專利名稱：電流傳感器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種特別是用作補償電流傳感器的帶有磁性模塊的電流傳感器裝置。
背景技術(shù)：
在無接觸地測量電流時，尤其使用電流傳感器，其中對由流經(jīng)所謂的一次導(dǎo)線的待測電流(一次電流)產(chǎn)生的磁場進行分析，由此求得實際在一次導(dǎo)線中流動的電流。無接觸地工作的、即不與一次導(dǎo)線直流接觸的電流傳感器特別是應(yīng)用于大電流。電流傳感器的設(shè)計特別是其所使用的磁場傳感器和磁性模塊可以多種多樣。磁場傳感器主要是感性工作的或者基于霍爾效應(yīng)的傳感器類型。為了使磁場集束或引導(dǎo)磁場，使用軟磁性元件(例如磁芯)，這種元件是磁性模塊的最小組成部分。例如就所謂的補償電流傳感器而言，用由補償電流產(chǎn)生的強度已知的磁場將由一 次電流產(chǎn)生的磁場補償為零，其中使用封閉結(jié)構(gòu)的比如環(huán)形或矩形環(huán)狀結(jié)構(gòu)的磁芯作為軟磁性元件，其中設(shè)有用于容納磁場探針的氣隙。借助磁場探針來測量在未完全補償時留下來的剩余磁場，并根據(jù)補償電流進行事后調(diào)節(jié)。補償電流在此是一次電流的量度。然而，特別是在測量大電流例如高于500A的電流時，會出現(xiàn)各種不同的問題。例如,一次導(dǎo)線在大電流情況下具有相應(yīng)大的橫截面。就用于大電流的補償電流傳感器而言，為了保持磁性模塊的總體尺寸盡可能小，適當(dāng)?shù)剡x擇磁性模塊的容納一次導(dǎo)線的內(nèi)部開口的幾何形狀，使得磁性模塊與一次導(dǎo)線之間的空閑空間盡可能小。然而，一次導(dǎo)線可能既有圓形橫截面，又有矩形橫截面，從而僅能針對各一次導(dǎo)線橫截面來優(yōu)化磁性模塊，而其它一次導(dǎo)線橫截面則不可使用或者僅能有限地使用。如果磁性模塊例如具有矩形的內(nèi)部開口，比如用于容納帶形導(dǎo)線，則通?？梢詢H給芯的兩側(cè)設(shè)置繞組，這限制了可能的測量范圍，提高了電流傳感器的非線性度，由此也引起測量結(jié)果失真(測量錯誤)。而這在使用圓形的均勻地纏繞的環(huán)狀芯時就沒有問題，卻明顯地提高了繞制成本，進而明顯地提高了總價格，此外，就帶有圓形內(nèi)部開口的給定環(huán)狀芯而言，僅能以導(dǎo)線的減小的橫截面，進而以減小的最大一次電流對具有矩形橫截面的一次導(dǎo)線進行測量。另一問題在于，若一次電流較大，進而引起一次導(dǎo)線的橫截面較大，則磁性模塊需要相應(yīng)大小的傳感器芯，以便能夠使得“較大的”一次導(dǎo)線穿過內(nèi)部開口。此外，隨著一次電流的增大，對芯的非對稱磁化磁場(Aussteuerung)的影響也增大,如果例如電流導(dǎo)線在內(nèi)部開口中的位置不固定，進而使得磁性模塊出現(xiàn)局部飽和。這種飽和會引起非線性，進而引起測量錯誤。由于即使就傳統(tǒng)的補償電流傳感器而言，氣隙中的磁場也基本保持為零，所以在磁芯的其它區(qū)域會出現(xiàn)相對大的磁場，這是因為由于漏磁通量而無法對補償電流和一次電流進行補償。這導(dǎo)致大的測量錯誤，目前人們采用大的芯橫截面對其予以克服
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的因此是，提出一種相比之下有所改善的電流傳感器裝置。該目的通過一種根據(jù)權(quán)利要求I的電流傳感器裝置得以實現(xiàn)。本發(fā)明構(gòu)思的設(shè)計和改進是從屬權(quán)利要求的主題。該目的特別是通過一種電流傳感器裝置來實現(xiàn)，其帶有用于引導(dǎo)待測電流的一次導(dǎo)線、至少兩個用于測量磁場的磁場探針、磁芯，該磁芯具有封閉的、包圍一次導(dǎo)線的、任意成型的環(huán)狀結(jié)構(gòu)和至少兩個分別容納磁場探針之一的凹口。


下面借助附圖中所示的實施例詳述本發(fā)明，其中相同的或相似的部件標(biāo)有相同的附圖標(biāo)記。其中
圖I為尚未組裝在一起的兩組件式磁芯的簡化草圖，其在組裝狀態(tài)下近似為矩形的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，且在兩個磁芯部分的一端上各有一個口袋形的凹口；
圖2為已組裝在一起的兩組件式磁芯的簡化草圖，其近似為矩形的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，且在兩·個磁芯部分的兩端上在接合部位有相互對應(yīng)的口袋形的凹口 ；
圖3為由板材層構(gòu)成的磁芯的一個區(qū)段的簡化草圖，其芯層在兩個磁芯部分的接合部位搭疊；
圖4為根據(jù)圖3的磁芯的簡化草圖，其在接合部位有一個凹口，以及不同類型的芯板材構(gòu)成板材層；
圖5為已組裝在一起的兩組件式磁芯的簡化草圖，其近似為矩形的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，且在接合部位局部地搭疊；
圖6為已組裝在一起的兩組件式磁芯的簡化草圖，其近似為矩形的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，且在接合部位完全地搭疊；
圖7為已組裝在一起的兩組件式磁芯的簡化草圖，其近似為矩形的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，在接合部位局部地搭疊，且相距接合部位間隔開地布置有凹口 ；
圖8為磁性模塊的示意性草圖，其帶有組裝在一起的近似為矩形環(huán)狀結(jié)構(gòu)的兩組件式磁芯、四個繞組以及一個為矩形的和圓形的橫截面設(shè)計的一次導(dǎo)線引導(dǎo)件(Leiterfiihrung)；
圖9為比如應(yīng)用于根據(jù)圖2的裝置的接合部位的詳 圖10為根據(jù)圖9的接合部位的詳圖，其帶有斜角；
圖11為類似于圖10的接合部位詳圖，其中在芯層之間進行搭疊；
圖12為接合部位的詳圖，其中一個邊腿在接合部位具有縮窄部，且在芯層之間進行搭疊，以及在外邊棱上設(shè)有傾斜部；
圖13為接合部位的詳圖，其中兩個邊腿在接合部位都具有縮窄部，且在芯層之間進行搭疊，以及在外邊棱上設(shè)有傾斜部；
圖14為根據(jù)圖I的接合部位的詳圖，其中這些邊腿按相反的順序相互排列，且在芯層之間進行搭疊，以及在外邊棱上設(shè)有傾斜部；
圖15為根據(jù)圖13的接合部位的詳圖，其縮窄部和邊腿搭疊區(qū)域采用了其它設(shè)計；
圖16為根據(jù)圖13的接合部位的詳圖，其縮窄部和邊腿搭疊區(qū)域也采用了其它設(shè)計； 圖17為根據(jù)圖I的接合部位在組裝狀態(tài)下的詳圖；圖18為根據(jù)圖6的接合部位的詳圖，其中凹口并未延伸到搭疊區(qū)域中；
圖19為接合部位的詳圖，其帶有兩個與搭疊區(qū)域鄰接的凹口 ；
圖20為根據(jù)圖17的接合部位的詳圖，其帶有延長到另一邊腿中的凹口 ；
圖21為針對不同的一次導(dǎo)線位置測得的無氣隙磁芯的一次電流的電流誤差的線性度曲線 圖22為利用一個探針以及兩個探針的磁性模塊的一次電流的電流誤差的線性度曲線
圖23為利用兩個內(nèi)部切向場探針的電流傳感器的一次電流的電流誤差的線性度曲線 圖。
具體實施例方式圖I示出一種兩組件式磁芯I (例如應(yīng)用在電流傳感器特別是補償電流傳感器的磁性模塊中)，其處于尚未組裝的狀態(tài)。磁芯I的兩個部分在此由兩個相同設(shè)計的、L形彎曲的邊腿2和3構(gòu)成，其中的每個邊腿都例如具有矩形的或其它合適的芯橫截面(未示出)，且具有例如在中間彎曲90°的進而帶有彎曲部4、5的芯棒形式。彎曲部4、5在此可以精確地形成直角，帶有尖銳的邊棱，但也可以一如圖所示一按任意方式形成倒圓或傾斜部。在這種棒的端面上各設(shè)有沿棒的縱向伸展的凹口 6或7，這些凹口被設(shè)置用來容納磁場探針。凹口 6和7在此可以經(jīng)過設(shè)計，使其朝向芯材料的全部面封閉，但用于磁場探針引線的小穿孔除外，或者朝向一側(cè)或兩側(cè)敞開。于是在組裝芯I時，兩個邊腿2和3相互對接地布置，使得具有凹口 6或7的邊腿端部的端面與另一邊腿3或2的端部的側(cè)面分別對接頂靠。由此遮蓋住凹口 6或7的端面。若凹口僅在一處即在端側(cè)敞開，則在這種情況下還要注意能夠牽引磁場探針的導(dǎo)線。在組裝狀態(tài)下，產(chǎn)生一個用于穿過一次導(dǎo)線的內(nèi)部開口 8，該一次導(dǎo)線很大程度上封閉，且被磁芯I環(huán)形地包圍。在這種情況下，邊腿2和3之間的接合部位形成氣隙，但該氣隙的間隙寬度小，例如小于O. 1mm。該氣隙通常系指兩個相互靠近的對置面之間的空間。間隙寬度在此是兩個面的垂線相互間的間距。有效的間隙寬度是指間隔開的非平面形成物換算成平面后的間距。圖2中示出了圖I所示磁芯I的一種變體。在這里，邊腿2或3中的凹口 6或7分別在對接的另一邊腿3或2中以凹口 9或10的形式續(xù)延。因此，凹口 9或10垂直于相應(yīng)邊腿端部的縱向延伸，而凹口 6和7在另一邊腿端部上分別沿縱向延伸。凹口 6、7、9、10由此垂直于在接合部位產(chǎn)生的邊界面，且允許用于測量磁通量(Fluss)的磁場探針插入相應(yīng)的氣隙中，盡管氣隙的間隙寬度較小。圖3示出了在磁芯11的兩個邊腿12和13之間形成接合部位的另一種基本方案。不同于圖I和2的實施例，兩個邊腿12和13在其接合部位并非在面(平面)上相互對接，而是設(shè)有搭疊部(非平面)，從而一如圖所示一例如以交替的順序在一個方向上(或者以任一順序和/或在一個或多個任意其它方向上)使得形成芯的板材組的板材垂直于表不接合部位的虛擬的邊界面(在圖中用虛線示出)回縮(zuriickversetzen),且相應(yīng)的配合件即另一邊腿的相應(yīng)板材層分別突出于邊界面。圖3在此示出邊腿12和13處于未組裝的狀態(tài)下。當(dāng)磁芯比如通過接近移動(圖中用箭頭示出)組裝在一起時才出現(xiàn)搭疊。在接合部位形成在空間上不同地延伸的氣隙，這些氣隙由于搭疊而相比于圖I和2所示的磁芯具有更小的有效間隙寬度。圖4涉及邊腿12和13的在圖3中示出的布置方式的改進，其中板材層由不同類型的芯板材比如不同的合金制成，或者具有不同的厚度。就該實施例而言，還在邊腿13中設(shè)有凹口 16，在該凹口中可以安裝磁場傳感器22。磁場傳感器22可以替代地并非一如圖3中所示一布置在凹口中，而是布置在磁芯的內(nèi)側(cè)面(內(nèi)壁)上，從而它于是位于一次導(dǎo)線與磁芯之間。圖5完整地示出根據(jù)圖3或4的磁芯 11處于組裝在一起的狀態(tài)下，其中該磁芯的基本結(jié)構(gòu)類似于圖I和2的磁芯I。如已述那樣，兩組件式設(shè)計的磁芯11在此包括兩個邊腿12和13，這些邊腿為棒狀設(shè)計，且在中間垂直地彎曲而產(chǎn)生彎曲部14或15。當(dāng)前磁芯11的彎曲部14和15也為倒圓設(shè)計，但可以構(gòu)造成任一其它合適的形狀，比如頂角削平，從而形成多于四個角的磁芯。如同根據(jù)圖I和圖2的實施例一樣,一個邊腿12或13的一端的端面也與另一邊腿13或12的另一端的側(cè)面對頂。邊腿12和13的一端的側(cè)面分別與另一邊腿的端面對頂，該端部具有凹口 16或17，這些凹口分別朝向另一邊腿13或12的方向，但并不敞開。在本實施例中，開口設(shè)置在垂直于相互對接的面的至少一個面上。不同于圖I和2所示的磁芯1，根據(jù)圖5的磁芯11在接合部位局部地也就是在部分接縫區(qū)域(接合部位)中也設(shè)有如圖3和4中的搭疊部19或20。搭疊部19和20在此例如僅延伸經(jīng)過兩個邊腿12和13的寬度的一部分，而不是延伸經(jīng)過整個寬度。在余下的部位，接合部位的設(shè)計與根據(jù)圖I和2的磁芯I相同，也就是說，一個邊腿的一端的端面與另一邊腿的端部的側(cè)面分別傾斜地對接。凹口 16和17沿邊腿端部的縱向延伸。設(shè)置在凹口16和17中的(未示出的)探針因而鄰接搭疊部19和20，進而鄰接氣隙。圖6中所示的磁芯11相比于圖5所示磁芯11有所改變，即搭疊部19和20現(xiàn)在沿著兩個邊腿12和13的整個橫截面延伸，且將凹口 16和17部分地納入。布置于其中的探針(未示出)由此也檢測搭疊部19和20，進而檢測氣隙。圖7中所示的磁芯11相比于根據(jù)圖6的磁芯11有所改變，即凹口 16和17分別離開接合部位而朝向倒圓的彎曲部14或15移位。根據(jù)圖7的磁芯11的搭疊部19和20也沿著兩個邊腿12和13的整個寬度延伸。但凹口并不與搭疊部19和20鄰接，即不與氣隙鄰接。然而由于在搭疊部19和20上出現(xiàn)的有效氣隙具有非常小的有效間隙寬度，所以由移位了的即未設(shè)置在氣隙處或旁的磁場傳感器引起的誤差也小，這是因為氣隙處的漏磁通量僅略微不同于其它區(qū)域。圖8示出了磁性模塊21，其帶有由兩個邊腿22和23組裝而成的即兩組件式的磁芯24，其近乎為矩形的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，且?guī)в兴膫€安裝于其上的繞組25至28以及為矩形的和圓形的橫截面設(shè)計的一次導(dǎo)線引導(dǎo)件29。芯24還具有兩個凹口 30和31，這些凹口均設(shè)置在兩個邊腿22和23的接合部位的附近。在接合部位也設(shè)置有搭疊部32和33 (為明了起見未示出)，這些搭疊部沿著兩個邊腿22和23的整個寬度延伸，且同樣部分地包夾凹口 30和31。芯24因此基本上相應(yīng)于在圖6中詳述的芯。設(shè)置在芯24上的繞組25至28在此經(jīng)過布置，使得它們分別在兩個邊腿22和23的彎曲部兩側(cè)在邊腿區(qū)段之一上(相當(dāng)于四個邊腿區(qū)段各有一個繞組)盡可能靠近兩個邊腿22和23之間的接合部位。在當(dāng)前實施例中，位于氣隙處的凹口 30和31盡可能被繞組26和28遮蓋。其它繞組25和27分別與繞組28和26對頂。由于長度較短的全部繞組25至28小于一半邊腿長度，也就是小于彎曲頂點與相應(yīng)邊腿(邊腿區(qū)段)的端部之間的間距，所以在彎曲部的區(qū)域中留有一空間，該空間未被繞組占據(jù)，因而可供放置具有矩形橫截面的一次導(dǎo)線之用。繞組25至28的特殊布置方式還允許把具有圓形橫截面的一次導(dǎo)線安裝在被纏繞的芯24的內(nèi)部空間中，確切地說，對于無論具有圓形橫截面還是具有矩形橫截面的一次導(dǎo)線而言，被纏繞的芯24所包圍的留下的內(nèi)部空間保證相比于純矩形或圓形設(shè)計的橫截面有所改善地利用內(nèi)部空間。這意味著，所留下的未被一次導(dǎo)線利用的內(nèi)部空間在使用具有矩形橫截面的一次導(dǎo)線情況下比圓形開口情況下小，且在具有圓形橫截面的一次導(dǎo)線情況下比在具有矩形橫截面的開口情況下有利。具有矩形橫截面和具有圓形橫截面的一次導(dǎo)線的位置是搭疊的，具體方式比如為，使其中點或重心位于同一點(同心布置)，其中矩形橫截面的長邊突出于圓形橫截面，例如位于彎曲部的斜對角。
為了保證一次導(dǎo)線的穩(wěn)固位置，而無論它具有圓形的還是矩形的橫截面，設(shè)置了一次導(dǎo)線引導(dǎo)件29，其利用相應(yīng)的開口 34、35來保證具有圓形或矩形橫截面的一次導(dǎo)線的上述位置，進而防止一次導(dǎo)線的位置不對稱。針對圖8所示的磁性模塊采取一系列措施，實現(xiàn)了各種不同的顯著優(yōu)點?！N措施規(guī)定，沿著環(huán)形芯的圓周一特別是均勻地一分布著兩個或多個小氣隙。氣隙的(有效的)寬度例如總是小于O. 1mm。在所示實施例中，利用設(shè)置在凹口 6、7、16、17、30和31中的磁場探針來分析氣隙中的磁通量。作為磁場傳感器，例如考慮采用感性工作的傳感器(帶有微型線圈)或者基于霍爾效應(yīng)的芯片形式的磁場傳感器，其設(shè)置在凹口中。使用多個“小”氣隙能以有利的方式減小平均通量。相反，若只有一個凹口，進而只有一個磁場探針，則一次導(dǎo)線的場在磁芯部位聚集，這就會導(dǎo)致磁場探針處的磁場為零，而另一處即磁芯的磁場近乎飽和。如同本發(fā)明中那樣使用至少兩個探針會導(dǎo)致一個探針處的磁場有一半負(fù)飽和，而另一探針的磁場則有一半正飽和，結(jié)果使得總誤差保持明顯較小。另夕卜，由于氣隙較小，平均通量相比于傳統(tǒng)的布置方式明顯減小，且使用至少兩個磁場探針，這允許明顯減小所需要的芯橫截面。在這里，磁場探針的連接方式可以是不同的。一方面，只能設(shè)置一個唯一的調(diào)節(jié)回路，各個磁場探針的信號的平均值便基于該調(diào)節(jié)回路。另一方面，可以給每個磁場探針各配設(shè)一個獨立的調(diào)節(jié)回路，這些調(diào)節(jié)回路于是控制各組相應(yīng)的(補償)繞組。剛剛提到的原理在圖8所示的磁性模塊21中的實現(xiàn)方式例如為，把放置在凹口 30中的磁場探針和兩個繞組26與27配設(shè)給第一調(diào)節(jié)回路，而安置在凹口 31中的磁場探針結(jié)合繞組25與28則配設(shè)給第二調(diào)節(jié)回路。在所述的第一種情況下，平均值由安置在凹口 30和31中的兩個磁場探針形成，并被輸送給一個唯一的調(diào)節(jié)回路，然后該調(diào)節(jié)回路控制全部繞組25至28。兩種方案中的哪一種是優(yōu)選的，或者必要時是否采用兩種基本原理的混合形式，這要取決于相應(yīng)的具體情況。用于引導(dǎo)大電流的導(dǎo)線必須具有與其電流相應(yīng)的大橫截面，由此得到本發(fā)明的另一優(yōu)點。因此在檢測大電流時必須適當(dāng)?shù)剡x取傳感器內(nèi)孔的幾何形狀，使得具有相應(yīng)橫截面的一次導(dǎo)線能夠穿過，而不必將磁芯不必要地設(shè)計成大尺寸。由于在大電流情況下往往也可以代替圓形導(dǎo)線而使用具有矩形橫截面的匯流排，所以磁性模塊應(yīng)能夠令人滿意地容納兩種幾何形體。如果要選取帶有被纏繞的圓形環(huán)狀芯的磁性模塊，則由芯的幾何形狀產(chǎn)生一次導(dǎo)線的引導(dǎo)件的近乎為圓形的開口，但在同樣的邊界條件下，該開口并不適合于容納電流攜載能力與具有圓形橫截面的一次導(dǎo)線相仿的匯流排。相反情況下的設(shè)計方式相同，也就是說，為匯流排設(shè)計的磁性模塊相應(yīng)地具有矩形的開口。這些開口僅適合于匯流排，但不適合于圓形導(dǎo)線。圖8所示的磁性模塊現(xiàn)在允許采用兩種橫截面方案，而不必忍受像常用設(shè)計中的極端縮減(Abstrich)。在這里，圖8所示的實施方式例如仍可以較強地適配于匯流排，其方式例如為，給倒圓的彎曲部設(shè)有較大的圓曲半徑，或者通過傾斜部或削平部來設(shè)置圓曲部，直至形成頂角數(shù)量多于四個的多角芯，從而能使用較小縱橫比的匯流排。另外，圓形封閉的環(huán)狀芯有利地涉及到纏繞的對稱性(例如可以纏繞一整圈)，但牽涉到纏繞代價方面的缺點。就針對匯流排優(yōu)化的磁芯而言，多數(shù)情況下可以僅沿著匯流排的兩個較長邊設(shè)置繞組，這導(dǎo)致了不對稱性，進而導(dǎo)致非線性。但在這里，纏繞不怎么繁瑣。
圖8中所示的磁性模塊在此也提供了優(yōu)點，特別是在其制造時比如在纏繞磁芯時提供了優(yōu)點。在這些實施例中示出的四角式芯由至少兩個芯邊腿構(gòu)成，這些芯邊腿由例如沖制的芯板材組裝而成，這允許簡便地進而成本低廉地組裝。邊腿的所選形式允許給磁芯的全部邊裝配層繞組，這對傳感器的動態(tài)特性有積極影響，但與例如封閉的環(huán)狀芯相反而允許簡便地纏繞。最后，倒圓的或削平的頂角不僅用于改善地布置一次導(dǎo)線，而且允許改善地引導(dǎo)磁通。此外，由于氣隙寬度小，明顯地減小了漏磁通量。于是，如果附加地利用多個探針沿圓周分布地測量和調(diào)節(jié)磁場，則也可以減小平均磁通量。例如芯本身由多個芯板材層構(gòu)成，由此實現(xiàn)將有效的間隙寬度減小至O. Imm以下。在此，在兩個邊腿之間的接合部位形成圍繞虛擬的邊界線搭疊的層，也就是說，交替地使一個邊腿的層，然后使另一邊腿的層，突出于該虛擬的邊界線，且另一邊腿的相應(yīng)層在此分別縮短，如在根據(jù)圖3和4的實施例中具體示出。由此可以實現(xiàn)遠(yuǎn)低于O. Imm的有效間隙寬度。此外可以規(guī)定，針對磁芯的芯板材層采用兩種不同類型的芯板材。制好的基于兩個邊腿的芯的每一層都由相同類型的兩個芯板材構(gòu)成，且交替地使第一種類型的層在第二種類型的層上面堆疊，等等，從而每一層的對頂部位都位于不同的位置。由于氣隙很小，特別是在漏磁場方面相對于完全封閉的芯不再有很大區(qū)別，所以凹口可以替代地布置在接合部位，但也可以如圖7所示布置在芯的其它部位。圖9至22詳細(xì)地示出了兩個L形邊腿36與37的接合部位的各種不同的示范性設(shè)計，其中設(shè)有凹口 38、40和部分的搭疊部39。磁芯在此可以由兩個不同類型的L形芯板材制成。相同類型的兩個對接的L形板材分別形成板材層。圖9詳細(xì)地示出了如在根據(jù)圖2的布置中使用的接合部位。邊腿37的端面在此對接地與邊腿36的縱邊對頂，凹口 38延伸到兩個邊腿36、37中。圖10示出圖9的磁芯，其帶有傾斜的頂角或外邊棱。在當(dāng)前情況下，傾斜的頂角或外邊棱僅僅由于造型有利而設(shè)置，而不是因為在磁特性方面可能有優(yōu)點而設(shè)置。另外，圖11至19所示的磁芯的邊腿36、37通過板材層的交替層疊而在接合部位相互接合。所示的暗色面表示這種帶有搭疊部39的區(qū)域。搭疊面越大，磁芯中的場分布就越對稱，有效的間隙寬度也越小。如圖11中所示，接合部位與圖10類似例如具有在芯層之間的這種搭疊部39。在此，基本結(jié)構(gòu)在組裝狀態(tài)下與圖10相應(yīng)，但接合部位構(gòu)造不同，確切地說，凹口僅在邊腿38中開設(shè)，接合部位(接縫部位)位于邊腿38的縱邊上。圖12示出一接合部位，此時邊腿36之一在該接合部位具有縮窄部。在此，基本結(jié)構(gòu)在組裝狀態(tài)下與圖10相應(yīng)，但接合部位構(gòu)造不同，即，凹口僅在邊腿37中開設(shè)，且整個邊腿37連同凹口 38都延伸到使邊腿36變窄的凹處中。該凹處在此負(fù)責(zé)使得邊腿36梯級式地終止。圖13示出了一接合部位，此時兩個邊腿36、37均在接合部位具有凹處(縮窄部)。在這里，邊腿之間的“接縫”具有多梯級式的走勢。圖14涉及根據(jù)圖I的接合部位，此時邊腿36、37按相反的順序相互排列。在此，凹口 38朝向邊腿37的端面敞開，邊腿36與邊腿37的縱邊對接地對頂。 圖15中示出了根據(jù)圖13的接合部位，其中邊腿36、37的縮窄部和搭疊區(qū)域采取了替代的設(shè)計，即，相比于圖13中所示的實施例，邊腿36上的凹處較小，而邊腿37中的凹處體積較大，且搭疊區(qū)域相應(yīng)地減小。圖16示出了根據(jù)圖13的接合部位，其中邊腿36、37的縮窄部和搭疊區(qū)域39也采取了不同的設(shè)計。在這里，縮窄部被設(shè)計成邊腿36中的端側(cè)封閉的凹口，邊腿37的梯級形結(jié)構(gòu)的端部區(qū)段的較長部分插入到該凹口中，且搭疊區(qū)域相應(yīng)地進一步減小。圖17中示出處于組裝狀態(tài)下的根據(jù)圖I的接合部位。圖18示出根據(jù)圖6的接合部位，其中凹口 39并未延伸到搭疊部39中。圖19所涉及的接合部位帶有兩個與搭疊部39鄰接的凹口 38、40。圖20示出根據(jù)圖17的接合部位，其帶有延長到另一邊腿中的凹口。圖21針對根據(jù)圖8的磁性模塊的一次導(dǎo)線(來回引導(dǎo))的不同位置根據(jù)待測電流示出關(guān)于一次電流Il的％電流誤差。由此可見，大電流O500A)的電流誤差很小，且近乎直線地偏差0%，但在任何情況下都明顯地處于-O. 5% 'O. 5%的誤差帶內(nèi)。圖22也示出了在只使用一個探針時和在使用兩個探針時關(guān)于一次電流Il (安培)的百分比的電流誤差。如所示，使用兩個磁場探針的布置方式相比于只使用一個探針的布置方式具有明顯較高的線性度。盡管使用兩個磁場探針的布置方式在電流值高達200A時就已經(jīng)實現(xiàn)了低于O. 5%的電流誤差，而在僅使用一個磁場探針時電流誤差曲線在多數(shù)部位處于_0. 5%和+0. 5%之間的范圍之外。圖23示出了利用兩個內(nèi)部磁場探針的電流傳感器的線性度情況。這些探針并未放置在磁芯凹口中，而是放置在芯的內(nèi)側(cè)面(內(nèi)壁)上。它們因而位于一次導(dǎo)線與磁芯之間。在此對芯的切向磁場進行測量。
權(quán)利要求
1.一種電流傳感器裝置，帶有 用于引導(dǎo)待測電流的一次導(dǎo)線； 至少兩個用于測量磁場的磁場探針； 磁芯，該磁芯具有封閉的、包圍一次導(dǎo)線的、任意成型的環(huán)狀結(jié)構(gòu)和至少兩個分別容納磁場探針之一的凹口。
2.如權(quán)利要求I所述的電流傳感器裝置，其中，磁芯具有三角式或多角式的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求I或2所述的電流傳感器裝置，其中，磁芯具有至少兩個由軟磁材料形成的彎曲的邊腿，所述邊腿分別在其端部相互接合，并形成接合部位。
4.如權(quán)利要求3所述的電流傳感器裝置，其中，磁芯具有兩個L形的邊腿，所述邊腿組成磁芯的四角式的基本結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求3或4所述的電流傳感器裝置，其中，所述邊腿在接合部位對接地相互接合，并形成氣隙。
6.如權(quán)利要求3或4所述的電流傳感器裝置，其中，所述邊腿具有由軟磁性板材堆疊而成的板材組，兩個邊腿的板材組相互搭疊地設(shè)置在接合部位，其中，每個邊腿都將板材的第一部分相對于接合部位突出地設(shè)置，而將第二部分相對于接合部位回縮地設(shè)置。
7.如權(quán)利要求6所述的電流傳感器裝置，其中，在接合部位通過搭疊的板材組形成間隙寬度為O至O. I毫米的氣隙。
8.如權(quán)利要求6或7所述的電流傳感器裝置，其中，至少兩個板材具有不同的合金和/或板材厚度。
9.如權(quán)利要求3至8中任一項所述的電流傳感器裝置，其中，至少一個凹口越過接合部位延伸到兩個分別相互接合的邊腿中。
10.如權(quán)利要求3至8中任一項所述的電流傳感器裝置，其中，至少一個凹口與接合部位鄰接。
11.如權(quán)利要求I至10中任一項所述的電流傳感器裝置，其中，磁芯凹口中的兩個凹口分別在四個、五個或六個側(cè)面上被磁性材料封閉。
12.如權(quán)利要求I至11中任一項所述的電流傳感器裝置，其中，至少一個繞組安置在磁芯上。
13.如權(quán)利要求12所述的電流傳感器裝置，其中，形成磁芯的兩個L形邊腿各設(shè)有兩個安置于其上的繞組，所述繞組分別設(shè)置在邊腿的每一端上，且沿著邊腿分別具有一延展距離，該延展距離小于L形基本結(jié)構(gòu)的一半長度。
14.如權(quán)利要求I至13中任一項所述的電流傳感器裝置，其中，磁場探針以相同的間距沿著磁芯的圓周布置。
15.如權(quán)利要求I至14中任一項所述的電流傳感器裝置，其中，在被磁芯包圍的磁芯開口中有一個既用于矩形一次導(dǎo)線又用于圓形一次導(dǎo)線的一次導(dǎo)線引導(dǎo)件，其中該一次導(dǎo)線引導(dǎo)件具有固定的主體，該主體帶有相對于磁芯開口搭疊地設(shè)置的圓形引導(dǎo)開口和搭疊地設(shè)置的延伸經(jīng)過圓形引導(dǎo)開口的矩形引導(dǎo)開口。
全文摘要
一種電流傳感器裝置，帶有用于引導(dǎo)待測電流的一次導(dǎo)線；至少兩個用于測量磁場的磁場探針；磁芯，該磁芯具有封閉的、包圍一次導(dǎo)線的、任意成型的環(huán)狀結(jié)構(gòu)和至少兩個分別容納磁場探針之一的凹口。
文檔編號G01R19/00GK102914682SQ201210263390
公開日2013年2月6日 申請日期2012年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月28日
發(fā)明者F.倫哈德, S.庫迪莫夫 申請人:真空融化兩合公司