DE102020204382A1 - Rogowski coil from a coherent printed circuit board and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Rogowskispule (1), die zur Messung eines Stroms in einem stromdurchflossenen Leiter (2) konfiguriert ist, mit zumindest einer zusammenhängenden Leiterplatte (3), die eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Wicklungen (4) aufweist, die durch eine erste Leiterbahn (5) gebildet sind, wobei die Leiterplatte (3) entlang eines imaginären Umfangs wellenförmig derart gebogen ist, dass Täler (7) und Spitzen (6) der Leiterplatte (3) vorgesehen sind, wobei sich zwischen einem Tal (7) und einer benachbarten Spitze (6) jeweils eine Flanke (8) der Leiterplatte (3) befindet, wobei die Wicklungen (4) an den jeweiligen Flanken (8) der wellenförmig gebogenen Leiterplatte (3) angeordnet sind und/oder die Wicklungen (4) die Fläche der Flanken (8) ganz oder teilweise umschließen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine zusammenhängende Leiterplatte (3) für eine Rogowskispule (1) und auf ein Verfahren zum Herstellen einer Rogowskispule (1).The present invention relates to a Rogowski coil (1), which is configured for measuring a current in a current-carrying conductor (2), with at least one connected printed circuit board (3) which has a plurality of interconnected windings (4) which pass through a first conductor track (5) are formed, the circuit board (3) being bent in a wave-like manner along an imaginary circumference in such a way that valleys (7) and peaks (6) of the circuit board (3) are provided, with a valley (7) and an adjacent tip (6) each has a flank (8) of the printed circuit board (3), the windings (4) being arranged on the respective flanks (8) of the wavy curved printed circuit board (3) and / or the windings (4) completely or partially enclose the surface of the flanks (8). The present invention also relates to a coherent printed circuit board (3) for a Rogowski coil (1) and to a method for producing a Rogowski coil (1).
Description
Technisches Gebiet der vorliegenden ErfindungTechnical field of the present invention
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rogowskispule, die zur Messung eines Stroms in einem stromdurchflossenen Leiter konfiguriert ist, ein Verfahren zum Herstellen einer Rogowskispule und eine zusammenhängende Leiterplatte für eine Rogowskispule. Eine Rogowskispule ist eine so genannte Luftspule, d.h. sie hat keinen ferromagnetischen Kern. Konventionelle Rogowskispulen sind toroidförmig ausgebildet.The present invention relates to a Rogowski coil which is configured to measure a current in a conductor through which current flows, a method for producing a Rogowski coil and a coherent printed circuit board for a Rogowski coil. A Rogowski coil is a so-called air-core coil, i.e. it does not have a ferromagnetic core. Conventional Rogowski coils are toroidal.
Ein elektrischer Strom soll stets ohne Unterbrechung, kostengünstig und mit hoher Versorgungsqualität zur Verfügung stehen. Verbraucher erwarten einen „sauberen“ Strom, d.h. einen Strom mit konstanter Frequenz und möglichst perfekter sinusförmiger Spannung in konstanter Höhe und ohne Verzerrungen. In der Realität gibt es jedoch zahlreiche Störungen und Netzrückwirkungen, wie z.B. langsame und schnelle Spannungsänderungen so genannte Transienten, Spannungsasymmetrien, Kurzschlussunterbrechungen, Flicker, Frequenzschwankungen und Oberschwingungen. Gerade der zunehmende Einsatz von Leistungselektronik mit höheren Taktfrequenzen sorgt für eine steigende Netzbelastung durch Oberschwingungen, die andere Betriebsmittel stark stören können.An electrical current should always be available without interruption, inexpensively and with a high quality of supply. Consumers expect a "clean" current, i.e. a current with a constant frequency and the most perfect possible sinusoidal voltage at a constant level and without distortion. In reality, however, there are numerous disturbances and network perturbations, such as slow and fast voltage changes, so-called transients, voltage asymmetries, short-circuit interruptions, flicker, frequency fluctuations and harmonics. It is precisely the increasing use of power electronics with higher clock frequencies that increases the network load due to harmonics, which can seriously disrupt other equipment.
Somit gelangt die Überwachung der Spannungsqualität (engl. Power Quality) gerade an Übergabepunkten zwischen dezentralen Einspeisern wie Solarparks, Windkraftanlagen oder häuslichen Blockheizkraftwerken und dem Mittelspannungs- (MS-) Netz immer mehr an Bedeutung. Netzbetreiber wollen unzulässige Abweichungen erkennen und rechtzeitig geeignete Gegenmaßnahmen einleiten. Hierzu ist eine kontinuierliche Strom- und Spannungsmessung erforderlich.Monitoring of the power quality is therefore becoming more and more important, especially at transfer points between decentralized feeders such as solar parks, wind turbines or domestic block-type thermal power stations and the medium-voltage (MV) network. Network operators want to recognize impermissible deviations and initiate suitable countermeasures in good time. This requires continuous current and voltage measurement.
Konventionelle Messwandler sind aber nur für die Grundfrequenz von 50 bzw. 60 Hz ausgelegt und geprüft. Die zulässigen Betrags- und Winkelfehler gelten nur für ein enges Frequenzband um die Nennfrequenz von 50 Hz bzw. 60 Hz herum. In der Fachwelt ist bekannt, dass konventionelle induktive Strom- und Spannungswandler mit Eisenkern und Kupferwicklung höhere Frequenzen nur sehr unzureichend übertragen und sich durch Resonanzverstärkung oder Dämpfung sehr hohe Messfehler ergeben. Es gibt zwar auch wenige Spezialwandler, die diese Problematik besser beherrschen, sie sind jedoch sehr kostenintensiv.However, conventional transducers are only designed and tested for the basic frequency of 50 or 60 Hz. The permissible amount and angle errors only apply to a narrow frequency band around the nominal frequency of 50 Hz or 60 Hz. It is known in the technical world that conventional inductive current and voltage converters with iron cores and copper windings transmit higher frequencies only very inadequately and that resonance amplification or damping result in very high measurement errors. There are also a few special converters that master this problem better, but they are very cost-intensive.
Darüber hinaus benötigen konventionelle Wandler erheblichen Bauraum an Mittelspannungs- (MS-) Schaltanlagen. Doch gerade beim Wandel vom Isoliergas SF6 hin zu natürlichen Isoliergasen wie zum Beispiel N2CO2 wird deutlich mehr Bauraum zur Einhaltung der Spannungsabstände benötigt. Zusätzliche Einschnürungen für Stromwandler wie das so genannte „Wandlerrohr“ sind dabei große Herausforderungen. Auch sind konventionelle Wandler durch den großen Eisen- und Kupferanteil sehr preisintensiv.In addition, conventional converters require considerable installation space on medium-voltage (MV) switchgear. However, especially with the change from SF 6 insulating gas to natural insulating gases such as N 2 CO 2 , significantly more installation space is required to maintain the voltage clearances. Additional constrictions for current transformers such as the so-called “converter tube” are major challenges. Conventional converters are also very expensive due to the large amount of iron and copper.
Neben den konventionellen Strom- und Spannungswandlern gibt es zunehmend auch andere Sensoren und Messtechniken. Zu nennen sind beispielsweise LOPO (Low Power Transformers), Rogowskispulen, Spannungsteiler, Feldsonden, optische oder hybrid-optische Systeme sowie Hall-Sensoren. Entscheidend für den Einsatz der Sensortechnologie sind die jeweiligen Vorteile im Verhältnis zum Platzbedarf und den Bauteilkosten.In addition to conventional current and voltage converters, there are also other sensors and measurement technologies. Examples include LOPO (Low Power Transformers), Rogowski coils, voltage dividers, field probes, optical or hybrid-optical systems and Hall sensors. Decisive for the use of the sensor technology are the respective advantages in relation to the space requirement and the component costs.
Ein Beispiel einer Rogowskispule ist aus der
Darüber sind aus der
Kurzfassung der ErfindungSummary of the invention
Es besteht ein Bedarf an einem Stromsensor, der diese Nachteile überwindet. Dieser Bedarf kann durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche erfüllt werden. Die vorliegende Erfindung ist entsprechend den abhängigen Ansprüchen weitergebildet.There is a need for a current sensor that overcomes these disadvantages. This need can be met by the subject matter of the independent claims. The present invention is further developed in accordance with the dependent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Rogowskispule zur Messung eines Stroms in einem stromdurchflossenen Leiter vorgesehen. Die Rogowskispule hat zumindest eine zusammenhängende Leiterplatte (die regelmäßig engl. als PCB (Printed-Circuit-Board) bezeichnet wird), die eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Wicklungen aufweist, die durch eine erste Leiterbahn gebildet sind. Vorzugsweise sind die Wicklungen der ersten Leiterbahn spiralförmig gewickelt. Die Leiterplatte ist entlang eines imaginären Umfangs wellenförmig derart gebogen, dass Täler und Spitzen der Leiterplatte vorgesehen sind, wobei sich zwischen einem Tal und einer benachbarten Spitze jeweils eine Flanke der Leiterplatte befindet. Die Wicklungen sind an den jeweiligen Flanken der wellenförmig gebogenen Leiterplatte angeordnet und/oder die Wicklungen umschließen die jeweilige Flanken ganz oder teilweise.According to a first aspect of the invention, a Rogowski coil is provided for measuring a current in a conductor through which current flows. The Rogowski coil has at least one connected circuit board (which is regularly referred to as PCB (Printed Circuit Board)) which has a plurality of interconnected windings which are formed by a first conductor track. The windings of the first conductor track are preferably wound in a spiral shape. The circuit board is bent in a wave-like manner along an imaginary circumference in such a way that valleys and peaks of the circuit board are provided, with a respective flank of the circuit board being located between a valley and an adjacent peak. The windings are on the The respective flanks of the wave-shaped curved printed circuit board are arranged and / or the windings completely or partially enclose the respective flanks.
Bei dem imaginären Umfang kann es sich um einen Kreisbogen, eine Ellipse oder jeweils ein Segment davon handeln. Im Kontext der vorliegenden Erfindung sind die Begriffe „Kreis“, „Ellipse“ und „Segment davon“ nicht im geometrischen Sinne so zu verstehen, dass sie einen geometrisch idealen Kreis oder idealen Kreisbogen beschreiben. Vielmehr sind die Begriffe „Kreis“, „Kreisbogen“ und „Segment davon“ so zu verstehen, dass die Mittelpunkte der Flanken in etwa auf einem (einer) imaginären (nicht notwendigerweise idealen) Kreis, Ellipse oder Segment davon angeordnet sind. Im Kontext der vorliegenden Erfindung ist der Begriff „Flanke“ aus der Terminologie für Zahnräder entnommen, da die Kontur der wellenförmig gebogenen Leiterplatte grob einem Zahnrad ähnelt. Bei einem Zahnrad befindet sich die Flanke zwischen einem Tal und einer Spitze eines entsprechenden Zahnes des Zahnrads.The imaginary circumference can be an arc of a circle, an ellipse or a segment thereof. In the context of the present invention, the terms “circle”, “ellipse” and “segment thereof” are not to be understood in the geometric sense as describing a geometrically ideal circle or ideal circular arc. Rather, the terms “circle”, “circular arc” and “segment thereof” are to be understood in such a way that the center points of the flanks are roughly arranged on an imaginary (not necessarily ideal) circle, ellipse or segment thereof. In the context of the present invention, the term “flank” is taken from the terminology for gearwheels, since the contour of the wave-shaped curved circuit board roughly resembles a gearwheel. In the case of a toothed wheel, the flank is located between a valley and a tip of a corresponding tooth of the toothed wheel.
Die Flanken der wellenförmig gebogenen Leiterplatte sind vorzugsweise im Wesentlichen zu einem Mittelpunkt des imaginären Umfangs ausgerichtet.The flanks of the wave-shaped curved circuit board are preferably aligned essentially with a center point of the imaginary circumference.
Die Biegeradien der wellenförmig gebogenen Leiterplatte können beliebig sein, d.h. die Leiterplatte kann im Extremfall zick-zack-förmig gefaltet sein, um insgesamt eine sternförmige Struktur mit relativ spitzen Tälern und Spitzen zu bilden. An den Tälern und Spitzen können Perforationen vorgesehen sein, um die relativ kleinen Biegeradien an den Tälern und Spitzen zu ermöglichen. Vorzugsweise sind die Biegeradien jedoch größer als 1 mm, zum Beispiel bei einer doppelschichtigen Leiterplatte, die beispielsweise beidseitig jeweils eine 35 µm dicke Kupferschicht auf einem 60 µm dicken Prepregsubstrat aufweist, weiter bevorzugt größer als 1,5 mm, zum Beispiel bei einer dreischichtigen Leiterplatte, die beispielsweise drei 35 µm dicke Kupferschichten mit dazwischenliegenden, 60 µm dicken Prepregsubstraten aufweist, sowie weiter bevorzugt größer als 3 mm, zum Beispiel bei einer vierschichtigen Leiterplatte, die beispielsweise vier 35 µm dicke Kupferschichten mit dazwischenliegenden, 60 µm dicken Prepregsubstraten aufweist. Die Erfinder haben anhand von Versuchen herausgefunden, dass ein Bruch der Leiterplatte sowie eine Ablösung der Leiterbahn infolge der Biegung durch die vorstehend genannten Parameter vermieden werden konnten.The bending radii of the wave-shaped curved circuit board can be arbitrary, i.e. the circuit board can in extreme cases be folded in a zigzag shape in order to form a star-shaped structure with relatively sharp valleys and peaks. Perforations can be provided on the valleys and peaks in order to enable the relatively small bending radii on the valleys and peaks. However, the bending radii are preferably greater than 1 mm, for example in the case of a double-layer printed circuit board which, for example, has a 35 µm thick copper layer on both sides on a 60 µm thick prepreg substrate, more preferably greater than 1.5 mm, for example in the case of a three-layer printed circuit board, which has, for example, three 35 µm thick copper layers with 60 µm thick prepreg substrates in between, and more preferably larger than 3 mm, for example in the case of a four-layer printed circuit board that has, for example, four 35 µm thick copper layers with 60 µm thick prepreg substrates in between. The inventors have found on the basis of experiments that a break in the circuit board and a detachment of the conductor track as a result of the bending could be avoided by the parameters mentioned above.
Es hat sich herausgestellt, dass die Rogowskispule besonders gute Eigenschaften für die Strommessung hat. Im Gegensatz zu konventionellen Stromwandlern bietet sie ein lineares Übertragungsverhalten ohne Sättigung und ohne Resonanzverstärkung/Dämpfung bei Messung in höheren Frequenzbereichen.It has been found that the Rogowski coil has particularly good properties for current measurement. In contrast to conventional current transformers, it offers a linear transmission behavior without saturation and without resonance amplification / attenuation when measuring in higher frequency ranges.
Die Erfinder haben zudem herausgefunden, dass die erfindungsgemäße Rogowskispule, zum Beispiel in der Gestalt einer mehrschichtigen Leiterplatte (engl. Multi-Layer-PCB), Vorteile hinsichtlich der Kosten hat und eine hohe Fertigungspräzision erreichen kann. Die Nutzung einer solchen Rogowskispule als PCB innerhalb einer Schaltanlagendurchführung wurde bisher nicht in Erwägung gezogen.The inventors have also found that the Rogowski coil according to the invention, for example in the form of a multilayer printed circuit board (multilayer PCB), has advantages in terms of costs and can achieve high manufacturing precision. The use of such a Rogowski coil as a PCB within a switchgear bushing has not yet been considered.
Durch eine geschickte Ausgestaltung der zusammenhängenden Leiterplatte kann die konventionelle runde PCB als Trägerplatte entfallen. Zur Herstellung wird nunmehr nur noch eine einzige PCB-Grundplatte für die zusammenhängende Leiterplatte benötigt. Ein kostenintensives Platzieren und Verlöten von mehreren einzelnen Einzelkarten-PCBs auf einem zusätzlichen Träger, wie es bisher praktiziert wurde, entfällt. Darüber hinaus kommt es beim Vergießen der Sensoren z.B. in einer Gießharz-Durchführung nicht zu unerwünschten axialen Spannungen, die unter Umständen zu einem Ablösen der Leiterbahnen führt.A clever design of the connected circuit board means that the conventional round PCB can be omitted as a carrier plate. For production, only a single PCB base plate is now required for the connected circuit board. There is no need for costly placing and soldering of several individual single-card PCBs on an additional carrier, as was previously the case. In addition, when potting the sensors, e.g. in a cast resin bushing, there are no undesirable axial stresses which, under certain circumstances, lead to the conductor tracks becoming detached.
Es kann vorzugsweise eine flexible Leiterplatte (engl. Flex-PCB) als Grundkörper für die zusammenhängende Leiterplatte verwendet werden.A flexible printed circuit board (Flex-PCB) can preferably be used as the base body for the connected printed circuit board.
In einem Ausführungsbeispiel weist die zusammenhängende Leiterplatte eine erste Wicklung und eine letzte Wicklung auf, und die zusammenhängende Leiterplatte weist eine zweite Leiterbahn auf, die mit der ersten Leiterbahn der letzten Wicklung verbunden ist und zu der ersten Wicklung (bzw. in einen Bereich der ersten Wicklung) zurück geführt ist. Die zweite Leiterbahn kann auch als ein Rückleiter bezeichnet werden.In one embodiment, the contiguous circuit board has a first winding and a last winding, and the contiguous circuit board has a second conductor track that is connected to the first conductor track of the last winding and to the first winding (or in a region of the first winding ) is led back. The second conductor track can also be referred to as a return conductor.
In einem Ausführungsbeispiel sind Enden der zusammenhängende Leiterplatte ineinandergesteckt.In one embodiment, ends of the connected circuit board are plugged into one another.
In einem Ausführungsbeispiel ist an einem Ende der Leiterplatte ein Stecker mit Anschlüssen vorgesehen, die mit der ersten Leiterbahn und/oder der zweiten Leiterbahn verbunden sind. Sehr vorteilhaft ist es, wenn die Leiterplatte nicht nur mit dem beschriebenen Stecker, sondern ferner mit weiteren allgemeinen Elektronikkomponenten mittels SMD bestückt ist, was Bauraum und Kosten spart.In one embodiment, a plug with connections that are connected to the first conductor track and / or the second conductor track is provided at one end of the circuit board. It is very advantageous if the circuit board is equipped not only with the connector described, but also with other general electronic components by means of SMD, which saves installation space and costs.
In einem Ausführungsbeispiel ist die zusammenhängende Leiterplatte eine Mehrschichten-Leiterplatte (engl. Multi-Layer-PCB). Dadurch können die erste und die zweite Leiterbahn in verschiedenen Schichten ausgebildet sein. Auch die erste Leiterbahn kann sich über verschiedene Schichten hindurch erstrecken, zum Beispiel unter Verwendung von so genannten Vias (Durchkontaktierungen).In one embodiment, the contiguous circuit board is a multi-layer circuit board (English multi-layer PCB). As a result, the first and the second conductor track can be formed in different layers. The first conductor track can also have different layers extend therethrough, for example using so-called vias (plated-through holes).
In einem Ausführungsbeispiel ist an den Tälern und/oder den Spitzen der wellenförmig gebogenen Leiterplatte, d.h. zwischen den Wicklungen, jeweils eine zusammenhängende metallische Schicht, eine weitere Wicklung oder eine weitere, zum Beispiel serpentinenförmige, Leiterbahnstruktur angeordnet. Insbesondere die zusammenhängende metallische Schicht kann auf einem Massepotential liegen, was hilft, Störsignale zu schirmen bzw. die Fremdfeldempfindlichkeit zu reduzieren. Darüber hinaus kann ein Biegen der Leiterplatte durch die metallischen Schichten, die weiteren Wicklungen oder die weiteren Leiterbahnstrukturen verbessert werden, da die Leiterplatte sowohl an den Flanken als auch an den Tälern und Spitzen eine im Wesentlichen konstante Dicke hat. Die zusammenhängenden metallischen Schichten, die weiteren Wicklungen oder die weiteren Leiterbahnstrukturen können jeweils sowohl an einer Innenseite als auch an einer Außenseite der wellenförmig gebogenen Leiterplatte vorgesehen sein, oder entweder an der Innenseite oder der Außenseite.In one embodiment, a continuous metallic layer, a further winding or a further, for example serpentine, conductor track structure is arranged on the valleys and / or the tips of the wave-shaped curved circuit board, i.e. between the windings. In particular, the cohesive metallic layer can be at ground potential, which helps to shield interference signals or to reduce external field sensitivity. In addition, bending of the printed circuit board can be improved by the metallic layers, the further windings or the further conductor track structures, since the printed circuit board has an essentially constant thickness both on the flanks and on the valleys and peaks. The cohesive metallic layers, the further windings or the further conductor track structures can each be provided both on an inside and on an outside of the wave-shaped curved printed circuit board, or either on the inside or on the outside.
In einem Ausführungsbeispiel hat die Rogowskispule des Weiteren zumindest eine Haltevorrichtung aus einem elektrisch nichtleitenden Material, die dazu konfiguriert ist, eine Form der zusammenhängende Leiterplatte zu fixieren. Diese Art der Fixierung kann gleichzeitig ein spannungsloses Mitgehen der Leiterplatte in der axialen Richtung während einer Gießharzschrumpfung ermöglichen. In einem Ausführungsbeispiel kann die Haltevorrichtung als ein Trägerring ausgeführt sein.In one embodiment, the Rogowski coil furthermore has at least one holding device made of an electrically non-conductive material, which is configured to fix a shape of the connected circuit board. This type of fixation can at the same time enable the printed circuit board to move along without tension in the axial direction during a cast resin shrinkage. In one embodiment, the holding device can be designed as a carrier ring.
In einem Ausführungsbeispiel hat die Rogowskispule des Weiteren eine Verkapselung, in der zumindest die zusammenhängende Leiterplatte eingekapselt ist.In one embodiment, the Rogowski coil also has an encapsulation in which at least the connected circuit board is encapsulated.
Gemäß einem zweiten Aspekt ist eine zusammenhängende Leiterplatte für die Rogowskispule vorgesehen, wobei die zusammenhängende Leiterplatte eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Wicklungen aufweist, die durch eine erste Leiterbahn gebildet sind, und wobei die Leiterplatte dazu konfiguriert ist, entlang eines imaginären Umfangs derart wellenförmig gebogen zu werden, dass Täler und Spitzen der Leiterplatte entstehen, wobei sich zwischen einem Tal und einer benachbarten Spitze jeweils eine Flanke der Leiterplatte befindet, wobei die Wicklungen an den jeweiligen Flanken der wellenförmig gebogenen Leiterplatte angeordnet sind und/oder die Wicklungen die jeweiligen Flanken ganz oder teilweise umschließen.According to a second aspect, a coherent circuit board is provided for the Rogowski coil, the coherent circuit board having a plurality of interconnected windings formed by a first conductor track, and the circuit board being configured to be bent in such a wave-like manner along an imaginary circumference that valleys and peaks of the printed circuit board arise, with a flank of the printed circuit board being located between a valley and an adjacent peak, the windings being arranged on the respective flanks of the undulating printed circuit board and / or the windings completely or partially enclosing the respective flanks .
Gemäß einem dritten Aspekt ist ein Verfahren zum Herstellen einer Rogowskispule vorgesehen, die zur Messung eines Stroms in einem stromdurchflossenen Leiter konfiguriert ist. Das Verfahren hat die folgenden Schritte: Bereitstellen einer zusammenhängenden Leiterplatte, die eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Wicklungen aufweist, die durch eine erste Leiterbahn gebildet sind; und wellenförmiges Biegen der Leiterplatte entlang eines imaginären Umfangs derart, dass Täler und Spitzen der Leiterplatte entstehen, wobei sich zwischen einem Tal und einer benachbarten Spitze jeweils eine Flanke der Leiterplatte befindet, wobei die Wicklungen an jeweiligen Flanken der wellenförmig gebogenen Leiterplatte angeordnet werden und/oder die Wicklungen die jeweiligen Flanken ganz oder teilweise umschließen.According to a third aspect, a method for producing a Rogowski coil is provided, which is configured to measure a current in a conductor through which current flows. The method has the following steps: providing a coherent printed circuit board which has a plurality of interconnected windings which are formed by a first conductor track; and wave-shaped bending of the printed circuit board along an imaginary circumference in such a way that valleys and peaks of the printed circuit board arise, with a respective flank of the printed circuit board being located between a valley and an adjacent peak, the windings being arranged on respective flanks of the wavy bent printed circuit board and / or the windings completely or partially enclose the respective flanks.
In einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird das wellenförmige Biegen der Leiterplatte durch eine Rundbiegemaschine durchgeführt, die eine zahnradförmige erste Walze und eine im Wesentlichen runde zweite Walze aufweist, die zusammen einen Walzenspalt bilden, durch den die Leiterplatte hindurchgeführt wird.In one embodiment of the method, the wave-shaped bending of the circuit board is carried out by a round bending machine which has a gear-shaped first roller and an essentially round second roller, which together form a roller gap through which the circuit board is passed.
In einem Ausführungsbeispiel hat das Verfahren des Weiteren zumindest einen der folgenden Schritte: Vergießen der zusammenhängenden Leiterplatte mit einem Verkapselungsmaterial; oder Fixieren einer Form der zusammenhängenden Leiterplatte durch zumindest eine Haltevorrichtung aus einem elektrisch nichtleitenden Material und anschließendes Vergießen der zusammenhängenden Leiterplatte und der Haltevorrichtung mit einem Verkapselungsmaterial. Die Verkapselung kann ein isolierendes Gussmaterial oder ein dielektrisches Material aufweisen.In one exemplary embodiment, the method furthermore has at least one of the following steps: encapsulating the connected printed circuit board with an encapsulation material; or fixing a shape of the connected circuit board by at least one holding device made of an electrically non-conductive material and then potting the connected circuit board and the holding device with an encapsulation material. The encapsulation can have an insulating cast material or a dielectric material.
Durch die vorliegende Erfindung kann ein preiswerter Stromsensor bereitgestellt werden, der kostenintensive konventionelle Stromwandler ablösen kann. Dadurch lässt sich erheblicher Bauraum an Mittelspannungs- (MS-) Schaltanlagen gewinnen und zusätzliche Einschnürungen, die dielektrisch schwer handzuhaben sind, können entfallen. Darüber hinaus lassen sich erhebliche Kosten für Wandler einsparen.The present invention makes it possible to provide an inexpensive current sensor which can replace costly conventional current transformers. As a result, considerable installation space can be gained in medium-voltage (MV) switchgear and additional constrictions, which are dielectrically difficult to handle, can be omitted. In addition, significant converter costs can be saved.
FigurenlisteFigure list
Die vorstehend definierten Aspekte und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen. Die Erfindung wird für ihre Ausführbarkeit im Folgenden anhand der Ausführungsbeispielen näher beschrieben, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist.
-
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Rogowskispule gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einem stromdurchflossenen Leiter; -
2 zeigt eine perspektivische Ansicht der Rogowskispule mit dem stromdurchflossenen Leiter; -
3 zeigt eine Draufsicht der Rogowskispule mit dem stromdurchflossenen Leiter; -
4 zeigt eine Abwicklung einer zusammenhängenden Leiterplatte für die Rogowskispule; und -
5 zeigt eine Rundbiegemaschine zum wellenförmigen Biegen einer zusammenhängenden Leiterplatte.
-
1 shows a perspective view of a Rogowski coil according to an embodiment with a current-carrying conductor; -
2 shows a perspective view of the Rogowski coil with the current-carrying conductor; -
3 shows a plan view of the Rogowski coil with the current-carrying conductor; -
4th shows a development of a coherent circuit board for the Rogowski coil; and -
5 shows a round bending machine for wave-shaped bending of a coherent printed circuit board.
FigurenbeschreibungFigure description
Die Zeichnungen sind schematisch dargestellt. Es wird darauf hingewiesen, dass in verschiedenen Figuren ähnliche oder identische Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen sind.The drawings are shown schematically. It should be noted that similar or identical elements are provided with the same reference symbols in different figures.
Die Rogowskispule
Die Leiterplatte
Alternativ oder zusätzlich können die Wicklungen
An den Tälern
Die Biegeradien der wellenförmig gebogenen Leiterplatte
Durch die geschickte Ausgestaltung der zusammenhängenden Leiterplatte
In einer bevorzugten Ausführungsform kann eine flexible Leiterplatte (engl. Flex-PCB) als Grundkörper für die zusammenhängende Leiterplatte
In der
Enden der Leiterplatte
Die beiden Enden der zusammenhängenden Leiterplatte
An einem Ende 40 der Leiterplatte
Vorzugsweise ist die zusammenhängende Leiterplatte
Es kann zumindest eine Haltevorrichtung (nicht gezeigt) vorzugsweise aus einem elektrisch nichtleitenden Material vorgesehen sein, die dazu konfiguriert ist, eine Form der wellenförmig gebogenen Leiterplatte
Es ist denkbar, dass die Haltevorrichtung an allen Tälern
In einer alternativen Ausführungsform können die Haltevorrichtungen auch an den Spitzen
Die Rogowskispule
Die Rogowskispule
Es kann auch zumindest eine Haltevorrichtung aus einem elektrisch nichtleitenden Material an die Leiterplatte
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die erfindungsgemäße Rogowskispule
Die Erfinder haben zudem herausgefunden, dass die erfindungsgemäße Rogowskispule
Durch die Ausgestaltung der zusammenhängenden Leiterplatte
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Rogowskispule
Es ist zu beachten, dass der Begriff „aufweisen“ andere Elemente oder Schritte nicht ausschließt. Auch Elemente, die in Verbindung mit verschiedenen Ausführungsformen beschrieben werden, können kombiniert werden. Es sei auch darauf hingewiesen, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht so ausgelegt werden sollten, dass sie den Umfang der Ansprüche widerspiegeln.It should be noted that the term “having” does not exclude other elements or steps. Elements that are described in connection with various embodiments can also be combined. It should also be noted that any reference signs in the claims should not be construed as reflecting the scope of the claims.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- RogowskispuleRogowski coil
- 22
- stromdurchflossener Leitercurrent-carrying conductor
- 33
- zusammenhängende Leiterplattecontiguous circuit board
- 44th
- WicklungWinding
- 4_14_1
- erste Wicklungfirst winding
- 4_n4_n
- letzte Wicklunglast winding
- 55
- erste Leiterbahnfirst track
- 66th
- Spitzetop
- 77th
- Talvalley
- 88th
- FlankeFlank
- 99
- Steckerplug
- 1010
- metallische Schichtmetallic layer
- 1111
- zahnradförmige erste Walzegear-shaped first roller
- 1212th
- zweite Walzesecond roller
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- EP 2560013 A1 [0007]EP 2560013 A1 [0007]
- WO 2006/108021 A2 [0008]WO 2006/108021 A2 [0008]
- FR 3003954 A1 [0009]FR 3003954 A1 [0009]
Claims (13)
Priority Applications (1)
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DE102020204382.5A DE102020204382A1 (en) | 2020-04-28 | 2020-04-28 | Rogowski coil from a coherent printed circuit board and method for producing the same |
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DE102020204382.5A DE102020204382A1 (en) | 2020-04-28 | 2020-04-28 | Rogowski coil from a coherent printed circuit board and method for producing the same |
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-
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- 2020-04-28 DE DE102020204382.5A patent/DE102020204382A1/en active Pending
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