CN107543949A - 电流传感器 - Google Patents

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Abstract

一种电流传感器，包括：六个或者更多个母排；芯核，其由磁性材料制成，且具有基部和七个或者更多个臂部，所述七个或者更多个臂部在垂直方向上从基部开始延伸并且被相互间隔开，并且在芯核中，每一个母排被插入到在相邻臂部之间形成的间隙中；以及主体，其被配置为使用聚苯硫醚(PPS)或者聚邻苯二甲酰胺(PPA)以母排和芯核被模压插入的状态一体地容纳母排和芯核。通过一体化芯核作为框架的保持功能，能够减轻芯核内侧的树脂收缩的影响。另外，对于电流传感器，由于使一体化的芯核插入组装到本体中，因此能够将芯核简单地组装到电流传感器中。另外，通过使用一体化的芯核，能够缩短主体在纵向方向的尺寸，能够紧密地配置电流传感器。

Description

电流传感器
技术领域
本公开涉及一种用于测量在导体中流动的电流的电流传感器。
背景技术
近年来，已经普及了混合动力车辆或者电动车辆，它们安装有三相交流电动机(此后，简称为“电动机”)和逆变器。在这些车辆中，通过测量在电动机中流动的电流以适当地控制电动机的旋转。电动机的U-相、V-相和W-相端子中的每一个均通过导体(母排(busbar))连接到逆变器，在每个母排中流动的电流的大小通过电流传感器测量。
在JP2014-006116A(参考文献1)公开的电流传感器中，由磁性材料制成的多个芯核和多个母排通过使用模压树脂的夹物模压(insert molding)配置。在该电流传感器中，处于母排被插入芯核的内部空间的状态。在母排周围形成的且依赖于母排中流过的电流的大小的磁通量通过检测装置来检测，在母排中流过的电流的大小通过基于所检测的磁通量的大小的算法计算获得。
参考文献1中公开的电流传感器通过集成六个母排和六个芯核(磁芯)来组装，它们彼此分开并且以错列形式布置，具有通过夹物模压形成的由树脂制成的主体，然后安装霍尔元件(检测装置)。
如上所述，由于每个母排的相对两端分别被连接到电动机和逆变器，因此，必须提高关于母排的端部的位置精度，所述母排的端部由电流传感器的主体支撑。在母排和主体通过夹物模压来一体成型的情况下，在母排的相对两端被容纳在模具中的状态中，模具的内部通常用熔融树脂填充。母排被持续容纳在模具中直到主体形成并从模具中提取出为止，因此，母排和主体被相互集成在一起。然而，在一些情况下，在树脂模压之后，主体中母排的端部可能从母排被容纳在模具中的位置上偏离。
通常，在树脂产品固化期间树脂产品的收缩度在树脂产品的表面处是最小的，并且朝向树脂产品的内部增加。当树脂在主体的内部收缩时，母排受到应力。因此，认为树脂模压之后的主体(电流传感器)中母排端部的位置偏离是由该应力引起的。
因此，需要一种不会受到上述缺陷影响的电流传感器。
发明内容
根据本发明的电流传感器的特征配置在于包括：六个或者更多个母排；芯核，其由磁性材料制成，且具有基部和七个或者更多个臂部，七个或者更多个臂部在垂直方向上从所述基部开始延伸并且被相互间隔开，并且在芯核中，每一个所述母排被插入到在相邻臂部之间形成的间隙中；以及主体，其被配置为使用聚苯硫醚(PPS)或者聚邻苯二甲酰胺(PPA)以所述母排和所述芯核被模压插入的状态一体地容纳所述母排和所述芯核。
根据本配置，通过用树脂插入模压成形具有六个或者更多个母排以及七个或者更多个臂部的被一体化的芯核，来构成电流传感器。该一体化的芯核能够在主体的内部起到作为框架的功能。也就是说，即使在主体的内部发生树脂收缩，通过一体化芯核作为框架的保持功能，能够减轻芯核内侧的树脂收缩的影响。结果，能够防止芯核的内侧配置的母排端部的位置偏差。另外，对于电流传感器，由于使一体化的芯核插入组装到本体中，因此能够将芯核简单地组装到电流传感器中。另外，通过使用一体化的芯核，能够缩短主体在纵向方向的尺寸，能够紧密地配置电流传感器。
而且，对于本配置的电流传感器，主体通过使用聚苯硫醚(PPS)或者聚邻苯二甲酰胺(PPA)被树脂成形。PPS和PPA都具有优良的绝缘性和阻燃性。因此，在电流传感器中，在适当地保持绝缘性的同时，还能够提高电流传感器的耐久性。
电流传感器的另一特征配置在于，所述主体具有容纳所述母排的端部在所述母排的延伸方向上突出形成的突出部。
在电流传感器中，母排以与邻接的其他母排相绝缘状态配置。要成为这样的绝缘状态，在邻接的母排中，必须确保预定的爬电距离。因此，根据本配置，主体具有容纳母排的端部在母排的延伸方向突出形成的突出部。因此，在主体的外面在邻接的母排之间形成凹部。通过这样的凹部，使邻接的母排的爬电距离变长。由此，能够使邻接的母排成为绝缘状态配置。另外，由于是以邻接的母排的空间距离不变而使爬电距离变长的构成，因此能够紧密地配置电流传感器。
电流传感器的又一个特征配置在于，所述主体具有一对孔部，该一对孔部被形成在夹着每一个所述母排的相对两侧。
在通过树脂成形将母排和主体进行一体化时，使母排的两端部保持在模具上。然而即使进行这样的保持，也存在在成形后的主体中母排的端部的位置精度不足的情况。因此，在本配置中，主体具有被形成在夹着各个母排的相对两侧的一对孔部。由此，以在孔部的位置配置例如突起物并夹着母排的状态，能够通过树脂成形来形成主体。结果，由于主体中母排的位置稳定，因此能够在电流传感器中使母排的端部的位置精度提高。
附图说明
根据下面参考附图所做的详细说明，本公开的前述和附加特征以及特点将变得更为明显，附图中：
图1是电流传感器的一个侧面的透视视图；
图2是电流传感器的另一个侧面的透视视图；
图3是电流传感器的主体部分的俯视视图；
图4是示出母排和芯核之间的位置关系的部分透视视图；
图5是电流传感器的内部结构的主体部分的剖面视图；
图6是另一示例性实施例的电流传感器的内部结构的主体部分的剖面视图；以及
图7是另一示例性实施例的电流传感器的内部结构的主体部分的剖面视图。
具体实施方式
下面，将详细地说明这里公开的示例性实施例。
[第一示例性实施例]
如图1至图5所示，电流传感器10设置有主体20、母排(bus bar)30、芯核40和磁性传感器50。主体20由树脂构成，并且通过夹物模压与母排30和芯核40一体成型。在母排30中流动的电流使用芯核40和磁性传感器50来测量。
如图1和图2所示，主体20具有：中心部202，在此母排30被模压插入；以及端部222，其在纵向方向上被形成在中心部202的相对两侧。端部222具有比中心部202小的厚度(在图1的上下方向上)，端部222平行于主体20的前表面204而形成，同时具有与表面204的高度差(level difference)。安装孔224分别被形成在端部222中，以将电流传感器10安装和固定到另一个部件。
布置有磁性传感器50的六个传感器容纳孔210被形成在主体20的前表面204中。另外，形成六组(六对)中间限制孔212以从主体20的前表面204延伸到后表面206，并且每个母排30被插入在一对中间限制孔212之间，每一个中间限制孔从其内周面中的一个面面对母排30。六组中间限制孔212在主体20的纵向方向上被平行布置且布置成直线。中间限制孔212是孔部分的示例。根据需要，当进行使用树脂的夹物模压时，越过被插入在每对中间限制孔212之间的母排30在中间限制孔212的位置上布置突出部件等，母排30可以被容纳在主体20中的预定位置处。
母排30具有矩形板形状，并且由具有高电导率的诸如铜或者铜合金的金属制成。电流传感器10具有六个母排30(30a至30f)。每一个母排30a至30f的一个端部31被连接到两个三相交流电动机(未示出)的U-相、V-相和W-相端子中的一个上，另一个端部32被连接到逆变器(未示出)。因此，导电电流在母排30中流向该两个三相交流电动机。
电流传感器10的传感器主体包括芯核40和磁性传感器50。通过层叠诸如电磁钢片的多个磁性体来构成芯核40。如图4和图5所示，芯核40具有：基部41，其被设置在主体20的纵向方向上；以及七个臂部42，其从基部41开始在垂直方向上延伸并且相互间隔开。布置芯核40的七个臂部42，使得在它们之间容纳每一个母排30a至30f。也就是说，母排30被分别插入到形成在芯核40中的间隙60中。
每个磁性传感器50是用于输出依赖于磁通量大小的电压(信号)的装置(例如霍尔元件)。如图5所示，每个磁性传感器50均被插入在主体20的一个传感器容纳孔210(见图1)中，并且被布置在一个间隙60中，每个间隙60都形成在相邻的臂部42之间。电路板15被固定到主体20的上表面，并且处理来自每个磁性传感器50的输出。电路板15被连接到磁性传感器50并且向磁性传感器50供电。信号线16从电路板15向上延伸，以将传感器输出传输到逆变器的控制器(一电路板，其上安装了逆变器的控制电路)。
主体20在用树脂模压的状态下一体地容纳母排30和芯核40。作为模压树脂，使用聚苯硫醚(PPS)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)等。PPS和PPA两者均具有优良的绝缘特性和阻燃性。因此，绝缘特性可以在电流传感器10中被适当地保持并且可以提高电流传感器10的耐久性。当比较PPS和PPA时，由于PPA具有较低的比重以及较高的绝缘特性和阻燃性，因此，作为主体20的模压树脂，PPA可以是更加优选的。
如图3所示，在主体20中，用于容纳母排30的端表面208在母排30的延伸方向上突出。也就是说，在主体20中，在母排30延伸的一侧处的端表面208具有在母排30延伸方向上突出的突出部216。凹部218形成在每两个相邻的突出部216之间。由于凹部218形成时，相邻母排30之间的爬电距离(creeping distance)增加，因此，相邻母排30可以被布置为绝缘状态。另外，由于在不改变相邻母排30之间的空间距离的情况下相邻母排30之间的爬电距离增加，因此能够紧密地配置电流传感器10。
图4是省略了电流传感器10的主体20而示出母排30和芯核40的相对布置的视图。芯核40的臂部42被布置为包围母排30(30a至30f)。
母排30a至30c传输单个UVW三相输出电流，并且母排30d至30f传输另一个UVW三相输出电流。如图2和图3所示，母排30的一个端部31从主体20延伸，其另一个端部32在与主体20的端表面214对应的位置处被弯曲成直角。孔部33被形成在另一个端部32中以分别固定电动机的电力电缆。
如上所述，将电流传感器10连接在两个三相交流电动机和逆变器之间来使用。当给三相交流电动机施加电力时，电流在母排30中流动。当电流流动时，在母排30周围产生磁通量。所产生的磁通量的大小与流动电流的大小成比例。所产生的磁通量被收集在具有低磁阻的芯核40中，并穿过芯核40的内部。由于芯核40具有臂部42，因此磁通量在面向臂部42的末端侧面(tip sides)处穿过每个间隙60中的空气。由于磁性传感器50被布置在每个间隙60中，因此间隙60中的磁通量的大小由磁性传感器50检测，并且基于磁通量的大小而获得流过每个母排30的电流的大小。
[另一个示例性实施例]
(1)在电流传感器10中，七个或者更多的母排30和具有八个或者更多臂部42的芯核40可以被模压插入在主体20中。在电流传感器10例如具有七个母排30的情况下，六个母排可以用于三相交流电动机，一个母排可以用于另一个功能。另外，由于电动机实现三相输出，所以每当增加一个电动机时，就要增加三个母排30和芯核40的三个臂部42。
(2)尽管在第一示例性实施例中已经说明了单个芯核40被模压插入在主体20中的示例，芯核40b可以被插入在主体20中以检测在单个母排30g中流动的电流，该单个母排30g与集成芯核40b一起(见图6)。芯核40a具有基部41a和七个臂部42a，母排30a至30f以及磁性传感器51被布置在间隙60中，每个间隙形成在相邻臂部42a之间。同时，在芯核40b中，母排30g和磁性传感器52被布置在单个间隙60中。因此，使用与芯核40a分开设置的芯核40b，电流传感器10可以检测在母排30g中由非电动机的装置产生的电流。
(3)在三个电动机被连接到电流传感器10的情况下，例如，插入到主体20中的芯核40可以通过被分割成用于六相的集成芯核40c和用于三相的集成芯核40d来布置(见图7)。芯核40c具有基部41c和七个臂部42c，母排30a至30f以及磁性传感器53被布置在间隙60中，每个间隙形成在相邻臂部42c之间。同时，芯核40d具有基部41d和四个臂部42d，母排30g至30i以及磁性传感器54被布置在间隙60中，每个间隙形成在相邻臂部42d之间。
这里公开的电流传感器可以被广泛地用于用来测量在母排中流动的电流的电流传感器。
根据本公开方案的电流传感器的特征在于电流传感器包括：六个或者更多个母排；芯核，其由磁性材料制成，且具有基部和七个或者更多个臂部，所述七个或者更多个臂部在垂直方向上从基部开始延伸并且被相互间隔开，并且在芯核中，每一个母排被插入到在相邻臂部之间形成的间隙中；以及主体，其被配置为使用聚苯硫醚(PPS)或者聚邻苯二甲酰胺(PPA)在母排和芯核被模压插入的状态下一体地容纳母排和芯核。
根据这个配置，电流传感器通过使用树脂来模压插入六个或者更多个母排以及具有七个或者更多个臂部的集成芯核而构成。集成芯核可以用作主体中的框架(framework)。也就是说，即使树脂在主体中收缩，通过作为框架的集成芯核的容纳功能，树脂的收缩的影响在芯核的内部被降低。结果，能够防止被布置在芯核中的母排的端部的位置偏离。另外，在电流传感器中，由于集成芯核通过插入到主体中来装配，因此能够简单地将芯核装配到电流传感器。另外，由于使用集成芯核使得主体的纵向方向的尺寸可以减小，因此电流传感器可以被紧密地配置。
而且，在具有当前配置的电流传感器中，使用聚苯硫醚(PPS)或者聚邻苯二甲酰胺(PPA)来树脂模压主体。PPS和PPA两者都具有优良的绝缘特性和阻燃性。因此，绝缘特性可以在电流传感器中被适当地保持，并且可以提高电流传感器的耐久性。
电流传感器的另一个特征在于主体具有被形成以作为主体的端部的突出部，其容纳母排，在母排的延伸方向上突出。
电流传感器中，以与其它相邻母排相绝缘的状态布置母排。为了建立这个绝缘状态，要求确保相邻母排之间的预定爬电距离。根据当前配置，主体具有被形成以作为主体的端部的突出部，其容纳母排，在母排的延伸方向上突出。因此，凹部被形成在相邻母排之间的主体的外表面中。借助凹部，相邻母排之间的爬电距离增加。因此，相邻母排可以被布置成绝缘状态。另外，由于在不改变相邻母排之间的空间距离的情况下相邻母排之间的爬电距离增加，因此能够紧密地配置电流传感器。
电流传感器的又一个特征在于主体具有一对孔部，该一对孔部分别形成在其间插入的每一个母排的相对两侧。
当母排通过树脂模压与主体被一体成型时，母排的相对端部被容纳在模具中。然而，即使母排的相对端部被容纳在模具中，在一些情况下，模压之后在主体中母排的端部的位置精度也可能是不足的。因此，在当前配置中，主体具有一对孔部，该一对孔部被形成在其间插入的每个母排的相对两侧。因此，例如，在突出部件等被布置在孔部的位置处并且每个母排在突出部件之间被匹配安装的状态下，可以树脂模压该主体。结果，由于母排的位置在主体中变得稳定，因此能够提高电流传感器中母排的端部的位置精度。
在前述说明书中已经说明了本发明的原理、优选实施例和操作模式。然而，希望保护的本发明不应被解释为局限于公开的特定实施例。而且，这里说明的实施例应被认为是说明性的而非限制性的。在不脱离本发明精神的情况下，其他人可以作出变型和改变以及采用等同物。因此，应当明确地认为，由此包含落在如权利要求书所限定的本发明的精神和范围内的所有这类变型、改变和等同物。

Claims (3)

1.一种电流传感器，其特征在于所述电流传感器包括：
六个或者更多个母排；
芯核，所述芯核由磁性材料制成，且具有基部和七个或者更多个臂部，所述七个或者更多个臂部在垂直方向上从所述基部开始延伸并且被相互间隔开，并且在所述芯核中，每一个母排被插入到在相邻臂部之间形成的间隙中；以及
主体，所述主体被配置为使用聚苯硫醚(PPS)或者聚邻苯二甲酰胺(PPA)以所述母排和所述芯核被模压插入的状态一体地容纳所述母排和所述芯核。
2.根据权利要求1所述的电流传感器，其中，所述主体具有突出部，所述突出部被形成为所述主体的端部，所述突出部容纳所述母排，在所述母排的延伸方向上突出。
3.根据权利要求1所述的电流传感器，其中，所述主体具有一对孔部，该一对孔部分别形成在其间插入的每一个母排的相对两侧。
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