CN102969208A - 具有集成磁致动器的电流互感器中的改进的磁芯耦合 - Google Patents

Abstract

本发明提供了具有集成磁致动器的电流互感器中的改进的磁芯耦合。系统包括磁致动器、电流互感器和双线圈电路断路器中的操作电子装置。该系统包括直排但不同心的初级线圈和次级线圈的实现，以保持适合于加装在标准工业机架安装用的机箱中的窄宽度。该系统还包括I形的叠层堆叠，该I形的叠层堆叠被设计为邻接于电流互感器的上部板和下部板的端部。I形的叠层堆叠显著地增加叠层与上部板和下部板之间的交叠，这导致更低的磁阻并且改进磁耦合。

Description

具有集成磁致动器的电流互感器中的改进的磁芯耦合

对相关申请的交0引用

该申请是2010年4月19日提交的名称为“具有集成致动器的电流互感器”的第12/762,894号美国申请和2009年5月8日提交的第61/176,677号美国申请的一部分的继续申请，其中第12/762,894号美国申请请求2010年3月26日提交的第10158680.8号欧洲申请的优先权。前述申请中的每个申请的整体通过引用合并于此。

技术领域

该发明涉及工业控制系统，尤其涉及提供具有集成磁致动器的电流互感器中的改进的磁芯耦合的系统和方法。

背景技术

用于额定电流多达大约100安培的典型电流电动机保护电路断路器采用用于热保护的双金属片/加热器和用于短路保护的磁性插棒来设计。这些装置的操作产生大量的热形式的功率损耗。政府法规和公众舆论的趋势朝向所有电子装置的功耗的降低，从而引起了对更高效的电子装置设计的市场压力。此外，减少的运营费用可用来促进设计在新应用中的使用并且补偿用更高效的电路断路器改进现有应用的成本。

这种传统的电路断路器的设计中的另一缺点是缺乏用于测量电路断路器状态的集成电子器件和将该数据传送到控制系统或网络的能力。因为关于电路断路器的问题的最初征兆是在电路断路器故障之后，所以失去了更大的操作效率和预防性维护的机会。另外，关于这种电路断路器中的设计操作特性的高形式因素，例如接触断开的速度、重新闭合的防止和/或焊接的防止，导致更高的制造成本。另外，这种传统的电路断路器的设计具有大尺寸。此外，在传统设计中，过量的磁通量被分流掉，这导致高水平的断路器跳闸电流，并且严重地危及电路断路器的跳闸功能。而且，差的磁耦合会导致低的变换效率、低的次级输出电流和/或电流测量线性度的损失。

发明内容

下面呈现了简化的发明内容，以提供对公开的发明的某些方面的基本理解。该发明内容不是详尽的概述，并且不是旨在标识关键或重要的元件或者描写本发明的范围。该发明内容的唯一目的是以简化的方式呈现某些概念，作为稍后呈现的更详细描述的前奏。

本文中公开的新型的电路断路器以减小的外形尺寸配件和更小的机箱提供了保护。根据一个方面，电路断路器包括直排的双线圈设计，其目标在于减小所需要的机箱的宽度，因此减小整体尺寸。另外，电路断路器设计采用分离但是直排的线圈的双线圈绕组系统，以减小电路断路器机箱的物理尺寸。通常，直排的设计允许插棒系统的线圈绕组充当为嵌入式电子装置提供电力的电流互感器的初级线圈。另外，包括集成磁致动器，以在检测到短路时提供快速的接触断开。在一个方面，通过采用I形的叠层堆叠（lamination stack）来改进电流互感器的磁芯上部板与下部板之间的磁耦合，其中I形的叠层堆叠与这些上部板和下部板的端部邻接。

根据本发明的一个方面，一种用于电流互感器的系统，包括：初级线圈组件，用于提供基于电流的短路保护；以及次级线圈组件，用于提供基于电压的过载保护；初级线圈组件和次级线圈组件通过上部板和下部板连接。特别地，纵向叠层带（lamination strip）集合嵌入在初级线圈组件内，以减少被分流的磁通量的量。通常，纵向叠层带提供比传统设计中的磁耦合显著地更好的磁耦合，这导致更高的变换效率、更高的次级输出电流和更高的电流测量线性度。

为了完成前述和相关的目标，本文中结合下面的说明和附图描述了所公开的发明的某些说明性的方面。然而，这些方面仅仅表示可以采用本文中公开的原理的各种方式中的一些，并且旨在包括所有这样的方面及其等同内容。当结合附图考虑时，根据下面的详细描述，其它优点和新颖的特征将变得明显。

附图说明

图1图示具有集成磁致动器和用于测量和通信的嵌入式电子装置的电流互感器的框图。

图2A-2D图示具有集成磁致动器和I形的叠层的双线圈系统的直排设计。

图3A-3B图示改进具有集成磁致动器的电流互感器中的磁芯耦合的示例实施例。

图4A-4D图示如下曲线图，所述曲线图示出采用I形的叠层堆叠的、具有集成磁致动器的电流互感器的变换效率、输出电流和电流线性度的变化。

图5图示具有集成磁致动器的电流互感器的控制系统接口的框图。

图6图示尺寸减小的机箱的三维表示，其中该机箱包含具有集成磁致动器和I形的叠层的电流互感器。

图7图示改进具有集成磁致动器的电流互感器中的磁耦合的示例方法。

图8是图示用于嵌入式控制和通信电子装置的适合的运行环境的框图。

图9图示实例计算环境的示意性框图。

图10图示实例计算网络环境的示意性框图。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明，其中，在全文中相同的附图标记用来表示相同的元件。在下面的描述中，为了说明的目的，阐述了许多具体的细节以提供对其的透彻理解。然而，显然可以在没有这些具体细节的情况下或采用其它方法、组件、材料等来实现本发明。在其它示例中，以框图形式示出已知的结构和装置，以方便对其的描述。

贯穿本说明书，对“一个实施例”或“实施例”的提及表示结合该实施例描述的特定的特征、结构或特性包括在至少一个实施例中。因此，在贯穿本说明书的不同地方，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”的出现不一定都是指同一实施例。另外，特定的特征、结构或特性可在一个或更多个实施例中以任何适当的方式进行组合。

如在本申请中所使用的，术语“组件”、“系统”、“设备”、“接口”、和/或“网络”等旨在表示计算机相关的实体、或硬件、硬件和软件的组合、软件、或执行中的软件。例如，组件可以是，但不限于，运行在处理器上的进程、处理器、硬盘驱动器、（光和/或磁存储介质的）多个存储驱动器、对象、可执行的、执行线程、和/或计算机、工业控制器、中继器、传感器和/或可变频率驱动器。作为说明，运行在控制器上的应用和控制器都可以是组件。一个或更多个组件可驻留在执行进程和/或线程内，以及组件可局限在一个计算机上和/或分布在两个或更多个计算机之间。作为另一个示例，接口可包括I/O组件以及相关联的处理器、应用和/或API组件。

除了前述内容之外，还应该理解，请求保护的主题可以被实现为方法、设备或制品（article of manufacture），其使用通常的编程和/或工程技术来产生软件、固件、硬件或其任何适合的组合以控制诸如可变频率驱动器和/或控制器的计算装置来实现所公开的主题。本文中使用的术语“制品”旨在包含可从任何计算机可读装置或计算机可读存储/通信介质访问的计算机程序。例如，计算机可读介质可包括但不限于磁存储装置（例如，硬盘、软盘、磁带…）、光盘（例如，紧凑盘（CD）、数字多功能盘（DVD）…）、智能卡和闪速存储器装置（例如，卡驱动器、棒驱动器、键驱动器…）。当然，本领域技术人员将认识到，在不偏离所请求保护的主题的范围或精神的情况下，可对本配置进行许多修改。

另外，词“示例性的”在本文中用来表示用作示例、实例或说明。本文中被描述为“示例性的”设计任何方面或设计不一定被解释为相对于其它方面或设计是优选的或有利的。更确切地，词“示例性的”的使用旨在以具体的方式呈现概念。如本申请中所使用的，术语“或”旨在表示包括性的“或”而不是排除性的“或”。即，除非相反地指定，或根据上下文明白，“X采用A或B”旨在表示自然的包括性排列中的任一个。即，如果X采用A；X采用B；或X采用A和B，则“X采用A或B”满足前述实例中的任一个。另外，本申请和所附的权利要求书中使用的冠词“a”和“an”一般应被解释为表示“一个或更多个”，除非相反地指定或根据上下文明白是指向单数形式。

参考附图，图1图示用于具有集成磁致动器以及用于测量和通信的嵌入式电子装置的电流互感器的双线圈系统100的框图。根据一个实施例，双线圈系统100包括初级线圈组件102、组合的磁致动器/电流互感器（CT）磁芯组件104、次级线圈组件106、电源组件108、控制系统接口组件110和过载检测组件112。在一个示例中，电流互感器可用在电路断路器中。通常，双线圈系统100可提供电过载保护到标准尺寸、尤其是相对小的框架尺寸的电动机保护电路断路器（例如，多达63A、140M-D和140M-F）中的成本有效的集成。另外，电流互感器测量流经电力系统的电流，并且例如将测量到的电流输入到过载保护系统，如果该电流在特定的阈值以上，则这使得电路断路器跳闸。在一个示例中，来自所有三个相的次级线圈通过整流桥来连接，并且为装置（电源组件108）提供电力。在另一示例中，也可以采用对该装置的外部供电，但是无法是成本有效的并且会需要额外的电线。

初级线圈组件102是电流线圈并且提供足够的绕组，以向电源组件108、控制系统接口组件110和过载检测组件112提供电力，以及充当初级电流的测量装置。初级线圈组件102缠绕插棒组件，并且与次级线圈组件106分离地但是与次级线圈组件106直排地来实现，以减小机箱尺寸需求。通常，通过上部板和下部板（CT磁芯）来连接初级线圈组件102和次级线圈组件106。在一个方面，采用I形的叠层堆叠来改进上部板与下部板之间的磁耦合。作为示例，叠层堆叠可包括与磁力线平行或基本平行的绝缘板集合。另外，I形的叠层堆叠减小/预防涡流，相应地改进上部板与下部板之间的磁耦合。

磁致动器组件104同时提供瞬时跳闸能力和感应延时跳闸能力。磁致动器组件104对双金属热过载检测器的基于低效电力的热生成问题不敏感。磁致动器组件104根据由初级线圈组件102的电流负载驱动的磁场强度来实现插棒和电枢的一体机械移动，以在短路状况下断开接触。作为一个非限制性的示例，磁致动器组件104被设计为充当初级线圈组件102的电枢的弹簧式插棒。通常，可通过测量连接到次级线圈组件106的负载电阻上的电压降，来间接测量初级线圈组件102中的电流。

次级线圈组件106提供电压线圈，该电压线圈用于允许电子装置的供电和过载状态的检测。如前所述，设计的实现包括取向为直排的分离的线圈，以允许使用更小外形尺寸的机箱。作为本发明的设计与传统设计之间的区别的一个示例，传统设计可包括同心的双线圈。因为同心线圈的宽度要求，所以需要次级线圈以环绕初级线圈的外直径的物理几何形状禁止机箱尺寸的减小。

电源组件108将电力提供给控制系统接口组件110的集成的测量和通信方面。电源组件108从次级线圈组件106的绕组获得电源组件108的来源，并且被设计为匹配控制系统接口组件110的电源要求。另外，在故障（例如短路）状况下，磁芯将饱和并且限制过量的电流/电力传送到控制系统电子装置。控制系统接口组件110提供电子装置，用于电路断路器相关的数据的测量和将电路断路器相关的数据传送到与控制系统接口组件110通信地连接的其它装置。控制系统接口组件110采集数据，例如但不限于：初级线圈的电流、次级线圈的电压、机箱及其组件的温度和/或与过载状况或远程关闭相关联的跳闸事件。控制系统接口组件110将采集到的信息传送到与控制系统接口组件110通信地连接的任意装置中的大多数。

过载检测组件112用于根据磁致动器组件104周围的增加的磁场强度来检测初级线圈中的电流过载，以及根据远程关闭供电电压来检测次级线圈组件106中的电压过载。过载检测组件112的机构用于短路状况下的瞬时关闭，但是也允许针对不涉及短路的过载状况的延时关闭。在另一方面，本文中公开的关闭机构在没有热的无效产生的情况下完成该任务，而在具有用于过载保护的双金属设计的传统系统中产生热。可以想到的是，尽管关于电路断路器系统描述了本文中公开的改进的CT设计，但是本发明不限于此，并且公开的CT设计可合并在任意电流互感器中的大多数内，例如用在任意电力测量装置和应用中的大多数中，包括但不限于保护继电器、模拟装置、换能器和/或PowerMonitor^TM产品。

现在参考图2A-2D，图示了双线圈系统100的直排设计，其中磁致动器组件104包括插棒型致动器202，初级线圈组件102包括电流测量初级线圈208，而次级线圈组件106包括电流测量次级线圈210，其中次级线圈210上的电压例如通过使次级电流经过负载电阻器（未示出）并且测量得到的负载电阻器电压降来测量。图2A-2D图示双线圈系统100的各种视图（200,250）和剖面图（225,275）。由图2A-2D可见，双线圈系统100包括直排的（非同心的）初级线圈208和次级线圈210，其使得系统100能够放置在标准的机箱设计（例如，标准框架尺寸）中。通常，初级线圈208具有充足的绕组以提供足够的电力来支持由控制系统接口组件110执行的数据采集和网络通信。在一个示例中，可以通过测量连接到次级线圈210的负载电阻器（未示出）上的电压降，来间接测量初级线圈208中的电流。

图2A图示双线圈系统100的立视图（侧视图）200。在一个方面，直排的初级线圈208和次级线圈210连接到顶部板212和底部板214（例如，通过采用螺杆）。通常，双线圈系统100可用在例如电动机控制/保护中（例如，在手动电动机控制器中）的电路断路器中。在一个方面，磁插棒202的线圈额外地用作电流互感器的初级绕组208，其将电力和电流测量信号提供到（例如，在控制系统接口组件110中的）电子电路。通常，通过采用嵌入在初级线圈骨架内的纵向叠层带204，来减少从插棒致动器202分流掉的磁通量的量。作为示例，I形的叠层堆叠204被设计为邻接于电流互感器顶部板212和底部板214的端部。根据一个实施例，I形状显著地增加叠层204与顶部板212和底部板的端部之间的表面面积（例如，交叠）。增加的表面面积降低了磁阻并且改进了磁耦合。另外，I形的叠层204是扭转灵活的，并且可以通过弹簧夹（206₁，206₂）的使用自对准到端部板表面。另外，薄的I形的叠层的扭转灵活性允许与上部/下部板212和214的端部的自对准。该自对准减小了配件之间的气隙，并且从制造的立场来看使得组装更健壮。弹簧夹（206₁，206₂）使得能够最小化I形的叠层204中的气隙，从而得到更高的变换效率、更高的次级输出电流和提高的电流测量线性度。

图2B图示双线圈系统100的垂直剖面图225，而图2D图示双线圈系统100的水平剖面图，其中双线圈系统100示出I形的叠层堆叠204，该叠层堆叠204改进电流互感器的上部板212与底部板214之间的磁耦合。另外，图2C图示集成在初级线圈骨架设计内的、包括I形的叠层堆叠204的双线圈系统100的顶视图250。通常，I形的叠层堆叠204可以扭曲并且与顶部板212和底部板214的端部自对准。在一个方面，弹簧夹（206₁,206₂）可以将弹簧力施加到叠层堆叠204，以在叠层堆叠204与顶部板212和底部板214之间形成紧密的界面而没有（或最小的）气隙。

尽管本文中描述了用于叠层堆叠204的“I”形状，但是可以想到的是，本发明不限于此，并且可以采用提供叠层堆叠204与顶部板212和底部板214之间的增加的表面面积的大多数任意形状。另外，可以想到的是，尽管本文中描述的用于叠层堆叠204的“I”形是对称的，但是也可以采用不对称的形状。

现在参考图3A，描述了如下示例实施例300，该示例实施例300通过采用I形的叠层来改进具有集成致动器的电流互感器中的磁芯耦合。具体地，图3A示出具有集成致动器的电流互感器的简化的垂直剖面视图。在一个方面，具有集成致动器的电流互感器包括初级骨架设计，该初级骨架设计套入了上部板212、底部板214、I形的叠层204和叠层弹簧夹（206₁,206₂）。作为示例，叠层204通过将涡流限制到包含非常小磁通的高度椭圆的路径来减小涡流的大小，相应地改进磁耦合。在一个方面，叠层堆叠204中的叠层的厚度可根据应用而变化。例如，薄的叠层一般用在高频互感器中。通常，叠层越厚，涡流损耗越大。然而，更厚的叠层相对更容易构建并且比更薄的叠层更便宜。然而，更薄的叠层减少由涡流产生的损耗。

在一个方面，可使用夹，例如弹簧夹（206₁,206₂）将叠层堆叠204与上部板212和底部板214紧密接合。弹簧夹（206₁,206₂）紧靠叠层堆叠204，以使得叠层与顶部板212和底部板214之间的气隙最小。通常，I形的叠层的上部302增加与上部板212的交叠，而I形的叠层的底部304增加与底部板214的交叠。因此，叠层堆叠204与上部板212和底部板214接触/交叠的表面面积增加，而气隙减小。这显著地改进上部板和下部板（212,214）与叠层堆叠204之间的磁耦合。

图3B图示了一个替换实施例350，其通过采用C/U形的叠层来改进具有集成致动器的电流互感器中的磁芯耦合。根据一个方面，图3B示出采用C/U形的叠层堆叠310的、具有集成致动器的电流互感器的简化的垂直剖面视图。在一个实施例中，C形或U形的叠层堆叠310分别邻接底部板214和上部板212的上表面和下表面。类似于I形的叠层堆叠204，C形或U形的叠层堆叠310与上部板212和底部板214交叠，以改进叠层堆叠310与上部板和底部板（212,214）之间的磁耦合。因此，C形或U形的叠层堆叠310可以提供提高的变换效率、次级输出电流和电流测量线性度。可以想到的是，C形或U形的叠层可以与上部板212和底部板214紧密地接合，以减小其之间的气隙。

如前所述，图4A至图4D示出了曲线图400-475，该曲线图400-475图示采用I形叠层堆叠的具有集成磁致动器的电流互感器中变换效率、输出电流和电流线性度的变化。作为一个示例，与没有I形叠层的电流互感器设计所采用的25匝相比，具有I形叠层的电流互感器设计可以采用15个初级匝。曲线图400表示根据初级电流（以安培为单位）的电流互感器的变换效率（以百分比为单位）。由曲线图400可见，当电流互感器的设计中包括I形叠层时的变换效率402显著高于当不包括I形叠层时的效率404。而且，对于初级电流的所有值，效率402均高于效率404。此外，曲线图450表示根据初级电流（以安培为单位）的电流互感器的次级电流（以安培为单位）。同样，通过使用I形叠层观察到类似的改进。而且，与当不包括I形叠层时获得的次级电流408相比，当电流互感器设计中包括I形叠层时的次级电流406更大。此外，曲线图450和475分别显示在电流互感器的设计中具有和没有I形叠层的情况下的电流测量准确度和线性度。可以看出，与曲线图475相比，曲线图450示出了在电流测量准确度和线性度上的相当大的提高。

参照图5，在500中图示了包括数据采集组件502和网络通信组件504的控制系统接口组件110。数据采集组件502包括测量电子装置，该测量电子装置适合于测量初级线圈组件102的电流、次级线圈组件106的电压、电源组件108的电压、机箱组件的温度和/或施加在插棒202的变位弹簧上的负载。对数据采集组件502可用的数据测量值被提供到网络通信组件504，以发送至通信地耦合到控制系统接口组件110的其他设备。数据可以被处理和/或提供到其他设备用于进一步的分析。在一个方面中，由于互感器磁芯236的磁饱和，这限制了流到次级线圈210的最大电流，因此防止测量电子装置受到短路故障事件的影响。

网络通信组件504提供与网络上的其他设备进行通信的能力。例如，工业控制器可以通过控制网络询问网络通信组件504并请求任何能够由数据采集组件502测量的数据的值。此外，工业控制器可以请求初级线圈的电流测量的值和/或机箱的温度的值。网络通信组件504可以以适合于通过所连接的控制网络进行传输的格式对所请求的数据进行打包，并且将数据发送到请求装置。

在另一个方面中，网络通信组件504可以接收包括如下命令的通信，该命令执行例如但不限于断开接触的动作。当接受到这样的命令时，网络通信组件504将过载电压引导至次级线圈并且执行远程关闭。在另一个方面中，网络通信组件504可以在没有来自通信地耦合至网络通信组件504的设备对数据的先前请求的情况下，将由于任何原因以及由任意一个线圈进行的关闭的发生传递至该设备。

参照图6，示出了封装在机箱602内的直排双线圈系统的三维图示。双线圈系统包括直排初级线圈208和次级线圈210、插棒202、磁分路610、包括电子装置604的控制系统接口组件110以及方便通过控制系统接口组件110的通信的网络连接606。在一个方面中，I形叠层堆叠204封装在初级线圈骨架内。此外，机箱602的宽度要求窄线圈设计，具有同心线圈的电流互感器由于其大的宽度将无法安装到机箱602内。相反，所讨论的直排双线圈系统具有较小的宽度，从而安装到机箱602中。根据一个方面，电子装置604由次级线圈210的附加绕组供电，并且用于数据采集以及例如经由网络连接606与通信连接的网络上的其他设备的双向通信。通常，由于互感器磁芯236的磁饱和，这限制了流到次级线圈210的最大电流，因此防止测量电子装置604受到短路故障事件的影响。网络连接606端口为适合于将机箱放置在现有的控制组件安装机架中的网络线缆提供附接点。

图7示出了根据所公开的主题的示例方法和/或流程图。为了易于说明，将该方法图示和描述为一系列动作。应该理解和明白，本发明不受所示动作和/或动作的顺序限制，例如，动作可以以各种顺序发生和/或者同时发生，并且具有这里没有呈现和描述的其他动作。此外，实现根据所公开的主题的方法可能不需要所有示出的动作。另外，本领域的技术人员将理解和明白该方法可以替选地表示为经由状态图相互关联的一系列状态或事件。另外，还应该理解，下文中以及贯穿该说明书公开的方法能够存储在制品上以方便将这样的方法传送和传输至计算机。这里使用的术语“制品”意在包括可以从任何计算机可读设备、载体或介质访问的计算机程序。

在702处，通过采用不同心直排双线圈设计减小了具有集成磁致动器的电流互感器的尺寸。由于线圈不是同心的，所以电流互感器的宽度可以显著减小。在704处，叠层与电流互感器的上部板和下部板之间的表面面积增加。在一个示例中，I形叠层集成在初级线圈骨架内。I形叠层与上部板和下部板的端部邻接，从而增大了接触/交叠的表面面积。而且，增大的表面面积改进了电流互感器的磁耦合。在706处，对叠层施加力以紧靠叠层与上部板和下部板之间的界面。例如，可以采用弹簧夹来施加弹簧力，该弹簧力使叠层紧紧地邻近于板的端部同时减少气隙。

参照图8，用于实现本发明的各个方面的示例性计算环境800包括嵌入式控制和通信电子装置802，其包括处理单元804、系统存储器806和系统总线808。系统总线808将包括但不限于系统存储器806的系统组件耦合至处理单元804。处理单元804可以是各种商用处理器比如单核处理器、多核处理器或任何其他适当的处理器布置中的任意一种。系统总线808可以是使用各种商用总线结构中的任意一种来进一步互联至存储器总线（具有或没有存储控制器）、外设总线和局部总线的若干种总线结构中的任意一种。系统存储器806可以包括只读存储器（ROM）、随机访问存储器（RAM）、高速RAM（比如静态RAM）、EPROM和/或EEPROM等。附加地或者替选地，计算机802可以包括硬盘驱动器，其上可以保存程序指令、数据等。而且，可移除数据存储器可以与嵌入式控制和通信电子装置804相关联。硬盘驱动器、可移除介质等可以通过系统总线808通信地耦合至处理单元804。

系统存储器806可以保存多个程序模块，比如操作系统、一个或者更多个应用程序、其他程序模块、和程序数据。操作系统、应用、模块和/或数据的全部或一部分例如可以缓存在RAM中、保存在硬盘驱动器上或任何其他适当的位置。用户可以通过一个或者更多个有线/无线输入设备（比如键盘、指点和点击机构、压敏屏幕、麦克风、操纵杆、触笔等）将命令和信息输入到嵌入式控制和通信电子装置802中。监视器或其他类型的接口也可以连接至系统总线808。

嵌入式控制和通信电子装置802可以使用经由与一个或者更多个远程计算机、电话或其他计算设备（比如工作站、服务器计算机、路由器、个人计算机、便携式计算机、基于微处理器的娱乐装置、对等设备或其他公共网络节点等）的有线和/或无线通信的逻辑连接在联网环境中工作。嵌入式控制和通信电子装置802可以通过天线、端口、网络接口适配器、无线接入点、和/或调制解调器等连接至其他设备/网络。

嵌入式控制和通信电子装置802能够操作以与可操作地布置在无线通信中的任何无线设备或实体进行通信，例如，打印机、扫描仪、台式和/或便携式计算机、便携式数据助理、通信卫星、与无线可检测标签（例如，广告亭、报刊亭、休息室）相关联的任何设备或地点、以及电话。这至少包括WiFi和蓝牙^TM无线技术。因此，通信可以是如同传统网络采用的预定结构，或者仅仅是至少两个设备之间的自组织（ad hoc）通信。

为了提供所公开的主题的各个方面的背景，图9以及下面的讨论意在提供对适当的环境的简要的、一般的描述，在该环境中，可以实现所公开的主题的各个方面。虽然以上在运行于计算机和/或多个计算机上的计算机程序的计算机可执行指令的一般背景中已经描述了该主题，但是本领域的技术人员将认识到本发明还可以与其他程序模块结合来实现。一般，程序模块包括执行特定任务和/或实现特定抽象数据类型的例程、程序、组件、数据结构等。而且，本领域的技术人员将认识到，本发明的方法可以用其他计算机系统配置来实现，包括单处理器或多处理器计算机系统、小型计算设备、大型机计算机以及个人计算机、手持计算设备（例如，个人数字助理（PDA）、电话、手表……）、以及基于微处理器或可编程的消费电子装置或工业电子装置等。所示出的各个方面还可以在分布式计算环境中实现，其中由通过通信网络而链接的远程处理设备来执行任务。但是，即使不是本发明的所有方面，本发明的一些方面也可以在分立计算机上实现。在分布式计算环境中，程序模块可以位于本地和远程存储器存储设备两者中。

参照图9，用于实现本文中公开的各个方面的示例性环境900包括计算机912（例如，台式机、笔记本、服务器、手持式、可编程消费电子装置或工业电子装置……）。另外，计算机912可以包括实际的目标硬件系统，并且可以包括具有环境900的所有特性的嵌入式计算机。计算机912包括处理单元914、系统存储器916和系统总线918。系统总线918将包括但不限于系统存储器916的系统组件耦合至处理单元914。处理单元914可以是各种可用微处理器中的任意一种。双微处理器和其他多处理器架构也可以用作处理单元914。

系统总线918可以是若干种总线结构中的任意一种，总线结构包括使用各种可用总骨架构中的任意一种的存储器总线或存储器控制器、外设总线或外部总线、和/或局部总线，总骨架构包括但不限于：8位总线、工业标准架构（ISA）、微通道架构（MSA）、扩展ISA（EISA）、智能驱动器设备（IDE）、VESA局部总线（VLB）、外设组件互联（PCI）、通用串行总线（USB）、高级图形端口（AGP）、个人计算机存储卡国际联合会总线（PCMCIA）以及小型计算机系统接口（SCSI）。系统存储器916包括易失性存储器920和非易失性存储器922。基本输入/输出系统（BIOS）存储在非易失性存储器922中，其中，基本输入/输出系统包含例如在启动期间在计算机912内的元件之间传输信息的基本例程。作为说明而非限制，非易失性存储器922可以包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除ROM（EEPROM）或者闪存。易失性存储器920包括用作外部缓冲存储器的随机访问存储器（RAM）。作为说明而非限制，RAM可以以多种形式获得，比如同步RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步动态RAM（SDRAM）、双数据速率SDRAM（DDR SDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链接DRAM（SLDRAM）以及直接Rambus RAM（DRRAM）。

计算机912还包括可移除/不可移除、易失性/非易失性计算机存储介质。例如，图9示出了磁盘存储器924。磁盘存储器924包括但不限于类似于磁盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、Jaz驱动器、Zip驱动器、LS-100驱动器、闪存卡或记忆棒的设备。另外，磁盘存储器924可以包括与其他存储介质分离或组合的存储介质，其他存储介质包括但不限于光盘驱动器，比如紧凑盘ROM设备（CD-ROM）、CD可刻录驱动器（CD-R驱动器）、CD可重写驱动器（CD-RW驱动器）或数字多功能盘ROM驱动器（DVD-ROM）。为了便于将磁盘存储设备924连接到系统总线918，通常使用可移除或不可移除接口作为接口926。

应该理解，图9描述了用作用户与适当的操作环境900中描述的基本计算机资源之间的媒介的软件。这样的软件包括操作系统928。可以存储在磁盘存储器924上的操作系统928用来控制和分配计算机系统912的资源。系统应用930通过存储在系统存储器916或磁盘存储器924上的程序模块932和程序数据934，利用操作系统928来进行资源管理。应该理解，本发明可以用各种操作系统或操作系统的组合来实现。

用户通过输入设备936将命令或信息输入到计算机912中。输入设备936包括但不限于诸如鼠标的指点设备、轨迹球、触笔、触摸板、键盘、麦克风、操纵杆、游戏垫、碟形卫星天线、扫描仪、TV调谐卡、数字照相机、数字视频摄像机、网络摄像机等。这些以及其他输入设备通过系统总线918经由一个或多个接口端口938连接到处理单元914。例如，一个或多个接口端口938包括串行端口、并行端口、游戏端口和通用串行总线（USB）。一个或多个输出设备940使用与输入设备936的端口的类型相同的端口中的一些。因此，例如，USB端口可以用来将输入提供到计算机912以及将信息从计算机912输出至输出设备940。设置有输出适配器942以示出除了需要特殊适配器的输出设备940，还存在一些类似于显示器（例如，平板和CRT）、扬声器和打印机的输出设备940。作为说明而非限制，输出适配器942包括视频卡和声卡，视频卡和声卡提供输出设备940和系统总线918之间的连接手段。应该注意，其他设备和/或设备的系统提供输入能力和输出能力两者，例如一个或更多个远程计算机944。

计算机912可以使用针对一个或更多个远程计算机（例如一个或多个远程计算机944）的逻辑连接在联网环境中工作。一个或多个远程计算机944可以是个人计算机、服务器、路由器、网络PC、工作站、基于微处理器的设备、以及对等设备或其他公共网络节点等。为了简洁起见，对于一个或多个远程计算机944仅示出了存储器存储设备946。一个或多个远程计算机944通过网络接口948逻辑连接到计算机912，然后经由通信连接950进行物理连接。网络接口948构成通信网络，例如局域网（LAN）和广域网（WAN）。LAN技术包括光纤分布式数据接口（FDDI）、铜缆分布式数据接口（CDDI）、以太网/IEEE 802.3、和令牌环/IEEE 802.5等。WAN技术包括但不限于点对点链接、类似于综合业务数字网（ISDN）及其变型的电路交换网络、分组交换网络和数字用户线路（DSL）。

一个或多个通信连接950指的是用于将网络接口948连接至总线918的硬件/软件。虽然为了图示的清楚而将通信连接950示出在计算机912内，但是通信连接950也可以在计算机912外部。仅为了示例性的目的，连接到网络接口948所需要的硬件/软件包括内部技术和外部技术，例如包括规则电话级调制解调器的调制解调器、线缆调制解调器、电力调制解调器和DSL调制解调器、ISDN适配器和以太网卡或组件。

图10是本发明可以与之交互的实例计算环境1000的示意性框图。系统1000包括一个或者多个客户端1010。客户端1010可以是硬件和/或软件（例如，线程、进程、计算设备）。系统1000还包括一个或者多个服务器1030。因此，系统1000可以对应于其他模型之中的两层客户端服务器模型或多层模型（例如，客户端、中层服务器、数据服务器）。例如，一个或者多个服务器1030可以容纳通过采用本发明执行变换的线程。客户端1010和服务器1030之间的一种可能的通信可以采用适用于在两个或更多个计算机进程之间传递的数据包的形式。

系统1000包括通信框架1050，通信框架1050可以用来方便客户端1010和服务器1030之间的通信。客户端1010操作地连接至一个或者多个客户端数据存储装置1060，客户端数据存储装置1060可以用来存储针对客户端1010为本地的信息。类似的，服务器1030操作地连接至一个或者多个服务器数据存储装置1040，服务器数据存储装置1040可以用来存储针对服务器1030为本地的信息。

上述内容包括本发明的示例。当然，不可能为了描述所要求保护的主题的目的而描述每个能够想到的组件或方法的组合，但是本领域的技术人员可以认识到本发明的很多其他的组合和排列是可能的。因此，所要求保护的主题旨在包括落入所附权利要求的精神和范围内的所有这样的改变、修改和变型。而且，对本公开的示出的实施例的以上描述，包括在摘要中描述的内容，并不旨在是穷举性的或者将所公开的实施例限制为所公开的具体形式。如相关领域的技术人员可以认识到的，虽然为了说明的目的在本文中描述了具体实施例和示例，但是被认为在这样的实施例和示例的范围内的各种修改是可能的。

在这一点上，虽然已经在可应用的情况下结合实施例和对应的附图描述了所公开的主题，但是应该理解，可以使用其他类似的实施例，或者可以对描述的实施例进行修改和添加，以在不偏离所公开的主题的情况下执行所公开的主题的相同、相似、替选或者替代的功能。因此，所公开的主题不应当限于本文中描述的任何单个实施例，而是应当按照根据以下所附权利要求的宽度和范围来解释。

应当理解，除了本文中描述的各个实施例，还可以使用其他相似的实施例，或者可以对所描述的实施例进行修改和添加以在不偏离对应的实施例的情况下执行对应的实施例的相同功能或等同功能。此外，多个处理芯片或多个设备可以共享本文中描述的一个或者更多个功能的执行，并且类似地，可以在多个设备上实现存储。因此，任何单独的实施例都不应当被认为是限制性的，而是应当与根据所附权利要求的宽度、实质和范围一致地解释各个实施例及其等同内容。

还注意到，本文中使用的术语“工业控制器”包括来自分布式控制系统的PLC和过程控制器两者，并且可以包括可以在多个组件、系统和/或网络之间共享的功能。一个或者更多个工业控制器可以通过网络与各种网络设备进行通信和协作。这可以包括经由网络进行通信的基本上任意类型的控制、通信模块、计算机、I/O设备、人机界面（HMI），其中网络包括控制网络、自动化网络和/或公共网络。工业控制器还可以与各种其他设备进行通信并对各种其他设备进行控制，其他设备比如：包括模拟、数字、编程/智能I/O模块的输入/输出模块，其他工业控制器和通信模块等。网络（未示出）可以包括诸如互联网、企业内部互联网的公共网络以及诸如控制和信息协议（CIP）网络（包括设备网（DeviceNet）和控制网（ControlNet））的自动化网络。其他网络包括以太网、DH/DH+、远程I/O、现场总线、Modbus、Profibus、无线网络、串行协议等。另外，网络设备可以包括各种可能性（硬件和/或软件组件）。这些包括如下组件，例如具有虚拟局域网（VLAN）能力的开关、LAN、WAN、代理服务器、网关、路由器、防火墙、虚拟专用网络（VPN）设备、服务器、客户端、计算机、配置工具、监控工具和/或其他设备组件。

已经针对若干组件之间的交互描述了上述系统/电路/模块。可以理解，这样的系统/电路和组件可以包括那些组件或特定的子组件、特定的组件或子组件中的一些、和/或附加组件、以及根据前述内容的各种排列和组合。子组件也可以实现为通信地耦合到其他组件的组件，而不是包括在父组件中（分层的）。另外，应该注意，一个或者更多个组件可以合并到提供聚集功能的单个组件中或者划分为若干个单独的子组件，并且任何一个或者更多个中间层（例如管理层）可以被设置为通信地耦合到这样的子组件以提供集成功能。本文中描述的任何组件还可以与本文中未具体描述但是本领域的技术人员公知的一个或者更多个其他组件交互。

另外，虽然可能仅仅针对若干实现之一公开了本发明的特定特征，但是这样的特征也可以与对于任何给定应用或特定应用是期望和有利的其他实现的一个或者更多个其他特征进行组合。此外，就详细描述或权利要求中使用术语“包括（includes或including）”、“具有”、“包含”及其变型以及其他类似的词来说，这些术语旨在是包括式的，类似于作为开放过渡词的术语“包括（comprising）”的方式，而不排除任何额外的或其他的部件。

Claims (20)

1.一种系统，包括：

电流互感器，包括集成磁致动器组件并且被配置为测量电流信号；以及

叠层堆叠，包括与所述电流互感器的磁芯交叠的至少一个表面，其中，所述叠层堆叠被配置为增加所述磁芯中的磁耦合。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述叠层堆叠包括I形的叠层带。

3.如权利要求2所述的系统，其中，所述叠层堆叠邻接于所述电流互感器的上部板和下部板的端部。

4.如权利要求2所述的系统，其中，所述叠层堆叠被配置为与所述电流互感器的上部板和下部板的端部自对准。

5.如权利要求1所述的系统，还包括：初级骨架，容纳所述电流互感器的初级线圈，其中，所述叠层堆叠集成在所述初级骨架内。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述初级骨架保持上部板和下部板，所述上部板和下部板支持与所述电流互感器的次级线圈直排的所述初级线圈。

7.如权利要求1所述的系统，还包括：一个或更多个弹簧夹，被配置为将弹簧力施加到所述叠层堆叠，以形成所述叠层堆叠与所述电流互感器的至少一个板之间的紧密界面。

8.如权利要求1所述的系统，其中，所述叠层堆叠包括C形或U形的叠层带中的至少之一，其分别邻接于所述电流互感器的下部板和上部板的上表面和下表面。

9.如权利要求1所述的系统，还包括：控制系统接口组件，被配置为与工业自动化装置传送操作数据。

10.如权利要求9所述的系统，其中，所述控制系统接口组件包括被配置为测量电路断路器相关的数据的电子装置，所述控制系统接口组件还被配置为将所述电路断路器相关的数据传送到与所述控制系统接口组件通信地耦合的不同装置。

11.如权利要求9所述的系统，其中，所述控制系统接口组件还被配置为接收包括执行动作的命令的通信，其中，所述动作包括电路断路器接触的断开。

12.如权利要求11所述的系统，其中，所述控制系统接口组件还被配置为将过载电压导向过载检测组件，并且响应所述命令的接收执行远程关闭。

13.如权利要求1所述的系统，还包括：过载测量组件，被配置为根据所述集成磁致动器组件周围的增加的磁场强度，来检测所述电流互感器的初级线圈中的电流过载。

14.如权利要求13所述的系统，其中，所述过载测量组件还被配置为根据电源的远程关闭，来检测所述电流互感器的次级线圈中的电压过载。

15.一种用于改进电流互感器中的磁耦合的方法，包括：

测量通过所述电流互感器的第一线圈的电流；

测量所述电流互感器的第二线圈上的电压，其中，通过采用顶部板和底部板将所述第二线圈布置为与所述第一线圈直排；以及

增加叠层带与所述顶部板或所述底部板中的至少之一之间的交叠，以增加磁耦合。

16.如权利要求15所述的方法，其中，所述增加包括使I形的叠层带邻接于所述顶部板和所述底部板的端部。

17.如权利要求16所述的方法，还包括：施加弹簧力以将所述I形的叠层带紧靠到所述顶部板和所述底部板的端部。

18.如权利要求15所述的方法，其中，所述增加包括使C形或U形的叠层带中的至少之一分别邻接于所述顶部板和所述底部板的下表面和上表面。

19.一种工业设备，包括：

初级线圈，提供基于电流的短路保护；

次级线圈，提供基于电压的过载保护，其中，通过利用把磁芯定位的上部板和下部板把所述次级线圈实现为与所述初级线圈直排，所述初级线圈和次级线圈缠绕在所述磁芯周围；以及

叠层堆叠，邻接于所述上部板或所述下部板中的至少之一，其改进所述上部板和所述下部板之间的磁耦合。

20.如权利要求19所述的工业设备，其中，所述叠层堆叠包括I形的叠层带，所述叠层带邻接于所述上部板和所述下部板的端部。

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