一种开环式霍尔电流传感器的制作方法

1.本发明涉及电流检测技术领域，尤其涉及一种开环式霍尔电流传感器。


背景技术：

2.霍尔电流传感器可以实现原边电流与测试电路的检测和隔离，同时具有测量范围宽、精度高、线性度好、响应时间短、等优点。当电流通过导线时，磁场将在导线周围产生，磁场的大小与通过导线的电流成正比。这种磁场可以通过软磁材料聚集，霍尔电流传感器的磁芯是由软磁材料制成的带有气隙的磁芯，常用的软磁材料有硅钢片、坡莫合金、纳米晶磁芯等。
3.目前市面上现有的开环型电流传感器中，插件芯片4个引脚的固定方式主要有以下三种：一是先将霍尔元件焊接在pcb上，然后通过灌入灌封胶对pcb整体固定，从而对霍尔元件进行固定；二是先将霍尔元件放置在定位槽内，然后通过往定位槽内灌入灌封胶，通过灌封胶固化对霍尔元件进行固定；三是通过塑胶壳体上面的卡扣固定霍尔针脚。
4.上述前两种方式主要通过灌封胶的固化对霍尔元件进行固定，工艺复杂、耗时长、效率低、操作难、生产成本无形加重。产品灌胶需要时间长，需要等胶干之后才能出货，而且灌封胶属于有害化学品，或多或少对人体及环境带来副作用，存在环境破坏及健康隐患。再者灌封胶固化后，一旦产品出现异常，无法返修，只能将整个产品丢弃报废，造成资源的浪费。最后一种方式主要是从塑胶结构上对霍尔元件进行固定，其塑胶壳体结构复杂，芯片位置无法保证，且模具成本较高。另外，传统磁芯固定方式采用704胶点胶固定，在点胶固定时，不能保证可编程芯片元件在磁芯缺口的中间位置。
5.目前，开环型电流传感器中插件芯片4个引脚焊接质量无法保证，与带有气隙的磁芯位置也无法保证，焊接时间也无法精确控制，如果焊接可编程芯片元件时间过长，会损坏元件，如果霍尔元件在磁芯中间的位置保证不了，会导致传感器性能不良。另外采用704胶点胶处理效率低下，胶干的时间过长，影响产品的出货。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种开环式霍尔电流传感器，以解决上述背景技术中遇到的问题。
7.为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
8.一种开环式霍尔电流传感器，包括上盖、电路板、金属电流线、磁芯和底壳，所述底壳的一侧贯穿连接有限位块，所述限位块的中部一侧开设有避让槽；所述磁芯安装在底壳内部并插装抵靠在限位块上，所述电路板的顶部固定有可编程霍尔元件，电路板的底部固定有针脚，电路板安装在底壳的内部另一侧，且其后端位于所述避让槽内；所述金属电流线卡持在所述限位块上，并与所述底壳一体式结构；所述上盖的外周与底壳卡接固定。
9.上述方案中，所述磁芯内侧顶部与限位块相匹配，所述磁芯通过气隙开口插入到所述底壳的内部。作为一种优选的方案，所述底壳的一侧设有支撑所述针脚装配的支撑座，
所述针脚通过插入支撑座中和外界安装连接。
10.上述方案中，所述上盖的四周外框底部设有母卡扣，所述底壳的四周外框顶部设有与母卡扣相配合的公卡扣。所述上盖的内侧设有将所述电路板压紧的电路板顶柱，所述底壳的内侧设有将所述电路板支撑起来的支撑结构。所述上盖的内侧设有将所述磁芯的两侧固定的磁芯限位筋。
11.作为一种优选的方案，所述金属电流线与底壳通过注塑一体成型。进一步的，所述金属电流线整体呈u型结构，且采用紫铜板制成，折弯处设有90度三角加强筋。所述针脚是通过插焊焊接于所述电路板上，所述可编程霍尔元件是通过贴焊与电路板连接。所述可编程霍尔元件为可编程线性霍尔传感器芯片，所述磁芯采用锰锌铁氧体材料制成。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明相对于现有设计，具有全新的外观结构；磁芯的固定方式可靠牢固；可编程霍尔元件的定位准确，固定可靠，可实现生产效率高，自动化程度高，方便产品安装与维护；本开环式霍尔电流传感器，不需要通过强力胶固定，更不需要传统的灌封胶来固定，整个装配过程简单，可靠性高，能够降低人工成本和生产成本。
附图说明
13.参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：
14.图1为本发明的整体结构示意图；
15.图2为本发明爆炸结构示意图；
16.图3为图1另一视角的爆炸结构示意图；
17.图4为本发明装配剖面结构示意图；
18.图5为本发明上盖卡扣剖面结构示意图；
19.图6为本发明底壳内部卡扣剖面结构示意图；
20.图7为本发明在实施时的安装流程示意图。
21.图中标号：1-上盖；2-可编程霍尔元件；3-电路板；4-针脚；5-金属电流线；6-磁芯；7-底壳；8-限位块；9-电路板顶柱；10-磁芯限位筋；11-支撑座；12-避让槽。
具体实施方式
22.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示本发明有关的构成。
23.根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
24.下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
25.如图1至图6所示，一种开环式霍尔电流传感器，包括上盖1、电路板3、金属电流线5、磁芯6和底壳7。底壳7为u型结构，底壳7的一侧贯穿连接有限位块8，将两侧外框连接起
来，并且在限位块8的中部一侧开设有避让槽12，避让槽12为开口的u型结构，该避让槽12位于朝内的一侧。
26.根据该限位块8的设计，磁芯6安装在底壳7内部并插装抵靠在限位块8上，磁芯6内侧顶部与限位块8相匹配，磁芯6通过气隙开口插入到底壳7的内部，插入后可以限制磁芯6的前后移动。实施时，磁芯6内侧顶部与限位块相匹配，磁芯的一侧设有与限位块8相连通的插口，所述磁芯6通过插口插入到底壳7的内部，限位块8对磁芯的装配起到防呆作用。
27.当磁芯6安装在底壳7的内部时，磁芯6与底壳7内侧的过盈配合间隙为0.03mm，两内侧之间距离公差走负0.05mm，磁芯宽度公差走正0.02mm，这样保证磁芯6在底壳7的内部安装位置稳固，不会出现晃动现象。磁芯6装入底壳7内时，磁芯6的内侧顶部自动装入限位块8的位置，底壳7上限位块8对磁芯的装配起到防呆作用，磁芯6反装将无法装入。
28.作为一种优选的方案，上盖1的内侧设有将磁芯6的两侧固定的磁芯限位筋10，磁芯限位筋10的底部设有过渡斜边，以便于为卡住磁芯6的两侧提供导向作用。在限位块8的作用下，可以限制磁芯6前后移动，而在磁芯限位筋10的作用下，可以限制磁芯6左右移动，并且因插入后磁芯6的内侧顶部自动装入限位块8的位置，在上盖1扣合在底壳7时，也将磁芯6的上下方向的移动进行了限定，所以磁芯6安装后，其六个方向均无法移动，从而获得精准的定位安装。
29.根据该避让槽12的设计，电路板3的顶部固定有可编程霍尔元件2，电路板3的底部固定有针脚4，电路板3安装在底壳7的内部另一侧，且其后端位于避让槽12内，电路板3插装在避让槽12后，避让槽12将限定电路板3的安装位置，使其更加精确。
30.具体的，在底壳7中的限位块8处开设有用于可编程霍尔元件2安装的避让槽12，避让槽12与电路板3留有0.05mm的安装间隙，又通过与底壳7上的卡扣连接，安装精度为0.1mm紧配合，同时保证可编程霍尔元件2通过电路板3插入避让槽12中位置精度。
31.在实施时，针脚4是通过插焊焊接于电路板3上，可编程霍尔元件2是通过贴焊与电路板3连接。可编程霍尔元件2通过贴焊接方式与电路板3连接，然后与底壳7卡扣完成装配，可以使可编程霍尔元件2中感应精度位置得到保障，盖上上盖1后，通过卡扣与底壳7连接，完成最终装配。
32.底壳7的一侧设有支撑针脚4装配的支撑座11，支撑座11为中间开设有呈通孔的柱状结构，针脚4通过插入支撑座11中的通孔和外界安装连接。当针脚4插装在支撑座11后，既可以为针脚4的各条引线提供绝缘作用，也将各条引线进行了有序隔开。
33.作为一种优选的方案，上盖1的内侧设有将电路板3压紧的电路板顶柱9，电路板顶柱9为柱状结构，底壳7的内侧设有将电路板3支撑起来的支撑结构，该支撑结构为平板状结构，并且与避让槽12的槽底持平。在上盖1与底壳7卡扣在一起后，上盖1内侧的电路板顶柱9将电路板3顶在平板状的支撑结构上，对电路板3的安装位置进行定位。
34.金属电流线5卡持在限位块8上，并与底壳7一体式结构。在实施时，金属电流线5与底壳7通过注塑一体成型，降低安装的难度，提供安装的精度。金属电流线5整体呈u型结构，且采用紫铜板制成，折弯处设有90度三角加强筋，用于提高金属电流线5与其他元器件连接时的稳定性，稳定输送电流。
35.金属电流线5的两侧端部设有引脚，在底壳7的内部时通过限位块8将金属电流线5的中部进行包裹，金属电流线5为用于过电流用的引脚，通过金属电流线5将电流从电路板
上传递出去。
36.在本发明中，上盖1的外周与底壳7卡接固定。具体的，作为一种优选的方案，上盖1的四周外框底部设有母卡扣，底壳7的四周外框顶部设有与母卡扣相配合的公卡扣，用于方便两者进行卡扣固定。实施时，上盖1内侧上设有4个母卡扣和4个电路板顶柱、带有导向结构的磁芯限位筋10，底壳7内侧上设有2个电路板卡扣和电路板支撑结构；上盖1通过外侧上设有4个公卡扣结构与底壳7卡接固定。可参阅图4至图5，上盖1与底壳7的卡接固定采用非水平线固定，比如前后方向的公母卡扣在底部前后两侧，而两侧的公母卡扣在中部位置，因磁芯6的安装部位比电路板3的安装部位占用的体积大，其两侧的公母卡扣也处于非水平线固定，即侧面带有过渡台阶，通过采用非水平线固定提高两者固定的紧密型，保证内部安装的磁芯6及电路板3的位置精确度。
37.在实施时，可编程霍尔元件2为可编程线性霍尔传感器芯片，考虑用编程芯片来取消调零、调幅2个电位器，使每个产品节约1.7元的成本。调零点、幅度由原来的手工调电位器再点漆，改为电脑编程来完成，调试效率提升了4倍以上。
38.磁芯6采用锰锌铁氧体材料制成，锰锌铁氧体材料的成本价格低廉，用铁氧体材质为磁芯尺寸开模生产，尺寸精确容易控制。铁氧体磁芯成本比现有的硅钢片、坡莫合金、纳米晶磁芯成本低，实际生产中每个磁芯6成本降低了近3倍之多，从而使整体产品的成本价降低，创造出更多的经济效益。
39.该开环式霍尔电流传感器各组件安装时，请参阅图7，在安装时，先将可编程霍尔元件2和针脚4安装在电路板3上，而后将组装后的电路板3安装在底壳7上，然后在将磁芯6插装在底壳7中的限位块8上，最后将上盖1口和在底壳7的顶部。因金属电流线5在前期与底壳7注塑为一体，因此不需要额外的安装。
40.在本发明中，本开环式霍尔电流传感器，只装配了一个可编程霍尔元件2，由于避让槽12底面和电路板3的支撑面设计时，在同一水平面上，这就保证了可编程霍尔元件2通过与电路板3焊接后的安装精度。最后安装时盖上上盖1，经过上盖1的4个电路板顶柱9压紧电路板3后，限定了可编程霍尔元件2在磁芯6气隙中间的平行度，电路板3与磁芯6气隙中整体平行也得到保障，因而，使得可编程霍尔元件2能够精准的装配在底壳7中，避免了可编程霍尔元件2因位置装配不良，影响传感器的测试性能，因而导致传感器性能不良的问题，更好的保障产品质量。
41.综上所述，本开环式霍尔电流传感器，底壳7与上盖1之间通过4个卡扣结构连接，固定可靠，并存在止口结构设计，稳定性高；磁芯6设有偏心气隙，磁芯6通过穿孔方式装入底壳7，磁芯6两侧过盈设计，装配时能保证磁芯6切口气隙位置精度；电路板3与底壳7装配时，设有定位柱结构及卡扣固定结构，装配时能保证可编程霍尔元件2位置定位准确可靠，确保霍尔感应点在磁芯切口的上下左右中心的位置；同时，也方便拆卸和维护。可编程霍尔元件2通过贴焊方式与电路板3连接，可实现生产效率高，自动化程度高；底壳7与金属电流线5通过注塑成为一体，而后与电路板3装配，牢固可靠。通过上述方式，可实现整个产品，在装配过程中，操作简单，测量精度高，同时，塑件壳体结构设计简单，可靠性高，安装简易方便，产品与外界信号传输时，安装固定牢靠。
42.本发明相对于现有设计，具有全新的外观结构；磁芯6的固定方式可靠牢固；可编程霍尔元件2的定位准确，固定可靠，可实现生产效率高，自动化程度高，方便产品安装与维
护；本开环式霍尔电流传感器，不需要通过强力胶固定，更不需要传统的灌封胶来固定，整个装配过程简单，可靠性高，能够降低人工成本和生产成本。另外，在产品测试阶段，采用针脚焊方式时，可编程霍尔元件2与外界信号输出稳定，在安装测试时，针脚插拔固定结构牢靠，不会影响可编程霍尔元件2的位置，因而也不会影响产品的测试性能输出。而且，采用铁氧体磁芯后，铁氧体磁芯成本比现有的硅钢片、坡莫合金、纳米晶磁芯成本低，从而使整体的产品成本降低，创造出更多的经济效益。
43.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。这些未公开的要素，均属于本领域的技术人员能够获知的现有技术。
44.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式，并不用于限定本发明保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种开环式霍尔电流传感器，其特征在于：包括上盖(1)、电路板(3)、金属电流线(5)、磁芯(6)和底壳(7)，所述底壳(7)的一侧贯穿连接有限位块(8)，所述限位块(8)的中部一侧开设有避让槽(12)；所述磁芯(6)安装在底壳(7)内部并插装抵靠在限位块(8)上，所述电路板(3)的顶部固定有可编程霍尔元件(2)，电路板(3)的底部固定有针脚(4)，电路板(3)安装在底壳(7)的内部另一侧，且其后端位于所述避让槽(12)内；所述金属电流线(5)卡持在所述限位块(8)上，并与所述底壳(7)一体式结构；所述上盖(1)的外周与底壳(7)卡接固定。2.根据权利要求1所述的一种开环式霍尔电流传感器，其特征在于：所述磁芯(6)内侧顶部与限位块(8)相匹配，所述磁芯(6)通过气隙开口插入到所述底壳(7)的内部。3.根据权利要求1所述的一种开环式霍尔电流传感器，其特征在于：所述上盖(1)的四周外框底部设有母卡扣，所述底壳(7)的四周外框顶部设有与母卡扣相配合的公卡扣。4.根据权利要求1所述的一种开环式霍尔电流传感器，其特征在于：所述上盖(1)的内侧设有将所述电路板(3)压紧的电路板顶柱(9)，所述底壳(7)的内侧设有将所述电路板(3)支撑起来的支撑结构。5.根据权利要求1所述的一种开环式霍尔电流传感器，其特征在于：所述上盖(1)的内侧设有将所述磁芯(6)的两侧固定的磁芯限位筋(10)。6.根据权利要求1所述的一种开环式霍尔电流传感器，其特征在于：所述底壳(7)的一侧设有支撑所述针脚(4)装配的支撑座(11)，所述针脚(4)通过插入支撑座(11)中和外界安装连接。7.根据权利要求1所述的一种开环式霍尔电流传感器，其特征在于：所述可编程霍尔元件(2)为可编程线性霍尔传感器芯片，所述磁芯采用锰锌铁氧体材料制成。8.根据权利要求1所述的一种开环式霍尔电流传感器，其特征在于：所述金属电流线(5)与底壳(7)通过注塑一体成型；所述针脚(4)是通过插焊焊接于所述电路板(3)上；所述可编程霍尔元件(2)是通过贴焊与电路板(3)连接。9.根据权利要求8所述的一种开环式霍尔电流传感器，其特征在于：所述金属电流线(5)整体呈u型结构，且采用紫铜板制成，折弯处设有90度三角加强筋。

技术总结
本发明涉及一种开环式霍尔电流传感器，包括上盖、电路板、金属电流线、磁芯和底壳，所述底壳的一侧贯穿连接有限位块，所述限位块的中部一侧开设有避让槽；所述磁芯安装在底壳内部并插装抵靠在限位块上，所述电路板的顶部固定有可编程霍尔元件，电路板的底部固定有针脚，电路板安装在底壳的内部另一侧，且其后端位于所述避让槽内；所述金属电流线卡持在所述限位块上，并与所述底壳一体式结构；所述上盖的外周与底壳卡接固定。本发明相对于现有设计，具有全新的外观结构，不需要通过强力胶固定，更不需要传统的灌封胶来固定，整个装配过程简单，可靠性高，能够降低人工成本和生产成本。能够降低人工成本和生产成本。能够降低人工成本和生产成本。


技术研发人员：韩连子 郭志永 王震
受保护的技术使用者：南京照通智慧科技有限公司
技术研发日：2023.07.21
技术公布日：2023/9/13