EP4028782A1

EP4028782A1 - Stromsensor

Info

Publication number: EP4028782A1
Application number: EP20774876.5A
Authority: EP
Inventors: Linbo Tang; Thomas Lindenmayr; Jianwu Zhou
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-09-11
Filing date: 2020-09-04
Publication date: 2022-07-20
Also published as: WO2021047731A1; CN114364992A; DE102019124405A1; US20220334147A1

Abstract

Zwei ferromagnetische Elemente (2) begrenzen einen Bereich (6) für einen elektrischen Leiter (4), in welchem eine Stromstärke gemessen werden soll. Jedes ferromagnetische Element (2) hat eine Endfläche (23), die Endflächen (23) der beiden ferromagnetischen Elemente (2) sind einander zugewandt und begrenzen einen Luftspalt (5). Ein Magnetfeldsensor (3) ist in dem Luftspalt (5) oder in der Nähe des Luftspalts (5) angeordnet. Der von den ferromagnetischen Elementen (2) gebrenzte Bereich (6) ist an einer dem Luftspalt (5) gegenüberliegenden Seite offen und kann so den elektrischen Leiter (4) aufnehmen. Die Messung der Stromstärke erfolgt über eine Magnetfeldmessung. Die ferromagnetischen Elemente (2) können insbesondere L-förmig ausgebildet sein.

Description

STROMSENSOR

Die Erfindung betrifft einen Stromsensor zur Messung der Stromstärke in einem elektrischen Leiter.

Stromsensoren an sich sind weit verbreitet. Ein Einsatzgebiet unter vielen, auf das die Erfindung jedoch nicht beschränkt sein soll, sind elektrische Antriebssysteme, etwa für Kraftfahrzeuge. Dort kann ein Stromsensor etwa zwischen einer Leistungselektronikeinheit und einer elektrischen Maschine oder innerhalb der Leistungselektronikeinheit eingesetzt sein, es kann beispielsweise ein Gleichstrom am Eingang der Leistungselektronikeinheit gemessen oder ein Zustand eines Batteriesystems überwacht werden.

Bekannte Stromsensoren weisen eine Reihe von Nachteilen auf, insbesondere sind sie häufig bei der Montage, sowohl dem ursprünglichem Einbau als auch dem Auswechseln, umständlich. Bekannt sind, etwa aus den internationalen Patentanmeldungen WO 2013/008205 A2 und WO 2015/140129 A1, Stromsensoren mit Ringkernen. Der elektrische Leiter verläuft dabei durch den Ringkern, wird also von dem Ringkern umschlossen. Bei der Montage muss der elektrische Leiter durch den Ringkern geführt werden, ehe der elektrische Leiter weiter verbaut wird. Ein Wechsel oder nachträglicher Einbau eines solchen Stromsensors erfordert eine zumindest teilweise Demontage des elektrischen Leiters. Bei einem anderen Ansatz, bekannt etwa aus der internationalen Anmeldung WO 2017/130437 A1, wird ein magnetisches Element von einer Seite des elektrischen Leiters und ein Sensorchip samt Auswerteelektronik von einer gegenüberliegenden Seite des elektrischen Leiters verbaut. Hier ist zwar ein Durchführen des elektrischen Leiters durch den Sensor nicht erforderlich, aber der elektrische Leiter muss beidseitig zugänglich sein. Ferner sind Ansätze bekannt, etwa aus den internationalen Anmeldungen WO 2016/190087 A1 und WO 2016/125638 A1, in denen der Stromsensor bereits ein Stück eines elektrischen Leiters enthält, welches dann jedoch mit dem übrigen elektrischen Leiter, der die Strecke bildet, in welcher eine Stromstärke gemessen werden soll, verbunden werden muss. Weitere Ansätze, offenbart etwa in den internationalen Anmeldungen WO 2017/187809 A1 , WO 2018/116852 A1 und WO 2013/172109 A1 verwenden jeweils eine Vielzahl an Sensorelementen auf einem Träger, teils mit mehreren elektrischen Leitern. Derartige Herangehensweisen erfordern mehrere Sensorelemente zur Messung einer Stromstärke, was übermäßig Kosten verursacht und in der Montage aufwändig ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Stromsensor bereitzustellen, der zumindest einige der vorgenannten Nachteile nicht aufweist. Insbesondere soll der Stromsensor einfach zu montieren und auszuwechseln sein.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Stromsensor gemäß Anspruch 1. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Weiterbildungen. Anspruch 10 betrifft ein elektrisches System mit solch einem Stromsensor.

Der erfindungsgemäße Stromsensor zur Messung einer Stromstärke in einem elektrischen Leiter umfasst einen Magnetfeldsensor, um die Stromstärke über eine Messung eines Magnetfeldes zu bestimmen. Erfindungsgemäß weist der Stromsensor zwei ferromagnetische Elemente mit jeweils einer Endfläche auf. Die ferromagnetischen Elemente sind so geformt und im Stromsensor angeordnet, dass zum einen die beiden Endflächen einander zugewandt sind und einen Luftspalt begrenzen; zum anderen begrenzen die beiden ferromagnetischen Elemente zusammen mit dem Luftspalt in einer Ebene des Stromsensors einen Bereich für den elektrischen Leiter, der nach einer dem Luftspalt gegenüberliegenden Seite offen ist. Der elektrische Leiter, in welchem eine Stromstärke gemessen werden soll, wird dazu in diesen Bereich aufgenommen.

Die genannte Ebene des Stromsensors ist dabei so orientiert, dass ein korrekt in den Stromsensor aufgenommener geradlinig verlaufender Leiter im Bereich des Stromsensors senkrecht zu dieser Ebene verläuft. Genauer kann der Stromsensor, da der Bereich zu einer Seite offen ist, über den elektrischen Leiter geschoben werden. Hierzu ist weder eine Demontage des elektrischen Leiters noch eine Zugänglichkeit von gegenüberliegenden Seiten erforderlich, der Stromsensor kann somit einfach montiert oder ausgewechselt werden. Bei den beiden ferromagnetischen Elementen handelt es sich um zwei separate Elemente, zwischen denen keine ferromagnetische Verbindung besteht. Dies ist der wesentliche Aspekt, der den genannten einseitig offenen Bereich und damit die vereinfachte Montage ermöglicht. Erforderlichenfalls können die beiden ferromagnetischen Elemente einzeln nacheinander verbaut werden, es besteht aber auch die Möglichkeit, sie auf einem Träger in der korrekten Anordnung zueinander vorzumontieren.

Die beiden ferromagnetischen Elemente können insbesondere von gleicher Form sein. Im Stromsensor sind die ferromagnetischen Elemente dann spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet, derart, dass die Endflächen, welche den Luftspalt begrenzen, einander zugewandt sind.

Vorzugsweise bestehen die ferromagnetischen Elemente aus Blechpaketen, wodurch Wirbelstromverluste in den ferromagnetischen Elementen reduziert werden.

In einer Ausführungsform sind die beiden ferromagnetischen Elemente jeweils L-förmig ausgebildet, jeweils mit einem ersten Schenkel und einem zweiten Schenkel. Die den Luftspalt begrenzenden Endflächen befinden sich an den zweiten Schenkeln und der Bereich für den elektrischen Leiter liegt zwischen den ersten Schenkeln. Die ersten Schenkel sind parallel zueinander angeordnet und weisen in die gleiche Richtung. In der genannten Ebene begrenzen die L-förmigen ferromagnetischen Elemente zusammen mit dem Luftspalt den Bereich für den elektrischen Leiter auf drei Seiten, während auf einer vierten Seite, welche dem Luftspalt gegenüberliegt, der Bereich für den elektrischen Leiter nicht begrenzt ist. Die einander zugewandten, den Luftspalt begrenzenden Endflächen an den zweiten Schenkeln sind vorzugsweise planparallel zueinander, und die beiden L-förmigen ferromagnetischen Elemente von gleichartiger Form. Im Stromsensor sind die L-förmigen ferromagnetischen Elemente dann spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet, wobei die Symmetrieebene planparallel zu den Endflächen mittig durch den Luftspalt verläuft.

Allgemein ist der Magnetfeldsensor im Stromsensor im Luftspalt oder in einer Umgebung des Luftspalts angeordnet. Vorzugsweise ist der Magnetfeldsensor in einer der folgenden Positionen angeordnet: Innerhalb des Luftspalts; oder außerhalb des Luftspalts, zwischen dem Luftspalt und einer für den elektrischen Leiter vorgesehenen Position; oder außerhalb des Luftspalts, derart, dass der Luftspalt zwischen dem Magnetfeldsensor und dem Bereich für den elektrischen Leiter liegt. Für den Magnetfeldsensor kann ein bekanntes Messkonzept zum Einsatz kommen, es kann sich beispielsweise, und ohne die Erfindung darauf zu beschränken, um einen Sensor auf Grundlage des Hall-Effekts oder eines magnetoresistiven Effekts, etwa des Riesenmagnetowiderstands (GMR-Effekt), handeln.

In einer Ausführungsform ist der Magnetfeldsensor mit einer Platine elektrisch leitend verbunden. Schaltkreise auf der Platine können zum Ansteuern und Auslesen des Magnetfeldsensors vorgesehen sein. Die Platine kann auf verschiedene Weisen im Stromsensor angeordnet sein, und abhängig davon und von der Platzierung des Magnetfeldsensors kann die elektrische Verbindung, etwa eine Anzahl Pins, zwischen dem Magnetfeldsensor und der Platine orientiert sein. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, den Magnetfeldsensor zum Zwecke der Ansteuerung und des Auslesens direkt mit einem übergeordneten, nicht zum Stromsensor gehörenden System zu verbinden.

In einer Ausführungsform sind die beiden ferromagnetischen Elemente auf einer Ebene der Platine angeordnet und vorzugsweise an der Platine befestigt. Die Platine weist eine Aussparung für den elektrischen Leiter auf.

In einer anderen Ausführungsform sind die beiden ferromagnetischen Elemente durch die Platine geführt.

Der Stromsensor kann in ein Gehäuse eingeschlossen sein. Das Gehäuse kann Aussparungen für den elektrischen Leiter aufweisen. Das Gehäuse kann auf verschiedene bekannte Weisen hergestellt sein. Eine Möglichkeit ist, ein Gehäuse aus Kunststoff dadurch zu bilden, dass die Komponenten des Stromsensors mit dem Kunststoff umspritzt werden.

In einer Ausführungsform umfasst der Stromsensor ein elektrisches Leiterstück. Dieses Leiterstück ist dazu vorgesehen, einen Abschnitt des elektrischen Leiters zu bilden, in welchem die Stromstärke gemessen werden soll. In einer Weiterbildung weist das elektrische Leiterstück im Bereich zwischen den ferromagnetischen Elementen einen reduzierten Querschnitt auf. Dies kann die mechanische Stabilität der Anordnung verbessern und zu einer Verstärkung des magnetischen Flusses im Luftspalt führen, was die Genauigkeit der Messung verbessert.

Ein erfindungsgemäßes elektrisches System hat einen elektrischen Leiter und ist gekennzeichnet durch einen vorstehend beschriebenen Stromsensor zur Messung einer Stromstärke in dem elektrischen Leiter des elektrischen Systems. Vorzugsweise weist dabei der elektrische Leiter im Bereich zwischen den ferromagnetischen Elementen des Stromsensors einen reduzierten Querschnitt auf. Die Vorteile des reduzierten Querschnitts sind wie oben dargelegt. Hier jedoch bildet der Leiter bzw. ein Abschnitt des Leiters, in welchem der reduzierte Querschnitt liegt, keinen Bestandteil des Stromsensors. Der Leiterabschnitt mit reduziertem Querschnitt bildet eine vorgesehene Montageposition für den Stromsensor.

Im Folgenden werden die Erfindung und ihre Vorteile an Hand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert.

Figur 1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromsensors und eine Stromschiene.

Figur 2 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromsensors und eine Stromschiene.

Figur 3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Stromsensors und einer Stromschiene.

Figur 4 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromsensors und eine Stromschiene.

Figur 5 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromsensors und eine Stromschiene.

Figur 6 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Stromsensors und einer Stromschiene. Figur 7 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromsensors und eine Stromschiene.

Figur 8 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromsensors und eine Stromschiene. Figur 9 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Stromsensors und einer Stromschiene.

Figur 10 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Stromsensors und einer Stromschiene.

Figur 11 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromsensors. Figur 12 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromsensors. Figur 13 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromsensors mit integriertem Leiterstück.

Figur 14 zeigt eine Seitenansicht der Ausführungsform aus Fig. 13. Figur 15 zeigt eine Variante der in Fig. 14 gezeigten Ausführungsform. Figur 16 zeigt einen erfindungsgemäßen Stromsensor in Verbindung mit einer übergeordneten Platine.

Figur 17 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromsensors. Figur 18 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromsensors. Figur 19 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Stromsensors.

Figur 20 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromsensors. Figur 21 zeigt einen erfindungsgemäßen Stromsensor in Verbindung mit einer übergeordneten Platine.

Figur 22 zeigt drei erfindungsgemäße Stromsensoren mit gemeinsamer Platine. Die Figuren stellen lediglich Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. Keinesfalls sind die Figuren als Beschränkung der Erfindung auf die gezeigten Ausführungsbeispiele zu verstehen.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromsensors 1 und eine Stromschiene 4, die in diesem Beispiel den elektrischen Leiter bildet, in dem eine Stromstärke gemessen werden soll. Die beiden ferromagnetischen Elemente 2 sind L- förmig ausgebildet und haben jeweils einen ersten Schenkel 21 und einen zweiten Schenkel 22. Der zweite Schenkel 22 weist jeweils eine Endfläche 23 auf. Die beiden Endflächen 23 sind einander zugewandt und begrenzen so einen Luftspalt 5, in dem ein Magnetfeldsensor 3 angeordnet ist. Die ersten Schenkel 21 zusammen mit den zweiten Schenkeln 22 und dem Luftspalt 5 begrenzen einen Bereich 6 für den elektrischen Leiter 4. Der Bereich 6 ist erkennbar an der dem Luftspalt 5 gegenüberliegenden Seite offen. Dies ermöglicht gerade die einfache Montage des Stromsensors 1 , wie bereits erläutert. Die Richtung des Stromflusses durch die Stromschiene 4 ist hier senkrecht zur Zeichenebene. Der rechteckige Querschnitt des elektrischen Leiters 4 stellt keine Einschränkung der Erfindung dar.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromsensors 1 und entspricht weitgehend der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform, in der die überwiegende Zahl der dargestellten Elemente bereits diskutiert wurde. Im Unterschied zu Fig. 1 ist hier die Stromschiene 4 anders zum Stromsensor 1 orientiert, und es wird deutlich, dass zur Messung einer Stromstärke in der Stromschiene 4 die Stromschiene 4 hinsichtlich ihres Querschnitts nicht vollständig innerhalb des Bereiches 6 liegen muss. Im Luftspalt 5 ist der Magnetfeldsensor 3 angeordnet. Gestrichelt gezeigt sind Beispiele alternativer Positionen 31, 32 für den Magnetfeldsensor. So kann der Magnetfeldsensor in einer Position 31 außerhalb des Luftspalts 5 liegen, derart, dass der Luftspalt 5 zwischen dem Magnetfeldsensor und dem Bereich 6 liegt. Der Magnetfeldsensor kann aber auch in einer Position 32 innerhalb des Bereichs 6 liegen, zwischen dem Luftspalt 5 und der Stromschiene 4. Diese alternativen Positionen 31 , 32 für den Magnetfeldsensor sind natürlich auch bei einer Anordnung der Stromschiene 4 wie in Fig. 1 möglich. Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Stromsensors 1 und einer Stromschiene 4. Dargestellt ist die Richtung 100 eines Stromflusses durch die Stromschiene 4. Bei den ferromagnetischen Elementen 2 ist eine der Endflächen 23 zu erkennen, im Luftspalt 5 ist ein Magnetfeldsensor 3 angeordnet, zu dem Anschlusspins 33 dargestellt sind.

Fig. 4 zeigt einen erfindungsgemäßen Stromsensor 1 und eine Stromschiene 4; einige der dargestellten Elemente wurden bereits zu Fig. 1 erörtert. Zum Magnetfeldsensor 3 ist einer der Anschlusspins 33 dargestellt, welche den Magnetfeldsensor 3 mit einer Platine 7 zur Ansteuerung und zum Auslesen des Magnetfeldsensors 3 verbinden. Die Platine 7 weist einen oder mehrere Anschlusspins 71 zur Verbindung mit einem übergeordneten System auf.

Fig. 5 zeigt einen erfindungsgemäßen Stromsensor 1 und eine Stromschiene 4, analog zu Fig. 4. Im Unterschied zu der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist der Magnetfeldsensor 3 außerhalb des Luftspalts 5 angeordnet.

Fig. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Stromsensors 1 und einer Stromschiene 4. Dargestellt ist die Richtung 100 eines Stromflusses durch die Stromschiene 4. Im Luftspalt 5 zwischen den ferromagnetischen Elementen 2 ist ein Magnetfeldsensor 3 angeordnet, der über Anschlusspins 33 mit einer Platine 7 verbunden ist. Die Platine 7 dient zur Ansteuerung und zum Auslesen des Magnetfeldsensors 3 und weist Anschlusspins 71 zum Verbinden der Platine 7 mit einem übergeordneten System auf.

Fig. 7 zeigt einen erfindungsgemäßen Stromsensor 1 mit ferromagnetischen Elementen 2 und einem Magnetfeldsensor 3, der im Luftspalt 5 zwischen den ferromagnetischen Elementen 2 angeordnet ist. Zum Magnetfeldsensor 3 sind auch noch Beispiele alternativer Positionen 31 , 32 durch gestrichelte Linien angezeigt. Zum Stromsensor 1 gehört hier eine Platine 7 zur Ansteuerung und zum Auslesen des Magnetfeldsensors 3. Die ferromagnetischen Elemente 2 sind hier auf einer Ebene der Platine 7 angeordnet. Für die Stromschiene 4, in der eine Stromstärke gemessen werden soll, ist eine Aussparung 72 in der Platine 7 vorgesehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel muss bei Montage des Stromsensors 1 die Stromschiene 4 durch die Aussparung 72 geführt werden.

Fig. 8 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stromsensors 1 weitgehend analog zu der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform; in Fig. 7 wurden die dargestellten Elemente bereits erläutert. Im Unterschied zu der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform ist die Aussparung 72 für die Stromschiene 4 in der Platine 7 so gestaltet, dass der Stromsensor 1 über die Stromschiene 1 gesteckt werden kann, was die Montage im Vergleich zu der Ausführungsform der Fig. 7 erleichtert.

Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform. Die dargestellten Elemente wurden bereits zu Fig. 7 erläutert. Zur Stromschiene 4 ist die Richtung 100 des Stromflusses angegeben. Zum Magnetfeldsensor 3 sind noch die Anschlusspins 33 zum Anschluss an die Platine 7 gezeigt.

Fig. 10 zeigt eine perspektivische Ansicht einerweiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stromsensors 1 und eine Stromschiene 4, zu der die Richtung 100 des Stromflusses dargestellt ist. Im Luftspalt 5 zwischen den ferromagnetischen Elementen 2 ist der Magnetfeldsensor 3 angeordnet, zu dem Anschlusspins 33 zum Verbinden mit einer Platine gezeigt sind. Die Stromschiene 4 weist im Bereich des Stromsensors 1 einen reduzierten Querschnitt 200 auf.

Fig. 11 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stromsensors 1, welche eine Variante der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform ist. In Fig. 5 wurden bereits die meisten der dargestellten Elemente erläutert. Die Komponenten des Stromsensors 1 sind hier von einem Gehäuse 8 (gestrichelt dargestellt) umgeben, lediglich die Anschlusspins 71 zum Verbinden der Platine 7 mit einem übergeordneten System sind von außerhalb des Gehäuses 8 zugänglich. Das Gehäuse 8 ist so gestaltet, dass sich eine Aussparung 81 ergibt, in welche ein elektrischer Leiter, in welchem die Stromstärke gemessen werden soll, aufgenommen werden kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Aussparung derart, dass der Stromsensor 1 über den elektrischen Leiter geschoben werden kann. Fig. 12 zeigt eine Abwandlung der in Fig. 11 gezeigten Ausführungsform. Alle dargestellten Elemente wurden bereits zu Fig. 11 erläutert. Im Unterschied zu der in Fig. 11 gezeigten Ausführungsform erlaubt hier die Aussparung 81 im Gehäuse 8 kein nachträgliches Schieben des Stromsensors 1 auf einen elektrischen Leiter, vielmehr muss der elektrische Leiter hier bei der Montage durch die Aussparung 81 geführt werden.

Fig. 13 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stromsensors 1, welche ein integriertes Leiterstück 41 umfasst. Ferner dargestellt sind die ferromagnetischen Elemente 2, Magnetfeldsensor 3 mit Anschlusspins 33 zu einer Platine 7, welche der Ansteuerung und dem Auslesen des Magnetfeldsensors 3 dient, sowie ein Anschlusspin 71 zum Verbinden der Platine 7 mit einem übergeordneten System. Der Stromsensor 1 verfügt zudem über ein Gehäuse 8 (gestrichelt dargestellt). Das integrierte Leiterstück 41 kann zudem im Bereich der ferromagnetischen Elemente 2 einen reduzierten Querschnitt aufweisen, analog zu der Darstellung in Fig. 10 für eine nicht zum Stromsensor 1 gehörende Stromschiene 4.

Fig. 14 zeigt eine Seitenansicht der in Fig. 13 dargestellten Ausführungsform. Die gezeigten Elemente wurden bereits zu Fig. 13 erläutert. Wie zu erkennen ist, ragt das elektrische Leiterstück 41 aus dem Gehäuse 8 hervor. Das elektrische Leiterstück 41 kann beiderseits mit einem elektrischen Leiter verbunden werden, um eine Leiterstrecke zu bilden, in der eine Stromstärke gemessen werden soll.

Fig. 15 zeigt in Seitenansicht eine Variante der in Fig. 14 dargestellten Ausführungsform. Der Unterschied zu der in Fig. 14 dargestellten Ausführungsform besteht in der Anordnung der Platine 7 relativ zu den ferromagnetischen Elementen 2. Diese Anordnung entspricht der in Fig. 9 gezeigten Ausführungsform.

Fig. 16 zeigt einen erfindungsgemäßen Stromsensor 1 mit Gehäuse 8, entsprechend etwa der in Fig. 11 oder Fig. 12 gezeigten Ausführungsform. Zu diesen Figuren wurden die dargestellten Elemente des Stromsensors 1 bereits erläutert. Die Platine 7 ist über Anschlusspin 71 mit einer übergeordneten Platine 300 verbunden. Die Stromschiene 4, in der eine Stromstärke gemessen werden soll, ist hier mit einem gewinkelten Verlauf gezeigt. Die Anordnung der übergeordneten Platine 300 relativ zu Stromsensor 1 und Stromschiene 4 ist natürlich nur beispielhaft.

Fig. 17 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stromsensors 1 mit Magnetfeldsensor 3 im Luftspalt 5 zwischen den zweiten Schenkeln 22 der ferromagnetischen Elemente 2. Über Anschlusspins 33 ist der Magnetfeldsensor 3 mit Platine 7 verbunden, welche einen Anschlusspin 71 zur Verbindung mit einem übergeordneten System aufweist und zur Ansteuerung und zum Auslesen des Magnetfeldsensors 3 ausgebildet ist. Im Bereich 6 zwischen den ersten Schenkeln 21 der ferromagnetischen Elemente 2 ist eine Stromschiene 4 aufgenommen. In der gezeigten Ausführungsform durchdringen die ferromagnetischen Elemente 2 die Platine 7, genauer liegen die zweiten Schenkel 22 auf der Platine 7 auf, und die ersten Schenkel 21 verlaufen durch die Platine 7 und erstrecken sich auf der Seite der Platine 7 gegenüber den zweiten Schenkeln 22.

Fig. 18 zeigt eine Variante der in Fig. 17 dargestellten Ausführungsform. Alle gezeigten Elemente wurden bereits zu Fig. 17 erläutert. Im Unterschied zur Ausführungsform in Fig. 17 ist der Magnetfeldsensor 3 außerhalb des Luftspalts 5 angeordnet, außerdem sind die zweiten Schenkel 22 von der Platine 7 beabstandet.

Fig. 19 zeigt eine perspektivische Ansicht der in Fig. 17 dargestellten Ausführungsform. Die gezeigten Elemente wurden weitgehend bereits zu Fig. 17 erläutert. Gezeigt ist noch die Richtung 100 eines Stromflusses durch die Stromschiene 4.

Fig. 20 zeigt eine Seitenansicht der in Fig. 17 gezeigten Ausführungsform. Die gezeigten Elemente wurden bereits zu Fig. 17 erläutert.

Fig. 21 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stromsensors 1 , entsprechend etwa der in Fig. 17 gezeigten Ausführungsform. Die ferromagnetischen Elemente 2 durchdringen die Platine 7, welche zur Ansteuerung und zum Auslesen des Magnetfeldsensors 3 (siehe Fig. 17) dient und über Anschlusspin 71 mit einer übergeordneten Platine 300 verbunden ist. Der Stromsensor 1 wird hier zur Messung einer Stromstärke in einer Stromschiene 4 mit gewinkeltem Verlauf gezeigt. Die Anordnung der übergeordneten Platine 300 relativ zu Stromsensor 1 und Stromschiene 4 ist natürlich nur beispielhaft.

Fig. 22 zeigt eine Anordnung 400 aus drei erfindungsgemäßen Stromsensoren 1 , von denen hier jeder in etwa der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform entspricht. Jeder Stromsensor 1 verfügt über zwei L-förmig ausgebildete ferromagnetische Elemente 2, zwischen denen hier jeweils eine Stromschiene 4 dargestellt ist, in welcher mit dem jeweiligen Stromsensor 1 eine Stromstärke gemessen werden soll. Jeder Stromsensor 1 verfügt über einen Magnetfeldsensor 3, der im Luftspalt zwischen den jeweiligen ferromagnetischen Elementen 2 angeordnet ist. Über einen jeweiligen Anschlusspin 33 ist jeder Magnetfeldsensor 3 mit einer den drei gezeigten Stromsensoren 1 gemeinsamen Platine 7 verbunden. Die Platine 7 dient zur Ansteuerung und zum Auslesen der drei Magnetfeldsensoren 3. Die Platine 7 verfügt über einen Anschlusspin 71 zur Verbindung mit einem übergeordneten System. Eine Anordnung wie hier gezeigt kann z. B. verwendet werden, um die Ströme in den einzelnen Phasen eines mehrphasigen, hier konkret dreiphasigen, elektrischen Systems zu messen.

Bezugszeichenliste

1 Stromsensor

2 ferromagnetisches Element

3 Magnetfeldsensor 4 Stromschiene (elektrischer Leiter)

5 Luftspalt

6 Bereich (für elektrischen Leiter)

7 Platine (Stromsensor)

8 Gehäuse 21 erster Schenkel

22 zweiter Schenkel

23 Endfläche

31 Magnetfeldsensor (alternative Position)

32 Magnetfeldsensor (alternative Position) 33 Anschlusspin (Magnetfeldsensor)

41 elektrisches Leiterstück

71 Anschlusspin (Platine)

72 Aussparung (in Platine)

81 Aussparung (in Gehäuse) 100 Richtung (Stromfluss)

200 reduzierter Querschnitt (Stromschiene)

300 übergeordnete Platine

400 Anordnung

Claims

Patentansprüche

1. Stromsensor (1 ) zur Messung einer Stromstärke in einem elektrischen Leiter (4), der Stromsensor (1) umfassend: einen Magnetfeldsensor (3), der Stromsensor (1) gekennzeichnet durch zwei ferromagnetische Elemente (2) mit jeweils einer Endfläche (23), welche derart geformt und angeordnet sind, dass die beiden Endflächen (23) einander zugewandt sind und einen Luftspalt (5) begrenzen, und dass die beiden ferromagnetischen Elemente (2) zusammen mit dem Luftspalt (5) in einer Ebene des Stromsensors (1) einen Bereich (6) für den elektrischen Leiter (4) begrenzen, der nach einer dem Luftspalt (5) gegenüberliegenden Seite offen ist.

2. Stromsensor (1) nach Anspruch 1 , wobei die beiden ferromagnetischen Elemente (2) jeweils L-förmig ausgebildet sind, mit einem ersten Schenkel (21) und einem zweiten Schenkel (22), die den Luftspalt (5) begrenzenden Endflächen (23) sich an den zweiten Schenkeln (22) befinden und der Bereich (6) für den elektrischen Leiter (4) zwischen den ersten Schenkeln (21) liegt.

3. Stromsensor (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Magnetfeldsensor (3) in einer der folgenden Positionen angeordnet ist: innerhalb des Luftspalts (5); oder außerhalb des Luftspalts (5), zwischen dem Luftspalt (5) und einer für den elektrischen Leiter (4) vorgesehenen Position; oder außerhalb des Luftspalts (5), so dass der Luftspalt (5) zwischen dem Magnetfeldsensor (3) und dem Bereich (6) für den elektrischen Leiter (4) liegt.

4. Stromsensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Magnetfeldsensor (3) mit einer Platine (7) elektrisch leitend verbunden ist.

5. Stromsensor (1) nach Anspruch 4, wobei die beiden ferromagnetischen Elemente (2) auf einer Ebene der Platine (7) angeordnet sind und die Platine (7) eine Aussparung (72) für den elektrischen Leiter (4) aufweist.

6. Stromsensor (1) nach Anspruch 4, wobei die beiden ferromagnetischen Elemente (2) durch die Platine (7) geführt sind.

7. Stromsensor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stromsensor (1) in ein Gehäuse (8) eingeschlossen ist.

8. Stromsensor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der

Stromsensor (1) ein elektrisches Leiterstück (41) umfasst, das dazu vorgesehen ist, einen Abschnitt des elektrischen Leiters (4) zu bilden.

9. Stromsensor (1) nach Anspruch 8, wobei das elektrische Leiterstück (41) im Bereich zwischen den ferromagnetischen Elementen (2) einen reduzierten Querschnitt (200) aufweist.

10. Elektrisches System mit einem elektrischen Leiter (4), gekennzeichnet durch einen Stromsensor (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Messung einer Stromstärke in dem elektrischen Leiter (4) des elektrischen Systems, wobei der elektrische Leiter (4) im Bereich zwischen den ferromagnetischen Elementen (2) des Stromsensors (1 ) einen reduzierten

Querschnitt (200) aufweist.