电流传感器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种闭环电流传感器，包括磁路(4)、磁场检测器(8)和补偿线圈组件(6)，该补偿线圈组件构造为产生与由流经一个或多个主导体(2)的待测电流所产生的磁场相反的磁场，该主导体延伸穿过磁路的中央开口。磁路包括第一分支(12)、第二分支(14)以及第一和第二端部分支(16a，16b)，该第一和第二端部分支将第一和第二分支相互连接，使得分支包围可让一个或多个主导体延伸穿过的中央通道，第二分支包括接收器(22)，该接收器限定出以轴向方向A延伸的用于接收磁场检测器的感测部的空腔(28)，第二分支包括两个第二分支部(14a，14b)，两个第二分支部分通过将磁路的相对端(31a，31b)放置在一起时所产生的界面而分隔开。
【专利说明】电流传感器【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种闭环型电流传感器。
【背景技术】
[0002]本发明涉及具有补偿电路的闭环型电流传感器，该补偿电路具有用于抵消在磁路中感生的磁通的次级线圈。闭环电流传感器广泛地用于许多的电流及电压测量应用。在这种传感器中，由于补偿线圈(通常也称为次级线圈)在反馈回路驱动中以抵消由待测电流(一次电流)所感生的磁场，因此磁路中的磁通很低，其中通过磁场传感器来拾取合成磁场，因此该磁场传感器需要具有可对电流传感器作出精确及快速响应的高灵敏度。所述闭环电流传感器可以采用包括霍尔效应检测器、拾取线圈或磁通门传感器在内的各种磁场传感器。磁 场检测器可以布置在磁路的气隙中，或者布置在局部气隙中、气隙附近、或仅在磁路分支的附近或周围。
[0003]考虑到某些磁场传感器的灵敏度，为了降低外部磁场的影响，将磁场传感器放置在磁芯内或沿着内圆周放置且与磁性线圈的外侧(此处外部磁场对磁场传感器具有较大影响)相对是有利的。例如，德国专利申请DE102005028572中披露了一种具有灵敏的磁场检测器的闭环电流传感器。在该公报中，电流传感器具有由软磁材料(即具有高磁导率的材料)的统一宽度的条带制成的磁芯，其中该条带折叠成可以镜像对称的方式组装在一起的两个相同部分。磁芯具有其间形成间隙的延伸部，在该间隙中放置有磁场磁通门传感器。磁场检测器的间隙由一对外臂和一对内臂界定，该外对臂处于边缘邻接的关系，而由该内对臂提供气隙。磁路中的中断、诸如在磁路的邻接外臂之间的中断具有可影响传感器的测量精度及响应的寄生气隙效应。邻接边缘之间的接触程度的轻微变化、或者微小间隙的产生，可能对磁通线以及传感器的测量精度产生重大影响。因此，上述公报中所述的传感器对装配精度及可重复性均极为敏感。磁芯由具有较低刚性的折叠条带材料制成，并且在制造及装配过程中需要小心处理。而且，布置在第一和第二对臂之间的间隙中的磁性磁通门传感器也一定程度地暴露在来自开放侧的外部磁场的影响中。
[0004]在EP2083277中，某些上述缺陷得以克服，但是还是期望能在提高传感器的性能及可靠性的同时进一步降低制造成本，性能及可靠性可包括如下方面，诸如测量精度、较大的测量操作范围、对外部磁场干扰的敏感度降低、可重复性制造、基于时间及使用的稳定性、以及坚固性。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种精确、可靠且造价低廉的电流传感器。
[0006]优选的是，提供一种对外部磁场影响具有良好抵抗性的闭环电流传感器。
[0007]优选的是，提供一种基于时间而坚固且稳定的闭环电流传感器。
[0008]优选的是，提供一种紧凑的闭环电流传感器。
[0009]本发明的各个目的通过提供根据权利要求1、21和23所述的电流传感器来实现。[0010]本文公开了一种闭环电流传感器，其包括磁路、磁场检测器以及补偿线圈组件，所述补偿线圈组件包括构造为产生与由流经一个或多个主导体的待测电流所产生的磁场相反的磁场的补偿线圈，所述主导体延伸穿过所述磁路的中央开口，所述磁路包括第一分支、第二分支，以及第一和第二端部分支，所述第一和第二端部分支将所述第一和第二分支相互连接，使得所述分支可包围所述主导体从中延伸穿过的中央通道。所述第二分支形成接收器，所述接收器限定出以轴向方向A延伸的用于接收所述磁场检测器的感测部的空腔。
[0011]在本发明的第一方面中，所述第二分支包括两个第二分支部，所述两个部分通过将所述磁路的相对端放置在一起时所产生的界面而分隔开，其中至少一个所述第二分支部包括从所述至少一个第二分支部的壁部一体式延伸出的重叠延伸部，所述延伸部与另一第二分支部重叠并抵靠接触。所述磁路一体式形成为单个部件。所述磁路可以优选地由磁性条带材料整体地切割而形成。
[0012]所述重叠延伸部具有的长度可以优选地至少大于所述包括有重叠壁部的接收部的整个长度的80%。
[0013]所述第二分支部的端面可以优选地由宽度(g)在0.1至Imm范围内的气隙分隔开。
[0014]所述接收器可以优选地包括由横向延伸部形成的接收部，所述横向延伸部在中央部分的两侧上进行横向延伸，并且在相对侧上折合在一起而形成由纵向间隙分隔开的壁部，所述纵向间隙优选地轴向延伸并布置在侧壁部之间的中央。
[0015]在一优选实施例中，所述横向延伸部包括位于内角处的凹口或切口，其中所述横向延伸部与中央纵向部分在所述内角处接合，所述凹口或切口可减少局部变形应力，并且改善所述磁路的磁特性。在一实施例中，所述端部分支在将所述第二分支部与所述端部分支相接合的角部处的宽度W2可以小于所述端部分支在与所述第一分支相接合的角部处的宽度W1。
[0016]所述磁路可以优选地包括在将所述第一分支与端部分支相接合的角部处向内突出的加固凹痕。
[0017]在本发明的第二方面中，所述传感器包括具有支承体的一磁路及补偿线圈支承件，所述支承体包括连接主体部和磁路支承延伸部，所述支承延伸部从所述连接主体部中轴向地延伸出，并且构造为可将所述磁路的第二分支安装并定位在该支承延伸部上。用于连接所述补偿线圈组件的次级线圈的连接端子可以安装在所述支承体中。所述支承延伸部可以优选地在一侧限定磁路支承表面并在相对侧限定线圈绕轴引导表面，其中所述磁路的第二分支抵靠在所述支承表面上，所述线圈绕轴引导表面构造为限定了允许所述线圈绕轴可围绕所述第二分支和所述支承延伸部旋转的定位表面。
[0018]所述支承延伸部可以优选地包括位于所述支承延伸部的远离所述连接主体部的自由端上的凸脊，所述凸脊构造为轴向地限定了所述磁路在所述支承体上的位置，所述连接主体部可以优选地包括凹槽，所述凹槽构造为在横向及轴向上容纳并定位所述磁路的端部分支中的一个端部分支。
[0019]定位元件可以优选地设置在所述支承延伸部的自由端上，其构造为在所述磁场检测器中与互补式定位元件接合。
[0020]在本发明的第三方面中，所述传感器的磁场检测器包括支承体，所述支承体包括连接主体部和以轴向方向从所述连接主体部延伸的磁传感器支承延伸部，所述磁传感器支承延伸部包括位于其自由端上的紧固构件，所述紧固构件构造为锁定在所述磁路及补偿线圈支承件的连接主体部上。所述紧固构件可以优选地是具有闩锁突起的弹性悬臂式闩锁臂的形式。
[0021]在本发明的第四方面中，所述传感器的补偿线圈组件包括缠绕在线圈绕轴周围的线圈，所述线圈绕轴包括构造为可围绕所述磁路的第二分支装配的至少两个壳部，所述线圈绕轴包括圆筒形中央部分、处在所述中央部分的轴向端部处的连接端凸缘，以及处在所述中央部分的另一轴向端部处的齿轮凸缘，所述齿轮凸缘包括多个齿，所述多个齿构造为在装配所述电路传感器的过程中与线圈绕线机的齿轮啮合，从而在所述绕轴装配在磁路上之后将线圈缠绕在所述绕轴上。所述两个绕轴部分可以优选地包括作为相互咬合式紧固器件或定位器件的形式的紧固元件，所述紧固元件允许所述绕轴部分围绕所述磁路的第二分支部装配到一起。
[0022]所述连接端凸缘可以优选地包括在缠绕过程中用于容纳金属线的起始端的圆周狭槽，这是因为该起始端在缠绕过程结束之后与销连接。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]本发明的其他目的和有利方面将在权利要求、【具体实施方式】及附图中变得更加直观，在附图中:
[0024]图1a是根据本发明实施例的电流传感器立体图，其中壳体被移除；
[0025]图1b是在移除主导体、补偿线圈绕组和磁场检测器的情况下的类似于图1a的立体图；
[0026]图1c是在移除线圈绕组支承件的情况下的类似于图1b的立体图；
[0027]图2a是根据本发明实施例的电流传感器的磁路的立体图；
[0028]图2b是磁路的侧视图；
[0029]图2c是沿图2b中箭头IIc方向的视图；
[0030]图2d和2e分别是经过图2b中的线IId-1Id和IIe-1Ie的剖视图；
[0031]图3是图2a中成型的磁路在弯曲及形成之前的平面图；
[0032]图4是根据本发明实施例的电流传感器的磁路及补偿线圈支承件的立体图；
[0033]图5是根据本发明实施例的电流传感器的补偿线圈组件的线圈绕轴的分解立体图；
[0034]图6a是根据本发明实施例的电流传感器的磁场检测器的立体图；
[0035]图6b是图6a中的磁场检测器的分解立体图；和
[0036]图7a到7f是示出了图1a中所示的电流传感器实施例在装配过程中的各个步骤的立体图。
【具体实施方式】
[0037]参考附图，特别是图1a至lc，根据本发明实施例的用于测量流经主导体2的电流的电流传感器I包括磁路4、磁场检测器8，以及补偿线圈组件6 (有时也称为次级线圈或绕组组件)。补偿线圈组件构造为与信号处理电路(未示出)连接以产生磁场，该磁场与由流过主导体2的待测电流(有时也称为一次电流)产生的磁场相反。根据有关闭环型电流传感器的公知操作原理，通过磁场检测器来产生用于驱动补偿或次级线圈的反馈信号。
[0038]根据示例性实施例所示的磁路4包括第一分支12、第二分支14，以及第一和第二端部分支16a、16b，该第一和第二端部分支将间隔开且基本上平行的第一和第二支路12、14相互连接，由此使分支围绕可让主导体2延伸穿过的中央通道。由此，分支形成了具有较低磁阻的，其构造为可传导磁通并且聚集由流经主导体的一次电流所产生的磁场。磁路4优选地形成为单个部件，特别由一块具有所需磁特性的带材或金属板一体形成，最优选地由一平板或带状磁性材料冲压而形成。图3中示出了根据优选实施例的磁路的展开形状(即未经折叠的平面形状)，这种形状例如从平板式磁性材料中裁剪下来，并弯曲和成形为图2a至2e所示的最终形状。
[0039]磁路的第二分支14形成了接收器22，该接收器限定出以轴向方向A延伸的用于接收磁场检测器8的感测部的空腔28。第二分支14包括两个部分，下文中称为第二分支部14a、14b，这两个部分由将单片磁路的相对端放置在一起时所引起的界面分隔开，由此该界面造成了循环在磁路中的磁力线干扰，并且此干扰由用于测量功能的磁场检测器拾取。由第二分支部14a、14b之间的界面所产生的磁场干扰由第二分支部14a、14b的各个正交端面31之间的特定尺寸的轴向间隙30 (及其他)来控制，该间隙具有可优选地在0.1至0.9mm范围内的宽度g，该宽度g更优选地是在0.2至0.7_范围内。该间隙提供了针对磁通的高阻抗，使得磁通流经在分支部之间建立接触的第二分支的重叠部224b。鉴于轴向间隙的阻抗相对于与分支部14b接触的重叠部224b的阻抗要高很多，因此就轴向间隙的长度g上的微小尺寸变化而言，该间隙对磁场的影响是极不易被察觉的。这使得在分支部之间建立了接触的第二分支的重叠部能产生容易控制的磁场干扰，从而使得一些磁力线延伸到轴向空腔28中。
[0040]在一个示例性优选实施例中，重叠接触通过从第二分支部14b的壁部221b —体延伸出的延伸部224b形成，该延伸部224b布置在磁路的内侧，并且与第二分支部14a的壁部221a重叠并抵靠接触。因此，很大一部分磁通将围绕磁路并穿过重叠延伸部224b与壁部221a之间的接触界面，并且可忽略的小部分磁通将通过磁阻抗相对高的间隙30，其影响是对通过布置在轴向空腔28中的磁场检测器所检测的磁通产生可控的干扰。延伸部224b具有的长度可优选地与包括有重叠壁部221a的接收器部分的整个长度基本相等，或者至少大于其整个长度的80%。
[0041]接收器22包括分别处在第二分支部14a、14b中的接收部22a、22b，每个接收部分别通过横向延伸部24a、24b形成，该延伸部24a、24b在壁部221a、221b的两侧横向延伸、环绕地转动成为侧壁部222a、222b并在相对侧上聚集在一起而形成由纵向间隙33分隔开的壁部223a、223b。与重叠延伸部224b和壁部221a之间的接触界面相比，纵向间隙33也具有相对高的磁阻抗，因此对通过布置在轴向空腔28中的磁场检测器所检测的磁通具有较小的干扰效应。鉴于纵向间隙33为轴向方向并且沿着第二分支14呈中心对称，纵向间隙的磁场干扰效应很容易控制。
[0042]上述构造提供了这样一种磁路4，即针对不期望的外部磁场效来说可给予良好屏蔽，并且同时其通过在制造及装配方面均成本有益的结构性构造而在磁路的空腔28中提供精确、易控的磁场。特别地，可以很容易地形成磁路，即通过针对大批量生产的特别成本有益的方式由金属板材冲压而形成。重叠延伸部和轴向间隙提供了不易受制造公差影响的可控式磁场干扰，由此，在得以成本有益效地制造的同时提供精确且可靠的传感器。
[0043]在一变型(未示出)中，形成重叠接触的轴向延伸部可以布置在磁路的外侧223a及223b上。在一变型中，每个接收部可通过横向延伸部向内朝着磁路的中央空腔弯曲的方式形成，由此可将使横向延伸部分隔开的纵向间隙布置在磁路的内侧(与附图所示的示例性实施例中示出的外侧相反)。
[0044]横向延伸部24a、24b可优选地延伸自磁路的中央纵向部分23，并且包括位于内角(横向延伸部与中央部分在此处接合)处的凹口或切口 26，而且横向延伸部24a、24b还允许接收部基本上沿着第二分支14的近乎整个长度延伸，其中该凹口或切口 26通过减少变形应力的方式而改善了材料的磁特性。如图lc、2a和3中可见，与将第一分支12与端部分支16a、16b相接合的角部18处的磁路宽度Wl相比，角部凹口 26在与第二分支部14a、14b相接合的角部24处导致端部分支16a、16b的宽度W2的减小。角部18可优选地设有可提高磁路的机械刚性和尺寸精度的加固凹痕20。凹痕20可优选地形成在角部18内，从角部18的外侧朝着磁路的中心空腔向内突出。
[0045]当磁路完全装配在传感器内时，重叠延伸部224b有效地压在第二分支部14a的壁部221a上。这一压合可以通过下文描述的补偿绕组绕轴34、或者通过其他按压或夹持器件进行，诸如以电介质带材缠绕第二分支的方式的绑定。这确保了与由延伸部224b限定的界面部分上方的接触是良好可控的。
[0046]参考图1b和5，补偿线圈组件6包括线缠绕在线圈绕轴34上的线圈32，该线圈绕轴34包括构造为围绕磁路的第二分支14装配的至少两个部分34a、34b。线圈绕轴优选地由两个可相对移动的部分制成，但也可以由三个或多个部分制成。如图5最优显示的那样，绕轴部34a、34b可以形成大致半圆柱形的壳部，该壳部可独立地形成并且包括紧固元件46a、46b，该紧固元件46a、46b例如是以使绕轴部可围绕磁路的第二分支部夹合在一起的相互接合的闩锁或夹子的形式。在一变型中，绕轴部34a、34b可以一体地形成(例如通过浇注成型)，或通过柔性铰链沿一个边缘连接在一起，使得连接在一起的两个壳部夹持在磁路分支的周围。也可以使用可将绕轴部34a、34b装配并保持在一起的其他构造和机械器件。因此，在将传感器的其他部件装配于磁路中之前，线圈绕轴可优选地围绕磁路分支的周围进行装配，从而能够完整地形成磁路，或者线圈绕轴可优选地由单个部件制成。
[0047]绕轴包括圆筒形中央部分35、位于一个轴向端部处的凸缘36 (下文中称为连接端凸缘)，以及位于另一轴向端部处的凸缘38 (下文中称为齿轮端凸缘)。凸缘36、38形成支承端壁，其限定了缠绕于圆筒形中央部分35上的线圈的长度。圆筒形中央部分35是中空的，并具有圆柱形的轴向延伸的空腔48，该空腔48的尺寸设计为可贴身容纳第二分支14和支承延伸部72 (将在下文描述)，但同时在补偿线圈的缠绕过程中还允许绕轴围绕磁路分支14旋转滑动。齿轮端凸缘38包括多个齿部40，其优选地为凸缘的外侧面(与邻近线圈的内侧面相反)上的轮齿的形式，该轮齿构造为在电流传感器的装配过程中与线圈绕线机(未示出)的齿轮啮合，用于在绕轴装配在磁路上之后将线圈缠绕在绕轴上。连接端凸缘36可优选地包括圆周向槽42，其作为针对缠绕式金属线的起始端的临时金属线存储器件42。凸缘36的内壁中的狭槽44用作金属线出口，其允许线圈的起始端穿过狭槽44而提供到金属线引导件中，围绕金属线引导件张紧，然后通过其他(已知的)器件连接或缠绕在磁路及补偿线圈支承件10(将在下文描述)的端子84上。
[0048]特别参考图1c和4，磁路及补偿线圈支承件10包括支承体68，以及将线圈连接到信号处理电路(未示出)的连接端子84。支承体68包括安装有端子84的连接主体部70，以及从连接主体部70轴向延伸的磁路支承延伸部72。支承体68可优选地由单个部件、例如注射成型的塑料部件形成，其中重叠模制或插入了端子84。相对于轴向方向A(其对应于磁路的第二分支14b的纵向方向)呈大致正交地布置的连接主体部70可优选地包括凹槽78,该凹槽78构造为在横向和轴向上容纳并定位磁路的端部分支中的一个端部分支16a,同时还与位于支承延伸部72远离连接主体部的自由端上的凸脊83相结合地来对磁路的轴向位置进行限定。因此，连接主体部70和凸脊83也有助于限定和/或保证端面31a、31b之间的磁路气隙30的可控长度g。
[0049]支承延伸部72在一侧限定了磁性支承表面80 (磁路的第二分支14抵靠该磁性支承表面80搁置)，并在相对侧限定了绕轴引导表面82，该绕轴引导表面82弯曲以限定出允许绕轴可围绕第二分支14和支承延伸部72旋转的低摩擦定位表面。定位元件74 (例如以如图所示的销的形式)也可以设置在支承延伸部的自由端上，构造为与磁场检测器8中的互补式定位元件54(见图6a)接合，这将在下文说明。连接主体部70还包括与磁场检测器的互补式紧固构件62配合的紧固构件76，以便将磁场检测器定位并固定在磁路及补偿线圈支承件上。在所示示例中，连接主体部上的紧固构件76为孔76的形式，其提供了用于使闩锁台肩66锁定在由磁场检测器8的自由端延伸出的弹性臂上的边缘或台肩。
[0050]在所示实施例中，磁场检测器8是磁通门类型的，其功能原理是公知的。可以采用其他的磁场探测器类型，例如磁阻式或霍尔效应式。在根据本发明的电流传感器中，鉴于磁通门式的磁场检测器的高灵敏度和精度，磁通门式的磁场检测器是特别优选的。示例性的磁通门式磁场检测器8包括励磁线圈52和由无定形高磁导率磁性材料50制成的条带或带材，该条带或带材构造为可在由缠绕在该磁性材料周围的激励及检测线圈52所产生的变换磁场的作用下交替地饱和。磁场检测器包括例如由浇注塑料材料制成的支承体56，其包括连接主体部58和以沿轴向方向从连接主体部延伸的支承延伸部60。磁性材料50放置并支承在延伸部60上，并且励磁线圈52缠绕在该磁性材料50的周围。延伸部60的一端与连接主体部58连接(例如彼此一体成型)，由此，端子84安装在连接主体部58中，并且构造为与励磁线圈52的端部连接。例如，端子84可以是如下形式的销，其具有通过各种已知的方式(例如卷绕式连接、焊料连接、焊接或其他已知的连接手段)与励磁线圈的端部相连的连接柱54，而端子的另一端则构造为与信号处理电路(未示出)连接，例如设有用于焊在电路板的导电焊盘上的表面安装部。
[0051]在支承延伸部60的自由端处布置有上述紧固构件62，其构造为当磁场检测器装配到传感器的其他部件上时可锁定到所述磁路及补偿线圈支承件10的连接主体部70上。在装配状态下，该磁路及补偿线圈支承件10的定位元件74接合在磁场检测器的互补定位元件59中，其在本示例中是可与销74形成互补的凹槽或空腔59。因此，磁场检测器通过如下方式装配于其他传感器部件上:将支承延伸部60插入到磁路的轴向空腔28中，直到磁场检测器的紧固构件62与磁路及补偿线圈支承件10的紧固构件76相接合并且将两个部件一起牢固地锁定在装配位置中。紧固构件62可优选地为具有锥形闩锁突起64的弹性悬臂式闩锁臂的形式，该锥形闩锁突起64设有可与连接主体部70中的孔76的边缘形成的互补式闩锁台肩相接合的闩锁台肩66。也可以设置其他闩锁机构。
[0052]参考图7a至7f，其示出了一个实施例的装配过程的步骤示例。在图7a中所示的步骤中，将所形成的磁路4放置在磁路及补偿线圈支承件10上。在图7b所示的后续步骤中，将线圈绕轴34的绕轴部34a插入并穿过磁路的中心通道，并定位在第二分支14的上方，并且在图7c所示的后续步骤中，从磁路的第二分支14的另一侧将第二绕轴部34b装配于第一绕轴部34a上，由此将绕轴部的相互咬合的夹子46a、46b (图5中示出)锁定在一起，从而使主体部牢固地保持在第二分支14及支承延伸部72的周围。在后续步骤中，如前所述，通过与线圈绕轴的凸缘38上的轮齿40啮合的带齿工具来围绕着磁路第二分支14而旋转线圈绕轴，从而将形成补偿线圈组件32的金属线缠绕在线圈绕轴34的周围。线圈的金属线端部与所述磁路及补偿线圈支承件10的端子84相连。在图7e所示的步骤中，如上所述，通过将延伸部60(在图6a中示出)插入到磁路空腔28中的方式来装配磁场检测器8。在图7f所示的步骤中，将主导体2插入穿过位于第一分支12与补偿线圈组件32之间的磁路中央空腔，主导体形成为围绕补偿线圈组件32的U形并且设有连接端3，该连接端3与补偿线圈组件和磁场检测器各自的端子84和54的信号处理电路连接端85和55布置在传感器的同一侧。主导体2可以预先装配于传感器中，由此形成传感器的主要部分。主导体可包括延伸穿过磁路的单个导体或者一个或个主导体，或者如本领域所公知的那样，主导体可包括围绕磁路分支的一个或多个线匝。在一变型中，传感器可以设有延伸穿过磁路的贯通通道，其中不属于传感器一部分的主导体可以通过该贯通通道而被插入。
[0053]附图标记列表
[0054]2主导体
[0055]3连接端
[0056]I电流传感器
[0057]4磁路铁芯
[0058]12第一分支
[0059]14第二分支
[0060]14a, 14b第二轴向分支部
[0061]22接收器
[0062]22a，22b 接收部
[0063]24a, 24b横向延伸部
[0064]221a, 222a, 223a (接收部 22a 的)壁部
[0065]221b, 222b, 223b (接收部 22b 的)壁部
[0066]224b延伸部(与壁部221a重叠)
[0067]28轴向空腔
[0068]30轴向间隙
[0069]16a第一端部分支
[0070]16b第二端部分支
[0071]18角部(将第一分支与端部分支接合)
[0072]20 凹痕
[0073]24角部(将第二分支与端部分支接合)[0074]26切口
[0075]6补偿线圈组件
[0076]32补偿线圈
[0077]32a，32b 连接端部
[0078]34补偿线圈(支承)绕轴
[0079]34a, 34b 绕轴部
[0080]35圆柱形中央部分
[0081]36凸缘(连接端)
[0082]42金属线引导件
[0083]44金属线入口
[0084]38凸缘(缠绕操作端)
[0085]40(齿轮)轮齿
[0086]46a，46b紧固元件(相互咬合的闩锁/夹子) [0087]48圆柱形空腔
[0088]8磁场检测器
[0089]50饱和磁性材料(非晶磁性材料的条带/带材)
[0090]52激励及检测线圈
[0091]54端子
[0092]55外部电路连接端
[0093]56支承体
[0094]58连接主体部
[0095]59定位元件(用于定位销74的孔)
[0096]60磁性材料支承延伸部(轴向延伸部)
[0097]62紧固构件(弹性闩锁臂/夹臂)
[0098]64锥形突起
[0099]66闩锁台肩
[0100]10磁路及补偿线圈支承件
[0101]68支承体
[0102]70连接主体部
[0103]76紧固构件(用于闩锁臂62的孔)
[0104]78(磁路)端部分支引导件/定位腔
[0105]72磁路支承延伸部(轴向延伸部)
[0106]83凸脊
[0107]74定位元件(用于孔59的销)
[0108]80磁路支承表面
[0109]82绕轴(旋转)引导表面
[0110]84端子
[0111]85外部电路连接端
【权利要求】
1.一种闭环电流传感器，包括磁路(4)、磁场检测器(8)和补偿线圈组件(6)，所述磁路具有低磁阻且构造为可传导磁通并聚集磁场，所述补偿线圈组件构造为产生与由流经一个或多个主导体(2)的待测电流所产生的磁场相反的磁场，所述主导体延伸穿过所述磁路的中央开口，所述磁路包括第一分支(12)、第二分支(14)以及第一和第二端部分支(16a，16b)，所述第一和第二端部分支将所述第一和第二分支相互连接，使得所述分支包围所述中央开口，所述第二分支包括接收器(22)，所述接收器限定出以轴向方向A延伸的用于接收所述磁场检测器的感测部的空腔(28)，所述第二分支包括两个第二分支部(14a，14b)，所述两个第二分支部通过将所述磁路的相对端(31a，31b)放置在一起时所产生的界面而分隔开，其中，所述接收器包括分别设置在每个第二分支部(14a，14b)中的一个接收部(22a，22b)，每个接收部通过两个横向延伸部(24a，24b)形成，所述延伸部(24a，24b)在壁部(221a，221b)的两侧横向地延伸、环绕式地形成为侧壁部(222a，222b)并在相对侧上聚集在一起而形成由纵向间隙(33)分隔开的壁部(223a，223b)，其中所述磁路一体形成为单个部件，并且所述第二分支部中的至少一个分支部(14b)包括从所述至少一个第二分支部(14b)的壁部(221b)中一体延伸出的重叠延伸部(224b)，所述重叠延伸部与另一第二分支部(14a)的壁部(221a)重叠并抵靠接触。
2.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述磁路由磁性条带材料一体式切割而形成。
3.根据权利要求1或2所述的传感器，其中，所述第二分支部(14a，14b)的端面(31a，31b)由具有在0.1至Imm范围内的宽度(g)的气隙分隔开。
4.根据上述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述重叠延伸部布置在所述磁路的内侧。
5.根据上述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述横向延伸部从所述磁路的中央纵向部分(23)延伸出，并且包括位于将所述横向延伸部与所述中央纵向部分相接合的内角处的凹口或切口(26)。
6.根据上述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述纵向间隙轴向地延伸，并且布置在所述侧壁部之间的中央。
7.根据上述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述重叠延伸部具有的长度至少大于包括有所述重叠壁部(221a)的所述接收部的整个长度的80%。
8.根据上述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述端部分支(16a，16b)在将所述第二分支部(14a，14b)与所述端部分支相接合的角部(24)处的宽度W2小于所述端部分支(16a，16b)在与所述第一分支(12)相接合的角部(18)处的宽度W1。
9.根据上述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述磁路包括位于将所述第一分支(12)与端部分支相接合的角部(18)处的加固凹痕(20)，所述加固凹痕从所述角部(18)的外侧朝着所述磁路的中央开口向内突出。
10.根据上述权利要求中任一项所述的传感器，还包括具有支承体(68)的磁路及补偿线圈支承件(10)，所述支承体包括连接主体部(70)和磁路支承延伸部(72)，所述支承延伸部从所述连接主体部(70)轴向地延伸，并且构造为用于将所述磁路的第二分支安装并定位在所述支承延伸部上。
11.根据权利要求10所述的传感器，其中，用于连接所述补偿线圈组件的补偿线圈的连接端子(84)安装在所述支承体中。
12.根据权利要求中10或11所述的传感器，其中，所述支承延伸部(72)包括在所述支承延伸部的远离所述连接主体部的自由端上的凸脊(83)，所述凸脊构造为轴向地限定出所述磁路在所述支承体(68)上的位置。
13.根据权利要求10到11中任一项所述的传感器，其中，所述连接主体部(70)包括凹槽(78)，所述凹槽构造为在横向和轴向上容纳并定位所述磁路的端部分支中的一个端部分支(16a)ο
14.根据权利要求10到13中任一项所述的传感器，其中，所述支承延伸部(72)在一侧限定了磁性支承表面(80)并在相对侧限定了线圈绕轴引导表面(82)，所述磁路的第二分支(14)抵靠所述磁性支承表面(80)搁置，所述线圈绕轴引导表面弯曲以限定出允许所述线圈绕轴围绕所述第二分支(14)和所述支承延伸部(72)旋转的低摩擦定位表面。
15.根据权利要求10到14中任一项所述的传感器，其中，定位元件(74)设置在所述支承延伸部的自由端上，其构造为与所述磁场检测器(8)中的互补式定位元件(54)接合。
16.根据 上述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述磁场检测器包括支承体(56)，所述支承体包括连接主体部(58)和以轴向方向从所述连接主体部延伸的支承延伸部(60)，所述支承延伸部(60)包括在其自由端处的紧固构件(62)，所述紧固构件构造为锁定到所述磁路及补偿线圈支承件(10)的连接主体部(70)上。
17.根据权利要求16所述的传感器，其中，所述紧固构件是具有闩锁突起(64)的弹性悬臂式闩锁臂的形式。
18.根据上述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述补偿线圈组件(6)包括缠绕在线圈绕轴(34)周围的线圈(32)，所述线圈绕轴包括构造为围绕所述磁路的第二分支(14)装配的至少两个壳部(34a，34b)，所述线圈绕轴包括圆柱形中央部分(35)、位于所述中央部分的轴向端部处的连接端凸缘(36)，以及位于所述中央部分的另一轴向端部处的齿轮凸缘(38)，所述齿轮凸缘包括多个齿(40)，所述多个齿构造为在装配所述电流传感器的过程中与线圈绕线机的齿轮啮合，从而在所述绕轴装配于磁路之后将线圈缠绕在所述绕轴上。
19.根据权利要求18所述的传感器，其中，所述两个绕轴部分(34a，34b)包括作为相互咬合式紧固器件或定位器件形式的紧固元件(46a，46b)，所述紧固元件允许所述绕轴部分围绕所述磁路的第二分支部夹紧到一起。
20.根据权利要求18或19所述的传感器，其中，所述连接端凸缘(36)包括用作针对线圈(32)的起始端的临时存储器件的周向槽(42)。
21.—种闭环电流传感器，包括磁路(4)、磁场检测器(8)和包括线圈(32)的补偿线圈组件(6)，所述线圈构造为产生与由流经一个或多个主导体(2)的待测电流所产生的磁场相反的磁场，所述主导体延伸穿过所述磁路的中央开口，所述磁路包括第一分支(12)、第二分支(14)以及第一和第二端部分支(16a，16b)，所述第一和第二端部分支将所述第一和第二分支相互连接，使得所述分支围绕着所述中央开口，所述第二分支包括接收器(22)，所述接收器限定出以轴向方向A延伸的用于接收所述磁场检测器的感测部的空腔(28)，其中，所述传感器还包括具有支承体(68)的磁路及补偿线圈支承件(10)，所述支承体包括连接主体部(70)和磁路支承延伸部(72)，所述支承延伸部从所述连接主体部(70)轴向地延伸，并且构造为用于将所述磁路的第二分支安装并定位在所述支承延伸部上，所述支承延伸部(72)在一侧限定了磁性支承表面(80)并在相对侧限定了线圈绕轴引导表面(82)，其中所述磁路的第二分支(14)抵靠所述磁性支承表面(80)搁置，所述线圈绕轴引导表面构造为限定出允许所述线圈绕轴围绕所述第二分支(14)和所述支承延伸部(72)旋转的定位表面。
22.根据项权利要求21所述的传感器，还包括权利要求1-20中任一项所述的附加特征中的一个或多个特征。
23.—种闭环电流传感器，包括磁路(4)、磁场检测器(8)和包括线圈(32)的补偿线圈组件(6)，所述线圈构造为产生与由流经一个或多个主导体(2)的待测电流所产生的磁场相反的磁场，所述主导体延伸穿过所述磁路的中央开口，所述磁路包括第一分支(12)、第二分支(14)以及第一和第二端部分支(16a，16b)，所述第一和第二端部分支将所述第一和第二分支相互连接，使得所述分支围绕着所述中央开口，所述第二分支包括接收器(22)，所述接收器限定出以轴向方向A延伸的用于接收所述磁场检测器的感测部的空腔(28)，其中，所述传感器还包括具有支承体(68)的磁路及补偿线圈支承件(10)，所述支承体包括连接主体部(70)和磁路支承延伸部(72)，所述支承延伸部从所述连接主体部(70)轴向地延伸，并且构造为用于将所述磁路的第二分支安装并定位在所述支承延伸部上，所述磁场检测器包括支承体(56)，所述支承体包括连接主体部(58)和以轴向方向从所述连接主体部延伸的支承延伸部(60)，所述支承延伸部(60)包括位于其自由端处的紧固构件(62)，所述紧固构件构造为锁定到所述磁路及补偿线圈支承件(10)的连接主体部(70)上。
24.根据权利要求23所述的传感器，其中，所述紧固构件是具有闩锁突起(64)的弹性悬臂式闩锁臂的形式。
25.根据权利要求23或24所述的传感器，还包括权利要求1-20中任一项所述的其他特征中的一个或多个特征。
【文档编号】G01R15/18GK103959073SQ201280053153
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2012年10月24日 优先权日:2011年10月26日
【发明者】沃尔弗拉姆·特潘, 斯蒂芬·克雷斯 申请人:莱姆知识产权公司