[发明专利]电流传感器

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及电流感测的领域。实施例涉及电流传感器和包括电流传感器的电缆系统。本发明的实施例涉及用于高电流系统(例如，使用50A或更多的电流的系统)的电流传感器。本发明的实施例涉及包括磁场传感器的无芯磁电流传感器(CLMCS)，该磁场传感器通过导体检测电流的磁场并使用这个信息来推断电流。

发明内容

本发明的实施例提供电流传感器，该电流传感器包括：导电元件；设置在导电元件上和适于感测由流过导电元件的电流所生成的磁场的至少两个磁场传感器，其中所述至少两个磁场传感器被设置在垂直于导电元件中的电流流动方向的线的相对侧；设置在导电元件与磁场传感器之间的绝缘层；以及连接到磁场传感器的导体线路。

本发明的实施例提供电流传感器，该电流传感器包括：大体上圆柱形导体，所述大体上圆柱形导体包括第一末端、第二末端、和设置在第一末端与第二末端之间的中心部分，其中所述中心部分的外径小于第一和第二末端的外径；其中大体上圆柱形导体的第一末端包括适于连接到第一电缆或连接到第一触头的终端元件或第一连接元件；其中大体上圆柱形导体的第二末端包括适于连接到第二电缆或连接到第二触头的第二连接元件；设置在大体上圆柱形导体的中心部分上的绝缘层；设置在大体上圆柱形导体的中心部分处的传感器元件，其中绝缘层的一部分被设置在大体上圆柱形导体与传感器元件之间，其中传感器元件包括以不同方式连接和设置在垂直于在大体上圆柱形导体中的电流流动方向的线的相对侧的至少两个磁场传感器；以及设置在绝缘层上和连接到传感器元件的多个导体线路。

本发明的实施例提供电缆系统，该电缆系统包括：适于传导电流的第一电缆；连接到第一电缆的导电元件；设置在导电元件上并且适于感测由流过导电元件的电流所生成的磁场的至少两个磁场传感器，其中所述至少两个磁场传感器被设置在垂直于导电元件中的电流流动方向的线的相对侧上；设置在导电元件与磁场传感器之间的绝缘层；以及连接到磁场传感器的导体线路。

按照本发明的实施例，所述至少两个磁场传感器被设置在垂直于导电元件中的电流流动方向的线上，其中一个磁场传感器是在导电元件的中心线的左面，而另一个磁场传感器是在导电元件的中心线的右面，以使得在两个传感器上的磁场的有关分量指向相反的方向。在使用霍尔(Hall)传感器的实施例中，磁场的有关分量垂直于管芯表面。

实施例可包括被设置成同心地围绕传感器元件的圆柱形导电屏。

附图说明

图1示出按照本发明的实施例的电流传感器。

图2示出按照本发明的另一个实施例的电流传感器。

图3是按照实施例的、沿圆柱形导体的纵向延伸的横截面视图。

图4是两个圆柱形导体的实施例的、沿其横向延伸的横截面视图。

图5(a)示出电流传感器的另一个实施例。

图5(b)是图5(a)的电流传感器沿图5(a)中的线S-S’的横截面视图，其中皱褶具有圆形横截面。

图5(c)是图5(a)的电流传感器沿图5(a)中的线S-S’的横截面视图，其中皱褶具有带有变平的管芯附着表面的圆形横截面。

图5(d)是图5(a)的电流传感器沿图5(a)中的线S-S’的截面图，其中皱褶具有圆形形状的(多边形的)横截面。

图6示出类似于图5(a)的实施例的本发明的实施例，除了在套筒的第二末端处提供了允许套筒连接到终端例如电池端口的连接构件以外。

图7示出在中心面中具有细长槽的导体的示意性横截面视图。

图8(a)-(d)示出说明通量线的频率依赖性的图。

图9(a)-(b)示出说明在开槽的圆形导体的缝隙中的相位失真的图。

图10(a)-(b)示出说明对于较大横截面的拐角频率的减小的图。

图11示出By场（By-field）被排挤出导体的内部，而该By场在圆形导体外面没有改变。

图12(a)-(b)示出如下的图：该图示出在导体外面的磁场的相位相比于频率也是恒定的。

图13是用于计算在圆形导体外面的磁场的表示。

图14(a)-(b)示出传感器管芯相对于导体的两个可能的取向，径向取向(图14(a))和切向设置(见图14(b))。

图15是示出磁场随导体直径的线性增加的图表。

图16是示出电流随导体直径的平方而增加的图表。

图17是示出当传感器具有相对于导体的径向取向时磁场随导体直径的增加的图表。