专利名称：电流检测装置的制作方法
技术领域：
本发明有关利用霍尔元件等磁性检测元件检测电流的电流检测装置，有关检测例如在电动动力转向装置等车用电气设备等电动机电路那样的需要检测电流的电路中流动的被检测电流时使用的电流检测装置。
背景技术：
在现有的利用霍尔元件等磁性检测元件检测电流的电流检测装置中，有采用聚磁磁心型式和不用聚磁磁心型式等两种型式。
现有的采用所述聚磁磁心型式的电流检测装置例如特开2002-257867号公报、特别是其图7及其说明项和其它部分所述，由成为被检测电流的路径的电流杆(bar)、聚集由流过该电流杆的被检测电流产生的磁通的C型聚磁磁心、及输入由该聚磁磁心聚磁的磁通并将该输入磁通变换成电压输出的霍尔元件等构成。利用这种构成，能从所述霍尔元件的输出电压得到电流检测输出。即由所述霍尔元件的输出得到与所述被检测电流成比例的电压值。
现有的不用所述聚磁铁心型式的电流检测装置例如如特开2001-174486号公报、尤其是其图1、图5及其说明项和其它所述，又如特开2003-4771号公报、尤其是其图7及其说明项和其他所述，作为被检测电路路径的导体金属板使用其自身弯成U形或]形的导体金属板，再在该导体金属板的所述弯曲部的中央配置霍尔元件，因而输出与所述被检测电流成比例的电压。
又有一种电流检测装置，如特开平9-80081号公报、特别是其图2及其说明项和其它所述，它将螺旋形的布线图形形成在印刷电路配线板上，磁场检测元件输出与所述螺旋形配线图形中流动的负载电流成比例的电压。
现有的电流检测装置由于其结构如前所述，故存在如下所示的问题。
1.现有采用C形聚磁磁心的电流检测装置的问题。
由于所述C形聚磁磁心自身大而重，所以具有这种C形聚磁磁心的电流检测装置也大而重。因此将这种大而重的电流检测装置装在要求小而轻的控制装置、特别是车用控制装置上不太适宜。另外，也如特开2002-257867号公报所述，这种型式的零件数量多，装配工作量大，所以成本高。另外磁心具有的磁滞特性对电流检测精度、检测稳定性都有不良影响。
2.现有不采用C形聚磁磁心的电流检测装置的问题。
为了得到能实用的检测灵敏度，要加大所述磁性检测元件附近的所述被检测电流的密度，因此必须在所述磁性检测元件的附近将所述被检测电流路径的导体的宽度做得细到某种程度，以减小电流通路的截面积。但是在检测例如车辆的电动动力转向装置的电动机那样几十安倍以上较大的电流时，所述被检测电流路径导体在所述磁性检测元件附近也有较大的电流流过。因此，如前所述，如在所述磁性检测元件附近将所述被检测电流路径的所述导体的宽度做得细到某种程度，以减小电流通路的截面积，则担心热量会集中在所述磁性检测元件附近。
另外，所述电流检测装置是装在车辆等上的电流检测装置时，通常由于要用树脂浇注等方法将所述被检测电流路径导体及所述磁性检测元件固定及封装，所以存在散热的问题、体积增大的问题或成本增加的问题等不容忽视的问题。
再因所述电流检测装置和基板上对要检测电流的电路进行控制的控制电路在结构上是分开的独立结构体，所以也存在电流检测装置的安装、或需要电流检测装置和控制电路基板的连接配线等问题。
发明内容
本发明之目的在于削减零部件费用及装配工时、同时还力图能减小体积、并能稳定及高精度地检测电流。
本申请涉及的电流检测装置包括与流过成为检测对象的被检测电流并利用散热片(11)散热的电路(100)电连接且流过所述被检测电流的电流路径(14)、及将根据该电流路径(14)上流过的所述被检测电流的大小而相应发生的磁通变换成电压的磁性检测元件(17)，在这种所述磁性检测元件(17)输出与所述被检测电流对应的电压的电流检测装置中，所述电流路径(14)隔着导热性良好的绝缘层(13)在构成所述电路(100)的导热性良好的基板(12)上形成薄层状，所述薄层状的电流路径(14)的一部分(141)具有不连续地延伸的多条缝隙(151)、及依靠该多条缝隙为了使磁通集中于所述基板(12)上的规定部位(16)做成包围该规定部位(16)的形状的圆弧形电流路径(152)，所述基板(12)和进行所述电路(100)散热的所述散热片(11)接合，通过该接合，所述电流路径(14)的一部分(141)的散热就经过所述绝缘层(13)及所述基板(12)，由进行所述电路(100)散热的所述散热片(11)来散热，所述磁性检测元件(17)配置在所述基板(12)的和所述散热片(11)相反的一侧，使其和所述磁通集中的所述规定部位(16)相对。
需要检测电流的电动机驱动电路、电源电路等动力或功率控制电路之类需要检测电流的电路在大多的情况下原本就装有散垫片，用于高效散发由构成电路的功率控制用半导体元件产生的热量。
本发明通过公用要检测所述电流的电路的散热片，而有效地散发电动机电流等被检测电流在电流路径图形上流动时产生的热量，能以较小的体积稳定地检测电流。尤其是在采用将所述电路的所述功率控制用半导体元件配置在金属基板(铝基板)或陶瓷基板等电气配线基板上的构成时，是一种相当有效的手段。
本发明其它的目的、特征及优点，经参照附图对本发明的以下详细说明将会充分理解。
图1为表示本发明实施形态1的构成的简要示意图，其(A)为俯视图，(B)为侧视图。
图2为表示本发明实施形态2的构成的侧视图。
图3为表示本发明实施形态3的构成的侧视图。
具体实施例方式
实施形态1以下，参照
本发明实施形态1。图1为概要表示实施形态1的构成图，(A)为平面图、(B)为侧视图。
如该图所示，实施形态1的电流检测装置(1)检测需要检测电流的电动机驱动电路、例如逆变器等电路(100)的输出电流等被检测电流。该电流检测装置(1)的输出的大小由于是与检测出的电流大小相对应的大�。愿玫缌骷觳庾爸�(1)的输出用在例如通过控制器(200)控制所述电路(100)的输出电流等所述被检测电流的场合。
所述电路(100)是在有能散发自己产生的热量的散热片(11)的铝基板(12)上隔着衬入70μm左右的环氧膜等绝缘层(13)而构成。另外，所述逆变器等电路(100)的输出电流通过电流路径(14)供给电动机等负载M。
在和所述电路(100)公共的铝基板(12)上形成被检测电流路径图形(14)，作为所述电路(100)的被检测电流的电流路径(14)。该被检测电流路径图形(14)例如用厚80μm左右的铜箔做成。在该被检测电流路径图形(14)的一部分(141)的铜箔上如图中形状所示，不连续地设置多条宽0.2mm左右的缝隙(151)。利用这些不连续的缝隙(151)，如图1(A)所示，形成以规定部位(16)为中心的圆弧形电流路径(152)、及包围该圆弧形电流路径(152)的散热区域(153)。所述圆弧形电流路径(152)和所述散热区域(153)在所述不连续的缝隙(151)间连续，利用该连续部分，两者进行散热连接。还有，在所述圆弧形电流路径(152)的中央形成贯穿所述铜箔的贯穿孔(154)。
所述电流路径(14)上如箭头所示，流过通过所述圆弧状电流路径(152)的所述被检测电流。
结果，由于在所述规定的部位(16)产生数值与被检测电流大小成比例的磁通，所以通过在规定部位(16)或其附近设置将磁通密度变换成电压的磁性检测元件例如霍尔元件(17)，从而能获得和被检测电流成比例的电压输出。还有，图1中表示的例子为，所述磁性检测元件(17)的检测中心和所述规定部位(16)一致，所述磁性检测元件(17)在和所述散热片(11)相反的一侧上覆盖所述贯穿孔(154)。
(18)为将动作电压加在所述磁性检测元件(17)上的电压源，(19)为取出磁性检测元件(17)的电压输出的引线，连接用于与铝基板(12)相接的焊盘(20)。磁性检测元件(17)的电压输出利用放大电路(21)放大至所需的程度，作为与被检测电流的大小对应的电压输出(22)取出至外部，输入至所述控制器(200)的检测电流输入端子(未图示)。所述控制器(200)利用所述被检测电流的大小及其它的控制信号，控制所述电路(100)的所述被检测电流。
还有，利用在被检测电流路径图形(14)的规定部位(16)的周围流动的电流在规定的部位(16)产生的磁通密度假设和电流的大小相同，则圆弧形电流路径(152)的半径越�。磐芏染驮酱蟆Ｒ虼耍霰患觳獾缌髀肪锻夹�(14)的所述圆弧形电流路径(152)的周围直径做�。蚪鲈不⌒蔚缌髀肪�(152)的宽度做细，这样能增大检测灵敏度。但是，如将所述电流路径(14)的所述圆弧形电流路径(152)的周围直径做�。鲈不⌒蔚缌髀肪�(152)的路径宽度做细，则在大电流流过该圆弧形电流路径(152)时，该部位就会过度发热。因此，通过在适当的部位不连续地在所述被检测电流路径图形(14)上形成所述缝隙(151)，从而实际上使被检测电路流动的路径集中在圆弧形电流路径(152)的内圆周侧上，同时，在导热上由于和外侧的导体图形即散热区域(153)保持充分的接触，所以能确保其散热性能。最终，能增大所述磁通检测元件(17)检测点附近的被检测电流的电流密度，充分地提高检测灵敏度。
即本发明实施形态1的电流检测装置包括与流着成为检测对象的被检测电流并利用散热片(11)散热的电路(100)电气连接且流过所述被检测电流的电流路径(14)、及将根据该电流路径(14)上流过的所述被检测电流的大小而对应产生的磁通变换为电压的磁性检测元件(17)，在所述磁性检测元件(17)输出与所述被检测电流对应的电压的电流检测装置中，所述电流路径(14)隔着导热性良好的绝缘层(13)在构成所述电路(100)的导热性良好的基板(12)上形成薄层状，所述薄层状的电流路径(14)的一部分(141)具有不连续地延伸的多条缝隙(151)、和依靠该多条缝隙(151)为了使磁通集中予所述基板(12)上的规定部位(16)做成包围该规定部位(16)的形状的圆弧形电流路径(152)，所述基板(12)和进行所述电路(100)散热的所述散热片(11)接合，利用该接合，所述电流路径(14)的一部分(141)的散热能经所述绝缘层(13)及所述基板(12)，由进行所述电路(100)的散热的所述散热片(11)来进行，所述磁性检测元件(17)配置在和所述基板(12)的所述散热片(11)相反的一侧，使其与所述磁通集中的所述规定部位(16)相对。另外，所述薄层状电流路径(14)的一部分(141)具有利用所述不连续地延伸的多条缝隙(151)在所述圆弧形电流路径(152)周围和所述圆弧形电流路径(152)一起连续形成的散热区域(153)，由所述圆弧形电流路径(152)中流过的被检测电流产生的热量经所述散热区域(153)、所述绝缘层(13)及所述基板(12)，从所述散热片(11)散热。另外，所述薄层状电流路径(14)的一部分(141)有和所述规定部位(16)同轴的贯穿孔(154)，在所述贯穿孔(154)的周围形成所述圆弧形电流路径(152)，所述磁性检测元件(17)配置成覆盖所述贯穿孔(154)。
利用所述的构成，通过公用需要检测所述电流的电路的散热片，从而能有效地散发电动机电流等被检测电流流过电流路径图形时产生的热量，以较小的体积稳定地检测电流。
换言之，本发明的实施形态1有以下的特点。在基板(12)上形成电路(100)、和连接该电路(100)的电流路径(14)。这种构成的所述电流路径(14)配置成包围所述基板(12)上的规定部位(16)的形状。在所述规定部位(16)或其附近，配置将根据电流的大小所对应产生的磁通变换成电压的磁性检测元件(17)。所述电路(100)的散热及所述电流路径(14)的散热通过所述基板(12)靠公用的散热片(11)散热。采用这样的构成，能尽量削减零部件成本及装配工时，并以最小的体积获得性能稳定、精度高的非接触式电流检测装置。
实施形态2以下参照
本发明的实施形态2。图2为表示实施形态2的构成的侧视图。俯视图由于和图1(A)相同而省略。
另外，图2中，和图1相同或相当的部分上标注相同的标号，其说明省略。和图1的不同之处在于其构成为，用多层陶瓷基板30(图2表示4层的例子)代替铝基板(12)，图1(A)示出的电流检测电路配置在该多层陶瓷基板30的第一层30a上，第二层30b～第四层30d的每一层上也形成相同形状的电流路径图形(14)，同时，设置尽可能多的通路(层间连接导体)(31)，将各层上形成的被检测电流路径图形(14)之间进行电连接及导热连接，降低被检测电流路径图形(14)的电阻及热阻。还有，(32)为将多层陶瓷基板(30)和散热片(11)结合在一起的导热性良好的绝缘粘接层。
即本发明的实施形态2的电流检测装置包括与流过成为检测对象的被检测电流并利用散热片(11)散热的电路(100)电气连接且流过所述被检测电流的电流路径(14)、和将根据在该电流路径(14)流过的所述被检测电流的大小而相应产生的磁通变换成电压的磁性检测元件(17)，在所述磁性检测元件(17)输出与所述被检测电流对应的电压的电流检测装置中，所述电流路径(14)具有设置在所述散热片(11)上的多层基板(30a)、(30b)…的每一层上的圆弧形电流路径(152a)、(152b)、…，所述各基板的所述各圆弧形电流路径(152a)、(152b)…利用层间连接导体(31)电气连接，使得由流过各层的所述圆弧形电流路径(152a)、(152b)…的被检测电流所产生的磁通相加，所述磁性检测元件(17)与所述相加后的磁通相对应动作。
采用上述构成，能增大容许的被测量电流值。
实施形态3以下参照
本发明的实施形态3。图3为表示实施形态3的构成的概要图，和实施形态2一样，采用多层陶瓷基板(30)(图3表示5层的例子)。图3中，和图1(A)及图2相同或相当的部分标注同一标号，其说明省略。和图2不同之处为，其结构做成能以高精度、低成本检测较小的(10安培左右以下的)电流，在多层陶瓷基板(30)的各层(30a)～(30e)上分别形成的围着被检测电流路径图形的规定部位(16)的圆弧形电流路径(152a)～(152e)之中，用通路(层间连接导体)(31)连接第一层的圆弧形电流路径(152a)的终端部ae与第二层的圆弧形电流路径(152b)的始端部bs，再用通路(层间连接导体)连接第二层的圆弧形电流路径(152b)的终端部be与第三层的圆弧形电流路径(152c)的始端部cs，以下同样地用通路(层间连接导体)连接上层的圆弧形电流路径的终端部与其下层的圆弧形电流路径的始端部，从而各层的电流路径串联连接，整体形成多圈线圈的形状。
在电流流过这样构成的被检测电流路径时，线圈状电流路径中心处的磁通密度的大小与线圈的圈数成比例。即如图3所示，通过将多层结构的被检测电流路径图形(152a)～(152e)做成多圈线圈形状，从而能不用磁心等，以较低的成本提高电流检测灵敏度，提高小电流区域的检测精度。
还有，图1～图3示出的被检测电流路径图形(14)及缝隙(151)的形状是一个示例，当然根据将要处理的电流值、基板的热阻等特性、形成被检测电流路径图形的金属的物理性质、膜厚、或霍尔元件的灵敏度等，通过磁及热的仿真，能决定最佳的形状。
另外，以上的说明中，以霍尔元件为例作为磁性检测元件(17)，但用其它的磁性检测元件也能期望得到同样的效果。另外，采用将放大电路装入霍尔元件的树脂浇注体内即所谓的霍尔IC也能同样地构成。
本发明的较佳实施例的详细描述和具体例子仅用于说明，只要在本发明的精神和范围内，本领域的技术人员当然可以对上述具体描述进行种种变化和修改。
权利要求
1.一种电流检测装置，其特征在于包括与流过成为检测对象的被检测电流并利用散热片11散热的电路100电连接且流过所述被检测电流的电流路径14、及将根据该电流路径14上流过的所述被检测电流的大小而相应发生的磁通变换成电压的磁性检测元件17，在这种所述磁性检测元件17输出与所述被检测电流对应的电压的电流检测装置中，所述电流路径14隔着导热性良好的绝缘层13在构成所述电路100的导热性良好的基板12上形成薄层状，所述薄层状的电流路径14的一部分141具有不连续地延伸的多条缝隙151、及依靠该多条缝隙为了使磁通集中于所述基板12上的规定部位16做成包围该规定部位16的形状的圆弧形电流路径152，所述基板12和进行所述电路100散热的所述散热片11接合，通过该接合，所述电流路径14的一部分141的散热就经过所述绝缘层13及所述基板12，由进行所述电路100散热的所述散热片11来散热，所述磁性检测元件17配置在所述基板12的和所述散热片11相反的一侧，使其和所述磁通集中的所述规定部位16相对。
2.如权利要求1所述的电流检测装置，其特征在于，所述薄层状的电流路径14的一部分141具有利用所述不连续地延伸的多条缝隙151在所述圆弧形电流路径152的周围和所述圆弧形电流路径152一起连续形成的散热区域153，由所述圆弧形电流路径152上流过的被检测电流产生的热量经所述散热区域153、所述绝缘层13、及所述基板12从所述散热片11上散热。
3.如权利要求2所述的电流检测装置，其特征在于，所述薄层状的电流路径14的一部分141具有和所述规定部位16同轴的贯穿孔154，在所述贯穿孔154的周围形成所述圆弧形电流路径152，所述磁性检测元件17配置成覆盖所述贯穿孔154。
4.如权利要求3所述的电流检测装置，其特征在于，所述规定部位16和所述磁性检测元件17的检测中心同轴。
5.一种电流检测装置，其特征在于，包括与流过成为检测对象的被检测电流并利用散热片11散热的电路100电气连接且流过所述被检测电流的电流路径14、和将根据该电流路径14上流过的被检测电流的大小而相应产生的磁通变换成电压的磁性检测元件17，在这种所述磁性检测元件17输出与所述被检测电流对应的电压的电流检测装置中，所述电流路径14具有设置在所述散热片11上的多层基板(30a、30b、……)的各层上设置的圆弧形电流路径(152a、152b、……)，所述各基板的所述圆弧形电流路径(152a、152b、……)利用层间连接导体31电气连接，使得由流过各层的所述圆弧形电流路径(152a、152b、……)的被检测电流产生的磁通相加，所述磁性检测元件17与所述相加后的磁通相对应动作。
6.如权利要求5所述的电流检测装置，其特征在于，所述层间连接导体31具有良好的导热性，所述多个圆弧形电流路径(152a、152b、……)之中，位于其某一层端的所述圆弧形电流路径152d通过绝缘层32与所述散热片11进行散热连接，其余的所述圆弧形电流路径(152a～152c)通过所述层间连接导体31和所述散热片11进行散热连接，所述多个圆弧形电流路径(152a、152b、……)之中，在位于其另一层端的所述圆弧形电流路径(152a)的和所述散热片11相反的一侧上，设置所述磁性检测元件17。
7.如权利要求5所述的电流检测装置，其特征在于，各层的所述圆弧形电流路径152靠所述层间连接导体31串联连接。
8.如权利要求5所述的电流检测装置，其特征在于，相邻的所述圆弧形电流路径(152)的终端(ae、be、……)和始端(bs、cs、……)通过所述层间连接导体31而连接，通过该连接，各层的所述圆弧形电流路径152作为一个整体形成线圈形状。
全文摘要
在检测流过与要检测电流的电路连接的电流路径14的电流的电流检测装置中，所述电流路径14配置成包围形成所述电路的基板12上的规定部位16的形状，并在所述规定部位16或其附近设置将根据电流的大小相应产生的磁通变换成电压的磁性检测元件17，通过采用这样的结构，从而提供一种能削减零部件成本及装配工时、同时力求使体积变小、而且性能稳定能高精度检测电流的电流检测装置。
文档编号G01R19/00GK1779470SQ20041009567
公开日2006年5月31日 申请日期2004年11月19日 优先权日2004年11月19日
发明者福岛行雄 申请人:三菱电机株式会社
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
