DE102019129039A1 - Elektrostatikabschirmung - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Elektrostatikschild zum Bereitstellen einer Elektrostatikabschirmung für eine Stromerfassungsspule. Stromerfassungsspulen sind dazu ausgebildet, die Messung eines Stroms zu ermöglichen, der durch einen elektrischen Leiter geführt wird, der durch einen Kern der Stromerfassungsspule verläuft. Der Elektrostatikschild der vorliegenden Offenbarung ist dazu ausgebildet, eine Elektrostatikabschirmung für einen Kern der Stromerfassungsspule bereitzustellen, um eine elektrostatische Kopplung zwischen dem elektrischen Leiter und der Stromerfassungsspule zu reduzieren oder zu eliminieren, wodurch die Genauigkeit der Strommessung verbessert werden kann, die durch die Stromerfassungsspule erzielt werden kann.

Description

  • Allgemeiner Stand der Technik
  • Di/dt-Stromerfassungsspulen, beispielsweise Rogowski-Spulen, sind elektrische Einrichtungen, die eine Drahtspule wie etwa eine spiralförmige Spule aufweisen, die um eine zentrale Öffnung gewickelt ist, die ausgelegt ist zum Aufnehmen eines stromführenden Leiters. Auf diese Weise umgibt die Drahtspule die zentrale Öffnung vollständig oder im Wesentlichen. In der Stromerfassungsspule induzierte Spannung ist proportional zu der Änderungsrate des Wechselstroms in dem stromführenden Draht. Deshalb kann der Wechselstrom in dem stromführenden Draht auf Basis der in der Stromerfassungsspule induzierten Spannung gemessen werden, beispielsweise durch Integrieren der induzierten Spannung.
  • Für viele verschiedene Anwendungen kann ein hoher Grad an Strommessgenauigkeit wichtig sein. Deshalb betrifft die vorliegende Offenbarung das Verbessern des Grads der Strommessgenauigkeit, die unter Verwendung von Stromerfassungsspulen erzielt werden kann.
  • Kurze Darstellung
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Elektrostatikschild zum Bereitstellen einer Elektrostatikabschirmung für eine Stromerfassungsspule. Stromerfassungsspulen sind dazu ausgebildet, die Messung eines Stroms zu ermöglichen, der durch einen elektrischen Leiter geführt wird, der durch einen Kern der Stromerfassungsspule verläuft. Der Elektrostatikschild der vorliegenden Offenbarung ist dazu ausgebildet, eine Elektrostatikabschirmung für einen Kern der Stromerfassungsspule bereitzustellen, um eine elektrostatische Kopplung zwischen dem elektrischen Leiter und der Stromerfassungsspule zu reduzieren oder zu eliminieren, wodurch die Genauigkeit der Strommessung verbessert werden kann, die durch die Stromerfassungsspule erzielt werden kann.
  • In einem ersten Aspekt der Offenbarung wird ein Elektrostatikschild zur Verwendung mit einer Stromerfassungsspule bereitgestellt, wobei die Stromerfassungsspule eine Primärebene und eine im Wesentlichen zentrale Öffnung besitzt, die ausgelegt ist zum Aufnehmen eines stromführenden Leiters durch die Öffnung und durch die Primärebene, wobei der Elektrostatikschild aufweist: einen ersten Schildkörper zum Montieren über einer ersten Seite der Stromerfassungsspule, wobei der erste Schildkörper aufweist: einen ersten Primärschildabschnitt, der dazu ausgebildet ist, sich im Wesentlichen in einer Richtung der Primärebene der Stromerfassungsspule zu erstrecken, wenn der erste Schildkörper über der ersten Seite der Stromerfassungsspule montiert ist; und einen ersten Kernschildabschnitt, der sich quer zu dem ersten Primärschildabschnitt erstreckt und dazu ausgebildet ist, sich mindestens teilweise durch die zentrale Öffnung der Stromerfassungsspule von einer ersten Seite der Stromerfassungsspule zu erstrecken, wenn der erste Schildkörper über der ersten Seite der Stromerfassungsspule montiert ist; und einen zweiten Schildkörper zum Montieren über einer zweiten Seite der Stromerfassungsspule, wobei der zweite Schildkörper aufweist: einen zweiten Primärschildabschnitt, der dazu ausgebildet ist, sich im Wesentlichen in einer Richtung der Primärebene der Stromerfassungsspule zu erstrecken, wenn der zweite Schildkörper über der zweiten Seite der Stromerfassungsspule montiert ist; und einen zweiten Kernschildabschnitt, der sich quer zu dem zweiten Primärschildabschnitt erstreckt und dazu ausgebildet ist, sich mindestens teilweise durch die zentrale Öffnung der Stromerfassungsspule von einer zweiten Seite der Stromerfassungsspule zu erstrecken, wenn der zweite Schildkörper über der zweiten Seite der Stromerfassungsspule montiert ist, wobei der erste Kernschildabschnitt und der zweite Kernschildabschnitt zusammen einen Kernschild definieren, das sich in die zentrale Öffnung der Stromerfassungsspule erstreckt, um mindestens einen Teil der Stromerfassungsspule vor elektrostatischer Kopplung abzuschirmen, wenn der erste Schildkörper über der ersten Seite der Stromerfassungsspule montiert ist und der zweite Schildkörper über der zweiten Seite der Stromerfassungsspule montiert ist.
  • Der erste und zweite Kernschildabschnitt können so bemessen sein, dass sie sich mindestens teilweise überlappen, wenn der erste Schildkörper über der ersten Seite der Stromerfassungsspule montiert ist und der zweite Schildkörper über der zweiten Seite der Stromerfassungsspule montiert ist.
  • Der erste Kernschildabschnitt kann mehrere erste Kernvorsprünge aufweisen, und wobei der zweite Kernschildabschnitt mehrere zweite Kernvorsprünge aufweist.
  • Die mehreren ersten Kernvorsprünge können in einem ersten Arrays angeordnet sein und die mehreren zweiten Kernvorsprünge sind in einem zweiten Array angeordnet, wobei das erste und zweite Array der Form der im Wesentlichen zentralen Öffnung der Stromerfassungsspule mit einem Spalt zwischen benachbarten Kernvorsprüngen entsprechen.
  • Die Arrays des ersten und zweiten Kernabschnitts können derart angeordnet sein, dass, wenn der erste Schildkörper über der ersten Seite der Stromerfassungsspule montiert ist und der zweite Schildkörper über der zweiten Seite der Stromerfassungsspule montiert ist, die Spalte zwischen benachbarten Kernvorsprüngen in dem ersten Array des ersten Kernschildabschnitts mindestens teilweise auf die Kernvorsprünge des zweiten Arrays des zweiten Kernschildabschnitts ausgerichtet sind und die Spalte zwischen benachbarten zweiten Kernvorsprüngen in dem zweiten Array des zweiten Kernschildabschnitts mindestens teilweise auf die ersten Kernvorsprünge des ersten Arrays des ersten Kernschildabschnitts ausgerichtet sind.
  • Ein Durchmesser des ersten Arrays von ersten Kernvorsprüngen kann kleiner sein als ein Durchmesser des zweiten Arrays von zweiten Kernvorsprüngen.
  • Mindestens ein Teil der ersten Kernvorsprünge kann mindestens einen Teil der zweiten Kernvorsprünge überlappen.
  • Der Elektrostatikschild kann weiterhin ausgebildet sein zur Verwendung mit einer weiteren Stromerfassungsspule, wobei die weitere Stromerfassungsspule die gleiche Primärebene wie die Stromerfassungsspule und eine weitere im Wesentlichen zentrale Öffnung besitzt, ausgelegt zum Aufnehmen eines weiteren stromführenden Leiters durch die weitere im Wesentlichen zentrale Öffnung und durch die Primärebene, wobei der erste Schildkörper weiterhin einen ersten weiteren Kernschildabschnitt aufweist, der sich quer zu dem ersten Primärschildabschnitt erstreckt und dazu ausgebildet ist, sich mindestens teilweise durch die weitere im Wesentlichen zentrale Öffnung der weiteren Stromerfassungsspule von einer ersten Seite der weiteren Stromerfassungsspule zu erstrecken, wenn der erste Schildkörper über der ersten Seite der Stromerfassungsspule montiert ist, wobei der zweite Schildkörper weiterhin einen zweiten weiteren Kernschildabschnitt aufweist, der sich quer zu dem zweiten Primärschildabschnitt erstreckt und dazu ausgebildet ist, sich mindestens teilweise durch die weitere im Wesentlichen zentrale Öffnung der weiteren Stromerfassungsspule von einer zweiten Seite der weiteren Stromerfassungsspule zu erstrecken, wenn der zweite Schildkörper über der zweiten Seite der Stromerfassungsspule montiert ist, und wobei der erste weitere Kernschildabschnitt und zweite weitere Kernschildabschnitt zusammen einen weiteren Kernschild definieren, das sich in die zentrale Öffnung der weiteren Stromerfassungsspule erstreckt, um mindestens einen Teil der weiteren Stromerfassungsspule vor elektrostatischer Kopplung abzuschirmen, wenn der erste Schildkörper über der ersten Seite der Stromerfassungsspule montiert ist und der zweite Schildkörper über der zweiten Seite der Stromerfassungsspule montiert ist.
  • Ein Durchmesser des ersten Kernschildabschnitts kann kleiner sein als ein Durchmesser des ersten weiteren Kernschildabschnitts, ein Durchmesser des zweiten Kernschildabschnitts kann kleiner sein als ein Durchmesser des zweiten weiteren Kernschildabschnitts.
  • In einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine abgeschirmte Stromerfassungseinrichtungsbaugruppe bereitgestellt, die aufweist: eine Stromerfassungseinrichtung aufweisend eine Platine mit einer ersten Platinenoberfläche und einer gegenüberliegenden zweiten Platinenoberfläche, eine Öffnung in der Platine zum Aufnehmen eines stromführenden Leiters durch die Platine, und eine auf der Platine ausgebildete und um mindestens einen Teil der Öffnung angeordnete Stromerfassungsspule; und einen Elektrostatikschild, aufweisend: einen ersten Schildkörper, der auf der ersten Platinenoberfläche montiert ist und aufweist: einen ersten Primärschildabschnitt, der sich im Wesentlichen in einer Richtung der ersten Oberfläche der Stromerfassungsspule erstreckt, um der Stromerfassungsspule an der ersten Platinenoberfläche eine Elektrostatikabschirmung zu verleihen; und einen ersten Kernschildabschnitt, der sich quer zu dem ersten Primärschildabschnitt erstreckt und sich mindestens teilweise durch die Öffnung von einer ersten Seite der Stromerfassungsspule erstreckt; und einen zweiten Schildkörper, der auf der zweiten Platinenoberfläche montiert ist und aufweist: einen zweiten Primärschildabschnitt, der sich im Wesentlichen in einer Richtung der zweiten Oberfläche der Stromerfassungsspule erstreckt, um der Stromerfassungsspule an der zweiten Platinenoberfläche eine Elektrostatikabschirmung zu verleihen; und einen zweiten Kernschildabschnitt, der sich quer zu dem zweiten Primärschildabschnitt erstreckt und sich mindestens teilweise durch die Öffnung von einer zweiten Seite der Stromerfassungsspule erstreckt; wobei der erste Kernschildabschnitt und der zweite Kernschildabschnitt zusammen einen Kernschild definieren, das sich in die Öffnung erstreckt, um mindestens einen Teil der Stromerfassungsspule vor elektrostatischer Kopplung abzuschirmen.
  • Die Platine kann eine gedruckte Leiterplatte sein.
  • In einem dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Elektrostatikschild zur Verwendung mit einer Stromerfassungsspule bereitgestellt, wobei die Stromerfassungsspule eine Primärebene und eine im Wesentlichen zentrale Öffnung besitzt, die ausgelegt ist zum Aufnehmen eines stromführenden Leiters durch die Öffnung und durch die Primärebene, wobei der Elektrostatikschild aufweist: einen Schildkörper, aufweisend: einen Primärschildabschnitt, der dazu ausgebildet ist, sich im Wesentlichen in einer Richtung der Primärebene der Stromerfassungsspule zu erstrecken, wenn der Schildkörper in Gebrauch ist; und einen Kernschildabschnitt, der dazu ausgebildet ist, sich mindestens teilweise durch die zentrale Öffnung der Stromerfassungsspule zu erstrecken, um mindestens einen Teil der Stromerfassungsspule vor elektrostatischer Kopplung abzuschirmen, wenn der Schildkörper in Gebrauch ist, wobei der Kernschildabschnitt mehrere Kernvorsprünge aufweist, die sich quer zu dem Primärschildabschnitt erstrecken, und wobei jeder der mehreren Kernvorsprünge aus einem gebogenen Abschnitt des Primärschildabschnitts ausgebildet ist.
  • Jeder der Kernvorsprünge kann eine Basisverbindung zu dem Primärschildabschnitt und eine von der Basis entfernte Spitze aufweisen, wobei die Spitze schmaler ist als die Basisverbindung.
  • Der Primärschildkörper und die mehreren Kernvorsprünge des Kernschildabschnitts können aus einer einzelnen Lage von Material ausgebildet sein.
  • Der Primärschildabschnitt kann eine Primärebene besitzen, die so angeordnet ist, dass sie sich im Wesentlichen in einer Richtung der Primärebene der Stromerfassungsspule erstreckt.
  • Die mehreren Kernvorsprünge können in einem Array entsprechend einer Form der im Wesentlichen zentralen Öffnung der Stromerfassungsspule angeordnet sein.
  • Das Array kann eine im Wesentlichen kreisförmige oder zylindrische Form besitzen.
  • Die mehreren Kernvorsprünge können so in einem Array angeordnet sein, dass ein Spalt zwischen benachbarten Kernvorsprüngen in dem Array bereitgestellt wird.
  • Mindestens einige der Oberflächen des Schildkörpers können metallisch sein.
  • Der Schildkörper kann eine Nickelbeschichtung aufweisen.
  • Aspekte der Offenbarung
  • Einige nichtbeschränkende Aspekte der Offenbarung werden in den folgenden nummerierten Absätzen aufgeführt:
    1. 1. Ein Elektrostatikschild zur Verwendung mit einer Stromerfassungsspule, wobei die Stromerfassungsspule eine Primärebene und eine im Wesentlichen zentrale Öffnung besitzt, ausgelegt zum Aufnehmen eines stromführenden Leiters durch die Öffnung und durch die Primärebene, wobei der Elektrostatikschild aufweist:
      • einen Schildkörper aufweisend einen Kernschildabschnitt, wobei der Kernschildabschnitt dazu ausgebildet ist, dass er sich, wenn in Gebrauch, mindestens teilweise durch die zentrale Öffnung der Stromerfassungsspule erstreckt, um mindestens einen Teil der Stromerfassungsspule vor elektrostatischer Kopplung abzuschirmen.
    2. 2. Der Elektrostatikschild von Aspekt 1, wobei der Kernschildabschnitt so ausgelegt ist, dass er mindestens einen Teil der inneren Peripherie der Stromerfassungsspule abschirmt.
    3. 3. Der Elektrostatikschild von einem vorhergehenden Aspekt, wobei der Kernschildabschnitt dazu ausgebildet ist, sich zwischen der Stromerfassungsspule und dem stromführenden Leiter zu erstrecken, wenn der stromführende Leiter so angeordnet ist, dass er durch die Öffnung verläuft, um mindestens einen Teil der Stromerfassungsspule vor elektrostatischer Kopplung mit dem stromführenden Leiter abzuschirmen.
    4. 4. Der Elektrostatikschild von einem vorhergehenden Aspekt, wobei der Schildkörper weiterhin einen Primärschildabschnitt mit einer Primärebene aufweist, die so ausgelegt ist, dass sie sich im Wesentlichen in einer Richtung der Primärebene der Stromerfassungsspule erstreckt.
    5. 5. Der Elektrostatikschild von Aspekt 4, wobei der Kernschildabschnitt mindestens einen Kernvorsprung aufweist, der sich von der Primärebene des Primärschildabschnitts weg erstreckt.
    6. 6. Der Elektrostatikschild von Aspekt 5, wobei der Kernschildabschnitt mehrere Kernvorsprünge aufweist, die sich in einer gemeinsamen Richtung von der Primärebene des Primärschildabschnitts weg erstrecken.
    7. 7. Der Elektrostatikschild von Aspekt 6, wobei die mehreren Kernvorsprünge in einem Array entsprechend der Form der im Wesentlichen zentralen Öffnung der Stromerfassungsspule angeordnet sind.
    8. 8. Der Elektrostatikschild von Aspekt 7, wobei das Array eine im Wesentlichen kreisförmige oder zylindrische Form besitzt.
    9. 9. Der Elektrostatikschild von einem der Aspekte 6 bis 8, wobei die mehreren Kernvorsprünge so in einem Array angeordnet sind, dass sie einen Spalt zwischen benachbarten Kernvorsprüngen in dem Array bereitstellen.
    10. 10. Der Elektrostatikschild von Aspekt 9, wobei jeder der Kernvorsprünge eine Basisverbindung zu dem Primärschildabschnitt und eine von der Basis entfernte Spitze aufweist, wobei die Spitze schmaler ist als die Basisverbindung.
    11. 11. Der Elektrostatikschild von einem der Aspekte 5 bis 10, wobei der mindestens eine Kernvorsprung durch Metallextrusion ausgebildet ist.
    12. 12. Der Elektrostatikschild von einem der Aspekte 4 bis 11, wobei der Schildkörper weiterhin eine Außenwand aufweist, die von der Primärebene des Primärschildabschnitts weg vorsteht.
    13. 13. Der Elektrostatikschild von einem vorhergehenden Aspekt, wobei die Stromerfassungsspule eine platinenmontierte Stromerfassungsspule ist und die Primärebene der Stromerfassungsspule die Primärebene der Platine ist.
    14. 14. Der Elektrostatikschild von Aspekt 12, wobei die Platine eine gedruckte Leiterplatte ist.
    15. 15. Der Elektrostatikschild von Aspekt 13 oder Aspekt 14, wobei der Schildkörper weiterhin einen Befestigungsabschnitt zur Verwendung beim mechanischen Befestigen des Elektrostatikschilds an einer Oberfläche der Platine aufweist.
    16. 16. Der Elektrostatikschild von Aspekt 15, wobei der Befestigungsabschnitt zur Verwendung beim Befestigen des Elektrostatikschilds an der Platine unter Verwendung einer mechanischen Befestigungsvorrichtung ist.
    17. 17. Der Elektrostatikschild von Aspekt 15 oder Aspekt 16, wobei der Befestigungsabschnitt dazu ausgebildet ist, den Elektrostatikschild elektrisch an einen Platinenspannungsanschluss zu koppeln, wenn der Elektrostatikschild mechanisch an der Platine befestigt wird.
    18. 18. Der Elektrostatikschild von einem der Aspekte 12 bis 17, weiterhin aufweisend eine Lötfahne zum Löten an einen Platinenspannungsanschluss, um den Elektrostatikschild elektrisch an den Platinenspannungsanschluss zu koppeln.
    19. 19. Der Elektrostatikschild von Aspekt 17 oder 18, wobei der Platinenspannungsanschluss einen Masseanschluss oder einen neutralen Anschluss oder einen Phasenanschluss mit einer anderen Spannung als einer Spannung des stromführenden Leiters aufweist.
    20. 20. Der Elektrostatikschild von einem der Aspekte 12 bis 19, wobei der Schildkörper weiterhin einen Komponentenschildabschnitt aufweist, um einer oder mehreren platinenmontierten Komponenten eine elektrostatische Abschirmung zu verleihen.
    21. 21. Der Elektrostatikschild von einem der Aspekte 12 bis 20, wobei der Schildkörper weiterhin eine Außenwand aufweist, die von der Primärebene des Primärschildabschnitts weg vorsteht und dazu ausgebildet ist, eine Oberfläche der Platine in Eingriff zu nehmen, wenn der Elektrostatikschild auf einer Oberfläche der Platine montiert ist, so dass der Primärschildabschnitt und die Außenwand zusammen mindestens einem Teil der Oberfläche der Platine eine elektrostatische Abschirmung verleihen würden.
    22. 22. Der Elektrostatikschild von einem vorhergehenden Aspekt, wobei mindestens einige der Oberflächen des Schildkörpers metallisch sind.
    23. 23. Der Elektrostatikschild von Aspekt 22, wobei der Schildkörper eine Nickelbeschichtung aufweist.
    24. 24. Der Elektrostatikschild von einem vorhergehenden Aspekt, weiterhin ausgebildet zur Verwendung mit einer weiteren Stromerfassungsspule, wobei die weitere Stromerfassungsspule die gleiche Primärebene wie die Stromerfassungsspule und eine weitere im Wesentlichen zentrale Öffnung besitzt, ausgelegt zum Aufnehmen eines weiteren stromführenden Leiters durch die weitere im Wesentlichen zentrale Öffnung und durch die Primärebene, wobei der Schildkörper weiterhin aufweist:
      • einen weiteren Kernschildabschnitt, der dazu ausgebildet ist, sich mindestens teilweise durch die weitere im Wesentlichen zentrale Öffnung der weiteren Stromerfassungsspule zu erstrecken, um mindestens einen Teil der weiteren Stromerfassungsspule vor elektrostatischer Kopplung abzuschirmen.
    25. 25. Der Elektrostatikschild von Aspekt 24, wobei ein Durchmesser des Kernschildabschnitts kleiner ist als ein Durchmesser des weiteren Kernschildabschnitts.
    26. 26. Der Elektrostatikschild von Aspekt 25, ausgebildet zum Ausbilden einer Elektrostatikschildbaugruppe in Kombination mit einem weiteren identischen Elektrostatikschild, zur Verwendung beim Bereitstellen einer elektrostatischen Abschirmung für die Stromerfassungsspule und die weitere Stromerfassungsspule.
    27. 27. Eine Stromerfassungseinrichtung, aufweisend:
      • eine Platine mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche;
      • eine Stromerfassungsspule, die auf der Platine und um eine Öffnung in der Platine ausgebildet ist, ausgelegt zum Aufnehmen eines stromführenden Leiters durch die Öffnung und durch eine Ebene der ersten Oberfläche und eine Ebene der zweiten Oberfläche; und
      • mehrere Elektrostatikschildvias, angeordnet um mindestens einen Teil eines Umfangs der Stromerfassungsspule, wobei jedes der mehreren Elektrostatikschildvias durch mindestens einen Teil der Platine zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche verläuft.
    28. 28. Die Stromerfassungseinrichtung von Aspekt 27, wobei die mehreren Elektrostatikschildvias in einem einzelnen Ring mindestens um den Teil des Umfangs der Stromerfassungsspule angeordnet sind.
    29. 29. Die Stromerfassungseinrichtung nach Aspekt 27, wobei die mehreren Elektrostatikschildvias in mindestens zwei Ringen um mindestens den Teil des Umfangs der Stromerfassungsspule angeordnet sind, wobei sich jeder der mindestens zwei Ringe in einer anderen Distanz von dem Umfang der Stromerfassungsspule befindet.
    30. 30. Die Stromerfassungsspule von Aspekt 29, wobei Winkelpositionen von mindestens einigen der Elektrostatikschildvias in einem der Ringe relativ zu einer Mitte der Öffnung in der Platine von Winkelpositionen der Elektrostatikschildvias in den anderen Ringen relativ zu der Mitte der Öffnung in der Platine verschieden sind.
    31. 31. Eine abgeschirmte Stromerfassungseinrichtungsbaugruppe, aufweisend:
      • eine Stromerfassungseinrichtung, aufweisend:
        • eine Stromerfassungseinrichtung aufweisend eine Platine mit einer ersten Platinenoberfläche und einer gegenüberliegenden zweiten Platinenoberfläche;
        • eine Öffnung in der Platine zum Aufnehmen eines stromführenden Leiters durch die Platine; und
        • eine auf der Platine ausgebildete und um mindestens einen Teil der Öffnung angeordnete Stromerfassungsspule;
        • einen ersten Elektrostatikschild, auf der ersten Platinenoberfläche montiert und aufweisend:
          • einen ersten Primärschildabschnitt mit einer Primärebene, ausgelegt zum Erstrecken im Wesentlichen in einer Richtung einer Primärebene der Stromerfassungsspule, um der Stromerfassungsspule an der ersten Platinenoberfläche eine elektrostatische Abschirmung zu verleihen; und
          • einen ersten Kernschildabschnitt, der sich mindestens teilweise durch die Öffnung der platinenmontierten Stromerfassungsspule erstreckt; und
        • einen zweiten Elektrostatikschild, auf der zweiten Platinenoberfläche montiert und aufweisend:
          • einen zweiten Primärschildabschnitt mit einer Primärebene, ausgelegt zum Erstrecken im Wesentlichen in einer Richtung einer Primärebene der Stromerfassungsspule, um der Stromerfassungsspule an der zweiten Platinenoberfläche eine elektrostatische Abschirmung zu verleihen; und
        • einen zweiten Kernschildabschnitt, der sich mindestens teilweise durch die Öffnung der platinenmontierten Stromerfassungsspule erstreckt, wobei der erste Kernschildabschnitt und der zweite Kernschildabschnitt zusammen der Stromerfassungsspule an der Öffnung eine elektrostatische Abschirmung verleihen.
    32. 32. Die Elektrostatikschildbaugruppe von Aspekt 31, wobei der erste Kernschildabschnitt mehrere erste Kernvorsprünge aufweist, die sich in einer gemeinsamen Richtung weg von der Primärebene des ersten Elektrostatikschilds erstrecken, wobei die mehreren ersten Kernvorsprünge in einem Array um die Öffnung in der platinenmontierten Stromerfassungsspule mit einem Spalt zwischen benachbarten Kernvorsprüngen in dem Array angeordnet sind; und wobei der zweite Kernschildabschnitt mehrere zweite Kernvorsprünge aufweist, die sich in einer gemeinsamen Richtung weg von der Primärebene des zweiten Elektrostatikschilds erstrecken, wobei die mehreren zweiten Kernvorsprünge in einem Array um die Öffnung in der platinenmontierten Stromerfassungsspule mit einem Spalt zwischen benachbarten Kernvorsprüngen in dem Array angeordnet sind; und wobei die Spalte zwischen benachbarten Kernvorsprüngen in dem Array der ersten Kernschildabschnitte mindestens teilweise auf die mehreren zweiten Kernvorsprünge ausgerichtet sind und umgekehrt.
    33. 33. Die Elektrostatikschildbaugruppe von Aspekt 31 oder Aspekt 32, wobei ein Durchmesser des Arrays von ersten Kernvorsprüngen kleiner ist als ein Durchmesser des Arrays von zweiten Kernvorsprüngen, so dass mindestens ein Teil der ersten Kernvorsprünge mindestens einen Teil der zweiten Kernvorsprünge überlappt.
    34. 34. Ein Verfahren zum Herstellen eines Elektrostatikschilds zum Gebrauch mit einer Stromerfassungsspule, wobei die Stromerfassungsspule eine Primärebene und eine im Wesentlichen zentrale Öffnung besitzt, die ausgelegt ist zum Aufnehmen eines stromführenden Leiters durch die Öffnung und durch die Primärebene, wobei der Elektrostatikschild aufweist:
      • Ausbilden eines Schildkörpers aufweisend einen Primärschildabschnitt und einen Kernschildabschnitt; und
      • Drücken des Kernschildabschnitts, so dass er sich von der Primärebene des Primärschildabschnitts weg erstreckt, so dass, wenn der Elektrostatikschild mit einer Stromerfassungsspule verwendet wird und eine Primärebene des Elektrostatikschilds im Wesentlichen auf die Primärebene der Stromerfassungsspule ausgerichtet ist, der Kernschildabschnitt sich mindestens teilweise durch die zentrale Öffnung der Stromerfassungsspule erstrecken würde, um mindestens einen Teil der Stromerfassungsspule gegenüber einer elektrostatischen Kupplung abzuschirmen.
    35. 35. Eine abgeschirmte Stromerfassungseinrichtungsbaugruppe, aufweisend:
      • eine Stromerfassungseinrichtung, aufweisend eine Stromerfassungsspule mit einer Primärebene und einer im Wesentlichen zentralen Öffnung angeordnet zum Aufnehmen eines stromführenden Leiters durch die Öffnung und durch die Primärebene;
      • einen ersten Elektrostatikschild, angeordnet bei einer ersten Seite der Stromerfassungsspule und aufweisend:
        • einen ersten Primärschildabschnitt mit einer Primärebene angeordnet zum Erstrecken im Wesentlichen in einer Richtung einer Primärebene der Stromerfassungsspule, um der Stromerfassungsspule eine elektrostatische Abschirmung zu verleihen; und
        • einen ersten Kernschildabschnitt, der sich mindestens teilweise durch die im Wesentlichen zentrale Öffnung der Stromerfassungsspule erstreckt; und
      • einen zweiten Elektrostatikschild, angeordnet bei einer zweiten Seite der Stromerfassungsspule und aufweisend:
        • einen zweiten Primärschildabschnitt mit einer Primärebene angeordnet zum Erstrecken im Wesentlichen in einer Richtung einer Primärebene der Stromerfassungsspule, um der Stromerfassungsspule eine elektrostatische Abschirmung zu verleihen; und
      • einen zweiten Kernschildabschnitt, der sich mindestens teilweise durch die im Wesentlichen zentrale Öffnung der Stromerfassungsspule erstreckt,
      • wobei der erste Kernschildabschnitt und der zweite Kernschildabschnitt zusammen der Stromerfassungsspule an der Öffnung eine elektrostatische Abschirmung verleihen.
    36. 36. Eine abgeschirmte Stromerfassungseinrichtungsbaugruppe, aufweisend:
      • eine Stromerfassungseinrichtung, aufweisend eine Stromerfassungsspule mit einer Primärebene und einer im Wesentlichen zentralen Öffnung angeordnet zum Aufnehmen eines stromführenden Leiters durch die Öffnung und durch die Primärebene;
      • einen ersten Elektrostatikschild, angeordnet bei einer ersten Seite der Stromerfassungsspule und aufweisend einen ersten Kernschildabschnitt, der sich mindestens teilweise durch die im Wesentlichen zentrale Öffnung der Stromerfassungsspule erstreckt; und
      • einen zweiten Elektrostatikschild, angeordnet bei einer zweiten Seite der Stromerfassungsspule und aufweisend einen zweiten Kernschildabschnitt, der sich mindestens teilweise durch die im Wesentlichen zentrale Öffnung der Stromerfassungsspule erstreckt;
      • wobei der erste Kernschildabschnitt und der zweite Kernschildabschnitt zusammen der Stromerfassungsspule an der Öffnung eine elektrostatische Abschirmung verleihen.
  • Figurenliste
  • Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden lediglich beispielsweise unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
    • 1 ein stark schematisches Diagramm einer Stromerfassungsspule;
    • 2 ein Schemadiagramm einer äquivalenten Stromschaltung von 1;
    • 3 eine Beispieldarstellung eines Elektrostatikschilds von einer Innenseitenperspektive gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
    • 4 eine Beispieldarstellung des Elektrostatikschilds von 3 von einer Außenseitenperspektive ;
    • 5 eine Beispieldarstellung einer auseinandergezogenen Ansicht einer den Elektrostatikschild von 3 aufweisenden abgeschirmten
    • Stromerfassungseinrichtungsbaugruppe;
    • 6 eine Beispieldarstellung eines Teils der abgeschirmten Stromerfassungseinrichtungsbaugruppe von 5;
    • 7A, 7B und 7C Details der abgeschirmten Stromerfassungseinrichtungsbaugruppe von 5;
    • 8 eine Beispielperspektivansicht der abgeschirmten Stromerfassungseinrichtungsbaugruppe von 5;
    • 9 eine weitere Beispielperspektivansicht der abgeschirmten Stromerfassungseinrichtungsbaugruppe von 5;
    • 10 eine Beispieldarstellung einer Stromerfassungseinrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
    • 11 eine Beispielvergrößerung von Elektrostatikschildvias der Stromerfassungseinrichtung von 10;
    • 12 eine weitere Beispielperspektivansicht der Elektrostatikschildvias der Stromerfassungseinrichtung von 10;
    • 13 eine weitere Beispielvergrößerung von Elektrostatikschildvias der Stromerfassungseinrichtung von 10; und
    • 14 eine Beispielansicht des Elektrostatikschilds von 3 in Kombination mit der Stromerfassungseinrichtung von 10.
  • Die in den Figuren gezeigten Darstellungen sind nicht maßstabsgetreu gezeichnet.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Zur Verbesserung der Genauigkeit von Stromerfassungsspulen haben die Erfinder verschiedene Faktoren gründlich untersucht, die möglicherweise auf die Stromerfassungsgenauigkeit eine negative Auswirkung haben. Durch diese Untersuchungen haben sie unerwarteterweise eine Charakteristik identifiziert - elektrostatische Kopplung zwischen einem stromführenden Leiter und der Stromerfassungsspule, was unter Bezugnahme auf 1 und 2 unten ausführlich beschrieben wird - was zuerst möglicherweise unbedeutend erscheinen mag, aber bei weiterer gründlicher Untersuchung wurde erkannt, dass sie einen signifikanten negativen Effekt auf die Genauigkeit besitzt. Der Elektrostatikschild der vorliegenden Offenbarung wurde speziell so ausgelegt, dass er für relativ einfache, preiswerte Herstellungsprozesse und eine einfache Anpassung an Stromerfassungsspulen in der Lage ist, um die oben erwähnte elektrostatische Kopplung zu reduzieren oder zu eliminieren. Durch Reduzieren oder Eliminieren der elektrostatischen Kopplung kann eine Verbesserung bei der Genauigkeit der Stromerfassung der Stromerfassungsspule realisiert werden.
  • 1 zeigt ein stark schematisches Diagramm einer Stromerfassungsspule 2, die einen stromführenden Leiter 1 umgibt. Die in der Stromerfassungsspule 2 durch den AC-Strom I(t) induzierte Spannung e(t) kann an den Anschlüssen der Stromerfassungsspule 2 gemessen und dazu verwendet werden, den durch den stromführenden Draht 1 fließenden AC-Strom I(t) zu bestimmen.
  • Die Stromerfassungsspule 2 wird typischerweise auf einem neutralen oder geerdeten oder Massepotential gehalten, wohingegen der stromführende Leiter 1 typischerweise auf einem anderen Potential ist, beispielsweise liegt er typischerweise auf der Netz- oder Phasenspannung einer elektrischen Stromversorgung. Falls beispielsweise die Stromerfassungsspule 2 für Hausstromversorgungsmessungen in einem Stromzähler verwendet wird, würde der stromführende Leiter in Europa auf einem Potential von etwa 230 V liegen. Dies bewirkt eine Potentialdifferenz zwischen dem stromführenden Leiter 1 und der Stromerfassungsspule 2. Alternativ kann eine Potentialdifferenz dadurch bewirkt werden, dass sich die Stromerfassungsspule 2 auf einer Phasenspannung befindet und der stromführende Leiter 1 auf einer anderen Phasenspannung oder bei Neutral usw. befindet.
  • 1 zeigt eine Darstellung der Kapazität C1 der elektrostatischen Kopplung, die zwischen dem stromführenden Leiter 1 und der Stromerfassungsspule 2 aufgrund der Potentialdifferenz vorliegt. Die Stromerfassungsspule 2 besitzt eine gewisse inhärente Impedanz in ihrem Draht und eine elektrostatische Kopplung zwischen dem stromführenden Leiter 1 und der Stromerfassungsspule 2 bewirkt das Einkoppeln eines Stroms in die Impedanz der Stromerfassungsspule 2. Dieser eingekoppelte Strom wird aufgrund der inhärenten Impedanz der Stromerfassungsspule 2 zu einer Spannung.
  • 2 zeigt ein Schemadiagramm einer äquivalenten Stromschaltung, die die elektrostatische Koppelkapazität C1 und eine inhärente Impedanz Z2 der Stromerfassungsspule 2 zeigt. Während in dem Diagramm die inhärente Impedanz Z2 als ein Widerstand dargestellt wird, versteht sich, dass auch die Stromerfassungsspule 2 eine inhärente Kapazität und/oder Induktanz besitzen kann, so dass die inhärente Impedanz Z2 aus resistiven und kapazitiven und/oder induktiven Komponenten bestehen kann. Der stromführende Leiter 1 befindet sich auf Potential V1, was in diesem Beispiel 230 V mit einer Frequenz von 50 Hz ist, obwohl es auf einer anderen Spannung und Frequenz sein kann. Die Koppelkapazität C1 wird in diesem Beispiel als 12,5 fF angenommen, obwohl sie je nach dem Design und/oder Materialien der Stromerfassungsspule 2 und des stromführenden Leiter 1 usw. anders sein kann. Die Koppelkapazität C1 besitzt eine Impedanz von etwa 230 GΩ bei einer Frequenz von 50 Hz, und die inhärente Impedanz Z2 wird in diesem Beispiel als etwa 10 Ω bei einer Frequenz von 50 Hz angenommen, obwohl sie je nach dem Design und/oder den Materialien der Stromerfassungsspule 2 einen anderen Impedanzpegel besitzen kann.
  • In diesem Beispiel wird einer der Anschlüsse der Stromerfassungsspule auf 0 V gehalten, und die Spannung an den Anschlüssen kann gemessen werden, um die induzierte Wechselspannung e(t) zu bestimmen, um den durch die Stromerfassungsspule 2 laufenden Wechselstrom I(t) zu bestimmen. Die elektrostatische Koppelkapazität C1 und die inhärente Impedanz Z2 bilden jedoch, wie ersichtlich ist, effektiv einen Potentialteiler, der (in diesem bestimmten Beispiel) zu einer zusätzlichen Spannung V2 oder etwa 10 nV an den Spulenanschlüssen führt, was durch die elektrostatische Kopplung verursacht wird. Auf den ersten Blick kann dies als ein sehr kleiner insignifikanter Wert erscheinen. Eine typische Stromerfassungsspule kann jedoch eine Empfindlichkeit von etwa 10 µV/A besitzen, was bedeutet, dass jede an den Spulenanschlüssen gemessene 10 µV einen Strom von 1 A anzeigen, der durch den stromführenden Leiter 1 läuft. Somit ist eine zusätzliche Spannung V2 von 10 nV an dem stromführenden Leiter, die durch elektrostatische Kopplung verursacht wird, gleich einem falschen Signal von 1 mA. Falls der durch den stromführenden Leiter 1 laufende Strom etwa 100 mA beträgt, stellt dies einen Fehler von etwa 1% dar, was in vielen Anwendungen signifikant ist. Selbst wenn der durch den stromführenden Leiter 1 laufende Strom größer ist, beispielsweise etwa 1 A, kann der Fehler immer noch etwa 0,1% betragen, was wiederum bei einigen Anwendungen signifikant sein kann.
  • Es versteht sich, dass die oben angeführten Zahlen für eine bestimmte Anordnung bestimmt/approximiert worden sind, für andere Anordnungen können sie jedoch unterschiedlich sein, was potentiell zu größeren Fehlermargen führen kann. Falls beispielsweise die Größe der elektrostatischen Koppelkapazität C1 größer ist, wird ihre Impedanz niedriger liegen und die zusätzliche Spannung V2 würde deshalb größer sein, und/oder falls die inhärente Impedanz 21 größer ist, würde die zusätzliche Spannung V2 größer sein. Das würde einen noch größeren Fehlergrad verursachen.
  • Aufgrund dieser Untersuchungen und Analysen haben die Erfinder erkannt, dass, falls das Ausmaß der durch die Stromerfassungsspule 2 erfahrenen elektrostatischen Kopplung verringert werden kann, die Genauigkeit der Stromerfassung verbessert werden kann. Der durch die elektrostatische Kopplung verursachte Fehler könnte mindestens teilweise durch Kompensation an dem gemessenen Signal e(t) korrigiert werden, um die Spannungskomponente V2 zu reduzieren oder aus der gemessenen Spannung e(t) zu entfernen. Die Größe der Spannungskomponente V2 ändert sich wahrscheinlich im Laufe der Zeit, da sich C1 und Z2 mit der Komponentenalterung und Umgebungsbedingungen ändern können. Die Erfinder haben sich deshalb ein Elektrostatikschild ausgedacht, um zwischen der Stromerfassungsspule 2 und dem stromführenden Leiter 1 eine elektrostatische Abschirmung bereitzustellen, wodurch elektrostatische Kopplung und die resultierende Fehlerspannung V2 signifikant reduziert oder eliminiert wird. Dies würde den durch die elektrostatische Kopplung verursachten Messfehler über die Lebensdauer der Stromerfassungsspule 1 reduzieren oder eliminieren, sogar wenn die Komponenten sich abnutzen und altern.
  • 3 zeigt eine Beispieldarstellung eines Elektrostatikschilds 100 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung. Die Darstellung erfolgt unter der Perspektive einer Innenseite des Elektrostatikschilds 100.
  • 4 zeigt eine Beispieldarstellung des Elektrostatikschilds aus der Perspektive einer Außenseite des Elektrostatikschilds 100.
  • Der Elektrostatikschild 100 weist einen Schildkörper 110 auf, der ein beliebiges geeignetes Material zum Bereitstellen einer elektrostatischen Abschirmung aufweisen kann. Es kann beispielsweise ein oder mehrere metallische Materialien wie etwa eine Metallbeschichtung wie Nickel aufweisen, oder es kann aus einem festen Metal hergestellt sein. In diesem Beispiel ist der Elektrostatikschild 100 dazu ausgebildet, dass er verwendet werden kann, um zwei benachbarten Stromerfassungsspulen eine elektrostatische Abschirmung zu verleihen, und der Schildkörper 110 kann deshalb einen Kernschildabschnitt 120 und einen weiteren Kernschildabschnitt 130 aufweisen. Der Kernschildabschnitt 120 ist dazu ausgebildet, dass, wenn der Elektrostatikschild 100 mit den Stromerfassungsspulen verwendet wird, er sich mindestens teilweise durch eine zentrale Öffnung einer der Stromerfassungsspulen erstreckt, um mindestens einen Teil der Stromerfassungsspule abzuschirmen, wie später ausführlicher erläutert werden wird. Der weitere Kernschildabschnitt 130 ist analog dazu ausgebildet, dass er sich mindestens teilweise durch eine zentrale Öffnung der anderen Stromerfassungsspule erstreckt, um mindestens einen Teil dieser Stromerfassungsspule abzuschirmen, wie später ausführlicher erörtert werden wird.
  • Der Schildkörper 110 weist auch einen Primärschildabschnitt 140 auf. Der Kernschildabschnitt 120 und der weitere Kernschildabschnitt 130 erstrecken sich jeweils quer weg von dem Primärschildabschnitt 140. Der Primärschildabschnitt 140 besitzt in diesem Beispiel eine Primärebene, die, wenn der Schildkörper 110 über einer ersten Seite der Stromerfassungsspulen montiert ist, sich im Wesentlichen in einer Richtung einer Primärebene der Stromerfassungsspulen erstreckt, wie später ausführlicher erläutert werden wird. In diesem Beispiel ist der Primärschildabschnitt 140 im Wesentlichen eben, obwohl er eine beliebige geeignete Gestalt besitzen kann, die ermöglicht, dass er mit den Stromerfassungsspulen verwendet wird. Im Verlaufe dieser Offenbarung beziehen wir uns auf eine Primärebene der Stromerfassungsspule als der Ebene, die durch die im Wesentlichen zentrale Öffnung und die Spule selbst verläuft (eine Ebene im Wesentlichen senkrecht zu der Achse der Rotationssymmetrie der Spule). In den Erläuterungen unten ist die Stromerfassungsspule platinenmontiert, so dass die Primärebene in jenen Beispielen der Ebene der Platine entspricht.
  • Der Schildkörper 110 weist auch eine Außenwand 150 auf, die quer weg von dem Primärschildabschnitt 140 vorsteht. Sie erstreckt sich um einen wesentlichen Teil des Umfangs des Primärschildabschnitts 140. In diesem besonderen Beispiel gibt es einige kleine Durchbrüche in der Außenwand 150, beispielsweise an den Komponentenschildabschnitten 160, um zu gestatten, dass Verdrahtungsverbindungen zu den Stromerfassungsspulen oder Komponenten, die mit den Stromerfassungsspulen assoziiert sind, herzustellen.
  • Die Komponentenschildabschnitte 160 sind dazu ausgebildet, einer oder mehreren Komponenten, die mit den Stromerfassungsspulen assoziiert sind, beispielsweise Verstärkerkomponenten, eine Abschirmung zu verleihen.
  • Der Elektrostatikschild 100 dieses Beispiels weist weiterhin einen in dem Schildkörper 110 ausgebildeten Befestigungsabschnitt 170 zur Verwendung beim Befestigen des Elektrostatikschilds 100 in einer Position relativ zu den Stromerfassungsspulen auf, um eine elektrostatische Abschirmung durchzuführen. Der Elektrostatikschild 100 dieses Beispiels weist auch eine Lötfahne 180 zur Verwendung beim Löten des Elektrostatikschilds an einen Spannungsanschluss auf, so dass der Elektrostatikschild 100 auf einer gewünschten Spannung wie etwa Neutral oder Erde oder Masse gehalten werden kann. Weitere Einzelheiten dieser Merkmale werden später erläutert.
  • In dem Elektrostatikschild 100 dieses Beispiels weist der Kernschildabschnitt 120 vier Kernvorsprünge 125 auf, die sich jeweils quer weg von dem Primärschildabschnitt 110 erstrecken. Die mehreren Kernvorsprünge 125 erstrecken sich weg in einer gemeinsamen Richtung und sind in einem Array entsprechend der Form der im Wesentlichen zentralen Öffnung der Stromerfassungsspule angeordnet. In diesem Beispiel sind sie in einer im Wesentlichen kreisförmigen oder ringförmigen Anordnung angeordnet, so dass bei Betrachtung des Elektrostatikschilds 100 aus einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Primärebene des Primärschildabschnitts 140 die Kernvorsprünge 125 um eine im Wesentlichen kreisförmige oder ringförmige Form angeordnet sind. Es versteht sich jedoch, dass, falls die zentrale Öffnung der Stromerfassungsspule eine andere Form besitzt, die Kernvorsprünge 125 auch in einer entsprechenden Form herum angeordnet sein können. Die Kernvorsprünge 125 sind derart angeordnet, dass zwischen jedem benachbarten Kernvorsprung 125 ein Spalt vorliegt. Indem die mehreren Kernvorsprünge 125 in einem derartigen Array mit Spalten zwischen jedem benachbarten Kernvorsprung 125 angeordnet werden, kann es möglich sein, den Elektrostatikschild 100 schnell und preiswert herzustellen, beispielsweise unter Verwendung eines Metallextrusionsprozesses, wo die Kernvorsprünge 125 auf einer Länge hergestellt werden könnten, die möglicherweise ohne die Spalte nicht machbar ist. Der Extrusionsprozess könnte als Teil des Stanzprozesses durchgeführt werden, bei dem das Schild aus einem Metallblech geschnitten wird. Beispielsweise unter Verwendung eines Pressstempels. Das Material für die Kernvorsprünge sollte durch das gleiche Werkzeug, das zum Schneiden des Blechs verwendet wird, oder durch einen separaten sekundären Prozessschritt durchgezogen werden. Die Kernvorsprünge 125 können deshalb lange genug ausgeführt werden, dass sie sich über ein signifikantes Ausmaß des Weges, wenn nicht über den ganzen Weg, durch die zentrale Öffnung einer stromführenden Spule erstrecken (wie später ausführlicher angemerkt werden wird), ohne einen komplexen Herstellungsprozess zu erfordern. Die Spalte zwischen den benachbarten Kernvorsprüngen 125 können auch die Herstellung des Elektrostatikschilds 100 durch andere relativ einfache Verfahren wie etwa Stanzen, Biegen und Pressen gestatten. Es ist ungeachtet der Anwesenheit oder Abwesenheit von Spalten zwischen benachbarten Kernvorsprüngen 125 möglich, den Elektrostatikschild 100 durch andere Mittel herzustellen, wie etwa Gießen, Fräsen und 3D-Drucken, unter anderen Mitteln. In dieser Ausführungsform wird jeder der mehreren Kernvorsprünge aus einem gebogenen Abschnitt des Primärschildabschnitts geformt. Mit diesem Ansatz können der Primärschildkörper und die mehreren Kernvorsprünge aus einer einzelnen Materiallage geformt werden (wie etwa Metall, oder einem gewissen anderen elektrischen Leiter oder einem nichtleitenden Material, das mit einem leitenden Material beschichtet werden kann), die selektiv gebogen wird, um die mehreren Kernvorsprünge zu formen.
  • Die mehreren Kernvorsprünge können aus einem gebogenen Abschnitt des Primärschildabschnitts geformt werden. Die mehreren Kernvorsprünge können aus einem Gebiet des Primärbildabschnitts geformt werden, das von den Rändern des Primärbildabschnitts weg liegt. Die mehreren Kernvorsprünge können beispielsweise durch einen zentralen Teil des Primärschildabschnitts definiert werden. Die mehreren Kernvorsprünge können aus einem geschnittenen und gebogenen Abschnitt des Primärschildabschnitts geformt werden. Der Ausdruck „geschnitten“ schließt jeden Verarbeitungsschritt ein, durch den die mehreren Kernvorsprünge mindestens teilweise von den benachbarten Teilen des Primärschildabschnitts getrennt werden. Dies beinhaltet unter anderem eines oder mehrere von Ausstanzen, Stanzen, Lochen, Kerben, Perforieren, Schaben, Schlitzen, Ausstechen oder Pressen. Bei gewissen Ausführungsformen werden die mehreren Kernvorsprünge durch Extrusion geformt. Bei einem derartigen Prozess können die mehreren Kernvorsprünge durch Dehnen des Materials geformt werden. Dieser Prozessschritt kann zur gleichen Zeit in dem gleichen Werkzeug wie der Stanzschritt ausgeführt werden, durch den der Elektrostatikschild zurechtgeschnitten wird. Mit diesem Absatz kann die Anzahl von Verarbeitungsschritten, die zum Formen der mehreren Kernvorsprünge erforderlich ist, reduziert werden. Wenn die mehreren Kernvorsprünge durch Extrusion geformt werden, kann dies ohne die Notwendigkeit ausgeführt werden, zuerst das Material zu schneiden. Die mehreren Kernvorsprünge können durch eine Kombination aus Extrusion und Biegen geformt werden, wobei beides während eines Stanzschritts ausgeführt werden kann. Diese Kombination kann gestatten, dass die Länge der Vorsprünge vergrößert wird. Bei einem derartigen Ansatz können Schnitte oder Schlitze in dem Material geformt werden, um den Biegeprozess zu erleichtern.
  • Die mehreren Kernvorsprünge sind durch eine Biegung mit dem Primärschildabschnitt verbunden. Auf diese Weise sind die Kernvorsprünge integral mit dem Primärschildabschnitt, erstrecken sich aber quer dazu. Die Biegung kann linear oder nichtlinear sein. Der Ausdruck „selektiv gebogen“ bezieht sich auf einen beliebigen angebrachten Prozess, durch den ein Teil des Primärschildabschnitts durch die Aufbringung von Kraft verformt wird, um zu bewirken, dass er sich unter einem Winkel zu dem Rest des Primärschildabschnitts erstreckt, während er zumindest teilweise angebracht bleibt.
  • Jeder Kernvorsprung 125 weist eine Basisverbindung zu dem Primärschildabschnitt 140 und eine von der Basisverbindung entfernte Spitze auf, wobei die Spitze schmaler ist als die Basisverbindung. Als Ergebnis dieser Form besitzt jeder Kernvorsprung 125 eine verjüngte Form, und der Spalt zwischen jedem benachbarten Kernvorsprung 125 ist breiter zu den Spitzen, als er es zu den Basisverbindungen ist. Die Kernvorsprünge 125 können deshalb auf viele einfache, preisewerte Weisen hergestellt werden, wie etwa Schneiden und dann Biegen (beispielsweise in dem in den Figuren dargestellten Design durch Herstellen eines kreuzförmigen Schnitts in einer Materiallage, die den Primärschildabschnitt 140 bildet, und dann Ausbiegen der resultierenden vier Abschnitte, um die Kernvorsprünge 125 zu formen, mit einem optionalen letzten Schritt des Entfernens der resultierenden scharfen Spitze von jedem Kernvorsprung 125).
  • Der weitere Kernschildabschnitt 130 weist gleichermaßen ähnliche Kernvorsprünge 135 auf. Der Durchmesser des Kernschildabschnitts 120 (beispielsweise bei Betrachtung aus einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Primärebene des Primärbildabschnitts 140) ist kleiner als der Durchmesser des weiteren Kernschildabschnitts 130 (beispielsweise bei Betrachtung aus einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Primärebene des Primärschildabschnitts 140).
  • 5 zeigt eine Beispieldarstellung einer auseinandergezogenen Ansicht einer abgeschirmten Stromerfassungseinrichtungsbaugruppe 200 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung. Die Baugruppe 200 weist einen ersten Elektrostatikschild 100A mit einem ersten Schildkörper 110A und einen zweiten Elektrostatikschild 100B mit einem zweiten Schildkörper 100B auf, von denen jedes gleich dem früher beschriebenen Elektrostatikschild 100 ist und die zusammen einen Elektrostatikschild bilden können. Die Baugruppe 200 weist auch eine Stromerfassungseinrichtung 210 auf, die in diesem Fall eine gedruckte Leiterplatte (PCB) ist. Die Stromerfassungseinrichtung 210 weist in diesem Beispiel eine erste Stromerfassungsspule 220 und eine zweite Stromerfassungsspule 230 auf, die jeweils zum Erfassen des Stroms in einem stromführenden Leiter ausgebildet sind. Bei der ersten und zweiten Stromerfassungsspule 220, 230 kann es sich beispielsweise um Rogowski-Spulen handeln. Die erste Stromerfassungsspule 220 besitzt eine erste im Wesentlichen zentrale Öffnung 225, die zum Aufnehmen eines stromführenden Leiters durch die Öffnung 225 und durch die Primärebene der ersten Stromerfassungsspule 220 ausgelegt ist (weil in diesem Beispiel die Platine eben ist, entspricht die Primärebene der ersten Stromerfassungsspule 220 der Ebene der Platine). Gleichermaßen besitzt die zweite Stromerfassungsspule 230 eine zweite im Wesentlichen zentrale Öffnung 235, die zum Aufnehmen eines stromführenden Leiters durch die Öffnung 235 und durch die Primärebene der zweiten Stromerfassungsspule 230 ausgelegt ist (weil in diesem Beispiel die Platine eben ist, entspricht die Primärebene der zweiten Stromerfassungsspule 230 der Ebene der Platine). Die Spulenverdrahtung jeder Spule 220 und 230 ist der Einfachheit halber nicht dargestellt, doch lässt sich die „Doughnut“-Form, die durch die Spulenverdrahtung jeder Spule 220 und 230 gebildet wird, ohne Weiteres erkennen. Ausführliche Beispiele und Erläuterungen von platinenmontierten Stromerfassungsspulen findet man in US2017/0356934A1 , die unter Bezugnahme hier in ihrer Gänze aufgenommen ist.
  • Die Stromerfassungseinrichtung 210 weist weiterhin einen Befestigungsteil 240 und einen Platinenspannunganschluss 250 auf. Die Stromerfassungseinrichtung 210 besitzt auch eine erste Platinenoberfläche 260 und eine zweite gegenüberliegende Platinenoberfläche 270, die aufgrund der dargestellten Perspektive in 5 nicht zu sehen ist. Die Stromerfassungseinrichtung 210 weist auch verschiedene Komponenten 280 auf, die mit den beiden Stromerfassungsspulen 220 und 230 assoziiert sind, beispielsweise Verstärker und Signalmesskomponenten usw.
  • Wie aus 5 ersichtlich ist, erstreckt sich, wenn der erste Elektrostatikschild 100A auf der ersten Platinenoberfläche 260 montiert ist, der erste Kernschildabschnitt 120A mindestens teilweise durch die erste im Wesentlichen zentrale Öffnung 225, und der erste weitere Kernschildabschnitt 130A erstreckt sich mindestens teilweise durch die zweite im Wesentlichen zentrale Öffnung 235. Wenn der zweite Elektrostatikschild 100B auf der zweiten Platinenoberfläche 270 montiert ist, erstreckt sich der zweite Kernschildabschnitt 120B gleichermaßen mindestens teilweise durch die zweite im Wesentlichen zentrale Öffnung 235 und der zweite weitere Kernschildabschnitt 130B erstreckt sich mindestens teilweise durch die erste im Wesentlichen zentrale Öffnung 225.
  • 6 zeigt eine Darstellung der abgeschirmten Stromerfassungseinrichtungsbaugruppe 200 von der anderen Seite der Stromerfassungseinrichtung 210, so dass die zweite gegenüberliegende Platinenoberfläche 270 sichtbar ist. Der zweite Elektrostatikschild 100B ist aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen worden. Der erste Elektrostatikschild 100A ist auf der ersten Platinenoberfläche 160 montiert worden, und die Kernvorsprünge 125A des ersten Kernschildabschnitts 120A des ersten Elektrostatikschilds 100A erstrecken sich mindestens teilweise durch die erste Öffnung 225. Gleichermaßen erstrecken sich die ersten weiteren Kernvorsprünge 135A des ersten weiteren Kernschildabschnitts 130A des ersten Elektrostatikschilds 100A mindestens teilweise durch die zweite Öffnung 235. In diesem Beispiel erstrecken sich die ersten Kernvorsprünge 125A und die ersten weiteren Kernvorsprünge 135A durch die Öffnung 225 beziehungsweise 235, so dass sich die distalen Endspitzen der Vorsprünge 125A und 135A über die zweite Platinenoberfläche 270 hinaus erstrecken. Bei anderen Umsetzungen jedoch können die Vorsprünge 125A und 135A relativ kürzer sein (und/oder kann die Platine relativ dicker sein), so dass sie nicht über die zweite Platinenoberfläche 270 hinaus vorragen. Wenn der zweite Elektrostatikschild 100B auf der zweiten Platinenoberfläche 270 montiert ist, erstrecken sich der zweite Kernschildabschnitt 120B und der zweite weitere Kernschildabschnitt 130B gleichermaßen mindestens teilweise durch die zweite Öffnung 235 beziehungsweise die erste Öffnung 225.
  • Somit ist ersichtlich, dass das Montieren einer der Elektrostatikschilde 100A oder 100B auf ihrer jeweiligen Oberfläche der Stromerfassungseinrichtung 210 ein gewisses Ausmaß an elektrostatischer Abschirmung für die innere Peripherie der Stromerfassungsspulen von ihren jeweiligen stromführenden Leitern bereitstellen kann. Folglich kann die Genauigkeit von durch die Stromerfassungsspulen erzielten Messungen verbessert werden.
  • Es ist jedoch ersichtlich, dass Teile der Öffnungen 225 und 235 nicht abgeschirmt sein werden, so dass Teile der inneren Peripherie jeder Stromerfassungsspule für elektrostatische Kopplung zu den durch die Öffnungen 225 und 235 verlaufenden stromführenden Leitern exponiert sein würden. Diese Situation kann signifikant verbessert werden, wenn sowohl der erste Elektrostatikschild 100A auf der ersten Platinenoberfläche 260 als auch der zweite Elektrostatikschild 100B auf der zweiten Platinenoberfläche 270 montiert wird. Bei dieser in 5 dargestellten Beispielumsetzung sind die ersten Kernvorsprünge 125A des ersten Elektrostatikschilds 100A so angeordnet, dass sie auf die Spalten in dem zweiten weiteren Kernschildabschnitt 130B des zweiten Elektrostatikschilds 100B ausgerichtet sind, und die zweiten weiteren Kernvorsprünge 135B des zweiten Elektrostatikschilds 100B sind so angeordnet, dass sie auf die Spalten in dem ersten Kernschildabschnitt 120A des ersten Elektrostatikschilds 100A ausgerichtet sind. Gleichermaßen sind die ersten weiteren Kernvorsprünge 135A des ersten Elektrostatikschilds 100A so angeordnet, dass sie auf die Spalten in dem zweiten Kernschildabschnitt 120B des zweiten Elektrostatikschilds 100B ausgerichtet sind, und die zweiten Kernvorsprünge 125B des zweiten Elektrostatikschilds 100B sind so angeordnet, dass sie auf die Spalten in dem ersten weiteren Kernschildabschnitt 130A des ersten Elektrostatikschilds 100A ausgerichtet sind.
  • Dies kann aus den 7B und 7C erkannt werden, die eine ausführliche Darstellung der Interaktion der Kernvorsprünge des ersten und zweiten Elektrostatikschilds 100A und 100B zeigen, wenn auf ihren jeweiligen Oberflächen der Stromerfassungseinrichtung 210 montiert. 7C zeigt die Anordnung des zweiten Lochs 235 ausführlich, und 7B zeigt die Anordnung des ersten Lochs 225 ausführlich. Es ist ersichtlich, dass das der inneren Peripherie jeder der Stromerfassungsspulen 220 und 230 bereitgestellte Abschirmungsausmaß signifikant verbessert wird, so dass der erste Kernschildabschnitt 120A des ersten Elektrostatikschilds 100A und der zweite weitere Kernschildabschnitt 130B des zweiten Elektrostatikschilds 100B zusammen einen ersten Kernschild definieren, um der ersten Öffnung 225 eine elektrostatische Abschirmung zu verleihen, und der erste weitere Kernschildabschnitt 130A des ersten Elektrostatikschilds 100A und der zweite Kernschildabschnitt 120B des zweiten Elektrostatikschilds 100B zusammen einen zweiten Kernschild definieren, um der zweiten Öffnung 235 eine elektrostatische Abschirmung zu verleihen. Somit kann die elektrostatische Abschirmung signifikant verbessert werden, was zu einer signifikanten Verbesserung bei der Genauigkeit der Messung der Stromerfassungsspulen 220 und 230 mit Elektrostatikschilden führt, die relativ leicht hergestellt und an die Stromerfassungseinrichtung 210 angepasst werden können.
  • Weiterhin ist in dieser bestimmten Anordnung, wie weiter oben erläutert, der Durchmesser des Kernschildabschnitts 120 kleiner als der Durchmesser des weiteren Kernschildabschnitts 130. Wenn der erste und zweite Elektrostatikschild 100A und 100B auf der Platine der Stromerfassungseinrichtung 210 montiert sind, kann der erste Kernschildabschnitt 120A folglich den zweiten weiteren Kernschildabschnitt 130B überlappen, und der zweite Kernschildabschnitt 120B kann den ersten weiteren Kernschildabschnitt 130A überlappen. Dies bedeutet, dass eine wesentliche elektrostatische Abschirmung durch die Kernschildabschnitte und weiteren Kernschildabschnitte verliehen werden kann, ohne dass die hochpräzise Herstellung erforderlich ist, die möglicherweise erforderlich ist, wenn die Kernschildabschnitte 120 und die weiteren Kernschildabschnitte 130 den gleichen Durchmesser besitzen würden und so ausgelegt wären, dass sie einander physisch in Eingriff nehmen. Weiterhin kann die Dicke der Platine der Stromerfassungseinrichtung 210 (d. h. die Distanz zwischen der ersten Platinenoberfläche 260 und der zweiten Platinenoberfläche 270) zwischen verschiedenen Arten und Designs von Platine variabel sein und kann eine Herstellungsvariabilität besitzen (beispielsweise kann die Dicke der PCBs um etwa +/- 10% variieren). Wenn jeder der Elektrostatikschilde 100A und 100B auf ihren jeweiligen Platinenoberflächen montiert ist, können ihre Außenwände 150A und 150B und Befestigungsabschnitte 170A und 170B mit den Platinenoberflächen in Kontakt stehen. Das Ausmaß, um das die Kernschildabschnitte 120A und 120B und weitere Kernschildabschnitte 130A und 130B sich durch die Öffnungen 225 und 235 erstrecken, kann deshalb von der genauen Dicke der Platine abhängen. Indem die Kernschildabschnitte 120A und 120B so ausgelegt werden, dass sie die weiteren Kernschildabschnitte 130A und 130B überlappen können, wie oben beschrieben, kann diese Variabilität aufgrund der Kernschildabschnitte 120A und 120B und weiterer Kernschildabschnitte 130A und 130A die sich zu einem größeren oder kleineren Ausmaß überlappen, wenn sie auf der Platine montiert werden, berücksichtigt werden. Somit können die Elektrostatikschilde 100A und 100B zusammen ein gutes Niveau an elektrostatischer Abschirmung ungeachtet der genauen Dicke der Platine verleihen, auf der sie montiert sind, ohne dass hohe Grade an Herstellungspräzision erforderlich sind.
  • Außerdem können der erste und der zweite Elektrostatikschild 100A und 100B identische Komponenten sein, was bedeutet, dass nur eine Maschine für die Herstellung aufgerüstet werden muss, was weitere Herstellungskosten einsparen kann. Es sei jedoch angemerkt, dass die Elektrostatikschilde bei einem alternativen Aspekt der Offenbarung möglicherweise nicht identisch sind. Falls sie beispielsweise zur Verwendung mit einer ungeraden Anzahl von benachbarten Stromerfassungsspulen ausgelegt werden, können ein oder mehrere Kernschildabschnitte des einen der Elektrostatikschilde von dem Typ „Kernschildabschnitt 120“ sein, und der eine oder die mehreren Kernschildabschnitte des anderen Elektrostatikschilds können von dem Typ „weiterer Kernschildabschnitt 130“ sein, so dass, wenn die beiden verschiedenen Elektrostatikschilde auf gegenüberliegenden Oberflächen einer Platine montiert werden, ihre Kernschildabschnitte einander in einer oder mehreren Stromerfassungsspulenöffnungen überlappen können. Zusätzlich oder alternativ kann die Länge der Kernschildabschnitte auf verschiedenen Elektrostatikschilden verschieden sein. Falls beispielsweise eine Platine Komponenten (wie etwa Verstärker, Integrierer usw.) auf einer ihrer Oberflächen aufweist, die abgeschirmt werden müssen, kann der zum Montieren auf dieser Oberfläche ausgelegte Elektrostatikschild so ausgelegt werden, dass sein Primärschildabschnitt 140 höher über der Platinenoberfläche liegt als der Primärschildabschnitt des zum Montieren auf der anderen Oberfläche ausgelegten Elektrostatikschilds. Durch Reduzieren der Distanz, mit der ein montierter Elektrostatikschild von der Platine weg sitzt, kann es möglich sein, das Ausmaß zu vergrößern, um das sich der Kernschildabschnitt durch die Öffnung eines Spulengehäuses erstreckt, insbesondere wenn die Länge des Kernschildabschnitts begrenzt wird, beispielsweise durch das Herstellungsverfahren. Dies ermöglicht möglicherweise, die Elektrostatikschilde mit dickeren Platinen kompatibel zu machen, als Beispiel.
  • 8 zeigt eine Beispielperspektivansicht der abgeschirmten Stromerfassungseinrichtungsbaugruppe 200 mit dem auf der Platine montierten ersten und zweiten Elektrostatikschild 100A und 100B . 9 zeigt eine weitere Beispielperspektivansicht von der anderen Seite der Platine der abgeschirmten Stromerfassungseinrichtungsbaugruppe 200 mit dem auf der Platine montierten ersten und zweiten Elektrostatikschild 100A und 100B . In diesen Figuren sind der Einfachheit halber nicht alle der Referenzzahlen dargestellt. Wie ersichtlich ist, können nicht nur die Kernschildabschnitte 120 und die weiteren Kernschildabschnitte 130 den Stromerfassungsspulen eine elektrostatische Abschirmung verleihen, sondern der Primärschildabschnitt 140 und die Außenwand 150 können ebenfalls eine elektrostatische Abschirmung verleihen, wobei beispielsweise eine elektrostatische Kopplung der Stromerfassungsspulen entlang der Primärebene der Stromerfassungsspulen abgeschirmt wird. Dies kann besonders nützlich sein, um eine weitere Abschirmung von dem stromführenden Leiter bereitzustellen, falls beispielsweise der stromführende Leiter nicht perfekt gerade ist, sondern sich stattdessen zu der Primärebene der Stromerfassungsspulen biegt.
  • 7A zeigt eine vergrößerte Darstellung des Befestigungsabschnitts 170 und der Lötfahne 180. Der Befestigungsabschnitt ist dazu ausgebildet, dass er ermöglicht, dass der Elektrostatikschild 100 mechanisch an einer Oberfläche der Platine der Stromerfassungseinrichtung 210 befestigt wird. Bei dieser bestimmten Umsetzung ist der Befestigungsabschnitt 170 so ausgelegt, dass er den Platinenmontageteil 240 in Eingriff nimmt beispielsweise durch Vorstehen in den Platinenmontageteil 240, wenn der Elektrostatikschild 100 auf der Platine montiert ist (wie unter Bezugnahme auf 5 zu sehen ist). Auf diese Weise kann das Positionieren des Elektrostatikschilds 100 auf der Platine vereinfacht werden, obwohl es sich versteht, dass eine derartige Ineingriffnahme zwischen dem Platinenmontageteil 240 und dem Befestigungsabschnitt 170 optional ist. Eine geeignete Form von mechanischer Befestigungsvorrichtung kann verwendet werden, um den Elektrostatikschild 100 an der Platine zu befestigen, beispielsweise können ein Niet, ein Bolzen oder eine Schraube sie aneinander befestigen und/oder Kleber kann verwendet werden usw. Es versteht sich, dass dies lediglich ein beispielhafter Weg zum Fixieren des Elektrostatikschilds 100 an der Platine ist und der Elektrostatikschild zum Fixieren auf beliebige andere geeignete Weise ausgebildet sein kann, beispielsweise je nach der bestimmten Art von Stromerfassungsspule, für die er ausgelegt ist. Beispielsweise können der oder die Elektrostatikschilde an der Platine über eine gewisse Form von Druckkraft fixiert werden, wie etwa ein Band oder eine Klemme oder ein Kasten auf der Außenseite von zwei Elektrostatikschilden, die eine Druckkraft ausüben, die bewirkt, dass die Elektrostatikschilde eine oder mehrere platinenmontierte Stromerfassungsspulen einschließen.
  • Der Lötschwanz 180 ist dazu ausgebildet, um an den Platinenspannungsanschluss 250 gelötet zu werden, beispielsweise einen neutralen oder Erde- oder Masseanschluss, so dass der Elektrostatikschild 100 auf einer beliebigen gewünschten Spannung gehalten werden kann. Der Lötschwanz 180 ist ausgelegt, um von dem Primärschildabschnitt 140 und den Stromerfassungsspulen weg vorzustehen, so dass der Prozess des Lötens keinen Hitzeschaden an einer der Komponenten verursachen sollte. Zusätzlich oder alternativ kann eine Verbindung zu einem Platinenspannungsanschluss 250 aufgrund des Platinenmontageteils 240 und des Befestigungsabschnitts 170 hergestellt werden. Beispielsweise kann der Platinenspannungsanschluss 250 gemeinsam mit oder bei dem Platinenmontageteil 250 angeordnet sein, so dass ein leitendes Befestigungsmittel, wie etwa ein(e) Metallniet oder Schraube, eine elektrische Kopplung zwischen dem Elektrostatikschild 100 und dem Platinenspannungsanschluss 250 bilden kann.
  • 10 zeigt eine Beispieldarstellung einer Stromerfassungseinrichtung 300 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung. Die Stromerfassungseinrichtung 300 weist zwei platinenmontierte Stromerfassungsspulen auf - eine erste Stromerfassungsspule 320 und eine zweite Stromerfassungsspule 330 - wie etwa platinenmontierte Rogowski-Spulen. Beide Spulen sind auf einer Platine 310 wie etwa einer gedruckten Leiterplatte (PCB) ausgebildet. Die erste Stromerfassungsspule 320 ist um eine erste Öffnung 325 in der Platine 310 ausgebildet, die ausgebildet ist zum Aufnehmen eines stromführenden Leiters, und die zweite Stromerfassungsspule 330 ist um eine zweite Öffnung 335 in der Platine 310 ausgebildet, die ebenfalls ausgebildet ist zum Aufnehmen eines stromführenden Leiters. Die Spulenverdrahtung ist in 10 dargestellt, aber die Ausbildung der Verdrahtung soll hier nicht ausführlich beschrieben werden, da sie nicht Gegenstand der vorliegenden Offenbarung ist. Ausführliche Beispiele und Erläuterungen einer derartigen Spulenverdrahtung findet man jedoch in US2017/0356934A1 , die hierin durch Bezugnahme in ihrer Gänze aufgenommen ist.
  • Es ist ersichtlich, dass in diesem Beispiel zwei innere Ringe von Vias und vier äußere Ringe von Vias für jede Stromerfassungsspule 320 und 330 vorhanden sind. Die beiden inneren Ringe von Vias und die beiden innersten Ringe der vier Außenringe von Vias sind alle für die Spulenverdrahtung, so dass sich die Spule zwischen einer ersten Oberfläche 312 der Platine 310 und einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche 314 der Platine 310 (die aufgrund der Perspektive in 10 nicht gesehen werden kann) hin und her bewegen kann. Die beiden äußersten Ringe der vier äußeren Ringe von Vias für die erste Stromerfassungsspule 320 sind als 326 markiert, und die beiden äußersten Ringe der vier äußeren Ringe von Vias für die zweite Stromerfassungsspule 330 sind in 10 als 336 markiert. Diese Vias sind Elektrostatikschildvias, die um einen Umfang der Stromerfassungsspulen 320 und 330 angeordnet sind, und sie verlaufen durch die Platine 310 zwischen der ersten Oberfläche 312 und der zweiten Oberfläche 314 (obwohl bei einer Alternative mindestens einige der Elektrostatikschildvias 325 und 336 nur durch einen Teil des Wegs durch die Platine 310 zwischen der ersten Oberfläche 312 und der zweiten Oberfläche 314 verlaufen können). Die Elektrostatikschildvias 326 und 336 können mit einem elektrisch leitenden Material wie etwa einem Metall gefüllt sein oder ihre Innenwände können damit plattiert sein. Die Form der Elektrostatikschildvias 326 und 336 muss nicht zylindrisch sein, sondern kann eine beliebige andere Form haben wie etwa einen Schlitz.
  • 11 zeigt eine Beispielvergrößerung der Elektrostatikschildvias 326, und 12 zeigt eine weitere Beispielperspektivansicht der Elektrostatikschildvias 326. 13 zeigt eine noch nähere Ansicht der Elektrostatikschildvias. Die Elektrostatikschildvias 326 können alle zusammengekoppelt sein, und die Elektrostatikschildvias 336 können alle zusammengekoppelt sein, beispielsweise durch elektrische Zwischenverbindungen auf einer Oberfläche der Platine 310 oder über elektrische Zwischenverbindungen unter der Oberfläche oder durch beides, und auf einem gewünschten Potential wie etwa Neutral oder Masse, Erde usw. gehalten werden.
  • Die Elektrostatikschildvias 326 und 336 können der äußeren Peripherie der Stromerfassungsspulen 320 und 330 mindestens etwas elektrostatische Abschirmung verleihen, um sie z. B. von dem oder den stromführenden Leitern abzuschirmen (falls der oder die stromführenden Leiter auf gewisse Weise um die Ränder der Platine 310 gebogen sind) oder eine beliebige andere Komponente/Entität, die sich auf einem anderen Potential von den Stromerfassungsspulen 320 und 330 befindet. In den in 10-13 dargestellten Anordnungen sind Elektrostatikschildvias 326 und 336 in zwei Ringen um den Umfang der Stromerfassungsspulen 320 und 330 jeweils mit einer anderen Distanz von dem Umfang der Stromerfassungsspulen 320 und 330 angeordnet. Die Vias in dem inneren Ring befinden sich an verschiedenen Winkelpositionen um den Umfang der Spulen 320 und 330 zu den Winkelpositionen der Vias in dem äußeren Ring. Folglich kann bezüglich einer elektrostatischen Kopplung, die im Wesentlichen parallel zu der Primärebene der Stromerfassungsspulen 320 und 330 stattfinden könnte, eine verbesserte elektrostatische Abschirmung erzielt werden.
  • Während in diesem Beispiel die Elektrostatikschildvias 326 und 336 jeweils aus zwei Ringen von Vias bestehen, können bei einer Alternativen die Elektrostatikschildvias 326 und 336 jeweils aus einem einzelnen Ring von Vias bestehen, was immer noch eine gewisse elektrostatische Abschirmung verleihen würde. Alternativ kann es Elektrostatikschildvias 326 und 336 geben, die jeweils von drei oder mehr Ringen von Vias gebildet werden, jeweils mit einer anderen Distanz von dem Umfang der Stromerfassungsspulen 320 und 330. Es versteht sich, dass die Elektrostatikschildvias 326 und 336 um die Stromerfassungsspulen 320 und 330 nicht durchgehend sein müssen. Beispielsweise können sie in Bereichen konzentrierter sein, wo erwartet wird, dass ein stromführender Leiter nahe an der äußeren Peripherie der Stromerfassungsspule vorbeiläuft.
  • Es versteht sich, dass bei gemeinsamer Verwendung des oben erwähnten Elektrostatikschilds und der Stromerfassungseinrichtung 300 eine elektrostatische Abschirmung fast um die ganze Oberfläche der Stromerfassungsspulen 320 und 330 herum erzielt werden kann. Selbst wenn der Elektrostatikschild mit einer Stromerfassungseinrichtung verwendet wird, die keine Elektrostatikschildvias besitzt, oder sogar wenn die Stromerfassungseinrichtung 300 ohne einen Elektrostatikschild verwendet wird, kann jedoch immer noch eine Reduktion bei der elektrostatischen Kopplung realisiert werden.
  • Der Fachmann versteht ohne Weiteres, dass an den oben beschriebenen Aspekten der Offenbarung verschiedene Abänderungen oder Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen.
  • Beispielsweise ist zwar die ganze obige Offenbarung auf Ausbildungen für zwei benachbarte Stromerfassungsspulen basiert, kann es alternativ eine beliebige Anzahl von Stromerfassungsspulen geben, beispielsweise nur eine oder drei benachbarte Spulen oder vier benachbarte Spulen usw. Beispielsweise kann der Elektrostatikschild ausgebildet sein zur Verwendung mit nur einer einzelnen Stromerfassungsspule und besitzt deshalb möglicherweise nur einen einzelnen Kernschildabschnitt. In diesem Fall können zwei verschiedene Versionen des Elektrostatikschildkörpers hergestellt werden, eine Version mit einem Kernschildabschnitt mit einem größeren Durchmesser als der Kernschildabschnitt der anderen Version. Falls der Elektrostatikschild zur Verwendung mit vier benachbarten Stromerfassungsspulen ausgebildet ist, kann der Elektrostatikschildkörper vier Kernschildabschnitte besitzen, wobei zwei einen kleineren Durchmesser besitzen können und zwei einen größeren Durchmesser besitzen können, so dass nur eine Art von Elektrostatikschildkörper hergestellt werden muss.
  • Der Befestigungsabschnitt 170 ist optional und der Elektrostatikschild 100 kann auf beliebige geeignete Weise an der Platine montiert werden. Deshalb können zwei oder mehr Befestigungsabschnitte 170 an jedem Elektrostatikschild 100 vorliegen, um eine sicherere Fixierung zu ermöglichen.
  • Die Komponentenschilde 160 sind optional. Auch die Außenwand 150 ist optional. Falls beispielsweise die Verdrahtung der Stromerfassungsspule(n) nicht auf der Oberfläche der Platine verläuft oder falls der Elektrostatikschild in einem Isoliermaterial bedeckt ist, könnte der Primärschildabschnitt die Oberfläche der Platine direkt kontaktieren.
  • Der Kernschildabschnitt 120 und der weitere Kernschildabschnitt 130 werden jeweils so dargestellt, dass sie vier identische Kernvorsprünge 125 und 135 besitzen, die in einer Form entsprechend den Öffnungen 225 und 235 angeordnet sind. Jedoch können der Kernschildabschnitt 120 und der weitere Kernschildabschnitt 130 jeweils eine beliebige Anzahl (einen oder mehrere) Kernvorsprünge 125 und 135 besitzen, von denen jeder die gleiche oder eine andere Form besitzen kann. Obiges zeigt zudem zwar die Kernvorsprünge mit einer bestimmten zulaufenden Form, so können sie eine beliebige geeignete Form entweder zulaufend oder nicht-zulaufend besitzen, beispielsweise abhängig von dem bestimmten Design des Elektrostatikschilds 100 und/oder der Stromerfassungsspule(n) und/oder dem Herstellungsverfahren, das für den Elektrostatikschild 100 verwendet wird.
  • Die hierin beschriebenen Stromerfassungsspulen 320 und 330 sind alle auf ebenen Platinen ausgebildet. Jedoch können sie auf nicht-ebenen Platinen ausgebildet werden oder überhaupt nicht platinenmontiert sein, wobei der Elektrostatikschild 100 auf eine beliebige geeignete komplementäre Form ausgebildet ist.
  • Wenn der Elektrostatikschild 100 in Kombination mit der Stromerfassungseinrichtung 300 verwendet wird, können sich die Elektrostatikschildvias 326 unter dem Elektrostatikschild 100, außerhalb des Elektrostatikschilds 100 oder teilweise unter und teilweise außerhalb des Elektrostatikschilds befinden, wie in 14 dargestellt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2017/0356934 A1 [0047, 0059]

Claims (20)

  1. Elektrostatikschild zur Verwendung mit einer Stromerfassungsspule, wobei die Stromerfassungsspule eine Primärebene und eine im Wesentlichen zentrale Öffnung besitzt, die ausgelegt ist zum Aufnehmen eines stromführenden Leiters durch die Öffnung und durch die Primärebene, wobei der Elektrostatikschild aufweist: einen ersten Schildkörper zum Montieren über einer ersten Seite der Stromerfassungsspule, wobei der erste Schildkörper aufweist: einen ersten Primärschildabschnitt, der dazu ausgebildet ist, sich im Wesentlichen in einer Richtung der Primärebene der Stromerfassungsspule zu erstrecken, wenn der erste Schildkörper über der ersten Seite der Stromerfassungsspule montiert ist; und einen ersten Kernschildabschnitt, der sich quer zu dem ersten Primärschildabschnitt erstreckt und dazu ausgebildet ist, sich mindestens teilweise durch die zentrale Öffnung der Stromerfassungsspule von einer ersten Seite der Stromerfassungsspule zu erstrecken, wenn der erste Schildkörper über der ersten Seite der Stromerfassungsspule montiert ist; und einen zweiten Schildkörper zum Montieren über einer zweiten Seite der Stromerfassungsspule, wobei der zweite Schildkörper aufweist: einen zweiten Primärschildabschnitt, der dazu ausgebildet ist, sich im Wesentlichen in einer Richtung der Primärebene der Stromerfassungsspule zu erstrecken, wenn der zweite Schildkörper über der zweiten Seite der Stromerfassungsspule montiert ist; und einen zweiten Kernschildabschnitt, der sich quer zu dem zweiten Primärschildabschnitt erstreckt und dazu ausgebildet ist, sich mindestens teilweise durch die zentrale Öffnung der Stromerfassungsspule von einer zweiten Seite der Stromerfassungsspule zu erstrecken, wenn der zweite Schildkörper über der zweiten Seite der Stromerfassungsspule montiert ist, wobei der erste Kernschildabschnitt und der zweite Kernschildabschnitt zusammen einen Kernschild definieren, das sich in die zentrale Öffnung der Stromerfassungsspule erstreckt, um mindestens einen Teil der Stromerfassungsspule vor elektrostatischer Kopplung abzuschirmen, wenn der erste Schildkörper über der ersten Seite der Stromerfassungsspule montiert ist und der zweite Schildkörper über der zweiten Seite der Stromerfassungsspule montiert ist.
  2. Elektrostatikschild nach Anspruch 1, wobei der erste und zweite Kernschildabschnitt so bemessen sind, dass sie sich mindestens teilweise überlappen, wenn der erste Schildkörper über der ersten Seite der Stromerfassungsspule montiert ist und der zweite Schildkörper über der zweiten Seite der Stromerfassungsspule montiert ist.
  3. Elektrostatikschild nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der erste Kernschildabschnitt mehrere erste Kernvorsprünge aufweist und wobei der zweite Kernschildabschnitt mehrere zweite Kernvorsprünge aufweist.
  4. Elektrostatikschild nach Anspruch 3, wobei die mehreren ersten Kernvorsprünge in einem ersten Array angeordnet sind und die mehreren zweiten Kernvorsprünge in einem zweiten Array angeordnet sind, wobei das erste und zweite Array der Form der im Wesentlichen zentralen Öffnung der Stromerfassungsspule mit einem Spalt zwischen benachbarten Kernvorsprüngen entsprechen.
  5. Elektrostatikschild nach Anspruch 4, wobei die Arrays des ersten und zweiten Kernschildabschnitts derart angeordnet sind, dass, wenn der erste Schildkörper über der ersten Seite der Stromerfassungsspule montiert ist und der zweite Schildkörper über der zweiten Seite der Stromerfassungsspule montiert ist, die Spalte zwischen benachbarten Kernvorsprüngen in dem ersten Array des ersten Kernschildabschnitts mindestens teilweise auf die Kernvorsprünge des zweiten Arrays des zweiten Kernschildabschnitts ausgerichtet sind und die Spalte zwischen benachbarten zweiten Kernvorsprüngen in dem zweiten Array des zweiten Kernschildabschnitts mindestens teilweise auf die ersten Kernvorsprünge des ersten Arrays des ersten Kernschildabschnitts ausgerichtet sind.
  6. Elektrostatikschild nach Anspruch 4, wobei ein Durchmesser des ersten Arrays von ersten Kernvorsprüngen kleiner ist als ein Durchmesser des zweiten Arrays von zweiten Kernvorsprüngen.
  7. Elektrostatikschild nach Anspruch 6, wobei mindestens ein Teil der ersten Kernvorsprünge mindestens einen Teil der zweiten Kernvorsprünge überlappen.
  8. Elektrostatikschild nach einem vorhergehenden Anspruch, weiterhin ausgebildet zur Verwendung mit einer weiteren Stromerfassungsspule, wobei die weitere Stromerfassungsspule die gleiche Primärebene wie die Stromerfassungsspule und eine weitere im Wesentlichen zentrale Öffnung besitzt, ausgelegt zum Aufnehmen eines weiteren stromführenden Leiters durch die weitere im Wesentlichen zentrale Öffnung und durch die Primärebene, wobei der erste Schildkörper weiterhin einen ersten weiteren Kernschildabschnitt aufweist, der sich quer zu dem ersten Primärschildabschnitt erstreckt und dazu ausgebildet ist, sich mindestens teilweise durch die weitere im Wesentlichen zentrale Öffnung der weiteren Stromerfassungsspule von einer ersten Seite der weiteren Stromerfassungsspule zu erstrecken, wenn der erste Schildkörper über der ersten Seite der Stromerfassungsspule montiert ist, wobei der zweite Schildkörper weiterhin einen zweiten weiteren Kernschildabschnitt aufweist, der sich quer zu dem zweiten Primärschildabschnitt erstreckt und dazu ausgebildet ist, sich mindestens teilweise durch die weitere im Wesentlichen zentrale Öffnung der weiteren Stromerfassungsspule von einer zweiten Seite der weiteren Stromerfassungsspule zu erstrecken, wenn der zweite Schildkörper über der zweiten Seite der Stromerfassungsspule montiert ist, und wobei der erste weitere Kernschildabschnitt und zweite weitere Kernschildabschnitt zusammen einen weiteren Kernschild definieren, das sich in die zentrale Öffnung der weiteren Stromerfassungsspule erstreckt, um mindestens einen Teil der weiteren Stromerfassungsspule vor elektrostatischer Kopplung abzuschirmen, wenn der erste Schildkörper über der ersten Seite der Stromerfassungsspule montiert ist und der zweite Schildkörper über der zweiten Seite der Stromerfassungsspule montiert ist.
  9. Elektrostatikschild nach Anspruch 8, wobei ein Durchmesser des ersten Kernschildabschnitts kleiner ist als ein Durchmesser des ersten weiteren Kernschildabschnitts und wobei ein Durchmesser des zweiten Kernschildabschnitts kleiner ist als ein Durchmesser des zweiten weiteren Kernschildabschnitts.
  10. Abgeschirmte Stromerfassungseinrichtungsbaugruppe, aufweisend: eine Stromerfassungseinrichtung aufweisend eine Platine mit einer ersten Platinenoberfläche und einer gegenüberliegenden zweiten Platinenoberfläche, eine Öffnung in der Platine zum Aufnehmen eines stromführenden Leiters durch die Platine, und eine auf der Platine ausgebildete und um mindestens einen Teil der Öffnung angeordnete Stromerfassungsspule; und einen Elektrostatikschild, aufweisend: einen ersten Schildkörper, der auf der ersten Platinenoberfläche montiert ist und aufweist: einen ersten Primärschildabschnitt, der sich im Wesentlichen in einer Richtung der ersten Oberfläche der Stromerfassungsspule erstreckt, um der Stromerfassungsspule an der ersten Platinenoberfläche eine Elektrostatikabschirmung zu verleihen; und einen ersten Kernschildabschnitt, der sich quer zu dem ersten Primärschildabschnitt erstreckt und sich mindestens teilweise durch die Öffnung von einer ersten Seite der Stromerfassungsspule erstreckt; und einen zweiten Schildkörper, der auf der zweiten Platinenoberfläche montiert ist und aufweist: einen zweiten Primärschildabschnitt, der sich im Wesentlichen in einer Richtung der zweiten Oberfläche der Stromerfassungsspule erstreckt, um der Stromerfassungsspule an der zweiten Platinenoberfläche eine Elektrostatikabschirmung zu verleihen; und einen zweiten Kernschildabschnitt, der sich quer zu dem zweiten Primärschildabschnitt erstreckt und sich mindestens teilweise durch die Öffnung von einer zweiten Seite der Stromerfassungsspule erstreckt; wobei der erste Kernschildabschnitt und der zweite Kernschildabschnitt zusammen einen Kernschild definieren, das sich in die Öffnung erstreckt, um mindestens einen Teil der Stromerfassungsspule vor elektrostatischer Kopplung abzuschirmen.
  11. Abgeschirmte Stromerfassungseinrichtungsbaugruppe nach Anspruch 10, wobei die Platine eine gedruckte Leiterplatte ist.
  12. Elektrostatikschild zur Verwendung mit einer Stromerfassungsspule, wobei die Stromerfassungsspule eine Primärebene und eine im Wesentlichen zentrale Öffnung besitzt, die ausgelegt ist zum Aufnehmen eines stromführenden Leiters durch die Öffnung und durch die Primärebene, wobei der Elektrostatikschild aufweist: einen Schildkörper, aufweisend: einen Primärschildabschnitt, der dazu ausgebildet ist, sich im Wesentlichen in einer Richtung der Primärebene der Stromerfassungsspule zu erstrecken, wenn der Schildkörper in Gebrauch ist; und einen Kernschildabschnitt, der dazu ausgebildet ist, sich mindestens teilweise durch die zentrale Öffnung der Stromerfassungsspule zu erstrecken, um mindestens einen Teil der Stromerfassungsspule vor elektrostatischer Kopplung abzuschirmen, wenn der Schildkörper in Gebrauch ist, wobei der Kernschildabschnitt mehrere Kernvorsprünge aufweist, die sich quer zu dem Primärschildabschnitt erstrecken, und wobei jeder der mehreren Kernvorsprünge aus einem gebogenen Abschnitt des Primärschildabschnitts ausgebildet ist.
  13. Elektrostatikschild nach Anspruch 12, wobei jeder der Kernvorsprünge eine Basisverbindung zu dem Primärschildabschnitt und eine von der Basis entfernte Spitze aufweist, wobei die Spitze schmaler ist als die Basisverbindung.
  14. Elektrostatikschild nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, wobei der Primärschildkörper und die mehreren Kernvorsprünge des Kernschildabschnitts aus einer einzelnen Lage von Material ausgebildet sind.
  15. Elektrostatikschild nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der Primärschildabschnitt eine Primärebene besitzt, die dafür ausgelegt ist, sich im Wesentlichen in einer Richtung der Primärebene der Stromerfassungsspule zu erstrecken.
  16. Elektrostatikschild nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die mehreren Kernvorsprünge in einem Array entsprechend einer Form der im Wesentlichen zentralen Öffnung der Stromerfassungsspule angeordnet sind.
  17. Elektrostatikschild nach Anspruch 16, wobei das Array eine im Wesentlichen kreisförmige oder zylindrische Form besitzt.
  18. Elektrostatikschild nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei die mehreren Kernvorsprünge so in einem Array angeordnet sind, dass sie einen Spalt zwischen benachbarten Kernvorsprüngen in dem Array bereitstellen.
  19. Elektrostatikschild nach einem der Ansprüche 12 bis 18, wobei mindestens einige der Oberflächen des Schildkörpers metallisch sind.
  20. Elektrostatikschild nach Anspruch 19, wobei der Schildkörper eine Nickelbeschichtung aufweist.
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