專利名稱：電流感應器及其鐵芯組的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電流感應器，尤其是涉及一種利用磁場檢測來測量電 流，避免受到溫度影響而產(chǎn)生失真的現(xiàn)象，而達到電流檢測準確性與效能的 電流感應器。
背景技術：
現(xiàn)今科技發(fā)展日新月異，電子元件的設計也朝著微小化、輕薄化而作改 良，然而如此的設計也容易造成一些難以估算的風險。電流感應器的使用不 僅可精確的控制電流之外，更有效的避免因通過的電流過大而導致電子元件 燒毀的風險。因此，電流感應器的使用已成了現(xiàn)今電子產(chǎn)品的另一個重要考 慮因素。
現(xiàn)有所使用的電流感應器，請參閱圖1,圖1為現(xiàn)有霍爾效應感應器的
示意圖。以霍爾效應感應器(Hall effect sensor)l來測量電流時，其原理是將 待測電流的一電子導線15穿置于霍爾效應感應器1的一導磁鐵芯11之間， 當此電子導線15通電之后，導磁鐵芯11會因電磁效應形成一磁力線B。然 而導磁鐵芯11為一封閉回圈(close loop),故磁力線B的密度大于一特定臨 界值時，磁力線B會通過導磁鐵芯11的間隙13而抵達其對應的一端側，然 位于此間隙13之間的霍爾元件(Hall element)12感應之后，在霍爾元件12的 二端側形成一電壓差，此電壓差通過霍爾效應感應器1的內部電路14轉換、 放大之后，而以電流或電壓的方式輸出，通過電流、電壓值與電子導線15 的待測電流存在正比的關系，而測量出電子導線15的電流值。
然而，以霍爾效應感測器1來測量電流時，由于霍爾元件12為一半導 體元件，會因為外在溫度的影響，使得載子移動率(Carriermobility)提高，導 致無法準確的檢測出待測物的實際電流值。另外，因為霍爾效應感應器l往 往需要穩(wěn)定的外加電源才能夠進行檢測，因此成品往往體積龐大，不利于安 裝在體積較小、電流較小的的電子產(chǎn)品上，如風扇、馬達等，造成使用上的限制。
有鑒于此，如何提供一種可準確的偵測電流大小，且能夠微小化使用的 電流感應器，實為重要課題之一。

發(fā)明內容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種電流感應器，可以改善 現(xiàn)有的電流感應器因外界溫度而導致精確度不佳，產(chǎn)品體積過大的問題，進 而提高產(chǎn)品使用上的應用性。
為達到上述的目的，提出一種鐵芯組，包括多個硅鋼片，每個硅鋼片包 括一短端、 一長端與一底端，短端與長端相對設置于該底端的兩側，每個硅
鋼片為一n字型，并且短端與長端的長度不均等。
為達到上述的目的，再提出一種用于電流感應器，包括一第一座體、第 二座體與一鐵芯組，第一座體與第二座體對組后共同形成一連通空間，鐵芯 組包括多個硅鋼片，每個硅鋼片包括有一短端、 一長端與一底端，且短端與 長端相對設置于底端的兩側，短端與長端的長度不均等，且每個硅鋼片為一 n字型，而每個硅鋼片的短端容置在該連通空間之中，且長端暴露在第一座 體與第二座體之外。
如上述的鐵芯組與電流感應器，短端更具有一突出部，短端具有一第一 長度，長端具有一第二長度，第一長度概略為第二長度的0.5倍，鐵芯組做 為電流感應器的導;茲結構，且硅鋼片的材質為一鐵鎳合金。每個硅鋼片的短 端皆設置在連通空間內。每個硅鋼片的設置方向與相鄰的硅鋼片相反，且每 個硅鋼片的短端與相鄰的硅鋼片'的短端接觸，并以一外力壓密鐵芯組的底 端，使得位于連通空間的短端得以相互接觸。且每個硅鋼片的短端具有一突 出部，因此每個硅鋼片以突出部而與相鄰的硅鋼片接觸。第一座體具有一非 晶質鐵芯(amorphouscore)。當?shù)谝蛔w與第二座體對組后，非晶質鐵芯的位 置對應于每個硅鋼片的突出部。
并且，第一座體具有一插設部，且插設部包括一第一繞線區(qū)與一分岔端， 且非晶質鐵芯位于第一繞線區(qū)中。電流感應器更具有一第一繞線組，且第一 繞線組纏繞于第一繞線區(qū)。第一座體的底部設有至少一第一端子，且第一端 子與第一繞線組相連結。電流感應器設置在一電路板上，且第一端子與電路 板電連結。分盆端以塑膠注塑成型。分岔端具有二末梢，且末梢之間彼此間 隔一間隙。分岔端具有二凸塊，凸塊分別設置于每一末稍的外側邊。每個凸
塊設有至少一導角或至少一斜角。
再者，第二座體更具有一第一嵌合區(qū)與一第二嵌合區(qū)，且第一嵌合區(qū)用 以容置插設部。第一座體更具有一穿孔，且第二座體的第二嵌合區(qū)與穿孔共 同形成連通空間。第一嵌合區(qū)由一頂壁與一底壁界定，且第一嵌合區(qū)具有出 一第一容室與一第二容室。第二容室的截面大于第一容室的截面。第二容室 鄰近于第二座體的末端。頂壁與底壁在第二容室處更分別具有一第一抵擋面 與一第二抵擋面。第一座體的分岔端具有二凸塊，且第一抵擋面與一第二抵 擋面分別^t氐擋凸塊。第二座體更具有一第二繞線區(qū)，且電流感應器更具有一 第二繞線組，當?shù)谝蛔w與第二座體對組后，第二繞線組纏繞于第二繞線區(qū)。 第二座體的底部設有至少一第二端子，且第二端子與第二繞線組相連結。
電流感應器設置在一電路板上，且第二端子與電路板電性連結。電流感 應器更具有一第一繞線組與一第二繞線組，第一繞線組設置于該第一座體， 第二繞線組^沒置于第二座體，且第一座體與第二座體分別具有一第一端子與 一第二端子，當電流感應器設置在一電路板上時，第一端子與第二端子與電 路板電連結。
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉
一較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細"i兌明如下


圖1為現(xiàn)有霍爾效應感應器的示意圖2A為依據(jù)本發(fā)明較佳實施例的一種電流感應器的示意圖;
圖2B為圖2A的第一座體的非晶質鐵芯配置示意圖2C為圖2A的第一座體示意圖3A為圖2A的第二座體示意圖3B為圖2A的第二座體的剖視示意圖4A組裝圖2A的第一座體與第二座體的剖視示意圖4B為圖4A的立體圖5A為圖2A的硅鋼片示意第5B至圖5C為本發(fā)明的組裝示意圖5D為本發(fā)明的鐵芯組示意圖6A為圖2A的鐵芯組與非晶質鐵芯相對位置示意圖6B為圖6A的局部放大示意圖。
主要元件符號說明
1:霍爾效應感應器11:導磁鐵芯
12霍爾元件13:間隙
14內部電路15:電子導線
2:電流感應器20:第一座體
21插設部211分盆端
211a、 211b:末梢22:穿孔
23第一端子24:第一繞線區(qū)
241:第一繞線組25:非晶質鐵芯
30第二座體31:第一嵌合區(qū)
311:第一容室312第二容室
32第二嵌合區(qū)33:第二端子
34第二繞線區(qū)341第二繞線組
35頂壁351. 第一抵擋面
36底壁361:第二抵擋面
40鐵芯組41:硅鋼片
411:短端412:長端
413:底端414:突出部
B、B': /磁力線G:間隙
Ll:第一長度L2:第二長度
P:凸塊S:連通空間
具體實施例方式
請參閱圖2A,圖2A為依據(jù)本發(fā)明較佳實施例的一種電流感應器的示意 圖。本發(fā)明的電流感應器2包括一第一座體20、 一第二座體30與一鐵芯組 40,如圖2A所示。請同時參照圖2B與圖2C,圖2B為圖2A的第一座體的 非晶質鐵芯配置示意圖，圖2C為圖2A的第一座體示意圖。第一座體20在 結構上，可以分為一插設部21、 一穿孔22與至少一第一端子23，而插設部 21更可以細分成一第一繞線區(qū)24與一分岔端211，而第一繞線區(qū)24上具有
一非晶質鐵芯25,作為導磁之用。第一繞線組241纏繞于第一繞線區(qū)24， 且覆蓋非晶質鐵芯25，而分岔端211由二末梢211a、 211b所組成，且彼此 間隔有一間隙G，而每一個末梢211a、211b的一外側邊各別設置有一凸塊P， 可用來在后續(xù)組裝時與圖2A中的第二座體30固定。第一端子23則設置第 一座體20的底部，并且通過焊接與第一繞線組241連結，如圖2C所示。
接著，請同時參閱圖3A與圖3B，圖3A為圖2A的第二座體的示意圖， 圖3B為圖2A的第二座體的剖視示意圖。第二座體30為相對應于第一座體 20的構造，可分為一第一嵌合區(qū)31、 一第二嵌合區(qū)32、 一第二繞線區(qū)34 與至少一第二端子33，如圖3A所示。第一嵌合區(qū)31具有一第一容室311 與一第二容室312,用以插設第一座體20的插設部21,第一嵌合區(qū)31是由 一頂壁35與一底壁36所界定，且在第二座體30的末端鄰近第二端子33處 為第二容室312,第二容室312的截面大于第一容室311的截面，并且在形 成第二容室312的頂壁35與底壁36上各具有一第一抵擋面351與一第二抵 擋面361,如圖3B所示。
再者，第二嵌合區(qū)32則與第一座體20的穿孔22互為對應，而第二繞 線區(qū)34位于第二座體30的外表面，在后續(xù)步驟提供繞線之用。第二端子33 則設置第二座體30的底部，并且通過焊接與第二繞線組341連結。如圖3A 所示。
因此，請同時參閱圖4A與圖4B，圖4A為組裝圖2A的第一座體與第 二座體的剖視示意圖，圖4B為圖4A的立體圖。第一座體20的插設部21 沿圖中所示的箭號X方向而插設至第二座體30的第一嵌合區(qū)31中，為避免 第一座體20在插設過程中可能造成的阻礙，因此在制作上會先以注塑成型 的方式制作出塑膠材質的分岔端211，并且將末梢211a、 211b上的凸塊P的 一端面設計至少一導角或至少一斜角。因此在組裝的過程中，凸塊P的導角 或斜角可以幫助分岔端211導入第一嵌合區(qū)31，且由于分岔端211為塑膠材 質所制成，因此在第一容室311中可以暫時變形而使兩末梢211a、 211b之 間的間隙G減小后，故分岔端211得以順利的通過第一容室311。當凸塊P 完全通過第一容室311時，由于第二容室312的截面大于原先第一容室311 的截面，故原先變形的分岔端211會往外擴張，直到末稍211a、 211b上的 凸塊P分別抵住第二容室312的頂壁35與底壁36。同時，第一座體20的 末梢211a、 211b上的凸塊P更受到第一抵擋面351與第二抵擋面361抵擋，
而不會再退出第一容室311,使得第一座體20的插設部21得以與第二座體 30結合并達到良好的卡固效果，如圖4A所示。結合之后，在第二繞線區(qū)34 纏繞一第二繞線組34,作為電流感應器2的補償線圈(Compensation winding),并與第二端子33連結，如圖4B所示。
最后，再將完成組裝的第一座體20與第二座體30，裝上由多個^5圭鋼片 41所組成的鐵芯組40，請參閱圖5A、圖5B、圖5C與圖5D，圖5A為圖 2A的硅鋼片示意圖，圖5B至圖5C為本發(fā)明的組裝的示意圖，圖5D為圖 2A的鐵芯組示意圖。如圖5A所示，硅鋼片41為一n字型結構，可分為一 底端413、 一短端411與一長端412,短端411與其長端412相對i殳置于底 端413的兩側，且短端411與長端412的長度并不相等，即短端411的長度 小于長端412，而石圭鋼片41會在短端411的末端i殳計一突出部414，讓短端 411與其突出部414所形成的一第一長度Ll約略為長端412的一第二長度 L2的0.5倍，如圖5A所示。因此，將硅鋼片41的短端411穿入由第二嵌合 區(qū)32與穿孔22共同形成的連通空間S內后，且突出部414的位置，恰與第 一座體20上的非晶質鐵芯25相互對應，如圖5B所示。之后，再以相反的 方向/人連通空間S的相對處再穿入另一個^ 圭鋼片41，如此，相鄰的兩^圭鋼 片41則會以相反方向配置，如圖5C所示。依此原則插設后，第二延伸端 412會因不斷的重疊而逐漸的增加厚度。當所有的硅鋼片41都完成插設之 后，再將鐵芯組40的底端413施以一外力壓密。如此一來，位于連通空間S 的短端411也會隨之密合，不會受到長端412堆疊厚度的影響，使得每個短 端411上的突出部414能與相鄰短端411的突出部414相對應接觸。如此， 鐵芯組40形成了一開放的回圈(openloop),如圖5D所示。最在將電流感應 器2通過第一端子23與第二端子33連結在電路板上，故位于第一座體20 的非晶質鐵芯25與鐵芯組40可將轉換的電流傳送至電路板上，而達到電流 偵測效果。
承上，請同時參閱圖6A與圖6B,圖6A為本發(fā)明的鐵芯組與非晶質鐵 芯相對位置示意圖，圖6B為圖6A的局部放大示意圖。由于位于連通空間S 內的突出部414互為接觸，使得整個鐵芯組40形成了開放圈。因此，只要 將欲測量電流的電子元件，例如纏有一初級繞線的導體，穿設于電流感應器 2的鐵芯組41所包圍的空間之中，當電流通過電子元件時，由于組成鐵芯組 40的硅鋼片41為一鐵鎳合金的材質，因此鐵芯組40可作為電流感應器2
的導磁結構，故由電磁感應而產(chǎn)生的磁力線B，即通過鐵芯組40傳導，由于 鐵芯組40為開放回圈，》茲力線B，會從相互4氐接的突出部414通過。當產(chǎn)生 的磁力線B，為弱時，單位截面積所通過磁力線B，為小，在磁通量不大的情 況下，可經(jīng)由相互抵接的突出部414導通所有的磁力線B，。然而，當此磁通 量超出一臨界值時，部分無法通過的磁力線B，會尋求其他路徑而散逸出來， 與外界介質相比較之下，在第一座體20上的非晶質鐵芯25具有較大的磁導 率(permeability),并且非晶質鐵芯25設置在相對于突出部414之處，因此 這些超過臨界值的磁力線B，，會經(jīng)由第一座體20的非晶質鐵芯25的路徑導 通，而不會經(jīng)由于其它外界介質，此性質類似于平行電路之中，電流會以低 電阻的路徑運行的特性相似，故經(jīng)由非晶質鐵芯25的磁力線B，會通過第一 繞線組241輸出至一電路上，而獲得一輸出電壓，此電壓與電流為一正比的 關系，因此可以有效的得到實際值的電流值。
綜上所述，本發(fā)明的電流感應器2，可以避免使用現(xiàn)有霍爾效應檢測器 會受到外界溫度影響的缺點，提高了電流檢測器2的靈敏度。而利用磁場偵 測技術來偵測電流的技術，只需在第一座體上對應設置非晶質鐵芯，再搭配 上改良過的鐵芯組，即可用來偵測電子產(chǎn)品所通過電流。在準確度與使用性
的雙重考量之下，更具有市場竟爭的潛力。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發(fā)明的精神與范 疇，而對其進行的等效修改或變更，均應包含在所附的權利要求中。
權利要求
1.一種鐵芯組，包括多個硅鋼片，每個該硅鋼片包括短端、長端與底端，該短端與該長端相對設置于該底端的兩側；其中，每個該硅鋼片為ㄇ字型，且該短端與該長端的長度不均等。
2. 如權利要求1所述的鐵芯組，其中該短端更具有突出部，且每個該硅 鋼片以該突出端而與相鄰的該硅鋼片接觸。
3. 如權利要求2所述的鐵芯組，其中該短端具有第一長度，而該長端具 有第二長度，該第一長度概略為該第二長度的0.5倍。
4. 一種電流感應器，包括第 一座體與第二座體，該第 一座體與該第二座體對組后共同形成連通空 間；以及鐵芯組，包括多個硅鋼片，每個該硅鋼片包括短端、長端與底端，該短 端與該長端相對設置于該底端的兩側，且該短端與該長端的長度不均等；其中，每個該硅鋼片為n字型，該短端容置在該連通空間之中，且該長 端暴露在該第 一座體與該第二座體之外。
5. 如權利要求4所述的電流感應器，其中每個該硅鋼片的短端皆設置在 該連通空間內。
6. 如權利要求5所述的電流感應器，其中每個該硅鋼片的設置方向與相 鄰的該硅鋼片相反，且每個該硅鋼片的短端與相鄰的該硅鋼片的短端接觸。
7. 如權利要求4所述的電流感應器，其中每個該硅鋼片的該短端更具有 突出部，且每個該硅鋼片以該突出部而與相鄰的該硅鋼片接觸。
8. 如權利要求7所述的電流感應器，其中該第一座體具有非晶質鐵芯， 且當該第一座體與該第二座體對組后，該非晶質鐵芯的位置對應于每個該硅 鋼片的該突出部。
9. 如權利要求8所述的電流感應器，其中該第一座體具有插設部，且該 插設部包括第一繞線區(qū)與分岔端，且該非晶質鐵芯位于該第一繞線區(qū)中，而 該電流感應器更具有第 一繞線組，且該第 一繞線組纏繞于該第 一繞線區(qū)。
10. 如權利要求9所述的電流感應器，其中該第 一座體的底部設有至少一 第一端子，且該第一端子與該第一繞線組相連結，而該電流感應器設置在電 路板上，且該第一端子與該電路板電性連結。
11. 如權利要求9所述的電流感應器，其中該分岔端具有二末梢，且該些末梢之間彼此間隔間隙，而該分盆端具有二凸塊，該些凸塊分別設置于每一 末稍的外側邊，每個該凸塊設有至少一導角或至少一斜角。
12. 如權利要求9所述的電流感應器，其中該第二座體更具有第 一嵌合區(qū) 與第二嵌合區(qū)，且該第一嵌合區(qū)用以容置該插設部。
13. 如權利要求12所述的電流感應器，其中該第一座體更具有穿孔，且 該第二座體的該第二嵌合區(qū)與該穿孔共同形成該連通空間。
14. 如權利要求12所述的電流感應器，其中該第一嵌合區(qū)由頂壁與底壁 界定，且該第一嵌合區(qū)具有第一容室與第二容室，該第二容室的截面大于該 第一容室的截面，諒第二容室鄰近于該第二座體的末端，且該頂壁與該底壁 于該第二容室處更分別具有第 一抵擋面與第二抵擋面。
15. 如權利要求14所述的電流感應器，其中該第一座體的分岔端具有二 凸塊，且該第 一抵擋面與第二抵擋面分別抵擋該些凸塊。
16. 如權利要求4所述的電流感應器，其中該第二座體更具有第二繞線 區(qū)，且該電流感應器更具有第二繞線組，當該第一座體與該第二座體對組后， 該第二繞線組纏繞于該第二繞線區(qū)，而該第二座體的底部設有至少一第二端子，且該第二端子與該第二繞線組相連結，該電流感應器設置在電路板上， 且該第二端子與該電路板電連結。
全文摘要
本發(fā)明公開一種電流感應器，包括一第一座體、一第二座體與一鐵芯組，第一座體與第二座體共同形成一連通空間，鐵芯組包括多個硅鋼片，每個硅鋼片為一ㄇ字型且各包括一底端、一短端與一長端，且短端與其長端相對設置于該底端的兩側，且短端與長端的長度不均等，短端部分容置于連通空間，且長端暴露在第一座體與第二座體之外。
文檔編號G01R19/00GK101363876SQ20071014094
公開日2009年2月11日 申請日期2007年8月10日 優(yōu)先權日2007年8月10日
發(fā)明者謝佳琪, 謝信志, 邱敬量 申請人:臺達電子工業(yè)股份有限公司