电流传感器
阅读：950发布：2023-01-06
专利汇可以提供电流传感器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型提供即便在检测元件的 位置 错开的情况下也能够高 精度 地测定 电流 的大小的电流 传感器 。电流传感器(100)具备作为 磁性 体的U字状的芯(10)、插通于该芯(10)的狭缝(11)的导体(20)以及配设于芯(10)的狭缝(11)内并且对 磁场 进行检测的检测元件(30)，芯(10)在与检测元件(30)对置的面的两侧具有凹部(50)，该凹部(50)至少具有与导体(20)的插通方向交叉的壁部(59)。，下面是电流传感器专利的具体信息内容。
1.一种电流传感器，其特征在于，
具备：
作为磁性体的U字状的芯；
插通于所述芯的狭缝的导体；以及
配设于所述芯的狭缝内并且对磁场进行检测的检测元件，
所述芯在与所述检测元件对置的面的两侧具有凹部，该凹部至少具有与所述导体的插通方向交叉的壁部。
2.根据权利要求1所述的电流传感器，其中，
所述凹部设置于所述芯的在所述导体的插通方向上的中央部。
3.根据权利要求1或2所述的电流传感器，其中，
所述芯由层叠平板构成，所述凹部由所述层叠平板设置。
4.根据权利要求1所述的电流传感器，其中，
所述检测元件的检测面配设于由第一直线与第二直线夹住的区域内，所述第一直线将所述两侧的凹部的所述狭缝的开口端侧的端部彼此连接起来，所述第二直线将所述两侧的凹部的所述狭缝的底侧的端部彼此连接起来。
5.根据权利要求4所述的电流传感器，其中，
所述检测元件的检测面配设于由第三直线与第四直线夹住的区域内，所述第三直线将所述两侧的凹部的所述插通方向的一方的壁部彼此连接起来，所述第四直线将所述两侧的凹部的所述插通方向的另一方的壁部彼此连接起来。
6.根据权利要求1所述的电流传感器，其中，
所述狭缝的与所述检测元件对置的面相互不平行。
7.根据权利要求1所述的电流传感器，其中，
所述凹部设置于从所述芯的在所述导体的插通方向上的中央部向所述狭缝的开口侧错开的位置。
8.根据权利要求4所述的电流传感器，其中，
所述检测元件以及所述导体配设于由所述第一直线和所述第二直线夹住的区域。
9.根据权利要求4所述的电流传感器，其中，
所述检测元件在由所述第一直线和所述第二直线夹住的区域中配设于所述第一直线侧。
电流传感器
技术领域
[0001] 本发明涉及对在导体流动的电流进行测定的电流传感器。
背景技术
[0002] 以往，虽然具备马达与变换器的混合动力车辆、电动汽车得到普及，但为了对马达的旋转适当地进行控制，对在马达流动的电流进行测定很重要。作为这种电流的测定方法，存在有如下电流传感器，其通过检测元件(磁传感器)对与施加于连接马达与变换器的母线的电流对应地在该母线的周围产生的磁通进行检测，并且基于该检测出的磁通对施加于母线的电流进行运算从而求出(例如专利文献1)。
[0003] 专利文献1所记载的电流传感器，通过相互嵌合的树脂制的第一嵌合部与第二嵌合部夹住导体以及检测元件磁传感器(相当于本发明的“检测元件”)而构成，其中，所述的导体插通于芯的槽部(相当于本发明的“狭缝”)的底部侧，供被测定电流流动，所述的检测元件磁传感器配置于比该导体靠槽部的开口部侧的位置。由此，由于不需要对磁传感器整体进行铸模，所以将施加于磁传感器、芯的应力抑制到最小限，且实现了组装后的偏移变动、温度漂移小的电流传感器。
[0004] 专利文献1：日本特开2011-112604号公报
发明内容
[0006] 鉴于上述问题，本发明的目的在于提供即便在检测元件的位置错开的情况下也能够高精度地测定电流的大小的电流传感器。
[0007] 用于实现上述目的的本发明的电流传感器的特征结构在于，具备：作为磁性体的U字状的芯；插通于上述芯的狭缝的导体；以及配设于上述芯的狭缝内并且对磁场进行检测的检测元件，上述芯在与上述检测元件对置的面的两侧具有凹部，该凹部至少具有与上述导体的插通方向交叉的壁部。
[0008] 若为这种特征结构，则能够缩小检测元件的附近的磁场的强度的变化量。特别是，即便在检测元件在狭缝的深度方向错位的情况下，也能够抑制作用于检测元件的沿着凹部的深度方向的磁通的不均匀所带来的影响。因此，即便在检测元件的位置从所期望的位置错开的情况下，也能够减少对检测元件的检测所带来的影响，因此能够高精度地测定电流。
[0009] 另外，优选上述凹部设置于上述芯的在上述导体的插通方向上的中央部。
[0010] 若为这种特征结构，则即便在检测元件在狭缝中沿着导体的插通方向错位的情况下，也能够抑制作用于检测元件的沿着狭缝的间隔方向的磁通的不均匀所带来的影响。因此，能够高精度地测定电流。
[0011] 另外，优选上述芯由层叠平板构成，上述凹部由层叠平板设置。
[0012] 若为这种结构，则能够从金属磁性体的平板通过冲裁加工以U字状进行冲裁将它们层叠而形成芯。因此，能够容易并且以低成本制成具有凹部的芯。
[0013] 另外，优选上述检测元件的检测面配设于由第一直线与第二直线夹住的区域内，上述第一直线将上述两侧的凹部的上述狭缝的开口端侧的端部彼此连接起来，上述第二直线将上述两侧的凹部的上述狭缝的底侧的端部彼此连接起来。
[0014] 若为这种结构，则即便在检测元件在狭缝的深度方向错位的情况下，也能够抑制作用于检测元件的沿着狭缝的间隔方向的磁通的不均匀所带来的影响。因此，能够高精度地测定电流。
[0015] 另外，优选上述检测元件的检测面配设于由第三直线与第四直线夹住的区域内，上述第三直线将上述两侧的凹部的上述插通方向的一方的壁部彼此连接起来，上述第四直线将上述两侧的凹部的上述插通方向的另一方的壁部彼此连接起来。
[0016] 若为这种结构，则即便在检测元件在狭缝中在导体的插通方向错位的情况下，也能够抑制作用于检测元件的沿着狭缝的间隔方向的磁通的不均匀所带来的影响。因此，能够高精度地测定电流。
[0017] 另外，优选上述狭缝的与上述检测元件对置的面相互不平行。
[0018] 若为这种结构，则狭缝的相互对置的面能够相对于狭缝的深度方向倾斜。因此，即便在检测元件在狭缝中在导体的插通方向错位的情况下，也能够抑制作用于检测元件的沿着狭缝的间隔方向的磁通的不均匀所带来的影响。因此，能够高精度地测定电流。
[0019] 优选上述凹部设置于从上述中央部向上述狭缝的开口侧错开的位置。
[0020] 优选上述检测元件以及上述导体配设于由上述第一直线和上述第二直线夹住的区域。
[0022] 图1是示意表示电流传感器的立体图。
[0023] 图2是示意表示电流传感器的主视图。
[0024] 图3是示意表示第一平板的立体图。
[0025] 图4是示意表示第二平板的立体图。
[0026] 图5是表示检测元件的配置的图。
[0027] 图6是表示检测元件的配置的图。
[0028] 图7是表示在图1的V-V线剖面的芯的周围产生的磁场的强度分布的图。
[0029] 图8是表示在图1的VI-VI线剖面的芯的周围产生的磁场的强度分布的图。
[0030] 图9是表示在不具有凹部的芯的周围产生的磁场的强度分布的图。
[0031] 图10是表示在不具有凹部的芯的周围产生的磁场的强度分布的图。
[0032] 图11是示意表示其他实施方式的电流传感器的立体图。
[0033] 图12是示意表示其他实施方式的电流传感器的主视图。
[0034] 附图文字说明：
[0035] 10…芯；11…狭缝；20…导体；30…检测元件；30A…检测面；50…凹部；59…壁部；61…端部(开口端侧的端部)；62…端部(底侧的端部)；63…壁部(一方的壁部)；64…壁部(另一方的壁部)；71…第一直线；72…第二直线；73…第三直线；74…第四直线；81…区域；
82…区域；100…电流传感器。
82…区域；100…电流传感器。
具体实施方式
[0036] 本发明的电流传感器构成为即便在检测元件相对于所期望的位置错开的情况下也能够高精度地测定在导体流动的被测定电流。以下，对本实施方式的电流传感器100进行说明。这里，在电流在导体20流动的情况下，与该电流的大小对应地以导体20为轴心产生磁场(安培右手定律)。本电流传感器100在这样的磁场中对磁通密度进行检测，并且基于被检测出的磁通密度测定在导体20流动的电流(电流值)。
[0037] 图1示出本实施方式的电流传感器100的立体图。在图1中示出平板状的导体20，以下为了容易理解，将导体20的厚度方向设为X方向，将导体20延伸的方向(延伸方向)设为Y方向，将导体20的宽度方向设为Z方向进行说明。在本实施方式中，X方向、Y方向以及Z方向相互正交。图2是示意表示导体20的Y方向观察下的电流传感器100的图。
[0038] 本电流传感器100构成为具备芯10、导体20以及检测元件30。芯10由U字状的磁性体形成。在本实施方式中，芯10通过将由金属磁性体构成的具有狭缝11的平板层叠而形成。金属磁性体是指软磁性的金属，与电磁钢板(硅钢板)或坡莫合金(permalloy)、坡曼德合金(permendur)等相当。芯10通过从这种金属磁性体的平板利用冲裁加工以U字状进行冲裁并且将它们层叠而形成。
[0039] 在本实施方式中，芯10通过将第一平板15与第二平板16层叠而构成。如图3所示，第一平板15构成为具有U字状部15A、以及从该U字状部15A的侧面沿X方向突出的突出部15B。U字状部15A是第一平板15中的Y方向观察时形成为U字状的部分。U字状部15A的侧面是U字状部15A的侧面15C。特别是，在本实施方式中，突出部15B设置于U字状部15A的侧面15C中的与X方向正交的面(与YZ面平行的面)。对于这种第一平板15而言，通过从金属磁性体进行冲裁加工从而一体地形成U字状部15A与突出部15B。
[0040] 如图4所示，第二平板16构成为具有形状与U字状部15A相同的U字状部16A。形状与U字状部15A相同是指外形尺寸一致，并且是指在层叠第一平板15与第二平板16的情况下，第一平板15的U字状部15A与第二平板16的U字状部16A在Y方向观察下一致。另外，以在层叠第一平板15与第二平板16的情况下与第一平板15的突出部15B的肩部15E在Y方向一致的方式，在第二平板16的U字状部的侧面16B也设置有肩部16C。在这种第一平板15的肩部15E以及第二平板16的肩部16C抵接并支承有未图示的壳体的支承部。
[0041] 在本实施方式中，第一平板15与第二平板16以彼此的U字状部15A、16A一致并使第一平板15配置于Y方向中央侧的方式层叠。第一平板15以及第二平板16的层叠面成为与XZ面平行的面。因此，以第一平板15配置于Y方向中央侧的方式层叠是指在第一平板15的Y方向两侧配置第二平板16而层叠。即，如图1所示，第二平板16未配置于比第一平板15靠Y方向中央侧的位置，在观察芯10整体的情况下，以第二平板16、第一平板15以及第二平板16的方式被层叠。
[0042] 返回图1，导体20流动有被测定电流，并且构成为平板状。被测定电流是指作为由电流传感器100检测出的检测对象的电流。导体20构成为具有规定宽度的长条状。这种导体20插通于芯10的狭缝11。如图1以及图2所示，本实施方式的导体20以导体20的与YZ面平行的一对面与芯10的侧壁13的面相互平行的方式插通于狭缝11。插通于狭缝11的导体20配设为至少从芯10的内表面(侧壁13)分离。由此，能够使芯10与导体20绝缘。这种导体20串联连接于将未图示的3相马达和与该3相马达通电的变频器连接起来的母线。
[0043] 检测元件30配设于芯10的狭缝11内。检测元件30配置于与导体20相比靠近狭缝11的开口端部一侧。另外，配置于芯10的狭缝11的检测元件30与导体20之间构成为具有空隙。即，检测元件30与导体20分离设置。由此，能够使检测元件30与导体20绝缘。这里，在芯10与在导体20流动的电流对应地产生的磁场被集磁。被集磁的磁场在配设有检测元件30的附近成为沿着X方向的磁场。
[0044] 因此，检测元件30配置为使检测方向与X方向一致。因此，检测元件30能够有效地检测出由在导体20流动的被测定电流所形成的磁场所产生的磁场。
[0045] 本实施方式的芯10在与检测元件30对置的面具有凹部50，该凹部50形成为至少具有与Y方向交叉的壁部59。与检测元件30对置的面是指上述侧壁13。因此，检测元件30以及一对侧壁13构成为按照一方的侧壁13、检测元件30以及另一方的侧壁13的顺序排列。“至少具有与Y方向交叉的壁部59”是指凹部50至少在Y方向不贯通。
[0046] 另外，在本实施方式中，凹部50设置于芯10的Y方向的中央部。由此，即便在检测元件30的位置在狭缝11中沿着Y方向错位的情况下，也能够抑制作用于检测元件30的X方向成分的磁通的不均匀。
[0047] 并且，在本实施方式中，如图5(图1的V-V线的剖面)所示，检测元件30的检测面30A配设于由将两侧的凹部50的狭缝11的开口端侧的端部61彼此连接起来的第一直线71、以及将两侧的凹部50的狭缝11的底侧的端部62彼此连接起来的第二直线72夹住的区域81内。由此，即便在检测元件30在Z方向错位的情况下，也能够抑制作用于检测元件30的X方向成分的磁通的不均匀。
[0048] 另外，在本实施方式中，如图6(图1的VI-VI线的剖面)所示，检测元件30的检测面30A配设于由将两侧的凹部50的Y方向的一方的壁部63彼此连接起来的第三直线73、以及将两侧的凹部50的Y方向的另一方的壁部64彼此连接起来的第四直线74夹住的区域82内。由此，即便在检测元件30在Y方向错位的情况下，也能够抑制作用于检测元件30的X方向成分的磁通的不均匀。
[0049] 在图7以及图8中示出在导体20有规定的电流流动时在芯10的周围产生的电场的强度。图7示出图1的V-V线的剖面，图8示出图1的VI-VI线的剖面。在图7以及图8的例子中，如所谓“等高线”那样，将相同电场强度用线(以下为“强度线”)连接而示出。因此，在图7以及图8中示出在强度线彼此的间隔较宽的部位，电场强度的变化量较小，在强度线彼此的间隔较窄的部位，电场的强度的变化量较大。
[0050] 在图7以及图8中，作为区域A所示出的那样，在一对凹部50对置的部分存在强度线的间隔较宽的部位。在本实施方式中，在这种部位配置检测元件30。由此，即便在检测元件30的位置相对于所期望的位置错开的情况下，通过检测元件30的磁通密度也不会大幅变化，因此能够提高相对于错位的鲁棒性(robustness)。因此，能够高精度地检测出电流。
[0051] 另一方面，在图9以及图10中，为了比较而示出了在不具有凹部50的芯10的周围产生的电场强度。另外，在图9以及图10中分别示出与图7以及图8的区域A尺寸相同的区域A。在如图9以及图10所示那样在芯10未形成有凹部50的情况下，与图7以及图8的情况相比，检测元件30的周围，强度线的间隔变窄。因此，在检测元件30从所期望的位置错开的情况下，即便在例如区域A内，通过检测元件30的磁通也发生位移，使检测结果产生误差。这样，根据本申请的实施方式，能够构成相对于错位鲁棒性高的电流传感器100。
[0052] [其他实施方式]
[0053] 在上述实施方式中，虽然以导体20为平板状进行了说明，但导体20也可以为除平板状以外的形状。
[0054] 在上述实施方式中，虽然对凹部50设置于芯10的Y方向的中央部的情况进行了说明，但也能够在从Y方向的中央部错开的位置设置凹部50。
[0055] 在本实施方式中，为了获得上述的效果还可以构成如下结构。即，凹部50可以设置于从中央部向狭缝11的开口侧错开的位置。
[0056] 此外，检测元件30和导体20可以配设于由第一直线71和第二直线72夹住的区域81。
[0057] 进而，检测元件30可以在由第一直线71和第二直线72夹住的区域81中配设于第一直线71侧。
[0058] 在上述实施方式中，虽然对芯10通过层叠平板而形成的情况进行了说明，但芯10也能够通过对磁性体材料进行烧结而形成。
[0059] 在上述实施方式中，虽然对检测元件30的检测面30A位于由第一直线71与第二直线72夹住的区域81内并且配设于由第三直线73与第四直线74夹住的区域82内的情况进行了说明，但也能够配设为在上述区域81内以及上述区域82内的至少一方具备检测元件30的检测面30A，还能够配设于从上述区域81内以及上述区域82这双方错开的位置。
[0060] 在上述实施方式中，虽然对狭缝11的侧壁13相互平行的情况进行了图示，但如图11以及图12所示，狭缝11的与检测元件30对置的面也能够形成为相互不平行。即，也能够将芯10的狭缝11的一对侧壁13形成为相对于Z方向倾斜的姿势。通过这样由倾斜姿势形成，即便在检测元件30在狭缝11中沿Y方向错位的情况下，也能够抑制作用于检测元件30的X方向成分的磁通的不均匀。
[0061] 本发明涉及对在导体流动的电流进行测定的电流传感器。
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
传感器热门专利
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈