[发明专利]电流传感器装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种特别是用作补偿电流传感器的带有磁性模块的电流传感器装置。

背景技术

在无接触地测量电流时，尤其使用电流传感器，其中对由流经所谓的一次导线的待测电流（一次电流）产生的磁场进行分析，由此求得实际在一次导线中流动的电流。无接触地工作的、即不与一次导线直流接触的电流传感器特别是应用于大电流。

电流传感器的设计特别是其所使用的磁场传感器和磁性模块可以多种多样。磁场传感器主要是感性工作的或者基于霍尔效应的传感器类型。为了使磁场集束或引导磁场，使用软磁性元件（例如磁芯），这种元件是磁性模块的最小组成部分。

例如就所谓的补偿电流传感器而言，用由补偿电流产生的强度已知的磁场将由一次电流产生的磁场补偿为零，其中使用封闭结构的比如环形或矩形环状结构的磁芯作为软磁性元件，其中设有用于容纳磁场探针的气隙。借助磁场探针来测量在未完全补偿时留下来的剩余磁场，并根据补偿电流进行事后调节。补偿电流在此是一次电流的量度。然而，特别是在测量大电流例如高于500A的电流时，会出现各种不同的问题。

例如，一次导线在大电流情况下具有相应大的横截面。就用于大电流的补偿电流传感器而言，为了保持磁性模块的总体尺寸尽可能小，适当地选择磁性模块的容纳一次导线的内部开口的几何形状，使得磁性模块与一次导线之间的空闲空间尽可能小。然而，一次导线可能既有圆形横截面，又有矩形横截面，从而仅能针对各一次导线横截面来优化磁性模块，而其它一次导线横截面则不可使用或者仅能有限地使用。

如果磁性模块例如具有矩形的内部开口，比如用于容纳带形导线，则通常可以仅给芯的两侧设置绕组，这限制了可能的测量范围，提高了电流传感器的非线性度，由此也引起测量结果失真（测量错误）。而这在使用圆形的均匀地缠绕的环状芯时就没有问题，却明显地提高了绕制成本，进而明显地提高了总价格，此外，就带有圆形内部开口的给定环状芯而言，仅能以导线的减小的横截面，进而以减小的最大一次电流对具有矩形横截面的一次导线进行测量。

另一问题在于，若一次电流较大，进而引起一次导线的横截面较大，则磁性模块需要相应大小的传感器芯，以便能够使得“较大的”一次导线穿过内部开口。此外，随着一次电流的增大，对芯的非对称磁化磁场（Aussteuerung）的影响也增大，如果例如电流导线在内部开口中的位置不固定，进而使得磁性模块出现局部饱和。这种饱和会引起非线性，进而引起测量错误。

由于即使就传统的补偿电流传感器而言，气隙中的磁场也基本保持为零，所以在磁芯的其它区域会出现相对大的磁场，这是因为由于漏磁通量而无法对补偿电流和一次电流进行补偿。这导致大的测量错误，目前人们采用大的芯横截面对其予以克服。

发明内容

本发明的目的因此是，提出一种相比之下有所改善的电流传感器装置。

该目的通过一种根据权利要求1的电流传感器装置得以实现。本发明构思的设计和改进是从属权利要求的主题。

该目的特别是通过一种电流传感器装置来实现，其带有用于引导待测电流的一次导线、至少两个用于测量磁场的磁场探针、磁芯，该磁芯具有封闭的、包围一次导线的、任意成型的环状结构和至少两个分别容纳磁场探针之一的凹口。

附图说明

下面借助附图中所示的实施例详述本发明，其中相同的或相似的部件标有相同的附图标记。其中：

图1为尚未组装在一起的两组件式磁芯的简化草图，其在组装状态下近似为矩形的环状结构，且在两个磁芯部分的一端上各有一个口袋形的凹口；

图2为已组装在一起的两组件式磁芯的简化草图，其近似为矩形的环状结构，且在两个磁芯部分的两端上在接合部位有相互对应的口袋形的凹口；

图3为由板材层构成的磁芯的一个区段的简化草图，其芯层在两个磁芯部分的接合部位搭叠；

图4为根据图3的磁芯的简化草图，其在接合部位有一个凹口，以及不同类型的芯板材构成板材层；

图5为已组装在一起的两组件式磁芯的简化草图，其近似为矩形的环状结构，且在接合部位局部地搭叠；

图6为已组装在一起的两组件式磁芯的简化草图，其近似为矩形的环状结构，且在接合部位完全地搭叠；

图7为已组装在一起的两组件式磁芯的简化草图，其近似为矩形的环状结构，在接合部位局部地搭叠，且相距接合部位间隔开地布置有凹口；

图8为磁性模块的示意性草图，其带有组装在一起的近似为矩形环状结构的两组件式磁芯、四个绕组以及一个为矩形的和圆形的横截面设计的一次导线引导件（Leiterführung）；