CN113252963B - 一种电流传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电流传感器，属于传感器技术领域，包括：内置有凹腔的壳体，其中，在凹腔的腔底上设置有第一定位部；铁芯，与第一定位部嵌套配合，且在铁芯上设置有气隙部，其中，铁芯上气隙部的一侧设置有裸露部，且铁芯上与裸露部相对的一侧并与壳体之间形成包覆部。本发明提供的一种电流传感器，能够较好的完成铁芯与壳体在进行注塑前的定位固定，另外，本发明中的铁芯与壳体之间采用一体注塑成型，减少了注塑次数以及避免采用灌胶工艺所带来的弊端，减少了产品的生产成本。

Description

一种电流传感器

技术领域

本发明属于传感器技术领域，涉及一种电流传感器。

背景技术

开环直放式原理的电流传感器，其原理主要是将敏感器件放置于环状铁芯的气隙处，以此探测磁场变化从而实现电流的检测。随着电子技术的不断发展，对电流传感器也提出了更高的要求，小型化、集成化是未来的发展方向。

中国专利（202010853719.5）公开了一种新能源汽车用多通道电流传感器的制造方法，其中，铁芯经过电泳处理后先进行一次注塑包覆，再与壳体进行二次整体注塑成型，另外，为消除壳体热塑性成型过程中铁芯定位的顶针孔的影响，采用保压阶段抽芯工艺。

但是，采用上述所述的制造方法，存在如下缺点：

其一，铁芯需要经过两次注塑才能完成与壳体的一体成型，增加了注塑工序次数，另外，在第二次注塑时需要引入第三种材料，而针对该材料需要满足膨胀系数小、不易引起壳体与铁芯之间的分层等要求，对于过程的管控和材料的要求较高，增加了成本；

其二，注塑过程中采用的保压阶段的抽芯工艺，需要多次调试并有一定经验的技术人员才能完成，不具备通用性，同时也增加了产品的制造成本。

日本专利（JP6538909B2）公开了一种电流检测器，其中，铁芯和壳体之间采用粘接剂进行固定，而后再进行灌胶填充处理。

但是，采用上述所述的制造方法，存在如下缺点：

其一，铁芯的气隙尺寸需要靠粘接剂来保证，从而对于粘接剂的性能、粘接剂涂抹的位置以及涂抹工艺提出了很高的要求，铁芯气隙尺寸易受环境温度影响，进而影响测量精度；

其二，铁芯与壳体之间需为灌胶留有填充通道，故而在铁芯四周与壳体之间设计有较大的间隙，这使得传感器难以实现小型化、轻量化；

其三，灌胶工序复杂且固化时间较久，不利于产品上自动化流水线，同时延长了生产周期，增加了生产成本，另外，灌胶固化不良容易引起吸湿、应力等问题，影响产品的使用精度。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种减少注塑次数，降低制造工艺和制造成本，并具有较高稳定性和可靠精度的电流传感器。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种电流传感器，包括：内置有凹腔的壳体，其中，在凹腔的腔底上设置有第一定位部；铁芯，与第一定位部嵌套配合，且在铁芯上设置有气隙部，其中，铁芯上气隙部的一侧设置有裸露部，且铁芯上与裸露部相对的一侧并与壳体之间形成包覆部。

在上述的一种电流传感器中，壳体上设置有弧形转角，且该弧形转角与铁芯表面之间形成包覆部。

在上述的一种电流传感器中，铁芯与壳体之间设置有第二定位部，其中，该第二定位部包括多个沿第一定位部轴线方向环形设置并与壳体连接的定位块，且该定位块与铁芯之间为抵靠配合。

在上述的一种电流传感器中，在多个定位块中，其中一部分连接于壳体内壁上的定位块为第一定位块，另一部分连接于第一定位部上的定位块为第二定位块，其中，第一定位块与第二定位块一一对应。

在上述的一种电流传感器中，在铁芯的气隙部处连接有固定片，其中，该固定片为非导磁的金属材料制作而成。

在上述的一种电流传感器中，固定片上沿第一定位部的轴线方向延伸形成延伸片，其中，该延伸片呈长条状设置。

在上述的一种电流传感器中，固定片上设置有缺口，且该缺口的位置与气隙部的位置相对应。

在上述的一种电流传感器中，铁芯表面涂覆有一层保护层，该保护层为环氧树脂材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

（1）、本发明提供的一种电流传感器，能够较好的完成铁芯与壳体在进行注塑前的定位固定，另外，本发明中的铁芯与壳体之间采用一体注塑成型，减少了注塑次数以及避免采用灌胶工艺所带来的弊端，减少了产品的生产成本；

（2）、通过铁芯上的气隙部和裸露部分别与模具之间的配合，实现铁芯在壳体上的精确定位，减少了通过保压阶段的抽芯工艺实现铁芯定位的方法，从而简化了注塑的加工工艺，提高产品的可靠性；

（3）、通过设置第二定位部，使得定位块对铁芯产生一个竖直方向的正向压力，从而限定铁芯在竖直方向上的自由度，并结合气隙部对于铁芯周向自由度的限定，以及裸露部对铁芯水平方向自由度的限定，从而进一步实现铁芯在壳体上的精确定位，提高产品的可靠性，另外，铁芯与壳体之间的接触部位仅为包覆部和第二定位部，而并非整个铁芯，从而使得铁芯与壳体之间形成了“局部包覆”结构，保证铁芯在壳体上精确定位的同时，也能够在铁芯受到与之接触的非金属对其产生外力作用时，得到有效地释放，从而避免了壳体的开裂以及保证铁芯的磁性能，进而保证产品性能的可靠性；

（4）、通过在气隙部连接金属材料制成的固定片，且固定片与铁芯之间优选为通过激光焊接进行连接，由于金属固定片的刚度较大，热膨胀系数较低，故而短期的温度影响所产生的膨胀、收缩变化可以忽略不计，且长期使用也不会产生明显的体积变化。从而能够有效地防止铁芯由于壳体的热胀冷缩而产生变形，保证了铁芯上气隙部尺寸大小的稳定性，进而提高产品性能的可靠性；

（5）、在固定片上设置延伸片，且该延伸片呈长条状，形成类似的插针形状，从而使得铁芯上气隙部的两侧同时具备接地功能，保证产品性能的稳定性。由此可知，金属固定片不仅能够保证气隙部尺寸不受壳体热胀冷缩的影响而发生变化，而且还能实现铁芯的接地效果，以此保证产品性能的稳定性；

（6）、通过在固定片上设置缺口，与气隙部形成对应，提高固定片在铁芯上的精确安装，保证了产品在批量生产时的一致性；

（7）、通过设置保护层，从而避免电流传感器在应用时发生铁芯腐蚀、生锈等问题，进而保证产品性能的可靠性。

附图说明

图1是本发明一种电流传感器的结构示意图。

图2是本发明一种电流传感器的爆炸图。

图3是本发明一种电流传感器与模具之间的装配图。

图中，100、壳体；110、凹腔；120、第一定位部；130、第二定位部；131、第一定位块；132、第二定位块；200、铁芯；210、气隙部；220、裸露部；230、包覆部；300、固定片；310、延伸片；320、缺口；400、模具。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

如图1至图3所示，本发明提供的一种电流传感器，包括，

内置有凹腔110的壳体100，其中，在凹腔110的腔底上设置有第一定位部120；

铁芯200，与第一定位部120嵌套配合，且在铁芯200上设置有气隙部210，使得铁芯200形成开环式结构，其中，铁芯200上气隙部210的一侧设置有裸露部220，且铁芯200上与裸露部220相对的一侧并与壳体100之间形成包覆部230。

现有技术中，壳体100与铁芯200进行注塑时，需要先对铁芯200的位置进行定位固定，而一般采用的方式为保压过程中的抽芯工艺，即在注塑前先用顶针对铁芯200进行定位，而后注入液体，在保压阶段，将顶针抽离，而保压阶段的液体还未固化，以此填充顶针抽离后的位置，但是该工艺的实施较为复杂，需要多次调试后才能完成，不具备实施的通用性。

因此，针对上述现有技术中所存在的缺陷，本发明提供的一种电流传感器，能够较好的完成铁芯200与壳体100在进行注塑前的定位固定，另外，本发明中的铁芯200与壳体100之间采用一体注塑成型，减少了注塑次数以及避免采用灌胶工艺所带来的弊端，减少了产品的生产成本。

在本实施例中，由于铁芯200上的气隙部210是作为敏感器件的安装位置，所以，气隙部210是铁芯200上必不可少的结构，而且该气隙部210的尺寸公差会控制在一个较小的范围内，因此，通过气隙部210与模具400之间的配合，形成铁芯200在壳体100上的一个定位结构，从而限定了铁芯200在壳体100上的周向自由度，另外，铁芯200上的裸露部220指的是铁芯200上的该区域与壳体100之间不发生接触，即壳体100不包覆铁芯200上的该区域，因此，通过铁芯200上的裸露部220与模具400之间形成铁芯200在壳体100上的另一个定位结构，即通过裸露部220与模具400之间的抵靠形成定位结构，从而限定了铁芯200在壳体100上的水平自由度，另外，铁芯200外径公差引起的尺寸偏差可在铁芯200的包覆部230得到补偿，所以通过铁芯200上的气隙部210和裸露部220分别与模具400之间的配合，实现铁芯200在壳体100上的精确定位，减少了通过保压阶段的抽芯工艺实现铁芯200定位的方法，从而简化了注塑的加工工艺，提高产品的可靠性。

进一步优选地，壳体100上设置有弧形转角，且该弧形转角与铁芯200表面之间形成包覆部230。

进一步优选地，第一定位部120呈柱状设置，且该第一定位部120与铁芯200上的通孔嵌套配合。

优选地，铁芯200与壳体100之间设置有第二定位部130，其中，该第二定位部130包括多个沿第一定位部120轴线方向环形设置，并与壳体100连接的定位块，且该定位块与铁芯200之间为抵靠配合。

在本实施例中，通过设置第二定位部130，使得定位块对铁芯200产生一个竖直方向的正向压力，从而限定铁芯200在竖直方向上的自由度，并结合气隙部210对于铁芯200周向自由度的限定，以及裸露部220对铁芯200水平方向自由度的限定，从而进一步实现铁芯200在壳体100上的精确定位，提高产品的可靠性，另外，铁芯200与壳体100之间的接触部位仅为包覆部230和第二定位部130，而并非整个铁芯200，从而使得铁芯200与壳体100之间形成了“局部包覆”结构，保证铁芯200在壳体100上精确定位的同时，也能够在铁芯200受到与之接触的非金属对其产生外力作用时，得到有效地释放，从而避免了壳体100的开裂（壳体100采用塑料材料制作而成）以及保证铁芯200的磁性能，进而保证产品性能的可靠性。

进一步优选地，在多个定位块中，其中一部分连接于壳体100内壁上的定位块为第一定位块131，另一部分连接于第一定位部120上的定位块为第二定位块132，其中，第一定位块131与第二定位块132一一对应。

优选地，在铁芯200的气隙部210处连接有固定片300，其中，该固定片300为金属材料制作而成。

现有技术中，由于壳体100采用塑料材料制作而成，而塑料材料受短期的温度影响而产生的膨胀收缩或者经年变化产生体积变化，会对铁芯200产生“挤压”，从而改变铁芯200上气隙部210的尺寸，导致气隙部210尺寸的不稳定。为了解决上述存在的问题，一般解决的方式是通过粘接剂来保证气隙部210的尺寸大小，而这样的话对粘接剂的性能、涂抹工艺的依赖性较强，导致产品的制造成本相应的增加。

对此，在本实施例中，通过在气隙部210连接金属材料制成的固定片300，且固定片300与铁芯200之间优选为通过激光焊接进行连接，由于金属固定片300的刚度较大，热膨胀系数较低，故而短期的温度影响所产生的膨胀、收缩变化可以忽略不计，且长期使用也不会产生明显的体积变化。从而能够有效地防止铁芯200由于壳体100的热胀冷缩而产生变形，保证了铁芯200上气隙部210尺寸大小的稳定性，进而提高产品性能的可靠性。

另外，本实施例中，金属制成的固定片300需要满足不导磁的要求，由于铁芯200是软磁材料，主要功能是实现被测电流产生的磁场的聚集，而采用不导磁的金属固定片300才能使得铁芯200上气隙部210的磁场不受影响，实现产品的正常使用。

优选地，固定片300上沿第一定位部120的轴线方向延伸形成延伸片310，其中，该延伸片310呈长条状设置。

在本实施例中，在固定片300上设置延伸片310，且该延伸片310呈长条状，形成类似的插针形状，从而使得铁芯200上气隙部210的两侧同时具备接地功能，保证产品性能的稳定性。由此可知，金属固定片300不仅能够保证气隙部210尺寸不受壳体100热胀冷缩的影响而发生变化，而且还能实现铁芯200的接地效果，以此保证产品性能的稳定性。

进一步优选地，固定片300上设置有缺口320，且该缺口320的位置与气隙部210的位置相对应。

在本实施例中，通过在固定片300上设置缺口320，与气隙部210形成对应，提高固定片300在铁芯200上的精确安装，保证了产品在批量生产时的一致性。

优选地，由于铁芯200实行局部包覆的方式进行定位，因而在铁芯200与壳体100进行注塑前需要对铁芯200的表面进行处理，即在铁芯200表面附着一层保护层，从而避免电流传感器在应用时发生铁芯200腐蚀、生锈等问题，进而保证产品性能的可靠性。

进一步优选地，该保护层由环氧树脂材料制作而成。

需要说明的是，在本发明中如涉及“第一”、“第二”、“一”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (3)

1.一种电流传感器，其特征在于，包括：

内置有凹腔的壳体，其中，在凹腔的腔底上设置有第一定位部；

铁芯，与第一定位部嵌套配合，且在铁芯上设置有气隙部，其中，铁芯上气隙部的一侧设置有裸露部，且铁芯上与裸露部相对的一侧并与壳体之间形成包覆部；

壳体上设置有弧形转角，且该弧形转角与铁芯表面之间形成包覆部；

铁芯与壳体之间设置有第二定位部，其中，该第二定位部包括多个沿第一定位部轴线方向环形设置并与壳体连接的定位块，且该定位块与铁芯之间为抵靠配合；

铁芯与壳体之间形成了“局部包覆”结构；

在铁芯的气隙部处连接有固定片，其中，该固定片为非导磁的金属材料制作而成；

固定片上沿第一定位部的轴线方向延伸形成延伸片，其中，该延伸片呈长条状设置；

固定片上设置有缺口，且该缺口的位置与气隙部的位置相对应。

2.根据权利要求1所述的一种电流传感器，其特征在于，在多个定位块中，其中一部分连接于壳体内壁上的定位块为第一定位块，另一部分连接于第一定位部上的定位块为第二定位块，其中，第一定位块与第二定位块一一对应。

3.根据权利要求1所述的一种电流传感器，其特征在于，铁芯表面涂覆有一层保护层，该保护层为环氧树脂。

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