CN117222897A - 罗柯夫斯基型电流传感器、逆变器以及罗柯夫斯基型电流传感器的安装方法 - Google Patents
罗柯夫斯基型电流传感器、逆变器以及罗柯夫斯基型电流传感器的安装方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种可灵活地变形,即便间隙狭窄也可以容易安装的罗柯夫斯基型电流传感器、逆变器以及罗柯夫斯基型电流传感器的安装方法。罗柯夫斯基型电流传感器100的本体部10由带状的柔性布线基板形成。本体部10具有按照导电图案沿长度方向形成有罗柯夫斯基线圈的测定部。本体部10在对测定对象的布线中流通的电流进行测定时,以使本体部10弯曲成圆环状来包围测定对象的布线的方式使正面(第一主面1S)彼此重合而安装。
Description
技术领域
本发明涉及一种测定电流分布的罗柯夫斯基(Rogowski)型电流传感器、逆变器以及罗柯夫斯基型电流传感器的安装方法。
背景技术
有一种在环状铁芯上卷绕线圈来检测贯通铁芯中心的电流的CT(比流器)被用作检测电流大小的传感器,但其存在因使用铁芯而无法小型化,以及因磁饱和而导致大电流的测定误差变大等缺点。而使用罗柯夫斯基线圈的电流传感器是空芯,因此具有无磁饱和且可小型化的优点。对于IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极晶体管)等已高集成化、大电流化的功率器件,罗柯夫斯基型电流传感器被认为是较为适宜的。
罗柯夫斯基型电流传感器将形成有罗柯夫斯基线圈的测定部弯曲成圆环状对作为测定对象的布线进行包围,从而来检测电流。这种罗柯夫斯基型电流传感器,已知在专利文献1至4中已有所记载。
专利文献1中所记载的传统的罗柯夫斯基型电流传感器在形成有罗柯夫斯基线圈的环状的四层积层印刷布线基板(环状基板)的无布线部分上设有用于供被测定电路插通环状基板的孔的缺口。
另外,专利文献2至4中所记载的传统的罗柯夫斯基型电流传感器在安装有检测测定对象中流通的电流的传感器缆线的基端部的保持部上所形成的插入口中,插入传感器缆线的前端部,以一种包围测定对象的状态来检测测定对象中流通的电流。
现有技术文献
专利文献
专利文献1日本专利第6709918号公报
专利文献2日本专利特开2020-076706号公报
专利文献3日本专利特开2020-076707号公报
专利文献4日本专利特开2019-196962号公报。
发明内容
发明要解决的问题
该专利文献1中所记载的传统的罗柯夫斯基型电流传感器在对电线中流通的电流进行测定时,要从缺口位置使印刷布线基板在厚度方向上偏移以形成间隙,将布线插入并使其从缺口位置插通印刷布线基板的孔。
然而,硬质的印刷布线基板难以在厚度方向上偏移来形成间隙以插入印刷布线基板的孔中从而灵活地包围电线。
专利文献2至4中所记载的传统的罗柯夫斯基型电流传感器利用氟树脂等树脂材料对将导线螺旋状卷绕在由氯乙烯或聚乙烯等合成树脂构成的中空挠性部件的罗柯夫斯基线圈进行覆盖。
因此,专利文献2至4中所记载的传统的罗柯夫斯基型电流传感器如果反复进行测定,有可能会损伤中空挠性部件,并对呈螺旋状卷绕的罗柯夫斯基线圈造成损伤。另外,中空挠性部件有一定厚度,因此在布线与布线的间隙窄时,难以插入传感器缆线。
因此,本发明的目的在于提供一种可灵活变形,即便间隙窄也能够容易地安装的罗柯夫斯基型电流传感器、逆变器以及罗柯夫斯基型电流传感器的安装方法。
用于解决问题的方案
本发明的罗柯夫斯基型电流传感器的特征在于具备本体部,该本体部是由带状的柔性布线基板形成并可包围测定对象的电流路径的本体部,且具有按照导电图案沿长度方向形成有罗柯夫斯基线圈的测定部。
根据本发明的罗柯夫斯基型电流传感器,本体部由柔性布线基板形成,因此即便使本体部弯曲来包围测定对象的电流路径,也可以灵活地反复变形。由于带状的柔性布线基板形成地较薄,因此即便在间隙窄的部位也可以插入并卷绕在布线等测定对象上。
可设为在所述本体部上形成有在包围所述测定对象的电流路径时可使所述罗柯夫斯基线圈的基端部与前端部重合的位置对准部。
在利用本体部包围测定对象时,通过位置对准部可使罗柯夫斯基线圈的基端部与前端部重合。因此,可从罗柯夫斯基线圈准确地输出与布线的电流相应的信号。
可设为在夹持所述罗柯夫斯基线圈的一对层上,形成有按照导电图案形成且与长度方向交叉的格子状的网。
在使本体部弯曲时,与金属线沿长度方向延伸的情况相比可抑制刚性,因此可通过屏蔽层屏蔽因测定对象的电压变动所产生的电场变化的影响,同时减小将本体部弯曲时的力。
可设为在所述本体部的前端部即在比所述测定部靠前的部分侧沿所述本体部的长度方向形成有柔软部(屏蔽层去除部分)。
通过在前端部形成有柔软部,可降低柔性布线基板的刚性,因此可容易地使前端部弯曲。
可设为在所述罗柯夫斯基线圈中,构成所述罗柯夫斯基线圈的各线圈沿着包围所述测定对象的电流路径时所形成的封闭线,在相邻线圈中某一线圈的卷绕末端与下一线圈的卷绕起始端之间,通过与封闭线平行的去程线路将多个线圈连续地连接,且具有从所述多个线圈中最后一个线圈的卷绕末端到第一个线圈的卷绕起始端侧的与所述封闭线平行的回程线路,所述线圈由具有所述线圈的卷绕末端及下一线圈的卷绕起始端的第一边、位于所述第一边的相反侧的第二边、将所述第一边与所述第二边的两端部彼此连接的第三边及第四边形成,所述第三边或所述第四边的任一边形成在包含另一边的平面且与所述封闭线正交的平面相偏移的位置上,如果将表示所述线圈彼此之间的线圈间距的值设为Wp,将表示所述第三边与所述第四边的偏移量的值设为Ws,将表示从所述第二边到所述第一边的高度的值设为T1,将表示从所述回程线路到所述第一边的高度的值设为T2,那么便成为0<Ws<2×Wp×T2/T1的关系。
如果偏移量Ws大于0,那么出现并形成由第一边、第二边、第三边及第四边包围的平面。因此,由于会产生该平面的法线向量,从而可减轻经过线圈间距间由去程线路与回程线路夹持的平面的磁通量的影响。另外,如果偏移量Ws为2×Wp×T2/T1以上(大于等于),那么Ws×T1的面积过大,相比于偏移量Ws为0时对于磁通量的影响变差。
因此,为了降低来自Wp×T2的平面的磁通量的不良影响,可设为0<Ws<2×Wp×T2/T1的关系。
可设为所述柔性布线基板具有至少三层导电图案层,所述各线圈由形成于第一层且作为所述去程线路及连接有所述去程线路的所述第一边的第一线圈图案、形成于第三层且作为与第一线圈图案平行的所述第二边的第二线圈图案、以及将所述第一线圈图案与第二线圈图案各自的端部彼此连接的作为所述第三边和第四边的一对通孔形成,所述去程线路形成在由所述第一层与所述第三层构成的两层之间的第二层。
如上所述,可通过具有至少三层导电图案层的柔性布线基板构成本发明的罗柯夫斯基线圈。
可设为所述偏移量Ws及所述线圈间距Wp为Ws×T1=Wp×T2的关系。
Wp×T2的平面的法线向量被Ws×T1的平面的反向法线向量抵消。因此,本发明的罗柯夫斯基型电流传感器可降低噪声的产生,从而可准确地测定电流。
可设为所述本体部在基端部形成有信号提取用焊盘,连接于所述第一个线圈的连接用图案与连接于所述回程线路的连接用图案形成于在厚度方向上重合的位置。
沿厚度方向观察时,因为可减少环路面积,所以可降低寄生电感并提高耐噪声性。
可设为所述第一线圈图案形成在与所述封闭线正交的方向上,所述回程线路与所述封闭线平行地形成,所述第二线圈图案通过利用与所述封闭线平行地形成的图案将从两端部分别沿与所述封闭线正交的方向延伸的一对图案间进行连接从而形成为曲柄状。由此,从厚度方向(上方)观察罗柯夫斯基线圈时,看不到作为线圈的平面,因此可提高耐噪声性。
可设为在利用所述本体部包围测定对象的电流路径,使所述罗柯夫斯基线圈的基端部与前端部相对时,所述基端部不与前端部接触,且所述罗柯夫斯基线圈的基端部与前端部形成于同一位置或相靠近的位置。
可设为使所述罗柯夫斯基线圈的基端部与前端部相对时的厚度方向的间隔为1mm以下(小于或等于)。另外,可设为使所述罗柯夫斯基线圈的基端部与前端部相对时的长度方向的间隔为±1mm以下。
由此,可高精度地对测定对象的电流路径中流通的电流进行测定。
可设为具备在通过所述本体部包围测定对象的电流路径时,将所述罗柯夫斯基线圈的基端部与前端部以重合状态固定的固定件。
通过具备这种固定件,在对测定对象的电流进行测定时,可防止罗柯夫斯基线圈的基端部与前端部从重合状态偏移。
可设为在所述本体部中,在所述本体部的基端部或前端部的任意一者上形成有凹部或贯通孔或是凸部所构成的被嵌合部,所述固定件形成有通过插入所述一者而可与所述另一者重合的插入孔,在所述插入孔的内壁上,形成有与所述被嵌合部的凹部或贯通孔嵌合的凸部,或是与所述被嵌合部的凸部嵌合的凹部或贯通孔所构成的嵌合部,在所述嵌合部嵌合于所述被嵌合部时,所述罗柯夫斯基线圈的基端部与前端部重合。
被嵌合部与嵌合部起到位置对准部的作用,由此能可靠地使罗柯夫斯基线圈的基端部与前端部重合,且可将本体部的前端部与基端部以重合状态固定。
可设为所述固定件形成有通过插入所述本体部的基端部或前端部的任意一者而可与所述另一者重合的插入孔,在所述插入孔形成有抵挡部,抵挡部在所述一者插入时,在所述罗柯夫斯基线圈的基端部与前端部重合的位置阻止插入。
将本体部的基端部或前端部的任意一者插入至插入孔时,其中一者的插入会被抵挡部阻止,因此可将罗柯夫斯基线圈的基端部与前端部以重合状态固定。
本发明的逆变器的特征在于具备本发明的罗柯夫斯基型电流传感器及电流测定电路,该电流测定电路通过将串联连接于来自电源的其中一电源线与另一电源线之间的上桥臂或下桥臂的任意一者或两者作为电流路径从而进行卷绕的所述罗柯夫斯基型电流传感器的输出,来计量所述电流路径中流通的电流。
如上所述,通过将本发明的罗柯夫斯基型电流传感器安装于上桥臂、下桥臂,可监视上桥臂、下桥臂中流通的电流而控制逆变器的输出电流,或者检测上桥臂、下桥臂中流通的过大电流并发出警报。
另外,本发明的罗柯夫斯基型电流传感器的安装方法将具备具有第一主面、所述第一主面的相反面即第二主面及一对侧面且具有挠性的带状本体部、以及埋设在所述本体部内的罗柯夫斯基线圈的罗柯夫斯基型电流传感器安装于电流所流通的测定对象的电流路径,其特征在于,对于所述测定对象的电流路径,以一种包围测定对象的电流路径以使所述第一主面或所述第二主面的其中一者成为内侧的方式对所述罗柯夫斯基型电流传感器进行安装。
以此方式可以将本发明的罗柯夫斯基型电流传感器安装于电流线路上。
可在所述罗柯夫斯基型电流传感器的其中一端部直接或间接地连结线状体,将所述线状体插入所述测定对象的电流路径与其他部件之间的间隙后,通过使所述线状体移动,来将所述罗柯夫斯基型电流传感器卷绕安装于所述测定对象的电流路径。
由此,即便测定对象的电流路径与其他部件之间为狭窄间隙,也可以通过先让直接或间接地连结在罗柯夫斯基型电流传感器的端部上的线状体通过间隙,再拉拽罗柯夫斯基型电流传感器,使罗柯夫斯基型电流传感器位于间隙,从而容易地将罗柯夫斯基型电流传感器安装于测定对象的电流路径。
另外,以分别形成于罗柯夫斯基型电流传感器的两端部的标记部为基准将所述罗柯夫斯基型电流传感器包围安装于测定对象的电流路径,罗柯夫斯基型电流传感器具备本体部,本体部由带状的柔性布线基板形成,且具有按照导电图案沿长度方向形成有罗柯夫斯基线圈的测定部。由此,安装变得容易,且可抑制特性偏差。
发明效果
根据本发明的罗柯夫斯基型电流传感器,因为带状的柔性布线基板较薄,所以即便在间隙狭窄的部位也可以插入从而卷绕在布线等测定对象上,因此可灵活地变形,即便间隙狭窄,也可以容易地安装。
附图说明
图1是表示将本发明的实施方式所涉及的罗柯夫斯基型电流传感器卷绕在电流路径上的状态的立体图,图1A是使本体部的正面(第一主面)彼此重合的状态的图,图1B是使前端部的正面(第一主面)与基端部的背面(第二主面)重合的状态的图。
图2A是构成图1所示的罗柯夫斯基型电流传感器的柔性配置基板的图,图2B是用于对配置在柔性布线基板的正面(第一主面)侧的覆膜进行说明的图,图2C是用于对配置在柔性布线基板的背面(第二主面)侧的覆膜进行说明的图。
图3是用于对形成在图2A所示的柔性布线基板上的罗柯夫斯基线圈的原理进行说明的图。
图4是用于对图2A所示的柔性布线基板的屏蔽层进行说明的图,图4A是正面侧的屏蔽层的图,图4B是背面侧的屏蔽层的图,图4C是屏蔽层的网的局部放大图。
图5A是用于对图2A所示的柔性布线基板的第一层进行说明的图,图5B是图5A的局部放大图。
图6A是用于对图2A所示的柔性布线基板的第二层进行说明的图。图6B是图6A的局部放大图。
图7A是用于对图2A所示的柔性布线基板的第三层进行说明的图,图7B是图7A的局部放大图。
图8是用于对图2A所示的柔性布线基板的结构进行说明的图。
图9是使图1所示的罗柯夫斯基型电流传感器的罗柯夫斯基线圈的基端部与前端部重合的状态的图,图9A是用于对厚度方向的间隔进行说明的图,图9B是用于对长度方向的间隔进行说明的图。
图10是将图1所示的罗柯夫斯基型电流传感器进行罗柯夫斯基线圈的位置对准并固定的一例的图,且是利用外壳固定本体部的基端部与前端部的状态的图。
图11是将图1所示的罗柯夫斯基型电流传感器进行罗柯夫斯基线圈的位置对准并固定的一例的图,图11A是对本体部的基端部所贯通的外壳插入前端部时的图,图11B是图11A所示的外壳的插入孔插入有本体部的前端部的状态的图。
图12是将图1所示的罗柯夫斯基型电流传感器进行罗柯夫斯基线圈的位置对准并固定的一例的图,图12A是对本体部的基端部所贯通的外壳插入前端部时的图,图12B是图12A所示的外壳的插入孔插入有本体部的前端部的状态的图。
图13A是用于对传统的罗柯夫斯基线圈的原理进行说明的图,图13B是从厚度面观察传统的罗柯夫斯基线圈时的概略图。
图14是用于对图3所示的罗柯夫斯基线圈的图案进行说明的图,图14A是用于对第一层的第一线圈图案进行说明的图,图14B是用于对第二层的通孔进行说明的图,图14C是用于对第三层的第二线圈图案进行说明的图。
图15是从厚度面观察图3所示的罗柯夫斯基线圈时的概略图。
图16是用于对图1所示的罗柯夫斯基线圈的获得效果的范围进行说明的曲线图。
图17是用于对从图16考虑通孔的间隔误差时的获得效果的范围进行说明的曲线图。
图18是从上方观察图3所示的罗柯夫斯基线圈的图。
图19是用于对罗柯夫斯基线圈的变化例进行说明的图,图19A是用于对第一层的第一线圈图案进行说明的图,图19B是用于对第二层的通孔进行说明的图,图19C是用于对第三层的第二线圈图案进行说明的图。
图20是用于说明将上桥臂与下桥臂作为电流路径来安装图1A或图1B所示的罗柯夫斯基型电流传感器,且利用电流测定电路计量电流路径中流通的电流的逆变器的图。
图21是表示将图1A或图1B所示的罗柯夫斯基型电流传感器安装于测定对象的电流路径前的状态的立体图。
图22是表示使图1A或图1B所示的罗柯夫斯基型电流传感器位于测定对象的电流路径的状态的立体图。
具体实施方式
基于附图对本发明的实施方式所涉及的罗柯夫斯基型电流传感器进行说明。
图1A及图1B所示的罗柯夫斯基型电流传感器100是包围在测定对象的布线W(电流路径)的周围来测定布线W中流通的电流的。在利用罗柯夫斯基型电流传感器100包围在布线W的周围时,可如图1A所示使正面(第一主面1S)彼此重合,或如图1B所示使前端部11的正面(第一主面1S)与基端部12的背面(第二主面2S)重合。另外,图1A及图1B的罗柯夫斯基型电流传感器100可根据所要安装的设备、模块的规格或者使用环境等而区分使用。
另外,虽未图示,但可使背面(第二主面2S)彼此重合,可使前端部11的背面(第二主面2S)与基端部12的正面(第一主面1S)重合。
图2A所示的罗柯夫斯基型电流传感器100具备由带状的柔性布线基板形成的本体部10。
本体部10是交替配置有树脂性膜与导电图案的具有挠性的五层(参考图8,第一层至第三层+屏蔽层×两层)基板。本体部10的初始状态形成为直线状。
本体部10从前端10a到基端10b的长度约为10cm。另外,本体部10的前端10a侧的宽度狭窄的部分约为2mm,基端10b侧的宽度较宽的部分约为6mm。
本体部10具备:前端部11,沿长度方向F1形成有起到柔软部的作用的长孔111;基端部12,形成有供连接用插头搭载的焊接用焊盘121(端子部),且比前端部11更宽;及测定部13,位于前端部11与基端部12之间,且形成有罗柯夫斯基线圈C。
另外,在形成在前端部11上的长孔111的前端,通过焊盘形成有作为位置对准部14(标记部)的其中一侧的第一位置对准部14a,位置对准部14用于在使本体部10弯曲成圆环状来包围布线时,使罗柯夫斯基线圈C的基端部C1与前端部C2重合。另外,在基端部12上,通过焊盘形成有作为位置对准部14的另一侧的第二位置对准部14b。
该位置对准部14通过图2B及图2C所示的形成在作为正反面的表层的覆膜15a、15b上的贯通孔15c而外露。
如上所述,位置对准部14(标记部)形成于罗柯夫斯基型电流传感器的两端部。
图2A所示的焊接用焊盘121具备用于输出来自罗柯夫斯基线圈C的信号的第一焊盘121a(信号提取用焊盘)、及用于与后述屏蔽层连接并进行接地的第二焊盘121b。
第一焊盘121a通过一对连接用图案123连接于罗柯夫斯基线圈C的线圈的去程线路及回程线路。
这里,对形成在测定部13上的罗柯夫斯基线圈C进行说明。
如图2A所示,罗柯夫斯基线圈C沿着罗柯夫斯基线圈C的基端部C1与前端部C2重合时形成的图3所示的封闭线L,将构成多个线圈(罗柯夫斯基线圈C)的各线圈1在相邻线圈中某一线圈的卷绕末端与下一线圈的卷绕起始端之间通过与封闭线L平行的去程线路2连续地连接。
另外,罗柯夫斯基线圈C具有从多个线圈的最后一个线圈的卷绕末端到第一个线圈的卷绕起始端侧的与封闭线L平行的回程线路3。
回程线路3配置为比位于去程线路2的相反侧的线圈部分侧更靠近去程线路2。
该罗柯夫斯基线圈C利用图2A所示的本体部10(测定部13)的由柔性布线基板所形成的导电图案而形成。柔性布线基板可使用具有至少三层导电图案层的柔性布线基板。
首先,在本体部10的表层,即图2B所示的作为第一主面的覆膜15a以及作为与第一主面的相反侧的第二主面的图2C所示的覆膜15b的内层侧上,形成沿厚度方向夹持罗柯夫斯基线圈C的一对层即屏蔽层S(参考图4A及图4B)。如图4C所示,在屏蔽层S上形成有与长度方向F1交叉的格子状的网S1。本实施方式中,网S1相对于长度方向F1呈45度倾斜。
另外,如图4A所示,在屏蔽层S上形成有上述焊接用焊盘121。
在该一对屏蔽层S的内层上,如图3、图5A及图5B所示,作为第一层(参考图8)形成有第一线圈图案1A(第一边1a)、与第一线圈图案1A连接的通孔的其中一端部即其中一连接部1C'、1D'、去程线路2、及连接用图案123。
另外,如图3、图6A及图6B所示,作为一对屏蔽层S的内层的第二层(参考图8),形成有将第一线圈图案1A与后述第二线圈图案1B之间连接的通孔1C、1D(第三边1c、第四边1d)、及回程线路3。
另外,设有未形成图案的层作为积层在第二层的空白层。
此外,如图3、图7A及图7B所示,作为积层在空白层的第三层(参考图8),形成有第二线圈图案1B(第二边1b)、及与第二线圈图案1B连接的通孔的另一端部即另一连接部1C"、1D"。
通过以这种方式形成柔性布线基板,第一层的去程线路2与第二层的回程线路3之间由基底膜(12.5μm)与粘结片(25μm)形成为37.5μm。第二层的回程线路3与去程线路2的相反侧的线圈部分即第三层的第二线圈图案1B之间由基底膜(50μm)、粘结片(25μm)及基底膜(50μm)形成为125μm。
如上所述,去程线路2与回程线路3从上方观察时路径一致,仅高度不同,回程线路3比第二线圈图案1B(第二边1b)靠近去程线路2而布线。
利用这种罗柯夫斯基型电流传感器100的本体部10来包围测定对象的电流路径(布线W)从而测定电流时,如图9A所示,罗柯夫斯基线圈C的基端部C1不与前端部C2接触,且位于相同位置或相靠近的位置。此时的间隔K1在厚度方向上可设为1.5mm以下,优选为1mm以下。即,由于罗柯夫斯基型电流传感器100如上所述是通过在罗柯夫斯基线圈C上积层柔性树脂膜而构成的,因此罗柯夫斯基线圈C为通过树脂膜等夹持至少两面的状态。此时,如果重叠罗柯夫斯基线圈C的基端部C1与前端部C2形成环状,那么罗柯夫斯基线圈C的基端部C1与前端部C2可隔着至少树脂膜的厚度而成为非接触状态。另外,在要调整间隔K1时,可考虑另外插入间隔件,或调整粘接剂的涂布量,或对树脂膜等进行削减等方法。
另外,如图9B所示,该间隔K2在长度方向上可设为±1.5mm以下,优选为±1mm以下。
此外,如果如图1A所示将第一位置对准部14a与第二位置对准部14b固定在重合位置,那么可使图9B所示的罗柯夫斯基线圈C的基端部C1与前端部C2可靠地处于相同位置或大致相同位置。
该固定可以是焊接,或缠上胶带,或如图10所示利用作为金属制固定件的外壳H以夹入方式夹持重合的位置对准部14的本体部10的前端部11与基端部12。由此,在对测定对象的电流进行测定时,可防止罗柯夫斯基线圈C(参考图9)的基端部C1与前端部C2从重合状态偏移。另外,如果为金属制外壳H,那么可防止外来噪声混入重合位置。
另外,利用图11A所示的外壳H1(固定件),也可以将罗柯夫斯基线圈C的基端部C1与前端部C2以重合状态固定。
外壳H1为沿本体部10的插入方向形成有插入孔H1a的四方筒状。在外壳H1中,本体部10贯通插入孔H1a的内壁向插入孔H1a的开口部延伸,且基端部12从插入孔H1a突出。
通过将前端部11插入该插入孔H1a,从而形成与基端部12重合的状态。
在图11A所示的例子中,在本体部10的前端部11上形成有作为被嵌合部的贯通孔11a。另外,在插入孔H1a的前端部11侧的内壁上,形成有作为嵌合部的凸部H1b。
如图11B所示,通过将本体部10的前端部11插入至插入孔H1a,并将该作为嵌合部的凸部H1b嵌合于作为被嵌合部的贯通孔11a中,从而形成罗柯夫斯基线圈C的基端部C1与前端部C2重合的状态。
如上所述,通过将作为被嵌合部的贯通孔11a与作为嵌合部的凸部H1b作为位置对准部,能够可靠地使罗柯夫斯基线圈C的基端部C1与前端部C2重合,且可将本体部10的前端部11与基端部12以重合状态固定。
此外,在图11A及图11B所示的例子中,从一开始本体部10的基端部12便贯通于外壳H1中,但也能以前端部11贯通的状态配置,并在测定时插入基端部12。
另外,除了设为前端部11的贯通孔11a以外也可以设为凹部。另外,也可以设为凸部来代替贯通孔11a。在设为凸部来代替贯通孔11a时,通过将插入孔H1a的内壁设为贯通孔或凹部,可使本体部的凸部嵌合于外壳H1的凹部。
另外,也可以不如图11A及图11B所示设置贯通孔11a、凸部H1b,而例如使罗柯夫斯基型电流传感器100的前端部11的端面抵接于固定件H1的插入孔H1a的内壁上部来进行位置对准。
例如,图12A及图12B所示的外壳H2形成有用于通过插入本体部10的前端部11而与基端部12重合的插入孔H2a。
在插入孔H2a形成有抵挡部H2b,该抵挡部H2b在前端部11插入时,在罗柯夫斯基线圈的基端部与前端部重合的位置阻止插入。
通过以这种方式形成外壳H2,可以在将本体部10的前端部11插入至外壳H2的插入孔H2a时,由抵挡部H2b阻止插入,并将罗柯夫斯基线圈的基端部与前端部以重合状态固定。
在图12A及图12B所示的外壳H2中,也是从一开始本体部10的基端部12便贯通固定件H2,但也能以前端部11贯通的状态配置,并在测定时插入基端部12。
如图2A所示,使本体部10弯曲成圆环状来包围测定对象的布线时,可利用位置对准部14(第一位置对准部14a、第二位置对准部14b)使罗柯夫斯基线圈C的基端部C1与前端部C2重合。因此,罗柯夫斯基型电流传感器100可从罗柯夫斯基线圈C准确地输出与布线的电流相应的信号。
另外,以此方式形成的罗柯夫斯基型电流传感器100因为本体部10由柔性布线基板形成,所以即便使本体部10弯曲成圆环状,也可以灵活地反复变形。另外,因为带状的柔性布线基板形成地较薄,所以即便在间隙狭窄的部位也可以插入从而卷绕在布线等测定对象上。
由此,罗柯夫斯基型电流传感器100可灵活地变形,即便间隙狭窄,也可以容易地安装。
另外,通过使基端部12比其他部分更宽,能够便于后续对各焊盘的布线等的连接操作。此外,根据形状也容易判别是基端部12侧还是前端部11侧,罗柯夫斯基型电流传感器100的安装操作性变得良好。
即便是将本体部10插入间隙狭窄的部位进行弯曲时,由于前端部11上形成有长孔111,所以刚性下降,因此也可容易地使前端部11弯曲。
此外,在本实施方式中,通过构成长孔111,从而使前端部11易于弯曲,并且易于向布线的间隙等插入前端部11,但也可以不设置为贯通的长孔111,可以使与长孔111对应的部分的厚度薄于其他部分(去除屏蔽层S而使之变薄)以提高弯曲性,或者也可以在相当于长孔111的部分埋入比柔性布线基板更具柔软性的材料。即,由于同时可以提高前端部11的操作性,因此优选在前端部11侧设置长孔111等柔软部。
此外,在本实施方式中,为了改善向间隙等插入前端部11的插入性良好而设有长孔111(柔软部),但根据设计、使用环境,可通过使前端部11不易弯曲而提高安装性能,因此也可以构成为使与长孔111对应的部分厚于其他部分而不易弯曲,或者也可以在相当于长孔111的部分埋入比柔性布线基板更缺乏柔软性的材料(硬质材)。
如上所述,在前端部11侧(附近)设置柔软部,可调整前端部11的弯曲容易度,因此可实现在各种环境中组装到模块、设备时的易安装性。
此外,罗柯夫斯基线圈C在厚度方向的两侧由屏蔽层S夹持。因此,在利用罗柯夫斯基型电流传感器100测定电流时,不论本体部10的一面侧或另一面侧的哪一侧与测定对象相对,在罗柯夫斯基线圈C与测定对象之间均隔着屏蔽层S。因此,可利用屏蔽层S阻挡测定对象所产生的电场的影响。
另外,屏蔽层S由与长度方向F1交叉的网S1形成,因此在使本体部10弯曲时,与金属线沿长度方向F1延伸的情况相比可抑制刚性。因此,可减小使本体部10弯曲时的力。
为了最大限度发挥屏蔽层S的效果,优选为如上所述以夹持罗柯夫斯基线圈C的方式在两主面(第一主面及第二主面)侧的整个面上设置屏蔽层S,但根据罗柯夫斯基型电流传感器的使用环境,也可以将屏蔽层S设置在局部。即,也可以仅在本体部10的中央部附近设置屏蔽层S,或不在本体部10的中央部配置屏蔽层S,而是在本体部10的两端部分开地设置屏蔽层S。另外,也可以仅在单主面侧设置屏蔽层S而非在两主面侧设置屏蔽层S。以此方式局部地设置屏蔽层S,与无屏蔽层S时相比可提高特性。
例如,将专利文献1中所记载的传统的罗柯夫斯基型电流传感器示于图13A。
图13A所示的罗柯夫斯基型电流传感器的罗柯夫斯基线圈整体沿一条封闭线L连续地连接的多个线圈1c为矩形形状,且分别形成在与封闭线L垂直的一个平面S0上。各线圈1间由与封闭线L平行的去程线路2c连接。如果将多个线圈1c的个数设为n匝,那么从以第一匝线圈1c为起始的第n匝线圈1c的卷绕末端,沿着封闭线L到第一匝线圈1的卷绕起始端设有一圈回程线路3c。
如上所述,线圈1c形成在与封闭线L垂直的一个平面S0上,因此会检测出贯通线圈1c的内部的电线路径中流通的电流,但对于线圈的外部流通的电流,如图13B所示,可通过将从去程线路2c到回程线路3c的高度d设置为与线圈的厚度t相比十分微小,以至其大小相对于线圈而言可以忽略不计,从而来减少噪声。
在从第二边1b朝向去程线路2布线回程线路3时可获得该效果。
然而,如果是厚度较厚的印刷布线基板,那么如图13B所示,也可以简单地将去程线路2c与回程线路3c的高度d设定为与线圈的厚度t相比十分微小,但在厚度较小的柔性布线基板的情况下,基板的厚度为300μm以下,因此难以确保充分的高度差异。
因此,如果在柔性布线基板上形成传统的罗柯夫斯基线圈,那么通过由去程线路2c、回程线路3c及高度d包围的平面Sc的磁通量也会受到影响,而该平面Sc的法线向量与平面S0的法线向量垂直。因此,在传统的罗柯夫斯基线圈中,平面S0的法线向量与平面Sc的法线向量对磁通量产生的影响成为复合向量。
因此,在本实施方式所涉及的罗柯夫斯基线圈C中,如图14及图15所示,通孔1D相对于通孔1C形成于在线圈1的排列方向上偏移的位置。
具体而言,从本体部10(柔性布线基板)的厚度面观察柔性布线基板时,将线圈1的通孔1C(第三边1c)与相邻线圈1的通孔1C(第三边1c)之间的距离(线圈间距)设为Wp,将相对于线圈1的其中一通孔1C(第三边1c)的另一通孔1D(第四边1d)的偏移量设为Ws,将从第二线圈图案1B(第二边1b)到第一线圈图案1A(第一边1a)的高度设为T1,将从回程线路3到第一线圈图案1A(第一边1a)的高度设为T2。
此时,在罗柯夫斯基线圈C中,形成0<Ws<2×Wp×T2/T1的关系,尤其是在本实施方式中,形成Ws×T1=Wp×T2的关系式。
由此,Wp×T2的平面Sp的法线向量通过Ws×T1的平面Ss的法线向量抵消对磁通量的影响。因此,罗柯夫斯基型电流传感器100可降低噪声的产生,从而可准确地测定电流。
如图16所示,如果偏移量Ws大于0,那么形成平面Sp,产生平面Sp的法线向量,因此可减少通过平面Sp的磁通量的影响。
另外,如果偏移量Ws为2×Wp×T2/T1以上,那么Ws×T1的面积变得过大,比偏移量Ws为0时对磁通量的影响变差。
因此,为了减少Wp×T2的平面Sp的磁通量的不良影响,线圈1设为0<Ws<2×Wp×T2/T1的关系。由此,可获得降低噪声的效果。
因此,罗柯夫斯基型电流传感器可降低噪声的产生,所以可准确地测定电流。
例如,将表示通孔1C与1D(第三边1c与第四边1d)的距离的Ws(参考图14A至图14C)设为96.9μm,将表示线圈1彼此间的距离(作为线圈间距的第四边1d与邻接的第三边1c之间的距离)的Wp设为420μm,将T1设为162.5μm,将T2设为37.5μm。
此时,Ws×T1=96.9μm×162.3μm=15.7mm2,Wp×T2=420μm×37.5μm=15.7mm2,因此为Ws×T1=Wp×T2的关系。
因此,2×Wp×T2/T1是2×420μm×37.5μm/162.5μm的关系,可容许偏移量Ws达到193.8μm。
由此,可减少线圈间距间形成的由去程线路2与回程线路3夹持的平面Sp(Wp面线路)的磁通量产生的不良影响。
然而,因为制作相当于第三边及第四边的通孔1C、1D时通过钻孔而成,此时会产生误差。
例如,将钻孔的间隔误差ε设为40μm时,如果容许偏移量Ws达到193.8μm,那么Ws可能会变为193.8μm+40μm。
因此,如图17所示,将通过Ws的最大容许值2×Wp×T2/T1减去间隔误差ε,由此可排除制造时的误差,确保精度,因此理想的情况是设为0<Ws<2×Wp×T2/T1-ε,可将偏移量Ws的最大容许量设为193.8μm-40μm。
另外,如图14A至图14C所示,准确来讲,可以将Wp、Ws可设为通孔1C、1D的轴线位置。另外,如图15所示,T1可设为第一线圈图案1A的轴线与第二线圈图案1B的轴线之间的距离。此外,T2可设为第一线圈图案1A的轴线与回程线路3的轴线之间的距离。
在罗柯夫斯基线圈C中,如图14A所示,第一线圈图案1A沿与封闭线L(参考图3)正交的方向形成,去程线路2与封闭线L平行地形成。
另外,如图14C所示,第二线圈图案1B形成为利用与封闭线L平行地形成的图案将从两端部分别沿与封闭线L正交的方向延伸的一对图案之间进行连接的曲柄状。
由于罗柯夫斯基线圈C是如此形成的,因此如图18所示,从厚度方向(上方)观察罗柯夫斯基线圈C时,看不到作为线圈1的平面,因此可提高耐噪声性。
此外,形成在第一层上的图5A所示的与第一个线圈1(参考图3)连接的连接用图案123、与形成在第二层上的图6A所示的与回程线路3连接的连接用图案123形成于在厚度方向上重合的位置。因此,沿厚度方向观察时,因为可减少环路面积,所以可降低寄生电感,可提高耐噪声性。
另外,在本实施方式中,如图18所示,罗柯夫斯基线圈C中第一线圈图案1A形成在与封闭线L正交的方向上,去程线路2与封闭线L平行地形成,第二线圈图案1B形成为利用与封闭线L平行地形成的图案将从两端部分别沿与封闭线L正交的方向延伸的一对图案之间进行连接的曲柄状。
但是,只要通孔1D相对于通孔1C形成于在线圈的排列方向上偏移的位置即可,因此,如图19A至图19C所示,第一线圈图案1A与第二线圈图案1B也可以形成为直线状。
另外,在本实施方式中,通孔1D相对于通孔1C形成于在线圈1的排列方向上偏移的位置的这种结构(以下为特性提高区域)被用于罗柯夫斯基线圈C的整个区域,由此认为本结构能够最有效地提高特性。
然而,根据使用环境、规格等,也可以将特性提高区域应用于罗柯夫斯基线圈C的局部。即,在将形成的罗柯夫斯基线圈C的全长设为100%时,优选将上述通孔1D相对于通孔1C形成于在线圈1的排列方向上偏移的位置的区域(特性提高区域)的形成长度设为30%以上,优选为70%以上,进一步优选为90%以上。如果特性提高区域小于罗柯夫斯基线圈C全长的30%,可能无法获得可靠的特性提升。另外,特性提高区域也可以连续地形成在罗柯夫斯基线圈C的局部上,还可以在罗柯夫斯基线圈C上分散地形成特性提高区域。即,可交替设置特性提高区域与非特性提高区域。
另外,位置对准部14是按照导电图案形成的标记,但也可以例如是形成在柔性布线基板上的缺口或贯通孔。
此外,在专利文献2至4中所记载的传统的罗柯夫斯基型电流传感器中,罗柯夫斯基线圈是将导线卷绕成螺旋状而形成,因此制造上的偏差较大,需要利用对应的模拟电路逐一进行产品修正。
然而,在本实施方式的罗柯夫斯基型电流传感器中,是通过柔性布线基板的导电图案形成罗柯夫斯基线圈C(参考图2A)的,因此可准确地再现罗柯夫斯基线圈C,从而可抑制制造时的偏差,无需对特性进行修正。
接下来,对将图1A或图1B所示的罗柯夫斯基型电流传感器100应用于逆变器的例子进行说明。
图20所示的逆变器IV是将来自电池BT的直流转换成交流来对三相交流电动机MT进行驱动的。
在逆变器IV中,作为输出各相的电流的三个桥臂的第一桥臂A1至第三桥臂A3并联连接于来自电池BT的其中一电源线(电池BT的正极侧的电源线P1)与另一电源线(电池BT的负极侧的接地线P2)之间。
第一桥臂A1至第三桥臂A3串联连接有上桥臂A11、A21、A31与下桥臂A12、A22、A32。
上桥臂A11至A31通过第一布线L1连接于电源线P1。下桥臂A12至A32通过第二布线L2连接于接地线P2。上桥臂A11至A31与下桥臂A12至A32之间通过第三布线L3连接。
上桥臂A11至A31与下桥臂A12至A32由开关元件与回流二极管构成。开关元件由半导体器件形成。例如,开关元件可使用双极晶体管、MOSFET(metal-oxide-semiconductorfield-effect transistor,金属氧化物半导体场效晶体管)、IGBT(Insulated GateBipolar Transistor,绝缘栅双极晶体管)等。尤其理想的是能够流通大电流且开关速度快的IGBT。
罗柯夫斯基型电流传感器100分别包围电源线P1与上桥臂A11至A31之间的第一布线L1、以及接地线P2与下桥臂A12至A32之间的第二布线L2这两个布线而安装。
设有通过来自罗柯夫斯基型电流传感器100的输出来测定电流的电流测定装置200。在电流测定装置200中,各相具备电流测定电路201至203。
逆变器IV具备对该上桥臂A11至A31与下桥臂A12至A32的开关进行控制的控制部(未图示)。
控制部基于来自电流测定装置200的信号,对作为第一桥臂A1至第三桥臂A3的开关信号的栅极信号进行控制,调整来自各桥臂A1至A3的第三布线L3的输出电流iu、iv、iw的电流值及频率。
另外,电流测定装置200的电流测定电路201至203可检测第一桥臂A1至第三桥臂A3(上桥臂A11至A31、下桥臂A12至A32)中流通的过大电流并发出警报。
另外,以其他视角对将罗柯夫斯基型电流传感器100安装于部件的方法进行说明。
罗柯夫斯基型电流传感器100的结构如上所述,其结构可表现为如下。图1A或图1B所示的本体部10整体为带状体且具有挠性,由柔性布线基板等构成。本体部10由第一主面1S、作为第一主面的相反面且宽度大致相同的第二主面2S、及设于第一主面1S与第二主面2S之间的一对侧面3S(与本体部10的厚度相当的长度的厚度面,第一主面1S的宽度与第二主面2S的宽度远大于侧面3S的宽度)构成。
本体部10的截面大致呈矩形形状。在本体部10内部埋设有罗柯夫斯基线圈C(参考图2A),在本体部10的一端设有与罗柯夫斯基线圈C电接合的端子部(焊接用焊盘121)。另外,在设有端子部的相反侧,具有后续要与端子部附近接合的前端部11。
该罗柯夫斯基型电流传感器100例如以一种包围安装于模块上的功率半导体的一个或多个端子的方式呈环状安装。即,此时,例如可以使罗柯夫斯基型电流传感器100以第一主面1S成为内侧,第二主面2S成为外侧的方式变形成环状。
反之,也可以使罗柯夫斯基型电流传感器100以第二主面2S成为内侧,第一主面1S成为外侧的方式变形成环状。然后,将前端部11通过粘接、抵接、铆接等接合方法与端子部或端子部附近接合,以环状体形状安装于功率半导体等的端子线。
通过使本体部10为截面呈矩形形状的带型且如上所述呈环状安装,可使通常形成为截面呈矩形形状的罗柯夫斯基线圈C的特定部位与功率半导体等的端子线侧相对,可抑制特性偏差。
另外,为了在端子部电接合其他装置、器件而接合布线,或经由连接用插头而与缆线连接,但在该情况下,可以在功率半导体等的端子线上安装罗柯夫斯基型电流传感器100前,以端子部上预先接合有布线的状态呈环状安装于端子线,也可以在将罗柯夫斯基型电流传感器100安装于端子线后,对端子部施以布线。
这种罗柯夫斯基型电流传感器100经常安装于应用高电流的制品等,用于在制品的运转中监测电流。或者,用于应用高电流的制品的样机、不良制品的调查、实验、特性测定等。
另外,如图21所示,也可以想到其他实施方式。图21是表示将本实施方式的罗柯夫斯基型电流传感器100安装于测定对象的电流路径前的状态的立体图。
在图21中,300、301分别为用于连接至测定对象的电流路径的测定对象连接部,例如功率半导体等电子零件,或由形成在基板(未图示)上的布线图案形成的电极等。
302至304为用于将测定对象连接部300、301间连接而使测定对象连接部300、301导通的、作为测定对象的电流路径的引线,由导电性材料构成。
在图21中,利用三根引线302至304将测定对象连接部300、301间电接合,但也可以利用一根或两根、甚至四根以上的引线进行连接。
该引线302至304的两端部30X连接于测定对象连接部300、301,中间部30Y弯曲成山状而形成为拱形。
因此,形成由测定对象的电流路径即引线302至304、连接于引线302至304的两端部的测定对象连接部300、301及基板包围的封闭区域,在引线302至304的中间部30Y与基板之间形成间隙。
配置为将形成于罗柯夫斯基型电流传感器100的位置对准部的其中一侧即前端部的第一位置对准部14a作为贯通孔。通过这种结构,可在第一位置对准部14a上直接连结线状体305。此时例如,环状的连结部305a可以形成于线状体305之上。如此,可将线状体305连结在第一位置对准部14a上,由此可使线状体305容易地通过间隙狭窄的引线302至304与测定对象连接部300、301之间,或引线302至304与安装有测定对象连接部300、301的基板之间的间隙。
然后,如图22所示,通过拉拽线状体305,使线状体305全部通过封闭区域直到罗柯夫斯基型电流传感器100的本体部10位于由引线302至304与其他部件形成的封闭区域。
接着,使罗柯夫斯基型电流传感器100弯曲并卷在引线302至304的周围。
此时,以图2A所示的形成在罗柯夫斯基型电流传感器100上的标记部(位置对准部14(第一位置对准部14a、第二位置对准部14b))为基准将罗柯夫斯基型电流传感器100呈环状地安装于测定对象的电流路径。由此,易于准确安装,可抑制特性偏差。
因为该标记部为位置对准部14,所以通过以标记部为基准安装于测定对象的电流路径从而使罗柯夫斯基线圈C的基端部与前端部重合,可准确地使罗柯夫斯基线圈C的卷绕起始端与卷绕末端重合。
另外,除了将标记部作为位置对准部以外,只要可形成为环状,那么标记部也可以使罗柯夫斯基线圈C的卷绕起始端与卷绕末端从重合位置偏移。
这样,在引线302至304上卷绕罗柯夫斯基型电流传感器100时,即便因引线302至304与测定对象连接部300、301接合而无间隙,导致无法将罗柯夫斯基型电流传感器100从沿长度方向的侧边插入时,也可以容易地使罗柯夫斯基型电流传感器100通过由测定对象的电流路径与其他部件形成的间隙狭窄的部位。
另外,在本实施方式中,标记部由焊盘形成,除此以外也可以通过在罗柯夫斯基型电流传感器设置贯通孔而形成,或另外利用墨水等进行印刷而形成,或在形成各种电极时独立地利用与电极相同的材料形成。
另外,因为引线302至304接合于测定对象连接部300、301,所以引线302至304的端部与测定对象连接部300、301之间无间隙,但测定对象的电流路径与其他部件为非接触状态,即便有微小间隙,也难以卷绕罗柯夫斯基型电流传感器100,此时只要通过在罗柯夫斯基型电流传感器100上安装线状体305,让线状体305能够通过该微小间隙,便可在测定对象的电流路径上卷绕罗柯夫斯基型电流传感器100。
另外,虽未图示,但如果想将罗柯夫斯基型电流传感器100仅插入引线302至304中的一根引线,例如引线302中时,必须利用线状体305使罗柯夫斯基型电流传感器100的前端部(第一位置对准部14a侧的端部)通过引线302与引线303之间的狭窄间隙。
但是,通过像本实施方式一样使用线状体305,使比罗柯夫斯基型电流传感器100细的线状体305通过引线302与引线303之间即可,因此可容易地使线状体305通过引线302与引线303之间的狭窄间隙,从而可提高安装性。
线状体305可以由棉花、化学纤维等构成的具有挠性的丝状体,或由较细的金属或塑料等形成。另外,作为线状体305优选使用前端形成有容易弯曲的钩部的丝状体等。
另外,也可以将钓鱼等所使用的天蚕丝等作为线状体305,在其前端安装钩状金属部件或夹子状金属部件,间接地安装线状体305。此外,线状体305也能以使用便利性为优先,将多个材质复合而构成。
即,虽未图示,但可利用天蚕丝等容易变形的材料形成连接在罗柯夫斯基型电流传感器100上的线状体305的连结部305a侧,在该线状体305的前端利用粘接剂或机械地连结具有某种程度的挠性的树脂的平板等。
另外,根据规格,也可以将由天蚕丝形成的线状体305经由树脂的平板等间接地连接于罗柯夫斯基型电流传感器100。
通过这种结构,在安装罗柯夫斯基型电流传感器100时,可根据要安装的部分的状况将线状体305与适当的多个材质复合。
在图22所示的实施方式中,将天蚕丝系在第一位置对准部14a,使该天蚕丝插入引线302至304间等狭窄间隙,通过拉拽天蚕丝来让罗柯夫斯基型电流传感器100通过狭窄间隙。关于将第一位置对准部14a设为贯通孔,例如图2所示的第一位置对准部14a是由图案形成,但也可以通过在该第一位置对准部14a形成贯通孔来容易地实现。
另外,作为其他示例,虽然会稍微增加工时,但也可以不在第一位置对准部14a设置贯通孔,而利用粘接剂等将线状体305连接于第一位置对准部14a侧的端部,就像图21及图22一样安装。此时,粘接剂等优选进行材料等的选择,以使线状体305与罗柯夫斯基型电流传感器100以规定力以上的力容易地剥离。
工业实用性
本发明可作为不易受外部磁场影响且富于量产性的超小型罗柯夫斯基型电流传感器安装于逆变器来检测异常电流,或者作为连接于电流计量用计量器的传感器。
附图标记说明
100:罗柯夫斯基型电流传感器
10:本体部
10a:前端
10b:基端
11:前端部
11a:贯通孔
111:长孔
12:基端部
121:焊接用焊盘
121a:第一焊盘
121b:第二焊盘
123:连接用图案
13:测定部
14:位置对准部
14a:第一位置对准部
14b:第二位置对准部
15a、15b:覆膜
15c:贯通孔
1、1c:线圈
2、2c:去程线路
3、3c:回程线路
1A:第一线圈图案
1B:第二线圈图案
1C、1D:通孔
1C'、1D':其中一连接部
1C"、1D":另一连接部
C:罗柯夫斯基线圈
C1:基端部
C2:前端部
L:封闭线
Ws:偏移量
Wp:线圈间距
T1、T2:高度
K1、K2:间隔
W:布线
F1:长度方向
S:屏蔽层
S1:网
Ss、Sp、S0、Sc:平面
H、H1、H2:外壳
H1a、H2a:插入孔
H1b:凸部
H2b:抵挡部
IV:逆变器
BT:电池
MT:三相交流电动机
200:电流测定装置
201~203:电流测定电路
P1:电源线
P2:接地线
A1:第一桥臂
A2:第二桥臂
A3:第三桥臂
A11~A31:上桥臂
A12~A32:下桥臂
L1:第一布线
L2:第二布线
L3:第三布线
1S:第一主面
2S:第二主面
3S:侧面
300、301:测定对象连接部
302~304:引线
30X:端部
30Y:中间部
305:线状体
305a:连结部
Claims (19)
1.一种罗柯夫斯基型电流传感器,具备本体部,所述本体部是由带状的柔性布线基板形成并能够包围测定对象的电流路径的本体部,且具有按照导电图案沿长度方向形成有罗柯夫斯基线圈的测定部。
2.根据权利要求1所述的罗柯夫斯基型电流传感器,其中,在所述本体部上形成有在包围所述测定对象的电流路径时能够使所述罗柯夫斯基线圈的基端部与前端部重合的位置对准部。
3.根据权利要求1所述的罗柯夫斯基型电流传感器,其中,在夹持所述罗柯夫斯基线圈的一对层上,形成有按照导电图案形成且与长度方向交叉的格子状的网。
4.根据权利要求1所述的罗柯夫斯基型电流传感器,其中,在所述本体部的前端部即比所述测定部靠前的部分侧沿所述本体部的长度方向形成有柔软部。
5.根据权利要求1所述的罗柯夫斯基型电流传感器,其中,在所述罗柯夫斯基线圈中,构成所述罗柯夫斯基线圈的各线圈沿着包围所述测定对象的电流路径时所形成的封闭线,在相邻线圈中某一线圈的卷绕末端与下一线圈的卷绕起始端之间,通过与所述封闭线平行的去程线路将多个线圈连续地连接,且具有从所述多个线圈中最后一个线圈的卷绕末端到第一个线圈的卷绕起始端侧的与所述封闭线平行的回程线路,
所述线圈由具有所述线圈的卷绕末端及下一线圈的卷绕起始端的第一边、位于所述第一边的相反侧的第二边、将所述第一边与所述第二边的两端部彼此连接的第三边及第四边形成,
所述第三边或所述第四边的任一边形成在包含另一边的平面上且与所述封闭线正交的平面相偏移的位置,
如果将表示所述线圈彼此之间的线圈间距的值设为Wp,将表示所述第三边与所述第四边的偏移量的值设为Ws,将表示从所述第二边到所述第一边的高度的值设为T1,将表示从所述回程线路到所述第一边的高度的值设为T2,那么便成为0<Ws<2×Wp×T2/T1的关系。
6.根据权利要求5所述的罗柯夫斯基型电流传感器,其中,所述柔性布线基板具有至少三层导电图案层,
所述各线圈由形成于第一层且作为所述去程线路及连接有所述去程线路的所述第一边的第一线圈图案、形成于第三层且作为与所述第一线圈图案平行的所述第二边的第二线圈图案、以及将所述第一线圈图案与所述第二线圈图案各自的端部彼此连接的作为所述第三边和所述第四边的一对通孔形成,
所述去程线路形成在由所述第一层与所述第三层构成的两层之间的第二层。
7.根据权利要求5所述的罗柯夫斯基型电流传感器,其中,所述偏移量Ws及所述线圈间距Wp为Ws×T1=Wp×T2的关系。
8.根据权利要求1所述的罗柯夫斯基型电流传感器,其中,所述本体部在基端部形成有信号提取用焊盘,
连接于所述第一个线圈的连接用图案与连接于所述回程线路的连接用图案形成于在厚度方向上重合的位置。
9.根据权利要求6所述的罗柯夫斯基型电流传感器,其中,所述第一线圈图案形成在与所述封闭线正交的方向上,
所述回程线路与所述封闭线平行地形成,
所述第二线圈图案通过利用与所述封闭线平行地形成的图案将从两端部分别沿与所述封闭线正交的方向延伸的一对图案间进行连接从而形成为曲柄状。
10.根据权利要求1所述的罗柯夫斯基型电流传感器,其中,利用所述本体部包围测定对象的电流路径,使所述罗柯夫斯基线圈的基端部与前端部相对时,所述基端部不与前端部接触,且所述罗柯夫斯基线圈的基端部与前端部形成于同一位置或相靠近的位置。
11.根据权利要求10所述的罗柯夫斯基型电流传感器,其中,使所述罗柯夫斯基线圈的基端部与前端部相对时的厚度方向的间隔为1mm以下。
12.根据权利要求10所述的罗柯夫斯基型电流传感器,其中,使所述罗柯夫斯基线圈的基端部与前端部相对时的长度方向的间隔为±1mm以下。
13.根据权利要求1所述的罗柯夫斯基型电流传感器,其中,所述罗柯夫斯基型电流传感器具备固定件,所述固定件在通过所述本体部包围测定对象的电流路径时,将所述罗柯夫斯基线圈的基端部与前端部以重合状态固定。
14.根据权利要求13所述的罗柯夫斯基型电流传感器,其中,在所述本体部中,在所述本体部的基端部或前端部的任意一者上形成有凹部或贯通孔或是凸部所构成的被嵌合部,
所述固定件形成有通过插入所述一者而能够重合于另一者的插入孔,
在所述插入孔的内壁上,形成有与所述被嵌合部的凹部或贯通孔嵌合的凸部,或是与所述被嵌合部的凸部嵌合的凹部或贯通孔所构成的嵌合部,
在所述嵌合部嵌合于所述被嵌合部时,所述罗柯夫斯基线圈的基端部与前端部重合。
15.根据权利要求13所述的罗柯夫斯基型电流传感器,其中,所述固定件形成有通过插入所述本体部的基端部或前端部的任意一者而能够与另一者重合的插入孔,
在所述插入孔形成有抵挡部,所述抵挡部在所述一者插入时,在所述罗柯夫斯基线圈的基端部与前端部重合的位置阻止插入。
16.一种逆变器,具备根据权利要求1至15中任一项所述的罗柯夫斯基型电流传感器,及电流测定电路,所述电流测定电路通过将串联连接于来自电源的其中一电源线与另一电源线之间的上桥臂或下桥臂的任意一者或两者作为电流路径从而进行卷绕的所述罗柯夫斯基型电流传感器的输出,来计量所述电流路径中流通的电流。
17.一种罗柯夫斯基型电流传感器的安装方法,用于将具备具有第一主面、所述第一主面的相反面即第二主面及一对侧面且具有挠性的带状本体部、以及埋设在所述本体部内的罗柯夫斯基线圈的所述罗柯夫斯基型电流传感器安装于测定对象的电流路径,其中,对于所述测定对象的电流路径,以一种包围所述测定对象的电流路径以使所述第一主面或所述第二主面的其中一者成为内侧的方式对所述罗柯夫斯基型电流传感器进行安装。
18.根据权利要求17所述的罗柯夫斯基型电流传感器的安装方法,其中,在所述罗柯夫斯基型电流传感器的其中一端部直接或间接地连结线状体,将所述线状体插入所述测定对象的电流路径与其他部件之间的间隙后,通过使所述线状体移动,来将所述罗柯夫斯基型电流传感器卷绕安装于所述测定对象的电流路径。
19.一种罗柯夫斯基型电流传感器的安装方法,其中,以分别形成于所述罗柯夫斯基型电流传感器的两端部的标记部为基准将所述罗柯夫斯基型电流传感器包围安装于测定对象的电流路径,所述罗柯夫斯基型电流传感器具备本体部,所述本体部由带状的柔性布线基板形成,且具有按照导电图案沿长度方向形成有罗柯夫斯基线圈的测定部。
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Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101044408A (zh) * | 2004-10-19 | 2007-09-26 | 西门子能量及自动化公司 | 柔性电流传感器 |
JP2008241480A (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Matsushita Electric Works Ltd | 電流センサ |
CN103869141A (zh) * | 2012-12-17 | 2014-06-18 | 柯惠有限合伙公司 | 用于电压和电流感测的系统和方法 |
CN103887051A (zh) * | 2014-01-27 | 2014-06-25 | 董右云 | 一种性能一致的高精密软性电流互感器及其制作方法 |
KR20160031333A (ko) * | 2014-09-12 | 2016-03-22 | 삼성전기주식회사 | 로고스키 코일 및 이를 포함하는 전류측정 센서 |
CN208173327U (zh) * | 2018-04-08 | 2018-11-30 | 江阴市星火电子科技有限公司 | 一种可调节扁平罗氏线圈 |
CN110470867A (zh) * | 2018-05-09 | 2019-11-19 | 弗兰克公司 | 具有非接触式电压测量的可调节长度罗戈夫斯基线圈测量设备 |
CN111108569A (zh) * | 2018-08-28 | 2020-05-05 | 株式会社高本技术 | 适用于断路器的独立型瞬时电流检测用印刷电路板电流互感器器件 |
CN111175555A (zh) * | 2018-11-09 | 2020-05-19 | 日置电机株式会社 | 柔性传感器以及测定装置 |
-
2022
- 2022-03-10 CN CN202280021714.3A patent/CN117222897A/zh active Pending
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101044408A (zh) * | 2004-10-19 | 2007-09-26 | 西门子能量及自动化公司 | 柔性电流传感器 |
JP2008241480A (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Matsushita Electric Works Ltd | 電流センサ |
CN103869141A (zh) * | 2012-12-17 | 2014-06-18 | 柯惠有限合伙公司 | 用于电压和电流感测的系统和方法 |
CN103887051A (zh) * | 2014-01-27 | 2014-06-25 | 董右云 | 一种性能一致的高精密软性电流互感器及其制作方法 |
KR20160031333A (ko) * | 2014-09-12 | 2016-03-22 | 삼성전기주식회사 | 로고스키 코일 및 이를 포함하는 전류측정 센서 |
CN208173327U (zh) * | 2018-04-08 | 2018-11-30 | 江阴市星火电子科技有限公司 | 一种可调节扁平罗氏线圈 |
CN110470867A (zh) * | 2018-05-09 | 2019-11-19 | 弗兰克公司 | 具有非接触式电压测量的可调节长度罗戈夫斯基线圈测量设备 |
CN111108569A (zh) * | 2018-08-28 | 2020-05-05 | 株式会社高本技术 | 适用于断路器的独立型瞬时电流检测用印刷电路板电流互感器器件 |
CN111175555A (zh) * | 2018-11-09 | 2020-05-19 | 日置电机株式会社 | 柔性传感器以及测定装置 |
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