JP2005090982A - Current sensor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、主として産業用の汎用インバータ、モータ制御等に用いられる電流センサーに関する。 The present invention relates to a general-purpose inverter for industrial use, a current sensor used for motor control and the like.
図10に示す従来のこの種の電流センサーにおいて、巻線までの組立工程は、コア形状に対応して形成された金具100内にC形に形成されたシート状のコアを複数枚挿入してC形コア101とし、金具100の爪102を曲げ、上下方向からボビン半体104、105をそれぞれ被せ、その外周にマイラーテープ106を巻回して一体化していた。
In the conventional current sensor of this type shown in FIG. 10, the assembly process up to the winding is performed by inserting a plurality of sheet-shaped cores formed in a C shape into the
その後、一体化されたボビン半体104、105からなるボビンの巻胴部の外周に三層皮膜電線107を巻き、三層皮膜電線107とコア101との間に絶縁紙108を挿入していた。
After that, the three-layer coated
そして、この組立体のコア101のギャップにプリント基板109に組込まれたホール素子110を配置し、これらは外装ベース111上に組込まれ、箱状の外装ケース112を被せて電流センサーを構成していた。
A
この従来の電流センサーにおいては、電線(1次回路)と、金具100やコア101(2次回路)との沿面距離を確実にとるために三層皮膜電線107やこの三層皮膜電線107が巻回されるボビンを使用しなければならなかった。
In this conventional current sensor, the three-layer coated
この三層皮膜電線107は、図11に示すように、銅線107aの外周が、例えばポリエステル系樹脂からなる第1層107b、同じくポリエステル系樹脂からなる第2層107c、ポリアミド系樹脂からなる第3層107d等で被覆して形成されたもので、一般的なポリエステル皮膜電線やポリウレタン皮膜電線に比べかなり高価であり、また、ボビン等を付けることは、金型費用が発生し、さらに部品種類、点数を増やしてしまう、という問題があった。
As shown in FIG. 11, in the three-layer coated
図10に示したこの従来の電流センサーは、C形コア101を用いており、三層皮膜電線107をボビンに巻回する場合、C形コア101の内側の狭い空間内に三層皮膜電線107を通さなければならないため、巻きづらく、また、巻線時に三層皮膜に傷を付けないように注意しなければならず、さらに三層皮膜電線107自体が硬く巻きづらい等の問題があった。
This conventional current sensor shown in FIG. 10 uses a C-
これに対し、三層皮膜電線107を用いることなく1次回路−2次回路間の沿面距離をとれるようにした先行例として特開平5−333059が存在する。
On the other hand, Japanese Patent Laid-Open No. 5-333059 exists as a prior example in which the creepage distance between the primary circuit and the secondary circuit can be obtained without using the three-layer coated
この電流センサーは、図12(a)、(b)に示すように、ギャップを隔てて対向する一端と互いに当接する他端を有する一対のコア200、このコア200の当接端部が挿入される窓部201が形成された胴部202を有するコイルボビン203、このコイルボビン203の胴部202の周囲に巻回されるコイル204、上記コア200のギャップ内に配置され、コイル204へ導入される被検出電流に応じた出力信号を導出する感磁素子205、この感磁素子205とその他の回路素子が搭載され、上記コイルボビン203に支持される回路基板206を備えた構成としている。
しかしながら、この電流センサーでは、コイル204はボビン203の胴部202の周囲に巻回しており、その端末はボビン203の切り欠き207を通した後、下方に曲げてコイル口出し208としており、コイル204の巻回作業およびその端末の処理が煩雑であり、作業性が悪いという課題があった。
However, in this current sensor, the
また、ボビン203の一端部に回路基板206が設けられ、ボビン203の他端部は開口した構造となっているため、強度的に弱い、という課題もあった。
Further, since the
この発明は上記のことに鑑み提案されたもので、その目的とするところは、三層電線を用いなくとも1次回路−2次回路間の沿面距離を確保でき、かつ組立性も良好で、十分な強度を有する電流センサーを提供することにある。 The present invention has been proposed in view of the above, and its object is to ensure a creepage distance between the primary circuit and the secondary circuit without using a three-layer electric wire, and to have good assembly. The object is to provide a current sensor having sufficient strength.
請求項1記載では、互いに向かい合わせて配置され、一体化されボビン1を形成する第1、第2のボビン半体2、3と、このボビン1に装着される予め巻回形成されたコイル6と、前記ボビン1の各側板11にそれぞれ組込まれる、第1、第2の脚5a,5bを有するコア5と、前記ボビン1の背面側に組込まれ、前記コア5のギャップ間に配置されるホール素子7を有するプリント基板8とを備え、
前記第1のボビン半体2には前記コア5の第1の脚5aが挿通される筒状のコア脚挿通部16が形成され、
前記第2のボビン半体3には前記コア脚挿通部16が内部に挿通収納され、かつ外周に前記コイル6が装着される筒状のコイル装着部22が形成され、
前記コア5の第2の脚5bは前記ボビン1の背面外側に配置され、互いに対向配置された脚5bの端部間に前記ホール素子7が配置された構成とし、上記目的を達成している。
According to claim 1, first and
The
The
The
請求項2記載では、請求項1記載において、別途予め作製された前記コイル6はコイル本体6cと、その両側の引出線6a,6bからなり、リング状に巻回された前記コイル本体6cを前記ボビン1内のコイル装着部22の外周に嵌め込み装着する構成としている。
According to
請求項3記載では、請求項1記載において、前記第2のボビン3の底板10Aの正面側には一対の切欠き状のコイル引出線位置決め兼突出部21が形成され、その上方に配置された前記コイル6の引出線6a,6bが前記コイル引出線位置決め兼突出部21から外部に引出され、突設する構成としている。
According to
請求項4記載では、請求項1記載において、前記ボビン1は、底板10,10Aと、その両側部にそれぞれ立設された側板11と、正面側に位置する正面板12と、反対側の背面側に設けられた背面板14,14Aと、上部を覆う上板13とを有し、内部に前記コア5の第1の脚5a、前記コイル脚挿通部16、コイル装着部22が設けられ、このコイル装着部22の外周に装着された前記コイル6が設けられた構成としている。
According to claim 4, in claim 1, the bobbin 1 includes
以上のように請求項1記載の本発明によれば、ボビン1内に形成された筒状のコア脚挿通部16内にコア5の一方の脚5aを挿通し、コア脚挿通部16の外側のコイル装着部22の外周上にコイル6のコイル本体6cを設け、また、コア5の連結部5c側はボビン1の側面の外側に位置させ、ボビン1によってコイル6とコア5との沿面距離を確保できるようにしたため、使用する電線を三層皮膜電線から単層構造のポリエステル皮膜電線またはポリウレタン皮膜電線等に変更可能となりコストダウンを図ることができ、また、電線の直径を三層皮膜分だけ小径化でき、必要最小限の大きさに小型化できる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, one
また、請求項2記載の本発明によれば、コイル6は予め別工程で電線を半自動化によってコイル形状に形成し得、コイル本体6cの中空部分をコイル装着部22の外周に単に挿入するだけで簡単にコイル6を装着でき、第1、第2のボビン半体2、3を一体化する組立工程の中での巻線作業を不要としたため作業性が向上し、かつ電線の巻き太りを最小限に抑え、この点からも小型化を図ることができる。
According to the second aspect of the present invention, the coil 6 can be formed into a coil shape by semi-automating the electric wire in a separate process in advance, and the hollow portion of the
さらに、請求項3記載の本発明によれば、コイル6の直線状の引出線6a、6bはそのまま簡単にボビン1の外部に突出させることができ、この点からも作業性が良好である。
Furthermore, according to the third aspect of the present invention, the
また、請求項4記載の本発明によれば、ボビン1は、底板10、10A、正面板12、側板11、上板13、背面板14、14A等によるいわゆる密閉構造となっており、十分な強度を有する。
Further, according to the present invention described in claim 4, the bobbin 1 has a so-called hermetically sealed structure with the
以下、図面に沿って本発明を説明する。 The present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施例にかかる電流センサーの分解斜視図、図2はボビン部分の拡大斜視図を示す。 1 is an exploded perspective view of a current sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged perspective view of a bobbin portion.
本発明における電流センサーは、図1に示すように、互いに対向配置され、一体化される第1、第2のボビン半体2、3からなるボビン1と、このボビン1の各側面11に、一方の脚5aと他方の脚5bとが連結部5cによって連結され、金具4とともに組込まれる一対のコア5と、前記ボビン1に組込まれ、かつ巻始め、巻終わりのコイル引出線6a,6bが底板10の正面側から外部に引出され、かつコイル本体6cがボビン1内に装着されるコイル6と、前記ボビン1の背面側に組込まれるホール素子7を有するプリント基板8と、ボビン1とコア5の他方の脚5bとの間に挿入され、コア5の他方の脚5bのガタつきを防止するほぼ逆U字状をなす板状のクリップ9とを備えて構成されている。
As shown in FIG. 1, the current sensor according to the present invention includes a bobbin 1 composed of first and
次に上記各部材の構成について説明する。 Next, the configuration of each member will be described.
前記第1のボビン半体2は、底板10と、この底板10の外側部側に立設された側板11と、ボビン半体2の正面側から半面側にかけて設けられた正面板12、上板13および背面板14とを有し、これらは絶縁性の樹脂を成形することによって一体成形されている。
The
底板10の正面側にはコイル6のコイル引出線6a,6bを外部に引出すための引出溝15が形成されている。この引出溝15は底板10の内端部から側板11に向って直線状に形成されている。
On the front side of the
側板11の内面ほぼ中央部には、内部にコア5の一方の脚5aが挿通される筒状のコア脚挿通部16が形成されている。
A cylindrical core
第1のボビン半体2の側板11にはコア5の一方の脚5aを挿通するための挿通孔が形成され、この挿通孔はコア脚挿通部16と連通している。また、側面11には金具4に組込まれたコア5を装着するコア取付部17が設けられているとともに、側板11の他端部側にプリント基板取付部18が突設されている。
An insertion hole for inserting one
コア取付部17は、側面側が開口しコア挿入部となっており、詳しくは図2に示すように、全体形状はほぼコ字状をなし、底板17a、正面板12側に位置する端板17bおよび上板17cを有している。底板17a上にコア5の連結部5cが載置され、コア5の一方の脚5aがコア脚挿通部16内に挿通される。
As shown in FIG. 2, the
また、図1に示すように、プリント基板取付部18にはそのほぼ中央部にコア5の連結部5cの他端部側およびコア5の他方の脚5b側を案内する切欠き部19が形成されている。この切欠き部19を介し上下に2分割された各プリント基板取付部18の内面の外端部には突部18aが形成され、その内側に板状のプリント基板8を嵌挿して取付けるための溝状部分20が形成されている。
Further, as shown in FIG. 1, the printed
コア5の他方の脚5bは、第1のボビン半体2の背面板14と、ホール素子7を有するプリント基板8の内面との間に配置され、脚5bの内端部はホール素子7と対向配置される。なお、他方の脚5bの先端部内側にはクリップ係合用の突部5eが形成されている。
The
第2のボビン半体3は第1のボビン半体2と同様に底板10A、側板11、上板13および背面板14Aとを有している。この第2のボビン半体3の第1のボビン半体2の正面板12と対応する部分は開口しており、第2のボビン半体3の上板13の正面側の長さ寸法cは、第1のボビン半体2の上板13の内端から第2ボビン半体3に向って突出した正面板12の端部までの長さ寸法cと等しく形成され、第2のボビン半体3に対し第1のボビン半体2を組込んだ場合、第2のボビン半体3の正面側の開口部分と対応した形状に形成された第1のボビン半体2の正面板12が位置され、開口部分は塞がれる。
Similar to the
第2のボビン半体3の底板10Aの正面側には外側から内側に向うほぼ逆U字状の引出線位置決め兼突出部21が一対形成され、この引出線位置決め兼突出部21を介しコイル6の巻始め、巻終わりの引出線6a,6bが下方に突出される。なお、この引出線位置決め兼突出部21は第2のボビン半体3に対し第1のボビン半体2を組込んだ場合、その引出溝15と整合する位置に形成されている。
On the front side of the
第2のボビン半体3の側板11の内面ほぼ中央部には第1のボビン半体2のコア脚挿通部16が内部に挿入される筒状のコイル装着部22が形成されている。
A cylindrical
なお、第2のボビン半体3の側板11にも第1のボビン半体2と同様の構成のコア取付部17、プリント基板取付部18が形成されている。
Note that a
第2のボビン半体3の背面板14Aの内端部14aは、詳しくは図2に示すように、上板13の端部13aから第1のボビン半体2側に向って、長さ寸法aだけ突出している。この第2のボビン半体3の上板13の端部13aから背面板14の端部14aまでの長さ寸法aは、第1のボビン半体2側の上板13の端部13aから側板11までの長さ寸法aと等しく形成されている。また、第1のボビン半体2の背面板14と側板11との結合部分は外側に突出し、段部14bが形成され、第1、第2のボビン半体2、3を合体させた場合、この段部14bに第2のボビン半体3の背面板14Aの端部14aが当接するようになっている。
As shown in detail in FIG. 2, the
また、第1のボビン半体2の背面板14の端部14cは上板13の端部13aより第2のボビン半体3側に向って突出しており、第1、第2のボビン半体2、3を合体させた場合、その突出部分は第2のボビン半体3の上板13の下部に挿入・位置される。
The
また、第2のボビン半体3の底板10Aの正面側から背面側の長さ寸法bは、第1のボビン半体2の底板10の対応する部分の長さ寸法より若干大きく形成され、底板10A上に底板10を載置・収納できるようになっている。底板10A上に底板10を載置し第1、第2のボビン半体2、3を合体させた場合、第2のボビン半体3の上板13の端部13aと第1のボビン半体2の上板13の端部13aとが接合される。また、第2のボビン半体3の背面板14Aの長さ寸法aを有する延設部分の内側に、第1のボビン半体2の背面板14の外面が当接し、かつ第2のボビン半体3の背面板14Aの延設部分の端部14aは第1のボビン半体の背面板14の段部14bに当接し、位置決めされる。
The length dimension b from the front side to the back side of the
この場合、図5に示すように、第1のボビン半体2の背面板14の外面上方部に凸状の係合部24が形成され、この係合部24は、これより長い寸法でもって形成された第2のボビン半体3の背面板14Aに形成された係合穴25(図1、図2参照)に係合され位置決め固定される。
In this case, as shown in FIG. 5, a convex engaging portion 24 is formed at the upper portion of the outer surface of the
なお、第1、第2のボビン半体2、3の各底板10、10Aの下面外端部に取付面への載置用のスタンドオフ23がそれぞれ突設されている。各プリント基板取付部18の下部にも対応してスタンドオフ23がそれぞれ形成されている。
In addition,
ホール素子7を有し、かつ下方から複数本の端子26が突設されたプリント基板8の各側部にはコア5の連結部5cの他端部側であって他方の脚5bより外側に突出した突出部5dを逃すための切欠き8aが形成されている。また、この切欠き8aの下方には、詳しくは図3に示すように、切欠き状の係合部8bが形成されている。一方、プリント基板取付部18の内面下方に桟状の係合部18bが形成され、プリント基板8をプリント基板取付部18に取付ける際、この係合部18bに係合部8bが係合し、プリント基板8はプリント基板取付部18に位置決め固定される。
Each side portion of the printed
第1、第2のボビン半体2、3の背面板14、14A側に設けられるほぼ逆U字状のクリップ9は一対のアーム9aを有している。アーム9aはやや先細に形成され、かつ内端には外側に突出する段部9bが形成され、この段部9bはコア5の他方の脚5bの突部5eと係合される。
The substantially inverted
コア5を収納する金具4は縦断面がほぼコ字状をなしている。金具4は、詳しくは図4に示すように、コア5の連結部5cの内面に当接される長方形状をなす板状の側板4aと、連結部5cの上下面にそれぞれ当接される上板4bおよび下板4cと、上板4bおよび下板4cの端部にそれぞれ長さ方向に沿って互い違いに形成された折曲片4d、4eと、上板4bおよび下板4cの長さ方向に沿って延設され、折曲することによって連結部5cの他端面部の突出部5dに当接される折曲片4fとを有し、これらによってコア5は締付け固定される。また、金具4は、折曲片4bの根元部分であって折曲片4d、4eと同方向に延び、プリント基板取付部18内に位置する一対の突出片8gを有している。この突出片8gは位置が互い違いではなく、上下同位置に形成されている。
The metal fitting 4 that houses the
コア5はシート状のコアを積層したものからなるが、その他フェライト、圧粉磁心等を用いることも可能であり、金具4を省略することもできる。
The
コイル6は、図1に示すように、ほぼリング状の巻線部からなるコイル本体6cとコイル引出線6a、6bとからなり、太目の電線を治具(図示せず)を介し別途予め巻回して形成されている。この場合、コイル本体6cの内径は第2のボビン半体3のコイル装着部22の外径とほぼ等しく形成されている。
As shown in FIG. 1, the coil 6 is composed of a
図5は電流センサーの組立状態の平面図、図6は正面図、図7は側面図、図8は図7中A−A線断面図、図9は図5中B−B線断面図を示す。 5 is a plan view of the assembled state of the current sensor, FIG. 6 is a front view, FIG. 7 is a side view, FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. Show.
次に組立例について説明する。 Next, an assembly example will be described.
まず、予め所定の形状に形成されたコイル6を第2のボビン半体3のコイル装着部22の外周に取付け、そのコイル引出線6a、6bを引出線位置決め兼突出部21から下方に突出させる。その引出し作業はコイル6の下方に切欠き状の引出線位置決め兼突出部21があるため、きわめてスムースに行うことができる。
First, the coil 6 formed in a predetermined shape is attached to the outer periphery of the
次に、第2のボビン半体3の底板10A上に第1のボビン半体2の底板10を載置し、第1、第2のボビン半体2、3の各上板13の各端部をつき合わせると、第1のボビン半体2の正面板12は第2のボビン半体3の正面部の開口部分に配置される。また、前述のように、第1のボビン半体2の背面板14の端部14c側は第2のボビン半体3の上板13内に挿入され、かつ背面板14は背面板14Aの内側に当接配置される。
Next, the
この際、第1のボビン半体2の筒状のコア脚挿入部16は第2のボビン半体3の筒状のコイル装着部22内に挿入される。
At this time, the cylindrical core
また、第2のボビン半体3の底板10Aの引出線位置決め兼突出部21と、第1のボビン半体2の底板10の引出溝15とが合致するので、引出されているコイル引出線6a、6bはそのまま引出され、かつ位置決め固定される。
Further, since the lead wire positioning / projecting
次に、ボビン1のプリント基板取付部18の溝状部分20にホール素子7を有するプリント基板8を差し込んで取付ける。この場合、図3に示すように、プリント基板8の外側に位置し、かつプリント基板8の両側部下方に形成された切欠き状の係合部8bはプリント基板取付部18の内面下方に形成された柱状の係合部18bに係合され、抜けが防止される。
Next, the printed
次に、ボビン1の各側面11のコア取付部17に、金具4を取付け、折曲片4d〜4fを折曲て締め付けられたコア5がそれぞれ取付けられる。この場合、各コア5の一方の脚5aはコイル脚挿通部16の両側から内部にそれぞれ挿通され、各脚5aの端部はコイル脚挿通部16のほぼ中央部で互いに接合される。また、各コア5の他方の脚5bはボビン1の背面板14A側に間隔を介し配設され、かつそれらの端面は所定の間隔を介し対向配置され、その間にホール素子7が配置される。また、各コア5の連結部5cの他端部側に形成された突出部5dはプリント基板8の切欠き8a部分に位置される。なお、金具4の突出片4gは、折曲片4d〜4fのように折り曲げられることなく、図8に示すように、プリント基板取付部18の切欠き部19内に位置される。
Next, the metal core 4 is attached to the
次に、先端が挿入しやすいように先細に形成された一対のアーム9aを有する逆U字をなすクリップ9をボビン1の背面板14Aとコア5の他方の脚5bとの間の隙間に挿入する。この場合、クリップ9の各アーム9aはコア5の他方の脚5bの内面側であって連結部5aと突部5e間にそれぞれ挿入される。また、アーム9には段部9bが形成され、クリップ9を下方に押し込んだ場合、この段部9bの上部がコア5の他方の脚5bの突部5eの下側に位置・係合し、抜けが防止される。また、他方の脚5bも位置決め固定され、ガタ付きが防止される。
Next, an inverted
これによって電流センサーが完成する。 This completes the current sensor.
1 ボビン
2 第1のボビン半体
3 第2のボビン半体
4 金具
4a 側板
4b 上板
4c 下板
4d 折曲片
4e 折曲片
4f 折曲片
4g 突出片
5 コア
5a 一方の脚
5b 他方の脚
5c 連結部
5d 突出部
5e 突部
6 コイル
6a、6b コイル引出線
6c コイル本体
7 ホール素子
8 プリント基板
8a 切欠き載置部
8b 係合部
9 クリップ
9a アーム
9b 段部
10、10A 底板
11 側板
12 正面板
13 上板
13a 端部
14、14A 背面板
14a 端部
14b 段部
14c 端部
15 引出溝
16 コア脚挿通部
17 コア取付部
18 プリント基板取付部
18a 突部
18b 係合部
19 切欠き部
20 溝状部分
21 引出線位置決め兼突出部
22 コイル装着部
23 スタンドオフ
24 係合部
25 係合穴
26 端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記第1のボビン半体(2)には前記コア(5)の第1の脚(5a)が挿通される筒状のコア脚挿通部(16)が形成され、
前記第2のボビン半体(3)には前記コア脚挿通部(16)が内部に挿通収納され、かつ外周に前記コイル(6)が装着される筒状のコイル装着部(22)が形成され、
前記コア(5)の第2の脚(5b)は前記ボビン(1)の背面外側に配置され、互いに対向配置された脚(5b)の端部間に前記ホール素子(7)が配置されたことを特徴とする電流センサー。 First and second bobbin halves (2) and (3), which are arranged facing each other and integrated to form a bobbin (1), and are pre-wound to be attached to the bobbin (1). A coil (6), a core (5) having first and second legs (5a, 5b) to be incorporated in each side plate (11) of the bobbin (1), and a back side of the bobbin (1) And a printed circuit board (8) having a Hall element (7) disposed between the gaps of the core (5),
The first bobbin half (2) is formed with a cylindrical core leg insertion portion (16) through which the first leg (5a) of the core (5) is inserted,
The second bobbin half (3) is formed with a cylindrical coil mounting portion (22) in which the core leg insertion portion (16) is inserted and housed, and the coil (6) is mounted on the outer periphery. And
The second leg (5b) of the core (5) is arranged outside the back surface of the bobbin (1), and the Hall element (7) is arranged between the ends of the legs (5b) arranged to face each other. A current sensor characterized by that.
The bobbin (1) according to claim 1, wherein the bobbin (1) includes a bottom plate (10, 10A), side plates (11) erected on both sides thereof, a front plate (12) located on the front side, and an opposite side. A back plate (14, 14A) provided on the back side of the upper plate and an upper plate (13) covering the upper portion, and a first leg (5a) of the core (5) and the coil leg insertion portion inside (16) A current sensor comprising a coil mounting portion (22) and the coil (6) mounted on the outer periphery of the coil mounting portion (22).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (3)
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---|---|---|---|---|
JP2012237582A (en) * | 2011-05-10 | 2012-12-06 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | Current sensor |
CN109782043A (en) * | 2017-11-10 | 2019-05-21 | 许继集团有限公司 | Outer card-type current sensor and preparation method thereof, auxiliary production tooling |
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-
2003
- 2003-09-12 JP JP2003320878A patent/JP2005090982A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012237582A (en) * | 2011-05-10 | 2012-12-06 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | Current sensor |
CN109782043A (en) * | 2017-11-10 | 2019-05-21 | 许继集团有限公司 | Outer card-type current sensor and preparation method thereof, auxiliary production tooling |
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CN114487556B (en) * | 2022-02-09 | 2023-01-20 | 蚌埠希磁科技有限公司 | Current sensor |
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