-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stromdetektiervorrichtung, welche einen Strom durch Verwenden eines Nebenschluss- oder Shunt-Widerstandes detektiert, der besonders geeignet ist, einen 3-Phasen-Strom zu detektieren, wie für einen 3-Phasen-Wechselstrom-Motorstrom zum Betrieb des in einem Motorfahrzeug usw. installierten Motors.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Zum Detektieren eines Stroms, welcher einen 3-Phasen-Wechselstrom-Motor usw. antreibt, wird beispielsweise ein magnetisches Detektionsverfahren wie das Verwenden eines Hall-Elements wird herkömmlich verwendet. Jedoch ist bei dem magnetischen Detektionsverfahren eine Struktur erforderlich, bei der die Stromleitung durch ein aus magnetischem Material bestehendem Kern geführt wird. Ferner ist es notwendig, eine magnetische Abschirmung zu installieren, so dass benachbarte Leitungen gegenseitig unbeeinflusst bleiben. Daher gibt es ein Problem, dass die Stromdetektiervorrichtung selbst groß wird.
-
Andererseits ist eine Stromdetektiervorrichtung, welche einen Shunt-Widerstand verwendet zum Detektieren eines Stroms für den Betrieb eines 3-Phasen-Wechselstrom-Motors usw. durch Detektieren einer Spannung, die durch den Strom, der durch den Widerstand fließt, verursacht wird, herkömmlich bekannt. Beispielsweise ist gemäß der Japanischen offengelegten Patentanmeldung
2005-218213 eine Technologie offenbart, bei der ein Strom zum Betrieb eines 3-Phasen-Wechselstrom-Motors durch das oben erwähnte Verfahren detektiert wird, wobei eine Zentralprozessoreinheit Betriebssignale an eine Umkehrschaltung aufgrund des detektierten Stroms sendet und der Betriebsstrom gesteuert wird.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Technisches Problem
-
Gemäß dem Stromdetektierverfahren, welches den Shunt-Widerstand mit hoher Widerstandsgenauigkeit und niedrigem Widerstandstemperaturkoeffizienten verwendet, kann ein eine genaue Stromdetektion ermöglicht werden. Jedoch ist es zum Einsetzen eines Shunt-Widerstandes in einen Betriebsstrompfad und zum Erhalten einer durch den Betriebsstrom verursachte Spannung notwendig, einen Widerstand derart einzusetzen, dass der Strompfad eine Umkehrschaltung und einen 3-Pasen-Wechselstrom-Motor an jeder Stromleitung der 3-Phasen-Stromleitungen verbindet. Und dann muss jeder von jedem Widerstand erzeugte Spannungswert an eine Steuerschaltung gesendet werden.
-
Die Erfindung wurde aufgrund des oben genannten Sachverhalts gemacht. Daher ist es Gegenstand der Erfindung eine kompakte und leicht montierbare Stromdetektiervorrichtung vorzusehen, in welcher eine Vielzahl von Widerständen in eine Vielzahl von Strom-Pfad-Phasen eingesetzt werden können und von der Vielzahl von Strömen produzierte Spannungssignale leicht entnommen werden können.
-
Lösung des Problems
-
Die Stromdetektiervorrichtung der Erfindung beinhaltet ein Einheitsmetallglied, das einen zu detektierenden Strom weiterleitet; ein Paar von Spannungsanschlüssen, die ein Spannungssignal von dem Einheitsmetallglied erhalten; und ein Halteglied, dass eine Vielzahl von Einheitsmetallgliedern parallel zueinander hält. Eine Vielzahl von Einheitsmetallgliedern sind zwischen dem Halteglied und der Platine eingesetzt, auf welcher eine Vielzahl von Leitungsmustern ausgebildet sind, und jedes Paar von Spannungsanschlüssen des Einheitsmetallglieds ist mit jedem auf der Platine gebildeten Leitungsmuster verbunden.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet das Einheitsmetallglied einen Widerstandskörper und ein Paar von Spannungsanschlüssen zum Erhalten eines Spannungssignals, das zwischen beiden Enden des Widerstandskörpers erzeugt wird, und eine Vielzahl von Einheitsmetallgliedern wird von dem Halteglied parallel zueinander gehalten. Daher kann die Stromdetektiervorrichtung einfach mit 3-Phasen-Stromschienen verbunden werden, wenn ein 3-Phasen-Motorstrom detektiert wird, welcher beispielsweise ein Motorfahrzeug antreibt, weil die 3-Phasen-Einheitsmetallglieder parallel zueinander gehalten werden, und ein kompaktes Design kann leicht erhalten werden. Dann kann die Stromdetektiervorrichtung in einem engen Raum, wie einem Maschinenraum in einem Motorfahrzeug angebracht werden.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 ist eine perspektivische Ansicht der Stromdetektiervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
-
2 ist eine auseinander gezogene Ansicht der Stromdetektiervorrichtung bevor die Platine angebracht ist.
-
3 ist eine auseinander gezogene Ansicht der Stromdetektiervorrichtung wenn das Einheitsmetallglied angebracht wird.
-
4 ist eine perspektivische Ansicht der Stromdetektiervorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
-
5 ist eine auseinander gezogene Ansicht der Stromdetektiervorrichtung bevor die Platine angebracht ist.
-
6 ist eine auseinander gezogene Ansicht der Stromdetektiervorrichtung wenn das Einheitsmetallglied angebracht wird.
-
7 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Schaltdiagramms darstellt.
-
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der 1 bis 7 beschrieben. Gleiche oder ähnliche Teile oder Elemente werden durch die Ansichten hinweg anhand der gleichen Bezugszeichen bezeichnet und erklärt.
-
1 bis 3 stellen eine Stromdetektiervorrichtung eines ersten Ausführungsbeispiels dar. Die Vorrichtung 10 detektiert 3-Phasen-Ströme, wie solche zum Betreiben eines 3-Phasen-Wechselstrom-Motors usw.. Die Vorrichtung 10 wird so verwendet, dass sie zwischen Ausgängen einer Umkehrschaltung und Eingängen eines Motors M (siehe 7) eingesetzt wird. Das heißt, dass drei Einheitsmetallglieder (Shunt-Widerstände) 11A, 11B, 11C, durch welche zu detektierende Ströme fließen, in einem Strompfad zwischen Ausgängen einer Umkehrschaltung eingesetzt sind, welche Betriebsströme und U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Eingänge eines 3-Phasen-Wechselstrom-Motors liefert.
-
Jeder Shunt-Widerstand 11A, 11B, 11C ist mit einem Widerstandskörper 12 und Elektroden (Anschlussgliedern) 13 versehen, die an beiden Enden des Widerstandskörpers 12 (siehe 2–3) befestigt sind. Der Widerstandskörper 12 besteht aus Metallmaterial, wie Cu-Mn-System-Legierung, Cu-Ni-System-Legierung oder Ni-Cr-System-Legierung usw., welche einen erheblich kleineren Widerstandstemperaturkoeffizienten besitzen als Cu usw.. Die Elektrode (Anschlussglied) 13 besteht aus Metallmaterial mit hoher Leitfähigkeit wie Cu, Cu-System-Legierung, Al usw.. Ein Paar von Spannungsanschlüssen 14 ist an den Elektroden (Anschlussgliedern) an beiden Enden des Widerstandskörpers 12 ausgebildet.
-
Ferner ist der Shunt-Widerstand, der einen Widerstandskörper 12 und ein Paar von Elektroden (Anschlussgliedern) 13 aufweist, als ein Beispiel eines „Einheitsmetallgliedes” beschrieben. Jedoch kann das „Einheitsmetallglied” eine Struktur sein, bei der ein Paar von Spannungsanschlüssen an einem Metallplattenteil ausgebildet sind, das aus einem Widerstands-Legierungsmaterial wie Cu-Ni-System-Legierung besteht. Auch wenn ein plattenförmiges Einheitsmetallglied als ein Beispiel gezeigt ist, kann das Einheitsmetallglied jedoch stabförmig oder linienförmig sein.
-
Der Shunt-Widerstand 11A, 11B, 11C ist mit einem Loch 15 zum Fixieren vorgesehen und wird mit einer Stromleitung (beispielsweise Stromschiene usw.) verbunden, welche ein Strompfad ist, der die Umkehrschaltung mit dem Motor M durch Schraubenbefestigung usw. verbindet. Die Verbindung zwischen dem Einheitsmetallglied und der Stromleitung (beispielsweise Stromschiene usw.) kann nicht nur durch Schraubenbefestigung sondern auch durch Schweißen usw. hergestellt werden. Durch Herstellen einer einfachen Verbindung an beiden Enden des Einheitsmetallgliedes mit einem Ende der Stromschiene usw. kann die Stromdetektiervorrichtung leicht angebracht werden.
-
Die Länge der Einheitsmetallglieder (Shunt-Widerstände) kann die gleichen sein. Jedoch, wie in 1 usw. gezeigt, sind die Einheitsmetallglieder in zwei verschiedenen Längen vorgesehen. Das heißt, dass der Shunt-Widerstand 11B um das Fixierungslochteil 15 länger ist als der Shunt-Widerstand 11A und 11C. Daher kann die Fixierungsarbeit wie die Schraubenbefestigung usw. durch das Verbinden des Shunt-Widerstandes mit der 3-Phasen-Stromschiene des Strompfades für die Stromdetektion einfacher werden.
-
Die Stromdetektiervorrichtung 10 ist als eine integrale Einheit konstruiert, so dass die Shunt-Widerstände 11A, 11B, 11C zwischen dem Halteglied 16 und der Platine 17 angeordnet sind. Die Platine 17 ist mit dem Halteglied 16 integriert und die Shunt-Widerstände 11A, 11B, 11C durch Schraubenbefestigung oder Kleber. Daher kann die Platine 17 als ein Teil des Haltegliedes 16 bezeichnet werden.
-
Das Halteglied 16 ist durch isolierendes Harz usw. gebildet. Konkave Teile 16a sind in dem Haltglied 16 ausgebildet und ein Teil einschließlich des Widerstandskörpers 12 des Shunt-Widerstands ist in dem konkaven Teil 16a (siehe 3) aufgenommen. Daher kann die Festigkeit der Verbindung zwischen dem Widerstandskörper 12 und der Elektrode (Anschlussglied) 13 fest gehalten werden. Darüber hinaus hält das Halteglied 16 die Einheitsmetallglieder an Rändern des Paars der Spannungsanschlüsse 14.
-
Das Halteglied 16 hält die Einheitsmetallglieder ausgenommen beider Endteile davon. Konvexe Teile 16a sind zwischen den konkaven Teilen 16a, 16a in dem Halteglied 16 gebildet, so dass elektrische Isolierung zwischen benachbarten Shunt-Widerständen (siehe 3) sichergestellt ist. In dem Ausführungsbeispiel hält das Halteglied 16 die Einheitsmetallglieder (Shunt-Widerstände) 11A, 11B, 11C parallel zueinander in der Richtung der Breitenrichtung.
-
Die Spannung, die ein Produkt eines Stroms, der durch den Widerstandskörper 12 fließt, und einem Widerstand des Widerstandkörpers 12 ist, wird zwischen den Spannungsanschlüssen 14, 14 erzeugt, welche an beiden Seiten des Widerstandskörpers 12 angeordnet sind. Das Paar von Spannungsanschlüssen 14, 14 ist mit einem Leitungsmuster (nicht gezeigt) verbunden, das an der Platine 12 zum Übermitteln des detektierten Spannungssignals gebildet ist. Die Leitungsmuster sind mit elektronischen Bauteilen 18 und Verbinder 19, der an der Platine 17 (siehe 2) angebracht ist, verbunden. Das Leitungsmuster wird jeweils entsprechend jedes Spannungs-Signals der U-Phase, V-Phase und W-Phase gebildet, die von jedem entsprechenden Einheitsmetallglied erhalten wird.
-
Der Verbinder 19 ist vorgesehen zum Ausgeben von Spannungssignalen oder Steuersignalen usw. basierend auf detektierten Spannungssignalen usw. an eine andere Steuervorrichtung. Die elektronischen Bauteile 18 umfassen wenn nötig Verstärker, A/D-Wandler und Steuerschaltungen. Dementsprechend wird die Spannung, die an beiden Enden des Widerstandskörpers 12 durch den Betriebsstrom usw. erzeugt wird, zwischen den Spannungsanschlüssen 14, 14 ausgegeben, ein Verfahren wie Verstärkung usw. wird wenn nötig zu dem detektierten Spannungssignal zugefügt und das Spannungssignal wird an die andere Steuervorrichtung, die mit dem Verbinder 19 verbunden ist, ausgegeben.
-
4–6 stellen eine Stromdetektiervorrichtung eines zweiten Ausführungsbeispiels dar. In der Stromdetektiervorrichtung 10x hält das Halteglied 16 die Einheitsmetallglieder (Shunt-Widerstände) 11A, 11B, 11C parallel zueinander in der Richtung der Breitenrichtung. Als ein Ergebnis kann die Stromdetektiervorrichtung 10x kleiner sein.
-
In dem Ausführungsbeispiel ist das konkave Teil 16a zum Halten eines plattenförmigen Shunt-Widerstandes in der Richtung der Breitenrichtung ausgebildet. Ein Teil einschließlich dem Widerstandskörper 12 des Einheitsmetallgliedes (Shunt-Widerstands) 11A, 11B, 11C ist in dem konkaven Teil 16a aufgenommen. Und eine Vielzahl von Einheitsmetallwiderständen (Shunt-Widerstand), die mit 3-Phasen korrespondieren, wird in dem Halteglied 16 gehalten. Konvexe Teile 16b sind zwischen den konkaven Teilen 16a in dem Halteglied 16 ausgebildet, so dass die elektrische Isolierung zwischen benachbarten Shunt-Widerständen (siehe 6) sichergestellt ist.
-
An der Rückseite der Platine 17 ist ein Abstandshalter 20 ausgebildet, welcher die Shunt-Widerstände auf einem Abstand hält. In dem Ausführungsbeispiel sind die Shunt-Widerstände 11A, 11B, 11C zwischen dem Halteglied 16 und der Platine 17 eingesetzt und als eine Einheit integriert. An der Oberseite beider Seiten des Widerstandskörpers 12 des Shunt-Widerstands 11A, 11B, 11C sind ein Paar von Spannungsanschlussteilen 14a ausgebildet. Der Spannungsanschlussteil 14a ist mit Leitungsmustern (nicht gezeigt) verbunden, die an der Platine 17 (siehe 5) ausgebildet sind. Spannungsdetektieranschlüsse können an den Spannungsanschlussteilen 14a wie beim ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet werden.
-
Die Leitungsmuster sind mit den elektronischen Bauteilen 18 und dem Verbinder 19 verbunden. Dementsprechend wird die Spannung, die an beiden Enden des Widerstandskörpers 12 von dem Strom erzeugt wird, von einem Paar von Spannungsanschlüssen 14, 14 aufgenommen, ein Verfahren wie Verstärkung usw. wird wenn nötig zu dem Spannungssignal zugefügt und das Spannungssignal wird an die andere Steuervorrichtung, die mit dem Verbinder 19 verbunden ist, ausgegeben. Die Leitungsmuster werden jeweils entsprechend jedes Spannungs-Signals gebildet, das von jedem entsprechenden Einheitsmetallglied wie beim ersten Ausführungsbeispiel erhalten wird.
-
7 stellt ein Beispiel eines Schaltungsdiagramms der vorliegenden Stromdetektiervorrichtung 10, 10x dar. Die Shunt-Widerstände 11A, 11B, 11C, die mit 3-Phasen korrespondieren, werden von dem Halteglied 16 gehalten und ein Paar von Spannungsanschlüssen 14 (14a) zum Erhalten einer Spannung, die an beiden Enden des Widerstandskörpers 12 erzeugt wird, ist mit Leitungsmustern an der Platine 17 korrespondierend zu 3-Phasen-Spannungssignalen verbunden. Wenn ein Verstärker als ein elektronisches Bauteil eingesetzt wird, werden an der Platine 17 3-Phasen-Spannungssignale der Paare von Spannungsanschlüssen 14 (14a) auf ein günstiges Niveau verstärkt und gesteuert und an eine Steuervorrichtung ausgegeben.
-
Gemäß der vorliegenden Stromdetektiervorrichtung, sind die Einheitsmetallglieder, die einer Vielzahl von Phasen entsprechen, parallel zueinander zwischen dem Halteglied 16 und der Platine 17 aufgenommen und Schaltungen zum Ausgeben von Spannungssignalen, die der Vielzahl von Phasen entsprechen, sind jeweils an der Platine 17 ausgebildet und diese sind als eine Kompakteinheit integral aufgebaut. Dann können beispielsweise durch Verbinden der Stromdetektiervorrichtung 10, 10x mit einer Vielzahl von Stromschienen in einem Pfad zwischen einer Umkehrschaltung und einem Motor die Vielzahl von detektierten Spannungssignalen, die der Vielzahl von Phasen entsprechen, von dem auf der Platine 17 ausgebildeten Verbinder 19 aufgenommen werden.
-
Da die Stromdetektiervorrichtung 10, 10x kompakt und leicht montierbar ist, sogar in einem engen Raum, wie beispielsweise in einem Maschinenraum eines Motorfahrzeugs, wo 3-Phasen-Wechselstrom-Motoren installiert werden, können beide Enden der Einheitsmetallglieder 11A, 11B, 11C leicht mit einer Vielzahl von Phasen von Strompfaden wie Stromschienen usw. verbunden werden, und die Spannungssignale können jeweils von den Leitungsmustern an der Platine 17 ausgegeben werden.
-
In den Ausführungsbeispielen wurden eine 3-Phasen-Struktur der vorliegenden Stromdetektiervorrichtung korrespondierend zu einem 3-Phasen-Wechselstrom-Motor gezeigt. Jedoch kann gemäß der Aufgabe Strom zu detektieren, jede Phasen-Stromdetektiervorrichtung, die mehr als 2 Phasen von Einheitsmetallgliedern (Shunt-Widerständen) besitzt, ausgeführt werden.
-
Auch wenn Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert wurden, ist die Erfindung nicht auf die oben genannten Ausführungsbeispiele begrenzt und verschiedene Änderungen und Modifikationen können innerhalb des Umfangs des technischen Konzepts der Erfindung gemacht werden.
-
Industrielle Anwendbarkeit
-
Die Erfindung kann für Stromdetektionen, welche einen Shunt-Widerstand verwenden, angewendet werden. Besonders ist die Erfindung für Stromdetektionen anwendbar, wo mehrere Phasen von Stromleitungen zu detektieren sind. Besonders ist die Erfindung für 3-Phasenstromdetektionen beispielsweise, wo ein 3-Phasen-Wechselstrom-Motor in einem Motorfahrzeug usw. installiert ist, 3-Phasen-Energiequellen-Stromdetektionen und andere anwendbar.
