电流检测装置的制作方法

1.本发明涉及能够测定在汇流条中流动的电流的电流检测装置。


背景技术：

2.专利文献1中记载的电流传感器具备：一对屏蔽板，被配置为在厚度方向上夹住汇流条，并且由磁性材料构成；以及磁检测元件，配置于汇流条与一方的屏蔽板之间，对因在汇流条中流动的电流而产生的磁场的强度进行检测，屏蔽板被设为长度20mm以上、宽度24mm以上且38mm以下。由此，使得能够在测定大电流的用途中抑制磁饱和从而获得足够的屏蔽性能。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1日本特开2018－169305号公报


技术实现要素：

6.发明所要解决的问题
7.但是，在专利文献1中记载的电流传感器中，为了获得规定的屏蔽效果，将屏蔽板的宽度设为24mm以上，为了抑制磁饱和化率，将屏蔽板的宽度设为38mm以下，但在使大电流在汇流条中流动时，与磁检测元件侧的屏蔽板相比汇流条侧的屏蔽板处容易较早地发生磁饱和，若在一方的屏蔽板发生磁饱和，则通过磁检测元件获得的检测结果的直线性容易受损，存在无法维持高检测精度的问题。
8.因此，本发明的目的在于提供一种电流检测装置，该电流检测装置能够通过一对屏蔽件获得足够的屏蔽效果，并且能够在使大电流在汇流条中流动时防止在一对屏蔽件的一方发生磁饱和而损害检测结果的直线性，由此能够高精度地测定大电流。
9.用于解决问题的方法
10.为了解决上述课题，本发明的电流检测装置具备：板状的汇流条，供被测定电流流动；磁传感器，配置于在汇流条的厚度方向与汇流条对置的位置，对因被测定电流在汇流条中流动而产生的磁场进行检测；以及第一屏蔽件和第二屏蔽件，由磁性材料构成，其特征在于，在汇流条的厚度方向上，第一屏蔽件和第二屏蔽件夹住汇流条和磁传感器，第一屏蔽件配置于磁传感器侧，第二屏蔽件配置于汇流条侧，第一屏蔽件和第二屏蔽件被构成为：在被测定电流在汇流条中流动的状态下，第一屏蔽件的内部的磁通密度与第二屏蔽件的内部的磁通密度的比率成为1：1至1：2。
11.这样一来，将汇流条侧的第二屏蔽件的内部的磁通密度设为相对于磁传感器侧的第一屏蔽件相同至磁传感器侧的第一屏蔽件的二倍的范围，由此，能够防止在一方的屏蔽件处先发生磁饱和，从而能够确保检测结果的直线性，即使是大电流也能够以高精度进行检测。
12.在本发明的电流检测装置中，优选的是，汇流条呈带板状延伸，第一屏蔽件和第二
屏蔽件分别被配置为平行于汇流条，从第一屏蔽件至汇流条的距离比从第二屏蔽件至汇流条的距离短，第一屏蔽件和第二屏蔽件由相同的材质构成，并且俯视形状彼此相同，第二屏蔽件的厚度比第一屏蔽件的厚度大。在该构成中，优选的是，第一屏蔽件的厚度与第二屏蔽件的厚度的比率为1：1至1：2.5。
13.由此，能够将第一屏蔽件的内部的磁通密度与第二屏蔽件的内部的磁通密度的比率控制在1：1至1：2的范围，因此，在使大电流在汇流条中流动时，也能够防止在一对屏蔽件的一方发生磁饱和，从而能够进行确保检测结果的直线性的高精度的检测。
14.在本发明的电流检测装置中，优选的是，汇流条呈带板状延伸，第一屏蔽件和第二屏蔽件分别被配置为与汇流条平行，从第一屏蔽件至汇流条的距离比从第二屏蔽件至汇流条的距离短，第一屏蔽件和第二屏蔽件由相同的材质构成，并且沿着汇流条的延伸设置方向的长度和厚度彼此相同，在与延伸设置方向正交的宽度方向上，第二屏蔽件的宽度比第一屏蔽件的宽度小。在该构成中，优选的是，第一屏蔽件的宽度尺寸与第二屏蔽件的宽度尺寸的比率为1：1至1：0.3。
15.由此，能够将第一屏蔽件的内部的磁通密度与第二屏蔽件的内部的磁通密度的比率控制在1：1至1：2的范围，因此，在使大电流在汇流条中流动时，也能够防止在一对屏蔽件的一方发生磁饱和，从而能够进行确保检测结果的直线性的高精度的检测。
16.在本发明的电流检测装置中，优选的是，汇流条呈带板状延伸，第一屏蔽件和第二屏蔽件分别被配置为与汇流条平行，第一屏蔽件和第二屏蔽件由相同的材质构成，并且具有彼此相同的形状，从第一屏蔽件至汇流条的距离为从第二屏蔽件至汇流条的距离以下。在该构成中，优选的是，从第一屏蔽件至汇流条的距离与从第二屏蔽件至汇流条的距离的比率为1：0.2至1：1。
17.由此，能够将第一屏蔽件的内部的磁通密度与第二屏蔽件的内部的磁通密度的比率控制在1：1至1：2的范围，因此，在使大电流在汇流条中流动时，也能够防止在一对屏蔽件的一方发生磁饱和，从而能够进行确保检测结果的直线性的高精度的检测。
18.发明效果
19.根据本发明，能够通过一对屏蔽件获得足够的屏蔽效果，并且能够在使大电流在汇流条中流动时防止在一对屏蔽件的一方发生磁饱和而损害检测结果的直线性，由此能够高精度地测定大电流。
附图说明
20.图1(a)为表示本发明的实施方式的电流检测装置的基本构成的立体图，图1(b)为电流检测装置的分解立体图。
21.图2(a)为沿着图1(a)的a－a’线的剖视图，图2(b)为沿着图1(a)的b－b’线的剖视图。
22.图3(a)为表示第一实施方式的汇流条、磁传感器以及上下一对屏蔽件的位置与大小的关系的侧视图，图3(b)为表示一对屏蔽件的、磁通密度的比相对于厚度的比的关系的图表。
23.图4(a)为表示第二实施方式的汇流条、磁传感器以及上下一对屏蔽件的位置与大小的关系的侧视图，图4(b)为表示一对屏蔽件的、磁通密度的比相对于宽度的比的关系的
图表。
24.图5(a)为表示第三实施方式的汇流条、磁传感器以及上下一对屏蔽件的位置与大小的关系的侧视图，图5(b)为表示一对屏蔽件的磁通密度的比相对于各自与汇流条的距离的比的关系的图表。
具体实施方式
25.以下，参照附图对本发明的实施方式的电流检测装置详细地加以说明。
26.首先，基于图1和图2，对实施方式的电流检测装置10的基本的构成加以说明。各部件的大小或相对位置是参照图3～5针对各实施方式进行说明的。图1(a)为表示电流检测装置10的基本构成的立体图，图1(b)为电流检测装置10的分解立体图，图2(a)为沿图1(a)的a－a’线的剖视图，图2(b)为图1(a)的b－b’线的剖视图。
27.如图1(a)、图1(b)所示，电流检测装置10具备将上侧(图1的z1侧)的盖部件11a与下侧(图1(a)、图1(b)的z2侧)的外壳部件11b彼此固定而构成的大致长方体状的壳体11，三根汇流条21、22、23沿上述壳体11的宽度方向(图1(a)、图1(b)的y1－y2方向)贯通外壳部件11b。
28.三根汇流条21、22、23是彼此同一形状的导电性的板材，被配置为对置的两个板面分别对应于壳体11的上下，并且沿壳体11的宽度方向呈带状地延伸，在壳体11的长尺寸方向(图1(a)、图1(b)的x1－x2方向)等间隔地配置。
29.如图1(b)和图2(b)所示，在壳体11内，以沿长尺寸方向(x1－x2方向)延伸的方式配置有电路基板30，在该电路基板30上，在x－y面(包括x1－x2方向和y1－y2方向的面)中与汇流条21、22、23对应的位置分别配置有磁传感器31、32、33。磁传感器31、32、33的主体部的至少一部分相对于对应的汇流条上下(z1－z2方向)彼此对置。
30.另外，磁传感器31、32、33可以设于电路基板30的上表面和下表面中的任一方。
31.若以磁传感器32为例，则如图2(a)所示，磁传感器32被配置于与壳体11的宽度方向(y1－y2方向)的中心对应的位置，汇流条22与磁传感器32彼此上下对置。如图2(b)所示，在汇流条22的宽度方向(x1－x2方向)，磁传感器32以在x－y面中的位置对应的方式与汇流条22对置配置。由于如此与汇流条22对应地配置磁传感器32，所以，磁传感器32能够通过对由在汇流条22中流动的电流(被测定电流)产生的感应磁场进行检测来测定被测定电流的电流值。磁传感器32例如是使用gmr元件(巨磁阻效果元件)等磁阻效果元件来构成的。
32.磁传感器32被配置于盖部件11a内的第一屏蔽件41a和配置于外壳部件11b内的第二屏蔽件41b这一对屏蔽件从汇流条22的厚度方向的上下夹住。第一屏蔽件41a和第二屏蔽件41b作为由同一磁性材料构成的磁屏蔽件优选由强磁性体形成，并被配置为在上下方向上彼此平行地对置。第一屏蔽件41a和第二屏蔽件41b分别具有将俯视观察下矩形状的同一形状且同一大小的多个金属板上下层叠而得到的构成。如此，通过以夹住磁传感器32的方式配置第一屏蔽件41a和第二屏蔽件41b，使得磁传感器32遮挡由在邻接的汇流条21、23中流动的电流产生的感应磁场等外来磁场(外部磁场)，从而抑制其影响。
33.关于第一屏蔽件41a和第二屏蔽件41b的大小、以及第一屏蔽件41a和第二屏蔽件41b与磁传感器32的上下方向(z1－z2方向)上的距离的关系，图1(a)、图1(b)、图2(a)、图2(b)所示是假设地示出的，具体如以下的各实施方式所示。在各实施方式中，构成为：被测定
电流在汇流条21、22、23中流动的状态下的、第一屏蔽件41a的内部的磁通密度与第二屏蔽件41b的内部的磁通密度的比率成为1：1至1：2的范围，具体的构成在各实施方式的说明中加以记述。另外，上述“1：1至1：2的范围”中包括比率1：1和比率1：2，在以下的说明中同样表示的范围中也包括上限和下限。
34.另外，磁传感器32相对于汇流条22的配置、两个屏蔽件41a、41b相对于磁传感器32的配置以及这些配置所起到的作用
·
效果对于位于上述磁传感器32的左右相邻的两个磁传感器31、33也是相同的。
35.＜第一实施方式＞
36.图3(a)为表示第一实施方式的汇流条120、磁传感器130以及上下一对屏蔽件141a、141b的位置与大小的关系的侧视图，对各部件简化地加以表示。图3(b)为表示一对屏蔽件141a、141b的、磁通密度的比相对于厚度的比的关系的图表。
37.在第一实施方式中，针对图1和图2所示的电流检测装置10，如图3(a)所示，配置有汇流条120、磁传感器130以及上下一对屏蔽件141a、141b，并具有以下说明的那样的大小以及位置的关系。除此以外的构成与图1和图2所示的电流检测装置10相同，针对壳体11，贯通有多个由与上述汇流条21、22、23相同的材料构成的汇流条120，在壳体11内的电路基板30上，以与多个汇流条120分别对应的方式配置有多个磁传感器130，该多个磁传感器130分别被上下对置的两个屏蔽件141a、141b夹住。
38.图3(a)所示的汇流条120是沿壳体11的宽度方向(y1－y2方向)呈带板状地延伸(参照图1)，并且在上下方向(z1－z2方向)具有厚度d10，在左右方向(x1－x2方向)具有宽度w10的板状部件。
39.如图3(a)所示，磁传感器130的宽度方向(x1－x2方向)的中心与汇流条120的宽度方向的中心ax一致，并且，磁传感器130相对于汇流条120隔开上下方向(z1－z2方向)上的间隔c10来配置。
40.第一屏蔽件141a和第二屏蔽件141b被配置为其宽度方向(x1－x2方向)的中心与汇流条120的宽度方向的中心ax一致。第一屏蔽件141a的厚度为t11，上下方向(z1－z2方向)上的、与汇流条120的间隔被设定为d11。第二屏蔽件141b的厚度被设为比第一屏蔽件141a厚的t12，上下方向上的、与汇流条120的间隔被设定为比上述d11小的d12。两个屏蔽件141a、141b的宽度(x1－x2方向)彼此相同，并被设定为比汇流条120的宽度w10大。此外，第一屏蔽件141a和第二屏蔽件141b的延伸设置方向(y1－y2方向)的长度彼此相同，其俯视形状也彼此相同。
41.图3(b)示出将两个屏蔽件141a、141b与汇流条120的间隔d11、d12分别维持恒定并且改变了两个屏蔽件141a、141b的厚度t11、t12的情况下的各屏蔽件内的磁通密度的比。根据该结果可知，与两个屏蔽件141a、141b的厚度t11、t12相同的情况相比，使汇流条120侧的第二屏蔽件141b越厚，则磁通密度的比越大。即，使第二屏蔽件141b越厚，则磁传感器130侧的第一屏蔽件141a的磁通密度越相对变大。由此，通过对上下一对屏蔽件141a、141b的厚度的比进行调整，能够将该屏蔽件间的磁通密度的比设定为所希望的值。因此，如图3(a)所示，即使在将第二屏蔽件141b配置为比第一屏蔽件141a靠近汇流条120的情况下，也能够先于第一屏蔽件141a而通过靠近汇流条120的第二屏蔽件141b来防止发生磁饱和，能够确保通过磁传感器130获得的检测结果的直线性，从而在使大电流在汇流条120中流动时也能够
实现高精度的测定。
42.而且，若从通过磁传感器130获得的检测结果的直线性这一点来看，则一对屏蔽件141a、141b的磁通密度的比最优选成为1，若考虑图3(b)，则磁传感器130侧的第一屏蔽件141a与汇流条120侧的第二屏蔽件141b的厚度的比(t11：t12)成为1：2.5。此外，就实用性来讲，第一屏蔽件141a与第二屏蔽件141b的厚度的比优选为1：1以上，因此，若与上述的最优选的厚度的比结合，则优选为1：1至1：2.5的范围。在该范围中，根据图3(b)，第一屏蔽件141a与第二屏蔽件141b的磁通密度的比成为1：1至1：2的范围。
43.另外，第一实施方式的磁传感器130被配置为其宽度方向(x1－x2方向)的中心与汇流条120的宽度方向的中心ax一致，但只要磁传感器130和汇流条120在第一屏蔽件141a与第二屏蔽件141b对置的区域内即可，也可以配置为磁传感器130和汇流条120的宽度方向的中心彼此错开。通过这样地错开，例如，若使磁传感器130的信号端子或电源端子远离汇流条120，则即使在用于控制在汇流条120中流动的被测定电流的电压的打开/关闭的切换时从汇流条120产生噪声，也能够将对检测结果的影响抑制得小。
44.＜第二实施方式＞
45.图4(a)为表示第二实施方式的汇流条220、磁传感器230以及上下一对屏蔽件241a、241b的位置和大小的关系的侧视图，对各部件简化地加以表示。图4(b)为表示一对屏蔽件241a、241b的各屏蔽件内的磁通密度的比相对于宽度的比的关系的图表。
46.在第二实施方式中，针对图1和图2所示的电流检测装置10，如图4(a)所示，配置有汇流条220、磁传感器230以及上下一对屏蔽件241a、241b，并具有以下说明的那样的大小以及位置的关系。除此以外的构成与图1和图2所示的电流检测装置10相同，针对壳体11，贯通有多个由与上述汇流条21、22、23相同的材料构成的汇流条220，在壳体11内的电路基板30上，以与多个汇流条220分别对应的方式配置有多个磁传感器230，该多个磁传感器230分别被上下对置的两个屏蔽件241a、241b夹住。
47.图4(a)所示的汇流条220是沿壳体11的宽度方向(y1－y2方向)呈带状延伸，并且在上下方向(z1－z2方向)具有厚度d20，在左右方向(x1－x2方向)具有宽度w20的板状部件。
48.如图4(a)所示，磁传感器230的宽度方向(x1－x2方向)的中心与汇流条220的宽度方向的中心ax一致，并且，磁传感器230相对于磁传感器230隔开上下方向(z1－z2方向)上的间隔c20来配置。汇流条220的厚度d20、宽度w20以及汇流条220与磁传感器230的间隔c20分别等于第一实施方式的汇流条120的厚度d10、宽度w10以及汇流条120与磁传感器130的间隔c10。
49.第一屏蔽件241a和第二屏蔽件241b被配置为其宽度方向(x1－x2方向)的中心与汇流条220的宽度方向的中心ax一致。第一屏蔽件241a被设为厚度t20、宽度w21，上下方向(z1－z2方向)上的、与汇流条220的间隔被设定为d21。第二屏蔽件241b被设为与第一屏蔽件241a相同的厚度t20，宽度被设为比第一屏蔽件241a小的w22，上下方向上的、与汇流条220的间隔被设定为比上述d21小的d22。此外，第一屏蔽件241a和第二屏蔽件241b的延伸设置方向(y1－y2方向)的长度彼此相同。
50.图4(b)示出将两个屏蔽件241a、241b与汇流条220的间隔d21、d22分别维持恒定并且改变了两个屏蔽件241a、241b的宽度w21、w22的情况下的各屏蔽件内的磁通密度的比。根
据该结果可知，与两个屏蔽件241a、241b的宽度w21、w22相同的情况相比，使汇流条220侧的第二屏蔽件241b的宽度越小越窄，则磁通密度的比越大。即，使第二屏蔽件241b的宽度越小，则磁传感器230侧的第一屏蔽件241a的磁通密度越相对变大。由此，通过对上下一对屏蔽件241a、241b的宽度的比进行调整，能够将该屏蔽件间的磁通密度的比设定为所希望的值。因此，如图4(a)所示，即使在将第二屏蔽件241b配置为比第一屏蔽件241a靠近汇流条220的情况下，也能够先于第一屏蔽件241a而通过靠近汇流条220的第二屏蔽件241b来防止发生磁饱和，能够确保通过磁传感器230获得的检测结果的直线性，从而在使大电流在汇流条220中流动时也能够实现高精度的测定。
51.而且，若从通过磁传感器230获得的检测结果的直线性这一点来看，则一对屏蔽件241a、241b的磁通密度的比最优选成为1，若考虑图4(b)，则磁传感器230侧的第一屏蔽件241a与汇流条220侧的第二屏蔽件241b的宽度的比成为1：0.3。此外，就实用性来讲，第一屏蔽件241a与第二屏蔽件241b的宽度的比(w21：w22)优选为1：1以上(w21≥w22)，因此，若与上述的最优选的宽度的比结合，则优先为1：1至1：0.3的范围。在该范围中，根据图4(b)，第一屏蔽件241a与第二屏蔽件241b的磁通密度的比成为1：1至1：2的范围。
52.另外，其他的作用、效果、变形例与第一实施方式相同。
53.＜第三实施方式＞
54.图5(a)为表示第三实施方式的汇流条320、磁传感器330以及上下一对屏蔽件341a、341b的位置和大小的关系的侧视图，对各部件简化地加以表示。图5(b)为表示一对屏蔽件341a、341b内的磁通密度的比相对于一对屏蔽件341a、341b分别与汇流条320的距离的比的关系的图标。
55.在第三实施方式中，针对图1和图2所示的电流检测装置10，如图5(a)所示，配置有汇流条320、磁传感器330以及上下一对屏蔽件341a、341b，并具有以下说明的那样的大小以及位置的关系。除此以外的构成与图1和图2所示的电流检测装置10相同，针对壳体11，贯通有多个由与上述汇流条21、22、23相同的材料构成的汇流条320，在壳体11内的电路基板30上，以与多个汇流条320分别对应的方式配置有多个磁传感器330，该多个磁传感器330分别被上下对置的两个屏蔽件341a、341b夹住。
56.图5(a)所示的汇流条320是沿壳体11的宽度方向(y1－y2方向)呈带状延伸，并且在上下方向(z1－z2方向)具有厚度d30，在左右方向(x1－x2方向)具有宽度w30的板状部件。
57.如图5(a)所示，磁传感器330的宽度方向(x1－x2方向)的中心与汇流条320的宽度方向的中心ax一致，并且磁传感器330相对于汇流条320隔开上下方向(z1－z2方向)上的间隔c30来配置。汇流条320的厚度d30、宽度w30以及汇流条320与磁传感器330的间隔c30分别等于第一实施方式的汇流条120的厚度d10、宽度w10、以及汇流条120与磁传感器130的间隔c10。
58.第一屏蔽件341a和第二屏蔽件341b被配置为其宽度方向(x1－x2方向)的中心与汇流条320的宽度方向的中心ax一致。第一屏蔽件341a具有厚度t30，上下方向(z1－z2方向)上的、与汇流条320的间隔被设定为d31。第二屏蔽件341b被设为与第一屏蔽件341a相同的厚度t30，宽度也与第一屏蔽件341a相同，上下方向上的、与汇流条320的间隔被设定为比上述d31小的d32。此外，第一屏蔽件341a和第二屏蔽件341b的延伸设置方向(y1－y2方向)
的长度彼此相同，俯视形状也彼此相同。
59.图5(b)示出改变了两个屏蔽件341a、341b各自与汇流条320的距离的情况下的磁通密度的比。根据该结果，在第二屏蔽件341b与汇流条320的距离比第一屏蔽件341a与汇流条320的距离小的范围内，磁通密度的比变得比1小，在两个屏蔽件341a、341b各自与汇流条320的距离相同的情况下，磁通密度的比成为1。
60.即，使第二屏蔽件341b与汇流条320的距离d32越大，则磁传感器330侧的第一屏蔽件341a的磁通密度越相对变大。由此，通过对上下一对屏蔽件341a、341b各自与汇流条320的距离的比进行调整，能够将该屏蔽件间的磁通密度的比设定为所希望的值。由此，能够先于第一屏蔽件341a而通过汇流条320侧的第二屏蔽件341b来防止发生磁饱和，能够确保通过磁传感器330获得的检测结果的直线性，从而在使大电流在汇流条320中流动时也能够实现高精度的测定。
61.而且，鉴于通过磁传感器330获得的检测结果的直线性这一点，一对屏蔽件341a、341b的磁通密度的比最优选成为1，若考虑图5(b)，则磁传感器330侧的第一屏蔽件341a和汇流条320侧的第二屏蔽件341b各自与汇流条320的距离的比(d31：d32)成为1：1。此外，就实用性来讲，第一屏蔽件341a和第二屏蔽件341b各自与汇流条320的距离的比优选为1：0.2以上，因此，若与上述的最优选的厚度的比结合，则优选为1：0.2至1：1的范围。在该范围中，根据图5(b)，第一屏蔽件341a和第二屏蔽件341b的磁通密度的比成为1：1至1：2的范围。
62.另外，其他的作用、效果、变形例与第一实施方式或第二实施方式相同。
63.参照上述实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，在改良的目的或本发明的思想的范围内可以进行改良或变更。
64.工业上的可利用性
65.如以上那样，本发明的电流检测装置在能够在使大电流在汇流条中流动时防止在一对屏蔽件的一方发生磁饱和而损害检测结果的直线性，由此能够高精度地测定大电流这一点是有用的。
66.附图标记说明
67.10
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电流检测装置
68.11
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壳体
69.11a
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盖部件
70.11b
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外壳部件
71.21、22、23
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汇流条
72.30
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电路基板
73.31、32、33
ꢀꢀ
磁传感器
74.41a
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第一屏蔽件(磁屏蔽件)
75.41b
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第二屏蔽件(磁屏蔽件)
76.120、220、320
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汇流条
77.130、230、330
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磁传感器
78.141a、241a、341a
ꢀꢀ
第一屏蔽件
79.141b、241b、341b
ꢀꢀ
第二屏蔽件
80.ax
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汇流条的宽度方向的中心
81.c10、c20、c30
ꢀꢀ
磁传感器与汇流条的间隔
82.d10、d20、d30
ꢀꢀ
汇流条的厚度
83.d11、d21、d31
ꢀꢀ
第一屏蔽件与汇流条的间隔
84.d12、d22、d32
ꢀꢀ
第二屏蔽件与汇流条的间隔
85.t11、t12、t20、t30
ꢀꢀ
屏蔽件的厚度
86.w10、w20、w30
ꢀꢀ
汇流条的宽度
87.w21
ꢀꢀ
第一屏蔽件的宽度
88.w22
ꢀꢀ
第二屏蔽件的宽度