CN205608062U - 电流传感器装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供电流传感器装置，其既能够避免由外部磁场引起的电流检测的误动作又能够削减成本。该电流传感器装置是无磁芯型的，其具备：磁检测元件，其检知电流路径所产生的磁通；以及磁屏蔽部，其设置在磁检测元件的周围，屏蔽对于磁检测元件的、来自外部的磁通，磁屏蔽部具备由具有第1相对磁导率的第1磁屏蔽材料构成的第1磁屏蔽部和由具有与第1相对磁导率不同的第2相对磁导率的第2磁屏蔽材料构成的第2磁屏蔽部。

Description

电流传感器装置
技术领域
本实用新型涉及电流传感器装置，尤其涉及采用磁检测元件的无磁芯型的电流传感器装置。
背景技术
电流传感器装置一般用于测定汽车的蓄电池电源等的电流。作为对在电流路径(以下，称为“总线”(bus bar)。)等电力线(power line)中流动的电流进行检测的电流检测装置，已知有如下这样的电流检测装置，利用被设置为沿周向包围总线的集磁磁芯，根据在总线中流动的电流，使在其周围产生的磁通进行集磁，并通过由霍尔元件等磁检测元件检测所集磁的磁通，来检测电流。
另一方面，还提出了不采用集磁磁芯而是以直接检测磁通的方式来检测在总线中流动的电流的无磁芯型的电流传感器装置。根据这样的无磁芯型的电流传感器装置，能够削减部件个数，因此能够使装置小型化，另外，因为一般不需要由高价的电磁钢构成的集磁磁芯，所以能够使装置低成本化。
但是，即使单纯地将不采用集磁磁芯的无磁芯型的电流传感器装置用于总线的电流检测，也会捕捉到从其它总线(例如，相邻的其它相的总线)等产生的磁通而受其影响，因此不能正确地检测电流。
专利文献1公开了具备磁屏蔽材料的电流传感器装置，该磁屏蔽材料用于从外部磁性屏蔽通过检测磁通来检测电流的功率半导体元件。根据该电流传感器装置，因为具备围着功率半导体元件布置的磁屏蔽材料，所以降低来自外部的磁噪的影响。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-38640号公报
实用新型内容
实用新型所要解决的课题
图1是现有的具备单层的磁屏蔽构造的电流传感器装置的示意性剖视图。如图1所示，电流传感器装置1具备在作为检测对象的总线15上设置的例如霍尔元件等磁检测元件(IC)11。此外，在磁检测元件11的外侧，还具有磁屏蔽部21，该磁屏蔽部21屏蔽对于磁检测元件11的、来自外部的磁通。磁屏蔽部21由具有高相对磁导率μ的材料构成。
因此，即使对电流传感器装置1施加外部磁场，磁通31也能够被相对磁导率μ高的磁屏蔽部21感应，并降低外部磁场对磁检测元件11的影响。在具有图1所示的单层的磁屏蔽部的构造中，作为构成磁屏蔽部21的磁屏蔽材料，采用导磁合金等高相对磁导率材料。但是，由高相对磁导率材料构成的磁屏蔽材料因为是比较高价的，所以具有电流传感器装置的成本变高这样的课题。另外，在利用相对磁导率低于导磁合金的纯铁或硅钢板进行磁屏蔽的情况下，需要使磁屏蔽材料的厚度变厚来进行磁屏蔽，从而具有相应变厚导致的大型化、难以制造且高价这样的课题。本实用新型的目的是提供既能够避免由外部磁场引起的电流检测的误动作又能够削减成本的电流传感器装置。其它目的是，使磁屏蔽材料变薄，令电流传感器装置小型化。
解决问题的手段
根据本实用新型的一个观点，可提供以下这样的电流传感器装置，该电流传感器装置是无磁芯型的电流传感器装置，特征是具备：磁检测元件，其检知电流路径所产生的磁通；以及磁屏蔽部，其设置于上述磁检测元件的周围，屏蔽对于上述磁检测元件的、来自外部的磁通(外部磁场)，上述磁屏蔽部具备：由具有第1相对磁导率的第1磁屏蔽材料构成的第1磁屏蔽部；以及由具有与上述第1相对磁导率不同的第2相对磁导率的第2磁屏蔽材料构成的第2磁屏蔽部。
通过设置具有不同的相对磁导率的第1磁屏蔽部和第2磁屏蔽部，可获得良好的磁屏蔽效果。
优选上述第2相对磁导率低于上述第1相对磁导率，在上述第1磁屏蔽部的外侧配置上述第2磁屏蔽部。
优选上述第1磁屏蔽部和上述第2磁屏蔽部分别大致呈U字形状，在大致呈U字形状的上述第2磁屏蔽部的凹部连接设置大致呈U字形状的上述第1磁屏蔽部。
上述第2相对磁导率可低于上述第1相对磁导率，将上述第2磁屏蔽部与上述第1磁屏蔽部串联连接。
此时，上述第1磁屏蔽部可与上述磁检测元件的感磁面大致相对，上述第2磁屏蔽部与上述感磁面大致垂直。
这里，优选具有两个上述第1磁屏蔽部和接合两个上述第1磁屏蔽部的至少1个上述第2磁屏蔽部，向一个上述第1磁屏蔽部输入的磁通通过上述第2磁屏蔽部，并通过另一个上述第1磁屏蔽部后输出到外部。
另外，可根据以下的公式来决定用于获得期望的磁屏蔽效果的参数。
E(total)＝E1×E2＝{(μ1×d1)/S1}×{(μ2×d2)/S2}
优选上述磁屏蔽部具有在与上述磁检测元件的感磁面大致垂直的方向上设置的开口。
上述电流路径可被配置在上述磁检测元件的上述开口的相反侧。
优选上述第1相对磁导率成为3000以上。
优选上述第2相对磁导率成为100以上2500以下。
上述第1磁屏蔽材料可以是Fe-Ni合金，上述第2磁屏蔽材料成为铁氧体。
上述第2磁屏蔽材料可由包含磁性材料和树脂材料的材料形成。
上述第1磁屏蔽部的厚度d1可以是0.05mm～0.35mm，上述第2磁屏蔽部的厚度d2成为3mm～10mm。
实用新型效果
根据本实用新型，在电流传感器装置中，既能够抑制由外部磁场引起的电流检测的误动作，又能够削减制造成本。
附图说明
图1是示出具有单层的磁屏蔽构造的现有的电流传感器装置的一结构例的剖视图。
图2(a)是示出具有本实用新型的第1实施方式的双层的磁屏蔽构造的电流传感器装置的一结构例的剖视图。图2(b)是其立体图。图2(c)是示出与图2(a)不同的结构例的剖视图。
图3(a)、图3(b)是示出用于估计无磁芯型的电流传感器装置中的双重屏蔽磁芯的屏蔽效果的仿真模型的图。
图4是示出将PB的厚度固定为0.35mm时的磁检测元件(IC)中的磁通密度(T)的MB4的厚度依存性的图。
图5是示出将MB4的厚度固定为5mm时的磁检测元件(IC)中的磁通密度(T)的PB的厚度依存性的图。
图6是示出将PB的厚度固定为0.35mm、将MB4的厚度固定为5mm时的磁检测元件(IC)中的磁通密度(T)的外部磁场依存性的图。
图7(a)、图7(b)是本实用新型的第2实施方式的电流传感器装置的剖视图。
图8(a)、图8(b)、图8(c)是本实用新型的第3实施方式的电流传感器装置的剖视图。
图9(a)、图9(b)是本实用新型的第4实施方式的电流传感器装置的立体图。
标号说明
1…电流传感器装置，11…磁检测元件(IC)，11a…感磁面，15…电流路径(总线)，20…磁屏蔽部，21…第1磁屏蔽部，23…第2磁屏蔽部
具体实施方式
以下，参照附图，详细说明本实用新型的实施方式的电流传感器装置。
(第1实施方式)
图2(a)是输出本实用新型的第1实施方式的电流传感器装置的一结构例的剖视图。图2(b)是图2(a)所示的电流传感器装置的立体图。以下，参照在各图中定义的x、y、z轴进行说明。
如图2(a)、图2(b)所示，本实施方式的电流传感器装置1具备例如霍尔元件等磁检测元件(以后也称为IC)11，该磁检测元件设置在作为检测对象的、以y轴方向延伸的电流路径即总线15上。作为磁检测元件11，例如可采用霍尔元件、磁电阻元件、组合霍尔元件与放大器电路的霍尔IC(IC：Integrated Circuit：集成电路)等中的任意一个。作为磁电阻元件，可采用异方向性磁电阻元件AMR、巨大磁电阻元件GMR、隧道磁电阻元件TMR等。
此外，电流传感器装置1具有磁屏蔽部20，该磁屏蔽部20在具有感磁面11a的磁检测元件11的周围，屏蔽对于磁检测元件11的、来自外部的磁通(外部磁场)。磁屏蔽部20由在磁检测元件11的x轴方向的两侧面侧设置的侧壁部和在z轴方向的底面侧设置的壁部形成。例如，在两侧面侧中，在固定于磁屏蔽部20的、未图示的基板上可安装磁检测元件11。将在磁检测元件11中流动的电流设为I1。在此例中，磁屏蔽部20具有比磁检测元件11的电压施加方向(两端子间)即y轴方向的宽度W2大的宽度W1。为了小型化/低成本化，优选X轴方向的宽度L尽量短。
在本实施方式中，磁屏蔽部20具有双层的磁屏蔽构造，该双层的磁屏蔽构造具备：由具有第1相对磁导率μ1的第1屏蔽材料构成且厚度是d1的第1磁屏蔽部21；以及具有与第1相对磁导率μ1不同的第2相对磁导率μ2且厚度是d2的第2磁屏蔽部23。在此构造中，与磁通垂直的屏蔽部的面积为S1＝S2。在图2(a)、图2(b)、图2(c)中，虽然使磁屏蔽材料的内侧成为截面积S1、S2，但在d1、d2薄的情况下，即使采用磁屏蔽材料的外侧的截面积也能够获得同样的效果。这里，可使第2相对磁导率μ2低于第1相对磁导率μ1，并将第2磁屏蔽部23配置在第1磁屏蔽部21的外侧。此外，可利用粘合剂来粘合第1磁屏蔽部21与第2磁屏蔽部23，可利用树脂来涂敷(coating)两磁屏蔽部21、23成为一体。
根据上述的结构，如图2(a)所示，将基于从磁检测元件11的x轴方向的侧面侧施加的外部磁场的磁通31的一部分31b导入至具有第2相对磁导率μ2的第2磁屏蔽部23，还将磁通31a导入至具有第1相对磁导率μ1的第1磁屏蔽部21，所以能够抑制外部磁场对磁检测元件11的影响。关于来自外部的磁通31，进入到由低相对磁导率材料形成的第2磁屏蔽部23的磁通少量流向下部，大量的磁通通过作为高相对磁导率材料的第1磁屏蔽部21。向磁屏蔽部输入的磁通与所输出的磁通是近似相同的值。
这里，可如以下的公式那样示出双层构造时的磁屏蔽效果。即，进入到屏蔽材料的内侧的磁通根据以下的公式进行衰减。
E(total)＝E1×E2＝{(μ1×d1)/S1}×{(μ2×d2)/S2}…公式(1)
这里，总的磁屏蔽效果E是使基于第1磁屏蔽部的磁屏蔽效果E1与基于第2磁屏蔽部的磁屏蔽效果E2组合的磁屏蔽效果的值。另外，μ是各自的相对磁导率，d是与外部磁场垂直的方向的各个厚度，S是与外部磁场垂直的方向的磁屏蔽材料的面积(一般情况下是S1＝S2)。在单层的磁屏蔽部的情况下成为E(total)＝E1，当E2是1以上时由公式(1)可知，双层的磁屏蔽部可获得良好的效果。即使第2相对磁导率μ2变低，只要使d2变厚，就能够使E2成为1以上。此外，总的磁屏蔽效果E成为双层构造的各个屏蔽效果的乘积，因此理论上可以证明：与仅单层的情况相比，通过采用双重磁屏蔽构造并使E2成为1以上、即通过增大μ2×d2，可获得显著的屏蔽效果。
此外，构成第2磁屏蔽部23的低相对磁导率的第2磁屏蔽材料一般与构成第1磁屏蔽部21的高价的高相对磁导率的第1磁屏蔽材料相比，能够降低成本，因此能够大幅降低作为磁屏蔽部20整体的材料费。即，能够使高成本的第1磁屏蔽材料的厚度变薄(降低使用量)，所以能够降低成本。
此外，如图2(c)所示，可将第2磁屏蔽部23配置在第1磁屏蔽部21的内侧。但是因为在这样的形状中即使外侧是相同的厚度也会导致体积变大，所以从削减成本这样的观点出发，更优选图2(a)所示的构造。第1磁屏蔽部21和第2磁屏蔽部23例如可通过各自的部件的组装工序来实现。
如以上所说明的那样，根据本实施方式的电流传感器装置，具有既能够抑制外部磁场的影响又能够降低成本这样的优点。此外，在上述的例子中，虽然由具有不同的相对磁导率的双层的磁屏蔽材料形成磁屏蔽部，但也可以由3层以上的磁屏蔽材料构成，或者可成为使相对磁导率在厚度方向上进行变化的构造。另外，可以在x轴方向、z轴方向上连接第1磁屏蔽部21和第2磁屏蔽部23，或者可以分开地配置第1磁屏蔽部21和第2磁屏蔽部23。
(实施例1)
在图2(a)中，可使具有第1相对磁导率μ1的第1磁屏蔽材料例如成为导磁合金PC材料，使具有第2相对磁导率μ2的第2磁屏蔽材料例如为铁氧体(ferrite)。导磁合金PC材料的相对磁导率超过5000，铁氧体的相对磁导率是2000左右。相比之下前者价格高。导磁合金PC材料厚度0.1mm的相对磁导率是几万～几十万，导磁合金PB材料厚度0.1mm的相对磁导率是1万～2万，在0.35mm中约是3000。因此，使导磁合金的层厚尽量薄，通过设置价格便宜的铁氧体来弥补相应减少的磁屏蔽效果。例如，第1磁屏蔽材料的厚度只要是能够利用第1磁屏蔽部21吸收来自外部的磁通中的未被第2磁屏蔽部23吸收完的磁通这样的程度的厚度既可。
此外，导磁合金(Permalloy)是导磁性(permeable)的合金(alloy)这样的意思，导磁合金与电磁软铁相比，具有导磁性非常高(容易通过磁力)的性质。导磁合金利用镍含有量被分类，其具备各种特征。关于PC导磁合金(Ni-Mo、Cu-Fe)，镍成分是70～85％，相对磁导率和直流特性良好。加工性也高，适合作为磁屏蔽材料。PB导磁合金(Ni-Fe)可获得较大的饱和磁通密度。可实现各种传感器的小型化、高性能化，也大量用作变流器(CT)的材料。尤其厚度1mm以下的PB导磁合金利用薄板的层叠来发挥最高的特性。
除了PC或PB之外，可采用PD(Ni成分为35～40％，剩余部分为Fe)、PE(Ni成分为45～50％，剩余部分为Fe)、PF(Ni成分为54～68％，剩余部分为Fe)。此外，相对磁导率的高低的基准值是将约3000左右作为基准。另外，饱和磁通密度的高低的基准例如是将0.4T左右作为基准。关于表示界线的基准值不被这些值所限定。成本依据导磁合金、硅钢板、铁氧体的顺序而升高。相对磁导率、材质或厚度等不被该实施例所限定，只要是能够适用关于双层屏蔽构造的上述这样的观点的结构既可。
此外，第2磁屏蔽材料的饱和磁通密度优选难以产生来自外部的磁通饱和的程度的值。例如，作为第2磁屏蔽材料例示的铁氧体的饱和磁通密度具有0.41T左右的值。当在此情况下使厚度充分厚时，可利用第2磁屏蔽部23对外部磁场进行某些程度的屏蔽，并能够使构成第1磁屏蔽部21的导磁合金PC材料的层厚变薄。
以下，表示根据磁屏蔽效果分析法来分析磁屏蔽部20中的磁屏蔽效果的构造依存性的结果。基于Rucker和Wills的无限圆筒的磁力效果Ef可利用以下的公式来表示。
Ef＝He/Hi＝μd/D
这里，将磁性体的直径设为D，将磁性体的厚度设为d，将磁性体的相对磁导率设为μ。磁性体的屏蔽的效果为Ef。Hi是屏蔽空间的磁场，He是不存在屏蔽材料时的磁场。相对磁导率μ、磁性体的厚度d与磁屏蔽效果E成比例，与磁性体的直径D的大小成反比例。
图3(a)、图3(b)是示出无磁芯型的电流传感器装置中的双重屏蔽磁芯的屏蔽效果的仿真模型的图。图3(a)是俯视图，图3(b)是立体图。所谓仿真模型是指，假定对图2(a)、图2(b)、图2(c)的电流传感器装置给予外部磁场的简单结构的模型，为了简单，而没有设置总线15。在利用仿真来观察外部磁场对磁检测元件11的影响时，因为总线15的影响可无视，所以仿真的结果是妥当的。如图3(a)、图3(b)所示，采用了仿真模型(这里，电磁场分析软件JMAG(ジェイマグ：注册商标))。根据本实施方式的电流传感器装置1和配置于其外侧并用于估计外部磁场的影响的仿真而设置的磁场产生单元41构成。电流传感器装置1在磁检测元件11的外侧具有磁屏蔽部20，该磁屏蔽部屏蔽对于磁检测元件11的、来自外部的磁通。各自的尺寸如以下所述。
磁场产生单元41：600mm×580mm、宽度100mm、厚度200mm、匝数是铜180匝；
磁屏蔽部20：高度15mm(z轴方向)、长度22mm、宽度15mm(y轴方向)，
磁屏蔽部20的厚度的详细内容如以下所述。
第1磁屏蔽部21的第1磁屏蔽材料(导磁合金PB材料：相对磁导率μs≥3000、饱和磁通密度1.4T)：厚度是0.1mm、0.2mm、0.35mm、0.5mm，此外，实效相对磁导率依存于厚度，具有厚度越厚相对磁导率越小的倾向。
第2磁屏蔽部23的第2磁屏蔽材料(铁氧体MB4：相对磁导率μs＝2500、饱和磁通密度是0.4T)：厚度是3、5mm、10mm，此外，MB4是MnZn铁氧体的材质名。
另外，磁检测元件(IC)11的尺寸如以下所述。
高度1mm、长度3mm、宽度5mm、厚度1mm，
材料假定为高相对磁导率170000的磁性材PC。
采用上述的仿真模型，利用磁屏蔽分析法来求出使从磁场产生单元41产生的外部磁场变化为10000、15000、20000、30000、50000A/m时的第1磁屏蔽材料(PB)和第2磁屏蔽材料(铁氧体MB4)以及磁检测元件11中的磁通密度。在表1中示出其计算结果。此外，在利用仿真设定磁场的强度时，以直流进行设定。
【表1】
表1示出使外部磁场变化到10000～50000A/m并且使PB与MB4的双层屏蔽构造中的厚度进行变化时的PB、MB4以及磁检测元件中的磁通密度的值。例如示出以下的情况，外部磁场为20000A/m，PB的厚度是0.35mm、MB4的厚度是5mm时的磁检测元件的磁通密度为0.0057T，不受外部磁场的影响。表1的最下段(3行)的值为都薄至PB的厚度是0.1mm、MB4的厚度是0.5mm这样的情况，即使在10000A/m左右的外部磁场中也产生磁芯的饱和，即使是15000A/m左右，也产生IC的误动作。此外，在磁检测元件的磁通密度变高的情况下，例如当将基准值设为0.01T时，在成为其以上的情况下，定义为磁检测元件的误动作。将成为0.1T以上的情况定义为完全误动作。
在表1中，可根据仿真的计算结果和仿真结果，通过对区域施加斜线来区别是否产生磁检测元件(IC)11的误动作或者是否在磁屏蔽部(磁芯)中产生磁饱和。由表1可知，即使磁屏蔽部的结构是相同的，也存在外部磁场越大越容易产生磁检测元件11的误动作的情况、第1磁屏蔽材料、第2磁屏蔽材料的厚度越厚越难以产生磁检测元件11的误动作的情况、特别是当第2磁屏蔽材料的厚度薄时容易产生磁芯的饱和的情况。
以下，更详细地说明磁检测元件(IC)11中的磁通密度的磁屏蔽部的构造依存性。图4是示出根据表1的结果将内侧的第1磁屏蔽材料即PB的厚度固定为0.35mm后施加外部磁场时的外侧的第2磁屏蔽材料MB4的厚度与磁检测元件11中的磁通密度(T)的值相关的依存性的图。如图4所示可知，在外部磁场20000A/m以下，在MB4的厚度为0.5mm至10mm的宽范围中，磁检测元件11中的磁通密度是0.01T以下，可发挥由双重屏蔽构造产生的显著的磁屏蔽效果。
此外还可知，在外部磁场是20000A/m的情况下，当第2磁屏蔽材料MB4的厚度为0.5mm时，磁检测元件(IC)11中的磁通密度变高，屏蔽效果变弱，而表现出受到外部磁场的影响。还可知，在外部磁场是30000A/m的情况下，在MB4的厚度是2mm以下时，磁检测元件11中的磁通密度变高，屏蔽效果变弱，而表现出受到外部磁场的影响。
由以上的情况可知，当外部磁场的值是20000A/m以下时，即使薄厚度是第1磁屏蔽材料即PB＝0.35mm左右，也能够通过在其外侧设置例如厚度1mm以上的MB4作为第2磁屏蔽材料，来获得良好的磁屏蔽效果，并能够大幅抑制外部磁场对磁检测元件(IC)的影响。
图5是示出将第2磁屏蔽材料的MB4的厚度固定为5mm后施加外部磁场时的磁检测元件(IC)11中的磁通密度(T)的PB的厚度依存性的图。如图5所示可知，在将第2磁屏蔽材料即MB4的厚度以某些程度的厚度固定(5mm)时，在第1磁屏蔽材料即PB的厚度是0.05mm至0.35mm的范围中，在外部磁场10000A/m、20000A/m下具有屏蔽效果。此时的磁检测元件11中的磁通密度大致相同。
此外，虽然在强磁场30000A/m以下、这里为到达20000A/m左右的外部磁场中，即使仅仅是MB4的厚度5mm的1重屏蔽也能够获得某些程度的屏蔽效果，但其效果不充分。与1重屏蔽的情况相比，当看到PB0.05mm、MB4的厚度5mm的双重屏蔽的结果时可知，因为磁通密度低且IC的误动作少，所以能够获得双重屏蔽的效果。
另外，理论上，相对磁导率根据PB的厚度而不同，PB厚度薄的的相对磁导率变高。即，当形状一定时，如公式(1)所示的那样，相对磁导率与厚度的积成为屏蔽效果与线性的关系。根据仿真结果，IC的磁通密度最低的屏蔽组合是MB4＝5mm、PB＝0.05mm，其次是MB4＝5mm、PB＝0.2mm，然后是MB4＝5mm、PB＝0.1mm。可认为当增加PB的厚度时，因为相对磁导率降低，所以成为这样的结果。还可知，当外部磁场超过30000A/m时，即使在例如PB的厚度是0.1mm的条件下，因为产生IC的误动作，所以未获得良好的屏蔽效果。因此，在外部磁场超过30000A/m的情况下，例如需要PB的厚度是0.35mm以上。
图6是关于将PB的厚度固定为0.35mm、将MB4的厚度固定为5mm并给予外部磁场时的磁检测元件(IC)11中的磁通密度(T)示出外部磁场依存性的图。如图6所示，在此条件下，至少在到达外部磁场20000A/m之前，可称为利用本实施方式的磁屏蔽部的构造能够获得屏蔽效果。由此可知，当超过外部磁场30000A/m左右时，即使是上述的磁屏蔽构造，也要受到外部磁场的影响。
由以上情况可知，当外部磁场的值到达20000A/m左右时，在使第2磁屏蔽材料即MB4的厚度达到5mm左右的情况下，在第1磁屏蔽材料的PB的厚度是0.05mm至0.35mm左右的厚度范围中，可获得良好的磁屏蔽效果，并能够抑制外部磁场的影响。
接着，关于饱和磁通密度的影响进行说明。如表1所示可知，当第2磁屏蔽材料(铁氧体MB4)磁饱和(即使增强其以上的磁场，磁性体的磁化也没有相应地变化的状态)、第1磁屏蔽材料(PB)也磁饱和时，容易产生磁检测元件11的误动作。因此具有以下这样的效果，通过将第2磁屏蔽材料(铁氧体MB4)设置为达到未磁饱和的程度的充分厚度即5mm左右，能够抑制磁屏蔽材料的磁饱和。
在此情况下，优选使用相对磁导率μ高以及饱和磁通密度Bs高的材料。作为这样的材料，例示性地举出硅钢板、纯铁和导磁合金PB材料。作为第1磁屏蔽材料，优选使用饱和磁通密度是0.4T以上的材料。此外，当磁屏蔽材料的残留磁通密度的值高时，外部磁场的影响持续。因此，从维持磁屏蔽效果这样的观点出发，不优选采用残留磁通密度高的材料例如硅钢板。
(第2实施方式)
接着，说明本实用新型的第2实施方式。图7(a)是示出本实施方式的电流传感器装置的一结构例的剖视图。图7(b)是示出图7(a)的变形例的电流传感器装置的剖视图。与第1实施方式的不同点是，由磁性材料与树脂材料等非磁性材料的复合材料构成具有第2相对磁导率的第2磁屏蔽部23a。虽然与该构造产生的磁屏蔽相关的作用效果与第1实施方式相同，但具有如下这样的优点，通过采用磁性材料与树脂材料等非磁性材料的廉价复合材料，与第1实施方式的情况相比能够提高成本的削减效果。如图7(b)所示，可在内侧设置第2磁屏蔽部23a。作为这样的复合材料，例如可采用铁氧体与环氧树脂的复合材料。如以上所说明的那样，根据本实施方式的电流传感器装置，具有既能够抑制外部磁场的影响又能够进一步降低成本这样的优点。
(第3实施方式)
接着，说明本实用新型的第3实施方式。图8(a)是示出本实施方式的电流传感器装置的一结构例的剖视图。在本实施方式的电流传感器装置1中，在磁检测元件11的侧面侧即与感磁面11a大致相对的位置上配置第1磁屏蔽部21a，在与感磁面11a大致垂直的位置上配置第2磁屏蔽部23c。即，串联地配置第1磁屏蔽部21a和第2磁屏蔽部23c。但在此情况下，因为磁通的通路是串联的，所以优选第1磁屏蔽部21a与第2磁屏蔽部23c的饱和磁通密度分别具有较高的值。另外，第2磁屏蔽部23c因为磁通方向的截面积S2小，所以容易饱和。因此，优选第2磁屏蔽部23c的饱和磁通密度也高。在此情况下，能够利用与上述公式(1)同样的式子来求出屏蔽效果。这里，μ是各自的相对磁导率，d是磁屏蔽材料的厚度，S是与磁检测元件相对的面的截面积。此外，图8(a)、图8(b)、图8(c)的第1磁屏蔽部21a的厚度只要与图2(a)、图2(b)、图2(c)的第1磁屏蔽部21的厚度是相同程度既可。可通过设置图8(a)、图8(c)的第2磁屏蔽部23c来弥补对于仅设置图8(a)、图8(b)、图8(c)的第1磁屏蔽部21a而产生的磁屏蔽效果的影响。
如以上那样，根据本实施方式，使虽然截面积小但磁路长的部分即底面侧的第2磁屏蔽部23c利用低相对磁导率且高饱和磁通密度的材料来形成，由此既能够降低成本，又能够抑制外部磁场的影响。虽然也依据厚度，但第1磁屏蔽部21a可采用相对磁导率3000以上、饱和磁通密度1.4T以上的材料，第2磁屏蔽部23c可采用相对磁导率100以上、饱和磁通密度1.2T以上的材料。另外，如图8(b)所示，可利用磁性材料与树脂材料等非磁性材料的复合材料来形成在底面侧设置的第2磁屏蔽部23d。例如，可采用使树脂与铁氧体混合成形的材料等。此外，如图8(c)所示，可在两侧面侧与底面侧设置第1磁屏蔽部21a，并且还在底面侧设置第2磁屏蔽部23c。另外，第1磁屏蔽部21a与第2磁屏蔽部23c的接合位置不限于图8(a)。另外，可更换第1磁屏蔽部21a与第2磁屏蔽部23c的配置。在图8(a)、图8(b)时，低相对磁导率材料优选是高相对磁导率材料的10～20倍的厚度。
(第4实施方式)
接着，说明本实用新型的第4实施方式。图9(a)、图9(b)是示出本实施方式的电流传感器装置的一结构例的立体图。在图9(a)、图9(b)所示的构造中，在z方向的上方以没有开口的筒状形成第1磁屏蔽部51、51a和第2磁屏蔽部53、53a。即使在这些构造中，也能够获得双重屏蔽构造的效果。另外，根据这样的结构，因为在上方没有设置开口，所以具有能够使磁屏蔽部的制造工序更简单这样的优点。但是，与包围四周相比，上方打开的U字的方式的磁屏蔽效果更好。其理由是因为，当磁屏蔽材料具有与侧壁、底面一起包围四周的上壁时，配置在总线上的磁检测元件成为与上壁的磁屏蔽材料接近的位置，容易产生上壁与磁检测元件的磁场干涉。另外，开口优选位于磁检测元件的上方，另外，开口优选大的一方。其理由是因为难以产生磁屏蔽材料的上壁部分与磁检测元件的干涉。开口也可为包围四周的无上壁的形态。另外，对开口的形状没有特别限定。
上述的各实施方式没有限定磁屏蔽部的形状等，仅作为一例示出。可以是三角形、多边形、椭圆等形状。另外，屏蔽板不限于直线，例如可以是在IC侧突出的弧状。根据上述的各实施方式，在电流传感器装置中，既能够避免由外部磁场引起的电流检测的误动作，又能够削减成本。
此外，作为高相对磁导率的材料，例示性地举出以下的材料。可采用导磁合金、铁硅铝磁性合金、Co基非晶材料、纯铁、Fe-6.5Si、Fe-3.5Si、Fe基非晶材料、纳米结晶Fe基软磁性材料、硅钢板等。另外，作为低相对磁导率的材料，例示性地举出以下的材料。可采用在Mn-Zn铁氧体、树脂中混合铁氧体而成形的材料等。另外，第1磁屏蔽部21也可以采用磁性粉末与树脂的复合材料。
作为用于第1磁屏蔽部的磁性粉末可采用Fe-6.5Si、纯铁、Fe-Si、Fe-Ni、Fe-Al、Fe-Co、Fe-Cr、Fe-N、Fe-C、Fe-B、Fe-P、Fe-Al-Si等Fe基合金粉末的软磁性粉末或者稀土类金属粉末、非晶质金属粉末等。这些粉末的平均粒子径可成为100μm至300μm。
作为用于第1以及第2磁屏蔽部的树脂，可使用热固化性树脂、紫外线固化性树脂或热塑性树脂。作为热固化性树脂，可使用苯酚树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯、邻苯二甲酸二丙烯酯树脂、硅酮树脂等。作为紫外线固化性树脂，可使用聚氨酯丙烯酸酯系列、环氧丙烯酸酯系列、丙烯酸酯系列、环氧系列的树脂。作为热塑性树脂，可使用聚酰亚胺或氟树脂等抗热性良好的树脂。在第2磁屏蔽部23中也可以使用这些树脂。例如，在磁性粉末中添加的树脂的比例相对于磁性粉末可成为5～7wt％。另外，还可以利用1个树脂使板状的两个磁屏蔽材料固化来成为双层构造。
另外，具有由于外部磁场而在屏蔽磁芯中产生残留磁场的情况。因此，在选择屏蔽的材质时，最好选择磁滞少的材料即残留磁场小的材料。另外，磁检测元件的感磁面与磁屏蔽材料未必是完全平行的。即使带位于感磁面与磁屏蔽材料之间的程度的角度例如0～10度的角度，也具有屏蔽效果。
具有U字形状的第1以及第2磁屏蔽部可以是使一片板弯曲为U字形状的磁屏蔽材料。另外，可组合多个磁屏蔽材料成为U字形状。在上述实施方式中，关于在附图上图示的结构等不仅限于此，在发挥本实用新型效果的范围内可适当进行变更。另外，只要不脱离本实用新型的目的的范围，就能够适当变更后进行实施。另外，本实用新型的各构成要素可任意地进行取舍选择，具备已取舍选择的结构的技术方案也包含于本实用新型内。
工业上的可利用性
本实用新型可利用于电流传感器装置。

Claims (13)

1.一种电流传感器装置，是无磁芯型的电流传感器装置，其特征在于，具备：
磁检测元件，其检知电流路径所产生的磁通；以及
磁屏蔽部，其设置于所述磁检测元件的周围，屏蔽对于所述磁检测元件的、来自外部的磁通，
所述磁屏蔽部具备：由具有第1相对磁导率的第1磁屏蔽材料构成的第1磁屏蔽部；以及由具有与所述第1相对磁导率不同的第2相对磁导率的第2磁屏蔽材料构成的第2磁屏蔽部。
2.根据权利要求1所述的电流传感器装置，其特征在于，
所述第2相对磁导率低于所述第1相对磁导率，在所述第1磁屏蔽部的外侧配置所述第2磁屏蔽部。
3.根据权利要求2所述的电流传感器装置，其特征在于，
所述第1磁屏蔽部和所述第2磁屏蔽部分别大致呈U字形状，
在大致呈U字形状的所述第2磁屏蔽部的凹部连接设置大致呈U字形状的所述第1磁屏蔽部。
4.根据权利要求1所述的电流传感器装置，其特征在于，
所述第2相对磁导率低于所述第1相对磁导率，将所述第2磁屏蔽部与所述第1磁屏蔽部串联连接。
5.根据权利要求4所述的电流传感器装置，其特征在于，
所述第1磁屏蔽部与所述磁检测元件的感磁面大致相对，所述第2磁屏蔽部与所述感磁面大致垂直。
6.根据权利要求5所述的电流传感器装置，其特征在于，
具有两个所述第1磁屏蔽部和接合两个所述第1磁屏蔽部的至少1个所述第2磁屏蔽部，
向一个所述第1磁屏蔽部输入的磁通通过所述第2磁屏蔽部，并通过另一个所述第1磁屏蔽部后输出到外部。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的电流传感器装置，其特征在于，
所述磁屏蔽部具有在与所述磁检测元件的感磁面大致垂直的方向上设置的开口。
8.根据权利要求7所述的电流传感器装置，其特征在于，
所述电流路径被配置在所述磁检测元件的所述开口的相反侧。
9.根据权利要求1至6中任意一项所述的电流传感器装置，其特征在于，
所述第1相对磁导率是3000以上。
10.根据权利要求1至6中任意一项所述的电流传感器装置，其特征在于，
所述第2相对磁导率是100以上2500以下。
11.根据权利要求1至6中任意一项所述的电流传感器装置，其特征在于，
所述第1磁屏蔽材料是Fe-Ni合金，所述第2磁屏蔽材料是铁氧体。
12.根据权利要求1至6中任意一项所述的电流传感器装置，其特征在于，
所述第2磁屏蔽材料由包含磁性材料和树脂材料的材料形成。
13.根据权利要求1至6中任意一项所述的电流传感器装置，其特征在于，
所述第1磁屏蔽部的厚度是0.05mm～0.35mm，所述第2磁屏蔽部的厚度是3mm～10mm。
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