專利名稱：電流檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明有關利用霍爾元件等磁性檢測元件檢測電流的電流檢測裝置，有關檢測例如在電動動力轉向裝置等車用電氣設備等電動機電路那樣的需要檢測電流的電路中流動的被檢測電流時使用的電流檢測裝置。
背景技術：
在現有的利用霍爾元件等磁性檢測元件檢測電流的電流檢測裝置中，有采用聚磁磁心型式和不用聚磁磁心型式等兩種型式。
現有的采用所述聚磁磁心型式的電流檢測裝置例如特開2002-257867號公報、特別是其圖7及其說明項和其它部分所述，由成為被檢測電流的路徑的電流桿(bar)、聚集由流過該電流桿的被檢測電流產生的磁通的C型聚磁磁心、及輸入由該聚磁磁心聚磁的磁通并將該輸入磁通變換成電壓輸出的霍爾元件等構成。利用這種構成，能從所述霍爾元件的輸出電壓得到電流檢測輸出。即由所述霍爾元件的輸出得到與所述被檢測電流成比例的電壓值。
現有的不用所述聚磁鐵心型式的電流檢測裝置例如如特開2001-174486號公報、尤其是其圖1、圖5及其說明項和其它所述，又如特開2003-4771號公報、尤其是其圖7及其說明項和其他所述，作為被檢測電路路徑的導體金屬板使用其自身彎成U形或]形的導體金屬板，再在該導體金屬板的所述彎曲部的中央配置霍爾元件，因而輸出與所述被檢測電流成比例的電壓。
又有一種電流檢測裝置，如特開平9-80081號公報、特別是其圖2及其說明項和其它所述，它將螺旋形的布線圖形形成在印刷電路配線板上，磁場檢測元件輸出與所述螺旋形配線圖形中流動的負載電流成比例的電壓。
現有的電流檢測裝置由于其結構如前所述，故存在如下所示的問題。
1.現有采用C形聚磁磁心的電流檢測裝置的問題。
由于所述C形聚磁磁心自身大而重，所以具有這種C形聚磁磁心的電流檢測裝置也大而重。因此將這種大而重的電流檢測裝置裝在要求小而輕的控制裝置、特別是車用控制裝置上不太適宜。另外，也如特開2002-257867號公報所述，這種型式的零件數量多，裝配工作量大，所以成本高。另外磁心具有的磁滯特性對電流檢測精度、檢測穩(wěn)定性都有不良影響。
2.現有不采用C形聚磁磁心的電流檢測裝置的問題。
為了得到能實用的檢測靈敏度，要加大所述磁性檢測元件附近的所述被檢測電流的密度，因此必須在所述磁性檢測元件的附近將所述被檢測電流路徑的導體的寬度做得細到某種程度，以減小電流通路的截面積。但是在檢測例如車輛的電動動力轉向裝置的電動機那樣幾十安倍以上較大的電流時，所述被檢測電流路徑導體在所述磁性檢測元件附近也有較大的電流流過。因此，如前所述，如在所述磁性檢測元件附近將所述被檢測電流路徑的所述導體的寬度做得細到某種程度，以減小電流通路的截面積，則擔心熱量會集中在所述磁性檢測元件附近。
另外，所述電流檢測裝置是裝在車輛等上的電流檢測裝置時，通常由于要用樹脂澆注等方法將所述被檢測電流路徑導體及所述磁性檢測元件固定及封裝，所以存在散熱的問題、體積增大的問題或成本增加的問題等不容忽視的問題。
再因所述電流檢測裝置和基板上對要檢測電流的電路進行控制的控制電路在結構上是分開的獨立結構體，所以也存在電流檢測裝置的安裝、或需要電流檢測裝置和控制電路基板的連接配線等問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明之目的在于削減零部件費用及裝配工時、同時還力圖能減小體積、并能穩(wěn)定及高精度地檢測電流。
本申請涉及的電流檢測裝置包括與流過成為檢測對象的被檢測電流并利用散熱片(11)散熱的電路(100)電連接且流過所述被檢測電流的電流路徑(14)、及將根據該電流路徑(14)上流過的所述被檢測電流的大小而相應發(fā)生的磁通變換成電壓的磁性檢測元件(17)，在這種所述磁性檢測元件(17)輸出與所述被檢測電流對應的電壓的電流檢測裝置中，所述電流路徑(14)隔著導熱性良好的絕緣層(13)在構成所述電路(100)的導熱性良好的基板(12)上形成薄層狀，所述薄層狀的電流路徑(14)的一部分(141)具有不連續(xù)地延伸的多條縫隙(151)、及依靠該多條縫隙為了使磁通集中于所述基板(12)上的規(guī)定部位(16)做成包圍該規(guī)定部位(16)的形狀的圓弧形電流路徑(152)，所述基板(12)和進行所述電路(100)散熱的所述散熱片(11)接合，通過該接合，所述電流路徑(14)的一部分(141)的散熱就經過所述絕緣層(13)及所述基板(12)，由進行所述電路(100)散熱的所述散熱片(11)來散熱，所述磁性檢測元件(17)配置在所述基板(12)的和所述散熱片(11)相反的一側，使其和所述磁通集中的所述規(guī)定部位(16)相對。
需要檢測電流的電動機驅動電路、電源電路等動力或功率控制電路之類需要檢測電流的電路在大多的情況下原本就裝有散墊片，用于高效散發(fā)由構成電路的功率控制用半導體元件產生的熱量。
本發(fā)明通過公用要檢測所述電流的電路的散熱片，而有效地散發(fā)電動機電流等被檢測電流在電流路徑圖形上流動時產生的熱量，能以較小的體積穩(wěn)定地檢測電流。尤其是在采用將所述電路的所述功率控制用半導體元件配置在金屬基板(鋁基板)或陶瓷基板等電氣配線基板上的構成時，是一種相當有效的手段。
本發(fā)明其它的目的、特征及優(yōu)點，經參照附圖對本發(fā)明的以下詳細說明將會充分理解。


圖1為表示本發(fā)明實施形態(tài)1的構成的簡要示意圖，其(A)為俯視圖，(B)為側視圖。
圖2為表示本發(fā)明實施形態(tài)2的構成的側視圖。
圖3為表示本發(fā)明實施形態(tài)3的構成的側視圖。
具體實施例方式
實施形態(tài)1以下，參照

本發(fā)明實施形態(tài)1。圖1為概要表示實施形態(tài)1的構成圖，(A)為平面圖、(B)為側視圖。
如該圖所示，實施形態(tài)1的電流檢測裝置(1)檢測需要檢測電流的電動機驅動電路、例如逆變器等電路(100)的輸出電流等被檢測電流。該電流檢測裝置(1)的輸出的大小由于是與檢測出的電流大小相對應的大小，所以該電流檢測裝置(1)的輸出用在例如通過控制器(200)控制所述電路(100)的輸出電流等所述被檢測電流的場合。
所述電路(100)是在有能散發(fā)自己產生的熱量的散熱片(11)的鋁基板(12)上隔著襯入70μm左右的環(huán)氧膜等絕緣層(13)而構成。另外，所述逆變器等電路(100)的輸出電流通過電流路徑(14)供給電動機等負載M。
在和所述電路(100)公共的鋁基板(12)上形成被檢測電流路徑圖形(14)，作為所述電路(100)的被檢測電流的電流路徑(14)。該被檢測電流路徑圖形(14)例如用厚80μm左右的銅箔做成。在該被檢測電流路徑圖形(14)的一部分(141)的銅箔上如圖中形狀所示，不連續(xù)地設置多條寬0.2mm左右的縫隙(151)。利用這些不連續(xù)的縫隙(151)，如圖1(A)所示，形成以規(guī)定部位(16)為中心的圓弧形電流路徑(152)、及包圍該圓弧形電流路徑(152)的散熱區(qū)域(153)。所述圓弧形電流路徑(152)和所述散熱區(qū)域(153)在所述不連續(xù)的縫隙(151)間連續(xù)，利用該連續(xù)部分，兩者進行散熱連接。還有，在所述圓弧形電流路徑(152)的中央形成貫穿所述銅箔的貫穿孔(154)。
所述電流路徑(14)上如箭頭所示，流過通過所述圓弧狀電流路徑(152)的所述被檢測電流。
結果，由于在所述規(guī)定的部位(16)產生數值與被檢測電流大小成比例的磁通，所以通過在規(guī)定部位(16)或其附近設置將磁通密度變換成電壓的磁性檢測元件例如霍爾元件(17)，從而能獲得和被檢測電流成比例的電壓輸出。還有，圖1中表示的例子為，所述磁性檢測元件(17)的檢測中心和所述規(guī)定部位(16)一致，所述磁性檢測元件(17)在和所述散熱片(11)相反的一側上覆蓋所述貫穿孔(154)。
(18)為將動作電壓加在所述磁性檢測元件(17)上的電壓源，(19)為取出磁性檢測元件(17)的電壓輸出的引線，連接用于與鋁基板(12)相接的焊盤(20)。磁性檢測元件(17)的電壓輸出利用放大電路(21)放大至所需的程度，作為與被檢測電流的大小對應的電壓輸出(22)取出至外部，輸入至所述控制器(200)的檢測電流輸入端子(未圖示)。所述控制器(200)利用所述被檢測電流的大小及其它的控制信號，控制所述電路(100)的所述被檢測電流。
還有，利用在被檢測電流路徑圖形(14)的規(guī)定部位(16)的周圍流動的電流在規(guī)定的部位(16)產生的磁通密度假設和電流的大小相同，則圓弧形電流路徑(152)的半徑越小，磁通密度就越大。因此，將所述被檢測電流路徑圖形(14)的所述圓弧形電流路徑(152)的周圍直徑做小，或將所述圓弧形電流路徑(152)的寬度做細，這樣能增大檢測靈敏度。但是，如將所述電流路徑(14)的所述圓弧形電流路徑(152)的周圍直徑做小，將所述圓弧形電流路徑(152)的路徑寬度做細，則在大電流流過該圓弧形電流路徑(152)時，該部位就會過度發(fā)熱。因此，通過在適當的部位不連續(xù)地在所述被檢測電流路徑圖形(14)上形成所述縫隙(151)，從而實際上使被檢測電路流動的路徑集中在圓弧形電流路徑(152)的內圓周側上，同時，在導熱上由于和外側的導體圖形即散熱區(qū)域(153)保持充分的接觸，所以能確保其散熱性能。最終，能增大所述磁通檢測元件(17)檢測點附近的被檢測電流的電流密度，充分地提高檢測靈敏度。
即本發(fā)明實施形態(tài)1的電流檢測裝置包括與流著成為檢測對象的被檢測電流并利用散熱片(11)散熱的電路(100)電氣連接且流過所述被檢測電流的電流路徑(14)、及將根據該電流路徑(14)上流過的所述被檢測電流的大小而對應產生的磁通變換為電壓的磁性檢測元件(17)，在所述磁性檢測元件(17)輸出與所述被檢測電流對應的電壓的電流檢測裝置中，所述電流路徑(14)隔著導熱性良好的絕緣層(13)在構成所述電路(100)的導熱性良好的基板(12)上形成薄層狀，所述薄層狀的電流路徑(14)的一部分(141)具有不連續(xù)地延伸的多條縫隙(151)、和依靠該多條縫隙(151)為了使磁通集中予所述基板(12)上的規(guī)定部位(16)做成包圍該規(guī)定部位(16)的形狀的圓弧形電流路徑(152)，所述基板(12)和進行所述電路(100)散熱的所述散熱片(11)接合，利用該接合，所述電流路徑(14)的一部分(141)的散熱能經所述絕緣層(13)及所述基板(12)，由進行所述電路(100)的散熱的所述散熱片(11)來進行，所述磁性檢測元件(17)配置在和所述基板(12)的所述散熱片(11)相反的一側，使其與所述磁通集中的所述規(guī)定部位(16)相對。另外，所述薄層狀電流路徑(14)的一部分(141)具有利用所述不連續(xù)地延伸的多條縫隙(151)在所述圓弧形電流路徑(152)周圍和所述圓弧形電流路徑(152)一起連續(xù)形成的散熱區(qū)域(153)，由所述圓弧形電流路徑(152)中流過的被檢測電流產生的熱量經所述散熱區(qū)域(153)、所述絕緣層(13)及所述基板(12)，從所述散熱片(11)散熱。另外，所述薄層狀電流路徑(14)的一部分(141)有和所述規(guī)定部位(16)同軸的貫穿孔(154)，在所述貫穿孔(154)的周圍形成所述圓弧形電流路徑(152)，所述磁性檢測元件(17)配置成覆蓋所述貫穿孔(154)。
利用所述的構成，通過公用需要檢測所述電流的電路的散熱片，從而能有效地散發(fā)電動機電流等被檢測電流流過電流路徑圖形時產生的熱量，以較小的體積穩(wěn)定地檢測電流。
換言之，本發(fā)明的實施形態(tài)1有以下的特點。在基板(12)上形成電路(100)、和連接該電路(100)的電流路徑(14)。這種構成的所述電流路徑(14)配置成包圍所述基板(12)上的規(guī)定部位(16)的形狀。在所述規(guī)定部位(16)或其附近，配置將根據電流的大小所對應產生的磁通變換成電壓的磁性檢測元件(17)。所述電路(100)的散熱及所述電流路徑(14)的散熱通過所述基板(12)靠公用的散熱片(11)散熱。采用這樣的構成，能盡量削減零部件成本及裝配工時，并以最小的體積獲得性能穩(wěn)定、精度高的非接觸式電流檢測裝置。
實施形態(tài)2以下參照

本發(fā)明的實施形態(tài)2。圖2為表示實施形態(tài)2的構成的側視圖。俯視圖由于和圖1(A)相同而省略。
另外，圖2中，和圖1相同或相當的部分上標注相同的標號，其說明省略。和圖1的不同之處在于其構成為，用多層陶瓷基板30(圖2表示4層的例子)代替鋁基板(12)，圖1(A)示出的電流檢測電路配置在該多層陶瓷基板30的第一層30a上，第二層30b～第四層30d的每一層上也形成相同形狀的電流路徑圖形(14)，同時，設置盡可能多的通路(層間連接導體)(31)，將各層上形成的被檢測電流路徑圖形(14)之間進行電連接及導熱連接，降低被檢測電流路徑圖形(14)的電阻及熱阻。還有，(32)為將多層陶瓷基板(30)和散熱片(11)結合在一起的導熱性良好的絕緣粘接層。
即本發(fā)明的實施形態(tài)2的電流檢測裝置包括與流過成為檢測對象的被檢測電流并利用散熱片(11)散熱的電路(100)電氣連接且流過所述被檢測電流的電流路徑(14)、和將根據在該電流路徑(14)流過的所述被檢測電流的大小而相應產生的磁通變換成電壓的磁性檢測元件(17)，在所述磁性檢測元件(17)輸出與所述被檢測電流對應的電壓的電流檢測裝置中，所述電流路徑(14)具有設置在所述散熱片(11)上的多層基板(30a)、(30b)…的每一層上的圓弧形電流路徑(152a)、(152b)、…，所述各基板的所述各圓弧形電流路徑(152a)、(152b)…利用層間連接導體(31)電氣連接，使得由流過各層的所述圓弧形電流路徑(152a)、(152b)…的被檢測電流所產生的磁通相加，所述磁性檢測元件(17)與所述相加后的磁通相對應動作。
采用上述構成，能增大容許的被測量電流值。
實施形態(tài)3以下參照

本發(fā)明的實施形態(tài)3。圖3為表示實施形態(tài)3的構成的概要圖，和實施形態(tài)2一樣，采用多層陶瓷基板(30)(圖3表示5層的例子)。圖3中，和圖1(A)及圖2相同或相當的部分標注同一標號，其說明省略。和圖2不同之處為，其結構做成能以高精度、低成本檢測較小的(10安培左右以下的)電流，在多層陶瓷基板(30)的各層(30a)～(30e)上分別形成的圍著被檢測電流路徑圖形的規(guī)定部位(16)的圓弧形電流路徑(152a)～(152e)之中，用通路(層間連接導體)(31)連接第一層的圓弧形電流路徑(152a)的終端部ae與第二層的圓弧形電流路徑(152b)的始端部bs，再用通路(層間連接導體)連接第二層的圓弧形電流路徑(152b)的終端部be與第三層的圓弧形電流路徑(152c)的始端部cs，以下同樣地用通路(層間連接導體)連接上層的圓弧形電流路徑的終端部與其下層的圓弧形電流路徑的始端部，從而各層的電流路徑串聯(lián)連接，整體形成多圈線圈的形狀。
在電流流過這樣構成的被檢測電流路徑時，線圈狀電流路徑中心處的磁通密度的大小與線圈的圈數成比例。即如圖3所示，通過將多層結構的被檢測電流路徑圖形(152a)～(152e)做成多圈線圈形狀，從而能不用磁心等，以較低的成本提高電流檢測靈敏度，提高小電流區(qū)域的檢測精度。
還有，圖1～圖3示出的被檢測電流路徑圖形(14)及縫隙(151)的形狀是一個示例，當然根據將要處理的電流值、基板的熱阻等特性、形成被檢測電流路徑圖形的金屬的物理性質、膜厚、或霍爾元件的靈敏度等，通過磁及熱的仿真，能決定最佳的形狀。
另外，以上的說明中，以霍爾元件為例作為磁性檢測元件(17)，但用其它的磁性檢測元件也能期望得到同樣的效果。另外，采用將放大電路裝入霍爾元件的樹脂澆注體內即所謂的霍爾IC也能同樣地構成。
本發(fā)明的較佳實施例的詳細描述和具體例子僅用于說明，只要在本發(fā)明的精神和范圍內，本領域的技術人員當然可以對上述具體描述進行種種變化和修改。
權利要求
1.一種電流檢測裝置，其特征在于包括與流過成為檢測對象的被檢測電流并利用散熱片11散熱的電路100電連接且流過所述被檢測電流的電流路徑14、及將根據該電流路徑14上流過的所述被檢測電流的大小而相應發(fā)生的磁通變換成電壓的磁性檢測元件17，在這種所述磁性檢測元件17輸出與所述被檢測電流對應的電壓的電流檢測裝置中，所述電流路徑14隔著導熱性良好的絕緣層13在構成所述電路100的導熱性良好的基板12上形成薄層狀，所述薄層狀的電流路徑14的一部分141具有不連續(xù)地延伸的多條縫隙151、及依靠該多條縫隙為了使磁通集中于所述基板12上的規(guī)定部位16做成包圍該規(guī)定部位16的形狀的圓弧形電流路徑152，所述基板12和進行所述電路100散熱的所述散熱片11接合，通過該接合，所述電流路徑14的一部分141的散熱就經過所述絕緣層13及所述基板12，由進行所述電路100散熱的所述散熱片11來散熱，所述磁性檢測元件17配置在所述基板12的和所述散熱片11相反的一側，使其和所述磁通集中的所述規(guī)定部位16相對。
2.如權利要求1所述的電流檢測裝置，其特征在于，所述薄層狀的電流路徑14的一部分141具有利用所述不連續(xù)地延伸的多條縫隙151在所述圓弧形電流路徑152的周圍和所述圓弧形電流路徑152一起連續(xù)形成的散熱區(qū)域153，由所述圓弧形電流路徑152上流過的被檢測電流產生的熱量經所述散熱區(qū)域153、所述絕緣層13、及所述基板12從所述散熱片11上散熱。
3.如權利要求2所述的電流檢測裝置，其特征在于，所述薄層狀的電流路徑14的一部分141具有和所述規(guī)定部位16同軸的貫穿孔154，在所述貫穿孔154的周圍形成所述圓弧形電流路徑152，所述磁性檢測元件17配置成覆蓋所述貫穿孔154。
4.如權利要求3所述的電流檢測裝置，其特征在于，所述規(guī)定部位16和所述磁性檢測元件17的檢測中心同軸。
5.一種電流檢測裝置，其特征在于，包括與流過成為檢測對象的被檢測電流并利用散熱片11散熱的電路100電氣連接且流過所述被檢測電流的電流路徑14、和將根據該電流路徑14上流過的被檢測電流的大小而相應產生的磁通變換成電壓的磁性檢測元件17，在這種所述磁性檢測元件17輸出與所述被檢測電流對應的電壓的電流檢測裝置中，所述電流路徑14具有設置在所述散熱片11上的多層基板(30a、30b、……)的各層上設置的圓弧形電流路徑(152a、152b、……)，所述各基板的所述圓弧形電流路徑(152a、152b、……)利用層間連接導體31電氣連接，使得由流過各層的所述圓弧形電流路徑(152a、152b、……)的被檢測電流產生的磁通相加，所述磁性檢測元件17與所述相加后的磁通相對應動作。
6.如權利要求5所述的電流檢測裝置，其特征在于，所述層間連接導體31具有良好的導熱性，所述多個圓弧形電流路徑(152a、152b、……)之中，位于其某一層端的所述圓弧形電流路徑152d通過絕緣層32與所述散熱片11進行散熱連接，其余的所述圓弧形電流路徑(152a～152c)通過所述層間連接導體31和所述散熱片11進行散熱連接，所述多個圓弧形電流路徑(152a、152b、……)之中，在位于其另一層端的所述圓弧形電流路徑(152a)的和所述散熱片11相反的一側上，設置所述磁性檢測元件17。
7.如權利要求5所述的電流檢測裝置，其特征在于，各層的所述圓弧形電流路徑152靠所述層間連接導體31串聯(lián)連接。
8.如權利要求5所述的電流檢測裝置，其特征在于，相鄰的所述圓弧形電流路徑(152)的終端(ae、be、……)和始端(bs、cs、……)通過所述層間連接導體31而連接，通過該連接，各層的所述圓弧形電流路徑152作為一個整體形成線圈形狀。
全文摘要
在檢測流過與要檢測電流的電路連接的電流路徑14的電流的電流檢測裝置中，所述電流路徑14配置成包圍形成所述電路的基板12上的規(guī)定部位16的形狀，并在所述規(guī)定部位16或其附近設置將根據電流的大小相應產生的磁通變換成電壓的磁性檢測元件17，通過采用這樣的結構，從而提供一種能削減零部件成本及裝配工時、同時力求使體積變小、而且性能穩(wěn)定能高精度檢測電流的電流檢測裝置。
文檔編號G01R19/00GK1779470SQ20041009567
公開日2006年5月31日 申請日期2004年11月19日 優(yōu)先權日2004年11月19日
發(fā)明者福島行雄 申請人:三菱電機株式會社