罗果夫斯基线圈电流传感器及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种有罗果夫斯基(Rogowski)线圈的电流传感器和用于制造这样的传感器的方法。
【背景技术】
[0002]有罗果夫斯基线圈的电流传感器能够绕电导体定位，并且能够测量在这样的电导体中流通的电流。已知的有罗果夫斯基线圈的电流传感器包括绕电导体定位的主线圈。根据安培定理和法拉第定律，如果主线圈形成围绕该导体的闭环，它给回与在电导体中流通的电流的导数成比例的信号。
[0003]有罗果夫斯基线圈的电流传感器的好处中的一个是，它包括能够连接主线圈的两个端部的闭合机构。更具体地，闭合机构分别地相对于端部中的一个在闭合位置与打开位置之间是可移动的，其中，主线圈和闭合机构分别地形成围绕电导体的闭环和开环。因此，有罗果夫斯基线圈的电流传感器能够被容易地绕电导体定位或者反之从电导体分离。
[0004]然而，主线圈的闭合区域，即其中两个端部都连接的区域，就其在主线圈中产生不连续性而言是关键的。事实上，在闭合机构的闭合位置，在主线圈的两个端部之间存在间隙。此间隙或不连续的存在意味着由电流传感器进行的测量中的误差。根据电流传感器关于其围绕定位的电导体的相对位置以及相对于定位在电流传感器附近例如距其不超过5cm的其它电导体的相对位置，相对于理想传感器提供的测量结果而言的测量误差或多或少是实质性的。
[0005]在有罗果夫斯基线圈的电流传感器的领域中，具有罗果夫斯基线圈的电流传感器由此从文献EP-A1-2009453已知，该文献所提出的闭合机构是具有大导磁率的磁性体。磁性体例如是铁素体，并且允许磁短路的产生，其导致对跨过电导体的电流的测量误差的减少，所述误差是与闭合区域相关的，即与在主线圈的两个端部之间的间隙相关。然而，这样的有罗果夫斯基线圈的电流传感器工业是制造起来是昂贵且复杂的。
[0006]电流传感器从文献W0-A1-2005/119274也是已知的，其包括旨在绕电导体被定位的包括两个端部的主线圈，以及位于主线圈的两个端部之间的次级线圈。次级线圈在单个平面上绕固定点卷绕，在卷绕过程中，绕组相对于固定点的距离增大。平面的次级线圈给出补偿电流测量中的由于主线圈的两个端部之间的间隙所致的误差的可能性。然而，通过这样的补偿给出的结果对于获得精确的电流测量仍然是不够的，并且这样的解决方案对于应用是复杂的。
【发明内容】
[0007]因此，本发明的目的是提出一种有罗果夫斯基线圈的电流传感器，其工业地制造是容易且廉价的，借助于本发明，电流测量是优化的，并且由于主线圈两个端部之间的间隙所致的测量误差减小。
[0008]为了这个目的，本发明的对象是一种有罗果夫斯基线圈的电流传感器，其用于测量在电导体中流通的电流，所述电流传感器包含主线圈、闭合机构和次级线圈，其中主线圈包括两个端部，闭合机构能够将一个端部连接到另一端部，并且相对于端部中的一个在闭合位置与打开位置之间是可移动的，其中，主线圈和闭合机构分别地形成围绕电导体的闭环和开环，在闭合机构的闭合位置中，两个端部沿闭合机构的纵向轴线定位并沿着纵向轴线彼此隔开，并且在闭合机构的闭合位置中，次级线圈定位在主线圈的端部之间。根据本发明，次级线圈包括相对于彼此沿纵向轴线移位/偏移(shift)的多匝(圈)。
[0009]借助于本发明，沿纵向轴线定位在主线圈的两个端部之间的次级线圈能够被布局在主线圈的两个端部之间的线圈的自由空间中。次级线圈随后能够在闭合机构的闭合位置中与主线圈一起形成整体上闭合的线圈回路，并且绕电导体定位。因此，主线圈和次级线圈的使用允许电流测量的最优化，同时限制自由线圈空间对电流测量的影响。此外，所提出的电流传感器是价格低廉的并且易于工业制造。
[0010]根据本发明的有利方面，电流传感器还包括一个或多个以下特征，即可以包括以下特征的单独一个，或者技术上可行的任何多个特征的组合:
[0011]-闭合机构，其包括次级线圈沿纵向轴线围绕其定位的中心体；
[0012]-主线圈与次级线圈串联地电连接；
[0013]-次级线圈的匝直径大于或等于主线圈的匝直径；
[0014]-在闭合机构的闭合位置，在每一端部与次级线圈之间沿纵向轴线测得的距离小于1.5_，优选地小于1_ ；
[0015]-次级线圈沿纵向轴线包括中央部以及第一和第二远端部，而远端部中的至少一个包括大于中央部的单位长度匝数的单位长度匝数；
[0016]-次级线圈的单位长度匝数是介于每毫米每匝层0.1至25匝之间，优选地是介于每毫米每匝层0.5至3匝之间；
[0017]-次级线圈沿着纵向轴线测得的长度是介于Icm至10cm之间，优选地是介于20cm至50cm之间；
[0018]-闭合机构包括壳体，所述壳体径向于纵向轴线测得的最小宽度大于中心体径向于纵向轴线测得的最大直径的120% ;
[0019]-闭合机构包括壳体，所述壳体包括可移动构件，当闭合机构处于闭合位置时，所述可移动构件能够在用于锁定闭合机构20的闭合位置的位置与用于解锁所述位置的位置之间移动。
[0020]本发明的目的还在于一种用于制造有罗果夫斯基线圈的电流传感器的方法，其中所述传感器旨在测量在电导体中流通的电流，所述制造方法包括以下步骤:
[0021 ]-卷绕包括两个端部的主线圈，
[0022]-制造能够将一个端部连接到另一端部的闭合机构，所述闭合机构相对于端部中的一个在闭合位置与打开位置之间是可移动的，其中，主线圈和闭合机构分别地形成围绕电导体的闭环、和开环，在闭合机构的闭合位置中，两个端部都沿闭合机构的纵向轴线定位并沿着纵向轴线彼此隔开，和
[0023]-卷绕次级线圈，在闭合机构的闭合位置中，所述次级线圈定位在主线圈的端部之间。
[0024]根据本发明，在用于卷绕次级线圈的步骤中，次级线圈包括相对于彼此沿纵向轴线移位的多匝。
[0025]根据本发明的其它有利方面，所述制造方法还包括一个或多个以下特征，即可以包括以下特征的单独一个，或者技术上可行的任何多个特征的组合:
[0026]-在用于制造闭合机构的步骤中，闭合机构制造有用于连接绕组的两个端子和次级线圈旨在围绕其定位的中心体；
[0027]-在用于卷绕主线圈和次级线圈的步骤中，金属丝(wire)被在第一方向上从连接端子中的一个连续地卷绕，以便相继地形成次级线圈和主线圈，而主线圈最后形成的端部连接到另一连接端子；
[0028]-在形成主线圈的最后端部时，所述金属丝被在与第一方向相反的第二方向上连续地卷绕，以便增加主线圈和次级线圈的匝数，然后被连接到另一连接端子；
[0029]-在用于卷绕主线圈的步骤中，第一金属丝卷绕并形成其每个端部连接到绕组的第一和第二连接端子的主线圈，而在用于制造闭合机构的步骤中，闭合机构制造有用于连接绕组的第三和第四端子、和次级线圈旨在围绕其被定位的中心体；同时，在用于卷绕次级线圈的步骤中，第二金属丝围绕中心体卷绕，并且次级线圈连接在第三与第四连接端子之间，并且同时所述方法包括以下步骤:将第二连接端子与第四连接端子连接。
【附图说明】
[0030]根据下面仅作为非限制性的例子给出的参照附图进行的描述，本发明将被更好地理解，并且它的其它优点将变得更加明显，其中:
[0031]图1是包括三个电导体和三个电流传感器的电气设备的示意图，每个传感器符合本发明的第一实施例并且围绕相应的电导体定位；
[0032]图2是图1的电流传感器中的一个沿在图1中可见的平面II的局部透视剖视图，其中电流传感器包括处于打开位置的闭合机构；
[0033]图3是图2的电流传感器的局部透视图；
[0034]图4是类似于图2的视图，其中，闭合机构处于闭合位置，并且可移动构件被示出在用于锁定处于闭合位置的闭合机构的位置；
[0035]图5是类似于图4的视图，其中，可移动构件是在用于解锁处于闭合位置的闭合机构的位置中；
[0036]图6是用于制造根据本发明第一实施例的电流传感器的方法的流程图；
[0037]图7是根据本发明的第二实施例的类似于图4的视图；
[0038]图8是根据第二实施例的类似于图3的视图；
[0039]图9是在根据第二实施例的电流传感器的主线圈与次级线圈之间的机械连接的透视图；
[0040]图10是根据第二实施例，主线圈的两个端部相对于次级线圈的位置的高度示意性的示图；
[0041]图11是根据本发明第二实施例的制造方法的流程图；
[0042]图12是类似于图10的关于根据本发明第三实施例的电流传感器的示意图；
[0043]图13是类似于图10的关于根据本发明第四实施例的电流传感器的示意图。