[发明专利]电流传感器和制造电流传感器的方法

说明书

本公开涉及电流传感器和制造电流传感器的方法。提供改善的Rogowski‑型电流传感器。为了允许感应线圈和补偿导线重叠，使用两个板制造传感器。电流感应线圈设在一个板上，补偿导线在另一个板上。线圈和线被布置为使得它们至少部分重叠，并且理想地，补偿导线完全形成在由线圈限定的区域内，尽管在不同的平面。这种布置使得电流传感器比现有技术的PCB布置更能抵抗干扰。线圈可以形成在两面板上。板具有上表面上形成的上面辐射元件和下表面上形成的下面辐射元件。辐射元件使用在板中形成的通孔连接。上面辐射元件布置在第一平面中，下面辐射元件形成在第二平行平面中。上面辐射元件被布置为与下面辐射元件对齐，使得一对辐射元件形成垂直于板表面的径向平面。

技术领域

本公开涉及电流传感器和制造电流传感器的方法。

背景技术

电流传感器是检测并测量通过导体的电流的电气装置。电流传感器在许多应用中是需要的，例如能量计、发电机和电路保护系统。电流传感器有两种主要类型。第一类型在电路中引入“分流”电阻。这涉及放置与导体串联的电阻，并测量穿过电阻的电压。分流器适用于几百安培的电流。对于较高的电流，在分流中发生加热，这使得它们难以管理。此外，由于分流器电连接到导体，所以需要适当的隔离方法将分流器与处理电子器件连接。第二类型使用磁换能器。磁传感器通过检测由载电导体产生的磁场的变化而起作用。这样，不需要与导体的电连接，因此磁换能器与导体自然隔离。

两种类型磁传感器用于电流检测，第一类型使用高可渗透磁芯。这样的装置易受篡改，因为如果永久磁铁与装置紧密接近，则可以操纵其输出。这是因为永磁体使可渗透芯饱和，这使得换能器对其应该检测的时变电流不敏感。第二类型磁换能器由形成为环形线的导电螺旋线圈组成。这种线圈称为Rogowski线圈。Rogowski线圈的好处是它们不含有磁芯，因此使用永磁体免受篡改。Rogowski线圈的一个问题是它们容易受到附近的载电导体的干扰。这样，Rogowski线圈包括所谓的补偿导线。线的一端穿过线圈，以在螺旋线圈内形成环。螺旋线用于检测由环形线包围的导体中的电流。环路或补偿导线用于消除由紧密穿过环形线轴的导线所产生的场外部效应。然而，即使使用补偿导线，Rogowski线圈也可能受到干扰。

发明内容

随着向中央网络报告能量用量发更复杂的能量计量表(即所谓的智能电表)迅速发展，对精确、抗干扰的电流传感器的需求增加。此外，取向朝向使用印刷电路板(PCB)技术生产这种传感器，并利用大规模生产表面贴装技术(SMT)来降低成本。PCB Rogowski线圈的几个例子是可用的。然而，这些线圈往往遭受性能不佳，因为必须对Rogowski线圈的设计做出妥协，以便在二维PCB布置中适应设计。例如，抗干扰性降低，主要是因为没有任何补偿导线，或使用次优补偿导线安排。例如，补偿导线可以设置在线圈之外。此外，线圈可以是二维的，因为它设置在PCB的单个平面中。

本发明人尤其认识到需要可在印刷电路板上制造的改进型Rogowski-型电流传感器。

本公开提供改善的Rogowski-型电流传感器。为了允许感应线圈和补偿导线重叠，使用两个板制造传感器。电流感应线圈设在一个板上，和补偿导线在另一个板上。线圈和线被布置为使得它们至少部分重叠，并且理想地，补偿导线完全形成在由线圈限定的区域内，尽管在不同的平面。这种布置使得电流传感器比现有技术的PCB布置更能抵抗干扰。另外，线圈可以形成在两面板上。板具有上表面上形成的上面辐射元件和下表面上形成的下面辐射元件。辐射元件使用在板中形成的通孔连接。上面辐射元件布置在第一平面中，并且下面辐射元件形成在第二平行平面中。上面辐射元件被布置为使得它们与下面辐射元件对齐，使得一对辐射元件形成垂直于板表面的径向平面。该对称性确保对导体中的电流具有极好的灵敏度。