CN111465862B - 电流传感器 - Google Patents

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Abstract

能够不降低测量精度地实现小型化的电流传感器(1)，其具有：汇流条(2)；测量由汇流条(2)产生的感应磁场的磁传感器(6)；安装有磁传感器(6)的电路基板(7)；固定汇流条(2)以及电路基板(7)的壳体(3)；封闭壳体(3)的盖部(4)；以及设置于盖部(4)的盖部磁屏蔽件(8)。盖部磁屏蔽件(8)在其周缘部具有缺口(8a)，且在盖部(4)中形成露出盖部磁屏蔽件(8)的缺口(8a)的边缘的孔部(4a)。由此，在形成盖部(4)时，在通过模具的按压部进行盖部磁屏蔽件(8)的定位时，能够使相邻的盖部磁屏蔽件(8)的距离变小。

Description

电流传感器
技术领域
本发明涉及一种基于由在导体中流过的被测量电流所产生的磁场来测定电流的电流传感器。
背景技术
作为测量流过多相导体的被测量电流的电流传感器，已知具有检测每个相的导体的磁场的多个磁传感器。在各磁传感器中，通过用磁屏蔽件将每个相的导体覆盖，并且将包括相邻导体所产生的感应磁场的外部磁场屏蔽来提高测量精度。
在这种多相导体用的电流传感器中，在用磁屏蔽件将每个相的导体覆盖的情况下，为了使电流传感器的测量精度稳定，磁屏蔽件需要相对于导体被高精度地定位。
以往，已知通过在组装电流传感器的壳体时将这种磁屏蔽件组装仅壳体，从而使该磁屏蔽件相对于导体(汇流条)定位(参照下述专利文献1)。然而，在该结构中，磁屏蔽件没有被充分固定，若从外部施加振动等，则会产生位置偏移，从而有测量精度降低之虞。
因此，已知通过使磁屏蔽件与电流传感器的壳体的盖部嵌件成型，将盖部和磁屏蔽件一体化，从而使磁屏蔽件相对于导体(汇流条)定位(参照下述专利文献2)。
现有技术
专利文献
专利文献1：日本特开2015-145838号公报
专利文献2：日本特开2017-102022号公报
发明内容
发明所要解决的问题
专利文献2所述的电流传感器采用如下的结构：在嵌件成型时，使按压构件抵接在相邻的磁屏蔽件之间，以在彼此相邻的磁屏蔽件之间按压两个磁屏蔽件。
根据该结构，在嵌件成型时，需要确保用于使按压构件抵接在相邻磁屏蔽件之间的空间，从而磁屏蔽件的间隔变得较大。因此，若是大型的电流传感器则不会引起问题，但根据设置电流传感器的设备的规格，会有必须小型化的情况。
因此，考虑到减小磁屏蔽件的尺寸以使电流传感器小型化，若减小磁屏蔽件的尺寸，则不能以充分的面积覆盖磁传感器，容易受到外部磁场的影响，从而有测量精度下降之虞。
本发明是鉴于这种情况而提出的，其目的在于提供一种不降低测量精度，并且能够实现小型化的电流传感器。
用于解决问题的手段
为了实现上述目的，本发明的电流传感器，其特征在于，具有：由电导体构成的多个汇流条；多个磁传感器，检测由在各所述汇流条中流过的电流所产生的感应磁场；安装有所述磁传感器的电路基板；由合成树脂构成的壳体，固定所述汇流条以及所述电路基板；由合成树脂构成的盖部，与所述壳体一起收纳所述电路基板；以及与所述盖部嵌件成型的磁屏蔽件，所述磁屏蔽件在其周缘部具有多个缺口，在所述盖部中形成露出所述磁屏蔽件的所述缺口的边缘的孔部。
根据本发明，在使磁屏蔽件与盖部嵌件成型时，能够使例如在模具中形成的按压部抵接磁屏蔽件的缺口来固定磁屏蔽件。由此，由于能够缩短相邻的磁屏蔽件之间的距离，从而可以与以往相比实现小型化。
另外，在本发明的电流传感器中，优选为，所述磁屏蔽件具有在不同方向上依次相差90度的四个边，所述缺口设置于所述磁屏蔽件的四个角。根据该结构，本发明中的磁屏蔽件的形状在俯视图中为矩形形状。通过在俯视图中为矩形形状的磁屏蔽件的四个角处设置缺口，在使磁屏蔽件与盖部嵌件成型时，能够例如使夹具与各缺口抵接从而可靠地将磁屏蔽件定位，以改进成型系统。
此时，优选为，所述缺口形成为在俯视图中呈四边形形状，所述磁屏蔽件通过在所述缺口之间突出的四个突出部而形成为俯视图中呈十字形状，且位于其中一条直线上的两个突出部沿所述汇流条的电流方向突出。
通过使缺口在俯视图中形成为四边形形状，在使磁屏蔽件与盖部嵌件成型时，能够例如使夹具与在磁屏蔽的四个角处以直角相交的切口边缘抵接，从而进一步提高磁屏蔽件的定位精度。另外，俯视图中为十字形状的磁屏蔽件，由于位于其中一条直线上的两个突出部沿汇流条的电流方向突出，因此与汇流条的电流方向正交且通过磁屏蔽件中的磁通不易弯曲，从而能够获得高测量精度。
此外，优选为，所述磁屏蔽件由多个板状的磁性体在厚度方向上层叠，并通过铆接部一体地连结，所述铆接部被设置于在俯视图中形成为十字形状的所述磁屏蔽件中的沿所述汇流条的电流方向突出的突出部。
与汇流条的电流方向正交并通过磁屏蔽件中的磁通集中在相对于该磁通的通过方向的长度长的部分。由于磁屏蔽件在俯视图中为十字形状，因此通过向汇流条的电流方向突出的突出部的磁通较少。通过在该磁通少的位置形成铆接部，因铆接部引起的磁通紊乱也变小。由此，能够减少因铆接部而引起的磁通紊乱的影响，从而能够抑制测量精度的下降。
另外，在本发明的电流传感器中，优选为，所述磁屏蔽件中沿着所述缺口的一部分表面被露出。根据该结构，在将磁屏蔽件嵌件成型时，由于防止树脂流入磁屏蔽件的缺口的边缘与模具之间，从而能够防止毛刺的产生。由此，能够防止毛刺脱落而成为异物等问题。
发明效果
根据本发明，在电流传感器中，通过使设置有缺口的磁屏蔽件与盖部嵌件成型，能够不降低测量精度地实现小型化。
附图说明
图1是表示作为本发明的实施方式的一个示例的电流传感器的外观的立体图。
图2是表示去掉盖部使电路基板露出的状态的说明性俯视图。
图3是图1中的III-III线的剖视图。
图4是表示磁传感器以及磁屏蔽件相对于汇流条在俯视图中的位置关系的示意性说明图。
图5是表示磁屏蔽件的外观形状的立体图。
图6是表示盖部的注射成型工程中的模具的概要的说明性剖视图。
图7是表示盖部的内侧面的立体图。
具体实施方式
参照图1～图7对作为本发明的实施方式的一例的电流传感器1进行说明。图1是表示本实施方式的电流传感器1的外观的立体图。图2是表示去掉图1的电流传感器1的盖部4使电路基板7露出的状态的说明图。图3是图1中的III-III线剖视图。
图4是表示磁传感器6以及盖部磁屏蔽件8相对于汇流条2在俯视图中的位置关系的示意性说明图。图5表示盖部磁屏蔽件8的外观形状的立体图。图6是表示盖部4的注射成型工程中的模具的概要的说明性剖视图。图7是表示盖部4的内侧面的立体图。
如图1所示，本实施方式的电流传感器1具有：由金属形成的作为电导体的三个汇流条2(输入侧端子2a、输出侧端子2b)；收纳汇流条2的一部分且一侧面(图中的上表面)开放的箱形状的壳体3；以及用于封闭壳体3的开放面(图中的上表面)的盖部4。该盖部4与壳体3一起收纳后述的电路基板7。需要说明的是，附图标记5所示的构件是从安装有后述的磁传感器6的电路基板7延伸的连接器。
如图2所示，在汇流条2中，在输入侧端子2a和输出侧端子2b之间延伸的中间部2c埋设于合成树脂制的壳体3并与壳体3一体地被保持。汇流条2的中间部2c是通过磁传感器6进行电流检测的电流检测位置，中间部2c中，从输入侧端子2a到输出侧端子2b的方向是电流方向(图2的箭头I)。
如图3所示，电路基板7在与汇流条2相隔规定的间隔而重叠的位置被安装固定至壳体3的内部，如图2所示，对应于各汇流条2地搭载有三个磁传感器6。磁传感器6是测量由汇流条2产生的感应磁场的传感器，以感磁面面向汇流条2的一侧面的方式配置。
另外，如图2所示，磁传感器6以灵敏度方向S与汇流条2的电流方向I正交的方式配置。作为磁传感器6，除磁阻效应元件之外，也可以采用霍尔元件等其他种类的元件。
如图3所示，盖部磁屏蔽件8通过嵌件成型与盖部4一体成型并埋设于盖部4。如图4所示，盖部磁屏蔽件8在俯视图中是长方形形状(具有在不同方向上依次相差90度的四边的形状)，并在周缘部的四边形成缺口8a。由于缺口8a在俯视图中为四边形形状(确切地说，在四边形的一个角处彼此相邻的一对边)，因此盖部磁屏蔽件8在相邻缺口8a之间具有四个突出部8B、8B、8b、8b。
如图4所示，盖部磁屏蔽件8通过四个角的缺口8a在缺口之间形成四个突出部8B、8B、8b、8b，从而在俯视图中呈十字形状。并且，如图2所示，盖部磁屏蔽件8以位于一条直线上的两个突出部8B、8B沿汇流条2的电流方向I突出、且位于另一条直线上的两个突出部8b、8b沿与汇流条2的电流方向I正交的方向突出的方式，设置于盖部4的内部。
另外，盖部磁屏蔽件8形成为沿与汇流条2的电流方向I正交的方向的长度比沿汇流条2的电流方向I的长度长。
如图5所示，盖部磁屏蔽件8由多个金属板(板状的磁性体)在厚度方向上层叠、并通过铆接部8c使多个金属板一体地连结，该铆接部8c由利用铆接加工而得的压溃凹部形成。
如图4所示，在将盖部4安装至壳体3时，铆接部8c在沿汇流条2的电流方向I突出的两个突出部8B、8B分别形成。由于磁通集中在盖部磁屏蔽件8的长度长的部分(突出部8b、8b)，因此在沿汇流条2的电流方向I突出的两个突出部8B、8B中设置的铆接部8c中通过的磁通少。在铆接部8c中存在磁通紊乱之虞，但由于在铆接部8c中通过的磁通少，从而能够抑制因形成铆接部8c而引起的测量精度的恶化。
盖部4通过合成树脂材料的注射成型而形成。在将盖部4注射成型时，如图6所示，盖部磁屏蔽件8被夹持在第一模具10(图6中的下侧的模具)和第二模具11(图6中的上侧的模具)之间并被保持在模具空间C中。第一模具10具有与盖部磁屏蔽件8的四个角的缺口8a的边缘抵接的按压部10a。
由于盖部磁屏蔽件8在该四个角具有缺口8a，因此只要在第一模具10上设置与各缺口8a抵接的按压部10a即可，不需要设置例如以往的与盖部磁屏蔽件8的侧缘的全长抵接的按压部。由此，第一模具10的按压部10a变得非常小，因此，彼此相邻的盖部磁屏蔽件8之间的距离变小，从而能够实现小型化。
例如，在以往的电流传感器中，相邻磁屏蔽件之间的距离不能小于5mm，但根据本实施方式的电流传感器1，盖部磁屏蔽件8之间的距离能够缩小到0.5～3.0mm左右。需要说明的是，若盖部磁屏蔽件8之间的距离过小，则盖部磁屏蔽件8的磁容量容易饱和，因此不是优选的实施方式。
另外，由于盖部磁屏蔽件8通过四个角的缺口8a而在俯视图中呈十字形状，因此按压部10a的定位精度也高。由此，用盖部4封闭壳体3时，能够使盖部磁屏蔽件8的两个边缘高精度地与磁传感器6的灵敏度方向S(汇流条2的宽度方向)成直角，从而能够固定盖部磁屏蔽件8，并能够使通过盖部磁屏蔽件8内的磁通不易弯曲，从而能够防止测量精度的恶化。
此外，如图7所示的盖部4的内侧表面(在壳体3内部侧与电路基板7相向的表面)，盖部4通过第一模具10的按压部10a，在与盖部磁屏蔽件8的缺口8a相对应的部分形成孔部4a。在盖部4的孔部4a中沿盖部磁屏蔽件8的缺口8a的边缘形成表面露出的露出面8d。
如图6所示，露出面8d由在第一模具10的按压部10a形成的台阶部10b与沿着缺口8a的端部抵接而形成。在第一模具10和第二模具11形成的模具空间C中沿着盖部磁屏蔽件8的表面流动的熔融树脂试图进入按压部10a与盖部磁屏蔽件8的边缘接触的部分。此时，由于使台阶部10b与沿着缺口8a的面(成为露出面8d)抵接，从而沿着盖部磁屏蔽件8流动的熔融树脂被与台阶部10b抵接的面(成为露出面8d)遮挡。
由此，熔融树脂不会进入按压部10a与盖部磁屏蔽件8的边缘所接触的部分，从而薄板状的毛刺不会沿着盖部磁屏蔽件8的边缘形成。因此，嵌件成型有盖部磁屏蔽件8的盖部4的成型品质高，并且能够防止毛刺脱落而成为异物。
需要说明的是，在本实施方式的电流传感器1中，如图3所示，通过在壳体3的底部埋设有壳体侧磁屏蔽件9，并使用盖部4封闭壳体3，从而使磁传感器6设置于盖部磁屏蔽件8和壳体侧磁屏蔽件9之间。然而，由于设置了盖部磁屏蔽件8，因此根据电流传感器1的安装位置等使用环境，也可以不设置壳体侧磁屏蔽件9。
附图标记的说明：
1：电流传感器
2：汇流条
3：壳体
4：盖部
4a：孔部
6：磁传感器
7：电路基板
8：盖部磁屏蔽件(磁屏蔽件)
8a：缺口
8B、8b：突出部
8c：铆接部
8d：露出面(沿着缺口的一部分的表面)

Claims (6)

1.一种电流传感器，其特征在于，具有：
由电导体构成的多个汇流条；
多个磁传感器，检测由在各所述汇流条中流过的电流所产生的感应磁场；
安装有所述磁传感器的电路基板；
由合成树脂构成的壳体，固定所述汇流条以及所述电路基板；
由合成树脂构成的盖部，与所述壳体一起收纳所述电路基板；以及
与所述盖部嵌件成型的磁屏蔽件，
所述磁屏蔽件在其周缘部具有多个缺口，
多个所述缺口分别具有与嵌件成型时用于在模具空间内保持所述磁屏蔽件的按压部抵接的边缘，
在所述盖部中形成孔部，该孔部露出所述磁屏蔽件的所述缺口的所述边缘。
2.根据权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，
所述磁屏蔽件具有在不同方向上依次相差90度的四个边，
所述缺口设置于所述磁屏蔽件的四个角。
3.根据权利要求2所述的电流传感器，其特征在于，
所述缺口形成为在俯视图中呈四边形形状，所述磁屏蔽件通过在所述缺口之间突出的四个突出部而形成为俯视图中呈十字形状，位于其中一条直线上的两个突出部沿所述汇流条的电流方向突出。
4.一种电流传感器，其特征在于，具有：
由电导体构成的多个汇流条；
多个磁传感器，检测由在各所述汇流条中流过的电流所产生的感应磁场；
安装有所述磁传感器的电路基板；
由合成树脂构成的壳体，固定所述汇流条以及所述电路基板；
由合成树脂构成的盖部，与所述壳体一起收纳所述电路基板；以及
与所述盖部嵌件成型的磁屏蔽件，
所述磁屏蔽件在其周缘部具有多个缺口，
所述磁屏蔽件由多个板状的磁性体在厚度方向上层叠，并通过铆接部一体地连结，
所述铆接部被设置于在俯视图中形成为十字形状的所述磁屏蔽件中的沿所述汇流条的电流方向突出的突出部。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的电流传感器，其特征在于，
所述磁屏蔽件中沿着所述缺口的一部分表面被露出。
6.一种电流传感器的制造方法，用于制造权利要求1～5中任一项所记载的电流传感器，其特征在于，
通过第一模具和第二模具夹持在四个角具有缺口的磁屏蔽件，使所述磁屏蔽件保持在由所述第一模具和所述第二模具形成的模具空间内，其中，所述第一模具具有与所述磁屏蔽件的所述四个角的缺口的边缘抵接的按压部，
将合成树脂材料注射成型到所述模具空间内，以形成通过嵌件成型埋设有所述磁屏蔽件的盖部。
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