电流传感模块及其电流传感结构的制作方法

本发明涉及一种传感模块及其传感结构，特别是涉及一种电流传感模块及其电流传感结构。

背景技术：

首先，随着节能减碳的全球性议题，各国对于新能源车的品质及性能的要求也越来越高，而为了因应不同法规及不同客群的需求，各种零部件的规格需求也越来越高。

但是，随着电动车性能的提高，代表着电动车驱动器所输出的电压及/或电流也提高，故衍生了控制电路隔离议题与高电流测量范围需求的问题。现有技术的电流传感结构的材质多为氧化铁体，其除了电流测量范围不高外也容易脆裂。举例来说，现有技术的电流传感结构，其最高测量范围仅约200arms。

故，如何通过结构设计的改良，来提升电流传感结构的测量范围，并提高电流传感结构的可靠度，以克服上述的缺陷，已成为该项事业所要解决的重要课题之一。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种电流传感模块及其电流传感结构。

为了解决上述的技术问题，本发明所采用的其中一技术方案是，提供一种电流传感结构，其包括：一环形本体部、一第一端部、一第二端部以及一开槽。所述第一端部连接于所述环形本体部的其中一端，且所述第一端部上具有一第一倒角。所述第二端部连接于所述环形本体部的另外一端，且所述第二端部上具有一第二倒角。所述开槽位于所述第一端部与所述第二端部之间。

更进一步地，所述环形本体部包括一环形外表面以及一对应于所述环形外表面的环形内表面，所述第一端部包括一连接于所述环形外表面及所述环形内表面的第一端面，所述第二端部包括一连接于所述环形外表面及所述环形内表面的第二端面；其中，所述第一倒角位于所述第一端面与所述环形内表面之间，且所述第一端面与所述环形内表面之间具有一第一连接面，所述第二倒角位于所述第二端面与所述环形内表面之间，且所述第二端面与所述环形内表面具有一第二连接面。

更进一步地，所述环形本体部具有一预定外径、一预定内径以及一预定宽度，所述第一倒角具有一第一预定边宽及一第二预定边宽，所述第二倒角具有一第三预定边宽及一第四预定边宽；其中，所述第一预定边宽的尺寸小于所述预定宽度的尺寸，且所述第三预定边宽的尺寸小于所述预定宽度的尺寸；其中，所述第一预定边宽的尺寸小于所述预定宽度的尺寸的50％，且所述第三预定边宽的尺寸小于所述预定宽度的尺寸的50％；其中，所述第二预定边宽的尺寸小于所述预定宽度的尺寸的50％，且所述第四预定边宽的尺寸小于所述预定宽度的尺寸的50％。

更进一步地，所述电流传感结构的材质为硅钢。

更进一步地，所述电流传感结构由多个片状结构所组成，每一所述片状结构依序堆叠以形成所述电流传感结构；其中，每一所述片状结构分别包括所述环形本体部、所述第一端部、所述第二端部以及所述开槽。

更进一步地，所述电流传感结构还进一步包括：一阻隔层，所述阻隔层披覆在所述环形本体部、所述第一端部以及所述第二端部上，其中，所述阻隔层的材质为非导磁材料或绝缘材料。

更进一步地，所述电流传感结构还进一步包括：一第一定位结构以及一第二定位结构，所述第一定位结构设置在所述环形本体部上，所述第二定位结构设置在所述环形本体部上且对应于所述第一定位结构；其中，所述第一定位结构包括一连接于所述环形本体部的第一定位本体以及一设置在所述第一定位本体上的第一定位部；其中，所述第二定位结构包括一连接于所述环形本体部的第二定位本体以及一设置在所述第二定位本体上的第二定位部。

更进一步地，所述电流传感结构还进一步包括：一第一定位结构以及一第二定位结构，所述第一定位结构设置在所述环形本体部上，所述第二定位结构设置在所述环形本体部上且对应于所述第一定位结构；其中，所述电流传感结构由多个片状结构所组成，每一个片状结构依序堆叠以形成所述电流传感结构；其中，每一所述片状结构分别包括所述环形本体部、所述第一端部、所述第二端部、所述开槽、所述第一定位结构以及所述第二定位结构；其中，相邻的两个所述片状结构中的其中一个所述片状结构的所述第一定位结构抵靠在相邻的两个所述片状结构中的另外一个所述片状结构的所述第一定位结构，且相邻的两个所述片状结构中的其中一个所述片状结构的所述第二定位结构抵靠在相邻的两个所述片状结构中的另外一个所述片状结构的所述第二定位结构。

更进一步地，所述第一端部还进一步包括一第三倒角，所述第二端部还进一步包括一第四倒角；其中，所述第三倒角位于所述第一端面与所述环形外表面之间，且所述第一端面与所述环形外表面之间具有一第三连接面，所述第四倒角位于所述第二端面与所述环形外表面之间，且所述第二端面与所述环形外表面具有一第四连接面。

为了解决上述的技术问题，本发明所采用的另外一技术方案是，提供一种电流传感模块，其包括：一载板、一电流传感结构以及一电流传感元件。所述电流传感结构设置在所述载板上，所述电流传感结构包括一环形本体部、一第一端部、一第二端部以及一开槽，其中，所述第一端部连接于所述环形本体部的其中一端，且所述第一端部上具有一第一倒角，所述第二端部连接于所述环形本体部的另外一端，且所述第二端部上具有一第二倒角，所述开槽位于所述第一端部与所述第二端部之间。所述电流传感元件设置在所述载板上且耦接于所述载板，且所述电流传感元件设置在所述开槽中。

本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的电流传感模块及其电流传感结构，其能通过“所述第一端部连接于所述环形本体部的其中一端，且所述第一端部上具有一第一倒角”以及“所述第二端部连接于所述环形本体部的另外一端，且所述第二端部上具有一第二倒角”的技术方案，以提高气隙磁通密度的均匀性，并提高电流值的测量范围。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为本发明第一实施例的电流传感模块的其中一立体组合示意图。

图2为本发明第一实施例的电流传感模块的另外一立体组合示意图。

图3为本发明第一实施例的电流传感模块的其中一立体分解示意图。

图4为本发明第一实施例的电流传感模块的另外一立体分解示意图。

图5为本发明第二实施例的电流传感结构的立体示意图。

图6为本发明第二实施例的电流传感结构的前视示意图。

图7为图6的vii部分的局部放大示意图。

图8为本发明第二实施例的电流传感结构的另外一实施形式的立体示意图。

图9为本发明第二实施例的电流传感结构的另外一实施形式的前视示意图。

图10为本发明第二实施例的电流传感结构的再一实施形式的立体分解示意图。

图11为本发明第三实施例的电流传感结构的立体示意图。

图12为本发明第三实施例的电流传感结构的前视示意图。

图13为本发明第三实施例的电流传感结构的另外一实施形式的立体分解示意图。

图14为本发明实施例的电流传感模块应用在控制器装置上的使用状态示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例来说明本发明所公开的有关“电流传感模块及其电流传感结构”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。

应当可以理解的是，虽然本文中可能会使用到“第一”、“第二”、“第三”等术语来描述各种元件，但这些元件不应受这些术语的限制。这些术语主要是用以区分一元件与另一元件。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。

第一实施例

首先，请参阅图1至图4所示，图1及图2分别为本发明第一实施例的电流传感模块的立体组合示意图，图3及图4分别为本发明第一实施例的电流传感模块的立体分解示意图，本发明提供一种电流传感模块u及其电流传感结构2。举例来说，本发明实施例所提供的电流传感模块u及其电流传感结构2优选可应用于电动车的驱动器，然本发明不以此为限。另外，须说明的是，第一实施例将先介绍电流传感模块u的主要架构，后续实施例再行介绍电流传感结构2的构造。

承上述，请再次参阅图1至图4所示，电流传感模块u包括：一载板1、一电流传感结构2以及一电流传感元件3。电流传感结构2及电流传感元件3可设置在载板1上，且电流传感元件3可耦接于载板1。另外，须说明的是，虽然图式中的电流传感结构2及电流传感元件3是设置在相同的载板1上，但是，须说明的是，在其他实施方式中，电流传感结构2以及电流传感元件3可以设置在不同的载板1上。换句话说，电流传感结构2可以固定在另外一载板(图中未示出)。

承上述，举例来说，载板1可为一印刷电路板(printedcircuitboard，pcb)，电流传感结构2可为一c型磁环，电流传感元件3可为一霍尔电流传感元件(hallcurrentsensor)。进一步来说，电流传感结构2的材质可为一导磁材料、硅钢或氧化铁体，然本发明不以此为限。此外，电流传感结构2具有一开槽24(或可称气隙(airgap))，电流传感元件3可设置在开槽24中，以感应电流值大小。此外，电流传感元件3是与电流传感结构2彼此分离的。

第二实施例

首先，请参阅图5至图7所示，图5为本发明第二实施例的电流传感结构的立体示意图，图6为本发明第二实施例的电流传感结构的前视示意图，图7为图6的vii部分的局部放大示意图。以下将进一步说明电流传感结构2的构造。详细来说，电流传感结构2可包括一环形本体部21、一第一端部22、一第二端部23以及一开槽24，此外，环形本体部21可围绕出一传感空间210，且开槽24可位于第一端部22与第二端部23之间。进一步来说，第一端部22可连接于环形本体部21的其中一端，且第一端部22上可具有一第一倒角221(chamfer)，第二端部23可连接于环形本体部21的另外一端，且第二端部23上具有一第二倒角231。此外，环形本体部21可包括一环形外表面211以及一对应于环形外表面211的环形内表面212，第一端部22可包括一连接于环形外表面211及环形内表面212之间的第一端面220，第二端部23可包括一连接于环形外表面211及环形内表面212之间的第二端面230。第一倒角221可位于第一端面220与环形内表面212之间，且第二倒角231可位于第二端面230与环形内表面212之间，即，第一倒角221及第二倒角231可邻近于传感空间210。此外，举例来说，第一倒角221及/或第二倒角231可为一倒斜角或倒圆角，然本发明不以此为限。

承上述，请再次参阅图5至图7所示，通过第一倒角221及第二倒角231的设置，第一端面220与环形内表面212之间可具有一第一连接面2210，且第二端面230与环形内表面212之间具有一第二连接面2310。进一步来说，当第一倒角221及第二倒角231为倒斜角时，第一连接面2210及第二连接面2310为一斜面，当第一倒角221及第二倒角231为倒圆角时，第一连接面2210及第二连接面2310为一弧面。另外，须说明的是，本发明实施例是以倒斜角作为举例说明，但是，在其他实施形式中，第一倒角221及第二倒角231也可以为倒圆角。

承上述，请再次参阅图5至图7所示，以本发明实施例而言，第一端部22上还可具有一对应于第一倒角221的第三倒角222，且第二端部23上可具有一对应于第二倒角231的第四倒角232。第三倒角222可位于第一端面220与环形外表面211之间，且第四倒角232可位于第二端面230与环形外表面211之间。此外，举例来说，第三倒角222及/或第四倒角232可为一倒斜角或倒圆角，然本发明不以此为限。进一步来说，通过第三倒角222及第四倒角232的设置，第一端面220与环形外表面211之间可具有一第三连接面2220，且第二端面230与环形外表面211之间具有一第四连接面2320。更一步来说，当第三倒角222及第四倒角232为倒斜角时，第三连接面2220及第四连接面2320为一斜面，当第三倒角222及第四倒角232为倒圆角时，第三连接面2220及第四连接面2320为一弧面。另外，须说明的是，本发明实施例是以倒斜角作为举例说明，但是，在其他实施形式中，第三倒角222及第四倒角232也可以为倒圆角。此外，值得说明的是，第一端面220可位于第一连接面2210及第三连接面2220之间，且第二端面230可位于第二连接面2310及第四连接面2320之间。

承上述，请再次参阅图5至图7所示，环形本体部21可具有一预定外径d、一预定内径d以及一预定宽度b，预定宽度b可为环形本体部21的宽度，即，预定外径d与预定内径d之间的差值的二分之一。此外，举例来说，预定外径d大于9毫米(millimeter，mm)，预定内径d可大于5毫米，预定宽度b可大于2毫米，环形本体部21的一截面面积可大于25平方毫米，开槽24可具有一预定间隙g，预定间隙g可介于3毫米至5毫米之间，然本发明不以此为限。另外，在其他实施形式中，预定宽度b的尺寸可介于5毫米至10毫米之间，然本发明不以此为限。

承上述，第一倒角221可具有一第一预定边宽l1及一第二预定边宽l2，第二倒角231可具有一第三预定边宽l3及一第四预定边宽l4。进一步来说，本发明的第一倒角221及第二倒角231以倒斜角作为举例说明，且倒斜角的角度可为45度，所以，第一预定边宽l1的尺寸与第二预定边宽l2的尺寸可彼此相同，且第三预定边宽l3的尺寸与第四预定边宽l4的尺寸可彼此相同，然本发明不以此为限。在其他实施形式中，倒斜角的角度可介于4.76度至85度之间，又或者是倒斜角的角度也可以是介于30度至60度之间，因此，第一预定边宽l1的尺寸与第二预定边宽l2的尺寸可彼此相异，且第三预定边宽l3的尺寸与第四预定边宽l4的尺寸可彼此相异。进一步来说，第一预定边宽l1及第二预定边宽l2的尺寸可小于预定宽度b的尺寸，且第三预定边宽l3及第四预定边宽的尺寸可小于预定宽度b的尺寸。举例来说，第一预定边宽l1的尺寸可介于预定宽度b的尺寸的5％至60％之间，且第三预定边宽l3的尺寸可介于预定宽度b的尺寸的5％至60％之间。此外，第二预定边宽l2的尺寸可介于预定宽度b的尺寸的5％至60％之间，且第四预定边宽l4的尺寸可介于预定宽度b的尺寸的5％至60％之间。然而，上述所举的例子只是其中一可行的实施方式而并非用以限定本发明。

承上述，进一步来说，第三倒角222可具有一第五预定边宽l5及一第六预定边宽l6，第四倒角232可具有一第七预定边宽l7及一第八预定边宽l8。本发明的第三倒角222及第四倒角232以倒斜角作为举例说明，且倒斜角的角度可为45度，所以，第五预定边宽l5的尺寸与第六预定边宽l6的尺寸可彼此相同，且第七预定边宽l7的尺寸与第八预定边宽l8的尺寸可彼此相同，然本发明不以此为限。在其他实施形式中，倒斜角的角度可介于0度至90度之间，又或者是倒斜角的角度也可以是介于30度至60度之间，因此，第五预定边宽l5的尺寸与第六预定边宽l6的尺寸可彼此相异，且第七预定边宽l7的尺寸与第八预定边宽l8的尺寸可彼此相异。进一步来说，第五预定边宽l5及第六预定边宽l6的尺寸可小于预定宽度b的尺寸，且第七预定边宽l7及第八预定边宽的尺寸可小于预定宽度b的尺寸。举例来说，第五预定边宽l5的尺寸可小于预定宽度b的尺寸的50％，且第七预定边宽l7的尺寸可小于预定宽度b的尺寸的50％。此外，第六预定边宽l6的尺寸可小于预定宽度b的尺寸的50％，且第八预定边宽l8的尺寸可小于预定宽度b的尺寸的50％。更进一步来说，第五预定边宽l5的尺寸可小于预定宽度b的尺寸的30％，且第七预定边宽l7的尺寸可小于预定宽度b的尺寸的30％。此外，第六预定边宽l6的尺寸可小于预定宽度b的尺寸的30％，且第八预定边宽l8的尺寸可小于预定宽度b的尺寸的30％。然而，上述所举的例子只是其中一可行的实施方式而并非用以限定本发明。

接着，请参阅图8所示，图8为本发明第二实施例的电流传感结构的另外一实施形式的立体示意图。由图8与图5的比较可知，在图8的实施形式中，电流传感结构2还可进一步包括：一阻隔层25，阻隔层25可披覆在环形本体部21、第一端部22以及第二端部23上，且阻隔层25的材质为非导磁材料或绝缘材料。借此，可避免导磁材料的环形本体部21、第一端部22以及第二端部23氧化、短路或触电。此外，值得说明的是，在其他实施形式中，当前述实施例的电流传感元件3设置在电流传感结构2的开槽24中时，阻隔层25也可以同时包覆电流传感元件3，以定位电流传感元件3相对于开槽24的位置。

接着，请参阅图9所示，9为本发明第二实施例的电流传感结构的另外一实施形式的前视示意图。由图9与图6的比较可知，在图9的实施形式中，电流传感结构2可以仅包括第一倒角221及第二倒角231，而不设置第三倒角222及第四倒角232。另外，须说明的是，图9中的第一倒角221及第二倒角231的结构特征与前述实施例相仿，在此不再赘述。

接着，请参阅图10所示，图10为本发明第二实施例的电流传感结构的再一实施形式的立体分解示意图。由图10与图6的比较可知，在图6的实施形式中，电流传感结构2可以是例如但不限于利用粉末冶金压制烧结成型的一体成型方式制作，而在图10的实施形式中，电流传感结构2可由多个片状结构20所组成，每一个片状结构20依序堆叠以形成电流传感结构2，且每一个片状结构20的形状彼此相同。此外，每一个片状结构20可分别包括环形本体部21、第一端部22、第二端部23以及开槽24，且每一个片状结构20是沿着传感空间210的中心轴(图中未标号)依序堆叠而形成电流传感结构2。进一步来说，每一个片状结构20可为硅钢片，借此，片状结构20可利用冲压裁切的方式进行制作，且由于每一个片状结构20是沿着传感空间210的中心轴(图中未标号)依序堆叠而形成电流传感结构2，所以，每一个片状结构20的形状彼此相同，进而能够增加电流传感结构2的组装效率。另外，值得说明的是，相邻的两个片状结构20之间可利用一粘着胶体(图中未示出)，将相邻的片状结构20彼此接合，而形成电流传感结构2。

第三实施例

首先，请参阅图11及图12所示，图11为本发明第三实施例的电流传感结构的立体示意图，图12为本发明第三实施例的电流传感结构的前视示意图。由图11与图6的比较可知，第三实施例与第一实施例最大的差别在于，第三实施例与第二实施例最大的差别在于，第三实施例所提供的电流传感结构2还可进一步包括一第一定位结构26以及一第二定位结构27，第一定位结构26可设置在环形本体部21上，第二定位结构27可设置在环形本体部21上且对应于第一定位结构26。

承上述，进一步来说，第一定位结构26及第二定位结构27可设置在环形本体部21的环形外表面211上，也就是说，环形本体部21为完整的c形环，而第一定位结构26及第二定位结构27是设置在c形环的外侧。此外，也可以利用第一定位结构26及第二定位结构27将电流传感结构2设置在前述实施例的载板1上，然本发明不以此为限。此外，第一定位结构26可包括一连接于环形本体部21的第一定位本体261以及一设置在第一定位本体261上的第一定位部262。第二定位结构27可包括一连接于环形本体部21的第二定位本体271以及一设置在第二定位本体271上的第二定位部272。

接着，请参阅图13所示，图13为本发明第三实施例的电流传感结构的另外一实施形式的立体分解示意图。由图13与图11的比较可知，在图11的实施形式中，电流传感结构2可以是例如但不限于利用粉末冶金压制烧结成型的一体成型方式制作，而在图13的实施形式中，电流传感结构2可由多个片状结构20所组成，每一个片状结构20依序堆叠以形成电流传感结构2，且每一个片状结构20的形状彼此相同。此外，每一个片状结构20可分别包括环形本体部21、第一端部22、第二端部23、开槽24、第一定位结构26以及第二定位结构27。此外，相邻的两个片状结构20中的其中一个片状结构20的第一定位结构26可抵靠在相邻的两个片状结构20中的另外一个片状结构20的第一定位结构26，且相邻的两个片状结构20中的其中一个片状结构20的第二定位结构27可抵靠在相邻的两个片状结构20中的另外一个片状结构的第二定位结构27。

承上述，举例来说，以图13的实施形式而言，第一定位结构26的第一定位部262及第二定位结构27的第二定位部272可为一铆点。借此，第一定位部262及第二定位部272相对于电流传感结构2的其中一表面可呈凸出状设置，且第一定位部262及第二定位部272相对于电流传感结构2的另外一表面可呈凹陷状设置。所以，当相邻的两个片状结构20彼此抵靠时，其中一个片状结构20的凸出状设置的第一定位部262及第二定位部272，可以抵靠在另外一个片状结构20的凹陷状设置的第一定位部262及第二定位部272，以使得多个片状结构20能依序堆叠而形成电流传感结构2。换句话说，第一定位结构26及第二定位结构27具有定位相邻的两个片状结构20之间的位置关系的效果。另外，值得说明的是，相邻的两个片状结构20之间除了利用第一定位结构26及第二定位结构27彼此卡合之外，还可利用一粘着胶体(图中未示出)，将相邻的片状结构20彼此接合，而形成电流传感结构2。

接着，请再次参阅图1至图4所示，并请一并参阅图14所示，图14为本发明实施例的电流传感模块应用在控制器装置上的使用状态示意图。举例来说，本发明的电流传感模块u及其电流传感结构2优选可应用于一控制器装置e，例如但不限于电动车的驱动器。控制器装置e可包括一第一导电元件c1、一第二导电元件c2、一第三导电元件c3、一第四导电元件c4及一第五导电元件c5，控制器装置e的第一导电元件c1、第二导电元件c2以及第三导电元件c3可分别连接于马达，而第四导电元件c4及第五导电元件c5可分别作为直流电的正极及负极。借此，当第一导电元件c1、第二导电元件c2、第三导电元件c3、第四导电元件c4及第五导电元件c5分别穿过电流传感模块u的载板1的贯穿孔10及电流传感结构2的传感空间210时，电流传感模块u可传感流经第一导电元件c1、第二导电元件c2、第三导电元件c3、第四导电元件c4及/或第五导电元件c5的电流值。

另外，须说明的是，虽然图14中的电流传感结构2是以图6所提供的电流传感结构2作为举例说明，但是，在其他实施形式中，也可以利用其他实施例中的电流传感结构2。此外，图14中的电流传感结构2的结构特征与前述实施例相仿，在此不再赘述。

实施例的有益效果

本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的电流传感模块u及其电流传感结构2，其能通过“第一端部22连接于环形本体部21的其中一端，且第一端部22上具有一第一倒角221”以及“第二端部23连接于环形本体部21的另外一端，且第二端部23上具有一第二倒角231”的技术方案，以提高气隙磁通密度的均匀性，并提高电流值的测量范围。此外，通过上述技术特征，本发明所提供的电流传感结构2的饱和电流可大于800arms，且线性误差小于0.2％。

更进一步来说，当电流传感结构2由多个片状结构20所组成时，不仅能够增加制造工艺上的便利性，同时，相较于现有技术利用粉末冶金压制烧结的电流传感结构，也能达到不易脆裂的效果。

更进一步来说，相较于现有技术利用纳米非晶材质，本发明所利用的硅钢片不仅成本较低，同时，还能利用第一倒角221及第二倒角的设置，而达到高线性、高电流测量范围的技术效果。再者，也解决了纳米非晶的粉末冶金工艺的容易脆裂问题。

更进一步来说，第一定位结构26及第二定位结构27是设置在环形本体部21的外侧，因此，能够避免应力提高、铁损提高所造成的传感线性度变差的问题产生。

以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的权利要求书的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的权利要求书的保护范围内。