CN113853522A - 电流检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的电流检测装置的磁屏蔽部(3u、3v)中形成有弯曲部(30u、30v)，使得在形成开口部(5u)的端部(6u)附近，随着接近端部(6u)，开口部(5u)的开口面积逐渐变大。当着眼于U相和其相邻相V相时，由于在V相导体(Bv)中流过的电流的影响，磁场(Bvu)从V相向U相输入到磁屏蔽部(3u)，但磁场(Bvu)被弯曲部(30u、30v)所引导，并集中到磁屏蔽部(3u)的开口部(5u)的端部(6u)。即，由于弯曲部(30u、30v)之间的空隙较窄，因此局部磁阻变小，磁通能集中在弯曲部(30u、30v)，并且能减少流入磁屏蔽部(3u)内部的磁通。因此，磁检测元件(2u)不容易受到来自相邻相的磁场的影响。

Description

电流检测装置
技术领域
本发明涉及电流检测装置。
背景技术
存在一种电流检测装置，该电流检测装置设置在导体附近，检测根据流过导体的电流产生的磁场，并检测流过导体的电流量。电流检测装置例如分别设置在从用于将直流转换为三相交流的逆变器导出的三相导体的附近。
专利文献1公开了一种电流传感器，其包括：流过电流的导电部；检测部，用于检测由流过导电部的电流产生的磁场；以及包围导电部和检测部的屏蔽件。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2017-181415号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
专利文献1中记载的技术存在着受到流过相邻导体的电流的影响从而电流检测精度变差的问题。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的电流检测装置包括：第一电流检测元件；第二电流检测元件；第一屏蔽部，该第一屏蔽部形成用于收纳第一导体的一部分和所述第一电流检测元件的第一收纳空间，并且形成使所述第一收纳空间和外部连通的第一开口部；以及第二屏蔽部，该第二屏蔽部与所述第一屏蔽部相邻，形成用于收纳第二导体的一部分和所述第二电流检测元件的第二收纳空间，并且形成使所述第二收纳空间和外部连通的第二开口部，所述第一屏蔽部形成为在形成所述第一开口部的端部附近，随着接近所述端部，所述第一开口部的开口面积逐渐变大，所述第二屏蔽部形成为在形成所述第二开口部的端部附近，随着接近所述端部，所述第二开口部的开口面积逐渐变大。
发明效果
根据本发明，通过抑制流过相邻导体的电流的影响，能减小电流检测精度变差。
附图说明
图1是电流检测装置的立体图。
图2是电流检测装置的剖视图。
图3的(A)(B)是表示不同形状的磁屏蔽部对来自外部的磁场的影响的图。
图4的(A)(B)是表示不同形状的磁屏蔽部对来自相邻相的磁场的影响的图。
具体实施方式
图1是本实施方式的电流检测装置100的立体图。
在本实施方式中，电流检测装置100以非接触方式检测在U相、V相、W相导体Bu、Bv和Bw中沿着图示的三个正交方向(X轴、Y轴和Z轴方向)中的Z轴方向流过的电流的值。
电流检测装置100在图示的三个正交方向(X轴、Y轴和Z轴方向)中的X轴方向上并排地设置U相电流检测装置100u、V相电流检测装置100v和W相电流检测装置100w而构成。
电流检测装置100u以非接触方式检测在U相导体Bu中流过的电流的值。电流检测装置100v以非接触方式检测在V相导体Bv中流过的电流的值。电流检测装置100w以非接触方式检测在W相导体Bw中流过的电流的值。
对U相电流检测装置100u的结构进行说明。载置在基板1u上的磁检测元件2u设置在U相导体Bu的图示上部附近。导体Bu的规定长度部分、基板1u和磁检测元件2u被收纳在横截面大致为U字形的磁屏蔽部3u中。即，磁屏蔽部3u形成用于收纳导体Bu的一部分、基板1u和磁检测元件2u的收纳空间4u，并且形成用于将收纳空间4u与外部连通的开口部5u。而且，磁屏蔽部3u形成为在形成开口部5u的端部6u附近，随着靠近端部6u，开口部5u的开口面积逐渐变大。
V相电流检测装置100v的结构和W相电流检测装置100w的结构与U相电流检测装置100u的结构相同。
导体Bu、Bv、Bw是沿Z轴方向延伸并沿Z轴方向流过电流的电流导体。
导体Bu、Bv和Bw由流过电流的导电性材料制成。导体Bu、Bv、Bw根据流过的电流的值而在周围产生磁场。
磁检测元件2u、2v、2w检测由流过导体Bu、Bv、Bw的电流产生的磁场。磁检测元件2u、2v、2w例如检测与图1中的X轴方向大致平行的磁场。磁检测元件2u、2v、2w使用例如Si、GaAs等半导体，将检测到的磁场(magnetic field)转换为电压，转换得到的电压被用于电动机的控制。
将磁屏蔽部3u、3v、3w在X轴方向上的宽度设为W，Y轴方向上的高度设为H，Z轴方向上的深度设为L(省略图示)。磁屏蔽部3u、3v、3w由硅钢板构成，具有对电流产生的磁通进行聚磁和屏蔽来自外部的磁场的功能。例如，由Si-Fe、Ni-Fe等具有高饱和磁通密度的磁性材料构成。磁屏蔽部3u、3v、3w的内侧配置有磁检测元件2u、2v、2w和导体Bu、Bv、Bw的一部分，屏蔽从外部输入到磁检测元件2u、2v、2w的磁场，从而减小干扰的影响。
图2是本实施方式所涉及的电流检测装置100的剖视图该剖视图是与由图1的X轴Y轴形成的面平行的面的截面。在与图1相同的部位标上相同的标号，并省略其说明。U相电流检测装置100u、V相电流检测装置100v和W相电流检测装置100w在图中的三个正交方向(X轴、Y轴和Z轴方向)中的X轴方向上并排设置。而且，磁屏蔽部3u、3v、3w形成为在形成开口部5u、5v、5w的端部6u、6v、6w附近，随着接近端部6u、6v、6w，开口部5u、5v、5w的开口面积逐渐变大。
在本实施方式中，电流检测装置100分别检测流过U相、V相和W相的三相导体Bu、Bv、Bw的电流。电流检测装置100是具有磁检测元件2u、2v、2w和磁屏蔽部3u、3v、3w的所谓无芯电流传感器。在无芯电流传感器中，导体Bu、Bv、Bw通电而产生的磁场通过磁屏蔽部3u、3v、3w的聚磁而提高磁通密度，由磁检测元件2u、2v、2w进行检测并输出电压。此外，无芯电流传感器与有芯式相比体积小，但磁屏蔽部3u、3v、3w的磁屏蔽效果较弱，因此，作为检测对象的导体Bu、Bv、Bw中产生的磁场以外的干扰磁场(串扰等)的影响会导致容易产生检测误差，存在电流检测精度变差的问题。
图3(A)、图3(B)是表示不同形状的磁屏蔽部3对来自外部的磁场的影响的图。图3(A)示出了本实施方式的比较例，图3(B)示出了本实施方式。在图3(A)和图3(B)中，以U相电流检测装置100u为例进行说明。在与图1、图2相同的部位标上相同的标号，并省略其说明。
在图3(A)所示的比较示例中的磁屏蔽部3’u形成为大致U字形，包括形成开口部的端部在内，其开口面积不变。另一方面，在图3(B)所示的本实施方式中的磁屏蔽部3u中，形成弯曲部30u，从而在形成开口部的端部附近，随着接近端部6u，开口部的开口面积逐渐变大。弯曲部30u的弯曲角度θ优选为20度～60度。
如图3(A)所示，当磁场B从磁屏蔽部3’u的外部沿X轴方向作用时，穿过磁屏蔽部3’u的磁场B’被引导向X轴方向，然后被引导向Y轴方向。另一方面，在本实施方式中，如图3(B)所示，当磁场B从磁屏蔽部3u的外部沿X轴方向作用时，穿过磁屏蔽部3u的磁场B’因弯曲部30u而被引导向Y轴方向。即，在本实施方式中，能够减小磁检测元件2u所受到的来自外部的磁场的影响。
图4(A)、图4(B)是表示不同形状的磁屏蔽部3对来自相邻相的磁场的影响的图。图4(A)示出了本实施方式的比较例，图4(B)示出了本实施方式。在与图1、图2相同的部位标上相同的标号，并省略其说明。
在图4(A)所示的比较例中的磁屏蔽部3’u形成为大致U字形，包括形成开口部的端部在内，其开口面积不变。当着眼于U相和其相邻相V相时，由于在V相导体Bv中流过的电流影响，磁场B’vu沿-X轴方向从V相向U相输入到磁屏蔽部3’u。磁场B’vu输入到磁屏蔽部3’u的整个侧面。即，由于磁阻均匀，来自相邻相的磁通几乎均匀地流入。因此，在比较例中，磁检测元件2u容易受到来自外部的磁场的影响。
另一方面，在图4(B)所示的本实施方式中的磁屏蔽部3u、3v中，形成了弯曲部30u、30v，从而在形成开口部5u的端部6u附近，随着接近端部6u，开口部5u的开口面积逐渐变大。当着眼于U相和其相邻相V相时，由于在V相导体Bv中流过的电流的影响，磁场Bvu从V相向U相输入到磁屏蔽部3u，但磁场Bvu被弯曲部30u、30v所引导，集中在磁屏蔽部3u的开口部5u的端部6u。即，由于相邻的弯曲部30u、30v之间的空隙较窄，因此局部磁阻变小，磁通能集中在相邻的弯曲部30u、30v，并且能减少流入磁屏蔽部3u内部的磁通。因此，在本实施方式中，磁检测元件2u不容易受到来自相邻相的磁场的影响。
电流检测装置100设置在例如从用于将直流转换为三相交流的逆变器导出的三相导体的附近，并且以非接触方式检测在U相、V相、W相导体Bu、Bv、Bw中流过的电流的值。在导体Bu、Bv、Bw中流过的电流被提供给电动机，通过本实施方式的电流检测装置100能减小检测误差，因此能基于检测到的电流值来提高电动机的转矩精度。此外，虽然磁屏蔽部3的磁屏蔽能力取决于磁导率，但是也能采用具有低磁导率的材料作为磁屏蔽部3。
根据本实施方式，通过扩大磁屏蔽部3的端部的开口面积，将相邻的X轴分量的干扰磁场引导向Y轴方向，能减小磁检测元件2将检测出的干扰磁场的强度，并且能减小检测误差。换言之，通过在磁屏蔽部3的端部增强与相邻相的磁耦合，从而减少在磁检测元件2的设置位置处流入来自相邻相的磁通。
根据以上说明的实施方式，能够得到以下的作用效果。
(1)电流检测装置100包括第一电流检测元件2u；第二电流检测元件2v；第一屏蔽部3u，该第一屏蔽部3u形成用于收纳第一导体Bu的一部分和第一电流检测元件2u的第一收纳空间4u，并且形成将第一收纳空间4u和外部连通的第一开口部5u；第二屏蔽部3v，该第二屏蔽部3v与第一屏蔽部3u相邻，形成用于收纳第二导体Bv的一部分和第二电流检测元件2v的第二收纳空间4v，并且形成将第二收纳空间4v和外部连通的第二开口部5v，第一屏蔽部3u形成为在形成第一开口部5u的端部6u附近，随着接近端部6u，第一开口部5u的开口面积逐渐变大，第二屏蔽部3v形成为在形成第二开口部5v的端部6v附近，随着接近端部6v，第二开口部5v的开口面积逐渐变大。由此，能抑制流过相邻的导体的电流的影响，能减轻电流检测精度变差。
(变形例)
本发明能够将以上说明的实施方式进行如下变形来实施。
(1)示出了磁屏蔽部3的弯曲部30的弯曲角度θ是固定的从而直线状地弯曲，从而在形成开口部的端部附近，随着接近端部6，开口部的开口面积逐渐变大的例子。然而，也可以曲线状地弯曲，并且开口部的开口面积随着接近端部6而逐渐变大即可。
(2)示出了磁屏蔽部3的两端部弯曲，从而在形成开口部的两端部附近，随着接近端部6，开口部的开口面积逐渐变大的示例。然而，也可以形成为至少在与相邻相相邻的一侧的端部附近，随着接近端部6，开口部的开口面积逐渐变大。
本发明不限于上述实施方式，只要不损害本发明的特征，在本发明的技术思想范围内可以考虑的其他方式也包括在本发明的范围内。另外，也可以是组合了上述实施方式和多个变形例的结构。
标号说明
1u、1v、1w 基板
2u、2v、2w 磁检测元件
3u、3v、3w 磁屏蔽部
4u、4v、4w 收纳空间
5u、5v、5w 开口部
6u、6v、6w 端部
Bu、Bv、Bw 导体
100 电流检测装置
100u U相电流检测装置
100v V相电流检测装置
100w W相电流检测装置。

Claims (3)

1.一种电流检测装置，其特征在于，包括：
第一电流检测元件；
第二电流检测元件；
第一屏蔽部，该第一屏蔽部形成用于收纳第一导体的一部分和所述第一电流检测元件的第一收纳空间，并且形成将所述第一收纳空间和外部连通的第一开口部；以及
第二屏蔽部，该第二屏蔽部与所述第一屏蔽部相邻，形成用于收纳第二导体的一部分和所述第二电流检测元件的第二收纳空间，并且形成将所述第二收纳空间和外部连通的第二开口部，
所述第一屏蔽部形成为在形成所述第一开口部的端部附近，随着接近所述端部，所述第一开口部的开口面积逐渐变大，
所述第二屏蔽部形成为在形成所述第二开口部的端部附近，随着接近所述端部，所述第二开口部的开口面积逐渐变大。
2.如权利要求1所述的电流检测装置，其特征在于，
所述第一屏蔽部和所述第二屏蔽部形成为在形成所述第一开口部和所述第二开口部的端部附近，随着接近所述端部，张开规定的角度。
3.如权利要求1或2所述的电流检测装置，其特征在于，包括：
第三电流检测元件；以及
第三屏蔽部，该第三屏蔽部与所述第二屏蔽部相邻，形成用于收纳第三导体的一部分和所述第三电流检测元件的第三收纳空间，并且形成将所述第三收纳空间和外部连通的第三开口部，
所述第三屏蔽部形成为在形成所述第三开口部的端部附近，随着接近所述端部，所述第三开口部的开口面积逐渐变大。
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