[发明专利]传感器

说明书

说明书

本发明涉及传感器。

电流传感器是众所周知的。电流传感器可用于测量这样的导体中的电流，流过该导体的电流如此高，以至于直接应用测量仪器是不理想或不可能的。

电流传感器的一种众所周知的形式是罗果夫斯基线圈（Rogowski coil）。典型地，这些包括卷绕在包围所关注的导体的非磁性芯上的一圈电线。具有等距隔开的绕组和规则形状的正确形成的罗果夫斯基线圈对外部磁场非常不敏感而对所包围的导体产生的磁场敏感。然而，难以实现正确形成的罗果夫斯基线圈，特别是如果需要将其构造为使得它们能在所关注的导体上改造时。

已经提出了基于罗果夫斯基原理但没有环形线圈的多种传感器。US5521572公开了这样一种传感器，其包含在电量计内，并包括限定其中定位有次级线圈的两个气隙的材料。US6313727公开了这样一种传感器，其可在三相系统上改造，并包括具有低矫顽性棒的螺旋传感线圈。US5617019公开了这样一种传感器，其设计为适于母线并且不可改造。大多数实施方式结合有屏蔽装置，以改进对外部场的抵制。所有三篇专利均公开了在两个软磁部件之间的气隙中具有传感线圈的磁路。

Sentec Limited已制造基于罗果夫斯基传感器的原理但是使用印刷在电路板上的线圈（这可简化制造并改进所制造的产品的精度）的多种不同的传感器。实例包括US6414475和WO2011/018530。包含印刷在电路板上的线圈的容易改造的传感器的实例是WO2011/018533。

传感器设计包含多种考虑因素，包括制造的简便性和成本、对外部场的灵敏度、传感区域内的灵敏度的均匀性、以及物理尺寸。一些具有最佳性能的传感器过大以至于无法容易地容纳在一些环境中，这样的传感器的一个实例是变电站，在该变电站中，所关注的导体紧密地一起封装在机柜或其他容器内。

本发明在该背景下形成。

根据本发明的第一方面，提供了一种传感器，包括：

第一部件，包括多个线圈，其中：

每个线圈包括印刷在相应基板的至少一个平面上的一个或多个线匝，并且

线圈的平面彼此平行并且与第一部件的纵向轴线垂直；以及

第二部件，包括软磁材料并且具有第一平面和第二平面，第一平面和第二平面位于第一部件的相对端处并且布置成与第一部件的纵向轴线垂直并相交。

第二部件可仅包括软磁材料者其可包括其他部件。在一些实施方式中，第二部件包括具有线圈的一个或多个其他部件。在这些实施方式中，包括线圈的该部件没有磁性材料。

对于第一部件的所有线圈而言，相邻线圈之间的间隔可为近似相同的。该间隔可为完全相同。间隔可替代地改变，但会以降低的性能为代价。

第一部件的每个线圈可包括相同数量的线匝并且在基板上具有相同的面积。它们可替代地是不同的，并且实际上这在无法实现规则的线圈间隔的情况下可能是优选的。

第二部件可包括U形软磁部件，第一面和第二面可为在U形的口内平行的面。这里，第二部件可能可与第一部件分离，从而允许在将第二部件放置在第二部件的U形的口内之前将导体引入U形中。可替换地或附加地，对于第一部件的所有线圈而言，相邻线圈之间的间隔可近似为相同的，并且最靠近第一端的线圈与第一接触面之间的间隔可大致等于最靠近第二端的线圈与第二接触面之间的间隔，并且可等于或近似等于相邻线圈之间的间隔的一半。

尽管提供了最佳布置，然而可替代地提供不规则的间隔，在这种情况下，可通过改变基板中的适当基板上的线匝面积乘积来减缓不规则间隔的效果。

传感器可包括用于使第二部件保持在第二部件的U形的口内的装置。

第二部件还可包括第三部件，第三部件包括多个线圈，其中：第三部件的每个线圈包括印刷在相应基板的至少一个平面上的一个或多个线匝，并且第三部件的线圈彼此平行并且位于第三部件的纵向轴线上；并且其中，第二部件包括第三平面和第四平面，第三平面和第四平面布置成与第三部件的纵向轴线垂直并相交。

这里，第二部件可包括第一I形部件和第二I形部件，第一I形部件包括第一面和第三面，并且第二I形部件包括第二面和第四面。

对于第一部件和第三部件的所有线圈而言，相邻线圈之间的间隔可为近似相同的，并且其中，最靠近第一部件的第一端的线圈与第一面之间的间隔和最靠近第一部件的第二端的线圈与第二面之间的间隔相同，其和最靠近第三部件的第一端的线圈与第三面之间的间隔相同，并且和最靠近第三部件的第二端的线圈与第四面之间的间隔相同，并且近似为相邻线圈之间的间隔的一半。