CN109073684A - 具有多层印刷电路板芯结构的电流检测元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有多层印刷电路板芯结构的电流检测元件，更详细地涉及如下具有多层印刷电路板芯结构的电流检测元件：通过提供具有多层印刷电路板芯结构的电流检测元件，来能够替代现有电流检测元件的线圈，从而电特性变得恒定，并且能够进行大量生产。

Description

具有多层印刷电路板芯结构的电流检测元件
技术领域
本发明涉及具有多层印刷电路板芯结构的电流检测元件，更详细地涉及如下具有多层印刷电路板芯结构的电流检测元件：通过提供具有多层印刷电路板芯结构的电流检测元件，来能够替代现有电流检测元件的线圈，从而电特性变得恒定(均匀)，并且可进行大量生产。
背景技术
参照图1，说明现有电流检测元件的结构，电流检测元件包括：负荷20，根据所输入的电源工作；电压输出控制部10，接收从电力供给源PS产生的电源，并根据所输出的控制信号向上述负荷20侧供给电源；线圈CL，卷绕于向上述电力供给源PS传递经由上述负荷20的电流的电压传递用铜线PP；感应电流量检测部40A，用于在通过上述铜线PP电流流通的情况下，根据电磁感应感应于上述线圈CL，来检测在上述线圈CL中流通的电流；以及电压量送出部40B，将由上述感应电流量检测部40A输出的感应电流量改变为电压量，来向上述电压输出控制部10提供。
如上所述构成的以往的电流检测方式具有解决在基于上述的电压检测的电流检测方式中产生的问题的效果，但是需要在将特定容量的线圈卷绕于电路，因此具有制备工序复杂，基于线圈的间隔、方向的电特性不恒定的问题，从而产生降低电流检测元件的检测准确性的问题。
另一方面，作为检测在导线中流通的电流的方法，以电连接的方式将电流测量仪直接连接于其导线来测定的直接测量方法和利用电流测量仪检测由其导线的电流产生与周边的电磁场，来测量导线的电流的间接测量方法。
其中，直接测量方法伴随着连接测量仪麻烦且难以连接，在电路上还不能分离等制约条件，因此最近突出用于脱离这种直接测量方法的制约条件的间接测量方法。
作为间接测量方法的典型的例有利用磁通门(Flux Gate)方式的方法。
根据利用这种磁通门(Flux Gate)方式的电流测量方法，以交流磁化方向相反的方式向两个芯施加交流电流，并检测分别卷绕于两个芯的线圈中发生的电动势变化，来检测基于在导线中流通的电流的直流磁通量(Magnetic Flux)。
并且，利用额外的线圈检测基于导线的电流的交流磁通量，并且通过施加与如上所述检测的直流磁通量及交流磁通量相对应的电流，来抵消基于在导线中流通的电流的电磁场，从而以检测施加的电流测量来测量在导线中流通的电流。
如上所述，作为利用磁通门(Flux Gate)方式测量电流的现有技术有韩国授权实用新型第20-0283971号、韩国公开专利第10-2010-0001504号、韩国公开专利第10-2004-0001535号等。
根据上述现有技术，通过施加利用矩形波或正弦波共振的电流，来在向相互相反的方向磁化两个芯的状态下，借助由导线的被测量电流引起的电磁场的影响，利用电压信号检测在两个芯中发生的歪曲，从而检测直流成分，并且利用额外的芯或额外的电路结构检测交流成分。
并且，作为与检测的成分相应的补偿电流施加磁通量，来以抵消基于被测量电流的磁通量的方式收敛补偿电流，并测定其收敛的补偿电流来测定被测量电流。
但是，另行设置作为基于上述现有技术的磁通门方式的电流测量仪和在芯卷绕生成正弦波或矩形波的共振信号的构成的线圈，从而向两个芯的绕组线圈同时施加基于其构成的共振信号。
由此，根据芯磁特性时间常数不同，最终随着施加未反应芯的磁特性的固定频率的共振信号，使芯不完全地磁化，从而作为降低电流测量的准确度的因素显示。
为了解除这种因素，需要生成适合于芯的磁特性的共振信号，但是在电流测量仪的制造上芯的误差率偏差严重，因此将生成共振信号的电路因素对准于芯是非常难，并且按所生产的测量仪一一对准也是非常麻烦，从而具有降低生产性及降低性能的问题。
尤其，在上述现有技术中串联(为了输入共振信号，在连接的连接点上观察是并列)线圈，从而使两侧芯显示相反的极之后，向两线圈的串行连接点施加共振信号，来向相互相反的方向磁化两侧芯，从而存在即使在两侧芯发生略微的磁化误差，也在测量性能中作为大偏差显示的问题。
另一方面，在上述现有技术中利用共振信号所要磁化的两侧芯还可通过在导线中流通的被测量电流磁化，因此若被测量电流大，则在测量初期芯饱和，从而以非常大于共振信号的频率的高频共振，从而还存在不能实现利用磁通门方式的直流成分的检测。
现有技术文献
专利文献1：KR 20-0283971Y1 2002年07月19日
专利文献2：KR 10-2010-0001504 A 2010年01月06日
专利文献3：KR 10-2004-0001535 A 2004年01月07日
发明内容
技术问题
因此，本发明为了解决上述现有问题而提出，本发明的目的在于提供具有多层印刷电路板芯结构的电流检测元件，从而能够替代现有电流检测元件的线圈，由此使电特性变得恒定，并且能够进行大量生产。
本发明的另一目的在于，在提供具有多层印刷电路板芯结构的电流检测元件中，具有磁通门方式的多层印刷电路板芯结构，从而提供可检测直流及交流的电流检测元件。
解决问题的手段
为了解决本发明所要解决的问题，本发明第一实施例的具有多层印刷电路板芯结构的电流检测元件包括：包括：上部线圈图案形成层100，由非磁性体形成，形成从上侧朝向下侧且从下侧朝向上侧交替地通过导通孔110连接的多个线圈图案120；通孔层200，位于上述上部线圈图案形成层的下侧，隔着中间芯层以维持水平的方式分别形成于中间芯层的两侧，在与上述导通孔110的位置相对应的位置形成多个大小相同的导通孔210；中间芯层300，由芯材质形成于上述通孔层之间；下部线圈图案形成层400，位于上述通孔层和中间芯层的下侧，由非磁性体形成，形成从上侧朝向下侧且从下侧朝向上侧交替地通过多个导通孔410连接的多个线圈图案420。
发明效果
本发明的具有多层印刷电路板芯结构的电流检测元件通过提供具有多层印刷电路板芯结构的电流检测元件，来提供可替代现有的电流检测元件的线圈，从而电特性变得恒定，并且能够进行大量生产效果。
因此，均匀地提供零电流转换(ZCT)、CT的特性。
并且，在提供具有多层印刷电路板芯结构的电流检测元件中，通过具有磁通门方式的多层印刷电路板芯结构，来可提供可检测直流及交流的电流检测元件，从而可替代现有的线圈方式的磁通门方式的元件，并且利用印刷技术可实现均匀的品质和无机械错误的大量生产。
附图说明
图1为现有电流检测元件的结构图。
图2为示出本发明第一实施例的具有多层印刷电路板芯结构的电流检测元件的各层层叠的立体图，图3为层叠的示例图。
图4为示出本发明第二实施例的具有多层印刷电路板芯结构的电流检测元件的各层层叠的立体图，图5为层叠的示例图。
图6至图7为本发明第二实施例的具有多层印刷电路板芯结构的电流检测元件的各层层叠之后的俯视图。
图8为示出本发明第二实施例的具有多层印刷电路板芯结构的电流检测元件呈四边形形状，图9为示出呈三角形状的立体图，图10为切割四边形电流检测元件的一个区域的图的示例图。
附图标记的说明：
100：上部线圈图案形成层
200：通孔层
300：中间芯层
400：下部线圈图案形成层
500：最上部外侧用线圈图案形成层
600：最下部外侧用线圈图案形成层
具体实施方式
以下通过本发明的具有多层印刷电路板芯结构的电流检测元件的实施例进行详细的说明。
图2为示出本发明第一实施例的具有多层印刷电路板芯结构的电流检测元件的各层层叠的立体图，图3为层叠的示例图。
如图2至图3所示，具有多层印刷电路板芯结构的电流检测元件从上侧包括：上部线圈图案形成层100；通孔层200；构成于与通孔层位于相同水平线上的中间芯层300；以及下部线圈图案形成层400。上述上部线圈图案形成层100由非磁性体形成，形成从上侧向下侧、从下侧向上侧交替地通过导通孔110连接的多个线圈图案120。
并且，使通孔层200位于上述上部线圈图案形成层的下侧，隔着中间芯层以维持水平的方式分别形成于中间芯层的两侧。
在此情况下，当与上述导通孔110的位置垂直地进行观察时，形成有多个相同的大小的导通孔210。
在此情况下，利用芯材质在上述通孔层之间形成中间芯层300。
并且，使下部线圈图案形成层400位于上述通孔层和中间芯层的下侧，并且由非磁性体形成。
并且，形成有从上侧向下侧、从下侧向上侧交替地通过多个导通孔410连接的多个线圈图案420。
通过如上所述的构成，上部线圈图案形成层100的线圈图案与形成于通孔层200的导通孔和形成于下侧的下部线圈图案形成层400的导通孔相连接来提供形成于下部的线圈图案和三维线圈形状。
另一方面，作为在本发明中进行说明的磁性体使用Ni-Fe类的坡莫合金(pemalloy)。
图4为示出本发明第二实施例的具有多层印刷电路板芯结构的电流检测元件的各层层叠的立体图，图5为层叠的示例图。
图6至图7为本发明第二实施例的具有多层印刷电路板芯结构的电流检测元件的各层层叠之后的俯视图。
如图4至图7所示，第2实施例的具有多层印刷电路板芯结构的电流检测元件包括最上部外侧用线圈图案形成层500、内部芯部1000及最下部外侧用线圈图案形成层600，上述内部芯部1000包括上部线圈图案形成层100、通孔层200、中间芯层300以及下部线圈图案形成层400。
在上述最上部外侧用线圈图案形成层500和最下部外侧用线圈图案形成层600之间形成内部芯部1000。
进一步进行说明，上述最上部外侧用线圈图案形成层500由非磁性体形成，形成从上侧向下侧、从下侧向上侧交替地通过导通孔连接的多个外侧用线圈图案520。
并且，上述最下部外侧用线圈图案形成层600也同样由非磁性体形成，并且位于上述内部芯部的下侧。
并且，形成从上侧向下侧、从下侧向上侧交替地通过外侧导通孔610连接的多个外侧用线圈图案620。
在此情况下，与第一实施例相同，内部芯部包括上部线圈图案形成层100、通孔层200、中间芯层300以及下部线圈图案形成层400，与第一实施例的差异点如下：针对于用于与形成于上述最上部外侧用线圈图案形成层500和最下部外侧用线圈图案形成层600外侧导通孔相连接的外侧导通孔，在向垂直方向相同的位置形成导通孔。
具体地，上述上部线圈图案形成层100位于上述最上部外侧用线圈图案形成层的下侧，形成从上侧向下侧，从下侧向上侧交替地通过导通孔连接的多个线圈图案120，在形成于上述最上部外侧用线圈图案形成层的外侧导通孔的垂直方向位置形成大小相同的外侧导通孔130。
并且，通孔层200位于上述上部线圈图案形成层的下侧，隔着中间芯层以维持水平的方式分别形成于中间芯层的两侧，在上述导通孔110和外侧导通孔130的垂直位置形成有多个大小相同的导通孔210和外侧导通孔220。
并且，上述下部线圈图案形成层400位于上述通孔层和中间芯层的下侧，由非磁性体形成，形成从上侧向下侧、从下侧向上侧交替地通过多个导通孔410连接的多个线圈图案420，在上述外侧导通孔130的垂直位置形成有多个大小相同的外侧导通孔430。
在此情况下，为了执行具有多层印刷电路板芯结构的磁通门方式的直流及交流检测功能层叠至少两个上述内部芯部。
因此，可通过具有磁通门方式的多层印刷电路板芯结构，来检测直流及交流。
另一方面，根据附加方式具有本发明的层叠结构的上述电流检测元件的特征在于，呈在中间形成有能够使电线通过的中间通过孔的圆形、三角形、四边形、多边形形状中的一种形状。
即，为了执行电流检测元件的工作，需要具有用于使电线通过的形状，因此还可形成在中间形成有可使电线通过的中间通过孔的圆形、三角形、四边形、多边形形状。
例如，作为上述多边形形状只要在菱形、六边形、八边形等的中间形成有中间通过孔，则任何形状都无关，并且具有可使电线通过的一个形状也属于本发明的要求保护范围。
图8为示出本发明第二实施例的具有多层印刷电路板芯结构的电流检测元件呈四边形形状，图9为示出呈三角形状的立体图。
在图2至图6的情况下，作为示出切割图8的一面的一部分的图，为了检测电流在电流检测元件的中间部位形成有中间通过孔，具有如图8的形成有中间通过孔的四边形形状，如图9所示的形成有中间通过孔的三角形状。
在现有线圈方式的电流检测元件的情况下，使用绕线机来卷绕线圈，因此因间隔不均衡、发生交扰等只能改变特性。
但是，如图8所示，在本发明的情况下保持规定的间隔形成图案，因此图案的整个形状具有卷绕线圈的形状，由此在大量生产时可提供均匀的特性。
即，若利用绕线机或手工卷绕线圈，则有可能线圈之间的间隔不恒定，并且还可发生线圈凝聚的情况，尤其在除了圆形之外的形状中难以保持规定的间隔。
例如，在使用绕线机的情况下，仅能使用圆形形态的检测元件，但是在椭圆形、具有成角的四边形、三角形等的形态中，间隔只能不均衡，从而无法提供均匀的特性。
并且，随着产业结构不断发展，产业机械的结构变更为多样。
例如，在构成于太阳光逆变器内的电流检测元件的情况下，圆形不适合。
但是，在本发明的情况下可适用于任何产业机械结构，并发挥在制造成本不上升，并且与现有产业结构的嫁接力优秀的效果。
即，发挥如下上升效果：无人的介入，并且无机械错误，因此既提供均匀的品质，又可实现大小的超小型化，并且可提供多种形态的检测元件。
另一方面，在图10的情况下，是切割四边形形状的检测元件的一个区域的立体图，作为表示对切割的立体图再次分解的立体图，通过图2至图7具体示出。
通过如上所述的结构，来提供具有多层印刷电路板芯结构的电流检测元件，从而可代替现有电流检测元件的线圈，由此提供使电特性变得恒定，并且能够实现大量生产的效果。
因此，均匀地提供零电流转换、CT的特性。
如上所述的内容的本发明所属技术领域的普通技术人员能够理解可以在不变更本发明的技术思想或必要特征的情况下，以其他不同的具体形态来实施。因此，要理解的是，以上所述的实施例在所有方面均为例示，并非限定。
产业上的可利用性
本发明提供具有多层印刷电路板芯结构的电流检测元件，来可代替现有的电流检测元件的线圈，从而电特性变得恒定(均匀)，并且具有可进行大量生产的效果。因此，可有效地利用于电流检测领域。

Claims (3)

1.一种具有多层印刷电路板芯结构的电流检测元件，其特征在于，
包括：
上部线圈图案形成层(100)，由非磁性体形成，形成从上侧朝向下侧且从下侧朝向上侧交替地通过导通孔(110)连接的多个线圈图案(120)；
通孔层(200)，位于上述上部线圈图案形成层的下侧，隔着中间芯层以维持水平的方式分别形成于中间芯层的两侧，在与上述导通孔(110)的位置相对应的位置形成多个大小相同的导通孔(210)；
中间芯层(300)，由芯材质形成于上述通孔层之间；
下部线圈图案形成层(400)，位于上述通孔层和中间芯层的下侧，由非磁性体形成，形成从上侧朝向下侧且从下侧朝向上侧交替地通过多个导通孔(410)连接的多个线圈图案(420)，
上述电流检测元件呈在中间形成有能够使电线通过的中间通过孔的圆形、三角形、四边形、多边形形状中的一种形状。
2.一种具有多层印刷电路板芯结构的电流检测元件，其特征在于，
包括最上部外侧用线圈图案形成层(500)、内部芯部(1000)及最下部外侧用线圈图案形成层(600)，
上述最上部外侧用线圈图案形成层(500)由非磁性体形成，形成从上侧朝向下侧且从下侧朝向上侧交替地通过外侧导通孔(510)连接的多个外侧用线圈图案(520)，
上述内部芯部(1000)包括：
上部线圈图案形成层(100)，由非磁性体形成，于上述最上部外侧用线圈图案形成层的下侧，形成从上侧朝向下侧且从下侧朝向上侧交替地通过导通孔(110)连接的多个线圈图案(120)在与上述外侧导通孔的位置相对应的位置形成多个大小相同的外侧导通孔(130)；
通孔层(200)，位于上述上部线圈图案形成层的下侧，隔着中间芯层以维持水平的方式分别形成于中间芯层的两侧，在与上述导通孔(110)和外侧导通孔(130)的位置相对应的位置形成多个大小相同的导通孔(210)和外侧导通孔(220)；
中间芯层(300)，由芯材质形成于上述通孔层之间；
下部线圈图案形成层(400)，位于上述通孔层和中间芯层的下侧，由非磁性体形成，形成从上侧朝向下侧且从下侧朝向上侧交替地通过多个导通孔(410)连接的多个线圈图案(420)，在与上述外侧导通孔(130)的位置相对应的位置形成多个大小相同的外侧导通孔(430)，
上述最下部外侧用线圈图案形成层(600)由非磁性体形成，位于上述内部芯部的下侧，形成从上侧朝向下侧且从下侧朝向上侧交替地通过外侧导通孔(610)连接的多个外侧用线圈图案(620)。
3.根据权利要求2所述的具有多层印刷电路板芯结构的电流检测元件，其特征在于，通过层叠至少两个上述内部芯部，来执行磁通门方式的直流及交流检测。
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