CN110383081B

CN110383081B - 电流传感器

Info

Publication number: CN110383081B
Application number: CN201880016338.2A
Authority: CN
Inventors: 蛇口广行; 田村学; 松山英一郎
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2017-03-06
Filing date: 2018-02-05
Publication date: 2021-09-14
Anticipated expiration: 2038-02-05
Also published as: US20190361055A1; EP3594697A4; EP3594697A1; JP6691264B2; CN110383081A; WO2018163684A1; US11016125B2; EP3594697B1; JPWO2018163684A1

Abstract

即使在汇流条的角部附近配置了切口部以及磁电变换元件的情况下，也能够降低相邻的汇流条的磁场的影响的电流传感器(1)具备基板(2)、第1汇流条(10)、以及第2汇流条(20)。第1汇流条(10)具有第1端子部(11)、第1立起部(12)、第1延伸部(14)、第1切口部(15)、以及第1台阶部(17)。第2汇流条(20)具有第2端子部(21)、第2立起部(22)、第2延伸部(24)、第2切口部(25)、以及第2台阶部(27)，第2台阶部(27)与第2立起部(22)连结。第2磁电变换元件(28)安装于基板(2)的下表面，第1磁电变换元件(18)安装于基板(2)的上表面。

Description

电流传感器

技术领域

本发明涉及基于由被测定电流产生的磁场来计算电流值的电流传感器，特别是涉及降低来自相邻位置的汇流条(bus bar)的影响的电流传感器。

背景技术

作为基于由被测定电流产生的磁场来计算电流值的电流传感器，已知有专利文献1记载的电流传感器。专利文献1记载的电流传感器设置于向3相交流马达传递三相交流电的汇流条的附近，并通过磁电变换元件来计测上述各汇流条的电流。

关于该种汇流条中的电流传感器，将多个金属板沿上下配置其板厚面并纵向并列配置，从板厚的端面的一方(上方)以矩形状的方式设置切口，在该切口部分配置磁电变换元件来计测流向汇流条的电流。

磁电变换元件以感磁面朝向汇流条的板厚面的方式配置，其配置的高度与相邻位置的汇流条的磁场中心的高度一致。这是为了使来自相邻位置的汇流条的磁场中心与磁电变换元件的感磁面正交，使磁电变换元件不受到来自相邻的汇流条的噪声的影响。

在专利文献1中，如其图1所记载的那样，作为磁电变换元件的设置的构成，与在汇流条的延伸方向上错开地设置的切口的形状相符地以曲柄状形成基板，并沿水平方向配置该基板，在该基板的表面设置磁电变换元件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015－152418号公报

发明内容

发明所要解决的课题

专利文献1记载的电流传感器鉴于相邻位置的汇流条的电流中心由于形成于汇流条的矩形状的切口而从汇流条的高度方向的中心发生了移动这一点，而配置为使磁电变换元件的设置位置成为相邻位置的汇流条的电流中心。

另一方面，该种汇流条多用于混合驱动车等的车辆。车辆中使用的汇流条出于与其他的设备的关系、小型化的需求等的问题的考虑，需要在多个位置折弯成直角，不能进一步增长直线部分。

在这样的状况中，若如专利文献1记载的那样配置磁电变换元件，则必须将用于设置磁电变换元件的切口配置于直角的角部的附近。根据本申请发明人等进行的验证，辨明了在汇流条的角部附近设置切口部时，相邻位置的汇流条的磁场对于磁电变换元件的影响变大，针对磁电变换元件的噪声的增大无法避免，SN比降低。

本发明为了解决上述课题，目的在于提供一种电流传感器，即使在汇流条的角部附近配置了切口部以及磁电变换元件的情况下，也能够降低相邻位置的汇流条的磁场的影响。

用于解决课题的手段

为了实现上述目的，本发明的电流传感器是具备平行配置的多个汇流条、检测由流向所述汇流条的电流产生的感应磁场的磁电变换元件、以及安装有所述磁电变换元件的绝缘性的基板的电流传感器，其特征在于，所述汇流条具备：在将水平面设为基准面时从所述基准面向上方立起的立起部；从所述立起部向与所述基准面平行的方向延伸的延伸部；从所述延伸部的上端向下方凹陷的切口部；以及，以包含所述切口部的下方的方式设置且从所述延伸部的下端向下方突出的台阶部，所述多个汇流条至少具有第1汇流条、以及所述第1汇流条的相邻位置的第2汇流条，所述第1汇流条具有：作为所述立起部的第1立起部；作为所述延伸部的第1延伸部；作为所述切口部的第1切口部；以及，作为所述台阶部的第1台阶部，所述第2汇流条具有：作为所述立起部的第2立起部；作为所述延伸部的第2延伸部；作为所述切口部的第2切口部；以及，作为所述台阶部的第2台阶部，所述磁电变换元件具有以安装面在所述切口部内对置于切口部的底面且相邻位置的汇流条的侧面与灵敏度轴正交的方式配置的、设置于所述第1汇流条的第1磁电变换元件以及设置于所述第2汇流条的第2磁电变换元件，所述第1台阶部在所述第1延伸部的延伸方向上，与所述第1立起部分离地设置，所述第2电磁变换元件被配置为，与位于所述第1立起部与所述第1切口部之间的所述第1延伸部的侧面相面对，所述第2台阶部在所述第2延伸部的延伸方向上，与所述第2立起部连续地设置，所述第1电磁变换元件被配置为，与在延伸方向上与所述第2切口部连续地取位的所述第2延伸部的侧面相面对，所述第2磁电变换元件与所述第1磁电变换元件相比配置于更靠下方。

根据本发明的电流传感器，第2汇流条与第1汇流条相比，磁电变换元件配置于距离立起部较近的位置。位于第2切口部内的第2磁电变换元件与第1汇流条的第1立起部和第1台阶部之间的第1延伸部的侧面相面对。伴随近年来的汇流条的小型化的需求，产生了将第1汇流条中的第1延伸部的延伸方向的长度缩短的需要。根据本申请发明人等的各种的实验，确认到在该第1延伸部的长度较短的情况下，穿过该第1延伸部内的电流的中心向第1延伸部的下方移动。

在本发明的电流传感器中，将第2磁电变换元件配置于比第1磁电变换元件更靠下方。因此，能够不受到在与第2磁电变换元件的侧面相邻的位置的第1汇流条的第1延伸部中产生的磁场的影响。

此外，在本发明的电流传感器中，磁电变换元件以在切口部内与切口部的底面对置且相邻位置的汇流条的侧面与灵敏度轴正交的方式配置。灵敏度轴是表示适于磁电变换元件的感应磁场的检测的方向的轴，通过使该灵敏度轴与相邻位置的汇流条的侧面正交，从而不受到来自该汇流条的感应磁场的影响。

此外，在本发明的电流传感器中，优选的是所述第1磁电变换元件安装于所述基板的上表面，所述第2磁电变换元件安装于所述基板的下表面。根据该构成，由于在基板的上表面(表面)与下表面(背面)安装第1磁电变换元件和第2磁电变换元件即可，因此能够容易地使第2磁电变换元件相对于第1磁电变换元件配置于下方的位置。

此外，在该构成中也可以是，位于所述第1立起部与所述第1台阶部之间的所述第1延伸部的下边缘与位于比所述第1台阶部更靠延伸方向的所述第1延伸部的下边缘相比，位于更靠下方。如上述那样，在基板的上表面与下表面安装磁电变换元件时，根据第1汇流条的形状、基板的厚度，有时在第1汇流条的第1延伸部中产生的磁场的中心与第2磁电变换元件的上下方向的位置错开。即使在这样的情况下，也能够通过变更该第1延伸部的下边缘的位置，调整由在第1延伸部中流动的电流所产生的磁场的中心与第2磁电变换元件的上下方向的位置。

此外，在本发明的电流传感器中，在所述第2延伸部的与所述第2台阶部连续的部分，也可以具有从所述第2延伸部的下端向上方设置的调整用切口部。通过变更调整用切口部的切口深度，能够调整由在第2延伸部中流动的电流所产生的磁场的中心与第1磁电变换元件的上下方向的位置。

发明效果

根据本发明，在电流传感器中，即使在汇流条的立起部附近配置了切口部以及磁电变换元件的情况下，也能够降低相邻位置的汇流条的磁场的影响。

附图说明

图1是表示作为本发明的实施方式的一例的电流传感器的概要的立体图。

图2的(A)是表示从侧面观察本实施方式中的第1汇流条的状态的说明图，图2的(B)是表示从侧面观察本实施方式中的第2汇流条的状态的说明图。

图3是图1的电流传感器的俯视图。

图4是图1的IV－IV线剖视图。

图5是图1的V－V线剖视图。

图6的(A)是表示从侧面观察本实施方式的一变形例的第1汇流条的状态的说明图，图6的(B)是表示从侧面观察本实施方式的一变形例的第2汇流条的状态的说明图。

具体实施方式

接下来，参照图1～图6说明本发明的实施方式。如图1所示，本实施方式的电流传感器1平行地配置3根汇流条，在各汇流条设置切口部，对该切口部配置了安装有磁电变换元件的基板。作为磁电变换元件，例如能够使用磁阻效应元件。

在图1中，关于各汇流条，在近前侧与里侧配置第1汇流条10，在其间配置第2汇流条20。如图1以及图2所示，该第1汇流条10以及第2汇流条20通过对金属板进行冲压加工等而形成，使板厚方向朝向上下方向(图1中的Z方向)以及延伸方向(图1中的Y方向)地设置。此外，这些汇流条的侧面成为朝向图1中X方向的状态。

此外，这些汇流条分别具有与其他的设备等连接的端子部(第1端子部11，第2端子部21)。在本实施方式中，将该端子部的背面设为基准面(水平面)B。

第1汇流条10具有从基准面B的第1端子部11向上方立起的第1立起部12、位于第1立起部12的上端的第1角部13、以及从第1角部13沿延伸方向延伸的第1延伸部14。

此外，在第1延伸部14设置有从上方朝向下方以直角形U字状(矩形状)进行了切口的第1切口部15。在该第1切口部15内配置后述的第1磁电变换元件18。此外，以包含第1切口部15的下方(具体而言作为第1切口部15的底面的第1底面16的下方)的方式，设置有从第1延伸部14的下端部向下方突出的第1台阶部17。

在本实施方式中，第1汇流条10的第1延伸部14被分为位于距离第1立起部12较近的位置的近位第1延伸部14a、和位于比第1切口部15更靠延伸方向的远位第1延伸部14b。

在本实施方式中，近位第1延伸部14a的上下方向的宽度比远位第1延伸部14b的上下方向的宽度宽。即，如图2的(A)所示，近位第1延伸部14a的下边缘与远位第1延伸部14b的下边缘相比，向下方配置长度ΔL的量。

第2汇流条20具有：从基准面B的第2端子部21立起的第2立起部22、位于第2立起部22的上端的第2角部23、以及沿延伸方向延伸的第2延伸部24。此外，在第2延伸部24设置有从上方朝向下方以直角形U字状进行了切口的第2切口部25、第2切口部25、以及从作为第2切口部25的底面的第2底面26向下方突出的第2台阶部27。在第2切口部25内配置后述的第2磁电变换元件28。在本实施方式中，第2台阶部27与第2立起部22连续地设置，在第2立起部22与第2台阶部27之间未设置第2延伸部24。

如图1以及图2所示，基板2遍及2根第1汇流条10以及1根第2汇流条20地沿水平方向配置。在基板2的上表面安装有2个第1磁电变换元件18，在下表面安装有1个第2磁电变换元件28。另外，对于基板2的其他的构成，省略图示。

如图1以及图2所示，第1磁电变换元件18在第1汇流条10的第1切口部15内配置于第1底面16的上方。第1磁电变换元件18由于安装于基板2的上表面，因此以第1安装面18a隔着基板2而与第1底面16相对的方式被固定。此外，如图3所示，第1磁电变换元件18以作为灵敏度轴的第1灵敏度轴18b(图3中的第1磁电变换元件18的内部的箭头)与邻接的第2汇流条20的第2延伸部24的侧面正交的方式设置。

如图1以及图2所示，第2磁电变换元件28在第2汇流条20的第2切口部25内配置于第2底面26的上方。第2磁电变换元件28由于安装于基板2的下表面，因此以第2安装面28a与第2底面26直接面对的方式被固定。此外，如图3所示，第2磁电变换元件28以作为灵敏度轴的第2灵敏度轴28b(图3中的第2磁电变换元件28的内部的箭头)与和两方的侧面邻接的第1汇流条10的近位第1延伸部14a的侧面正交的方式设置。

这样，在本实施方式中，第1灵敏度轴18b以及第2灵敏度轴28b在与基板2的表面或者背面平行的面(X－Y方向)中，朝向X方向配置。由此，第1灵敏度轴18b在第1汇流条10的第1切口部15内，沿与第1延伸部14的延伸方向(Y方向)正交的方向配置。第2灵敏度轴28b也同样，沿与第2延伸部24的延伸方向正交的方向配置。

接下来，说明在本实施方式的电流传感器1中检测第1汇流条10以及第2汇流条20的电流时的动作。在图2的(A)以及(B)中，附图标记A所示的虚线表示第1汇流条10以及第2汇流条20内的电流的流动的中心。

若电流流向第1汇流条10，则如图2的(A)所示，电流在第1立起部12中向上方前进，进入第1角部13、近位第1延伸部14a，在第1切口部15处向第1台阶部17侧绕行，从第1台阶部17流向远位第1延伸部14b。

如图2的(A)所示，在近位第1延伸部14a中，虽然电流从第1立起部12起在第1角部13被弯曲并流向近位第1延伸部14a，但由于在近位第1延伸部14a的后端部分存在第1切口部15，因此在与近位第1延伸部14a的中心位置(图2的(A)中的点划线C’)相比更靠下方的位置流动(图2的(A)中的点C)。

在本实施方式中，如图4所示，使第2磁电变换元件28的上下方向的位置与该近位第1延伸部14a中的电流中心的位置C一致地配置。由此，在第2磁电变换元件28中，降低了来自相邻位置的第1汇流条10的磁场M₁的影响。此外，在本实施方式中，由于近位第1延伸部14a的上下方向的宽度比远位第1延伸部14b的上下方向的宽度更宽，因此能够使第1汇流条10的电阻降低。

如图2的(B)所示，在第2汇流条20中，由于第2立起部22与第2台阶部27连续地形成，因此电流在第2立起部22中向上方前进，穿过第2台阶部27而流向第2延伸部24。此时，电流的中心在第2台阶部27中沿倾斜方向上升，并且穿过第2延伸部24的上下方向的大致中心位置(图2的(B)中的点D以及点划线D’)。

在本实施方式中，如图5所示，使第1磁电变换元件18的上下方向的位置与该第2延伸部24中的电流中心的位置D一致地配置。由此，在第1磁电变换元件18中，降低了来自相邻位置的第2汇流条20的磁场M₂的影响。

本实施方式的电流传感器1如上述那样在基板2的表面安装第1磁电变换元件18，在基板2的背面安装第2磁电变换元件28，从而使第2磁电变换元件28与第1磁电变换元件18相比配置于更靠下方的位置。因此，无需为了使第2磁电变换元件28的上下方向的位置与第1磁电变换元件18不同而变更基板的形状、或追加其他的部件等的手段，能够以简易的构成进行第2磁电变换元件28的位置的调整。

如上述那样，由于第1汇流条10与第2汇流条20的形状不同，因此有时这些汇流条的电阻不同。具体而言，由于第1汇流条10与第2汇流条20相比电流路增长，因此电阻相对容易变大。在这种情况下，通过使近位第1延伸部14a的下端与远位第1延伸部14b的下端相比更靠下方，能够增大近位第1延伸部14a与第1台阶部的连结部分处的剖面积，能够降低第1汇流条10的电阻。

此外，在使用基板2的厚度不同的基板的情况下，第1磁电变换元件18的上下方向的位置与第2磁电变换元件28的上下方向的相对位置不同。在该情况下，以基板2的上下所设置的第1磁电变换元件18以及第2磁电变换元件28的磁气上的位置适当的方式来变更第1汇流条10以及第2汇流条20的形状即可。

图6的(A)是表示从侧面观察本实施方式的一变形例的第1汇流条的状态的说明图。图6的(B)是表示从侧面观察本实施方式的一变形例的第2汇流条的状态的说明图。如图6的(A)所示，通过调整近位第1延伸部14a的下边缘14aL的位置，能够将流向第1延伸部14的电流的中心位置沿上下方向变更。在图6的(A)中，近位第1延伸部14a的下边缘14aL的位置为双点划线的位置的情况下的电流路由附图标记A10表示，近位第1延伸部14a的下边缘14aL的位置为实线的位置的情况下的电流路由附图标记A1表示。

这样，通过将近位第1延伸部14a的下边缘14aL的位置向下方变更，能够使电流路向下方移动。其结果，即使在第2磁电变换元件28的位置被向下方变更的情况下，也能够使第1汇流条10中流动的电流所产生的感应磁场相对于第2磁电变换元件28的第2安装面28a以及第2灵敏度轴28b在更接近正交的状态下交叉。

或者，如图6的(B)所示，在第2延伸部24的与第2台阶部27连续的部分处设置从第2延伸部24的下边缘24L向上方凹陷的调整用切口部29，并通过调整该切口深度，从而能够将从第2台阶部27流向第2延伸部24的电流的中心位置沿上下方向变更。在图6的(B)中，第2延伸部24的下边缘24L的位置为双点划线的位置的情况下的电流路由附图标记A20表示，设置有调整用切口部29而使第2延伸部24的下边缘24L的位置成为实线的位置的情况下的电流路由附图标记A2表示。

这样，通过设置调整用切口部29而将第2延伸部24的下边缘24L的位置向上方变更，能够使电流路向上方移动。其结果，即使在第1磁电变换元件18的位置被向上方变更的情况下，也能够使第2汇流条20中流动的电流所产生的感应磁场相对于第1磁电变换元件18的第1安装面18a以及第1灵敏度轴18b在更接近正交的状态下交叉。

另外，在上述实施方式中，将第1汇流条10设为2根，将第2汇流条20设为1根，但也可以将第2汇流条20设为2根，将第1汇流条10设为1根。此外，各汇流条的根数不限于3根，能够设为任意的根数。

此外，第1汇流条10以及第2汇流条20的形状设为图1至图6中示出的形状，但不限于此，也可以设为不同的形状。例如，虽然将各汇流条的角部形成为直角，但也可以将角部倒角成直线状或者圆弧状。

此外，在第1汇流条10中，将第1立起部12从第1端子部11垂直地竖起，但也可以形成为不同的角度。此外，虽然第1立起部12与第1延伸部14的角度也为直角，但也可以设为不同的角度。这在第2汇流条20中也同样。

此外，在第1汇流条10中，在第1台阶部17中流动的电流主要在其上方(第1切口部15侧)流动。因此，也可以使第1台阶部17的下端的延伸方向长度比上端的延伸方向的长度短，即设为下底较短的梯形。通过这样设置，能够使第1汇流条10轻型化。

此外，作为磁电变换元件，除了磁阻效应元件外，还可以使用霍尔元件等其他种类的元件。在霍尔元件的情况下，在本发明中，将感磁面的法线方向定义为灵敏度轴方向。

附图标记说明

1…电流传感器

2…基板

10…第1汇流条

11…第1端子部

12…第1立起部

13…第1角部

14…第1延伸部

14a…近位第1延伸部

14aL…近位第1延伸部的下边缘

14b…远位第1延伸部

15…第1切口部

16…第1底面

17…第1台阶部

18…第1磁电变换元件

18a…第1安装面

18b…第1灵敏度轴

20…第2汇流条

21…第2端子部

22…第2立起部

23…第2角部

24…第2延伸部

24L…第2延伸部的下边缘

25…第2切口部

26…第2底面

27…第2台阶部

28…第2磁电变换元件

28a…第2安装面

28b…第2灵敏度轴

29…调整用切口部

B…基准面

Claims

1.一种电流传感器，具备平行配置的多个汇流条、检测由流过所述汇流条的电流产生的感应磁场的磁电变换元件、以及安装所述磁电变换元件的绝缘性的基板，其特征在于，

所述汇流条具备：在将水平面设为基准面时从所述基准面向上方立起的立起部；从所述立起部向与所述基准面平行的方向延伸的延伸部；从所述延伸部的上端向下方凹陷的切口部；以及，以包含所述切口部的下方的方式设置且从所述延伸部的下端向下方突出的台阶部，

所述多个汇流条至少具有第1汇流条、以及所述第1汇流条的相邻位置的第2汇流条，

所述第1汇流条具有：作为所述立起部的第1立起部；作为所述延伸部的第1延伸部；作为所述切口部的第1切口部；以及，作为所述台阶部的第1台阶部，

所述第2汇流条具有：作为所述立起部的第2立起部；作为所述延伸部的第2延伸部；作为所述切口部的第2切口部；以及，作为所述台阶部的第2台阶部，

所述磁电变换元件具有以安装面在所述切口部内对置于切口部的底面且相邻位置的汇流条的侧面与灵敏度轴正交的方式配置的、设置于所述第1汇流条的第1磁电变换元件以及设置于所述第2汇流条的第2磁电变换元件，

所述第1台阶部在所述第1延伸部的延伸方向上，与所述第1立起部分离地设置，所述第2磁电变换元件被配置为，与位于所述第1立起部与所述第1切口部之间的所述第1延伸部的侧面相面对，

所述第2台阶部在所述第2延伸部的延伸方向上，与所述第2立起部连续地设置，所述第1磁电变换元件被配置为，与在延伸方向上位于与所述第2切口部连续的位置的所述第2延伸部的侧面相面对，

所述第2磁电变换元件与所述第1磁电变换元件相比配置于更靠下方，

在所述第2延伸部中的与所述第2台阶部连续的部分，具有从所述第2延伸部的下端朝向上方设置的调整用切口部。

2.如权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，

所述第1磁电变换元件安装于所述基板的上表面，所述第2磁电变换元件安装于所述基板的下表面。

3.如权利要求1或2所述的电流传感器，其特征在于，

位于所述第1立起部与所述第1台阶部之间的所述第1延伸部的下边缘与位于比所述第1台阶部更靠延伸方向的位置的所述第1延伸部的下边缘相比，位于更靠下方。