CN220543015U - 电流传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电流传感器，所述电流传感器包括壳体、汇流排、传感器封装件；所述壳体形成有彼此绝缘的第一腔和第二腔；所述汇流排经所述第一腔与所述壳体贯通连接，用于引导待测量的电流；所述传感器封装件经所述第二腔与所述壳体固定连接，用于检测由流过所述汇流排的电流感应出的磁场；至少部分的所述传感器封装件位于所述汇流排的正射投影位置；所述传感器封装件的磁灵敏方向垂直于所述汇流排的贯通方向。本实用新型所提供的电流传感器用于电流测量具有较好的电流检测性能且实现了可靠的绝缘性。

Description

电流传感器

技术领域

本实用新型涉及电流测量技术领域，特别涉及一种电流传感器。

背景技术

电流传感器可以包含传感器芯片和汇流排。汇流排可被设计为引导待测量的电流，而传感器芯片可被设计为检测由流过汇流排的电流感应出的磁场。进而该电流传感器可用于无接触的方式实现传感器芯片与汇流排之间的测量。

如何提供良好的传感器性能以及传感器芯片与汇流排之间实现可靠的绝缘正成为各电流传感器制造者关注的重点。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提出一种电流传感器，旨在实现良好的测量性能以及实现可靠的绝缘性。

为实现上述目的，本实用新型提出一种电流传感器。

所述电流传感器包括：

壳体，形成有彼此绝缘的第一腔和第二腔；

汇流排，经所述第一腔与所述壳体贯通连接，用于引导待测量的电流；

传感器封装件，经所述第二腔与所述壳体固定连接，用于检测由流过所述汇流排的电流感应出的磁场；至少部分所述传感器封装件位于所述汇流排的正射投影位置；所述传感器封装件的磁灵敏方向垂直于所述汇流排的贯通方向。

可选地，所述汇流排包括相互平行的第一汇流排和第二汇流排；

所述第一汇流排与所述第二汇流排具有相反的电流方向，且分别垂直于所述贯通方向；

所述传感器封装件中传感元件位于所述第一汇流排的正射投影位置及所述第二汇流排的正射投影位置。

可选地，所述汇流排还包括：

连接排，分别与所述第一汇流排的输出端以及所述第二汇流排的输入端电连接，形成汇流通道；

输入汇流排，与所述第一汇流排的输入端电连接；

输出汇流排，与所述第二汇流排的输出端电连接。

可选地，所述传感元件包括：

第一传感元件，位于所述第一汇流排的正射投影位置；

第二传感元件，位于所述第二汇流排的正射投影位置；

所述第一传感元件与所述第二传感元件的距离为0.6mm与1.4mm之间。

可选地，所述传感器封装件包括：

所述传感元件，其包括2N个磁阻传感堆叠，各所述磁阻传感堆叠的磁灵敏方向相同且位于所述第一汇流排的延伸方向，其中N为不小于1的自然数；

电极单元，分别与所述2N个磁阻传感堆叠电连接；

封装材料，用于封装所述传感元件以及部分所述电极单元。

可选地，所述传感器封装件包括：

所述传感元件，其包括2N个磁阻传感堆叠，各所述磁阻传感堆叠的磁灵敏方向相同且位于所述第一汇流排的延伸方向，其中N为不小于1的自然数；

信号调理电路；

电极单元，分别与所述2N个磁阻传感堆叠以及所述信号调理电路电连接；

封装材料，用于封装所述2N个磁阻传感堆叠、所述信号调理电路以及部分所述电极单元。

可选地，所述第一腔与所述第二腔呈“T”型分布，所述第二腔位于所述第一腔的上方或下方；

所述传感器封装件中传感元件为TMR磁阻元件或GMR磁阻元件或AMR磁阻元件。

可选地，所述壳体包括可拆卸连接的下壳体和上壳体；所述可拆卸连接为卡接、铆接、螺栓连接中的至少一种；

所述下壳体中依次连接的底面板、第一侧面板、第一顶面板与所述上壳体中相互连接的第二侧面板和第二顶面板围成所述第一腔；

所述上壳体中所述第二顶面板以及位于所述第二顶面板上方的第三顶面板、第三侧面板及第四侧面板围成所述第二腔。

可选地，所述第一顶面板中远离所述底面板的位置形成有一L型限位座；所述第二顶面板中靠近所述底面板的位置形成有与所述L型限位座相适配的限位槽；所述限位座与所述限位槽适配时，所述上壳体与下壳体可拆卸连接。

可选地，所述壳体为绝缘材料；

所述汇流排为导电材料；所述汇流排呈扁平型；所述传感器封装件中传感元件与所述汇流排平行设置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型电流传感器包括壳体、汇流排、传感器封装件；所述壳体形成有彼此绝缘的第一腔和第二腔；所述汇流排经所述第一腔与所述壳体贯通连接，用于引导待测的电流；所述传感器封装件经所述第二腔与所述壳体固定连接，用于检测由流过所述汇流排的电流感应出的磁场；至少部分的所述传感器封装件位于所述汇流排的正射投影位置，所述传感器封装件的磁灵敏方向垂直于所述汇流排的贯通方向。本实用新型所提供的电流传感器用于电流测量具有较好的电流检测性能且实现了可靠的绝缘性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例中电流传感器的整体结构示意图；

图2为本实用新型一实施例中电流传感器的又一整体结构示意图；

图3为本实用新型一实施例中汇流排的结构示意图；

图4为本实用新型一实施例中传感器封装件的结构示意图；

图5为本实用新型一实施例中上壳体的结构示意图；

图6为本实用新型一实施例中下壳体的结构示意图；

图7为本实用新型一实施例中汇流排与传感器封装件的结构示意图；

图8为本实用新型一实施例中上壳体的又一结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所述)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。

另外，若本实用新型中涉及“第一”、“第二”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。另外，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，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

电流传感器可以包含传感器芯片和汇流排。汇流排可被设计为引导待测量的电流，而传感器芯片可被设计为检测由流过汇流排的电流感应出的磁场。进而该电流传感器可用于无接触的方式进行传感器芯片与汇流排之间的测量。

如何提供良好的传感器性能以及可靠的绝缘性正成为各电流传感器制造者关注的重点。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供一种电流传感器。

本实用新型实施例中，电流传感器包括壳体、汇流排、传感器封装件。壳体形成有彼此绝缘的第一腔和第二腔；汇流排经第一腔与壳体贯通连接，用于引导待测的电流；传感器封装件经第二腔与壳体固定连接，用于检测由流过汇流排的电流感应出的磁场；传感器封装件的至少部分位于该汇流排的正射投影位置；传感器封装件的磁灵敏方向垂直于汇流排的贯通方向。

具体地，如图1-8所示，壳体10形成有彼此绝缘的第一腔(即壳体10中容纳汇流排20的部分)和第二腔(即壳体中容纳传感器封装件30的部分)；汇流排20经第一腔与壳体10贯通连接；传感器封装件30经第二腔与壳体10固定连接。至少部分的传感器封装件30位于汇流排20的正射投影位置；该传感器封装件30用于检测由流过汇流排20的电流感应出的磁场；传感器封装件30的磁灵敏方向垂直于汇流排20的贯通方向。

应理解的是，该传感器封装件30包括传感元件，该传感元件可用于检测由流过汇流排20的电流感应出的磁场。该传感元件所感应的磁场信号应为2个或2个以上，该传感元件可在差分磁场下输出一跟随汇流排20的电流变化的输出信号。

本实用新型电流传感器中壳体10通过第一腔和第二腔分别容纳汇流排20与传感器封装件30，对汇流排20及传感器封装件30的相对位置实现了固定，可避免因汇流排20与传感器封装件30的相对位置不稳定影响了电流传感器的电流测量精度；用于检测磁场的传感元件被封装成传感器封装件30可避免传感元件与汇流排20的直接接触；传感器封装件30的磁敏感方向设置成垂直于汇流排的贯通方向，至少部分的传感器封装件位于汇流排的正影投射位置，进而传感器封装件30可设置在垂直于汇流排贯通方向的正上方位置或正下方位置，在汇流排厚度方向上第一腔与第二腔呈分层设计，降低了壳体10的设计难度，汇流排20与传感器封装件30的封装绝缘更易于实现，进而提高了汇流排20与传感器封装件30的绝缘性。

需要说明的是，该汇流排20全部或至少部分为扁平状的导电连接件，其材质为导电材料，如铜等，此处不对汇流排20的材质做进一步限定。汇流排20中靠近传感器封装件30的部分至少呈扁平状，以便于磁场测量。

本实用新型实施例中，第一腔的所在位置即汇流排20在壳体的安装位置，第二腔的所在位置即传感器封装件30在壳体的安装位置，第一腔与第二腔可以呈T型或+型分布，进一步地，第二腔可位于第一腔的上方或下方。

本实用新型一个实施例中，壳体10为绝缘材料，传感器封装件中封装传感元件的封装材料为绝缘材料。

需要说明的是，壳体10也可以为其他材料，如陶瓷，满足不影响电流测量即可。此处不做具体限定。

本实用新型实施例中，壳体10可以为一体成型，经封装将汇流排20和传感器封装件30结合为一体。壳体10也可以是可拆卸连接的上壳体12与下壳体11。

需要说明的是，上壳体12与下壳体11之间的可拆卸连接方式可以为卡接、铆接、螺栓连接或其他实现锁定的方式中的至少一种。此处不做具体限定。

本实用新型一个实施例中，传感器封装件30中的传感元件为TMR磁阻元件。

需要说明的是，该传感元件也可以为GMR磁阻元件、AMR磁阻元件或其他具有磁阻效应的材料，此处不做具体限定。

本实用新型的一个实施例中，汇流排20包括相互平行的第一汇流排21和第二汇流排22；第一汇流排21与第二汇流排22的电流方向相反，且其电流方向分别垂直于贯通方向；传感器封装件30中传感元件位于第一汇流排21的正射投影位置及第二汇流排22的正射投影位置。

应理解的是，传感器封装件30中传感元件可位于第一汇流排21的正上方以及第二汇流排22的正上方；传感器封装件30中传感器元件也可位于第一汇流排21的正下方以及第二汇流排22的正下方。在位置上，传感元件均位于汇流排20的同一侧，不包括分设于两侧的情形。

在本实用新型实施例中，汇流排20可以为一体成型，其通过第一汇流排21与第二汇流排22的形状设计引导汇流排中电流的方向，以实现更好的电流测量效果。

需要说明的是，该汇流排20也可以为分体连接，此处不做限定。

在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，汇流排20包括依次电连接的输入汇流排23、第一汇流排21、连接排24、第二汇流排22以及输出回流排25，输入汇流排23与输出汇流排25沿平行于汇流排20贯通方向延伸，第一汇流排21及第二汇流排22沿垂直于汇流排20的贯通方向延伸，连接排24电连接第一汇流排21的输出端以及第二汇流排22的输入端。该汇流排20中第一汇流排21与第二汇流排22的电流方向是平行且相反的。

需要说明的是，该连接排24的设置目的在于引流，其形状不限于弧形，还可以是线形、M形或者其他形状，此处不做限定。

该输入汇流排23与该输出汇流排25均为沿汇流排20的贯通方向延伸，进而引导电流流向为平行于汇流排贯通方向，输入汇流排23与输出汇流排25的厚度及宽度只要能满足安全要求即可，不做具体限定。

在本实用新型一实施例中，该输入汇流排23呈L型，其远离第一汇流排21的部分与靠近第一汇流排21的部分呈30-150度夹角，如90度夹角。该输出汇流排25呈L型，其远离第二汇流排22的部分与靠近第二汇流排22的部分呈30-150度夹角，如90度夹角。为便于与待测电流载体连接，该输入汇流排23中远离第一汇流排21的部分呈叉型。该输出汇流排25中远离第二汇流排22的部分呈叉型。

需要说明的是，该输入汇流排、输出汇流排的形状不限于L型，输入汇流排中远离第一汇流排的部分不限于叉型。此处不做限定。

本实用新型的一实施例中，传感器封装件30中传感元件包括第一传感元件与第二传感元件，第一传感元件位于第一汇流排21的正射投影位置；第二传感元件位于第二汇流排22的正射投影位置；第一传感元件靠近第二传感元件设置。第一传感元件与第二传感元件平行于汇流排，其与汇流排的距离仅为几毫米。

需要说明的是，该第一传感元件可位于第一汇流排的正上方，第二传感元件位于第二汇流排的正上方，第一传感元件与第二传感元件呈轴对称设置在汇流排的上方。为更好的完成电流测量，第一传感元件与第二传感元件之间的距离应足够的近。

在本实用新型的一个实施例中，该第一传感元件包括2个沿第一汇流排21的延伸方向设置的磁阻传感堆叠；该第二传感元件包括2个沿第二汇流排22的延伸方向设置的磁阻传感堆叠。该磁阻传感堆叠的磁敏感方向均为平行于第一汇流排21的延伸方向。磁阻传感堆叠经电连接后形成惠斯通电桥结构。

应理解的是，为实现差分磁场信号，位于第一汇流排21上方的磁阻传感堆叠彼此之间不直接电连接，位于第二汇流排22上方的磁阻传感堆叠彼此之间也不直接电连接。

在本实用新型实施例中，传感元件包括2N个磁阻传感堆叠，各磁阻传感堆叠的磁灵敏方向相同且位于第一汇流排的延伸方向，其中N为不小于1的自然数。

应理解的是，传感元件中2N个磁阻传感堆叠设于汇流排的同一侧，其中N个磁阻传感堆叠设于第一汇流排的正上方或正下方，其余N个磁阻传感堆叠设于第二汇流排的正上方或正下方。该2N个磁阻传感堆叠的磁灵敏方向均是相同的。

本实用新型实施例中，传感器封装件除了传感元件(未示出)，其还包括电极单元32和封装材料33；电极单元32分别与传感元件中的磁阻传感堆叠电连接；封装材料用于封装传感元件以及部分电极单元。

应理解的是，各磁阻传感堆叠可通过电极单元32相互连接，形成惠斯通电桥结构，该惠斯通电桥结构不限于惠斯通半桥结构、惠斯通全桥结构。

该电极单元32除了连接各磁阻传感堆叠的引线部分，还包括4个引脚，该4个引脚分别为电源输入端、电源输出端、信号输入端、信号输出端。该4个引脚可朝远离汇流排20的方向延伸。该4个引脚为未被封装材料所封装的部分。

为避免各引脚之间信号影响，本电流传感器的外壳10在各引脚之间设置有引脚分隔块126，具体如图5所示。该引脚分隔块126的数量可以为5块，具体可依据传感器封装件中引脚数量进行更改，此处不做限定。

在本实用新型的一些实施例中，该传感器封装件30除了传感元件、电极单元32、封装材料33，还可以包括信号调理单元(未示出)。该信号调理单元通过电极单元32中各引线与各磁阻传感堆叠电连接，获取差分磁场信号，同时对该差分磁场信号进行差分处理，将磁场信号转换为随汇流排20电流变化的输出信号。

具体的，该信号调理单元还可用于对差分磁场信号进行温度补偿和/或非线性补偿，保证电流传感器的高精度和低温漂。

需要说明的是，该信号调理单元可以在传感器封装件30的外部单独设置，也可以内封装于传感器封装件30中，此处不做具体限定。

在本实用新型的一个实施例中，壳体包括可拆卸连接的下壳体和上壳体。下壳体11包括依次连接的底面板111、第一侧面板112、第一顶面板113；该底面板111位于下壳体11的底部，用于封闭汇流排20的底部；该第一侧面板112位于下壳体11的侧面，用于封闭汇流排20中平行于于贯通方向的一侧面；该第一顶面板113位于下壳体11的顶部，用于封闭汇流排的部分顶面；

为避免第一汇流排21与第二汇流排22直接接触，下壳体11中设置了汇流排分隔块116，该汇流排分隔块116分别与底面板111、第一侧面板112以及第一顶面板113垂直连接，起到分隔第一汇流排与第二汇流排，以及固定汇流排位置的作用。

为固定汇流排与下壳体的位置，下壳体中还可以设置第一分隔块和第二分隔块，由下壳体的第一侧面板位置朝第一汇流排延伸方向延伸，通过第一分隔块分隔第一汇流排与输入汇流排，通过第二分隔块分隔第二汇流排与输出汇流排。其中，该第一分隔块与第二分隔块均为绝缘材质。

如图5及图8所示，上壳体12包括相互连接的第二侧面板121以及第二顶面板122，第二侧面板121用于包围汇流排20中平行于汇流排贯通方向的另一侧面；该第二顶面板122位于上壳体12的顶面，用于封闭汇流排20的其余部分顶面。

应理解的是，壳体中的第一腔为由底面板111、第一侧面板112、第一顶面板113、第二侧面板121以及第二顶面板122所围成的。

在本实用新型实施例中，如图5所示，上壳体12还包括位于引脚分隔块126，该引脚分隔块126位于第二侧面板121的侧面，朝垂直于汇流排贯通方向延伸。

如图5所示，上壳体12还包括位于第二顶面板122上方的第三顶面板124、第三侧面板123、第四侧面板125，该第二顶面板122、第三顶面板124、第三侧面板123以及第四侧面板125围成第二腔；

在本实用新型的一个实施例中，为实现可拆卸连接，第一顶面板113中远离底面板111的位置形成有一L型限位座114；第二顶面板122中靠近第三顶面板的位置形成有与L型限位座相适配的限位槽128。该L型限位座114可沿垂直于汇流排20贯通方向移动延伸进限位槽128内，以阻止下壳体11与上壳体12脱离。

进一步地，在下壳体11的底板111中远离第一侧面板112的端部位置还形成有一凸起限位座115；在上壳体12的第二侧面板121中远离第二腔的位置设置有一与该凸起限位座115相适配的凹槽127；进而在L型限位座114延伸进限位槽128时，该凸起限位座115可显然地伸入该凹槽127中，限制了下壳体11的移动。

在本实用新型实施例中，该电流传感器呈飞机型，该汇流排中凸出外壳的部分呈机翼型。

本实用新型实施例中，电流传感器中壳体的底部设置有3个凸块，该凸块可用于避免电流传感器与PCB板等外界载体直接接触时发生短路等异常情况，影响了电流传感器的正常使用。该凸块的数量可不限于3个，可以为2个或2个以上，此处不做具体限定。

以上仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电流传感器，其特征在于，包括：

壳体，形成有彼此绝缘的第一腔和第二腔；

汇流排，其经所述第一腔与所述壳体贯通连接，用于引导待测量的电流；

传感器封装件，其经所述第二腔与所述壳体固定连接，用于检测由流过所述汇流排的电流感应出的磁场；至少部分的所述传感器封装件位于所述汇流排的正射投影位置；所述传感器封装件的磁灵敏方向垂直于所述汇流排的贯通方向。

2.根据权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，

所述汇流排包括相互平行的第一汇流排和第二汇流排；

所述第一汇流排与所述第二汇流排具有相反的电流方向，且分别垂直于所述贯通方向；

所述传感器封装件中传感元件位于所述第一汇流排的正射投影位置及所述第二汇流排的正射投影位置。

3.根据权利要求2所述电流传感器，其特征在于，所述汇流排还包括：

输入汇流排，与所述第一汇流排的输入端电连接；

连接排，分别与所述第一汇流排的输出端以及所述第二汇流排的输入端电连接，形成汇流通道；

输出汇流排，与所述第二汇流排的输出端电连接。

4.根据权利要求3所述的电流传感器，其特征在于，

所述传感元件包括：

第一传感元件，位于所述第一汇流排的正射投影位置；

第二传感元件，位于所述第二汇流排的正射投影位置；

所述第一传感元件与所述第二传感元件的距离为0.6～1.4mm。

5.根据权利要求2所述的电流传感器，其特征在于，

所述传感器封装件包括：

所述传感元件，其包括2N个磁阻传感堆叠；各所述磁阻传感堆叠的磁灵敏方向相同且位于所述第一汇流排的延伸方向，其中N为不小于1的自然数；

电极单元，分别与所述2N个磁阻传感堆叠电连接；

封装材料，用于封装所述传感元件以及部分所述电极单元。

6.根据权利要求2所述的电流传感器，其特征在于，

所述传感器封装件包括：

所述传感元件，其包括2N个磁阻传感堆叠，各所述磁阻传感堆叠的磁灵敏方向相同且位于所述第一汇流排的延伸方向，其中N为不小于1的自然数；

信号调理电路；

电极单元，分别与所述2N个磁阻传感堆叠以及所述信号调理电路电连接；

封装材料，用于封装所述2N个磁阻传感堆叠、所述信号调理电路以及部分所述电极单元。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的电流传感器，其特征在于，

所述第一腔与所述第二腔呈“T”型分布，所述第二腔位于所述第一腔的上方或下方；

所述传感器封装件中传感元件为TMR磁阻元件或GMR磁阻元件或AMR磁阻元件。

8.根据权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，

所述壳体包括可拆卸连接的下壳体和上壳体；所述可拆卸连接为卡接、铆接、螺栓连接中的至少一种；

所述下壳体中依次连接的底面板、第一侧面板、第一顶面板与所述上壳体中相互连接的第二侧面板和第二顶面板围成所述第一腔；

所述上壳体中所述第二顶面板以及位于所述第二顶面板上方的第三顶面板、第三侧面板及第四侧面板围成所述第二腔。

9.根据权利要求8所述的电流传感器，其特征在于，

所述上壳体与所述下壳体呈卡扣连接；

所述第一顶面板中远离所述底面板的位置形成有一L型限位座；所述第二顶面板中靠近所述底面板的位置形成有与所述L型限位座相适配的限位槽；

所述限位座经延伸进入所述限位槽适配时，所述上壳体与下壳体呈锁定状态。

10.根据权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，

所述壳体为绝缘材料；

所述汇流排为导电材料；所述汇流排呈扁平型；

所述传感器封装件中传感元件与所述汇流排平行设置。