[发明专利]用于感测穿过导体的电流的传感器装置和方法

说明书

提供一种用于检测导体中的电流的传感器装置。传感器包括：非磁性衬底，其限定构造成在其中接收导体的孔口；线圈，其包括围绕衬底的至少一部分卷绕的多个匝圈；以及壳体，其用于包封衬底和线圈。壳体包括：介电材料，其具有介电常数，并定位邻近线圈，并且至少部分在孔口内，使得当穿过孔口接收导体时介电材料布置在线圈和导体之间；以及至少一个撑杆，其联接至孔口以有助于维持线圈相对于导体的位置，其中撑杆中的每一个偏置于介电材料而定位，使得撑杆中的每一个不在线圈和导体之间径向延伸。

技术领域

本发明的领域大体上涉及传感器装置和方法，并且更具体地，涉及感测穿过导体的电流。

背景技术

至少一些已知的电度表用于测量从电源供应至用户的电力。为了能够精确地测量供应至用户的能量数额，电度表常常包括一个或更多个传感器装置以感测流过电源与用户之间的导体的电流。当包括在电度表中时，传感器装置意图在运行的电压和/或电流范围内精确地工作。

各种已知的电流传感器装置在电度表中使用。例如，至少一些已知的变压式传感器装置包括在其上卷绕有磁线以感测流过导体的电流的磁芯。然而，包括变压器的电流传感器装置通常已知是体积庞大且昂贵的。带有磁芯的电流传感器装置易受外部磁场影响。暴露于外部磁场降低了磁芯电流传感器装置的精确度，在一些情形中精确度可降低至电流装置仅记录电流装置应当感测到的电流的8％那样小的程度。温度循环也可影响电流传感器的磁芯，且引起降低电流传感器的精确度的磁性漂移。

已知的电流传感器装置的另一示例是罗氏(Rogowski)线圈。罗氏线圈包括线圈并且通常小于变压式传感器装置。然而，已知的是罗氏线圈在一电压范围内的低电流和/或高电流状态期间仅提供受限的精确度。结果，在制造期间，带有已知罗氏线圈的电度表常常经历多个校准过程以最大限度地减小这些不精确性的影响。尽管这些重复的校准过程可减少此类传感器装置的不精确性，但这些过程也增加了电度表的制造时间和成本。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种用于检测导体中的电流的传感器装置。传感器包括：非磁性衬底，其限定构造成在其中接收导体的孔口；线圈，其包括围绕衬底的至少一部分卷绕的多个匝圈；以及壳体，其用于包封衬底和线圈。壳体包括：介电材料，其具有介电常数并定位邻近线圈，并且至少部分在孔口内，使得当穿过孔口接收导体时介电材料布置在线圈和导体之间；以及至少一个撑杆，其联接至壳体的孔口以有助于维持线圈相对于导体的位置，其中撑杆中的每一个偏置于介电材料而定位，使得撑杆中的每一个不在线圈和导体之间径向延伸。

在另一个实施例中，提供了一种用于将电能从电源传输至用户的电度表。电度表包括：第一传感器装置，其至少部分地定位在第一导体周围以感测流过第一导体的电流且输出代表感测电流的信号；以及表控制板，其与第一传感器装置连通来接收代表来自第一传感器装置的感测电流的信号，并且确定随着时间的推移而穿过导体从电源传输至用户的电量。第一传感器装置包括：非磁性衬底，其限定构造成在其中接收第一导体的孔口；线圈，其包括围绕衬底的至少一部分卷绕的多个匝圈；以及壳体，其用于包封衬底和线圈。壳体包括：介电材料，其具有介电常数并定位邻近线圈，并且至少部分在孔口内，使得当穿过孔口接收第一导体时介电材料布置在线圈和第一导体之间；以及至少一个撑杆，其联接至壳体的孔口以有助于维持线圈相对于第一导体的位置，其中撑杆中的每一个偏置于介电材料而定位，使得撑杆中的每一个不在线圈和第一导体之间径向延伸。第一传感器装置相对于第一导体定位以因此降低第一传感器装置的敏感度，使得表控制板仅包括一个校准系数以用于在电流范围内校准第一传感器装置，其中电流范围为约0.2A到约25000A。