CN109804255B - 电流换能器 - Google Patents

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Abstract

一种闭环电流换能器，其包括：磁路芯(4)，磁路芯由具有低磁阻的材料制成以便传导磁通量并且集中磁场；磁场检测器(8)，其位于磁路芯的磁路间隙中；和补偿线圈组件(6)，其包括补偿线圈(28)和补偿线圈支撑件(32)，补偿线圈支撑件包括线圈支撑件线轴(50)，补偿线圈围绕所述线圈支撑件线轴缠绕。磁路包括第一纵向支路(16)、第二纵向支路(18)以及第一和第二端部支路(20、22)，第一和第二端部支路将第一和第二纵向支路互连，使得支路围绕中心开口，该中心开口构造成接收一个或多个通过其中的初级导体(2)，该磁路由从补偿线圈支撑件的相对两端组装在一起的第一和第二部件(4a、4b)形成。

Description

电流换能器
技术领域
本发明涉及一种闭环型电流换能器。
背景技术
本发明涉及闭环型电流传感器，其具有带有次级线圈的补偿电路，用于消除在磁路芯中感应产生的磁通量。闭环电流换能器广泛用于大量的电流和电压测量应用中。在这种换能器中，磁路芯中的磁通量非常低，因为补偿线圈(通常也称为次级线圈)在反馈环路中被驱动以便抵消由待测电流(初级电流)感应产生的磁场，由磁场传感器识别所产生的磁场，因此所述磁场传感器需要具有高灵敏度以用于电流传感器的准确和快速响应。可以在所谓的闭环电流传感器中采用包括霍尔效应检测器、拾取线圈或磁通门传感器的各种磁场传感器。与许多其他的磁场检测器相比，霍尔效应检测器因其低成本和鲁棒性而被广泛使用。然而，它们不像某些磁场检测器那样敏感，因此它们优选地位于磁场集中的磁路芯的气隙中。该气隙的尺寸影响磁通密度，因此至关重要的是确保气隙的精确控制的尺寸制定以便提高传感器精度。
一直希望降低制造成本同时提高电流换能器的性能和可靠性，这可能包括诸如测量精度、大的测量操作范围、对干扰性外部磁场的灵敏度降低、制造可重复性、随时间和使用的稳定性以及鲁棒性等方面。电流换能器的制造成本中的主要因素之一是组装形成换能器的部件。
发明内容
本发明的目的是提供一种精确、可靠且坚固但同时制造经济的电流换能器。
有利的是提供一种闭环电流换能器，所述闭环电流换能器易于组装并且具有很少的部件。
有利的是提供一种闭环电流换能器，所述闭环电流换能器随时间稳健且稳定。
有利的是提供一种紧凑的闭环电流换能器。
本发明公开了一种闭环电流换能器，其包括：磁路芯，所述磁路芯由具有低磁阻的材料制成以便传导磁通量并且集中磁场；磁场检测器；以及补偿线圈组件，所述补偿线圈组件包括补偿线圈和补偿线圈支撑件，所述补偿线圈支撑件包括至少一个线圈支撑件线轴。补偿线圈构造成产生与由待测量的电流所产生的磁场相反的磁场，所述待测量的电流在延伸通过磁路芯的中心开口的一个或多个初级导体中流动。线圈支撑件线轴包括位于其一个端部处的连接端凸缘和位于其第二端部的第二凸缘。补偿线圈在连接端凸缘和第二凸缘之间围绕线圈支撑件线轴缠绕。磁路芯包括第一纵向支路、第二纵向支路以及第一端部支路和第二端部支路，所述第一端部支路和所述第二端部支路将第一纵向支路和第二纵向支路互连，使得支路围绕中心开口，所述中心开口构造成接收穿过其中的一个或多个初级导体。
磁路芯由从补偿线圈支撑件的相对两端组装在一起的第一部件和第二部件形成。抵靠且平行于连接端安装凸缘来安装电路板，磁路芯的第一部件包括第一端部支路，并且从电路板的相对于连接端安装凸缘的外部面组装所述第一部件，使得第一端部支路毗邻且抵靠电路板的所述外部面定位。电路板包括孔口，第一纵向支路的部分和第二纵向支路的部分通过所述孔口而延伸通过电路板。磁场检测器连接到电路板并且定位于磁路芯的磁路间隙中。
在实施例中，补偿线圈组件包括第一线圈支撑件线轴和第二线圈支撑件线轴，其中，补偿线圈的第一部分围绕所述第一线圈支撑件线轴缠绕，补偿线圈的第二部分围绕第二线圈支撑件线轴缠绕，第一线圈支撑件线轴安装在磁路芯的第一纵向支路上，第二线圈支撑件线轴安装在磁路芯的第二纵向支路上。第一线圈支撑件线轴和第二线圈支撑件线轴联接在一起，并且补偿线圈的第一部分和第二部分由单根不间断的导线形成。
在有利的实施例中，补偿线圈围绕第一线圈支撑件线轴缠绕的匝数大于补偿线圈围绕第二线圈支撑件线轴缠绕的匝数。
在有利的实施例中，第一线圈支撑件线轴和第二线圈支撑件线轴经由铰链联接器联接在一起，所述铰链联接器构造成允许第一线圈支撑件线轴相对于第二线圈支撑件线轴从纵向对准位置旋转到平行组装位置。
在有利的实施例中，第一线圈支撑件线轴和第二线圈支撑件线轴包括互补的闩锁元件，所述闩锁元件构造成将线圈支撑件线轴锁定在平行组装的位置。
在有利的实施例中，磁路芯的第一端部支路接触在电路板的外部面上的至少一个导电电路垫，所述至少一个导电电路垫接地。
在实施例中，磁路芯的第一端部支路包括一个或多个接触突起，所述一个或多个接触突起抵靠一个或多个导电电路垫压紧。
在有利的实施例中，第一端部支路钎焊到所述导电电路垫。
在有利的实施例中，导电电路垫在孔口的边缘上延伸，以便从电路板的外侧穿过而到电路板的内侧。
在有利的实施例中，磁路芯的第一部件包括第二纵向支路的一部分，磁路芯的第二部件包括该第二纵向支路的另一部分，由此所述部分重叠并且相互抵靠压紧，以便确保纵向支路部分之间的良好接触并且减小它们之间的磁阻。
在有利的实施例中，第二纵向支路的部分基本在连接端凸缘和第二端部凸缘之间的整个长度上彼此重叠。
在有利的实施例中，磁路芯的第一部件的第一纵向支路的一部分延伸穿过磁路芯板的厚度至磁路芯板的内部面，磁场检测器安装在该内部面上。第一部件的第一纵向支路的所述部分的端部定位成面向第二部件的第一纵向支路的另一部分的端部，以便形成磁路间隙。磁场检测器安装在电路板的内部面上。
在有利的实施例中，连接端凸缘包括凹陷部，所述凹陷部构造成允许磁场检测器和安装在电路板上的可选的其他部件定位在该凹陷部内。
在有利的实施例中，连接端凸缘的边缘抵靠电路板的内部面安装。
在有利的实施例中，磁场检测器是以专用集成电路(ASIC)的形式提供的霍尔效应传感器，其具有连接到电路板上的电路迹线的接线端子。
在有利的实施例中，电路板的主平面平行于连接端凸缘的主平面，所述主平面基本垂直于磁路芯的第一纵向支路和第二纵向支路而布置。
在有利的实施例中，补偿线圈组件的接线端子包括基本U形的端子，该基本U形的端子具有：导线连接柱，其用于连接补偿线圈的导线端；和针形端子(pin terminal)连接端，其用于插入到电路板中的导电通孔口中。
在有利的实施例中，接线端子安装在连接端凸缘中。
在有利的实施例中，包括线圈支撑件线轴、连接端凸缘和第二凸缘的补偿线圈支撑件由单个一体化形成的部件所形成，所述部件优选地是注塑部件。
在实施例中，磁路芯的第一部件和第二部件各自包括两个或更多个磁性材料的带材的堆叠层。
附图说明
本发明的其他目的和有利方面将根据权利要求、以下的详细说明和附图中而变得显而易见，其中：
图1a是根据本发明的实施例的电流换能器的透视图；
图1b是图1a的实施例的透视图，其中壳体被部分切除并且初级导体被移除；
图2a和图2b是根据本发明的实施例的电流换能器的透视图，其中壳体和初级导体被移除；
图3是图2a的换能器的分解透视图；
图4a是图2a的实施例的横截面视图；
图4b是图4a的一部分的放大视图；
图5是根据本发明的电流换能器的另一实施例的横截面视图；
图6a至图6e是透视图，其示出了将线圈组件组装到图5的实施例的电路板和磁路芯，其中：
图6a示出了在对形成线圈的电线进行卷绕之后处于未组装位置的线圈组件；
图6b示出了处于组装位置的线圈组件，所述线圈组件准备组装到换能器的其他部件上；
图6c示出了图6b的线圈组件正在被组装到换能器的电路板上；
图6d示出了正在组装到图6c的线圈组件和电路板的磁路芯；和
图6e示出了已经组装到换能器的电路板和磁路芯的线圈组件；
图7a是根据本发明的实施例的电流换能器的透视图，其中壳体、初级导体和补偿线圈被移除；
图7b是图7a的实施例的视图，其中磁路芯处于相对于线圈支撑件和电路板的分解关系中。
具体实施方式
参照附图，根据本发明实施例的用于测量流过初级导体2的电流的电流换能器1包括磁路芯4、磁场检测器8和补偿线圈组件6(有时也称为次级线圈或绕组组件)。补偿线圈组件被构造为连接到信号处理电路，以便产生与由流过初级导体2的待测量电流(有时也称为初级电流)所产生的磁场相反的磁场。根据本领域公知的闭环型电流换能器的运行原理由磁场检测器产生驱动补偿线圈或次级线圈的反馈信号。
根据所示的示例性实施例，磁路芯4包括第一纵向支路16、第二支路18以及第一端部支路20和第二端部支路22，第一和第二端部支路将间隔开且基本平行的第一支路16和第二支路18互连，使得支路围绕一中心通道，初级导体2可以延伸通过该中心通道。因此，这些支路形成具有低磁阻的回路，其被构造为传导磁通量并且使由在初级导体中流动的初级电流所产生的磁场集中。磁路芯4由两个部件4a、4b形成。第一部件4a包括第一纵向支路16的一部分16a、第二支路18的一部分18a和第一端部支路20。第二部件4b包括第一纵向支路16的一部分16b、第二支路18的一部分18b以及第二端部支路22。部件中的每个部件均优选地由具有所需磁性的一片带材或片材金属形成，最有利地被冲压且由平面片状的磁性材料的片材或带材形成。在实施例中，磁路芯的第一部件和第二部件可以各自包括两个或更多个磁性材料的带材的堆叠层67a、67b，如图7a，7b中最佳所示，以便增加由磁路芯所携带的磁通量而同时不存在所述磁路芯的磁性饱和，从而增加换能器的电流测量范围。
磁路芯4包括磁路间隙26，磁场检测器8位于该磁路间隙中且横穿该磁路间隙。在优选的实施例中，磁场检测器是霍尔效应传感器的形式，其可以以专用集成电路(ASIC)的形式设置，该专用集成电路具有用于连接到电路板10上的电路迹线(circuit trace)的接线端子。磁场检测器可以形成基本平面的部件，该部件基本平行于电路板且安置在电路板上并且在设置于电路板中的第一孔口36上方延伸，以用于允许磁路芯的第一部件4a的第一纵向支路的一部分16a延伸通过该孔口。可以注意到的是，孔口可以是完全被电路板的边缘环绕的孔口(如示出的实施例中所示)或者可以是延伸到电路板的外边缘的槽的形式(未示出)。孔口形成从电路板的一侧到电路板的另一侧的贯通通道，以便允许磁路芯的支路穿过所述电路板延伸。
补偿线圈组件6包括补偿线圈支撑件32、安装在补偿线圈支撑件32上的至少一个补偿线圈28，以及接线端子30，所述接线端子一方面用于连接到补偿线圈28而另一方面用于连接到电路板10的接线端子。补偿线圈由一根或多根导线制成。导线的连接端44连接到接线端子30的导线连接端46。
根据图2a至图4b所示的第一实施例，补偿线圈支撑件32包括单线圈支撑件线轴50，其中围绕所述单线圈支撑件线轴缠绕有补偿线圈28并且所述单线圈支撑件线轴仅安装在磁路芯的支路16中的一个支路上。
根据图5所示的第二实施例，补偿线圈组件6包括第一线圈支撑件线轴50a和第二线圈支撑件线轴50b，其中补偿线圈28的第一部分28a和第二部分28b围绕相应的第一和第二线圈支撑件线轴缠绕，所述第一和第二线圈支撑件线轴安装在磁路芯的相应的平行支路16、18上。在第二实施例中，与第一实施例相比，可以将更多数量的补偿线圈绕组耦合到磁路芯，从而允许针对给定的补偿电流产生更大的补偿磁场。因此，与第一实施例相比，第二实施例可以测量更大的电流测量范围。与单个线圈部分相比，在磁路芯的平行支路上设置补偿线圈28的第一部分28a和第二部分28b的另一个优点是，因为由第一线圈部分和第二线圈部分的相对关系而产生较低的杂散电感，从而有助于获得更好的瞬态响应。
补偿线圈支撑件包括：第一连接端凸缘52、52a、52b，其位于线圈支撑件线轴50、50a、50b的一个纵向端部上；以及第二端部凸缘54、54a、54b，其位于线圈支撑件线轴的另一端部处，所述补偿线圈在端部凸缘52、52a、52b、54、54a、54b之间围绕线圈支撑件线轴50、50a、50b缠绕。补偿线圈可以由围绕线圈支撑件线轴缠绕的单根导线形成。
在图5至图6e所示的第二实施例中，补偿线圈包括缠绕在第一线圈支撑件线轴和第二线圈支撑件线轴上的单根导线。在缠绕过程中，第一和第二线圈支撑件线轴彼此纵向对准，如图6a中最佳示出的那样。这允许补偿线圈支撑件定位在缠绕工具的旋转夹具上并且围绕在与线圈的中心对准的纵向方向上延伸的轴线旋转。围绕第一线圈线轴缠绕导线，然后导线穿过耦合的第二凸缘54a、54b，随后围绕第二线圈线轴缠绕导线而同时不会切断导线。导线的第一端连接到第一接线端子30，所述第一接线端子安装在第一线圈支撑件线轴50a的第一凸缘52a上，并且导线的第二端连接到第二接线端子30，所述第二接线端子安装在第二线圈支撑件线轴50b的第一凸缘52a上。上述构造使得线圈的制造过程以及将线圈组装到磁路芯和换能器的其他部件的组装特别有效，同时提供具有大操作范围的紧凑闭环换能器。
围绕第一线圈支撑件线轴定位的线圈的匝数(绕组)可以与围绕第二线圈支撑件线轴的匝数不同，以便优化磁场消除效果。特别地，围绕包括磁场间隙的磁路芯支路的绕组的数量可以大于围绕没有气隙的磁路芯支路的绕组的数量。例如，第一线圈支撑件线轴可以设置有1000匝，第二线圈支撑件线轴可以设置有600匝。与对称绕组(例如，每个线圈支撑件线轴上有800匝)相比，这种不对称绕组提供了更高的可用频率带宽和增强的di/dt响应。
第一线圈支撑件线轴50a的第二凸缘54a经由铰链联接器68联接到第二线圈支撑件线轴50b的第二凸缘54b，所述铰链联接器构造成允许第一线圈支撑件线轴相对于第二线圈支撑件线轴从对准位置(如图6a所示)旋转到平行组装位置(如图6b所示)。在所示的实施例中，该铰链联接器的形式为：在一个凸缘上的销轴与在另一凸缘中的孔相接合。在变型方案中，凸缘可以经由一体化形成的可变形铰链而连接在一起。两个线圈支撑件线轴50a、50b的第一凸缘52a、52b包括闩锁元件78a、78b，所述闩锁元件在平行组装位置将两个线轴锁定在一起。闩锁元件可以包括从凸缘中的一个凸缘突出的弹性悬臂78b，所述弹性悬臂与另一凸缘上的互补的锁定突起78a相接合。
连接端凸缘和线圈支撑件线轴包括通道56、60，以便允许磁路芯的支路18、16通过所述通道插入，从补偿线圈支撑件32的相对两端安装第一部件4a和第二部件4b。
磁路芯4的第二部件4b包括第一纵向支路部分16b，该第一纵向支路部分通过线圈支撑件线轴50内的通道60从第二端部支路22延伸直到支路部分16b的端面62。支路部分16b的端面62靠近连接端凸缘52、52a、52b，以便形成磁路间隙26的一个端面，所述磁路间隙的端面面向磁路芯4的第一部件4a的第一纵向支路部分16a的端面64。磁路芯4的第二部件4b的第二纵向支路部分18b覆盖并压靠磁路芯4的第一部件4a的第二纵向支路部分18a，以便在它们之间形成良好的接触以减小它们之间的磁通量的阻力。
电路板10抵靠补偿线圈支撑件32的连接端凸缘52、52a、52b的外侧53定位，并且所述电路板的主平面基本平行于连接端凸缘52、52a、52b的主平面，所述主平面基本垂直于磁路芯的第一和第二纵向支路16、18布置。电路板包括导电电路迹线，所述导电电路迹线将连接到补偿线圈导线端的接线端子30互连到接线端子34，所述接线端子34构造成用于连接到外部电路系统或外部连接器，所述换能器连接到所述外部电路或外部连接器。接线端子34还用于向安装在电路板上的磁场检测器8供电，并且用于将来自磁场检测器8的测量信号传输到外部电路系统，如本领域中本身已知的那样。电路板10构造成抵靠连接端凸缘52、52a、52b的外侧53组装，使得在将电路板组装到凸缘期间将连接到补偿线圈28的导线的接线端子30互连到电路板上的导电电路迹线。
在一个有利的实施例中，补偿线圈组件的接线端子30可以包括基本上U形的端子，该端子具有：绕线连接柱46，用于将补偿线圈导线端围绕所述绕线连接柱缠绕；和针形端子连接端48，其用于插入到电路板10中的镀金属通孔中。可以设置其他的连接端，例如用于表面安装或用于偏压的弹簧抵靠接触电路板的电路迹线。
根据本发明的一方面，从电路板10的相对于连接端安装凸缘52的外侧11组装磁路芯4的第一部件4a，使得磁路芯第一部件4a的第一端部支路20毗邻且抵靠电路板10的所述外侧11定位。延伸通过电路板的孔口36、38分别允许第一纵向支路部分16a和第二纵向支路部分18a插入通过电路板。第一部件的第二纵向支路部分18a可以基本在第二部件4b的第二纵向支路部分18b上延伸直到第二凸缘54、54b，以便确保纵向支路部分18a、18b之间的良好接触，从而减小它们之间的磁阻。然而，磁路芯4的第一部件4a的第一纵向支路部分16a构造成延伸穿过磁路芯板10的厚度直到磁路芯板的内部面13，磁场检测器8安装在所述内部面上。这允许第一部件4a的第一纵向支路部分16a的端部64面向第二部件4b的第一纵向支路部分16b的端部62定位，以便形成具有限定宽度W的磁路间隙26，安装在电路板的内部面13上的磁场检测器8定位在所述磁路间隙中。
磁路芯的第一端部支路20可以有利地设置有一个或多个接触突起42，所述一个或多个接触突起抵靠电路板的外部面11压紧。该接触突起一方面可以用于接触电路板上的导电电路垫66a、66b，所述电路垫接地以便将磁路芯接地，和/或所述接触突起可以用于相对于电路板准确地定位第一部件的第一纵向支路部分16a的端部64，因此以便准确地限定磁路间隙宽度W。朝向电路板10的外部面突出的接触突起42可以钎焊、焊接或粘接到电路板，以便将磁路芯4的第一部件4a刚性地固定到电路板，并且通过所述电路板而刚性地固定到补偿线圈组件6。
在实施例中，导电电路垫中的至少一个66a可以在孔口38的边缘上延伸并且绕过所述边缘延伸到电路板的相对侧部，以用于连接到电路板的内部面13上的接地的电路迹线。磁路芯和电路板上的导电电路迹线之间的导电耦合还可以有利地帮助更好地均衡磁路芯和电路板的温度并且帮助更好地耗散磁路芯中的热量。接触垫66b在孔口36的边缘上的延伸也有助于改善磁路芯和导电接触垫之间的接触。
垫66a在孔口38的边缘上的延伸和绕过所述边缘的延伸(相应地，垫66b在孔口36的边缘上的延伸和绕过该边缘的延伸)可以在小间隙(未示出)的条件下执行，以便减小涡流。
通过直接抵靠连接端凸缘52、52a、52b安装电路板20，补偿线圈组件以及从电路板的外部面11插入磁路芯4的第一部件4a允许特别紧凑、稳健且稳定的布置，所述布置具有良好控制的磁路间隙，所述磁路间隙用于安装在电路板上的磁场检测器8，特别是霍尔ASIC形式的磁场检测器，所述磁场检测器安装成与电路板平行并且抵靠电路板的面向连接端凸缘52、52a、52b的内面13。可以注意到的是，连接端凸缘包括凹陷部66，以便允许将磁场检测器和安装在电路板上的可选的其他部件定位在凹陷部内，同时抵靠电路板的内面13安装连接端凸缘的边缘，以用于准确且稳定地定位这两个部件。
附图标记列表
1 电流换能器
2 初级导体
14 连接端
4 磁路芯
16 第一纵向支路
18 第二纵向支路
20 第一端部支路
42 接触突起
22 第二端部支路
24 角部(连接纵向支路和端部支路)
4a 第一部件
16a 第一纵向支路部分
62 气隙端面
18a 第二纵向支路部分
4b 第二部件
16b 第一纵向支路部分
64 气隙端面
18b 第二纵向支路部分
26 磁路间隙(气隙)
67a、67b 磁性材料的带材的堆叠层
6 补偿线圈组件
28 补偿线圈
28a、28b 补偿线圈的第一部分和第二部分
44 导线连接端
30 接线端子
46 导线连接端
48 电路板连接端
32 补偿线圈支撑件
50、50a、50b 线圈支撑件线轴
52、52a、52b 第一/连接端凸缘
60 用于磁路芯支路的通道
66 凹陷部
53 外部侧
54、54a、54b 第二端部凸缘
56 用于磁路芯支路的通道
8 磁场检测器
10 电路板
34 接线端子
36 第一孔口(用于磁路芯第一纵向支路)
38 第二孔口(用于磁路芯第二纵向支路)
11 外部面
13 内部面
66a 金属垫(接地垫)
66b 金属垫
12 壳体

Claims (14)

1.一种闭环电流换能器，所述闭环电流换能器包括用于传导磁通量并且集中磁场的磁路芯(4)、电路板(10)、连接到所述电路板且定位在所述磁路芯的磁路间隙中的磁场检测器(8)以及补偿线圈组件(6)，所述补偿线圈组件包括补偿线圈(28)和补偿线圈支撑件(32)，所述补偿线圈支撑件包括：至少一个线圈支撑件线轴(50；50a、50b)；连接端凸缘(52；52a、52b)，其位于所述线圈支撑件线轴的一个端部处；和第二凸缘，其位于所述线圈支撑件线轴的第二端部处，所述补偿线圈在所述连接端凸缘和所述第二凸缘之间围绕所述线圈支撑件线轴缠绕，磁路芯包括第一纵向支路(16)、第二纵向支路(18)以及第一端部支路(20)和第二端部支路(22)，所述第一端部支路和所述第二端部支路将所述第一纵向支路和所述第二纵向支路互连，使得所述支路围绕中心开口，所述中心开口构造成接收通过所述中心开口的一个或多个初级导体(2)，所述磁路芯由从所述补偿线圈支撑件的相对两端组装在一起的第一部件(4a)和第二部件(4b)形成，其特征在于，所述电路板抵靠所述连接端凸缘安装，并且所述磁路芯的所述第一部件(4a)包括所述第一端部支路(20)，并且从所述电路板的相对于所述连接端凸缘的外部面(11)组装所述第一部件，使得所述第一端部支路定位成毗邻且抵靠所述电路板的所述外部面，所述电路板包括孔口(36、38)，所述第一纵向支路的一部分(16a)和所述第二纵向支路的一部分(18a)通过所述孔口而延伸通过所述电路板。
2.根据权利要求1所述的换能器，其中，所述磁路芯的所述第一端部支路接触在所述电路板的所述外部面上的至少一个导电电路垫(66a、66b)，所述至少一个导电电路垫接地。
3.根据权利要求2所述的换能器，其中，所述磁路芯的所述第一端部支路包括一个或多个接触突起(42)，所述一个或多个接触突起抵靠一个或多个所述导电电路垫(66a，66b)压紧。
4.根据权利要求2所述的换能器，其中，所述第一端部支路钎焊到至少一个所述导电电路垫。
5.根据权利要求1所述的换能器，其中，所述磁路芯的所述第一部件(4a)包括所述第二纵向支路的一部分(18a)，并且所述磁路芯的所述第二部件(4b)包括所述第二纵向支路的另一部分(18b)，其中所述第二纵向支路的所述部分重叠且彼此抵靠压紧，以便确保所述第二纵向支路的所述部分之间的接触并且减小它们之间的磁阻。
6.根据权利要求5所述的换能器，其中，所述第二纵向支路的所述部分基本在所述连接端凸缘和所述第二凸缘之间的整个长度上彼此重叠。
7.根据权利要求1所述的换能器，其中，所述磁路芯的所述第一部件(4a)的所述第一纵向支路的一部分(16a)延伸通过所述电路板的厚度至所述电路板的内部面(13)，在所述内部面上安装有所述磁场检测器(8)，其中所述第一部件的所述第一纵向支路的所述一部分的端部(64)定位成面向所述第二部件(4b)的所述第一纵向支路的另一部分(16b)的端部(62)，以便形成所述磁路间隙(26)。
8.根据权利要求1所述的换能器，其中，所述连接端凸缘包括凹陷部(66)，所述凹陷部构造成允许将所述磁场检测器定位在所述凹陷部内并且选择性地将安装在所述电路板上的其他部件定位在所述凹陷部内。
9.根据权利要求1所述的换能器，其中，所述磁场检测器是以专用集成电路(ASIC)的形式提供的霍尔效应传感器，所述专用集成电路具有连接到所述电路板上的电路迹线的接线端子。
10.根据权利要求1所述的换能器，其中，所述电路板的主平面平行于所述连接端凸缘的主平面，所述主平面布置成基本垂直于所述磁路芯的所述第一纵向支路和所述第二纵向支路。
11.根据权利要求1所述的换能器，其中，所述补偿线圈组件包括接线端子(30)，所述接线端子包括：导线连接柱(46)，其用于将补偿线圈的导线端连接到所述导线连接柱；和针形端子连接端(48)，其用于插入到所述电路板中的导电通孔中。
12.根据权利要求1所述的换能器，其中，所述补偿线圈组件(6)包括：第一线圈支撑件线轴(50a)，所述补偿线圈(28)的第一部分(28a)围绕所述第一线圈支撑件线轴缠绕；以及第二线圈支撑件线轴(50b)，所述补偿线圈(28)的第二部分(28b)围绕所述第二线圈支撑件线轴缠绕，所述第一线圈支撑件线轴安装在所述磁路芯的所述第一纵向支路(16)上，所述第二线圈支撑件线轴安装在所述磁路芯的所述第二纵向支路(18)上，并且其中所述补偿线圈的所述第一部分和所述第二部分由单根不间断的导线形成。
13.根据权利要求12所述的换能器，其中，所述补偿线圈围绕所述第一线圈支撑件线轴缠绕的匝数大于所述补偿线圈围绕所述第二线圈支撑件线轴缠绕的匝数。
14.根据权利要求13所述的换能器，其中，所述磁路芯的所述第一部件和所述第二部件各自包括两个或更多个磁性材料的带材的堆叠层(67a、67b)。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3312618B1 (en) * 2016-10-18 2022-03-30 LEM International SA Electrical current transducer
CN111289919B (zh) * 2020-04-03 2022-05-24 广州市扬新技术研究有限责任公司 多量程接触网泄漏电流检测装置
JP7521936B2 (ja) * 2020-06-03 2024-07-24 Tdk株式会社 磁場検出装置及び磁場検出装置アレイ
DE102020127623B4 (de) * 2020-10-20 2022-07-07 Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg Spulenanordnung für kompensationsstromsensor
DE102021100885A1 (de) * 2021-01-18 2022-07-21 Neosid Pemetzrieder Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur Zustandsüberwachung eines elektrischen Leiternetzes
EP4063871B1 (en) * 2021-03-23 2023-06-14 LEM International SA Current transducer
EP4439082A1 (en) * 2023-03-30 2024-10-02 Abb Schweiz Ag Current sensing device

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0886147A1 (de) * 1997-05-21 1998-12-23 Electrowatt Technology Innovation AG Anordnung zur Erzielung einer zu einem elektrischen Strom proportionalen magnetischen Induktion am Ort eines Magnetfeldsensors
EP1617228A1 (en) * 2004-07-16 2006-01-18 Liaisons Electroniques-Mecaniques Lem S.A. Current sensor
EP2083277A1 (en) * 2008-01-25 2009-07-29 Liaisons Electroniques-Mecaniques Lem S.A. Electrical current sensor
CN101772707A (zh) * 2007-08-03 2010-07-07 埃普科斯股份有限公司 用于测量在电导体中流动的电流的装置
CN102193022A (zh) * 2010-03-18 2011-09-21 Tdk株式会社 电流传感器
JP2012230094A (ja) * 2011-04-25 2012-11-22 Kohshin Electric Corp 電流センサ
CN103959073A (zh) * 2011-10-26 2014-07-30 莱姆知识产权公司 电流传感器
CN104124041A (zh) * 2013-04-28 2014-10-29 甲神电机株式会社 磁性铁芯及具备该磁性铁芯的磁性平衡式电流传感器
CN104603890A (zh) * 2012-09-10 2015-05-06 霍尼韦尔国际公司 用于传感器的磁芯
JP2016148645A (ja) * 2015-02-12 2016-08-18 甲神電機株式会社 磁気コア及びこれを備えた磁気平衡式電流センサ

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05126861A (ja) * 1991-08-05 1993-05-21 Hyogo Nippon Denki Kk 電流センサー
CH690464A5 (fr) * 1995-02-23 2000-09-15 Lem Liaisons Electron Mec Dispositif de mesure inductif pour la mesure de composantes de courant alternatif superposées à un courant fort continu.
JP2001174487A (ja) * 1999-12-21 2001-06-29 Tamura Seisakusho Co Ltd 小形電流センサー
JP2003194857A (ja) * 2001-12-25 2003-07-09 Nec Tokin Corp 電流検出器
WO2003056347A1 (fr) * 2001-12-27 2003-07-10 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Detecteur de courant
DE102007062633B4 (de) * 2007-12-22 2010-04-15 Sensitec Gmbh Anordnung zum potentialfreien Messen von Strömen
JP2010038750A (ja) * 2008-08-06 2010-02-18 Tdk Corp 磁気平衡式電流センサ
JP2011169843A (ja) * 2010-02-22 2011-09-01 Stanley Electric Co Ltd 電流センサ
US20130088804A1 (en) 2010-04-20 2013-04-11 Anyang Anke Electric Co., Ltd. Pulse current sensor and lightning protection cabinet with surge wave recording composed of the sensor
JP2013148513A (ja) * 2012-01-20 2013-08-01 Aisin Seiki Co Ltd 電流センサ
US10123408B2 (en) * 2012-03-14 2018-11-06 Nvidia Corporation Circuit board, current-measuring device, and method of measuring a current of a circuit board
EP2660611A1 (en) * 2012-04-30 2013-11-06 LEM Intellectual Property SA Electrical current transducer module

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0886147A1 (de) * 1997-05-21 1998-12-23 Electrowatt Technology Innovation AG Anordnung zur Erzielung einer zu einem elektrischen Strom proportionalen magnetischen Induktion am Ort eines Magnetfeldsensors
EP1617228A1 (en) * 2004-07-16 2006-01-18 Liaisons Electroniques-Mecaniques Lem S.A. Current sensor
CN1957261A (zh) * 2004-07-16 2007-05-02 机电联合股份有限公司 电流传感器
CN101772707A (zh) * 2007-08-03 2010-07-07 埃普科斯股份有限公司 用于测量在电导体中流动的电流的装置
CN102866276A (zh) * 2008-01-25 2013-01-09 机电联合股份有限公司 电流传感器
EP2083277A1 (en) * 2008-01-25 2009-07-29 Liaisons Electroniques-Mecaniques Lem S.A. Electrical current sensor
CN101925825A (zh) * 2008-01-25 2010-12-22 机电联合股份有限公司 电流传感器
CN102193022A (zh) * 2010-03-18 2011-09-21 Tdk株式会社 电流传感器
JP2012230094A (ja) * 2011-04-25 2012-11-22 Kohshin Electric Corp 電流センサ
CN103959073A (zh) * 2011-10-26 2014-07-30 莱姆知识产权公司 电流传感器
CN104603890A (zh) * 2012-09-10 2015-05-06 霍尼韦尔国际公司 用于传感器的磁芯
CN104124041A (zh) * 2013-04-28 2014-10-29 甲神电机株式会社 磁性铁芯及具备该磁性铁芯的磁性平衡式电流传感器
JP2016148645A (ja) * 2015-02-12 2016-08-18 甲神電機株式会社 磁気コア及びこれを備えた磁気平衡式電流センサ

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US20190277888A1 (en) 2019-09-12

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