具有集成的初級導(dǎo)體棒的電流傳感器的制造方法
【專利摘要】具有集成的初級導(dǎo)體棒的電流傳感器，包括：用于承載待測量電流的初級導(dǎo)體棒；包括磁路間隙的磁芯；包括電路板和定位在磁路間隙中的磁場檢測器的磁場傳感器；和包圍磁芯和磁場傳感器的絕緣殼體，初級導(dǎo)體棒包括連接終端，其在殼體外延伸并構(gòu)造成連接至外部初級導(dǎo)體。初級導(dǎo)體棒還包括芯通過段，芯通過段相對于在殼體外部延伸的連接終端具有減小的寬度，由此提供了磁場檢測器定位于其中的縮進(jìn)部，使得磁芯的中央通道的寬度小于初級導(dǎo)體棒連接終端的寬度。絕緣殼體包括包覆模制在初級導(dǎo)體棒的芯通過段周圍的主殼體部分，主殼體部分包括磁場傳感器接收槽，該接收槽構(gòu)造成允許將磁場傳感器可滑動地插入到初級導(dǎo)體棒縮進(jìn)部中，以定位在磁路間隙中。
【專利說明】
具有集成的初級導(dǎo)體棒的電流傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種電流傳感器，所述電流傳感器包括磁芯和位于磁芯氣隙中的磁場檢測器，用于測量在延伸通過磁芯的中央通道的初級導(dǎo)體棒中流動的電流。
【背景技術(shù)】
[0002]用于電流感測應(yīng)用的電流傳感器模塊通常包括由高導(dǎo)磁材料制成的磁芯，所述磁芯包圍中央孔口，承載待測量電流的初級導(dǎo)體穿過所述中央孔口。磁芯通?？梢跃哂写篌w矩形或者圓形的形狀并且設(shè)置有氣隙，在所述氣隙中定位有磁場檢測器，諸如，呈ASIC形式的霍爾效應(yīng)傳感器。由在初級導(dǎo)體中流動的電流所產(chǎn)生的磁通由磁芯集中并且通過氣隙。氣隙中的磁場代表初級電流。
[0003]電流傳感器應(yīng)用在用于監(jiān)測或者控制電氣裝置和系統(tǒng)的多種應(yīng)用中，并且在許多應(yīng)用中存在降低這些部件的制造成本以及還在電路中實(shí)施以及使用這些部件的成本的重要優(yōu)勢。通常還具有這樣的重要優(yōu)勢，即，提供緊湊的部件，以便最小化和/或減輕安裝有所述部件的裝置的重量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種緊湊并且制造經(jīng)濟(jì)的電流傳感器，所述傳感器用于測量在初級導(dǎo)體中流動的電流。
[0005]有利地的是提供一種堅(jiān)固耐用的電流傳感器。
[0006]有利地的是提供一種輕質(zhì)的電流傳感器。
[0007]有利地的是提供一種準(zhǔn)確、易于實(shí)施并且使用經(jīng)濟(jì)的電流傳感器。
[0008]已經(jīng)通過提供根據(jù)本發(fā)明所述的電流傳感器實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的。
[0009]在此公開了一種電流傳感器，其包括:初級導(dǎo)體棒，所述初級導(dǎo)體棒用于承載待測量的電流;磁芯，所述磁芯包括磁路間隙；磁場傳感器，所述磁場傳感器包括電路板和磁場檢測器，所述磁場檢測器安裝在電路板上并且定位在磁路間隙中；和絕緣殼體，所述絕緣殼體包圍磁芯和磁場傳感器。初級導(dǎo)體棒包括連接終端，所述連接終端在殼體外延伸并且構(gòu)造成用于連接到外部初級導(dǎo)體。初級導(dǎo)體棒包括芯通過段，所述芯通過段相對于在殼體外部延伸的連接終端具有減小的寬度，由此提供了縮進(jìn)部，磁場檢測器定位在所述縮進(jìn)部中。絕緣殼體包括主殼體部分，所述主殼體部分包覆模制(overmolded)在初級導(dǎo)體棒的芯通過段周圍，所述主殼體部分包括磁場傳感器接收槽，所述磁場傳感器接收槽構(gòu)造成允許將磁場傳感器可滑動地插入到初級導(dǎo)體棒的縮進(jìn)部中，以定位在磁路間隙中。
[0010]主殼體部分可以有利地包括中央包覆模制部分，所述中央包覆模制部分包括定位肋狀件，所述定位肋狀件構(gòu)造成將磁芯引導(dǎo)并定位在初級導(dǎo)體棒周圍。
[0011]中央包覆模制部分可以有利地包括延伸部，所述延伸部將中央包覆模制部分連接到磁場傳感器接收槽的進(jìn)入端。延伸部提供了導(dǎo)軌，以便將磁場傳感器可滑動地引導(dǎo)并定位到初級導(dǎo)體棒縮進(jìn)部和磁芯電路間隙中。
[0012]中央包覆模制部分可以有利地包括薄壁區(qū)域，所述薄壁區(qū)域構(gòu)造成用于在組裝期間滑動通過磁路間隙，所述薄壁區(qū)域的壁厚介于0.3mm和I.2mm之間，優(yōu)選地介于0.3mm和
0.8mm之間。這允許中央包覆模制部分包圍初級導(dǎo)體棒，而且減小磁芯中的磁路間隙，因?yàn)樵诮M裝期間，磁路間隙滑過薄壁區(qū)域。
[0013]主殼體部分可以包括外殼并且與連接件護(hù)罩一體地形成為單件注射包覆模制部件。
[0014]磁芯能夠沿著正交于磁場傳感器在縮進(jìn)部中的可滑動插入方向的插入方向通過殼體的一側(cè)插入主殼體部分中。
[0015]殼體的覆蓋部分可以安裝在主殼體部分的一側(cè)上，以便將磁芯封閉在其中。在一個實(shí)施例中，覆蓋部分包括用于初級導(dǎo)體棒的孔口，所述覆蓋部分能夠沿著正交于磁場傳感器在縮進(jìn)部中的可滑動插入方向的插入方向安裝在殼體的一側(cè)上。
[0016]殼體還可以包括罩部分，用于將磁場傳感器封閉在磁場傳感器接收槽中。
[0017]在有利的實(shí)施例中，電流傳感器還包括連接件，所述連接件構(gòu)造成用于可插拔地連接到外部連接件，所述連接件包括端子，所述端子直接安裝并連接到磁場傳感器的電路板。
[0018]在有利的實(shí)施例中，磁場檢測器呈ASIC形式并且包括霍爾效應(yīng)元件。
[0019]在有利的實(shí)施例中，電流傳感器是開環(huán)電流傳感器。
[0020]在有利的實(shí)施例中，初級導(dǎo)體棒的連接端中的至少一個呈用于夾持或者用螺栓連接到初級導(dǎo)體的連接端子的形式。
[0021]磁芯可以由設(shè)置有機(jī)械加工缺口的卷繞帶芯(woundtape core)制成(所述卷繞帶芯例如由S1-Fe材料條制成)，或者在變形方案中可以由單件鐵氧體部件形成。
【附圖說明】
[0022]本發(fā)明的其它目的和有利特征將從權(quán)利要求、詳細(xì)描述以及附圖中變得顯而易見，其中:
[0023]圖1a是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的電流傳感器的分解透視圖；
[0024]圖1b是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的電流傳感器的截面圖；
[0025]圖2a至2h是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的電流傳感器的組件的透視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]參照附圖，電流傳感器2的示例性實(shí)施例包括:磁芯6，所述磁芯6包括磁路間隙22;磁場傳感器8，所述磁場傳感器8至少部分插入在磁路間隙22中；絕緣殼體10和初級導(dǎo)體棒4，所述初級導(dǎo)體棒4延伸通過磁芯的中央通道18。初級導(dǎo)體棒4集成在傳感器中并且在每端分別包括端子12a、12b，用于連接到供應(yīng)待測量的電流的外部初級導(dǎo)體(未示出)。
[0027]端子12a、12b可以包括根據(jù)預(yù)期應(yīng)用的各種構(gòu)造的連接端，例如，如示出的那樣用螺栓或者夾持地連接到外部導(dǎo)體(未示出)。還可以提供卷曲或者插接或者其它類型的連接。
[0028]在一個實(shí)施例中，磁場傳感器8可以有利地包括電路板24和磁場檢測器9，所述磁場檢測器9例如可以設(shè)置成安裝在電路板上的ASICX專用集成電路)26的形式。在一個實(shí)施例中，磁場檢測器9可以包括本領(lǐng)域已知的霍爾效應(yīng)傳感器或者可以基于其它磁場感測技術(shù)，比如本領(lǐng)域還眾所周知的磁阻或者磁通門傳感器?；魻栐艌鰴z測器廣泛應(yīng)用在開環(huán)電流感測應(yīng)用中，原因在于其成本低以及在開環(huán)應(yīng)用中具有良好的測量性能。
[0029]電路板24包括電路跡線和各種電路部件，所述電路部件可以執(zhí)行測量信號的一些處理以及在磁場檢測器和連接到用于電力供應(yīng)和測量信號傳輸?shù)耐獠侩娐废到y(tǒng)(未示出)的電端子32之間的電力供應(yīng)。每個端子均包括電路板連接端32a，例如，呈插入通過電路板24中的電鍍通孔的壓接插針(press-fit pin)端子的形式，或者呈本領(lǐng)域眾所周知的其它電路板連接構(gòu)件的形式。端子32還包括外部連接端32b，例如，呈插針端子或者接片端子的形式，所述外部連接端32b定位在連接件護(hù)罩30內(nèi)并且由所述連接件護(hù)罩30包圍，所述連接件護(hù)罩30構(gòu)造成用于可插拔地聯(lián)接到互補(bǔ)的外部連接件，所述互補(bǔ)的外部連接件供應(yīng)電力并且將測量信號傳輸?shù)绞境龅耐獠侩娐废到y(tǒng)。
[°03°] 連接件護(hù)罩30可以包括各種固定構(gòu)件，比如RJ鎖突出部(latching protrus1n)或者孔口35，用于將互補(bǔ)連接件鎖定到連接件護(hù)罩。因此，從傳感器傳輸電流測量信號，并且通過外部可插連接件將電力供應(yīng)到傳感器。
[0031]由初級導(dǎo)體產(chǎn)生的磁通在磁芯6中流通并且由定位在磁路間隙22中的磁場檢測器9拾取。磁芯6優(yōu)選地由本領(lǐng)域眾所周知的單件鐵氧體材料制成，但是還可以由其它材料制成，比如還在本領(lǐng)域眾所周知的磁性材料的堆疊層壓片材制成。
[0032]初級導(dǎo)體棒4包括在連接端子12a、12b之間延伸的芯通過段16。芯通過段16具有寬度WI，所述寬度WI小于在磁芯6的中央通道18外部的初級導(dǎo)體棒4的寬度W2。在連接端子12a、12b處的初級導(dǎo)體棒4的材料的寬度通常比芯通過段16寬。因此，芯通過段16提供了至少一個縮進(jìn)部17，從而允許磁芯6包圍芯通過段16，其中，磁芯的間隙22定位在初級導(dǎo)體棒4的縮進(jìn)部17內(nèi)。這允許初級導(dǎo)體棒的相應(yīng)連接表面區(qū)域具有相對大的橫截面，以便基于待承載的電流充分地連接到初級導(dǎo)體，同時(shí)允許傳感器具有緊湊的尺寸和改進(jìn)的性能。
[0033]殼體10包括芯接收段28和連接件護(hù)罩30。芯接收段28容納磁芯6和磁場傳感器8。連接件護(hù)罩30構(gòu)造成用于連接到外部連接件，特別地，用于可插拔地連接到外部連接件。芯接收段28包括主殼體部分20，所述主殼體部分20直接包覆模制在初級導(dǎo)體棒4上。在有利的實(shí)施例中，主殼體部分和連接件護(hù)罩可以在注射包覆模制處理中直接一體地形成在初級導(dǎo)體棒上。
[0034]主殼體部分20包括中央包覆模制部分40，所述中央包覆模制部分40與初級導(dǎo)體棒直接接觸并且覆蓋以及完全包圍初級導(dǎo)體棒的芯通過段16。中央包覆模制部分40包括延伸部41，所述延伸部41沿著與縮進(jìn)部17的側(cè)部對準(zhǔn)的方向延伸并且構(gòu)造成提供導(dǎo)軌46，所述導(dǎo)軌46設(shè)計(jì)成引導(dǎo)以及定位磁場傳感器8，使得磁場檢測器9定位在縮進(jìn)部17內(nèi)以及磁芯的磁路間隙22中。導(dǎo)軌46可以是槽的形式，所述槽結(jié)合電路板24的側(cè)向邊緣，從而允許電路板插入到槽內(nèi)，直到磁場檢測器定位在縮進(jìn)部內(nèi)。包覆模制的主殼體部分以緊湊和成本有效的方式將磁芯和磁場傳感器固定以及牢固地定位在殼體內(nèi)。
[0035]中央包覆模制部分40有利地包括肋狀件42，所述肋狀件42在主殼體部分20中沿磁芯6的插入方向延伸，所述肋狀件42引導(dǎo)磁芯并且使得磁芯緊密地定中于初級導(dǎo)體棒4的周圍。肋狀件42以緊密配合的方式接合磁芯的圍繞中央通道18的內(nèi)表面。
[0036]中央包覆模制部分40包括具有減小壁厚的薄壁區(qū)域43，以便允許安裝磁芯，所述磁芯的氣隙面需要沿著這個區(qū)域滑動。為了獲得有利的小氣隙，根據(jù)所使用的材料，包覆模制件的厚度在此減小至介于0.3mm和I.2mm范圍內(nèi)的、優(yōu)選地介于0.3mm和0.8mm的范圍內(nèi)的標(biāo)稱值。
[0037]在沿著正交于磁場傳感器的插入方向的方向、通過主殼體部分20的一側(cè)組裝磁芯6之后，包括孔口 35的覆蓋部分34可以插入在初級導(dǎo)體棒的連接端12b上，直到覆蓋部分接合主殼體部分的開放側(cè)。覆蓋部分和主殼體部分可以通過夾持構(gòu)件、通過結(jié)合或者通過焊接(例如超聲焊接)鎖定在一起。根據(jù)應(yīng)用和變形方案，在覆蓋部分封閉在主殼體部分上之前，絕緣封裝材料可以填充在主殼體的外殼38內(nèi)。
[0038]在將磁場傳感器8組裝在磁場傳感器接收槽44中之后，連接端子32可以例如通過壓接插針端子部分32a(其插入在電路板的電鍍通孔中)插入到連接件護(hù)罩30中，直到與電路板24連接。
[0039]殼體10還可以包括罩部分36，所述罩部分36構(gòu)造成封閉和打開槽44的入口。在示出的示例性實(shí)施例中，罩部分36包括彈性夾臂48，所述彈性夾臂48接合在殼體主部分和覆蓋部分的相對側(cè)上的互補(bǔ)閂鎖元件49。罩部分可以設(shè)置有銷50，所述銷50接合在殼體中的互補(bǔ)孔51中，以便將罩部分定向和/或鎖定到主殼體部分。替代地或除了閂鎖構(gòu)件48、49之夕卜，罩部分可以被結(jié)合或焊接到其它殼體部分上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電流傳感器，包括:初級導(dǎo)體棒(4)，所述初級導(dǎo)體棒用于承載待測量的電流;磁芯(6)，所述磁芯包括磁路間隙(22);磁場傳感器(8)，所述磁場傳感器包括電路板(24)和定位在所述磁路間隙中的磁場檢測器;和絕緣殼體(10)，所述絕緣殼體包圍所述磁芯和磁場傳感器，所述初級導(dǎo)體棒包括連接終端(12a，12b)，所述連接終端在所述絕緣殼體外部延伸并且構(gòu)造成用于連接至外部初級導(dǎo)體，所述初級導(dǎo)體棒還包括芯通過段(16)，所述芯通過段相對于在所述絕緣殼體外部延伸的所述連接終端(12a，12b)具有減小的寬度(Wl)，由此提供了磁場檢測器定位于其中的縮進(jìn)部(17)，使得所述磁芯的中央通道(18)的寬度(W3)小于所述初級導(dǎo)體棒的連接終端(12a，12b)的寬度(W2)，其特征在于，所述絕緣殼體包括主殼體部分(20)，所述主殼體部分包覆模制在所述初級導(dǎo)體棒的所述芯通過段(16)周圍，所述主殼體部分包括磁場傳感器接收槽(44)，所述磁場傳感器接收槽構(gòu)造成允許將所述磁場傳感器能夠滑動地插入到所述初級導(dǎo)體棒的縮進(jìn)部中，以定位在所述磁路間隙中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流傳感器，其中，所述主殼體部分包括中央包覆模制部分(40)，所述中央包覆模制部分包括定位肋狀件，所述定位肋狀件構(gòu)造成將磁芯引導(dǎo)并定位在所述初級導(dǎo)體棒周圍。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流傳感器，其中，所述中央包覆模制部分(40)包括延伸部(41)，所述延伸部(41)將所述中央包覆模制部分連接到所述磁場傳感器接收槽(44)的進(jìn)入端并且提供了導(dǎo)軌(46)，以便能夠?qū)⑺龃艌鰝鞲衅骰瑒拥匾龑?dǎo)并定位到所述縮進(jìn)部(17)中。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流傳感器，其中，所述中央包覆模制部分(40)包括薄壁區(qū)域(43)，所述薄壁區(qū)域構(gòu)造成用于在組裝期間滑動通過所述磁路間隙，所述薄壁區(qū)域的壁厚介于0.3mm和1.2mm的范圍中。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電流傳感器，其中，所述薄壁區(qū)域的壁厚介于0.3mm和0.8mm的范圍中。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流傳感器，其中，所述主殼體部分包括外殼(38)并且與連接件護(hù)罩(30)—體地形成為單件注射包覆模制部件。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流傳感器，其中，所述磁芯能夠沿著與所述磁場傳感器在所述縮進(jìn)部中的可滑動插入方向正交的插入方向通過所述殼體的一側(cè)插入所述主殼體部分中。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流傳感器，其中，所述殼體包括覆蓋部分(34)，所述覆蓋部分安裝在所述主殼體部分的一側(cè)上，以便將所述磁芯封閉于其中，所述覆蓋部分包括用于所述初級導(dǎo)體棒的孔口(35)并且能夠沿著與所述磁場傳感器在所述縮進(jìn)部中的可滑動插入方向正交的插入方向安裝在所述殼體的一側(cè)上。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流傳感器，其中，所述殼體還包括罩部分(36)，所述罩部分用于將所述磁場傳感器封閉在所述磁場傳感器接收槽中。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流傳感器，還包括連接件(14)，所述連接件構(gòu)造成用于能夠可插拔地連接到外部連接件，并且包括連接件護(hù)罩(30)和直接安裝并連接到所述磁場傳感器的電路板(24)上的端子(32)。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電流傳感器，其中，所述磁場檢測器(9)呈專用集成電路的形式并且包括霍爾效應(yīng)元件。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流傳感器，其中，所述電流傳感器是開環(huán)電流傳感器。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流傳感器，其中，所述初級導(dǎo)體棒(4)的至少一個連接終端(12b)呈用于夾持或用螺栓連接到初級導(dǎo)體的連接端子的形式。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流傳感器，其中，所述磁芯由單件一體形成的鐵氧體部件形成。15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流傳感器，其中，所述磁芯由具有機(jī)械加工間隙的卷繞帶芯形成。
【文檔編號】G01R19/00GK106066418SQ201610245550
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年4月20日 公開號201610245550.9, CN 106066418 A, CN 106066418A, CN 201610245550, CN-A-106066418, CN106066418 A, CN106066418A, CN201610245550, CN201610245550.9
【發(fā)明人】G·普拉格涅, C·德爾邁爾
【申請人】萊姆知識產(chǎn)權(quán)股份有限公司