CN112444657A - 电流传感器 - Google Patents

Abstract

电流传感器包括第一汇流条(20)、第二汇流条(30)、第三汇流条(40)、第一检测元件(50)、第二检测元件(60)和第三检测元件(70)。第一汇流条、第二汇流条和第三汇流条分别包括第一凹部(23)、第二凹部(33)和第三凹部(43)。第一凹部和第二凹部具有关于虚拟线对称的形状。第三凹部和第四凹部具有关于虚拟线对称的形状。

Description

电流传感器

技术领域

本公开涉及一种电流传感器.

背景技术

JP 6462850 B公开了一种电流传感器，其构造成检测流过三个汇流条的电流。每个汇流条是具有沿预定方向延伸的线形布线元件。三个汇流条彼此平行设置，并且为三个汇流条设置三个用于检测电流的检测器。

每个汇流条包括从汇流条与检测器重叠的部分凹进的凹部。汇流条凹部具有相同的形状和相同的汇流条凹入方向。结果，汇流条与检测器重叠的部分与相邻汇流条的距离比汇流条的不具有凹部的部分更远。

发明内容

为了减小彼此相邻的汇流条之间产生的电磁感应的影响，优选的是，彼此相邻的汇流条的检测器之间的距离设置为长距离。在上述电流传感器中，汇流条具有彼此相同的形状。因此，相邻汇流条之间的距离需要更长，以延长相邻检测器之间的距离。

本公开的目的是提供一种电流传感器，该电流传感器可以减少在相邻的汇流条之间产生的电磁感应。

电流传感器包括第一汇流条、第二汇流条、第三汇流条、第一检测元件，第二检测元件和第三检测元件。

第一汇流条、第二汇流条和第三汇流条中的每一个在预定方向上伸长并且在排列方向上彼此平行地设置。交流电流过第一汇流条、第二汇流条和第三汇流条。为第一汇流条设置的第一检测元件被构造为检测流过第一汇流条的交流电。为第二汇流条设置的第二检测元件被构造为检测流过第二汇流条的交流电。为第三汇流条设置的第三检测元件被构造为检测流过第三汇流条的交流电。

第三汇流条设置在第一汇流条和第二汇流条之间。第一汇流条包括第一凹部，该第一凹部从第一汇流条的面向第三汇流条并且在垂直于排列方向的厚度方向上与第一检测元件重叠的部分凹入。第二汇流条包括第二凹部，该第二凹部从第二汇流条的面向第三汇流条并且在厚度方向上与第二检测元件重叠的部分凹入。第三汇流条包括第三凹部和第四凹部，第三凹部从第三汇流条的面向第一凹部并且在厚度方向上与第三检测元件重叠的部分凹入，第四凹部从第三汇流条的面向第二凹部并且在厚度方向上与第三检测元件重叠的部分凹入。

将汇流条沿厚度方向投影在其上的虚拟平面定义为投影平面。在投影平面上垂直于排列方向和厚度方向的方向被定义为延伸方向。在投影平面上平行于延伸方向延伸并且穿过第三汇流条的既不是第三凹部也不是第四凹部的部分沿着排列方向的中心的直线被定义为虚拟线。

第一凹部和第二凹部在投影平面上具有关于虚拟线对称的形状。第三凹部和第四凹部在投影平面上具有关于虚拟线对称的形状。

由于第一汇流条和第二汇流条关于虚拟线对称，并且第三汇流条和第四汇流条关于虚拟线对称，因此在第三汇流条的第三凹部的底部和第一汇流条的第一凹部的底部之间在排列方向上的距离可以更长。类似地，第三汇流条的第四凹部的底部与第二汇流条的第二凹部的底部之间在排列方向上的距离可以更长。因此，可以减小在相邻的汇流条之间感应的电磁感应的影响。

附图说明

图1是第一实施例中的电流传感器的剖视图。

图2是图1中的电流传感器的局部透视图。

图3是汇流条的平面图。

图4是示出汇流条在其上投影的投影平面的示意图。

图5是示出第一实施例的另一示例中的汇流条在其上投影的投影平面的示意图。

图6是示出第一实施例的另一示例中的汇流条在其上投影的投影平面的示意图。

图7是示出第一实施例的另一示例中的汇流条在其上投影的投影平面的示意图。

图8是示出第一实施例的另一示例中的汇流条在其上投影的投影平面的示意图。

图9是示出第一实施例的另一示例中的汇流条在其上投影的投影平面的示意图。

图10是第一实施例的另一示例的汇流条的剖视图。

图11是第二实施例中的汇流条在其上投影的投影平面的示意图。

图12是第三实施例中的汇流条在其上投影的投影平面的示意图。

图13是第三实施例的另一示例中的汇流条在其上投影的投影平面的示意图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在以下实施例中，在附图中相同或等同的部分被赋予相同的附图标记。

(第一实施例)

在下文中，将参考附图描述第一实施例。在该实施例中的电流传感器用于检测从逆变器提供给电动机等的三相交流电。电流传感器与汇流条一体配置。

具体地，如图1、2和3所示，电流传感器1包括屏蔽板10和11，三个汇流条20、30和40以及三个检测元件50、60和70。

屏蔽板10和11被配置为屏蔽由三个汇流条20、30和40产生的磁场以及外部干扰磁场。屏蔽板10和11中的每一个均由电磁钢板制成。屏蔽板10和11中的每一个可以由一个电磁板制成，或者可以通过堆叠多个电磁钢板来制成。

对于汇流条20、30和40中的每一个设置一对屏蔽板10和屏蔽板11。即，设置三对屏蔽板10和屏蔽板11。屏蔽板10形成为平板状。屏蔽板11通过弯曲具有矩形形状的板构件的两端以使得两端彼此平行面对而形成。

设置屏蔽板11，使得屏蔽板11的两端面对屏蔽板10。结果，成对的屏蔽板10和屏蔽板11限定容纳空间12、13和14。汇流条20的一部分和检测元件50被容纳在容纳空间12中。汇流条30的一部分和检测元件60被容纳在容纳空间13中。汇流条40的一部分和检测元件70被容纳在容纳空间14中。三对屏蔽板10和11由诸如树脂构件(未示出)的支撑件支撑。从而，在屏蔽板10和屏蔽板11之间限定了容纳空间12、13和14。

汇流条20、30和40中的每一个都是三相交流电流过的导体，并且通过压制诸如铜板的板材来成型。汇流条20、30和40在预定方向上伸长。具有不同相位的电流分别流过汇流条20、30和40。

汇流条20、30和40平行排列，使得汇流条20、30和40的在一端21、31和41与另一端22、32和42之间的部分被容纳在容纳空间12至14中。将汇流条20、30和40平行排列的方向定义为排列方向。汇流条20、30和40的一端21、31和41可以连接到逆变器。汇流条20、30和40的另一端22、32和42可以连接到诸如电动机的负载。

三个汇流条20、30和40分别称为第一汇流条20、第二汇流条30和第三汇流条40。第三汇流条40设置在第一汇流条20和第二汇流条30之间。汇流条20、30和40平行设置，使得汇流条20、30和40的板表面在同一平面上延伸。汇流条20、30和40被嵌入成型到树脂中以防止移位和旋转。

检测元件50、60和70被配置为检测分别流过汇流条20、30和40的交流电。检测元件50、60和70被设置为分别用于第一汇流条20、第二汇流条30和第三汇流条40。检测元件50、60和70在容纳空间12至14中在垂直于排列方向的厚度方向上位于汇流条20、30和40的上侧。

检测元件50、60和70采用使用磁阻元件或霍尔元件的磁检测系统。检测元件50、60和70检测当交流电流过汇流条20、30和40时产生的沿汇流条20、30和40的周向方向的信号磁场。检测元件50、60和70发射与信号磁场强度成比例的信号。

磁阻元件可以是巨磁阻(即，GMR)、隧道磁阻(即，TMR)或各向异性磁阻(即，AMR)。如上所述配置本公开中的电流传感器1。

接下来，将具体描述汇流条20、30和40的形状。如图2和图3所示，第一汇流条20的在厚度方向上与第一检测元件50重叠的部分的形状不同于第一汇流条20的一端21和第一汇流条20的另一端22的形状。类似地，第二汇流条30的在厚度方向上与第二检测元件60重叠的部分的形状不同于第二汇流条30的一端31和第二汇流条30的另一端32的形状。第三汇流条40的在厚度方向上与第三检测元件70重叠的部分的形状不同于第三汇流条40的一端41的形状和第三汇流条40的另一端42的形状。

在第一汇流条20在厚度方向上与第一检测元件50重叠的部分处，第一汇流条20包括第一凹部23和第一台阶24。第一凹部23从第一汇流条20的面对第三汇流条40的部分凹入。第一台阶24是第一汇流条20的在其中设置用于第一汇流条20的屏蔽板11在排列方向的两端的部分。

在第二汇流条30在厚度方向上与第二检测元件60重叠的部分处，第二汇流条30包括第二凹部33和第二台阶34。第二凹部33从第二汇流条30的面对第三汇流条40的部分凹入。第二台阶34是第二汇流条30的在其中设置用于第二汇流条30的屏蔽板11沿排列方向的两端的部分。

在第三汇流条40在厚度方向上与第三检测元件70重叠的部分处，第二汇流条30包括第三凹部43、第四凹部44、第三台阶45和第四台阶46。第三凹部43从第三汇流条40的面对第一凹部23的部分凹入。第四凹部44从第三汇流条40的面对第二凹部33的部分凹入。即，第三汇流条40具有缩窄形状。

第三台阶45是第三汇流条40的一部分，在该部分中设置用于第三汇流条40的屏蔽板11沿排列方向的一端。第四台阶46是第三汇流条40的一部分，在该部分中设置用于第三汇流条40的屏蔽板11沿排列方向的另一端。

接下来，如图4所示，将汇流条20、30和40在厚度方向上投影的虚拟平面定义为投影平面80。厚度方向是图4中的纸平面上的垂直方向。将在投影平面80上与排列方向和厚度方向都垂直的方向定义为延伸方向。

在投影平面80上平行于延伸方向延伸并且穿过第三汇流条40的既不是第三凹部43也不是第四凹部44的部分沿排列方向的中心的直线定义为虚拟线81。

基于以上定义，第一汇流条20的第一凹部23和第二汇流条30的第二凹部33在投影平面80上具有关于虚拟线81对称的形状。第三汇流条40的第三凹部43和第四凹部44在投影平面80上具有关于虚拟线81对称的形状。

在该实施例中，第一凹部23在投影平面80上投影的形状与第二凹部33的类型相同，第三凹部43在投影平面80上投影的形状与第四凹部44的类型相同。具体而言，第一汇流条20的第一凹部23和第二汇流条30的第二凹部33在投影平面80上的形状为矩形。类似地，第三汇流条40的第三凹部43和第四凹部44在投影平面80上的形状为矩形。

第一台阶24和第二台阶34可以具有关于虚拟线81对称或不对称的形状。类似地，第三台阶45和第四台阶46可以具有关于虚拟线81对称或不对称的形状。

第一凹部23和第二凹部33具有与第三凹部43和第四凹部44相同的深度。汇流条的深度是在投影平面80的排列方向上在汇流条的面向相邻汇流条的一端和在排列方向上最深的凹部底部之间的距离。例如，第一凹部23的深度是在第一汇流条20的面向第三汇流条40的一端与第一凹部23在排列方向上最深的底部之间沿排列方向的距离。

由于汇流条20、30和40的形状，第三凹部43的底部可以定位成更靠近虚拟线81，并且第一凹部23的底部可以定位成远离第三汇流条40。因此，确保第三汇流条40的第三凹部43的底部与第一汇流条20的第一凹部23的底部之间的距离是长的。类似地，确保第三汇流条40的第四凹部44的底部与第二汇流条30的第二凹部33的底部之间的距离是长的。因此，可以减小在相邻的汇流条20、30和40之间感应的电磁感应的影响。

另外，不必确保相邻的汇流条20、30和40之间的宽距离。也就是说，不必改变第一汇流条20背离第三汇流条40的一端和第二汇流条30背离第三汇流条40的一端之间在排列方向上的长度。因此，限制了电流传感器1的整体尺寸的增加。

在修改例中，如图5所示，每个汇流条20、30和40不必包括台阶24、34、45和46。凹部23、33、43和44可以具有相同类型的形状或者可以具有不同的深度。

在修改例中，如图6所示，第一汇流条20的第一凹部23和第二汇流条30的第二凹部33可以在投影平面80上具有梯形形状。类似地，第三汇流条40的第三凹部43和第四凹部44可以在投影平面80上具有梯形形状。

在修改例中，如图7所示，第一汇流条20的第一凹部23和第二汇流条30的第二凹部33可以在投影平面80上具有圆形形状。类似地，第三汇流条40的第三凹部43和第四凹部44可以在投影平面80上具有圆形形状。圆形形状是指部分圆弧。圆形形状不仅包括部分正圆弧，而且包括部分椭圆弧和部分任意曲线。

在修改例中，如图8所示，第一汇流条20的第一凹部23和第二汇流条30的第二凹部33可以在投影平面80上具有三角形形状。类似地，第三汇流条30的第三凹部43和第四凹部44可以在投影平面80上具有三角形形状。

在修改例中，如图9所示，第一汇流条20的第一凹部23和第二汇流条30的第二凹部33可以在投影平面80上具有阶梯形状。类似地，第三汇流条40的第三凹部43和第四凹部4可以在投影平面80上具有阶梯形状。凹部23、33、43和44的形状可以是任意形状，同时凹部23和凹部33关于虚拟线81对称，凹部43和凹部44关于虚拟线81对称。

在修改例中，如图10所示，每一个汇流条20、30和40可以形成为圆柱形而不是平板形。可以理解的是，每一个汇流条20、30和40的形状不限于圆柱形，而可以是椭圆柱或多边形柱，例如正方形柱。每一个汇流条20、30和40可以具有柱形形状，同时凹部23和凹部33在投影平面80上关于虚拟线81对称，并且凹部43和凹部44在投影平面80上关于虚拟线81对称。

(第二实施例)

将主要描述第二实施例与第一实施例的不同点。如图11所示，第一汇流条20包括第一突起25。第一突起25从第一汇流条20的背离第三汇流条40的部分远离第三汇流条20突出。第一汇流条20的该部分在厚度方向上与第一检测元件50对应并重叠。第一突起25形成第一汇流条20的第一凹部23的底部。

类似地，第二汇流条包括第二突起35。第二突起35从第二汇流条30的背离第三汇流条40的部分远离第三汇流条40突出。第二汇流条30的该部分在厚度方向上与第二检测元件60对应并重叠。第二突起35形成第二汇流条30的第二凹部33的底部。

由于上述结构，与没有突起25和35的结构相比，在第一突起25的顶端和第二突起35的顶端之间在排列方向上的长度可以更长。此外，第一凹部23和第二凹部33的深度可以比第三凹部43和第四凹部44的深度深。因此，进一步减小了电磁感应的影响。

(第三实施例)

将主要描述第三实施例与第一实施例的不同点。如图12所示，第一凹部23和第二凹部33投影在投影平面80上的形状的类型与第三凹部43和第四凹部44投影在投影平面80上的形状的类型不同。具体而言，第一凹部23和第二凹部33投影在投影平面80上的形状为三角形。相反，第三凹部43和第四凹部44的形状为圆形。因此，可以获得与第一实施例相同的优点。

在修改例中，第一凹部23和第二凹部33投影在投影平面80上的形状可以为圆形，第三凹部43和第四凹部44的形状可以为三角形。例如，第一凹部23和第二凹部33的形状的类型以及第三凹部43和第四凹部44的形状的类型可以在三角形、圆形、矩形、梯形、阶梯形和任意形状之间适当地选择。

在修改例中，如图13所示，第一汇流条20可以包括第一突起25，第二汇流条30可以包括第二突起35。第一凹部23和第二凹部33投影在投影平面80上的形状的类型可以是任意形状，第三凹部43和第四凹部44的形状类型可以是矩形。

(其它实施例)

上述实施例中的电流传感器1的结构仅是示例，并且电流传感器1的结构不限于上述结构，并且可以是能够实现本公开的其它结构。例如，突起25和35的外边缘的形状可以是弯曲的形状而不是成角度的形状。

第一凹部23和第二凹部33可以在延伸方向上具有与第三凹部43和第四凹部44不同的最大长度。例如，在图8中三角形底边的长度中(即，三角形在延伸方向上的最大长度)，第一凹部23的底部和第二凹部33的底部在延伸方向上的长度可以比第三凹部43的底部和第四凹部44的底部在延伸方向上的长度更长。

Claims (6)

1.一种电流传感器，包括：

第一汇流条(20)、第二汇流条(30)和第三汇流条(40)，每一个汇流条均沿预定方向伸长并且在排列方向上彼此平行地排列，交流电流过所述第一汇流条、所述第二汇流条和所述第三汇流条；

第一检测元件(50)，其被配置为检测流过所述第一汇流条的所述交流电；

第二检测元件(60)，其被配置为检测流过所述第二汇流条的所述交流电；和

第三检测元件(70)，其被配置为检测流过所述第三汇流条的所述交流电，其中

所述第三汇流条设置在所述第一汇流条和所述第二汇流条之间，

所述第一汇流条包括第一凹部(23)，所述第一凹部从所述第一汇流条的面向所述第三汇流条并且在垂直于所述排列方向的厚度方向上与所述第一检测元件重叠的部分凹入；

所述第二汇流条包括第二凹部(33)，所述第二凹部从所述第二汇流条的面向所述第三汇流条并且在所述厚度方向上与所述第二检测元件重叠的部分凹入；

所述第三汇流条包括：

第三凹部(43)，所述第三凹部从所述第三汇流条的面向所述第一凹部并且在所述厚度方向上与所述第三检测元件重叠的部分凹入；和

第四凹部(44)，所述第四凹部从所述第三汇流条的面向所述第二凹部并且在所述厚度方向上与所述第三检测元件重叠的部分凹入，

将所述第一汇流条、所述第二汇流条和所述第三汇流条在所述厚度方向上投影的虚拟平面定义为投影平面(80)，

将在所述投影平面上与所述排列方向和所述厚度方向均垂直的方向定义为延伸方向，

将在所述投影平面上平行于所述延伸方向延伸并且穿过所述第三汇流条的既不是所述第三凹部也不是所述第四凹部的部分在所述排列方向上的中心的直线定义为虚拟线(81)，

所述第一凹部和所述第二凹部具有在所述投影平面上关于所述虚拟线对称的形状，以及

所述第三凹部和所述第四凹部具有在所述投影平面上关于所述虚拟线对称的形状。

2.根据权利要求1所述的电流传感器，其中

所述第一汇流条包括第一突起(25)，所述第一突起从所述第一汇流条的背离所述第三汇流条的部分远离所述第三汇流条突出，所述第一汇流条的所述部分在所述厚度方向上与所述第一检测元件重叠，以及

所述第二汇流条包括第二突起(35)，所述第二突起从所述第二汇流条的背离所述第三汇流条的部分远离所述第三汇流条突出，所述第二突起的所述部分在所述厚度方向上与所述第二检测元件重叠。

3.根据权利要求1或2所述的电流传感器，其中

所述第一凹部具有投影在所述投影平面上的形状，所述第一凹部的所述形状与所述第二凹部的形状为相同类型，以及

所述第三凹部具有投影在所述投影平面上的形状，所述第三凹部的所述形状与所述第四凹部的形状为相同类型。

4.根据权利要求3所述的电流传感器，其中

所述第一凹部和所述第二凹部在所述投影平面上的所述形状的所述类型为矩形，以及

所述第三凹部和所述第四凹部在所述投影平面上的所述形状的所述类型为矩形。

5.根据权利要求3所述的电流传感器，其中

所述第一凹部和所述第二凹部在所述投影平面上的所述形状的所述类型为梯形，以及

所述第三凹部和所述第四凹部在所述投影平面上的所述形状的所述类型为梯形。

6.根据权利要求1或2所述的电流传感器，其中

所述第一凹部和所述第二凹部投影在所述投影平面上的所述形状的类型与所述第三凹部和所述第四凹部投影在所述投影平面上的所述形状的类型不同。

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