[发明专利]用于电流传感器的具有高磁饱和的磁芯

说明书

技术领域

本发明涉及用于电流传感器中的磁芯，该电流传感器基于由电流在磁芯中产生的磁通量通过霍尔元件来探测电流量。

背景技术

JP-A-2002-296305中公开了使用霍尔元件的电流传感器的示例。通过层压由磁性材料制成的三个磁芯板，形成了具有缺口的环形形状的磁芯。在磁芯的中心形成通孔，并且用于探测磁芯中的磁通量的量的霍尔元件设置于缺口中。

然而，JP-A-2002-296305中公开的传统电流传感器中涉及下述问题。磁芯的大小在整个电流传感器中相对地大，并且因此难以使电流传感器紧凑。尤其是，对于探测大的电流量，必须增加层压的芯板的数量以增大磁芯的横截面面积。

发明内容

鉴于上述问题提出了本发明，并且本发明的目的是提供改善的用于电流传感器中的磁芯，其能够在抑制所述磁芯的大小的同时探测大的电流量。

根据本发明的一方面，提供了一种磁芯，用于电流传感器中，该电流传感器基于由电流在所述磁芯中产生的磁通量由霍尔元件来探测电流量，其中：

所述磁芯通过注模由树脂材料制成，所述树脂材料包含散布于所述树脂材料中的颗粒软磁材料；

通过在从所述磁芯的内部部分到外部部分的方向上层压多个磁芯层来将所述磁芯塑造成形成具有用于在其中设置所述霍尔元件的缺口的环形磁通量通道；以及

使得所述树脂材料中的所述颗粒软磁材料的含量比率在安置在外部的磁芯层中比在安置在内部的磁芯层中高，

所述树脂材料还包含非磁性材料，

所述树脂材料与其它材料之间的比率恒定，其中所述其它材料为所述颗粒软磁材料加所述非磁性材料，

所述非磁性材料与所述颗粒软磁材料之间的比率是受控的，而保持所述树脂材料的含量比率恒定，使得可测量的电流范围被改变，

所述树脂材料还包含混合其中的玻璃纤维，

所述玻璃纤维加所述树脂材料相对于所述其它材料的含量比率恒定。

本发明的磁芯在用于由霍尔元件探测电流量的电流传感器中使用。将所述磁芯塑造成形成具有缺口的环形磁通量通道，缺口中设置有所述霍尔元件。磁芯由树脂材料制成，该树脂材料中散布有诸如透磁合金的颗粒磁性材料。颗粒磁性材料在总重量中的含量比率为例如约50％。磁芯通过注模形成。

形成环形磁通量通道的磁芯在其中心部分具有通孔。要测量的电流流过的导体设置在所述通孔中。由电流在磁芯中产生磁通量。由霍尔元件测量磁芯中的磁通量的量，并且由此探测电流量。

通过在从所述磁芯的内部到外部的方向上层压磁芯层(例如，两层)来形成磁芯。使外层中的磁性材料的含量比率比内层中的高。以这种方式，使得磁芯中的通量密度一致，因为如果磁性材料的含量比率一致，则内部部分中的磁通量密度变得较高。可选地，通过在厚度方向上层压每一个具有不同的磁性材料含量比率的多个磁芯层来形成所述磁芯。以这种方式，容易将磁芯中的磁饱和度调整到期望的水平。

通过在树脂材料中散布颗粒磁性材料，抑制了磁芯中的磁饱和，因为颗粒磁性材料的散布具有与将磁芯分成小的部分相同的效果。能够通过避免磁芯中的磁饱和而不提高芯的大小来测量大的电流量。能够通过选择磁性材料的颗粒大小或其在树脂材料中的含量比率来调整磁饱和度。

在模制磁芯后，可以使其经受耐气候表面处理，以改善其气候耐受性。可以将玻璃纤维加入树脂材料以改善磁芯的机械强度。可以在磁场中执行磁芯的模制工艺，以将颗粒结晶导引在相同的方向上。

根据本发明，通过避免磁芯中的磁饱和而不增加磁芯的大小，展宽了电流传感器的可测量范围。从对参照以下附图的优选实施例的描述的更好的理解，本发明的其它目的和特征将变得更容易明白。

附图说明

图1A是示出电流传感器的透视图，该电流传感器中使用作为本发明的第一实施例的磁芯；

图1B是示出包含在形成磁芯的树脂材料中的颗粒软磁材料的部分放大的视图；

图2A是示出包含在树脂材料中的软磁材料的大颗粒的示意图；

图2B是示出包含在树脂材料中的软磁材料的小颗粒的示意图；

图3是示出作为本发明第二实施例的磁芯的平面视图；

图4是示出作为本发明第三实施例的磁芯的侧视图；

图5是示出作为本发明第四实施例的磁芯的平面视图；以及

图6是示出作为本发明第五实施例的磁芯的平面视图。

具体实施方式