CN109073686B - 母线电流传感器组件 - Google Patents

Abstract

一种母线电流传感器组件(10)，其包括母线构件(12)，该母线构件包括第一腔(60)和第二腔(68)。第二腔与第一腔相对设置。该母线电流传感器组件还包括第一电流传感器(78)和第二电流传感器(86)，该第一电流传感器设置在第一腔中，使得第一腔至少部分地围绕第一电流传感器，该第二电流传感器设置在第二腔中，使得第二腔至少部分地围绕第二电流传感器。

Description

母线电流传感器组件

技术领域

本发明涉及航空配电设备，特别是涉及一种母线电流传感器组件。

背景技术

在航空配电工业中，配电箱可包括整体电流感测能力。电流传感器经常用于检测过多的故障电流，使得飞机配电系统可快速改变操作模式，以防止损坏并使飞机可持续和安全地操作。

当电流通过导线、电缆或母线(下文中称为“导体”)时，产生围绕导体的磁场。磁场的大小与电流的大小线性相关。因此，通过检测磁场的大小，可以确定电流的大小。

存在多种测量磁场从而确定电流的方法。优选地，磁场/电流传感器与由待测量的流动电流产生的磁场的大小相匹配。这可以通过各种方法完成。例如，将感测部件与磁场匹配的一种常用方法是使用具有狭缝的环形铁氧体磁芯。另一种方法涉及使用串联的分流电阻。或者，电流传感器可放置在导体的相对侧，但是必须在导体中形成一孔，传感器必须精确地放置在孔附近，以减小磁场以进行适当的测量。然而，这些方法具有各种缺点，需要改进。

发明内容

鉴于前述内容，提供了一种母线电流传感器组件，该组件包括一母线构件。母线构件包括一基座，该基座包括面向第一方向的第一表面和面向第二方向的第二表面。第一方向与第二方向相反。母线构件还包括第一边界壁，该第一边界壁沿着远离第二表面的方向从基座的第一表面延伸。第一边界壁和第一表面配合，以限定一第一腔。母线构件还包括第二边界壁，该第二边界壁沿着远离第一表面的方向从基座的第二表面延伸。第二边界壁和第二表面配合，以限定一第二腔。母线电流传感器组件还包括设置在第一腔中的第一电流传感器和设置在第二腔中的第二电流传感器。

根据一个方面，母线电流传感器组件包括母线构件，该母线构件包括第一腔和第二腔。第二腔与第一腔相对设置。母线电流传感器组件还包括第一电流传感器和第二电流传感器，所述第一电流传感器设置在第一腔中，使得第一腔至少部分地围绕第一电流传感器，第二电流传感器设置在第二腔中，使得第二腔至少部分地围绕第二电流传感器。

附图说明

图1是母线电流传感器组件的分解立体图。

图2是具有使用被移除的第一盖将其安装在其中的第一电路板的母线构件的第一表面的平面图。

图3是具有使用被移除的第二盖将其安装在其中的第二电路板的母线构件的第二表面的平面图。

图4是配电箱中的母线电流传感器组件的示意性立体图。

具体实施方式

图1描绘了母线电流传感器组件10的部件。母线电流传感器组件10可包括母线构件12、第一绝缘体14、第二绝缘体16、第一电路板18、第二电路板20、第一盖22、第一紧固件24、第二盖26和第二紧固件28。

参考图1-3，母线构件12由导电材料制成，例如由铜或铝制成。而且，母线构件12可涂覆有任何数量的物质，包括例如镍。母线构件12包括基座30，基座30具有面向第一方向的第一表面32和面向第二方向的第二表面34。第一方向与第二方向相反。可以操纵母线构件12的一横截面，以调节磁场感测部件附近的磁场强度。然而，将会理解，调整母线构件12的长度和宽度存在实际的限制。

基座30包括底板部分36，底板部分36可以限定孔38和一对支腿40a，b，支腿40a，b从底板部分36相互沿相反方向延伸。而且，底板部分36和支腿40a，b共享一共同的水平面。另外，如图2-3所示，底板部分36和支腿40a，b均共用第一表面32。明显地，第一表面32是一共线表面，该共线表面在底板部分36与均面朝相同方向的支腿40a，b之间延伸。

此外，底板部分36和支腿40a，b共享第二表面34。具体来说，第二表面34是一共线表面，该共线表面在底板部分36与均面朝与第一表面32相对的相同方向的支腿40a，b之间延伸。如图2-3所示，底板部分36和支腿40a，b具有相同的宽度。应该理解的是，底板部分36和支腿40a，b可以具有相同的厚度。在平面图中，腿40a，b具有相互相同的尺寸，并且可以是矩形形状。支腿40a，b分别限定孔42a，b，用于接收螺柱，以使电可通过母线构件12，以向其他部件供电，如下文所述。

参考图1-2，第一边界壁44沿着远离第二表面34的方向从基座30的第一表面32延伸，并且终止为自由端46。如图2所示，当从与第一表面32正交的轴线观察时，第一边界壁44可以限定一矩形形状。该矩形形状包括角部48a，b，c，d。该矩形形状可适当接收第一电路板18，并且容易将母线电流传感器组件10集成到先前设计成接受传统母线构件的现有装置中。

如图1和3所示，第二边界壁50沿着远离第一表面32的方向从基座30的第二表面34延伸，并且终止为自由端52。因此，第一边界壁44和第二边界壁50从基座30，特别是底板部分36，沿着相互相反的方向延伸。如图3所示，当从一与第二表面34正交的轴线观察时，第二边界壁50可以限定一矩形形状。该矩形形状包括角部48e，f，g，h。与第一边界壁44类似，第二边界壁50的矩形形状可适当接收第二电路板20，并且容易将母线电流传感器组件10集成到先前设计为接受传统母线构件的现有装置中。基座30、第一边界壁44和第二边界壁50均由导电材料制成。

第一边界壁44可包括相互间隔开的一对第一侧壁54a，b和相互间隔开的一对第一端壁56a，b。第一侧壁54a，b沿着第一方向从第一表面32延伸并且可以大致相互平行，第一端壁56a，b可以沿着第一方向从第一表面32延伸，以大致相互平行。第一侧壁54a，b沿纵向方向(即，与将连接孔42a，b的假想线相同的方向)延伸，第一端壁56a，b沿横向方向(即，正交于第一侧壁54a，b)延伸。第一侧壁54a，b和第一端壁56a，b的这种形状和对准有助于控制磁场，这将在下文中更详细地描述。

如图1-2所示，第一边界壁44可限定第一平台部分58，用于接收第一盖22。第一边界壁44和第一表面32配合，以限定一第一腔60。而且，第一盖22由第一平台部分58接收，以封闭第一腔。第一平台部分58围绕第一边界壁44均匀且连续地延伸，该第一边界壁44包括一对第一侧壁54a，b和一对第一端壁56a，b，以可与第一盖22均匀且直接地接触。因此，由于这种结构，第一腔60被密封，以防止异物进入第一腔60。

如图1和3所示，第二边界壁50可包括相互间隔开的一对第二侧壁62a，b和相互间隔开的一对第二端壁64a，b。第二侧壁62a，b可沿着第二方向从第二表面34延伸，以大致相互平行，第二端壁64a，b沿着第二方向从第二表面34延伸，以大致相互平行。第二侧壁62a，b沿纵向方向(即，与将连接孔42a，b的假想线相同的方向)延伸，第二端壁64a，b沿横向方向(即，正交于第二侧壁62a，b)延伸。如图1所示，该对第二侧壁62a，b可与该对第一侧壁54a，b共线，该对第二端壁64a，b可与该对第一端壁56a，b共线。第二侧壁62a，b和第二端壁64a，b的这种形状和对准有助于控制磁场。

参考图1和3，第二边界壁50限定第二平台部分66。第二边界壁50和第二表面34配合，以限定一第二腔68。另外，第二盖26由第二平台部分66接收，以围绕第二腔68。第二平台部分66围绕第二边界壁50均匀且连续地延伸，该第二边界壁50包括一对第二侧壁62a，b和一对第二端壁64a，b，以可与第二盖26均匀且直接接触。由于这种结构，第二腔68被密封以防止异物进入第二腔68。

第一腔60限定第一立方体积，第二腔68限定第二立方体积。第一立方体积等于第二立方体积。由于第一盖22放置在第一平台部分58上并且第二盖26放置在第二平台部分66上，因此分别为位于第一腔60和第二腔68内的任何部件提供保护。而且，由于这种布局，第一腔60和第二腔68内的磁场更有助于测量以确定流过母线构件的电流，如以下描述的那样。

第一边界壁44的矩形形状与第二边界壁50的矩形形状的尺寸相同。母线构件12包括第一腔60和第二腔68，使得第二腔68与第一腔60相对设置。此外，腿40a，b设置在母线构件12的相对端，使得第一腔60和第二腔68设置在一对腿40a，b之间。这种结构确保了在腔内可以进行适当的磁场测量。

如图1所示，孔38延伸穿过基座30的底板部分36，以使第一腔60与第二腔68之间可电连通。而且，孔42a，b在第一腔60和第二腔60的外部，并且沿与孔38相同的方向延伸穿过基座30。如图所示，孔38具有细长形状，孔42a，b是圆形的。这些形状可适当地通过和连接到各种部件，如下文所述。

母线构件12还可包括多个第一凸台70b，d和第二凸台70e，f，g，h，每个凸台均限定一紧固件孔72b，d，e，f，g，h，用于接收第一紧固件24和第二紧固件28。如图1-3所示，第一凸台70b，d设置在第一边界壁44的角部48b，d处，第二凸台70e，f，g，h设置在第二边界壁50的角部48e，f，g，h处。

如图1所示，第一绝缘体14具有大致矩形的形状，该大致矩形的形状与第一腔60互补，以使第一绝缘体14可直接接触基座30的第一表面32，更具体说，基座的底板部分36。第二绝缘体16也具有大致矩形的形状，该大致矩形的形状与第二腔68互补，以使第二绝缘体16可直接接触基座30的第二表面34，更具体说，第二绝缘体16的底板部分36。第一绝缘体14和第二绝缘体16可限定切角，以适当地容纳第一凸台70b，d和第二凸台70e，f，g，h。这确保了第一绝缘体14和第二绝缘体16将第一电路板18和第二电路板20与流过母线构件12的电流电隔离。

第一绝缘体14和第二绝缘体16可各自分别限定第一狭槽74和第二狭槽76，以使下文所述的各种部件可通过。可以理解，第一绝缘体14和第二绝缘体16由电绝缘材料制成，例如Mylar，它是由树脂聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的塑料片材产品。第一绝缘体14和第二绝缘体16可以由相同的材料制成，以便最小化母线电流传感器组件10的制造成本。

第一电路板18包括安装在其上的第一电流传感器78。第一电流传感器78包括面向第一表面32的内表面80和与内表面80相对的外表面82。内表面80可大致平行于第一表面32。第一电流传感器78和伴随的第一电路板18位于第一腔60中，使得第一电流传感器78设置在第一盖22与第一表面32之间。此外，第一电流传感器78设置在第一腔60中，使得第一腔60至少部分地围绕第一电流传感器78。此外，第一绝缘体14可以设置在第一表面32与第一电流传感器78之间，以将母线构件12与第一电流传感器78电分离。

第一电路板18还可包括差分放大器集成电路84。差分放大器集成电路84的操作将在下文中更详细地讨论。第一电路板18可完全包含在第一腔60内，使得第一边界壁44到第一表面32的自由端46大于从第一表面32到第一电路板18的距离。而且，一对第一侧壁54a，b和一对第一端壁56a，b相互配合，以围绕第一电流传感器78形成连续周边。

第二电流传感器86安装到第二电路板20上，使得第二腔68至少部分地围绕第二电流传感器86。第二电流传感器86包括面向第二表面34的内表面88和与内表面88相对的外表面90。第二电流传感器86的内表面88可大致平行于第二表面34。第二表面34与第二边界壁50的自由端52之间的距离大于从第二表面34到第二电流传感器86的外表面90的距离。而且，一对第二侧壁62a，b和一对第二端壁64a，b相互配合，以在第二电流传感器86周围形成连续周边。此外，第二绝缘体16设置在第二表面34与第二电流传感器86之间。第二电路板20还可包括一连接器92，以接收来自包覆模制构件100的摩擦销(未示出)，如下文所述。

第一电流传感器78和第二电流传感器86可具有相同或相似的结构和规格。例如，第一电流传感器78和第二电流传感器86可是霍尔效应集成电路(即，每个均包括霍尔效应传感器的集成电路)。可以理解，霍尔效应传感器是响应于磁场而改变其输出电压的换能器。第一电流传感器78和第二电流传感器86检测磁场的大小，从而可确定电流的大小。特别是，第一电流传感器78和第二电流传感器86定向为使母线构件12提供相反极性的输出变化。来自第一电流传感器78和第二电流传感器86的两个输出被施加到差分放大器集成电路84。差分放大器集成电路84然后执行减法功能。具体来说，差分放大器集成电路84从另一个信号中减去一个信号，从而消除由诸如电力导体和继电器的附近磁源产生的任何外部磁场的影响。差分放大器集成电路84的输出与母线构件12中的电流成比例，并且外部磁场干扰大大减小。

可以操纵母线构件12的横截面几何形状，以调节第一电流传感器78和第二电流传感器86附近的磁场强度。分别限定第一腔60和第二腔68的第一边界壁44和第二边界壁50不仅分别减小了第一电流传感器78和第二电流传感器86附近的磁场，而且使磁场更均匀。这也消除了在母线构件中钻孔以减小电流传感器附近的磁场强度的需要。

可以理解，消除母线构件中的孔以减小电流传感器附近的磁场强度具有许多优点。例如，需要较少的制造工作，因为不必创建孔。另外，不需要精确放置电流传感器以便与孔对准。因此，可以更快速地制造母线电流传感器组件10。

母线电流传感器组件10还可包括板-至-板集管94。板-至-板集管94延伸穿过孔38，以电连接第一电流传感器78和第二电流传感器86。这样，板-至-板集管94电连接第一电路板18和第二电路板20。板-至-板集管94可包括多个导电插脚96。如图所示，导电插脚96是圆柱形的。导电插脚96至少部分地被绝缘块98围绕，以使导电插脚96与基座30电绝缘。可以理解，绝缘块98是立方体形的并且由电绝缘材料制成。

如图1所示，板-至-板集管94分别设置在第一电路板18和第二电路板20的与第一电流传感器78和第二电流传感器86被分别安装到其上的一端相对的一端。该间隔防止发生干扰。特别是，通过将板-至-板集管94定位成与第一电流传感器78和第二电流传感器86处于相对的一端，第一和第二电流传感器78，86附近的磁场不受干扰。

第一盖22和第二盖26由电绝缘材料制成。第一盖22覆盖第一腔60，并且通过第一紧固件24直接连接到第一边界壁44，第一紧固件24接合设置在第一边界壁44的角部48b，d处的凸台70b，d。第二盖26覆盖第二腔68，并且通过第二紧固件28直接连接到第二边界壁50，第二紧固件28接合设置在第二边界壁50的角部48e，f，g，h处的凸台70e，f，g，h。因此，第一电流传感器78设置在第一盖22与第二盖26之间，第二电流传感器86设置在第二盖26与第二表面34之间。

在第二紧固件28用于将第二盖26紧固到母线构件12之后，将包覆模制构件100放置在第二盖26上，以为母线构件12和位于其中的部件提供额外的环境保护。包覆模制构件100使电缆102可穿过一下文所述的通过其中的电缆。如上所述，包覆模制构件100可包括用于将包覆模制构件100连接到第二电路板20的摩擦插脚(未示出)。

参见图4，示出了包括母线电流传感器组件10和电源PCB组件106的配电箱104。配电箱104可用于各种目的，包括例如在电路之间重新分配电力。可以理解，该电功率可以非常大，例如超过400A。

电源PCB组件106通过电缆102连接到第二电路板20，该电缆102延伸穿过包覆模制构件100和第二盖26。电源PCB组件106向第一电路板18和第二电路板20提供额定功率，用于它们的操作。另外，电源PCB组件106可用于配电箱104的EMI/照明保护。电源PCB组件106还可包括一通信端口108，以使电源PCB组件106可与各种其他未示出的部件之间的通信。

如图所示，配电箱104包括多个端子110。这些端子110可用于向配电箱104供电或用于从配电箱104输出电力。可以理解，配电箱104可包括多个部件，包括例如保险丝112和接触器114。

上面已经具体描述了母线电流传感器组件。在阅读和理解前面的详细描述时，将对那些进行修改和变更。然而，本发明不仅限于上述实施例。相反，本发明广泛地由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (15)

1.一种母线电流传感器组件，包括：

母线构件，包括

基座，所述基座包括面向第一方向的第一表面和面向第二方向的第二表面，所述第一方向与所述第二方向相反，

第一边界壁，所述第一边界壁沿着远离所述第二表面的方向从所述基座的第一表面延伸，所述第一边界壁和所述第一表面配合，以限定一第一腔，和

第二边界壁，所述第二边界壁沿着远离所述第一表面的方向从所述基座的第二表面延伸，所述第二边界壁和所述第二表面配合，以限定一第二腔；

第一电流传感器，所述第一电流传感器设置在所述第一腔中；

第二电流传感器，所述第二电流传感器设置在所述第二腔中；

第一盖，和

第二盖，其中所述第一边界壁限定一第一平台部分，所述第二边界壁限定一第二平台部分，所述第一平台部分接纳所述第一盖，所述第二平台部分接纳所述第二盖，以分别封闭所述第一腔和所述第二腔。

2.根据权利要求1所述的母线电流传感器组件，其中所述第一表面与所述第一边界壁的自由端之间的距离大于从所述第一表面到所述第一电流传感器的外表面的距离，其中所述第二表面与所述第二边界壁的自由端之间的距离大于从所述第二表面到所述第二电流传感器的外表面的距离。

3.根据权利要求1所述的母线电流传感器组件，其中所述第一盖和所述第二盖由电绝缘材料制成。

4.根据权利要求1所述的母线电流传感器组件，其中所述第一电流传感器设置在所述第一盖与所述第一表面之间，所述第二电流传感器设置在所述第二盖与所述第二表面之间，其中所述第一电流传感器设置在所述第一盖与所述第二盖之间。

5.根据权利要求1所述的母线电流传感器组件，

其中所述第一边界壁包括相互间隔开的一对第一侧壁和相互间隔开的一对第一端壁，所述第一侧壁和所述第一端壁相互配合，以围绕所述第一电流传感器形成一连续周边，以及

其中所述第二边界壁包括相互间隔开的一对第二侧壁和相互间隔开的一对第二端壁，所述第二侧壁和所述第二端壁相互配合，以围绕所述第二电流传感器形成一连续周边。

6.根据权利要求5所述的母线电流传感器组件，

其中所述第一侧壁沿着所述第一方向从所述第一表面延伸，以大致相互平行，所述第一端壁沿着所述第一方向从所述第一表面延伸，以大致相互平行，

其中，所述第二侧壁沿着所述第二方向从所述第二表面延伸，以大致相互平行，所述第二端壁沿着所述第二方向从所述第二表面延伸，以大致相互平行，以及

其中所述第二侧壁与所述第一侧壁共线，所述第二端壁与所述第一端壁共线。

7.根据权利要求1所述的母线电流传感器组件，还包括：

第一绝缘体，所述第一绝缘体设置在所述第一表面与所述第一电流传感器之间；以及

第二绝缘体，所述第二绝缘体设置在所述第二表面与所述第二电流传感器之间。

8.根据权利要求1所述的母线电流传感器组件，其中所述基座限定一孔，该孔在所述第一腔与所述第二腔之间延伸，以使所述第一电流传感器与所述第二电流传感器之间可电连通。

9.根据权利要求8所述的母线电流传感器组件，还包括：

板-至-板集管，所述板-至-板集管延伸穿过所述孔，以电连接所述第一电流传感器和所述第二电流传感器，其中所述板-至-板集管包括多个导电插脚，所述导电插脚至少部分地被绝缘体块包围，以使所述导电插脚与所述基座电绝缘。

10.根据权利要求1所述的母线电流传感器组件，其中所述第一腔限定第一立方体积，所述第二腔限定第二立方体积，其中所述第一立方体积等于所述第二立方体积。

11.根据权利要求1所述的母线电流传感器组件，其中当从一与所述第一表面正交的轴线观察时，所述第一边界壁限定一矩形形状，当从一与所述第二表面正交的轴线观察时，所述第二边界壁限定一矩形形状。

12.根据权利要求11所述的母线电流传感器组件，其中所述第一边界壁的矩形形状与所述第二边界壁的矩形形状的尺寸相同。

13.根据权利要求11所述的母线电流传感器组件，还包括：

多个凸台，所述凸台各自限定一紧固件孔，其中所述凸台中的一个凸台设置在所述第一边界壁的矩形形状和所述第二边界壁的矩形形状的至少一些角部上，其中所述第一盖覆盖所述第一腔，并且使用第一紧固件直接连接到所述第一边界壁，所述第一紧固件接合设置在所述第一边界壁的角部处的所述凸台，所述第二盖覆盖所述第二腔，并且使用第二紧固件直接连接到所述第二边界壁，所述第二紧固件接合设置在所述第二边界壁的角部处的所述凸台。

14.根据权利要求1所述的母线电流传感器组件，其中所述第一电流传感器是霍尔效应集成电路，所述霍尔效应集成电路安装到一第一电路板上，所述第一电路板还包括一差分放大器集成电路，所述第一电路板完全包含在所述第一腔内，使得所述第一边界壁的自由端大于从所述第一表面到所述第一电路板的距离。

15.根据权利要求1所述的母线电流传感器组件，还包括：

第一电路板，所述第一电路板设置在所述第一腔中，其中所述第一电流传感器安装到所述第一电路板上；

第二电路板，所述第二电路板设置在所述第二腔中，其中所述第二电流传感器安装到所述第二电路板上；和

板-至-板集管，所述板-至-板集管电连接所述第一电路板和所述第二电路板，其中所述板-至-板集管设置在所述第一电路板和所述第二电路板的与所述第一电流传感器和所述第二电流传感器被分别安装到其上的一端相对的一端上。

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