw. verformt werden. Wenn die Gehäuse deformiert werden, wird die Druckkraft unausgewogen, tritt ein Schweben in einem Teilbereich auf, wo die Druckkraft schwach ist, und neigen sich die Bauteile, so dass die positionsmäßige Fehlausrichtung zwischen der Stromschiene und dem magnetischen Erfassungselement auftreten kann.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Stromsensor zur Verfügung zu stellen, der die positionsmäßige Fehlausrichtung zwischen einer Stromschiene und einem magnetischen Erfassungselement unterdrücken kann.
Um das obige Problem zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung einen Stromsensor zur Verfügung, der umfasst:

eine Stromschiene, in welcher ein zu erfassender Strom fließt;
eine Platine, die mit einem magnetischen Erfassungselement darauf montiert ist, um eine Stärke eines durch einen in der Stromschiene fließenden Strom erzeugten Magnetfelds zu erfassen; und
ein Gehäuse, das ein erstes und ein zweites Gehäuse enthält, die auf derartige Weise vorgesehen sind, dass sie die Stromschiene und die Platine dazwischen in einer Plattendickenrichtung der Stromschiene einpferchen,
wobei das erste und das zweite Gehäuse jeweils Schiebeführungsteilbereiche enthalten, die in einer Neigungsrichtung in Bezug auf die Plattendickenrichtung der Stromschiene relativ verschiebbar sind, während sie in der Plattendickenrichtung der Stromschiene aneinanderstoßen.

[Punkte der Erfindung]
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Stromsensor zur Verfügung zu stellen, der die positionsmäßige Fehlausrichtung zwischen der Stromschiene und dem magnetischen Erfassungselement unterdrücken kann.
Figurenliste

1A und 1B sind perspektivische Ansichten, die einen Stromsensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zweigen;
2 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Stromsensors;
3 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Stromsensors;
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Zwischenstücks und einer Platine;
5A und 5B sind perspektivische Ansichten eines ersten Gehäuses;
6 ist eine perspektivische Ansicht eines zweiten Gehäuses;
7 ist eine erklärende Ansicht zum Erklären einer Anbringung einer Abschirmplatte an dem Gehäuse;
8A ist eine Seitenansicht, bevor das erste und das zweite Gehäuse relativ verschoben sind;
8B ist eine Seitenansicht, nachdem das erste und das zweite Gehäuse relativ verschoben sind;
9A ist eine Draufsicht, bevor das erste und das zweite Gehäuse relativ verschoben sind;
9B ist eine Draufsicht, nachdem das erste und das zweite Gehäuse relativ verschoben sind;
10A ist eine Querschnittsansicht, bevor das erste und das zweite Gehäuse relativ verschoben sind; und
10B ist eine Querschnittsansicht, nachdem das erste und das zweite Gehäuse relativ verschoben sind.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
[Ausführungsform]
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.
1A und 1 B sind perspektivische Ansichten, die einen Stromsensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. 2 und 3 sind auseinandergezogene perspektivische Ansichten des Stromsensors.
Wie es in den 1A bis 3 gezeigt ist, enthält der Stromsensor 1 eine Stromschiene 2, in welcher ein zu erfassender Strom fließt, ein magnetisches Erfassungselement 3, eine Platine 4, auf welcher das magnetische Erfassungselement 3 montiert ist, ein Zwischenstück 5 und ein Gehäuse 6 mit einer Struktur, die in zwei Hälften aufgeteilt ist: ein erste Gehäuse 61 und ein zweites Gehäuse 62. Es ist zu beachten, dass in den 1 A bis 3 eine später zu beschreibende Abschirmplatte 7 weggelassen ist (siehe 7).
(Erklärung der Stromschiene 2)
Die Stromschiene 2 ist ein plattenartiger Leiter, der aus einem guten elektrischen Leiter, wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium, hergestellt ist, und dient als ein elektrischer Strompfad, in welchem elektrischer Strom fließt. Die Stromschiene 2 dient zur Verwendung als z.B. Energieversorgungsleitung zwischen einem Motor und einem Inverter in einem Elektro-Kraftfahrzeug oder einem Hybrid-Kraftfahrzeug. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Fall beschrieben werden, in welchem drei Stromschienen 2 entsprechend Dreiphasenwechselströmen verwendet werden. Jedoch ist die Anzahl der Stromschienen 2 nicht darauf beschränkt. Die Dicken der Stromschienen 2 sind z.B. 3 mm. Die drei Stromschienen 2a bis 2c sind auf derartige Weise angeordnet, dass sie in einer Plattenbreitenrichtung ausgerichtet und voneinander beabstandet sind.
Jede der Stromschienen 2a bis 2c ist mit jeweiligen zwei Ausschnitten 21 ausgebildet sind. Die zwei Ausschnitte 21 sind auf derartige Weise ausgebildet, dass sie jeweils in der Plattenbreitenrichtung der Stromschienen 2a bis 2c in Richtung zu beiden Seiten offen sind und einander gegenüberliegend im Wesentlichen bei denselben Positionen in einer Längenrichtung ausgebildet sind. Durch Ausbilden der zwei Ausschnitte 21 an jeder der Stromschienen 2a bis 2c wird ein enger Breitenteilbereich 22 ausgebildet, in welchem ein Teil einer Längsrichtung der Stromschienen 2a bis 2c bezüglich der Breite verengt ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das magnetische Erfassungselement 3 auf derartige Weise angeordnet, dass es dem engen Breitenteilbereich 22 in der Dickenrichtung gegenüberliegt.
Der enge Breitenteilbereich 22 wirkt, um den Einfluss des Skin-Effekts bei hohen Frequenzen zu unterdrücken, und trägt zu einer Verbesserung bezüglich einer Erfassungsgenauigkeit bei. Spezifischer wird dann, wenn ein Hochfrequenzstrom in der Stromschiene 2 fließt, die Stromverteilung aufgrund des Skin-Effekts in Richtung zur Oberfläche der Stromschiene 2 unausgewogen bzw. verzerrt. Da die Skin- bzw. Hautdicke sich in Abhängigkeit von der Frequenz und der Stromverteilung innerhalb der Stromschiene 2 ändert, ändert sich die Magnetflussdichte bei der Position des magnetischen Erfassungselements 3. In dem Fall, in welchem das magnetische Erfassungselement 3 auf derartige Weise angeordnet ist, dass es dem mittleren Teilbereich in der Breitenrichtung der Stromschiene 2 gegenüberliegt, wird es derart angesehen, dass das Ausmaß der Stromverteilung (anders ausgedrückt die Frequenzabhängigkeit der Stromverteilung) um so kleiner ist, je kleiner das Seitenverhältnis der Querschnittsform der Leitungsoberfläche der Stromschiene 2 ist, wenn sie von der Seite des magnetischen Erfassungselements 3 aus angeschaut wird, und der Einfluss des Skin-Effekts um so kleiner ist.
(Beschreibung des magnetischen Erfassungselements 3 und der Platine 4)
Das magnetische Erfassungselement 3 dient zum Erfassen einer Stärke eines durch den in den entsprechenden Stromschienen 2a bis 2c fließenden Strom erzeugten Magnetfelds. Hier Ist ein Fall gezeigt, bei welchem eine Gesamtheit von sechs magnetischen Erfassungselementen 3 verwendet wird, wobei zwei der magnetischen Erfassungselemente 3 für jede Stromschiene 2 verwendet werden. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist, sondern auf derartige Weise konfiguriert sein kann, dass ein magnetisches Erfassungselement 3 für jede Stromschiene 2 verwendet wird. Als das magnetische Erfassungselement 3 kann z.B. ein Hallelement, ein GMR-(Giant Magneto Resistive Effect = Riesenmagnetwiderstandseffekt)Element, ein AMR-(Anisotropic Magneto Resistive = anisotropes Magnetwiderstands-)Element, ein TMR-(Tunneling Magneto Resistive = Tunnel-Magnetwiderstands)Element oder ähnliches verwendet werden.
Die magnetischen Erfassungselemente 3 sind konfiguriert, um ein Ausgangssignal mit einer Spannung entsprechend der Stärke des Magnetfelds (Magnetflussdichte) in der Richtung entlang der Erfassungsachse auszugeben. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist jedes magnetische Erfassungselement 3 auf derartige Weise angeordnet, dass die Erfassungsachse mit der Plattenbreitenrichtung der Stromschiene 2 übereinstimmt.
Jedes magnetische Erfassungselement 3 ist auf der gemeinsamen Platine 4 montiert. Die Platine 4 ist mit zwei Positionierlöchern 41 zum Positionieren in Bezug auf das erste Gehäuse 61 ausgebildet. Die Platine 4 ist auch mit einem länglichen Loch 42 ausgebildet, damit ein Vorsprung für ein Wärmekontaktnieten (Vorsprung für eine Wärmeabdichtung) 62a des zweiten Gehäuses 62 dort hindurchgeführt wird. Wie es später detailliert beschrieben werden wird, wird bei dieser Ausführungsform zur Zeit eines Zusammenbaus das zweite Gehäuse 62 relativ zum ersten Gehäuse 61 (und der am ersten Gehäuse 61 fixierten Platine 4) in einer Richtung senkrecht zur Plattenbreitenrichtung der Stromschiene 2 verschoben. Daher ist das längliche Loch 42 in einer ovalen Form (rechteckige Form mit abgerundeten Ecken) ausgebildet, die sich in der Längsrichtung der Stromschiene 2 erstreckt, so dass der Vorsprung für ein Wärmekontaktnieten 62a in Bezug auf die Platine 4 verschoben werden kann. Sowohl das Positionierloch 41 als auch das längliche Loch 42 sind auf derartige Weise ausgebildet, dass sie die Platine 4 in der Plattendickenrichtung durchdringen. Ein Endteilbereich der Platine 4 ist mit einem Anschlussstück 43 versehen, das zur Energieversorgung, Erfassungssignalausgabe der magnetischen Erfassungselemente 3 und ähnliches verwendet wird.
(Erklärung des Zwischenstücks 5)
4 Ist eine perspektivische Ansicht des Zwischenstücks 5 und der Platine 4. Das Zwischenstück 5 ist zwischen den Stromschienen 2 und der Platine 4 vorgesehen und dient zum Aufrechterhalten eines vorbestimmten Abstands zwischen den Stromschienen 2 und der Platine 4 (den magnetischen Erfassungselementen 3). Das Zwischenstück 5 ist aus Harz, wie beispielsweise PPS (Polyphenylensulfid), PBT (Polybutylenterephthalat) oder ähnlichem, hergestellt und ist in einer Plattenform ausgebildet.
Das Zwischenstück 5 ist mit zwei Positionierlöchern 51 zum Positionieren in Bezug auf das erste Gehäuse 61 ausgebildet. Zusätzlich ist das Zwischenstück 5 mit einem länglichen Loch 52 ausgebildet, damit der Vorsprung für ein Wärmekontaktnieten 62a des zweiten Gehäuses 62 dort hindurchgeführt wird. Das längliche Loch 52 ist in einer ovalen Form (rechteckigen Form mit abgerundeten Ecken) ausgebildet, die sich in der Längsrichtung der Stromschienen 2 erstreckt, so dass der Vorsprung für ein Wärmekontaktnieten 62a in Bezug auf das Zwischenstück 5 verschoben werden kann. Weiterhin ist das Zwischenstück 5 mit drei Unterbringungslöchern 53 zum Unterbringen der magnetischen Erfassungselemente 3 ausgebildet. Das Positionierloch 51, das längliche Loch 52 und das Unterbringungsloch 53 sind alle auf derartige Weise ausgebildet, dass sie das Zwischenstück 5 in der Plattenrichtung durchdringen.
(Beschreibung des Gehäuses 6)
Die 5A und 5B sind perspektivische Ansichten des ersten Gehäuses 61. 6 ist eine perspektivische Ansicht des zweiten Gehäuses 62. Das Gehäuse 6 hat das erste und das zweite Gehäuse 61 und 62 auf derartige Weise vorgesehen, dass sie die Stromschienen 2, die Platine 4 und das Zwischenstück 5 in der Plattendickenrichtung der Stromschienen 2 dazwischen einpferchen. Das erste und das zweite Gehäuse 61 und 62 sind auf derartige Weise vorgesehen, dass sie die drei Stromschienen 2 und die Platine 4 zusammen dazwischen einpferchen. Das erste Gehäuse 61 und das zweite Gehäuse 62 sind aus Harz, wie beispielsweise PPS (Polyphenylensulfid) oder PBT (Polybutylenterephthalat), hergestellt.
Wie es in den 5A und 5B gezeigt ist, enthält das erste Gehäuse 61 integriert einen oberen Deckelteilbereich 610, der mit einer Stromschienen-Unterbringungsnut 610a zum Unterbringen der Stromschiene 2 ausgebildet ist, einen ersten Schiebeführungsteilbereich 611, der auf einer Seite des oberen Deckelteilbereichs 610 in der Plattenbreitenrichtung der Stromschienen 2 vorgesehen ist, und einen Seitenwandteilbereich 612, der auf der anderen Seite des oberen Deckelteilbereichs 610 in der Plattenbreitenrichtung der Stromschienen 2 vorgesehen ist. Im Folgenden wird zur Vereinfachung einer Erklärung auf die obere Seite der 5A und 5B als die obere Seite Bezug genommen werden und wird auf die untere Seite der 5A und 5B als die untere Seite Bezug genommen werden. Es ist zu beachten, dass diese oberen und unteren Richtungen nicht die oberen und unteren Seiten im Verwendungszustand des Stromsensor 1 darstellen und die Einbaustellung des Stromsensors 1 geeignet eingestellt werden kann.
Auf der unteren Oberfläche (der Oberfläche auf der Seite des zweiten Gehäuses 62) des oberen Deckelteilbereichs 610 sind drei Stromschienen-Aufnahmenuten 610a mit einem gleichem Zwischenraum auf derartige Weise ausgebildet, dass sie sich in einer Richtung senkrecht zur gegenüberliegenden Richtung des ersten Schiebeführungsteilbereichs 611 und des Seitenwandteilbereichs 612 erstrecken. Zwei vorstehende Teilbereiche 610b, die nach unten vorstehen, sind zwischen den Stromschienen-Aufnahmenuten 610a ausgebildet. Die vorstehenden Teilbereiche 610b haben einen projizierten Teilbereich 610c, der in die Stromschienen-Aufnahmenuten 610a vorsteht, um mit den Ausschnitten 21 der Stromschienen 2 gepaart zu werden. Durch Paaren der projizierten Teilbereiche 610c mit den Ausschnitten 21 der Stromschienen 2 wird ein Positionieren der Stromschienen 2 in Bezug auf das erste Gehäuse 61 durchgeführt.
Weiterhin ist jeder der vorstehenden Teilbereiche 610b mit einem Positioniervorsprung 610d ausgebildet, der nach unten vorsteht. Durch Einfügen der beiden Positioniervorsprünge 610d in die Positionierlöcher 41 und 51 des Zwischenstücks 5 und der Platine 4 wird ein Positionieren des Zwischenstücks 5 und der Platine 4 in Bezug auf das erste Gehäuse 61 durchgeführt.
Auf der oberen Oberfläche des oberen Deckelteilbereichs 610 ist ein Paar von rippenartigen Vorsprüngen 610e auf derartige Weise ausgebildet, dass sie nach oben vorstehen. Die beiden Vorsprünge 610e sind auf derartige Weise linear ausgebildet, dass sie sich in der Plattenbreitenrichtung der Stromschienen 2 erstrecken, und sind gegenüberliegend zueinander in der Längenrichtung in der Nähe des Endteilbereichs in der Längenrichtung des oberen Deckelteilbereichs 610 (der Längenrichtung der Stromschienen 2) ausgebildet Jeder der beiden Vorsprünge 610e ist mit zwei Verriegelungslöchern 610f ausgebildet, die die beiden Vorsprünge 610e in der Längenrichtung durchdringen.
Wie es in der 7 gezeigt ist, ist eine Abschirmplatte 7 am ersten Gehäuse 61 fixiert. Die Abschirmplatte 7 ist aus einem magnetischen Material hergestellt und dient zum Abschirmen eines Magnetfelds von außerhalb, so dass das Magnetfeld von außerhalb das Erfassungsergebnis der magnetischen Erfassungselemente 3 nicht beeinträchtigt. Auf der Abschirmplatte 7 ist ein lateral vorstehendes Verriegelungsstück 7a ausgebildet, und durch Verriegeln des Verriegelungsstücks 7a mit dem Verriegelungsloch 610f wird die Abschirmplatte 7 am oberen Teil des Gehäuses 6 fixiert.
Gleichermaßen sind nach unten vorstehende rippenförmige Vorsprünge 611a und 612a jeweils in dem ersten Schiebeführungsteilbereich 611 und dem Seitenwandteilbereich 612 ausgebildet, und durch Verriegeln des Verriegelungsstücks 7a mit Verriegelungslöchern 611b und 612b (siehe 5B), die in den Vorsprüngen 611a und 612a ausgebildet sind, wird die andere Abschirmplatte 7 am unteren Teilbereich des Gehäuses 6 fixiert. Das heißt, dass der Stromsensor 1 die Struktur hat, bei welcher die Stromschienen 2 und die magnetischen Erfassungselemente 3 zwischen dem Paar von Abschirmplatten 7 eingepfercht sind.
Bei dem Stromsensor 1 wird durch Anbringen der Abschirmplatten 7 am Gehäuse 6 zum Fixieren der Stromschienen 2 und der Platine 4 die Abschirmplatte 7 in Bezug auf die Stromschienen 2 und die magnetischen Erfassungselemente 3 positioniert und die relativen Positionsbeziehungen zwischen den Bauteilen werden fixiert. Bei der vorliegenden Ausführungsform dienen die Vorsprünge 610e, 611a und 612a und die Verriegelungslöcher 610f, 611b und 612b als ein Abschirmplatten-Halteteilbereich zum Halten der Abschirmplatten 7 am Gehäuse 6.
Wendet man sich wieder den 5A und 5B zu, sind die oberen Deckelteilbereiche 610 und der erste Schiebeführungsteilbereich 611 mit einem länglichen Loch 61a ausgebildet, damit der Vorsprung für ein Wärmekontaktnieten 62a des zweiten Gehäuses 62 dort hindurchgeführt wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird während eines Zusammenbaus das zweite Gehäuse 62 relativ zum ersten Gehäuse 61 in der Richtung senkrecht zur Plattenbreitenrichtung der Stromschienen 2 geschoben. Daher ist das längliche Loch 61a in einer ovalen Form (einer rechteckigen Form mit abgerundeten Ecken) ausgebildet, die sich in der Längsrichtung der Stromschienen 2 erstreckt, so dass der Vorsprung für ein Wärmekontaktnieten 62a verschoben werden kann. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist eine Gesamtheit von sechs länglichen Löchern 61a ausgebildet, und zwar vier für den oberen Deckelteilbereich 610 und zwei für den ersten Schiebeführungsteilbereich 611. Die länglichen Löcher 61a sind auf derartige Weise ausgebildet, dass sie den oberen Deckelteilbereich 610 und den ersten Schiebeführungsteilbereich 611 in der Plattendickenrichtung durchdringen.
Der Schiebeführungsteilbereich 611 und der Seitenwandteilbereich 612 sind auf derartige Weise vorgesehen, dass sie die drei Stromschienen 2, das Zwischenstück 5 und die Platine 4 dazwischen in der Plattenbreitenrichtung der Stromschienen 2 einpferchen. Der Seitenwandteilbereich 612 hat einen zurückgesetzten Ausschnitt 612c, der nach unten offen ist, so dass ein Endteilbereich des unteren Deckelteilbereichs 620 (der später beschrieben wird) des zweiten Gehäuses 62 in diesen Ausschnitt 612c eingefügt wird. Weiterhin wird bei dem Stromsensor 1, wenn das erste und das zweite Gehäuse 61 und 62 miteinander kombiniert werden, ein Spalt zwischen der Bodenoberfläche (oberen Oberfläche) des Ausschnitts 612c an dem Seitenwandteilbereich 612 und dem zweiten Gehäuse 62 (Endteilbereich des unteren Deckelteilbereichs 620) ausgebildet, und ist ein Teil der Platine 4 (ein Teilbereich, an welchem das Anschlussstück angebracht ist) von diesem Spalt aus lateral erstreckt. Details des ersten Schiebeführungsteilbereichs 611 werden später beschrieben werden.
Wie es in 6 gezeigt ist, enthält das zweite Gehäuse 62 integriert einen plattenartigen unteren Deckelteilbereich 620, der gegen die untere Oberfläche der Platine 4 stößt, und einen zweiten Schiebeführungsteilbereich 621, der auf einer Seite des unteren Deckelteilbereichs 620 in der Plattenbreitenrichtung der Stromschienen 2 vorgesehen ist. Beide Endteilbereiche des unteren Deckelteilbereichs 620 in der Längsrichtung der Stromschienen 2 sind Randteilbereiche 620a, die dicker als die anderen Teilbereiche ausgebildet sind. Der zweite Schiebführungsteilbereich 621 ist auf derartige Weise vorgesehen, dass er vom unteren Deckelteilbereich 620 aus nach oben vorsteht. Details des zweiten Schiebeführungsteilbereichs 621 werden später beschrieben werden. Der untere Deckelteilbereich 620 und der zweite Schiebeführungsteilbereich 621 sind mit einem säulenförmigen Vorsprung für ein Wärmekontaktnieten 62a ausgebildet, der nach oben vorsteht. Bei dieser Ausführungsform ist eine Gesamtheit von sechs vorstehenden Teilbereichen für ein Wärmekontaktnieten 62a ausgebildet, und zwar vier am unteren Deckelteil 620 und zwei am zweiten Schiebeführungsteil 621.
(Beschreibung der Schiebeführungsteile 611 und 621)
Die Schiebeführungsteilbereiche 611 und 621 dienen zum Zulassen, dass sich das erste und das zweite Gehäuse 61 und 62 in einer Richtung relativ verschieben, die geneigt ist in Bezug auf die Plattendickenrichtung der Stromschienen 2, während sie in der Plattendickenrichtung der Stromschienen 2 aneinanderstoßen. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Schiebeführungsteilbereiche 611 und 612 auf derartige Weise ausgebildet, dass zugelassen ist, dass das erste und das zweite Gehäuse 61 und 62 sich in der Richtung senkrecht zur Plattenbreitenrichtung der Stromschienen 2 und geneigt in Bezug auf sowohl die Plattendickenrichtung als auch die Längenrichtung der Stromschienen 2 relativ verschieben, während sie in der Plattendickenrichtung der Stromschienen aneinanderstoßen. Anders ausgedrückt verschieben sich das erste und das zweite Gehäuse 61 und 62 in der Plattendickenrichtung der Stromschienen 2, während sie sich in der Längenrichtung der Stromschienen 2 verschieben.
Bei der vorliegenden Ausführungsform enthalten die Schiebeführungsteilbereiche 611 und 621 jeweils eine geneigte Oberfläche 63a und 63b, deren Normalenrichtung eine Richtung senkrecht zur Plattenbreitenrichtung der Stromschienen 2 ist und geneigt in Bezug auf die Plattendickenrichtung und die Längenrichtung der Stromschienen 2. Der im ersten Gehäuse 61 vorgesehene erste Schiebeführungsteilbereich 611 hat einen zurückgesetzten Ausschnitt 611c, der nach unten offen ist, und eine Oberfläche (obere Oberfläche), die den Boden des Ausschnitts 611c ausbildet, ist eine geneigte Oberfläche 63a. Die Breite des im zweiten Gehäuse 62 vorgesehenen zweiten Schiebeführungsteilbereichs 621 ist kleiner als die Breite des Ausschnitts 611c ausgebildet, um die Schiebebewegung zuzulassen, und die obere Oberfläche davon ist die geneigte Oberfläche 63b. Die Neigungswinkel der geneigten Oberflächen 63a und 63b sind dieselben Winkel. Die Winkel einer Neigung der geneigten Oberflächen 63a und 63b sind nicht besonders beschränkt, können aber geeignet bestimmt werden, so dass die Toleranz von jedem Bauteil ausreichend absorbiert werden kann und so dass der Schiebeabstand entlang der Längenrichtung der Stromschienen 2 nicht zu groß wird.
(Beschreibung eines Zusammenbauens des Stromsensors 1)
Wenn der Stromsensor 1 zusammengebaut wird, wird das erste Gehäuse 61 in einem vertikal umgekehrten Zustand angeordnet und wird jede der Stromschienen 2 in der Stromschienen-Unterbringungsnut 610a des ersten Gehäuses 61 angeordnet. Zu dieser Zeit werden die Stromschienen 2 in Bezug auf das erste Gehäuse 61 durch Paaren der vorgestandenen Teilbereiche 610c des ersten Gehäuses 61 mit den Ausschnitten 21 der Stromschienen 2 positioniert. Danach werden die Zwischenstücke 5 und die Platine 4 sequentiell auf die Stromschienen 2 gestapelt. Zu dieser Zeit werden die Positioniervorsprünge 610d des ersten Gehäuses 61 in die Positionierlöcher 51 und 41 des Zwischenstücks 5 und der Platine 4 eingefügt und wird ein Positionieren des Zwischenstücks 5 und der Platine 4 in Bezug auf das erste Gehäuse 61 durchgeführt.
Danach wird das zweite Gehäuse 62 auf die Platine 4 gestapelt. Zu dieser Zeit wird jeder Vorsprung für ein Wärmekontaktnieten 62a in das entsprechende längliche Loch 42, 52 und 61a eingefügt. Weiterhin werden zu dieser Zeit die geneigten Oberflächen 63a und 63b des ersten Schiebeführungsteilbereichs 611 und des zweiten Schiebeführungsteilbereichs 621 in Kontakt miteinander gebracht.
In diesem Zustand werden, wenn eine Arbeitskraft eine Druckkraft in der Plattendickenrichtung der Stromschienen 2 ausübt, die geneigten Oberflächen 63a und 63b gegeneinander verschoben und wird das zweite Gehäuse 62 relativ zum ersten Gehäuse 61 verschoben. 8A, 9A und 10A sind jeweils eine Seitenansicht, eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht, bevor das erste und das zweite Gehäuse 61 und 62 relativ verschoben sind. 8B, 9B und 10B zeigen jeweils eine Seitenansicht, eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht, nachdem das erste und das zweite Gehäuse 61 und 62 relativ verschoben sind.
Wie es in den 8A bis 10B gezeigt ist, werden das erste und das zweite Gehäuse 61 und 62 bewegt, während sie relativ zueinander in der Richtung entlang den geneigten Oberflächen 63a und 63b verschoben werden. Das bedeutet, dass das erste und das zweite Gehäuse 61 und 62 (in Richtung zueinander) in der Plattendickenrichtung verschoben werden, während sie in der Längenrichtung der Stromschienen 2 verschoben werden. Es ist zu beachten, dass in 8B, 9B und 10B die Schieberichtung durch Umrisspfeile angezeigt ist. Dadurch werden die Stromschiene 2, das Zwischenstück 5 und die Platine 4 in der Plattendickenrichtung der Stromschienen 2 fest bzw. kräftig gedrückt.
In diesem Zustand wird durch Erwärmen und Schmelzen der Spitzen der vorstehenden Teilbereiche für ein Wärmekontaktnieten 62a ein Wärmekontaktnieten durchgeführt. Als Ergebnis werden das erste und das zweite Gehäuse 61 und 62 aneinander fixiert und werden die relativen Positionsbeziehungen zwischen den Stromschienen 2, dem Zwischenstück 5, der Platine 4, dem ersten Gehäuse 61 und dem zweiten Gehäuse 62 fixiert. Danach werden die Abschirmplatten 7 am Gehäuse 61 angebracht, was in dem Stromsensor 1 resultiert.
Es ist zu beachten, dass bei der vorliegenden Ausführungsform das erste und das zweite Gehäuse 61 und 62 durch ein Wärmekontaktnieten aneinander fixiert werden, sie aber durch eine Bolzenfixierung unter Verwendung von Bolzen und Muttern fixiert werden können. Weiterhin ist es unter dem Gesichtspunkt eines festen Fixierens des ersten und des zweiten Gehäuses 61 und 62 erwünscht, das erste und das zweite Gehäuse 61 und 62 bei Positionen zu fixieren, bei welchen sie aneinanderstoßen. Das bedeutet, dass es vorzuziehen ist, dass das erste und das zweite Gehäuse 61 und 62 wenigstens in den Schiebeführungsteilbereichen 611 und 621 durch eine Bolzenfixierung oder ein Wärmekontaktnieten aneinander fixiert werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Schiebeführungsteilbereichen 611 und 621 an zwei Gebieten daran einem Wärmekontaktnieten unterzogen, um das erste und das zweite Gehäuse 61 und 62 aneinander zu fixieren.
(Betrieb und vorteilhafte Effekte der Ausführungsform)
Wie es oben beschrieben ist, hat der Stromsensor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Gehäuse 6, das das erste und das zweite Gehäuse 61 und 62 enthält, die auf derartige Weise vorgesehen sind, dass sie die Stromschienen 2 und die Platine 4 dazwischen in Plattendickenrichtung der Stromschienen 2 einpferchen, und das erste Gehäuse 61 und das zweite Gehäuse 62 enthalten die Schiebeführungsteilbereiche 611 und 621, die in einer schrägen (geneigten) Richtung in Bezug auf die Plattendickenrichtung der Stromschienen 2 relativ verschiebbar sind, während sie in der Plattendickenrichtung der Stromschienen 2 gegeneinanderstoßen.
Als Ergebnis ist es möglich, die Herstellungstoleranz zu absorbieren und die Stromschienen 2 und die Platine 4 mit dem ersten und dem zweiten Gehäuse 61 und 62 nach unten zu drücken, um den Abstand zwischen den Stromschienen 2 und der Platine 4 (den magnetischen Erfassungselementen 3) beizubehalten. Zusätzlich ist es, da das erste und das zweite Gehäuse 61 und 62 selbst nach ihrem Verschieben in Kontakt miteinander in der Plattendickenrichtung der Stromschienen 2 sind (das heißt, dass sie den Kontakt dazwischen selbst dann halten, wenn sie gedrückt werden), möglich, die Verformung des Gehäuses 6 wie bei der herkömmlichen Technik zu unterrücken, die Neigung der Bauteile aufgrund der Vorspannung der Druckkraft zu unterdrücken und die positionsmäßige Fehlausrichtung zwischen den Stromschienen 2 und den magnetischen Erfassungselementen 3 zu unterdrücken. Das bedeutet, dass es gemäß der vorliegenden Ausführungsform selbst dann, wenn eine ausreichende Druckkraft zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuse 61 und 62 ausgeübt wird, unwahrscheinlich ist, dass die Verformung der Gehäuse 61 und 62 auftritt, und es ist möglich, den Stromsensor 1 zu realisieren, der die positionsmäßige Fehlausrichtung zwischen den Stromschienen 2 und den magnetischen Erfassungselementen 3 unterdrücken kann. Als Ergebnis ist es möglich, den Stromsensor 1 zu realisieren, bei welchem die charakteristische Verschlechterung, wie beispielsweise einer Erniedrigung bezüglich der Erfassungsempfindlichkeit aufgrund der positionsmäßigen Fehlausrichtung, unterdrückt wird.
(Zusammenfassung der Ausführungsform)
Als nächstes werden technische Ideen, die aus den oben beschriebenen Ausführungsformen begriffen werden, mit der Hilfe von Bezugszeichen und ähnlichem bei den Ausführungsformen beschrieben werden. Es sollte jedoch beachtet werden, dass jedes der Bezugszeichen und von ähnlichem in der folgenden Beschreibung die Bestandteilselemente in den Ansprüchen nicht auf die Elemente und ähnliches beschränkt, die spezifisch in den Ausführungsformen gezeigt sind.

[1] Stromsensor (1), umfassend: eine Stromschiene (2), in welcher ein zu erfassender Strom fließt; eine Platine (4), die mit einem magnetischen Erfassungselement (3) darauf montiert ist, um eine Stärke eines durch einen in der Stromschiene (2) fließenden Strom erzeugten Magnetfelds zu erfassen; und ein Gehäuse (6), das ein erstes und ein zweites Gehäuse (61, 62) enthält, die auf derartige Weise vorgesehen sind, dass sie die Stromschiene (2) und die Platine (4) dazwischen in einer Plattendickenrichtung der Stromschiene (2) einpferchen, wobei das erste und das zweite Gehäuse (61, 62) jeweils Schiebeführungsteilbereiche (611, 621) enthalten, die in einer schrägen Richtung in Bezug auf die Plattendickenrichtung der Stromschiene (2) relativ verschiebbar sind, während sie in der Plattendickenrichtung der Stromschiene (2) aneinanderstoßen.
[2] Stromsensor (1) nach obigem [1], wobei die Schiebeführungsteilbereiche (611, 621) ausgebildet sind, um zuzulassen, dass sich das erste und das zweite Gehäuse (61, 62) in einer Richtung senkrecht zu einer Plattenbreitenrichtung der Stromschiene (2) relativ verschieben, und in Bezug auf sowohl die Plattendickenrichtung als auch eine Längenrichtung der Stromschiene (2) geneigt sind, während sie in der Plattendickenrichtung der Stromschiene (2) aneinanderstoßen.
[3] Stromsensor (1) nach obigem [1] oder [2], wobei die Schiebeführungsteilbereiche (611, 621) eine geneigte Oberfläche (63a, 63b) enthalten, deren Normalenrichtung eine Richtung senkrecht zu einer Plattenbreitenrichtung der Stromschiene (2) ist, und geneigt in Bezug auf die Plattendickenrichtung und eine Längenrichtung der Stromschiene (2).
[4] Stromsensor (1) nach einem der obigen [1] bis [3], der weiterhin ein Zwischenstück (5) umfasst, das zwischen der Stromschiene (2) und der Platine (4) vorgesehen ist, um die Stromschiene (2) und die Platine (4) auf einen vorbestimmten Abstand dazwischen zu halten.
[5] Stromsensor (1) nach einem der obigen [1] bis [4], der eine Vielzahl von Stromschienen (2) enthält, wobei die Platine (4) mit einer Vielzahl der magnetischen Erfassungselemente (3) jeweils entsprechend der Vielzahl der Stromschienen (2) darauf montiert ist, und das erste und das zweite Gehäuse (61, 62) auf derartige Weise vorgesehen sind, dass sie die Vielzahl der Stromschienen (2) und die Platine (4) zusammen dazwischen einpferchen.
[6] Stromsensor (1) nach einem der obigen [1] bis [5], der weiterhin ein Paar von Abschirmplatten (7) umfasst, die auf derartige Weise vorgesehen sind, dass sie die Stromschiene (2) und die Platine (4) zusammen in einer Plattendickenrichtung dazwischen einpferchen, wobei das Gehäuse (6) einen Abschirmplatten-Halteteilbereich enthält, der die Abschirmplatten (7) an einer äußeren Oberfläche in der Plattendickenrichtung der Stromschiene (2) hält.
[7] Stromsensor (1) nach einem der obigen [1] bis [6], wobei das erste und das zweite Gehäuse (61, 62) wenigstens in den Schiebeführungsteilbereichen (611, 621) durch Bolzenfixierung oder Wärmekontaktnieten aneinander fixiert sind.

Obwohl oben die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben worden ist, beschränkt die oben beschriebene Ausführungsform die Erfindung gemäß den Ansprüchen nicht. Es sollte auch beachtet werden, dass nicht alle Kombinationen der bei den Ausführungsformen beschriebenen Merkmale unverzichtbar für die Mittel zum Lösen des Problems der Erfindung sind.
Die vorliegende Erfindung kann innerhalb des Schutzumfangs geeignet modifiziert und ausgeführt werden, ohne von ihrem Sinngehalt abzuweichen. Beispielsweise werden bei der obigen Ausführungsform die Schiebeführungsteilbereiche 611 und 621 durch Verschieben zwischen den geneigten Oberflächen 63a und 63b verschoben, aber die Struktur zum Verschieben des ersten und des zweiten Gehäuses 61 und 62 relativ zueinander ist nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann ein Gehäuse mit einer geneigten Oberfläche versehen sein, während das andere Gehäuse mit einem Vorsprung oder ähnlichem versehen sein kann, der durch die geneigte Oberfläche geführt und bewegt wird. In diesem Fall ist es jedoch erwünscht, eine Vielzahl von Vorsprüngen zur Verfügung zu stellen, um zu verhindern, dass das erste und das zweite Gehäuse 61 und 62 geneigt und fixiert werden. Zusätzlich kann z.B. eine gestufte Oberfläche anstelle der geneigten Oberflächen 63a und 63b ausgebildet sein.
Zusätzlich sind, obwohl bei der obigen Ausführungsform das erste und das zweite Gehäuse 61 und 62 in der Plattendickenrichtung der Stromschienen 2 verschoben werden, während sie in der Längsrichtung der Stromschienen 2 verschoben werden, die Verschiebungsrichtungen der beiden Gehäuse 61 und 62 nicht darauf beschränkt, sondern können in einer schrägen Richtung in Bezug auf die Plattendickenrichtung der Stromschienen 2 sein (jedoch ist die Richtung senkrecht zur Plattendickenrichtung der Stromschienen 2 ausgeschlossen). Beispielsweise können das erste und das zweite Gehäuse 61 und 62 konfiguriert sein, um in der Plattendickenrichtung der Stromschienen 2 verschoben zu werden, während sie in der Plattenbreitenrichtung der Stromschienen 2 verschoben werden.
Weiterhin ist, obwohl es bei der obigen Ausführungsform beschrieben worden ist, dass die Schiebeführungsteilbereiche 611 und 621 der Einfachheit halber zum Bereitstellen des Anschlussstücks 43 an nur einem Ende in der Breitenrichtung des Gehäuses 2 vorgesehen sind (der Plattenbreitenrichtung der Stromschienen 2), es nicht darauf beschränkt, sondern die Schiebeführungsteilbereiche 611 und 621 können an den beiden Enden in der Breitenrichtung des Gehäuses 2 vorgesehen sein. Weiterhin können drei oder mehr Teilbereiche 611 und 612 im Gehäuse 2 vorgesehen sein.
Weiterhin ist, obwohl bei der obigen Ausführungsform der Fall eines Verwendens des Zwischenstücks 5 beschrieben worden ist, das Zwischenstück 5 nicht unverzichtbar, sondern kann weggelassen werden. Beispielsweise können in dem Fall, in welchem ein Durchgangsloch in den Stromschienen 2 ausgebildet ist und die magnetischen Erfassungselemente 3 innerhalb der Durchgangslöcher angeordnet sind, die Stromschienen 2 und die Platine 4 direkt in Kontakt miteinander gebracht werden, ohne das Zwischenstück 5 dazwischen anzuordnen.
Obwohl die Erfindung in Bezug auf die spezifischen Ausführungsformen zur vollständigen und deutlichen Offenbarung beschrieben worden ist, sind die beiliegenden Ansprüche nicht derart zu beschränken, sondern sind derart auszulegen, dass sie alle Modifikationen und alternative Deutungen, die einem Fachmann auf dem Gebiet einfallen können, enthalten, welche ausreichend unter die hierin aufgezeigten grundsätzlichen Lehren fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017 A [0002]
JP 102024 [0002]

Claims

Stromsensor, umfassend: eine Stromschiene, in welcher ein zu erfassender Strom fließt; eine Platine, die mit einem magnetischen Erfassungselement darauf montiert ist, um eine Stärke eines durch einen in der Stromschiene fließenden Strom erzeugten Magnetfelds zu erfassen; und ein Gehäuse, das ein erstes und ein zweites Gehäuse enthält, die auf derartige Weise vorgesehen sind, dass sie die Stromschiene und die Platine dazwischen in einer Plattendickenrichtung der Stromschiene einpferchen, wobei das erste und das zweite Gehäuse jeweils Schiebeführungsteilbereiche enthalten, die in einer schrägen Richtung in Bezug auf die Plattendickenrichtung der Stromschiene relativ verschiebbar sind, während sie in der Plattendickenrichtung der Stromschiene aneinanderstoßen.
Stromsensor nach Anspruch 1, wobei die Schiebeführungsteilbereiche ausgebildet sind, um zuzulassen, dass sich das erste und das zweite Gehäuse in einer Richtung senkrecht zu einer Plattenbreitenrichtung der Stromschiene relativ verschieben, und in Bezug auf sowohl die Plattendickenrichtung als auch eine Längenrichtung der Stromschiene geneigt sind, während sie in der Plattendickenrichtung der Stromschiene aneinanderstoßen.
Stromsensor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schiebeführungsteilbereiche eine geneigte Oberfläche enthalten, deren Normalenrichtung eine Richtung senkrecht zu einer Plattenbreitenrichtung der Stromschiene ist, und geneigt in Bezug auf die Plattendickenrichtung und eine Längenrichtung der Stromschiene.
Stromsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, der weiterhin ein Zwischenstück umfasst, das zwischen der Stromschiene und der Platine vorgesehen ist, um die Stromschiene und die Platine auf einen vorbestimmten Abstand dazwischen zu halten.
Stromsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der eine Vielzahl von Stromschienen enthält, wobei die Platine mit einer Vielzahl der magnetischen Erfassungselemente jeweils entsprechend der Vielzahl der Stromschienen darauf montiert ist, und das erste und das zweite Gehäuse auf derartige Weise vorgesehen sind, dass sie die Vielzahl der Stromschienen und die Platine zusammen dazwischen einpferchen.
Stromsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, der weiterhin ein Paar von Abschirmplatten umfasst, die auf derartige Weise vorgesehen sind, dass sie die Stromschiene und die Platine zusammen in einer Plattendickenrichtung dazwischen einpferchen, wobei das Gehäuse einen Abschirmplatten-Halteteilbereich enthält, der die Abschirmplatten an einer äußeren Oberfläche in der Plattendickenrichtung der Stromschiene hält.
Stromsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das erste und das zweite Gehäuse wenigstens in den Schiebeführungsteilbereichen durch Bolzenfixierung oder Wärmekontaktnieten aneinander fixiert sind.