DE112021004047T5

DE112021004047T5 - Stromsensor

Info

Publication number: DE112021004047T5
Application number: DE112021004047.2T
Authority: DE
Inventors: Takahiro Taoka; Chiaki Ueda; Manabu Tamura
Original assignee: Alps Alpine Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2020-07-28
Filing date: 2021-06-24
Publication date: 2023-08-03
Also published as: JPWO2022024610A1; WO2022024610A1; US20230111157A1; JP7367224B2; CN115769088A

Abstract

Ein Stromsensor gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen Magnetsensor, der so konfiguriert ist, dass er ein Magnetfeld erfasst, das durch einen zu messenden Strom erzeugt wird, der durch einen Strompfad fließt, und ein Abschirmelement aufweist, das eine erste Abschirmung, eine zweite Abschirmung und eine dritte Abschirmung aufweist, die voneinander entfernt angeordnet sind. Die erste Abschirmung ist auf einer dem Magnetsensor gegenüberliegenden Seite des Strompfads in einer ersten Richtung angeordnet, in der der Magnetsensor und der Strompfad einander gegenüberliegen, und umfasst eine erste, dem Strompfad gegenüberliegende Oberfläche. Die zweite Abschirmung umfasst eine zweite gegenüberliegende Fläche in der ersten Richtung. Die dritte Abschirmung weist eine dritte, der ersten Richtung gegenüberliegende Fläche auf. Die zweite Abschirmung und die dritte Abschirmung sind so angeordnet, dass die zweite gegenüberliegende Fläche und die dritte gegenüberliegende Fläche einander gegenüberliegen, wobei der Magnetsensor und der Strompfad dazwischen liegen. Das Abschirmelement des Stromsensors gemäß der vorliegenden Erfindung ist in der Lage, externe Magnetfelder ausreichend zu dämpfen und die magnetische Sättigung zu reduzieren oder zu kontrollieren, wodurch der Strommessbereich erweitert wird.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stromsensor, der einen zu messenden Strom auf der Grundlage eines Magnetfeldes erfasst, das durch den Strom, der durch einen Strompfad fließt, erzeugt wird.
Stand der Technik
Ein in PTL 1 offenbarter Stromsensor ist so konfiguriert, dass ein Strompfad, durch den ein zu messender Strom fließt, U-förmig gebogen ist, die gegenüberliegenden Enden des Strompfades in Kontakt mit den gegenüberliegenden langen Seiten eines isolierenden rechteckigen Substrats angeordnet sind und eine Seite der Enden des Strompfades in der Nähe einer kurzen Seite des isolierenden Substrats liegt. Eine Magnetfeldsteuerungsplatte, die das durch den zu messenden Strom erzeugte Magnetfeld steuert, ist U-förmig gebogen, und ein Ende davon ist in Kontakt mit der einen der kurzen Seiten des isolierenden Substrats angeordnet, an der sich die Seite des Strompfads befindet. Ein magnetisches Sensorelement, das das Magnetfeld misst, ist in der Mitte der Öffnungsbreite der Magnetfeldkontrollplatte angeordnet. Die Magnetfeldsteuerungsplatte ermöglicht es, das vom Strompfad erzeugte Magnetfeld auf die Peripherie des Magnetsensorelements zu konzentrieren und externe Magnetfelder zu reduzieren, um das Magnetsensorelement magnetisch abzuschirmen.
Zitierliste
Patentliteratur
PTL 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummre 2016-3974
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Der in PTL 1 offenbarte Stromsensor verstärkt ein durch den zu messenden Strom erzeugtes Magnetfeld mit Hilfe der Magnetfeldsteuerplatte und verhindert gleichzeitig den Einfluss externer Magnetfelder durch die als Abschirmung dienende Magnetfeldsteuerplatte. Dadurch kann das Magnetfeld von dem in der Mitte der Öffnungsweite der Magnetfeldkontrollplatte angeordneten Magnetsensorelement zuverlässig erfasst werden. Die Magnetfeldsteuerungsplatte kann jedoch eine magnetische Sättigung erreichen, obwohl sie eine Verstärkung des Magnetfeldes bewirkt. Dies macht es dem Stromsensor unmöglich, Strom zu erfassen, was die Funktion als Stromsensor beeinträchtigt.
Lösung des Problems
Dementsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Stromsensor bereitzustellen, der ein Abschirmelement enthält, das in der Lage ist, externe Magnetfelder ausreichend zu dämpfen und die magnetische Sättigung zu reduzieren oder zu kontrollieren, wodurch der Strommessbereich, z. B. der Strommessbereich des zu messenden Stroms und das messbare Frequenzband, erweitert wird.
Um das obige Problem zu lösen, weist ein Stromsensor gemäß der vorliegenden Erfindung einen Magnetsensor auf, der so konfiguriert ist, dass er ein Magnetfeld erfasst, das durch einen zu messenden Strom erzeugt wird, der durch einen Strompfad fließt, und weist ein Abschirmelement/ Abschirmungselement auf, das eine erste Abschirmung, eine zweite Abschirmung und eine dritte Abschirmung umfasst, die voneinander entfernt angeordnet sind, wobei die erste Abschirmung auf einer dem Magnetsensor gegenüberliegenden Seite des Strompfads in einer ersten Richtung angeordnet ist, in der der Magnetsensor und der Strompfad einander gegenüberliegen, und eine erste gegenüberliegende Oberfläche aufweist, die dem Strompfad gegenüberliegt, wobei die zweite Abschirmung eine zweite gegenüberliegende Oberfläche entlang der ersten Richtung aufweist, wobei die dritte Abschirmung eine dritte gegenüberliegende Oberfläche entlang der ersten Richtung aufweist, und wobei die zweite Abschirmung und die dritte Abschirmung so angeordnet sind, dass die zweite gegenüberliegende Oberfläche und die dritte gegenüberliegende Oberfläche einander gegenüberliegen, wobei der Magnetsensor und der Strompfad dazwischen eingeschlossen sind.
Die Konfiguration, bei der eine Abschirmung, die eine Stromschiene („bus bar“) umgibt, durch die der zu messende Strom fließt, eine Vielzahl von diskontinuierlichen Elementen aufweist, ermöglicht es, die magnetische Sättigung in der Abschirmung zu reduzieren oder zu kontrollieren und gleichzeitig die Wirkung externer Magnetfelder zu verringern, wodurch der Strommessbereich erweitert wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Stromsensor sind vorzugsweise die Enden der zweiten Abschirmung und der dritten Abschirmung, die an die erste Abschirmung angrenzen, näher an dem Magnetsensor als die erste gegenüberliegende Fläche der ersten Abschirmung in der ersten Richtung.
Dadurch kann die Wirkung externer Magnetfelder wirksam reduziert werden. Insbesondere in dem Fall, in dem ein Stromsensor mit der gleichen Konfiguration daneben in der zweiten Richtung angeordnet ist, in der die zweite gegenüberliegende Oberfläche und die dritte gegenüberliegende Oberfläche einander gegenüberliegen, kann ein Magnetfeld, das durch einen Strom erzeugt wird, der durch die benachbarte Stromschiene fließt, wirksam blockiert werden, und die Wirkung des Magnetfelds auf den Magnetsensor kann reduziert werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Stromsensor sind vorzugsweise die Enden der ersten Abschirmung, die an die zweite Abschirmung und die dritte Abschirmung angrenzen, in einer zweiten Richtung, in der die zweite Gegenfläche und die dritte Gegenfläche einander gegenüberliegen, weiter vom Magnetsensor entfernt angeordnet als die zweite Gegenfläche und die dritte Gegenfläche.
Dadurch kann die Wirkung externer Magnetfelder wirksam reduziert werden. Insbesondere lässt sich so die Wirkung externer Magnetfelder entlang der ersten Richtung, in der sich der Magnetsensor und der Strompfad gegenüberstehen, durch die erste Abschirmung zuverlässig reduzieren.
In dem erfindungsgemäßen Stromsensor erstreckt sich der Strompfad vorzugsweise in einer dritten Richtung senkrecht zu der ersten und der zweiten Richtung, und die jeweiligen gegenüberliegenden Enden der zweiten Abschirmung und der dritten Abschirmung in der dritten Richtung befinden sich außerhalb der ersten Abschirmung in der ersten Richtung gesehen.
Dies ermöglicht es, die erste Abschirmung unabhängig von der zweiten Abschirmung und der dritten Abschirmung im Spritzgussverfahren zu stützen, was die Montage erleichtert.
Bei dem erfindungsgemäßen Stromsensor sind vorzugsweise die erste Abschirmung, die zweite Abschirmung und die dritte Abschirmung einzeln geteilt.
Dadurch kann die Abschirmung in eine Form unterteilt werden, die geeignet ist, die Wirkung verschiedener externer Magnetfelder zu reduzieren. Auf diese Weise kann die Wirkung der externen Magnetfelder wirksam reduziert und der Strommessbereich angepasst werden.
Vorteilhafter Effekt der Erfindung
Mit der vorliegenden Erfindung kann ein Stromsensor bereitgestellt werden, der in der Lage ist, externe Magnetfelder ausreichend zu dämpfen/abzuschwächen und die magnetische Sättigung zu reduzieren oder zu kontrollieren, wodurch der Strommessbereich erweitert wird. Kurzbeschreibung der Zeichnungen

[1] (a) ist eine perspektivische Ansicht eines Stromsensors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die dessen Konfiguration veranschaulicht, und (b) ist eine perspektivische Ansicht des in (a) gezeigten Stromsensors, in der das Basiselement weggelassen ist.
[2] (a) ist eine Vorderansicht von 1(b), und (b) ist eine Draufsicht auf die Sammelschiene/Stromschiene rechts in (a) und eine erste Abschirmung, eine zweite Abschirmung und eine dritte Abschirmung, die sie umgeben und deren Anordnung illustrieren.
[3] (a) ist eine vergrößerte Vorderansicht einer Stromschiene links in 2(a), eines dazugehörigen Magnetsensors und der sie umgebenden ersten Abschirmung, zweiten Abschirmung und dritten Abschirmung, die deren Anordnung veranschaulichen, und (b) ist eine Draufsicht auf (a), in der die Stromschiene weggelassen ist.
[ ] (a) ist eine perspektivische Ansicht des Basisteils von oben und (b) eine perspektivische Ansicht des Basisteils von unten.
[5] 5 ist eine Draufsicht auf das Basiselement, die zweite Abschirmung, die dritte Abschirmung und den Magnetsensor, die deren Anordnung zeigt.
[6] 6 ist eine Ansicht von unten auf das Basiselement, in dem die zweite Abschirmung und die dritte Abschirmung angeordnet sind, wobei die Position der ersten Abschirmung im Phantom dargestellt ist.
[7] (a) ist eine vergrößerte Vorderansicht einer Stromschiene, eines dazugehörigen Magnetsensors und einer ersten Abschirmung, einer zweiten Abschirmung und einer dritten Abschirmung, die sie in einer zweiten Ausführungsform umgeben, die deren Anordnung veranschaulicht, und (b) ist eine vergrößerte Vorderansicht einer Stromschiene, eines dazugehörigen Magnetsensors und einer ersten Abschirmung, einer zweiten Abschirmung und einer dritten Abschirmung, die sie in einer dritten Ausführungsform umgeben, die deren Anordnung veranschaulicht.
[8] 8 ist eine vergrößerte Vorderansicht einer Stromschiene, eines dazugehörigen Magnetsensors und einer ersten Abschirmung, einer zweiten Abschirmung und einer dritten Abschirmung, die sie in einer vierten Ausführungsform umgeben, und zeigt deren Anordnung Beschreibung von Ausführungsformen

Stromsensoren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen beschrieben. In den Zeichnungen sind die X-Y-Z-Koordinaten als Bezugskoordinaten dargestellt. In der folgenden Beschreibung wird die Z1-Z2-Richtung als vertikale Richtung (eine erste Richtung), die X1-X2-Richtung als Vorwärts-Rückwärts-Richtung (eine dritte Richtung) und die Y1-Y2-Richtung als seitliche Richtung (eine zweite Richtung) bezeichnet. Die X1-X2-Richtung und die Y1-Y2-Richtung stehen senkrecht zueinander, und eine X-Y-Ebene, die die X1-X2-Richtung und die Y1-Y2-Richtung enthält, steht senkrecht zur Z1-Z2-Richtung. Der Zustand von oben (Z1-Seite) nach unten (Z2-Seite) betrachtet wird manchmal als Draufsicht bezeichnet.
Erste Ausführungsform
Bezugnehmend auf 1, 2 oder 3 weist ein Stromsensor 10 gemäß einer ersten Ausführungsform ein Basiselement 11, ein Substrat 20, drei Magnetsensoren 21, 22 und 23, drei Stromschienen 31, 32 und 33, die als Strompfade dienen, drei erste Abschirmungen 41, 51 und 61, drei zweite Abschirmungen 42, 52 und 62 und drei dritte Abschirmungen 43, 53 und 63 auf.
Das Basiselement 11 besteht aus einem nichtmagnetischen Material, das zusammen mit den drei Stromschienen 31, 32 und 33, den drei ersten Abschirmungen 41, 51 und 61, den drei zweiten Abschirmungen 42, 52 und 62 und den drei dritten Abschirmungen 43, 53 und 63 umspritzt wird. Das Basiselement 11 hat eine rechteckige Außenform, die sich in der Draufsicht von oben (Z1-Seite) nach unten (Z2-Seite) in seitlicher Richtung (Y1-Y2-Richtung) erstreckt. Die äußere Form wird von vier Außenwänden 12 gebildet, die den vier Seiten des Rechtecks entsprechen. Innerhalb der vier Außenwände 12 ist in der Draufsicht ein nach unten versenkter Boden 13/Basis/Sockel vorgesehen, wie in 4(a) gezeigt. Dadurch liegt die obere Fläche 13a des Sockels 13 unterhalb der oberen Flächen der Außenwände 12. Im Gegensatz dazu bildet die untere Fläche 13b des Sockels 13 eine mit den Außenwänden 12 einstückige Ebene, wie in 4(b) dargestellt.
Wie in 1(a) und (b) und 2(a) gezeigt, ist das Substrat 20 in der Draufsicht eine rechteckige Platte, die sich in seitlicher Richtung (Y1-Y2-Richtung) erstreckt und innerhalb der vier Außenwände 12 des Basiselements 11 und oberhalb der Basis 13 angeordnet ist. Das Substrat 20 hat ein erstes Einführungsloch 20a, ein zweites Einführungsloch 20b, ein drittes Einführungsloch 20c und ein viertes Einführungsloch 20d, die von links nach rechts angeordnet sind, so dass sie in der Dickenrichtung (der vertikalen Richtung oder der Z1-Z2-Richtung) durchgehen. Das erste Einführungsloch 20a ist so angeordnet, dass die ganz linke zweite Abschirmung 42 vertikal eingeführt werden kann. Das zweite Einführungsloch 20b ist so angeordnet, dass die dritte Abschirmung 43, die der zweiten Abschirmung 42 und der zweiten Abschirmung 52 gegenüberliegt, beabstandet eingeführt werden kann. Das dritte Einführungsloch 20c ist so angeordnet, dass die dritte Abschirmung 53, die der zweiten Abschirmung 52 zugewandt ist, und die zweite Abschirmung 62 beabstandet eingeführt werden können. Das vierte Einführungsloch 20d ist so angeordnet, dass die ganz rechte dritte Abschirmung 63 eingeführt werden kann.
Wie in 2(a) gezeigt, sind die drei Magnetsensoren 21, 22 und 23 auf der unteren Oberfläche des Substrats 20 von links nach rechts angeordnet. Wie in 2(a) und 3(a) und (b) gezeigt, ist der erste Magnetsensor 21 auf der linken Seite an einer Zwischenposition zwischen einem Paar von Abschirmungen 42 und 43 (der zweiten Abschirmung 42 und der dritten Abschirmung 43) in seitlicher Richtung und oberhalb der ersten Abschirmung 41 und der ersten Sammelschiene 31, die sich oberhalb der ersten Abschirmung 41 in vertikaler Richtung befindet, angeordnet.
Der zweite Magnetsensor 22 ist wie der erste Magnetsensor 21 an einer Zwischenposition zwischen einem Paar von Abschirmungen 52 und 53 (der zweiten Abschirmung 52 und der dritten Abschirmung 53) in seitlicher Richtung und oberhalb der ersten Abschirmung 51 und der zweiten Stromschiene 32 angeordnet, die sich in vertikaler Richtung oberhalb der ersten Abschirmung 51 befindet. Der dritte Magnetsensor 23 ist ebenfalls, wie der erste Magnetsensor 21, an einer Zwischenposition zwischen einem Paar von Abschirmungen/Schilden 62 und 63 (dem zweiten Schild 62 und dem dritten Schild 63) in seitlicher Richtung und oberhalb der ersten Abschirmung/Schildes 61 und der dritten Stromschiene 33, die sich in vertikaler Richtung oberhalb der ersten Abschirmung/Schildes 61 befindet, angeordnet.
Die drei Stromschienen 31, 32 und 33, die als Strompfade dienen, haben die gleiche längliche Plattenform, die sich in der Vorderseite-Rückseite-Richtung (X1-X2-Richtung) erstreckt, und sind so angeordnet, dass die oberen und unteren Oberflächen senkrecht zur vertikalen Richtung stehen. Wie in 2(a) gezeigt, sind die jeweiligen Oberseiten der drei Stromschienen 31, 32 und 33 den drei Magnetsensoren 21, 22 bzw. 23 zugewandt, und die jeweiligen Unterseiten den drei ersten Abschirmungen 41, 51 bzw. 61. Genauer gesagt, in vertikaler Richtung ist die erste Stromschiene 31 auf der linken Seite zwischen dem Magnetsensor 21 auf der linken Seite und der ersten Abschirmung 41 auf der linken Seite so angeordnet, dass sie einander zugewandt sind, die zweite Stromschiene 32 in der Mitte in seitlicher Richtung ist zwischen dem zweiten Magnetsensor 22 in der Mitte und der ersten Abschirmung 51 in der Mitte so angeordnet, dass sie einander zugewandt sind, und die Stromschiene 33 auf der rechten Seite ist zwischen dem dritten Magnetsensor 23 auf der rechten Seite und der ersten Abschirmung 61 auf der rechten Seite so angeordnet, dass sie einander zugewandt sind.
Wie in 2(b) gezeigt, umfasst die erste Stromschiene 31 auf der linken Seite einen rechteckigen zentralen Abschnitt 31a in der Mitte in Längsrichtung (die Vorderseite-Rückseite-Richtung oder die X1-X2-Richtung), zwei Zwischenabschnitte 31b, die sich von den äußeren gegenüberliegenden Enden des zentralen Abschnitts 31a in Längsrichtung erstrecken, und zwei äußere Abschnitte 31c, die sich von den äußeren gegenüberliegenden Enden der beiden Zwischenabschnitte 31b in Längsrichtung erstrecken. Die erste Stromschiene 31 hat eine symmetrische Form in der Breitenrichtung (der seitlichen Richtung oder der Y1-Y2-Richtung), wobei die Zwischenabschnitte 31b breiter sind als der mittlere Abschnitt 31a und die äußeren Abschnitte 31c breiter sind als die Zwischenabschnitte 31b. Die ebene Form der ersten Sammelschiene 31 ist die gleiche wie die der zweiten Sammelschiene 32 und der dritten Sammelschiene 33.
Als Nächstes wird für die erste, zweite und dritte Abschirmung der Satz der ersten Abschirmung 41 auf der linken Seite und der zweiten Abschirmung 42 und der dritten Abschirmung 43, die damit korrespondieren, als Beispiel beschrieben. Der Satz der ersten Abschirmung 51, der zweiten Abschirmung 52 und der dritten Abschirmung 53 in der Mitte in seitlicher Richtung und der Satz der ersten Abschirmung 61, der zweiten Abschirmung 62 und der dritten Abschirmung 63 auf der rechten Seite haben ebenfalls die gleiche Konfiguration.
Die Anzahl der Sätze der ersten, zweiten und dritten Abschirmungen und Kombinationen der Stromschiene und des dazugehörigen Magnetsensors des Stromsensors ist nicht auf drei beschränkt, wie in 1 gezeigt. Die Anzahl kann zum Beispiel eins, zwei, vier oder mehr betragen.
Wie in 2(a) und 3(a) gezeigt, haben die erste Abschirmung 41, die zweite Abschirmung 42 und die dritte Abschirmung 43 eine Konfiguration, bei der fünf magnetisch abschirmende Platten aus demselben magnetischen Material gestapelt sind. Diese Abschirmungen 41, 42 und 43 bestehen vorzugsweise aus einem weichmagnetischen Material, z. B. einem magnetischen Stahlblech oder einer Permalloy. Die zweite Abschirmung 42 und die dritte Abschirmung 43 haben die gleiche Form.
Die erste Abschirmung 41 ist so angeordnet, dass sie sich in seitlicher Richtung (Y1-Y2-Richtung) erstreckt, wobei ihre obere Fläche, eine erste Gegenfläche 41a, der unteren Fläche der ersten Stromschiene 31 gegenüberliegt. Wie in 2(b) gezeigt, liegt die erste Abschirmung 41 dem Mittelteil 31a der ersten Stromschiene 31 gegenüber.
Die zweite Abschirmung 42 und die dritte Abschirmung 43 sind in vertikaler Richtung auf gleicher Höhe angeordnet, so dass sie sich in seitlicher Richtung (Y1-Y2-Richtung) gegenüberliegen. Somit liegen sich die zweite Gegenfläche 42a des zweiten Schildes/Abschirmung 42 und die dritte Gegenfläche 43a des dritten Schildes/Abschirmung 43 gegenüber.
Wie in 3(a) gezeigt, befinden sich die gegenüberliegenden Endflächen 41b und 41c des ersten Schildes/Abschirmung 41 außerhalb der Außenfläche 42b des zweiten Schildes/Abschirmung 42 und der Außenfläche 43b des dritten Schildes/Abschirmung 43 in der seitlichen Richtung (Y1-Y2-Richtung). Insbesondere ist die linke Stirnfläche 41b des ersten Schildes/Abschirmung 41 (das an den zweiten Schild 42 angrenzende Ende) um einen Abstand D11 relativ zu der zweiten gegenüberliegenden Fläche 42a des zweiten Schildes/ Abschirmung 42 nach links versetzt, und die rechte Stirnfläche 41c (das an den dritten Schild/ Abschirmung 43 angrenzende Ende) ist um einen Abstand D11 relativ zu der dritten gegenüberliegenden Fläche 43a des dritten Schildes/ Abschirmung 43 nach rechts versetzt. Der Abstand D11 ist größer als die seitliche Dicke des zweiten Schildes/ Abschirmung 42 und des dritten Schildes/ Abschirmung 43. Aus diesem Grund sind das Ende (die erste Stirnfläche 41b) der ersten Abschirmung 41, das an die zweite Abschirmung 42 angrenzt, und das Ende (die zweite Stirnfläche 41c), das an die dritte Abschirmung 43 angrenzt, jeweils weiter vom Magnetsensor 21 entfernt als die zweite Gegenfläche 42a und die dritte Gegenfläche 43a in seitlicher Richtung.
Die Anordnung der gegenüberliegenden Enden der ersten Abschirmung 41 außerhalb der Außenfläche 42b der zweiten Abschirmung 42 und der Außenfläche 43b der dritten Abschirmung 43 in seitlicher Richtung ermöglicht die Verringerung der Wirkung von in der Nähe vorhandenen externen Magnetfeldern, einschließlich eines Magnetfeldes, das durch den zu messenden Strom erzeugt wird, der durch die benachbarte zweite Stromschiene 32 fließt.
Die untere Fläche 42c der zweiten Abschirmung 42 und die untere Fläche 43c der dritten Abschirmung 43 sind von der ersten gegenüberliegenden Fläche 41a der ersten Abschirmung 41 um einen Abstand D12 in vertikaler Richtung (Z1-Z2-Richtung) beabstandet. Mit anderen Worten, die Enden der zweiten Abschirmung 42 und der dritten Abschirmung 43, die an die erste Abschirmung 41 angrenzen, sind näher an dem Magnetsensor 21 als die erste gegenüberliegende Oberfläche 41a der ersten Abschirmung 41 in der vertikalen Richtung (der ersten Richtung). Der Abstand D12 ist so eingestellt, dass externe Magnetfelder auf den von der ersten Abschirmung 41, der zweiten Abschirmung 42 und der dritten Abschirmung 43 umgebenen Magnetsensor 21 unterbrochen werden, um die externen Magnetfelder innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zu reduzieren und ein Erreichen der magnetischen Sättigung unwahrscheinlich zu machen, und zwar in einer Weise, die von den Spezifikationen des Stromsensors 10 und seiner Betriebsumgebung abhängt.
Wenn die zweite Abschirmung 42 und die dritte Abschirmung 43 um den Abstand D12 von der ersten Abschirmung 41 entfernt sind, kann die Wirkung externer Magnetfelder in der Umgebung reduziert werden, einschließlich eines Magnetfelds, das durch den zu messenden Strom erzeugt wird, der durch die benachbarte zweite Stromschiene 32 fließt.
Wie in 3(b) gezeigt, befinden sich die gegenüberliegenden Endflächen 42d und 42e des zweiten Schildes/ Abschirmung 42 außerhalb der gegenüberliegenden Endflächen 41d bzw. 41e des ersten Schildes/ Abschirmung 41 um einen Abstand D13 in der Vorder-Rück-Richtung (X1-X2-Richtung). Ebenso befinden sich die gegenüberliegenden Endflächen 43d, 43e des dritten Schildes/ Abschirmung 43 um einen Abstand D13 außerhalb der gegenüberliegenden Endflächen 41d bzw. 41e des ersten Schildes/ Abschirmung 41.
Mit anderen Worten, die gegenüberliegenden Enden (die gegenüberliegenden Endflächen 42d und 42e) der zweiten Abschirmung 42 und die gegenüberliegenden Enden (die gegenüberliegenden Endflächen 43d und 43e) der dritten Abschirmung 43 in der Vorder-Rück-Richtung (die dritte Richtung) befinden sich außerhalb der ersten Abschirmung 41 in der vertikalen Richtung (die erste Richtung).
Die Anordnung der gegenüberliegenden Enden der zweiten Abschirmung 42 und der dritten Abschirmung 43 außerhalb der gegenüberliegenden Enden der ersten Abschirmung 41 in der Vorder- und Rückrichtung ermöglicht es, die erste Abschirmung 41, die zweite Abschirmung 42 und die dritte Abschirmung 43 einzeln im Spritzgussverfahren zu halten, was die Herstellung mit hoher Positionierungsgenauigkeit erleichtert.
Unter Bezugnahme auf 4, 5 und 6 wird die Herstellung des Stromsensors 10 beschrieben.
Das Grundelement 11, die drei Stromschienen 31, 32 und 33, die drei ersten Schirme 41, 51 und 61, die drei zweiten Schirme 42, 52 und 62 sowie die drei dritten Schirme 43, 53 und 63 werden im Spritzgussverfahren hergestellt.
Wie in 4(a) und (b) gezeigt, hat die Basis 13 des Basiselements 11 von der oberen Fläche 13a abwärts untere obere Drucklöcher h11 bis h16, h21 bis h24 und h31 bis h34 und von der unteren Fläche 13b aufwärts untere Drucklöcher h41 bis h52, h61 bis h66, h71 bis 76. Diese oberen und unteren Drucklöcher werden verwendet, um die erste Abschirmung 41, die zweite Abschirmung 42 und die dritte Abschirmung 43 mit Hilfe von Druckstiften zu halten, da die erste Abschirmung 41, die zweite Abschirmung 42 und die dritte Abschirmung 43 beim Einspritzgießen an vorbestimmten Positionen in der Form positioniert werden müssen, um die Stromschienen 31, 32 und 33, die erste Abschirmung 41, die zweite Abschirmung 42, die dritte Abschirmung 43 und das Grundelement 11 zu integrieren. Durch das Entfernen der Stifte nach dem Einpressen werden die oberen und unteren Drucklöcher h11 bis h16, h21 bis h24, h31 bis h34, h41 bis h52, h61 bis h66 und h71 bis 76 an den gepressten Positionen gebildet.
Für die oberen Drucklöcher in der oberen Fläche 13a sind die ersten oberen Drucklöcher h11, h12, h13, h14, h15 und h16 von links nach rechts in der Mitte in Vorder-Rückwärts-Richtung angeordnet. Die zweiten oberen Drückerlöcher h21, h22, h23 und h24 sind von links nach rechts in der Reihenfolge auf der Rückseite der ersten oberen Drückerlöcher h11 bis h16 vorgesehen. Die dritten oberen Drucklöcher h31, h32, h33 und h34 befinden sich von links nach rechts in der Reihenfolge der zweiten oberen Drucklöcher h21 bis h24 näher an der Vorderseite als die ersten oberen Drucklöcher h11 bis h16 in der Richtung von vorne nach hinten.
Bei den unteren Drucklöchern in der Bodenfläche 13b sind die ersten unteren Drucklöcher h41, h42-h43, h44, h45, h46-h47, h48, h49, h50-h51 und h52 von links nach rechts in der Mitte der Vorder- und Rückrichtung angeordnet. Die drei Paare von Drucklöchern h42 und h43, h46 und h47 sowie h50 und h51 sind jeweils symmetrisch in der Vorderseite-Rückseite-Richtung angeordnet. Unter den ersten unteren Drucklöchern sind die zweiten unteren Drucklöcher h61, h62, h63, h64, h65 und h66 von links nach rechts in der Reihenfolge an Positionen näher an der Vorderseite als die Drucklöcher h41, h44, h45, h48, h49, und h52, und auf der Rückseite sind die dritten unteren Drückerlöcher h71, h72, h73, h74, h75 und h76 von links nach rechts in der Reihenfolge an den Positionen ausgebildet, die den zweiten unteren Drückerlöchern h61 bis h66 in der Vorderseiten-Rückseitenrichtung entsprechen.
Beim Einspritzgießen werden Stifte (nicht dargestellt) zur Positionierung der zweiten Abschirmung 42 und der dritten Abschirmung 43 in einer X-Y-Ebene an den Positionen angeordnet, an denen die oberen Drucklöcher h11 bis h16, h21 bis h24 und h31 bis h34 nach Beendigung des Gießens gebildet werden, und nach Beendigung des Gießens werden die Stifte entfernt (siehe 5). Die Markierungen, an denen die Stifte entfernt werden, dienen als Drucklöcher. Wie in 5 gezeigt, wird z. B. bei der ganz linken zweiten Abschirmung 42 die linke Seitenfläche durch einen an der Position des hinteren Drucklochs h21 angeordneten Stift und einen an der Position des vorderen oberen Drucklochs h31 angeordneten Stift begrenzt, und die rechte Seitenfläche (die zweite gegenüberliegende Fläche 42a) wird durch einen an der Position des mittleren Drucklochs h11 in Vorder-Rück-Richtung angeordneten Stift begrenzt.
Für die unteren Drückerlöcher werden Stifte zur vertikalen Positionierung der ersten Abschirmungen 41, 51 und 61 an den Positionen angeordnet, an denen die ersten unteren Drückerlöcher h41, h42-h43, h44, h45, h46-h47, h48, h49, h50-h51, h52 gebildet werden sollen, und die Stifte werden nach Abschluss der Formgebung entfernt (siehe ). Die nach dem Entfernen der Stifte entstandenen Markierungen dienen als die verschiedenen Drucklöcher. Zum Beispiel wird das erste Schild/ Abschirmung 41 auf der linken Seite durch die Stifte positioniert, die an den Positionen der vier ersten unteren Drucklöcher h41, h42-h43, h44 auf der linken Seite in angeordnet sind.
Die zweiten unteren Drucklöcher h61 bis h66 befinden sich näher an der Vorderseite als die ersten Schilde/ Abschirmung 41, 51 und 61, und die dritten unteren Drucklöcher h71 bis h76 befinden sich auf der Rückseite der ersten Schilde/ Abschirmung 41, 51 und 61. In den unteren Drucklöchern h61 bis h66 und h71 bis h76 sind Stifte für die vertikale Positionierung der zweiten Abschirmung 42 und der dritten Abschirmung 43 angeordnet, die nach Abschluss der Formgebung entfernt werden. Zum Beispiel wird die ganz linke zweite Abschirmung 42 durch die Stifte, die im zweiten unteren Druckloch h61 und dem dazugehörigen dritten unteren Druckloch h71 angeordnet sind, in der Vorder- und Rückrichtung vertikal positioniert.
Nach Abschluss des Umspritzens werden die Positionierungsstifte entfernt, und die oberen Drucklöcher h11 bis h16, h21 bis h24 und h31 bis h34 sowie die unteren Drucklöcher h41 bis h52, h61 bis h66 und h71 bis 76 werden an den Stellen gebildet, an denen die Stifte entfernt wurden. Danach wird das Substrat 20 auf der Basis 13 angeordnet. Das Substrat 20 ist so angeordnet, dass die ganz linke zweite Abschirmung 42 in dem ersten Einführungsloch 20a, die dritte Abschirmung 43 und die zweite Abschirmung 52 auf der rechten Seite in dem zweiten Einführungsloch 20b parallel zueinander, die dritte Abschirmung 53 und die zweite Abschirmung 62 auf der rechten Seite in dem dritten Einführungsloch 20c parallel zueinander und die ganz rechte dritte Abschirmung 63 in dem vierten Einführungsloch 20d angeordnet sind.
Bevor das Substrat 20 auf den Sockel 13 gelegt wird, werden die drei Magnetsensoren 21, 22 und 23 auf der Unterseite des Substrats 20 angebracht.
Im Stromsensor 10 der ersten Ausführungsform sind der Magnetsensor 21 und die erste Stromschiene 31, die einander in vertikaler Richtung gegenüberliegen, zwischen der zweiten Abschirmung 42 und der dritten Abschirmung 43 in seitlicher Richtung eingebettet und von der ersten Abschirmung 41 an der Unterseite umgeben, und die erste gegenüberliegende Fläche 41a der ersten Abschirmung 41 ist von der zweiten Abschirmung 42 und der dritten Abschirmung 43 um den Abstand D12 beabstandet. Bei dieser Konfiguration wird, wenn der zu messende Strom durch die als Strompfad dienende erste Sammelschiene 31 fließt, ein Magnetfeld erzeugt, und die drei Abschirmungen 41, 42 und 43, die die erste Sammelschiene 31 aus drei Richtungen umgeben, wirken als Joch gegen das Magnetfeld. Die drei Abschirmungen 41, 42 und 43 sind um den Abstand D12 voneinander beabstandet. Der Abstand D12 ermöglicht es, die Konzentration der Magnetkraft zu steuern und so zu verhindern, dass die drei Abschirmungen 41, 42 und 43 eine magnetische Sättigung erreichen. Dadurch ist es möglich, den Strommessbereich zu erweitern, zum Beispiel den Strommessbereich des zu messenden Stroms und das messbare Frequenzband.
Das Ergebnis einer Simulation von Beispiel 1 auf der Grundlage der Konfiguration des Stromsensors 10 gemäß der ersten Ausführungsform wird beschrieben.
Die Konfigurationen von Beispiel 1 und eines Vergleichsbeispiels sind wie folgt.
BEISPIEL 1
Die erste Abschirmung 41 besteht aus einem weichmagnetischen Material, z. B. einem magnetischen Stahlblech oder einer Permalloy, und hat eine fünfschichtige Struktur mit einer Gesamtdicke von 1,5 mm (Z1-Z2-Richtung), einer Breite von 13 mm (Y1-Y2-Richtung) und einer Länge von 6 mm (X1-X2-Richtung). Die zweite Abschirmung 42 besteht aus einem weichmagnetischen Material, z. B. einem magnetischen Stahlblech oder einer Permalloy, und hat eine fünfschichtige Struktur mit einer Gesamtdicke von 1,5 mm (Y1-Y2-Richtung), einer Höhe von 9,5 mm (Z1-Z2-Richtung) und einer Länge von 8 mm (X1-X2-Richtung). Die dritte Abschirmung 43 besteht aus dem gleichen Material und hat die gleiche Form wie die zweite Abschirmung 42. Der Abstand D11 beträgt 2 mm, der Abstand D12 beträgt 0,5 mm und der Abstand D13 beträgt 1 mm. Die erste Stromschiene 31 ist 1,5 mm oberhalb der ersten gegenüberliegenden Oberfläche 41a der ersten Abschirmung 41 angeordnet, und der Magnetsensor 21 ist höher als diese angeordnet.
VERGLEICHSBEISPIEL
Eine Abschirmung in einem Vergleichsbeispiel hat eine durchgehende U-Form, die von vorne gesehen oben offen ist und nicht wie der erste, zweite und dritte Schild/ Abschirmung in Beispiel 1 geteilt ist. Das Material und die Länge (X1-X2-Richtung) der Abschirmung sind die gleichen wie in Beispiel 1, und die Dicke und die Breite (oder die Höhe) der Teile, die der ersten, zweiten und dritten Abschirmung von Beispiel 1 entsprechen, sind die gleichen wie die der entsprechenden Abschirmungen in Beispiel 1. Die Formen des Magnetsensors und der Stromschiene und ihre Positionen in Bezug auf die Innenfläche (gegenüberliegende Fläche) des Abschirmelements sind die gleichen wie in Beispiel 1.
Diese Simulation zeigte, dass, wie in Tabelle 1 gezeigt, im Vergleichsbeispiel die maximale magnetische Flussdichte 1,6 T betrug und der Effekt der benachbarten Stromschiene 0,1 % war, während in Beispiel 1 die maximale magnetische Flussdichte 0,4 T betrug und der Effekt der benachbarten Stromschiene 0,7 % war. Die Auswirkung der benachbarten Stromschiene betrug im Vergleichsbeispiel 0,1 %, während die Auswirkung in Beispiel 1 0,7 % betrug, wobei der Wert etwas größer war als der des Vergleichsbeispiels. Dies ist jedoch darauf zurückzuführen, dass die Abschirmung geteilt wurde, um einen Spalt zu bilden, so dass der magnetische Sensor anfällig für eine Beeinflussung durch die benachbarte Abschirmung war. Aus diesem Grund ist dies für das eigentliche Produkt akzeptabel. Mit anderen Worten: Der Grad der Beeinflussung ist nicht so hoch, dass er sich signifikant auf die Messgenauigkeit des Stromsensors 10 auswirkt, und ist akzeptabel, wenn die Verringerung der magnetischen Sättigung im Vordergrund steht. In Beispiel 1 war der Strom, der fließt, bis die magnetische Sättigung erreicht ist, etwa doppelt so hoch wie im Vergleichsbeispiel. Dies zeigt, dass die Konfiguration des Beispiels 1 es ermöglicht, den Strommessbereich zu erweitern und das Magnetfeld zu verstärken, das durch den zu messenden Strom erzeugt wird, der durch die Sammelschiene 31 fließt, wobei die erste Abschirmung 41, die zweite Abschirmung 42 und die dritte Abschirmung 43 als Joch dienen, während die Wirkung externer Magnetfelder, einschließlich eines Magnetfelds, das durch den Strom erzeugt wird, der durch die benachbarte Sammelschiene fließt, ausreichend reduziert wird. [Tabelle 1]

Vergleichsbeispiel Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3

Maximale magnetische Flussdichte (in T) 1.6 0.4 0.8 0.6

Wirkung von Nachbarschaft (in %) 0.1 0.7 0.3 1.6
Eine Modifikation wird im Folgenden beschrieben.
Die Konfigurationen der ersten, zweiten und dritten Abschirmung können je nach den Spezifikationen des Stromsensors 10 frei gewählt werden. Beispielsweise kann die Anzahl der Laminate eine beliebige Zahl außer 5 sein, oder alternativ ist auch eine einzige Schicht möglich. Eine oder mehrere der ersten, zweiten und dritten Abschirmungen können weiter unterteilt werden. Eine solche Änderung der Konfigurationen ermöglicht es, den Messbereich z. B. entsprechend den Spezifikationen des zu messenden Stroms zu steuern und gleichzeitig die Wirkung externer Magnetfelder zu verringern.
Zweite Ausführungsform
In einer zweiten Ausführungsform, die in 7(a) gezeigt ist, sind die gegenüberliegenden Endflächen 241b und 241c einer ersten Abschirmung 241 an Positionen angeordnet, die näher an einem Magnetsensor 221 liegen, d.h. weiter innen als eine zweite gegenüberliegende Fläche 242a einer zweiten Abschirmung 242 und eine dritte gegenüberliegende Fläche 243a einer dritten Abschirmung 243 in der seitlichen Richtung (der zweiten Richtung). Zwischen dem Magnetsensor 221 und der ersten Abschirmung 241 ist in vertikaler Richtung (Z1-Z2-Richtung) eine Stromschiene 231 angeordnet, deren Ober- bzw. Unterseite wie bei der ersten Ausführungsform diesen gegenüberliegt. Die anderen Konfigurationen sind die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform, so dass auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet wird.
Die linke Stirnfläche 241b des ersten Schildes/ Abschirmung 241 und die zweite Gegenfläche 242a sind in seitlicher Richtung um einen Abstand D21 voneinander beabstandet. Die rechte Stirnfläche 241c des ersten Schildes/ Abschirmung 241 und die dritte Gegenfläche 243a sind ebenfalls um den Abstand D21 voneinander beabstandet. Eine erste Gegenfläche 241a, bei der es sich um die obere Fläche des ersten Schildes 241 handelt, ist von der unteren Fläche 242c des zweiten Schildes/ Abschirmung 242 und der unteren Fläche 243c des dritten Schildes/ Abschirmung 243 in vertikaler Richtung um einen Abstand D22 beabstandet.
Für Beispiel 2 wurde eine Simulation des Stromsensors gemäß der zweiten Ausführungsform mit der folgenden Konfiguration durchgeführt.
BEISPIEL 2
Die erste Abschirmung 241 besteht aus einem weichmagnetischen Material, z. B. einem magnetischen Stahlblech oder einer Permalloy, und hat eine fünfschichtige Struktur mit einer Gesamtdicke von 1,5 mm (Z1-Z2-Richtung), einer Breite von 8 mm (Y1-Y2-Richtung) und einer Länge von 6 mm (X1-X2-Richtung). Die zweite Abschirmung 242 besteht aus einem weichmagnetischen Material, z. B. einem magnetischen Stahlblech oder einer Permalloy, und hat eine fünfschichtige Struktur mit einer Gesamtdicke von 1,5 mm (Y1-Y2-Richtung), einer Höhe von 9,5 mm (Z1-Z2-Richtung) und einer Länge von 6 mm (X1-X2-Richtung). Die dritte Abschirmung 243 besteht aus dem gleichen Material und hat die gleiche Form wie die zweite Abschirmung 242. Der Abstand D21 beträgt 0,5 mm und der Abstand D22 beträgt 0,5 mm. Die Stromschiene 231 ist 1,5 mm oberhalb der ersten gegenüberliegenden Oberfläche 241a der ersten Abschirmung 241 angeordnet, und der Magnetsensor 221 ist höher als diese angeordnet.
Diese Simulation zeigte, dass, wie in Tabelle 1 dargestellt, in Beispiel 2 die maximale magnetische Flussdichte 0,8 T betrug und der Einfluss der benachbarten Stromschiene 0,3 % betrug. In Beispiel 2 war der Strom, der bis zum Erreichen der magnetischen Sättigung fließt, etwa viermal so hoch wie im Vergleichsbeispiel. Dies zeigt, dass die Konfiguration von Beispiel 2, in der die seitliche Größe kleiner ist als die von Beispiel 1 (die erste Ausführungsform), es erlaubt, den Strommessbereich zu erweitern und das Magnetfeld zu verstärken, das durch den zu messenden Strom erzeugt wird, der durch die Sammelschiene 231 fließt, wobei die erste Abschirmung 241, die zweite Abschirmung 242 und die dritte Abschirmung 243 als Joch dienen, während die Wirkung externer Magnetfelder, einschließlich eines Magnetfeldes, das durch den Strom erzeugt wird, der durch die benachbarte Sammelschiene fließt, ausreichend reduziert wird.
Dritte Ausführungsform
In einer dritten Ausführungsform, die in 7(b) gezeigt ist, sind die gegenüberliegenden Endflächen 341b und 341c einer ersten Abschirmung 341 an Positionen angeordnet, die näher an einem Magnetsensor 321 liegen, d.h. weiter innen als eine zweite gegenüberliegende Fläche 342a einer zweiten Abschirmung 342 und eine dritte gegenüberliegende Fläche 343a einer dritten Abschirmung 343 in der seitlichen Richtung (der zweiten Richtung). Zwischen dem Magnetsensor 321 und der ersten Abschirmung 341 ist in vertikaler Richtung (Z1-Z2-Richtung) eine Stromschiene 331 angeordnet, deren Ober- und Unterseite wie bei der ersten Ausführungsform einander gegenüberliegen. Die anderen Konfigurationen sind die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform, so dass auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet wird.
Die linke Stirnfläche 341b des ersten Schildes/ Abschirmung 341 und die zweite Gegenfläche 342a sind in seitlicher Richtung um den Abstand D31 voneinander beabstandet. Die rechte Stirnfläche 341c des ersten Schildes 341 und die dritte Gegenfläche 343a sind ebenfalls um den Abstand D31 voneinander beabstandet. Die untere Fläche 341d des ersten Schildes 341 ist in vertikaler Richtung an denselben Positionen angeordnet wie die untere Fläche 342c des zweiten Schildes/ Abschirmung 342 und die untere Fläche 343c des dritten Schildes/ Abschirmung 343.
Für Beispiel 2 wurde eine Simulation des Stromsensors gemäß der dritten Ausführungsform mit der folgenden Konfiguration durchgeführt.
BEISPIEL 3
Die erste Abschirmung 341 besteht aus einem weichmagnetischen Material, z. B. einem magnetischen Stahlblech oder einer Permalloy, und hat eine fünfschichtige Struktur mit einer Gesamtdicke von 1,5 mm (Z1-Z2-Richtung), einer Breite von 7 mm (Y1-Y2-Richtung) und einer Länge von 6 mm (X1-X2-Richtung). Die zweite Abschirmung 342 besteht aus einem weichmagnetischen Material, z. B. einem magnetischen Stahlblech oder einer Permalloy, und hat eine fünfschichtige Struktur mit einer Gesamtdicke von 1,5 mm (Y1-Y2-Richtung), einer Höhe von 11,5 mm (Z1-Z2-Richtung) und einer Länge von 6 mm (X1-X2-Richtung). Die dritte Abschirmung 343 besteht aus demselben Material und hat dieselbe Form wie die der zweiten Abschirmung 342. Der Abstand D31 beträgt 1 mm. Die Stromschiene 331 ist 1,5 mm oberhalb der ersten gegenüberliegenden Fläche 341a der ersten Abschirmung 341 angeordnet, und der Magnetsensor 321 ist höher als diese angeordnet.
Diese Simulation zeigte, dass, wie in Tabelle 1 dargestellt, in Beispiel 3 die maximale magnetische Flussdichte 0,6 T betrug und der Einfluss der benachbarten Stromschiene 1,6 % betrug. In Beispiel 3 war der Strom, der bis zum Erreichen der magnetischen Sättigung fließt, etwa 2,5 mal so hoch wie im Vergleichsbeispiel. Dies zeigte, dass die Konfiguration von Beispiel 3, in der die vertikale Größe kleiner ist als die von Beispiel 1 (die erste Ausführungsform), es ermöglichte, den Strommessbereich zu erweitern und das Magnetfeld zu verstärken, das durch den zu messenden Strom erzeugt wird, der durch die Sammelschiene 331 fließt, wobei die erste Abschirmung 341, die zweite Abschirmung 342 und die dritte Abschirmung 343 als Joch dienen, während die Wirkung externer Magnetfelder, einschließlich eines Magnetfelds, das durch den Strom erzeugt wird, der durch die benachbarte Sammelschiene fließt, ausreichend reduziert wird.
Vierte Ausführungsform
In einer vierten Ausführungsform, die in 8 dargestellt ist, werden die sich vertikal erstreckenden Abschnitte rechts und links des von vorne gesehen oben offenen U-förmigen Schildes/ Abschirmung geteilt. Dadurch entsteht eine erste Abschirmung 441, die einer Sammelschiene 431 in vertikaler Richtung (erste Richtung) zugewandt ist, und eine zweite Abschirmung 442 und eine dritte Abschirmung 443, die sich in vertikaler Richtung erstrecken und einander in seitlicher Richtung zugewandt sind. Die zweite gegenüberliegende Fläche 442a der zweiten Abschirmung 442 und die dritte gegenüberliegende Fläche 443a der dritten Abschirmung 443 liegen einander gegenüber. Die rechten und linken gegenüberliegenden Enden der ersten Abschirmung 441 sind mit einer U-förmigen Krümmung nach oben gebogen, wobei die jeweiligen oberen Endflächen 441b und 441c der unteren Fläche 442c der zweiten Abschirmung 442 bzw. der unteren Fläche 443c der dritten Abschirmung 443 mit einem Abstand D41 dazwischen gegenüberliegen. Die Stromschiene 431 ist zwischen dem Magnetsensor 421 und einer ersten gegenüberliegenden Fläche 441a, die die obere Fläche des flachen Abschnitts der ersten Abschirmung 441 ist, in vertikaler Richtung (Z1-Z2-Richtung) angeordnet, und die oberen und unteren Flächen sind ihnen jeweils zugewandt, wie bei der ersten Ausführungsform. Die anderen Konfigurationen sind die gleichen wie die der ersten Ausführungsform, und eine detaillierte Beschreibung wird weggelassen.
Auch in der vierten Ausführungsform ermöglichte die Konfiguration, bei der die allgemein U-förmige Abschirmung von vorne gesehen dreigeteilt ist, eine Erweiterung des Strommessbereichs und eine Verstärkung des Magnetfelds, das durch den zu messenden Strom erzeugt wird, der durch die Sammelschiene 431 fließt, wobei die erste Abschirmung 441, die zweite Abschirmung 442 und die dritte Abschirmung 443 als Joch dienen, während die Wirkung externer Magnetfelder, einschließlich eines Magnetfelds, das durch den Strom erzeugt wird, der durch die benachbarte Sammelschiene fließt, ausreichend reduziert wird.
Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsformen beschränkt ist und im Rahmen des Ziels der Verbesserung oder des Geistes der vorliegenden Erfindung verbessert oder geändert werden kann.
Industrielle Anwendbarkeit
Der erfindungsgemäße Stromsensor ist nützlich, um externe Magnetfelder ausreichend zu dämpfen und die magnetische Sättigung zu reduzieren oder zu kontrollieren.
Bezugszeichenliste

10: STROMSENSOR
11: BASISELEMENT
12: AUSSENWAND
13: BASIS
13a: OBERE OBERFLÄCHE DER BASIS
13b: UNTERE OBERFLÄCHE DER BASIS
20: SUBSTRAT
20a: ERSTES EINFÜHRUNGSLOCH
20b: ZWEITES EINFÜHRUNGSLOCH
20c: DRITTES EINFÜHRUNGSLOCH
20d: VIERTES EINFÜHRUNGSLOCH
21: ERSTER MAGNETSENSOR
22: ZWEITER MAGNETSENSOR
23: DRITTER MAGNETSENSOR
31: ERSTE SAMMELSCHIENE (STROMPFAD)
31a: ZENTRALER ABSCHNITT
31b: ZWISCHENABSCHNITT
31c: ÄUSSERER ABSCHNITT
32: ZWEITE SAMMELSCHIENE (STROMPFAD)
33: DRITTE SAMMELSCHIENE (STROMPFAD)
41: ERSTES SCHILD/ ABSCHIRMUNG
41a: ERSTE GEGENÜBERLIEGENDE OBERFLÄCHE
41b: LINKE ENDFLÄCHE/ STIRNSEITE (ERSTE ENDFLÄCHE, ENDE) DER ERSTEN ABSCHIRMUNG
41c: RECHTE ENDFLÄCHE/ STIRNSEITE (ZWEITE ENDFLÄCHE, ENDE) DER ERSTEN ABSCHIRMUNG
41d: HINTERE ENDFLÄCHE/ STIRNSEITE (ENDE) DER ERSTEN ABSCHIRMUNG
41e: VORDERE ENDFLÄCHE/ STIRNSEITE (ENDE) DER ERSTEN ABSCHIRMUNG
42: ZWEITES SCHILD/ ABSCHIRMUNG
42a: ZWEITE GEGENÜBERLIEGENDE OBERFLÄCHE
42b: AUSSENFLÄCHE DER ZWEITEN ABSCHIRMUNG
42c: UNTERE OBERFLÄCHE DER ZWEITEN ABSCHIRMUNG
42d: HINTERE ENDFLÄCHE/ STIRNSEITE (ENDE) DER ZWEITEN ABSCHIRMUNG
42e: VORDERE ENDFLÄCHE/ STIRNSEITE (ENDE) DER ZWEITEN ABSCHIRMUNG
43: DRITTES SCHILD/ ABSCHIRMUNG
43a: DRITTE GEGENÜBERLIEGENDE OBERFLÄCHE
43b: AUSSENFLÄCHE DER DRITTEN ABSCHIRMUNG
43c: UNTERE OBERFLÄCHE DER DRITTEN ABSCHIRMUNG
43d: HINTERE ENDFLÄCHE/ STIRNSEITE (ENDE) DER DRITTEN ABSCHIRMUNG
43e: VORDERE ENDFLÄCHE/ STIRNSEITE (ENDE) DER DRITTEN ABSCHIRMUNG
51: ERSTES SCHILD/ ABSCHIRMUNG
52: ZWEITES SCHILD/ ABSCHIRMUNG
53: DRITTES SCHILD/ ABSCHIRMUNG
61: ERSTES SCHILD/ ABSCHIRMUNG
62: ZWEITES SCHILD/ ABSCHIRMUNG
63: DRITTES SCHILD / ABSCHIRMUNG
221: MAGNETSENSOR
231: SAMMELSCHIENE (STROMPFAD)
241: ERSTES SCHILD/ ABSCHIRMUNG
241a: ERSTE GEGENÜBERLIEGENDE OBERFLÄCHE
241b: LINKE ENDFLÄCHE/ STIRNSEITE (ENDE) DER ERSTEN ABSCHIRMUNG
241c: RECHTE ENDFLÄCHE/ STIRNSEITE (ENDE) DER ERSTEN ABSCHIRMUNG
242: ZWEITES SCHILD/ ABSCHIRMUNG
242a: ZWEITE GEGENÜBERLIEGENDE OBERFLÄCHE
242c: UNTERE OBERFLÄCHE DER ZWEITEN ABSCHIRMUNG
243: DRITTES SCHILD/ ABSCHIRMUNG
243a: DRITTE GEGENÜBERLIEGENDE OBERFLÄCHE
243c: UNTERE OBERFLÄCHE DER DRITTEN ABSCHIRMUNG
321: MAGNETSENSOR
331: SAMMELSCHIENE (STROMPFAD)
341: ERSTES SCHILD/ ABSCHIRMUNG
341a: ERSTE GEGENÜBERLIEGENDE OBERFLÄCHE
341B: LINKE ENDFLÄCHE/ STIRNSEITE (ENDE) DER ERSTEN ABSCHIRMUNG
341c: RECHTE ENDFLÄCHE/ STIRNSEITE (ENDE) DER ERSTEN ABSCHIRMUNG
341d: UNTERE OBERFLÄCHE DER ERSTEN ABSCHIRMUNG
342: ZWEITES SCHILD/ ABSCHIRMUNG
342a: ZWEITE GEGENÜBERLIEGENDE OBERFLÄCHE
342c: UNTERE OBERFLÄCHE DER ZWEITEN ABSCHIRMUNG
343: DRITTES SCHILD/ ABSCHIRMUNG
343a: DRITTE GEGENÜBERLIEGENDE OBERFLÄCHE
343c: UNTERE OBERFLÄCHE DER DRITTEN ABSCHIRMUNG
421: MAGNETSENSOR
431: SAMMELSCHIENE/STROMPFAD
441: ERSTES SCHILD (ABSCHIRMUNG)
441a: ERSTE GEGENÜBERLIEGENDE OBERFLÄCHE
441b, 441c: OBERE ENDSTELLE DER ERSTEN ABSCHIRMUNG
442: ZWEITES SCHILD/ ABSCHIRMUNG
442a: ZWEITE GEGENÜBERLIEGENDE OBERFLÄCHE
442c: UNTERE OBERFLÄCHE DER ZWEITEN ABSCHIRMUNG
443: DRITTES SCHILD/ ABSCHIRMUNG
443a: DRITTE GEGENÜBERLIEGENDE OBERFLÄCHE
443c: UNTERE OBERFLÄCHE DER DRITTEN ABSCHIRMUNG
D11: ABSTAND VON DER ZWEITEN GEGENÜBERLIEGENDEN FLÄCHE (DRITTEN GEGENÜBERLIEGENDEN FLÄCHE) ZUR STIRNSEITE DES ERSTEN SCHILDES
D12: ABSTAND VON DER UNTEREN OBERFLÄCHE DES ZWEITEN SCHILDES (DRITTEN SCHILDES) ZUR ERSTEN GEGENÜBERLIEGENDEN FLÄCHE
D13: ABSTAND VON DER STIRNSEITE DES ERSTEN SCHILDES ZUR STIRNSEITE DES ZWEITEN SCHILDES (DRITTEN SCHILDES)
D21: ABSTAND VON DER STIRNSEITE DES ERSTEN SCHILDES ZUR ZWEITEN GEGENFLÄCHE (DRITTEN GEGENÜBERLIEGENDEN FLÄCHE)
D22: ABSTAND VON DER UNTERSEITE DES ZWEITEN SCHILDES (DRITTEN SCHILDES) ZUR ERSTEN GEGENÜBERLIEGENDEN FLÄCHE
D31: ABSTAND VON DER STIRNSEITE DES ERSTEN SCHILDES ZUR ZWEITEN GEGENÜBERLIEGENDEN FLÄCHE (DRITTEN GEGENÜBERLIEGENDEN FLÄCHE)
D41: ABSTAND VON DER OBEREN STIRNFLÄCHE DES ERSTEN SCHILDES ZUR UNTERSEITE DES ZWEITEN SCHILDES (DRITTEN SCHILDS)
h11, h12, h13, h14, h15, h16: OBERE DRUCKLÖCHER (MITTE)
h21, h22, h23, h24: OBERE DRUCKLÖCHER (HINTEN)
h31, h32, h33, h34: OBERE DRUCKLÖCHER (VORNE)
h41, h42, h43, h44, h45, h46, h47, h48, h49: UNTERE DRUCKLÖCHER (MITTE)
h50, h51, h52: UNTERE DRUCKLÖCHER (MITTE)
h61, h62, h63, h64, h65, h66: UNTERE DRUCKLÖCHER (VORNE)
h71, h72, h73, h74, h75, h76: UNTERE DRUCKLÖCHER (HINTEN)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 20163974 [0003]

Claims

Ein Stromsensor aufweisend: einen Magnetsensor, der so konfiguriert ist, dass er ein Magnetfeld erfasst, das durch einen zu messenden Strom erzeugt wird, der durch einen Strompfad fließt; und ein Abschirmelement mit einer ersten Abschirmung, einer zweiten Abschirmung und einer dritten Abschirmung, die voneinander entfernt angeordnet sind, wobei die erste Abschirmung auf einer dem Magnetsensor gegenüberliegenden Seite des Strompfades in einer ersten Richtung angeordnet ist, in der der Magnetsensor und der Strompfad einander gegenüberliegen, und eine erste gegenüberliegende Oberfläche aufweist, die dem Strompfad gegenüberliegt, wobei die zweite Abschirmung eine zweite gegenüberliegende Oberfläche entlang der ersten Richtung aufweist, wobei die dritte Abschirmung eine dritte gegenüberliegende Oberfläche entlang der ersten Richtung aufweist, und wobei die zweite Abschirmung und die dritte Abschirmung so angeordnet sind, dass die zweite gegenüberliegende Fläche und die dritte gegenüberliegende Fläche einander gegenüberliegen, wobei der Magnetsensor und der Strompfad dazwischen liegen.
Stromsensor nach Anspruch 1, wobei die Enden der zweiten Abschirmung und der dritten Abschirmung, die an die erste Abschirmung angrenzen, näher an dem Magnetsensor liegen als die erste gegenüberliegende Fläche der ersten Abschirmung in der ersten Richtung.
Stromsensor nach Anspruch 2, wobei die Enden der ersten Abschirmung, die an die zweite Abschirmung und die dritte Abschirmung in einer zweiten Richtung, in der die zweite gegenüberliegende Fläche und die dritte gegenüberliegende Fläche einander gegenüberliegen, angrenzen, weiter von dem Magnetsensor entfernt angeordnet sind als die zweite gegenüberliegende Fläche und die dritte gegenüberliegende Fläche.
Stromsensor nach Anspruch 3, wobei sich der Strompfad in einer dritten Richtung senkrecht zur ersten Richtung und zur zweiten Richtung erstreckt, und wobei die jeweiligen gegenüberliegenden Enden der zweiten Abschirmung und der dritten Abschirmung in der dritten Richtung außerhalb der ersten Abschirmung liegen, gesehen in der ersten Richtung.
Stromsensor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die erste Abschirmung, die zweite Abschirmung und die dritte Abschirmung einzeln unterteilt sind.