電流傳感器和制造電流傳感器的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量流經(jīng)電流通路的電流的電流傳感器，和制造該電流傳感器的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為了測(cè)量安裝在車輛上的蓄電池的電流或者供給到電機(jī)的電流，已經(jīng)使用一種電流傳感器，其設(shè)置有諸如霍爾元件這樣的磁性檢測(cè)元件和磁性屏蔽芯，檢測(cè)從諸如匯流條這樣的電流通路產(chǎn)生的磁性，并且測(cè)量流經(jīng)電流通路的電流(例如，見專利文獻(xiàn)I至3)。
[0003]引用列表
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:JP-A-2010-223868
[0006]專利文獻(xiàn)2:JP-A-2010-2277
[0007]專利文獻(xiàn)3:JP-B_4515855

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]技術(shù)問題
[0009]在該背景中，隨著近年來電動(dòng)車輛等廣泛地分布，已經(jīng)研宄了大電流(例如，600A)經(jīng)由諸如匯流條這樣的電流通路的流通。
[0010]為了檢測(cè)流經(jīng)電流通路的這樣的電流，可以考慮使用具有其中磁性屏蔽芯500圍繞電流通路600延伸的結(jié)構(gòu)的電流傳感器，利用磁性檢測(cè)元件400檢測(cè)磁性，如圖10(a)和10(b)所示。如果試圖利用電流傳感器測(cè)量大電流流經(jīng)的電流通路600的電流，則由電流傳感器測(cè)量的電流值變得比實(shí)際電流值小，并且不能夠保持由電流傳感器測(cè)量的電流值與實(shí)際電流值之間的線性關(guān)系。這是因?yàn)榇判云帘涡?00不能夠在間隙部510處充分匯聚產(chǎn)生自電流通路600的磁通，并且在芯部處產(chǎn)生所謂的磁飽和狀態(tài)。
[0011]作為對(duì)于芯部處的磁飽和的對(duì)抗措施，能夠考慮如下兩個(gè)措施。
[0012](I)通過增加芯部的寬度以增加芯部的在間隙部處互相面對(duì)的端表面的面積來減少由芯部匯聚的磁通密度(每單位面積的磁通)。
[0013](2)通過擴(kuò)寬芯部的間隙部以增加芯部的在間隙部處互相面對(duì)的兩個(gè)端表面之間的間隔，并且增加間隙部處的阻抗，來減少由芯部匯聚的磁通密度。
[0014]然而，前述措施(I)具有磁性屏蔽芯的尺寸增加的問題，并且前述措施(2)具有另一問題，從外部流向電流傳感器的并且不是檢測(cè)目標(biāo)的磁場(chǎng)噪音具有更大的影響。
[0015]為解決這樣的問題，可以考慮如圖11所示的設(shè)置有形成為U形的磁性屏蔽芯500的電流傳感器。根據(jù)該電流傳感器，流經(jīng)電流通路600的電流匯聚在對(duì)應(yīng)于電流通路600的匯流條在寬度方向上的兩側(cè)上。于是，由在電流通路600的兩側(cè)上流通的電流作為生成源所產(chǎn)生的磁通，在由磁性檢測(cè)元件400檢測(cè)的磁通中成為主要的。如果生成源與磁性檢測(cè)元件400之間的距離增加，則在產(chǎn)生自生成源的磁場(chǎng)與到達(dá)磁性檢測(cè)元件400的磁場(chǎng)之間生成相位差。為此，由磁性檢測(cè)元件400檢測(cè)的磁通相對(duì)于流經(jīng)電流通路600的電流延遲，并且因此，電流傳感器的響應(yīng)性劣化。
[0016]鑒于上述情況作出本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供一種電流傳感器并且提供一種制造電流傳感器的方法，該電流傳感器實(shí)現(xiàn)高速響應(yīng)，而無需為了在芯部處抑制磁飽和而引起芯部的尺寸增加或引入磁場(chǎng)噪音。
[0017]解決問題的方案
[0018]為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的電流傳感器具有如下特征(I)和(2)。
[0019](I) 一種電流傳感器，包括:
[0020]磁性檢測(cè)元件，該磁性檢測(cè)元件被構(gòu)造成檢測(cè)從電流通路產(chǎn)生的磁性；以及
[0021]磁性屏蔽芯，該磁性屏蔽芯包括:芯部，該芯部布置成圍繞所述電流通路延伸，間隙部，該間隙部通過切除所述芯部的一部分而形成，使得在該間隙部中布置所述磁性檢測(cè)元件；以及兩個(gè)屏蔽部，該兩個(gè)屏蔽部從所述芯部朝著外部延伸，所述外部與所述芯部的布置所述電流通路的內(nèi)部相對(duì)，使得所述兩個(gè)屏蔽部互相平行地延伸，并且所述磁性檢測(cè)元件布置在該兩個(gè)屏蔽部之間。
[0022](2)具有構(gòu)造(I)的電流傳感器，其中，所述磁性屏蔽芯包括:內(nèi)屏蔽，該內(nèi)屏蔽布置成圍繞所述電流通路延伸；以及外屏蔽，該外屏蔽具有沿著所述內(nèi)屏蔽的外周布置的U形；
[0023]其中，所述內(nèi)屏蔽與所述外屏蔽的沿著所述內(nèi)屏蔽的外周布置的部分形成為所述芯部；
[0024]其中，所述間隙部形成在所述內(nèi)屏蔽中；并且
[0025]其中，所述外屏蔽的兩個(gè)端部形成所述屏蔽部。
[0026]根據(jù)具有前述構(gòu)造(I)的電流傳感器，兩個(gè)屏蔽部設(shè)置在磁性屏蔽芯的芯部處。因此，即使通過加寬間隙部的間隔而抑制了芯部處的磁飽和的影響，來自外部的磁場(chǎng)噪聲也具有更小的影響。另外，由于芯部圍繞電流通路延伸，并且流經(jīng)電流通路的電流在電流通路的截面中均勻分布，所以響應(yīng)性不劣化。
[0027]S卩，能夠?qū)崿F(xiàn)高速響應(yīng)，而不為了抑制芯部處的磁飽和而引起芯部的尺寸增大或引入磁場(chǎng)噪音。
[0028]根據(jù)具有前述構(gòu)造(2)的電流傳感器，通過由作為分離體的內(nèi)屏蔽和外屏蔽構(gòu)造磁性屏蔽芯，能夠簡(jiǎn)化內(nèi)屏蔽和外屏蔽的形狀，并且利用沖壓成型等以低成本制造電流傳感器。另外，由于外屏蔽的主要功能是遮蔽外部磁場(chǎng)，所以與內(nèi)屏蔽相比，能夠減小外屏蔽的厚度，并且，實(shí)現(xiàn)磁性屏蔽芯的尺寸、重量和成本的減少。
[0029]此外，由于在磁性屏蔽芯中內(nèi)屏蔽與外屏蔽的重疊部分具有更厚的厚度，所以能夠減少作為在芯部處匯聚的每單位面積的磁通的磁通密度。
[0030]為實(shí)現(xiàn)前述目的，根據(jù)本發(fā)明的用于制造電流傳感器的方法具有以下特征(3)至(5)。
[0031](3) 一種用于制造電流傳感器的方法，該電流傳感器被構(gòu)造成利用磁性檢測(cè)元件檢測(cè)從電流通路產(chǎn)生的磁性，并且測(cè)量流經(jīng)所述電流通路的電流，該方法包括:
[0032]形成磁性屏蔽芯，該磁性屏蔽芯包括:芯部，該芯部布置成圍繞所述電流通路延伸；間隙部，該間隙部通過切除所述芯部的一部分而形成，使得在該間隙部中布置所述磁性檢測(cè)元件；以及兩個(gè)屏蔽部，該兩個(gè)屏蔽部從所述芯部朝著外部延伸，所述外部與所述芯部的布置所述電流通路的內(nèi)部相對(duì)，使得所述兩個(gè)屏蔽部互相平行地延伸，并且所述磁性檢測(cè)元件布置在該兩個(gè)屏蔽部之間，
[0033]其中，在所述磁性屏蔽芯的形成中，基于外部磁場(chǎng)衰減率形成所述屏蔽部的長(zhǎng)度尺寸。
[0034](4)具有構(gòu)造(3)的用于制造電流傳感器的方法，其中，在所述磁性屏蔽芯的形成中，基于在所述磁性檢測(cè)元件中的磁通密度形成所述間隙部的間隔。
[0035](5)具有構(gòu)造(3)或⑷的用于制造電流傳感器的方法，其中，在所述磁性屏蔽芯的形成中，使得所述磁性屏蔽芯分開地形成為:內(nèi)屏蔽，該內(nèi)屏蔽布置成圍繞所述電流通路延伸；以及外屏蔽，該外屏蔽具有沿著所述內(nèi)屏蔽的外周布置的U形。所述內(nèi)屏蔽和所述外屏蔽的沿著所述內(nèi)屏蔽的外周布置的部分形成為所述芯部，所述內(nèi)屏蔽形成所述間隙部，所述外屏蔽的兩端部形成所述屏蔽部，并且所述內(nèi)屏蔽與所述外屏蔽重疊的部分的厚度形成為具有這樣的厚度，該厚度基于流經(jīng)所述電流通路的電流與在所述芯部中的最大磁通密度之間的關(guān)系。
[0036]根據(jù)具有前述構(gòu)造(3)的電流傳感器，能夠基于外部磁場(chǎng)衰減率容易地設(shè)定屏蔽部的長(zhǎng)度尺寸，并且獲得具有出色的耐外部磁場(chǎng)性的電流傳感器。
[0037]根據(jù)具有前述構(gòu)造(4)的電流傳感器，通過基于磁性檢測(cè)元件處的磁通密度設(shè)定間隙部的間隔，能夠容易地調(diào)節(jié)要檢測(cè)的電流的測(cè)量范圍，而不改變放大電路等的放大系數(shù)。另外，能夠通過調(diào)節(jié)間隙部的間隔，在各個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)共享在磁性檢測(cè)元件中生成的磁場(chǎng)。
[0038]根據(jù)具有前述構(gòu)造(5)的電流傳感器，基于流經(jīng)電流通路的電流與芯部處的最大磁通密度之間的關(guān)系，能夠容易地設(shè)定內(nèi)屏蔽與外屏蔽重疊的部分的厚度。
[0039]發(fā)明的有益效果
[0040]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種電流傳感器，實(shí)現(xiàn)高速響應(yīng)，而不為了抑制芯部處的磁飽和而引起芯部的尺寸增加或引入磁場(chǎng)噪音，并且提供了制造電流傳感器的方法。
[0041]已經(jīng)給出本發(fā)明的簡(jiǎn)要說明。通過參考附圖通讀以下描述的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例(下文中稱為“實(shí)施例”)，將更加清楚地理解本發(fā)明的細(xì)節(jié)。
【附圖說明】
[0042]圖1是示出根據(jù)第一實(shí)施例的電流傳感器的分解透視圖。
[0043]圖2是示出圖1中的電流傳感器在組裝