CN116569048A - 用于确定流动通过导电体的电流的装置以及具有这样的装置的电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于确定流动通过导电体(100)的电流的装置(10、11)，其中装置具有磁场传感器单元(20)，该磁场传感器单元具有至少一个第一传感器元件(21)和第二传感器元件(22)，它们用于分别检测沿着检测方向(25)的磁场强度，并且其中装置(10、11)设立用于，根据借助于第一传感器元件(21)和第二传感器元件(22)所检测到的磁场强度来确定电流。本发明的一个方面在于，导电体(100)横向于该导电体(100)的纵向方向(102)具有收缩部(110)，其中磁场传感器单元(20)如此布置在导电体(100)上，使得第一传感器元件布置在导电体(100)第一区域(121)上方，并且第二传感器元件(22)布置在导电体(100)的第二区域(122)上方，其中第一区域(121)和第二区域(122)由于收缩部(110)而具有彼此不同的宽度(130)，并且其中第一传感器元件(21)和第二传感器元件(22)分别利用平面式的测量方法并且分别具有平行于导电体(100)的主延伸平面且彼此平行的检测方向(25)。此外，本发明涉及一种具有按照本发明的装置(10)的电系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于确定流动通过导电体的电流的装置，其中所述装置具有磁场传感器单元，所述磁场传感器单元具有至少一个第一传感器元件和第二传感器元件，它们用于分别检测沿着检测方向的磁场强度，并且其中所述装置设立用于，根据借助于第一传感器元件和第二传感器元件所检测到的磁场强度来确定电流。
背景技术
本领域的技术人员已知相应的用于确定流动通过导电体的电流的装置。对于这些装置来说，传感器元件构造为竖直的磁场传感器并且如此布置在导电体的对置的侧部上，使得所述磁场能够沿着垂直于主延伸平面的方向来检测。
所述圆形地围绕着导电体由于流动通过该导电体的电流而产生的磁场在此由于传感器元件的相应的布置而沿着相反的方向作用到所述传感器元件上、例如对于第一传感器元件而言向上起作用并且对于第二传感器元件而言向下起作用。相反，外部的干扰场则典型地沿着相同的方向作用到两个传感器上，因为这些干扰场具有一定的均一性。这些杂散场而后能够在真正地确定电流时通过差分测评来计算出来。差分商值在此理解为磁场的梯度。
发明内容
本发明涉及一种用于确定流动通过导电体的电流的装置，其中所述装置具有磁场传感器单元，所述磁场传感器单元具有至少一个第一传感器元件和第二传感器元件，它们用于分别检测沿着检测方向的磁场强度，并且其中所述装置设立用于，根据借助于第一传感器元件和第二传感器元件所检测到的磁场强度来确定电流。
本发明的一个方面在于，所述导电体横向于该导电体的纵向方向具有收缩部，其中所述磁场传感器单元如此布置在所述导电体上，使得所述第一传感器元件平行于导电体的主延伸平面偏移并且布置在所述导电体第一区域上方，并且所述第二传感器元件平行于导电体的主延伸平面偏移并且布置在所述导电体的第二区域上方，其中所述第一区域和第二区域由于所述收缩部而具有横向于纵向方向的彼此不同的宽度，并且其中所述第一传感器元件和第二传感器元件分别利用平面式的测量方法并且分别具有平行于导电体的主延伸平面且彼此平行的检测方向。
在此有利的是，所述传感器元件由于所述传感器元件的相应的布置和所述导电体的相应的设计方案而能够利用平面式的测量方法，以便能够实现对磁场强度进行差分测评，从而确定所述电流。在此，所述导电体由于其相应的设计方案而在收缩部的区域中具有比在收缩部的外部要高的电流密度，由此沿着所述导电体的主延伸平面的方向形成相应的磁场梯度，所述磁场梯度能够借助于所述传感器元件的平面式的测量方法来检测并且能够被考虑用于确定所述电流。由此，能够在确定电流时计算出外部的干扰场。
此外，相对于在现有技术中所利用的竖直的测量方法，所述平面式的测量方法具有得到改进的信噪比、提高的精度、更高的敏感性以及更大的带宽的优点。
所述导电体例如能够构造为电缆又或者构造为汇流排。如果所述导电体圆形地或者正方形地构成，那么则能够在考虑到相应的几何形状的情况下任意地定义所述主延伸平面。“布置在导电体的一区域上方”在这种情况下意味着，所述传感器元件相对于主延伸平面垂直地间隔开地布置在相应的区域处。
流动通过这个导电体的电流产生磁场，该磁场基本上圆形地围绕着导电体形成。
“对电流的确定”在此应理解为，查明电流强度，这相应于流动通过所述导电体的电荷。
“纵向方向”在此典型地应理解为以下方向，所述电流基本上沿着所述方向流动。
所述磁场传感器的传感器元件例如能够构造为霍尔传感器、AMR传感器、GMR传感器又或者构造为TMR传感器。而后，根据所检测到的磁场强度能够推断出流动通过导电体的电流，因为这种流动的电流产生了相应的磁场。
“收缩部”应理解为所述导电体的横向于该导电体的纵向方向的凹部，该凹部减小所述导电体的沿着纵向方向的横截面面积。所述横截面面积的这样的减小又引起了这个区域中的电流密度的提高。
本发明的一种设计方案规定，所述收缩部如此阶梯状地构成，使得所述导电体额外地具有至少一个另外的区域，所述另外的区域具有横向于纵向方向的与第一区域和第二区域不同的宽度。
在此有利的是，能够降低所述导电体中的表面效应(Skin-Effekt)。这又在确定电流时引起了提高的频率稳定性。
尤其所述另外的区域具有比所述第一区域和第二区域要大的宽度，在所述第一区域和第二区域上布置了所述第一传感器元件或者第二传感器元件。
本发明的另一种设计方案规定，所述收缩部如此构成，使得所述导电体的沿着纵向方向的最大与最小的横截面面积之间的比例小于二。
在此有利的是，由于在所述收缩部的内部更高的电流密度而产生的热损耗受到限制。
按照本发明的一种设计方案规定，所述收缩部从两侧横向于导电体的纵向方向形成。
在此有利的是，所述导电体的对称的设计方案是可行的，该对称的设计方案改进了装置的测量公差、尤其磁场传感器单元的布置。
按照本发明的一种设计方案规定，所述收缩部仅从一侧横向于导电体的纵向方向形成。
在此有利的是，这样的单侧的留空部能够在制造技术上特别容易地实现，由此在制造时优化了成本耗费和时间耗费。
按照本发明一种设计方案规定，所述第一传感器元件和第二传感器元件如此定向，使得所述第一传感器元件和第二传感器元件的相应的检测方向平行于导电体的纵向方向伸展。
在此有利的是，沿着这个方向能够实现特别大的梯度。
按照本发明的一种设计方案规定，所述第一传感器元件和第二传感器元件如此定向，使得所述第一传感器元件和第二传感器元件的相应的检测方向横向于导电体的纵向方向伸展。
在此有利的是，所述磁场也沿着这个方向伸展。
此外，本发明涉及一种具有按照本发明的装置的电系统。
这样的电系统例如能够是具有逆变器的电机、例如同步电机。在此，所述导电体例如能够构造为逆变器的一个相，由此，能够测量相应的流动通过这个相的相电流。
附图说明
图中：
图1以透视图示出了按照现有技术的、用于确定流动通过导电体的电流的装置。
图2以透视图示出了用于确定流动通过导电体的电流的按照本发明的装置的第一种实施例。
图3以透视图示出了用于确定流动通过导电体的电流的按照本发明的装置的第二种实施例。
具体实施方式
图1以剖面图示出了按照现有技术的、用于确定流动通过导电体的电流的装置。
示出了一种装置。所述装置具有磁场传感器单元20，该磁场传感器单元布置在导电体100上。所述磁场传感器单元20又具有至少一个第一传感器元件21和第二传感器元件22，它们用于分别检测沿着检测方向25的磁场强度。
在此，所述磁场传感器单元20如此布置在导电体100上，使得所述第一传感器元件21和第二传感器元件22在侧面在导电体100的主延伸平面上方布置在导电体100的对置的侧部上并且分别具有垂直于主延伸平面的检测方向25。所述第一传感器元件21和第二传感器元件22相应地利用竖直的测量方法。
如果电流沿着纵向方向102流动通过所述导电体100，那么该导电体则产生磁场，其中相应的磁场强度在所述第一传感器元件21中向上指向并且在所述第二传感器元件22中向下指向。
所述装置设立用于借助于第一传感器元件21和第二传感器元件22来分别检测磁场强度并且根据所述借助于第一传感器元件21和第二传感器元件22所检测到的磁场强度来确定流动通过所述导电体100的电流。
图2以透视图示出了用于确定流动通过导电体的电流的按照本发明的装置的第一种实施例。
示出了一种用于确定流动通过导电体100的电流的装置10，该装置与按照图1的装置的区别在于，所述导电体100横向于该导电体100的纵向方向102具有收缩部110。所述收缩部110在此从两侧横向于导电体100的纵向方向102形成。
此外，与按照图1的装置相反，在所述装置10中所述磁场传感器单元20如此布置在导电体100上，使得所述第一传感器元件21平行于导电体100的主延伸平面偏移并且布置在导电体100的第一区域121上方，并且所述第二传感器元件22平行于导电体的主延伸平面偏移并且布置在导电体100的第二区域122上方，其中所述第一区域121和第二区域122由于收缩部110而具有横向于纵向方向102的彼此不同的宽度130。此外，所述第一传感器元件21和第二传感器元件22分别利用平面式的测量方法并且分别具有平行于导电体100的主延伸平面且彼此平行的检测方向25。在此，所述第一传感器元件21和第二传感器元件22如此定向，使得所述第一传感器元件21和第二传感器元件22的相应的检测方向25横向于导电体100的纵向方向102伸展，其中所述磁场也沿着这个方向伸展，所述磁场通过沿着纵向方向102流动的电流形成，并且所述磁场由于具有在导电体100的内部的由此变化的电流密度的收缩部100而具有相应的梯度。
所述收缩部110在此如此阶梯状地构成，使得所述导电体100额外地具有至少一个另外的区域123，所述另外的区域具有横向于纵向方向102的与第一区域121和第二区域122不同的宽度130。
此外，所述收缩部110如此构成，使得所述导电体100的沿着纵向方向102的最大与最小的横截面面积之间的比例小于二，也就是说所述导电体100的横截面面积由于收缩部110而最大减去一半。
图3以透视图示出了用于确定流动通过导电体的电流的按照本发明的装置的第二种实施例。
示出了一种用于确定流动通过导电体100的电流的装置11，其中所述装置11与按照图2的装置10的区别在于，所述收缩部110仅从一侧横向于导电体100的纵向方向102形成并且此外仅单阶梯地构成，从而仅形成具有彼此不同的宽度130的第一区域121和第二区域122，在所述第一区域和第二区域上布置了所述第一传感器元件21或者所述第二传感器元件22。
与所述装置10的另一区别在于，在所述装置11中所述第一传感器元件21和第二传感器元件22如此定向，使得所述第一传感器元件21和第二传感器元件22的相应的检测方向25平行于导电体100的纵向方向102伸展，沿着所述纵向方向由于所述收缩部和相应的电流通量而同样能够检测到梯度场。
Claims (8)
1.用于确定流动通过导电体(100)的电流的装置(10、11)，其中所述装置具有磁场传感器单元(20)，所述磁场传感器单元具有至少一个第一传感器元件(21)和第二传感器元件(22)，它们用于分别检测沿着检测方向(25)的磁场强度，并且其中所述装置(10、11)设立用于，根据借助于所述第一传感器元件(21)和所述第二传感器元件(22)所检测到的磁场强度来确定所述电流，
其特征在于，
所述导电体(100)横向于该导电体(100)的纵向方向(102)具有收缩部(110)，其中所述磁场传感器单元(20)如此布置在所述导电体(100)上，使得所述第一传感器元件(21)平行于所述导电体(100)的主延伸平面偏移并且布置在所述导电体(100)的第一区域(121)上方，并且所述第二传感器元件(22)平行于所述导电体的主延伸平面偏移并且布置在所述导电体(100)的第二区域(122)上方，其中所述第一区域(121)和所述第二区域(122)由于所述收缩部(110)而具有横向于纵向方向(102)的彼此不同的宽度(130)，并且其中所述第一传感器元件(21)和所述第二传感器元件(22)分别利用平面式的测量方法并且分别具有平行于所述导电体(100)的主延伸平面且彼此平行的检测方向(25)。
2.根据权利要求1所述的装置(10、11)，其特征在于，所述收缩部(110)如此阶梯状地构成，使得所述导电体(100)额外地具有至少一个另外的区域(123)，所述另外的区域具有横向于纵向方向(102)的与所述第一区域(121)和所述第二区域(122)不同的宽度(130)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的装置(10、11)，其特征在于，所述收缩部(110)如此构成，使得所述导电体(100)的沿着纵向方向(102)的最大与最小的横截面面积之间的比例小于二。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置(10)，其特征在于，所述收缩部(110)从两侧横向于所述导电体(100)的纵向方向(102)形成。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的装置(11)，其特征在于，所述收缩部(110)仅从一侧横向于所述导电体(100)的纵向方向(102)形成。
6.根据权利要求5所述的装置(11)，其特征在于，所述第一传感器元件(21)和第二传感器元件(22)如此定向，使得所述第一传感器元件(21)和所述第二传感器元件(22)的相应的检测方向(25)平行于所述导电体(100)的纵向方向(102)伸展。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的装置(10、11)，其特征在于，所述第一传感器元件(21)和所述第二传感器元件(22)如此定向，使得所述第一传感器元件(21)和所述第二传感器元件(22)的相应的检测方向(25)横向于所述导电体(100)的纵向方向(102)伸展。
8.电系统，其具有根据前述权利要求中任一项所述的装置(10、11)。
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