CN113646645A - 电流检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电流检测装置1，在三相变流器与马达之间连接有被绝缘包覆的多个基材(第一基材2、第二基材3、第三基材4)，多个基材(第一基材2、第二基材3、第三基材4)由第一基材2、第二基材3及第三基材4构成，第一基材2是紧贴配置在第三基材4的上表面，且未被绝缘包覆的部分包括第一电阻体20以及固定在所述第一基材2上的第一测定端子21；第二基材3是紧贴配置在第三基材4的下表面，且未被绝缘包覆的部分包括第二电阻体30以及固定在所述第二基材3上的第二测定端子31。

Description

电流检测装置

技术领域

本发明是关于一种连接在三相变流器与马达之间的电流检测装置。

背景技术

作为一种连接在三相变流器与马达之间的电流检测装置，已知有例如专利文献1所记载的物品。在此专利文献1中所载的发明是通过三个分流电阻分别检测流向各相的电流，以在被检测的各电流的中若有超过预定电流量的过电流发生时，进行过电流保护。

发明内容

发明所要解决的问题

近年来，三相变流器与马达之间的配线由于流有用于驱动马达的大电流，所以需要低电阻以减少电力损失。此外，各相之间的配线也需要紧贴配置的低电感，以避免三相变流器所发出的高频电流放射至周围，。

因此，为了满足这些要求，可考虑将三个分流电阻重叠。

然而，如果三个分流电阻如上述的重叠，就会发生无法配置搭载有电流检测电路的基板的问题。因此，存在无法同时达成低电阻与低电感的要求的问题。

因此，鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能够满足低电阻与低电感要求的电流检测装置。

解决问题所采用的手段

上述本发明的目的是通过以下的手段达成。此处，括号内附有后述实施例的组件符号，但本发明不限于此。

权利要求1的发明是一种电流检测装置(1)，在三相变流器(INV)与马达(M)之间连接有被绝缘包覆的多个基材(第一基材2、第二基材3、第三基材4)，所述多个基材(第一基材2、第二基材3、第三基材4)是由第一基材(2)、第二基材(3)与第三基材(4)构成，第一基材(2)是紧贴配置在第三基材(4)的上表面，且未被绝缘包覆的部分包括第一电阻体(20)以及固定在所述第一基材(2)上的第一测定端子(21)；第二基材(3)是紧贴配置在第三基材(4)的下表面，且未被绝缘包覆的部分包括第二电阻体(30)以及固定在所述第二基材(3)上的第二测定端子(31)。

此外，根据权利要求2的发明，其特征在于，在上述权利要求1记载的电流检测装置(1)中，还包括被所述第一测定端子(21)插入，且固定配置在与所述第一基材(2)相对的位置的第一基板(5)，以及被所述第二测定端子(31)插入，且固定配置在与所述第二基材(3)相对的位置的第二基板(6)。

进一步地，根据权利要求3的发明，其特征在于，在上述权利要求2记载的电流检测装置(1)中，在通过所述第一测定端子(21)的插入，所述第一基板(5)固定配置在所述第一基材(2)相对的位置，并且通过所述第二测定端子(31)的插入，所述第二基板(6)固定配置在所述第二基材(3)相对的位置的状态下，紧贴配置的所述第一基材(2)、所述第二基材(3)以及所述第三基材(4)的预定部位皆以绝缘外壳(7)包围，以隐藏所述第一基板(5)及所述第二基板(6)，且所述绝缘外壳(7)的外周面(7a)具有导电性。

发明的效果

接着，参照附图的组件符号说明本发明的效果。此处，括号内附有后述实施例的组件符号，但本发明不限于此。

在权利要求1的发明中，绝缘包覆的第三基材(4)的上表面处紧贴配置绝缘包覆的第一基材(2)，并且第三基材(4)的下表面处紧贴配置绝缘包覆的第二基材(3)。接着，第一基材(2)的未被绝缘包覆的部分具有第一电阻体(20)及固定在第一基材(2)上的第一测定端子(21)，如此，如权利要求2的发明，第一基板(5)插入第一测定端子(21)，因此，可以将第一基板(5)固定配置在与第一基材(2)相对的位置。接着，第二基材(3)的未被绝缘包覆的部分具有第二电阻体(30)及固定在第二基材(3)上的第二测定端子(31)，如此，如权利要求2的发明，第二基板(6)插入第二测定端子(31)，因此，可以将第二基板(6)固定配置在与第二基材(3)相对的位置。

因此，通过本发明，可以在第一基材(2)、第二基材(3)以及第三基材(4)为紧贴配置的状态下，配置第一基板(5)以及第二基板(6)。藉此而能够达成低电阻及低电感的要求。

此外，在权利要求3的发明中，为了隐藏第一基板(5)以及第二基板(6)，紧贴配置的第一基材(2)、第二基材(3)以及第三基材(4)皆以绝缘外壳(7)包围，且绝缘外壳(7)的外周面具备导电性，因此第一基板(5)以及第二基板(6)被遮蔽，使得高频电流不会放射至周围。

附图说明

图1的(a)是依据本发明一实施例的电流检测装置的分解斜视图，(b)是同实施例的电流检测装置的斜视图。

图2的(a)是同实施例的电流检测装置的截面图，(b)是同实施例的电流检测装置安装第一基板以及第二基板的状态的截面图。

图3是将马达控制装置连接到同实施例的电流检测装置的状态的概念方块图。

图4是安装第一基板以及第二基板至同实施例的电流检测装置，并将安装的第一基板以及第二基板以绝缘外壳包围的状态的截面图。

具体实施方式

以下将参照附图，具体说明本发明的电流检测装置的一实施例。此处，在以下的说明中，描述上下左右的方向时，是指从附图正面观察时的上下左右。

依据本实施例的电流检测装置1是如图3所示，连接在马达控制装置100的三相变流器INV与马达M之间。此电流检测装置1将参考图1及图2具体说明。

电流检测装置1如图1(a)所示，包括第一基材2、第二基材3及第三基材4。此第一基材2被称做总线，由铜等金属制成，形成为长条状的大致矩形形状。然后，此第一基材2如图2所示，由一对的第一基材2构成，此一对的第一基材2之间夹着第一电阻体20。此第一电阻体20如图1及图2所示，形成为厚板状的短矩形，可以由例如Cu-Mn系合金、Cu-Ni系合金或Ni-Cr系合金形成。接着，如此形成的第一电阻体20的两侧面20a、20b处如图1及图2所示，定位在图中左边的位置的第一基材2焊接在第一电阻体20的其中一个侧面20a，而定位在图中右边的第一基材2焊接在第一电阻体20的另一个侧面20b。藉此，一对的第一基材2之间夹有第一电阻体20，因此，第一基材2与第一电阻体20形成为一体。

另一方面，一对的第一基材2如图1及图2所示，在一对的第一基材2上(附图中的上表面)分别通过焊接设有直立的第一测定端子21。此第一测量端子21由铜、镀锡等形成，可以安装图2(b)所示的电流检测用的第一基板5。

又一方面，在一对第一基材2中，除了形成第一电阻器20和第一测量端子21的部位外，大部分被通过印刷、粉末等形成的第一绝缘层22包覆而形成绝缘包覆。结果，如图1(b)所示，即使第一基材2、第二基材3和第三基材4彼此重叠，也可以确保各相的绝缘性。此时，在沿第一基材2的长度侧面2a侧(图1中所示的右侧)处，形成有用于插入螺栓(未示出)的轴部，在上下方向上贯通的圆形螺栓孔2b。

第二基材3被称做总线，由铜等金属制成，为长条状的大致矩形。然后，此第二基材3如图2所示，由一对的第二基材3构成，此一对的第二基材3之间夹着第二电阻体30。此第二电阻体30如图1及图2所示，形成为厚板状的短矩形，可以由例如Cu-Mn系合金、Cu-Ni系合金或Ni-Cr系合金形成。接着，如此形成的第二电阻体30的两侧面30a、30b处如图1及图2所示，定位在图中左边的位置的第二基材3焊接在第二电阻体30的其中一个侧面30a，而定位在图中右边的第二基材3焊接在第二电阻体30的另一个侧面30b。藉此，一对的第二基材3之间夹有第二电阻体30，因此，第二基材3与第二电阻体30形成为一体。

另一方面，一对的第二基材3处，如图1及图2所示在一对的第二基材3上(附图中的上表面)分别通过焊接设有直立的第二测定端子31。此第二测量端子31由铜、镀锡等形成，可以安装图2(b)所示的电流检测用的第二基板6。

又一方面，在一对第二基材3中，除了形成第二电阻器30和第二测量端子31的部位外的大部分是被通过印刷、粉末等形成的第二绝缘层32所包覆而形成绝缘包覆。结果，如图1(b)所示，即使第一基材2、第二基材3和第三基材4彼此重叠，也可以确保各相的绝缘性。此时，在沿第二基材3的长度侧面3a侧(图1中所示的右侧)处，形成有用于插入螺栓(未示出)的轴部，在上下方向上贯通的圆形螺栓孔3b。

第三基材4被称做总线，由铜等金属制成，为长条状的大致矩形。然后，此第三基材4几乎整体都被通过印刷、粉末等形成的第三绝缘层42包覆而形成绝缘包覆。结果，如图1(b)所示，即使第一基材2、第二基材3和第三基材4彼此重叠，也可以确保各相的绝缘性。此时，在沿第三基材4的长度侧面4a侧(图1中所示的右侧)处，形成有用于插入螺栓(未示出)的轴部，在上下方向上贯通的圆形螺栓孔4b。

这样，以上述方式构成的第一基材2、第二基材3及第三基材4是如图1(b)所示的方式重叠使用。也就是说，如图1(b)以及图2所示，通过被第三绝缘层42包覆而形成绝缘包覆的第三基材4的上表面与被第一绝缘层22包覆而形成绝缘包覆的第一基材2的下表面紧贴配置，被第三绝缘层42包覆而形成绝缘包覆的第三基材4的下表面与被第二绝缘层32包覆而形成绝缘包覆的第二基材3的上表面紧贴配置，而使第一基材2、第二基材3及第三基材4重叠。接着，在此状态下，如图2(b)所示，通过将电流检测用的第一基板5装设在第一测定端子21，第一基板5被固定配置在与第一基材两相对的位置，通过将电流检测用的第二基板65装设在第二测定端子31，第二基板6被固定配置在与第二基材三相对的位置。另外，在将第一基材2、第二基材3和第三基材4重叠时，可以使用黏合剂等进行重叠，也可以单纯重叠，以任意方式重叠皆可。

接着，如图2(b)所示，第一基板5形成为横长矩形形状并由树脂等形成，且安装有构成电流检测电路的各种IC芯片50，此IC芯片50通过未绘示的配线图样连接电力。再接着，如图2(b)所示，第一基板5穿设有能让第一测定端子21插入的贯通孔5a。此外，由将第一测定端子21插入贯通孔5a，以安装电流检测用的第一基板5。

另一方面，如图2(b)所示，第二基板6形成为横长矩形形状并由树脂等形成，且安装有构成电流检测电路的各种IC芯片60，此IC芯片60通过未绘示的配线图样连接电力。再接着，如图2(b)所示，第二基板6穿设有能让第二测定端子31插入的贯通孔6a。此外，通过将第二测定端子31插入贯通孔6a，以安装电流检测用的第二基板6。

接着，如图2(b)所示，其中的第一基材2、第二基材3和第三基材4重叠，第一测定端子21安装有电流检测用的第一基板5且第二测定端子31安装有电流检测用的第二基板6的电流检测装置1，是连接在图3所示的马达控制装置100的三相变流器INV与马达M之间。藉此，从三相变流器INV流向马达M的三相中的任一相的电流值被第一测定端子21测出，并通过构成电流检测电路的各种IC芯片50处理讯号，再通过第一基板5的输出端子(未图示)将其作为检测电流输出。此外，从三相变流器INV流向马达M的三相中的任一相的电流值被第二测定端子31测出，并通过构成电流检测电路的各种IC芯片60处理讯号，再通过第二基板6的输出端子(未图示)将其作为检测电流输出。

如此，可以检测出从三相变流器INV流向马达M的三相中的任两相的电流值，也就是可以检测出三相的电流值。这点将通过说明图3所示的达控制装置100的构成来详细说明。

马达控制装置100通过矢量控制产生PWM信号来驱动和控制马达。在矢量控制中，将流过马达电枢绕组的电流分为永磁体的磁通方向和与其正交的方向，分别独立调节以控制磁通和产生的转矩。在电流控制中，使用随马达转子旋转的d-q坐标系表示的d轴电流(励磁电流)和q轴电流(转矩分量电流)。具体而言，如图3所示，d轴电流指令值Idref和q轴电流指令值Iqref被输入到马达控制装置100。d轴电流指令值Idref被输入到减法器101，q轴电流指令值Iqref被输入到减法器102。减法器101从d轴电流指令值Idref中减去d轴电流值Id，得到d轴电流偏差ΔId。此外，减法器102从q轴电流指令值Iqref减去q轴电流值Iq以获得q轴电流偏差ΔIq。

然后，PI控制部103针对减法器101如此获得的d轴电流偏差ΔId执行PID(Proportional-Integral-Differential)计算。结果，生成了通过d-q坐标系表示的d轴电压指令值Vd。此外，PI控制部104对减法器102得到的q轴电流偏差ΔIq进行PID计算。结果，生成了通过dq坐标系表示的q轴电压指令值Vq。

然后，通过dq/αβ坐标转换部105将这样生成的d轴电压指令值Vd和q轴电压指令值Vq转换为α-β坐标系表示的值，进而，αβ/UVW坐标变换部106将相电压指令值变换为Vu、Vv、Vw。在dq/αβ坐标转换部105中的坐标转换的计算中使用马达M的转子的旋转角θ。

然后，这样转换后的各相电压指令值Vu、Vv、Vw输出到PWM转换部107，并通过PWM转换部107转换成PWM信号，输出到三相变流器INV。三相变流器INV响应PWM信号将未绘示的直流电源(电池等)的电力转换为三相交流电，从而驱动和控制马达M。

因此，三相变流器INV的各相输出端子分别与马达M的各相定子卷线(未图示)连接，电流检测装置1作为连接两者的配线进行连接。电流检测装置1检测三相电流值Iu、Iv、Iw(本实施例中以Iu、Iw为例)中任意两相的电流值。也就是说，三相中的一相的电流值Iu被第一测量端子21检出，通过构成电流检测电路的各种IC芯片50进行讯号处理，并作为检测电流从第一基板5的输出端子(未示出)输出。此外，三相中的一相的电流值Iw被第二测量端子31检出，通过构成电流检测电路的各种IC芯片60进行讯号处理，并作为检测电流从第二基板6的输出端子(未示出)输出。这样一来，电流检测装置1就可以检测出三相电流值Iu、Iv、Iw中任意两个的电流值(本实施例以Iu和Iw为例)。接着，如图2(b)所示，第一基材2、第二基材3和第三基材4虽相互重叠，但通过第一绝缘层22的包覆使第一基材2绝缘包覆，通过第二绝缘层32的包覆使第二基材3绝缘包覆，以及通过第三绝缘层42的包覆使第三基板4绝缘包覆，而保证了各相的绝缘性能。因此，在检测三相电流值Iu、Iv、Iw(本实施例中以Iu和Iw为例)中任意两相的电流值时，可以避免检测到电流值不准确的情况。

因此，通过UVW/αβ坐标转换部108将以此方式检测到的电流值Iu和Iw转换为α-β坐标系。

此时，已知关系式Iu+Iv+Iw＝0对于三相交流电成立。因此，如果检测到三相中任意两相的电流值，则可以通过计算计算出剩余一相的电流值。因此，UVW/αβ坐标转换部108可以根据检测到的电流值Iu和Iw，基于Iu+Iv+Iw＝0的关系式计算Iv的电流值，然后将其转换为α-β坐标系统。

然后，这样转换为α-β坐标系的数据，将通过αβ/dq坐标转换部109转换为d-q坐标系，以计算为d轴电流值Id和q轴电流值Iq。然后，计算出的d轴电流值Id输入减法器101，q轴电流值Iq输入减法器102。马达M的转子的旋转角度θ用于αβ/dq坐标转换部109中的坐标转换计算。

这样，通过驱动控制马达M，可以检测出三相变流器INV流向马达M的三相中任意两相的电流值。然后，如果检测到从三相变流器INV流向电机M的三相中任意两相的电流值，通过于剩余一相的电流值可以通过计算得到，因此若可以检测出三相变流器INV流向电机M的三相中任意两相的电流值，就可以检测三相的电流值。

因此，在以上说明的本实施例中，通过被第三绝缘层42包覆而形成绝缘包覆的第三基材4的上表面与被第一绝缘层22包覆而形成绝缘包覆的第一基材2的下表面紧贴配置，被第三绝缘层42包覆而形成绝缘包覆的第三基材4的下表面与被第二绝缘层32包覆而形成绝缘包覆的第二基材3的上表面紧贴配置。接着，通过将第一电阻体20与第一测定端子21装设在第一基材2，第一测定端子21可以安装在第一基板5，并且第一基板5可以固定配置在与第一基材两相对的位置。此外，通过将第二电阻体30与第二测定端子31装设在第二基材3，第二测定端子31可以安装在第二基板6，并且第二基板6可以固定配置在与第二基材三相对的位置。

接着，在此实施例中，由于可以在第一基材2、第二基材3及第三基材4重叠的状态下配置安装有电流检测电路的第一基板5以及第二基板6，因此可以满足低电阻且低电感的要求。

此处，本实施例所述的电流检测装置1仅为一个范例，在权利要求中所记载的本发明的范畴内的可以进行任意变形、变更。例如，如图4所示，为了隐藏第一基板5以及第二基板6，紧贴配置的第一基材2、第二基材3以及第三基材4的预定部位可以完全被绝缘外壳7包围。

此时，如图4中示出了为了隐藏第一基板5以及第二基板6，紧贴配置的第一基材2、第二基材3以及第三基材4的预定部位被一个绝缘外壳7包围的一个示例，但不限于此，第一基板5、第二基板6可以分别用不同的绝缘外壳包围。

此外，绝缘外壳7的表面(外表面)7a可以通过覆盖金属等导电性物质来赋予导电性。藉此，第一基板5以及第二基板6被遮蔽，而可以避免高频电流放射至周围。

另一方面，在本实施例中，三相变流器INV的三相的中两相的电流值以检测Iu、Iw作为示例，但不限于此，其可以为Iv、Iw，也可以为Iu、Iv，能检测出三相的中两相的电流值即可。

附图标记说明

1:电流检测装置

2:第一基材

20:第一电阻体

21:第一测定端子

22:第一绝缘层

3:第二基材

30:第二电阻体

31:第二测定端子

32:第二绝缘层

4:第三基材

42:第三绝缘层

5:第一基板

6:第二基板

7:绝缘外壳

7a:表面(外周面)

INV:三相变流器

M:马达

Claims (3)

1.一种电流检测装置，其特征在于，在三相变流器与马达之间连接有被绝缘包覆的多个基材，所述多个基材是由第一基材、第二基材与第三基材构成，所述第一基材是紧贴配置在所述第三基材的上表面，且未被绝缘包覆的部分包括第一电阻体以及固定在所述第一基材上的第一测定端子；所述第二基材是紧贴配置在所述第三基材的下表面，且未被绝缘包覆的部分包括第二电阻体以及固定在所述第二基材上的第二测定端子。

2.如权利要求1所述的电流检测装置，其特征在于，还包括被所述第一测定端子插入，且固定配置在与所述第一基材相对的位置的第一基板，以及被所述第二测定端子插入，且固定配置在与所述第二基材相对的位置的第二基板。

3.如权利要求2所述的电流检测装置，其特征在于，通过所述第一测定端子的插入，所述第一基板固定配置在所述第一基材相对的位置，并且通过所述第二测定端子的插入，所述第二基板固定配置在所述第二基材相对的位置的状态下，紧贴配置的所述第一基材、所述第二基材以及所述第三基材的预定部位皆以绝缘外壳包围，以隐藏所述第一基板及所述第二基板，且所述绝缘外壳的外周面具有导电性。

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