一种电流传感器用聚磁环制造技术

一种电流传感器用聚磁环，属于电流传感器技术领域。本发明专利技术解决了现有电流传感器中的聚磁环尺寸大，成本高的问题。本发明专利技术包括四组开有气隙的圆环形磁环，所述四个圆形磁环结构和尺寸均相同，圆形磁环包括单晶硅材料磁环主体和软铁材料层，所述软铁材料层镀设在单晶硅材料磁环主体的外侧，所述软铁材料层的宽度小于单晶硅材料磁环主体的宽度；四个圆形磁环通过键合工艺由上到下依次组合成一体结构；所述一体结构中四个圆形磁环的气隙位置均相对应。本发明专利技术适用于作为电流传感器的聚磁环使用。

【技术实现步骤摘要】
一种电流传感器用聚磁环
本专利技术属于电流传感器

技术介绍
近年来，随着人们对新能源汽车用电动机、太阳能和风能发电逆变器的工作稳定性的要求不断提高，电流传感器被广泛应用于新能源、智能交通、工业控制、智能家电以及智能电网等领域的测量。非接触式电流传感器主要用于大电流的测量，该类型电流传感器的工作原理为：原边电流产生的磁场由聚磁环所收集，置于聚磁环中的霍尔元件对该磁场进行采集，产生一个与原边磁场等比例的霍尔电压，通过测量该霍尔电压的大小，就可实现对原边电流的隔离检测。目前，电流传感器的类型包括：霍尔、拾波线圈和磁通门电流传感器等。其中，霍尔电流传感器以工作功耗低，被测电流类型无限制，通过电磁隔离的形式输出电压或电流信号，输出精度高、响应速度快、温漂小等优点，在上述领域得到了广泛的应用。为降低外部磁场的影响，在霍尔电流传感器的设计中，绝大多数设计都是将霍尔元件放置在聚磁环的气隙位置。因此，聚磁环的制作显得至关重要，其生产效率直接决定了电流传感器产品的制造成本。然而，市场上销售的闭环电流传感器所使用的聚磁环主要由带全开口的单一铁芯和次级线圈组成。该种聚磁环在测量直流电流时均能满足应用，但是上述电流传感器中的聚磁环往往尺寸较大，使得电流传感器的体积较大、重量较重；另一方面，作为磁芯的聚磁环的价格往往较高，使得电流传感器的制作成本较高。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有电流传感器中的聚磁环尺寸大，成本高的问题，提出了一种电流传感器用聚磁环。本专利技术所述的一种电流传感器用聚磁环，包括四组开有气隙的圆环形磁环，所述四个圆形磁环结构和尺寸均相同，圆形磁环包括单晶硅材料磁环主体和软铁材料层，所述软铁材料层镀设在单晶硅材料磁环主体的外侧，所述软铁材料层的宽度小于单晶硅材料磁环主体的宽度；四个圆形磁环通过键合工艺由上到下依次组合成一体结构；所述一体结构中四个圆形磁环的气隙位置均相对应。进一步地，圆环形磁环的气隙为在圆环形磁环的侧壁开设的矩形口，所述矩形口的长度贯穿圆环形磁环的上、下两端。进一步地，软铁材料层的宽度大于二分之一的单晶硅材料磁环主体的宽度。进一步地，圆环形磁环的内径的范围为2.4mm到2.6mm。进一步地，圆环形磁环的外径的范围为7.4mm到7.6mm。进一步地，软铁材料层的厚度为1.3μm到1.7μm。进一步地，单晶硅材料磁环主体侧壁的厚度为395μm到405μm。进一步地，圆环形磁环气隙的宽度为2mm。本专利技术的霍尔电流传感器用于范围在±65A以内的电流，属于中小功率范畴，所以采用圆形结构，开口数为一个，当霍尔元件全部放入磁环开口气隙内时，通过霍尔元件的磁场为均匀磁场。因此，在设计磁环时，应控制磁环厚度及开口尺寸。根据霍尔电流传感器电路设计中所确定的霍尔元件的外形，可以确定开口气隙的合理尺寸为2mm。硅-软铁材料有着较高的饱和磁感应强度、较小的磁芯损耗和相对低廉的成本。此外，作为IC技术和MEMS技术中最常用的材料，采用硅-软铁材料制作聚磁环，可以有效减小聚磁环的尺寸及重量，且可以将误差控制在10μm以内，远高于常规的机械加工，使聚磁环具有良好的一致性。且本专利技术通过微加工工艺制作，结构设计简洁，解决了电流传感器体积较大、重量较重的问题，有效的降低电流传感器聚磁环的生产成本。附图说明图1是本专利技术所述电流传感器用新型聚磁环的俯视图；图2是本专利技术所述电流传感器用新型聚磁环的侧视图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。具体实施方式一：下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述电流传感器用新型聚磁环，包括四组开有气隙的圆环形磁环，所述四个圆形磁环结构和尺寸均相同，圆形磁环包括单晶硅材料磁环主体和软铁材料层，所述软铁材料层镀设在单晶硅材料磁环主体的外侧，所述软铁材料层的宽度小于单晶硅材料磁环主体的宽度；四个圆形磁环通过键合工艺由上到下依次组合成一体结构；所述一体结构中四个圆形磁环的气隙位置均相对应。本专利技术电流传感器用新型聚磁环，通过微加工工艺制作，结构设计简洁，解决了电流传感器体积较大、重量较重的问题，可有效降低电流传感器聚磁环的生产成本。具体实施方式二：下面结合图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一所述的一种电流传感器用聚磁环作进一步说明，圆环形磁环的气隙为在圆环形磁环的侧壁开设的矩形口，所述矩形口的长度贯穿圆环形磁环的上、下两端。具体实施方式三：本实施方式对实施方式一或二所述的一种电流传感器用聚磁环作进一步说明，软铁材料层的宽度大于二分之一的单晶硅材料磁环主体的宽度。具体实施方式四：本实施方式对实施方式一或二所述的一种电流传感器用聚磁环作进一步说明，圆环形磁环的内径的范围为2.4mm到2.6mm。具体实施方式五：本实施方式对实施方式一或二所述的一种电流传感器用聚磁环作进一步说明，圆环形磁环的外径的范围为7.4mm到7.6mm。具体实施方式六：本实施方式对实施方式一或二所述的一种电流传感器用聚磁环作进一步说明，软铁材料层的厚度为1.3μm到1.7μm。具体实施方式七：本实施方式对实施方式一或二所述的一种电流传感器用聚磁环作进一步说明，单晶硅材料磁环主体侧壁的厚度为395μm到405μm。具体实施方式八：本实施方式对实施方式一或二所述的一种电流传感器用聚磁环作进一步说明，圆环形磁环气隙的宽度为2mm。本专利技术所述的聚磁环呈圆型结构，开口气隙是指在沿聚磁环的截面方向切割掉一部分，从而形成开口气隙。本专利技术所述的聚磁环的制作方式为：在单晶硅片上蒸镀软铁，通过光刻、湿法腐蚀、干法刻蚀、划片等微加工工艺制作出符合要求的圆环结构。将每四组圆环叠加，通过键合工艺得到所需的新型聚磁环。虽然本专利技术所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本专利技术而采用的实施方式，并非用以限定本专利技术。任何本专利技术所属
内的技术人员，在不脱离本专利技术所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本专利技术的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电流传感器用聚磁环，其特征在于，包括四组开有气隙的圆环形磁环，所述四个圆形磁环结构和尺寸均相同，圆形磁环包括单晶硅材料磁环主体和软铁材料层，所述软铁材料层镀设在单晶硅材料磁环主体的外侧，所述软铁材料层的宽度小于单晶硅材料磁环主体的宽度；四个圆形磁环通过键合工艺由上到下依次组合成一体结构；所述一体结构中四个圆形磁环的气隙位置均相对应。

【技术特征摘要】
1.一种电流传感器用聚磁环，其特征在于，包括四组开有气隙的圆环形磁环，所述四个圆形磁环结构和尺寸均相同，圆形磁环包括单晶硅材料磁环主体和软铁材料层，所述软铁材料层镀设在单晶硅材料磁环主体的外侧，所述软铁材料层的宽度小于单晶硅材料磁环主体的宽度；四个圆形磁环通过键合工艺由上到下依次组合成一体结构；所述一体结构中四个圆形磁环的气隙位置均相对应。2.根据权利要求1所述一种电流传感器用聚磁环，其特征在于，圆环形磁环的气隙为在圆环形磁环的侧壁开设的矩形口，所述矩形口的长度贯穿圆环形磁环的上、下两端。3.根据权利要求1或2所述一种电流传感器用聚磁环，其特征在于，软铁材料层的宽度...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋尔冬，毕佳宇，王辉，张松，孙立凯，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十九研究所，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23