电流感测设备的制造方法
【专利摘要】公开了一种电流感测设备，其提供对外部磁场的改进抗扰、增强的分辨率以及宽的感测范围。电流感测设备包括具有在其中形成的多个电流路径区域的导体，该多个电流路径区域由通过导体形成的槽对分隔。磁场传感器对相对于该槽对放置以感测由通过电流路径区域的一个电流路径区域的电流产生的磁场。
【专利说明】
电流感测设备[0001]相关申请的交叉引用[0002]本申请是2013年12月11日提交的美国非临时申请序列号14/102,660的部分的连 续，且要求美国非临时申请序列号14/102,660的优先权，并且是2013年12月11日提交的美 国非临时申请序列号14/102,675的部分的连续，且要求美国非临时申请序列号14/102,675 的优先权，它们的公开通过引用整体并入在此。
技术领域
[0003]本发明的实施例一般涉及电流传感器，并且更特别地涉及用于感测流过导体的电流的设备。【背景技术】
[0004]诸如电路中断器、继电器和电动机软起动器的电气切换设备通常包括被配置成测量流过电气切换设备的电流的一个或多个电流传感器。已知的电流传感器包括具有匹配电流计的电流互感器，具有匹配电流计或印刷电路板组件的铁氧体环状磁芯(ferrite toroid)，以及Rogowski线圈和匹配电路板组件。
[0005]可替代地，电气切换设备可包括使用与互感器类似原理测量电流的磁场传感器， 即，随着电流穿过导体，在导体周围感应出磁场。该磁场感应到由芯材料构造的磁芯中，该芯材料的范围可以是诸如亚铁磁性铁或钢的高度磁性的材料，或诸如空气的非常弱的磁性材料。第二线圈缠绕在磁性线圈材料周围或在电流承载构件周围。感应到第二线圈中的电流量用于确定流过导体的电流。
[0006]前述电流传感器中的每一个电流传感器包括物理限制，该物理限制是构造紧凑电气切换设备的主要缺点。互感器、环状磁芯或Rogowski线圈传感器通常需要庞大的安装支架。磁场传感器的第二线圈或铁氧体芯必须围绕关注的导体外围放置，并且导致在电气切换设备的总体封装(package)大小上的不期望的增加。此外，在包括分开的紧密间隔开的导体的诸如三相电动机起动器的多相装置中，对串扰(cross-talk)的可能性或在电流传感器之间的干扰变得很尚。
[0007]除了易受外部磁场影响之外，当前的磁场电流传感器同样受限于它们的感测范围和分辨率。虽然一些已知的传感器包括放大磁场传感器的输出信号的相应电路并且实现更大的感测范围和更高的分辨率，但是在磁场传感器的感测范围中存在改进空间。
[0008]因此，期望有具有宽感测范围和增强分辨率的电流传感器组件。对于这种电流传感器组件，进一步期望提供对外部磁场的改进抗扰。
【发明内容】
[0009]本发明的实施例提供具有宽感测范围、增强分辨率以及对外部磁场改进抗扰的电流传感器组件。
[0010]根据本发明的一个方面，电流感测设备包括:被配置成承载电流的导体，该导体具有在其中形成的电流感测区域。电流感测区域包括:第一边缘电流路径区域，其设置在导体的第一边缘和通过导体的厚度形成的第一槽之间；第二边缘电流路径区域，其设置在导体的第二边缘和通过导体的厚度形成的第二槽之间，第二边缘与第一边缘相对；以及中央电流路径区域，其设置在第一槽和第二槽之间。第一磁场传感器与第一槽对齐，并且第二磁场传感器与第二槽对齐。
[0011]根据本发明的另一方面，电流感测设备包括导体，该导体具有在其中形成的多个分立(discrete)电流路径区域，该多个电流路径区域由通过导体的厚度形成的多个槽分隔。电流感测设备同样包括磁场传感器对，该磁场传感器对被放置成感测在多个电流路径区域的中央电流路径区域中的磁场。
[0012]根据本发明的另一方面，电流感测设备包括母线，该母线具有在其中形成的多个槽，该母线具有:第一电流路径区域;第二电流路径区域；以及位于第一和第二电流路径区域之间的中央电流路径区域。磁场传感器对设置在第一电流路径区域和第二电流路径区域之间以感测由通过中央电流路径区域的电流产生的磁场。
[0013]本发明的各种其它特征和优点将从以下详细描述和附图中显而易见。【附图说明】
[0014]附图示出目前预期用于实现本发明的优选实施例。
[0015]在附图中:
[0016]图1是根据本发明的实施例的电流感测组件的示意性顶视图。
[0017]图2是根据本发明的实施例的图1的电流感测组件的截面图。
[0018]图3是根据本发明的另一个实施例的图1的电流感测组件的截面图。
[0019]图4是根据本发明的另一个实施例的图1的电流感测组件的截面图。
[0020]图5是根据本发明的另一个实施例的图1的电流感测组件的截面图。
[0021]图6是根据本发明的实施例的电连接到图1的电流感测组件的电路组件的示意性顶视图。
[0022]图7是根据本发明的另一实施例的并入导体的电流感测组件的示意性顶视图。
[0023]图8是根据本发明的实施例的图7的电流感测组件的截面图。
[0024]图9是根据本发明的另一实施例的并入导体的电流感测组件的示意性顶视图。
[0025]图10是根据本发明的另一实施例的并入导体的电流感测组件的示意性顶视图。【具体实施方式】
[0026]在此阐述的本发明的实施例涉及感测在导体中的电流的设备。首先参考图1和图 2,电流感测组件10包括导体12,或具有在导体12的电流感测区域18中形成的第一槽14和第二槽16的母线。在一个实施例中，导体12由诸如亚铁或钢的磁性材料构造，作为非限制性示例。如在图2中所示，槽14、16延伸通过导体12的厚度20。将第一和第二槽14、16设定大小并且放置在导体12上，以形成紧邻导体12的左边缘24放置的第一电流路径区域22,中央电流路径区域26,以及紧邻导体12的右边缘30放置的第二电流路径区域28。如图所示，第一电流路径区域22位于导体12的左边缘24和第一槽14之间，而第二电流路径区域28位于导体12的右边缘30和第二槽16之间。如在图1中所示，通过中央电流路径区域26的电流IDC在针对电流感测区域18的第一端32和第二端34之间的电流Idc3的基本上线性的导电路径中经过。应注意，虽然在此将电流指示为Idc，但是根据替代实施例，电流在性质上可以是AC或DC。[〇〇27]在优选实施例中，槽14、16具有共同的槽宽度36和槽高度38,并且第一和第二电流路径区域22、28具有共同的宽度40。然而，可预期，这些尺寸可在替代实施例中改变。中央电流路径区域26具有宽度42,该宽度42可等于或不同于根据各种实施例的厚度40。可将槽14、 16构造成具有带有方形转角的大致矩形形状，或可替代地，可将第一槽14和第二槽16构造成具有圆形边缘，如在图1中所示，这有利于制造和通过电流感测区域18的电流。圆形边缘有助于防止由于在槽14、16的边缘处集中的电流而导致对导体12的热损坏。因此，圆形边缘槽设计在其中导体12经受高电流电平的应用中是特别有利的。[〇〇28] 第一磁场传感器44与第一槽14对齐，而第二磁场传感器46与第二槽16对齐。第一和第二磁场传感器44、46包括能够测量磁场强度的传感器对。根据各种实施例，第一和第二磁场传感器44、46可以是霍尔效应传感器、磁通门传感器、磁阻(MR)传感器、各向异性磁阻 (AMR)传感器，或巨磁阻(GMR)传感器。在这种实施例中，如在图2中所示，第一和第二磁场传感器44、46可位于与导体12的顶表面或上表面50对齐的第一位置48处。可替代地，第一和第二磁场传感器44、46可位于导体12的上表面50和底表面或下表面54之间的在它们相应的第一和第二槽14、16内的第二位置52处。在一个实施例中，传感器44、46居中在第二位置52中导体12的上表面和下表面50、54之间，因此将传感器44、46设置成垂直于由电流Idc3产生的磁场Bdc。如在图1和图2中所不，在第一和第二位置48、52二者中，磁场传感器44、46既横跨导体12的宽度56且在z轴导体12的共同位置处对齐。[〇〇29]在图3中所示的替代实施例中，第一和第二磁场传感器44、46位于在上表面50处的第一位置48中，并且磁芯组件58位于靠近第一和第二磁场传感器44、46处。磁芯组件58操作以放大对第一和第二磁场传感器44、46作用的磁场。在所不实施例中，磁芯组件58包括被放置成围绕第一和第二磁场传感器44、46的顶杆(top bar)60和U形销(pin)62。然而，可预期， 可将磁芯组件58构造在可替代的几何配置中，诸如例如，销对(每个槽14、16中放置一个销)，单独的顶杆60，或单独的U形销62，或两个U形销62。磁芯组件58可由诸如钢的亚铁材料构造，并且被设计成集中并引导在中央电流路径区域26中由电流IDC3产生的磁通。
[0030]在图4中所示的替代实施例中，第一和第二磁场传感器44、46包括位于在导体12的上表面50和下表面54之间的相应的槽14、16内的Rogowski线圈或电流互感器(CT)线圈。可将这些Rogowski线圈或CT线圈与在图5中所示的替代实施例中的磁芯组件58组合。[〇〇31]再次参考图1和图2,电流IDC在箭头66的大致方向中流过导体12的长度64。槽14、16 引导电流Idc通过电流感测区域18,以使得总电流的第一部分IDC1在箭头68的大致方向中流过左电流路径区域22,总电流的第二部分IDC2在箭头70的大致方向中流过右电流路径区域 28,并且总电流的其余部分IDC3在箭头72的大致方向中流过中央电流路径区域26。在中央电流路径区域26内流动的电流IDC3感应穿过第一和第二磁场传感器44、46的磁场Bdc。[〇〇32]如在图2中所示，因为第一和第二磁场传感器44、46设置在导体12的相对侧上，所以穿过第一磁场传感器44的磁场的z方向分量Bzi与穿过第二磁场传感器46的磁场的z方向分量Bz2相反。因此，来自第一和第二磁场传感器44、46的输出值可彼此相减，以获得两倍的信号幅度。电流感测组件10因而具有对于包括单个磁场传感器的现有技术装置的增强分辨率。
[0033] 第一和第二磁场传感器44、46同样可受到来自附近的电机或附近的电导体的外部磁场BEXT的影响。由于第一和第二磁场传感器44、46彼此的紧密接近，外部磁场BEXT将产生对于每一个磁场传感器44、46在相同方向中作用的相对均勾的磁场。夕卜部磁场Bext对传感器 44、46的影响基本上通过将来自第一和第二磁场传感器44、46的输出值彼此相减来抵消。同样地，电流感测组件10对外部磁场BEXT是相对抗扰或不敏感的。[〇〇34] 外部磁场Bext的均匀性与距外部磁场Bext的来源的距离成反比。因此，通过将传感器44、46放置在靠近槽14、16的内边缘处来减少第一和第二磁场传感器44、46之间的距离 (如在图1中所示)，和/或通过减少在槽14、16之间的路径的宽度42，可将电流感测组件10构造成具有对外部磁场Bext的改进抗扰。传感器44、46的紧密放置最小化对第一和第二磁场传感器44、46作用的非均匀外部磁场的幅度差。[0〇35] 在一个实施例中，如在图6中所不，第一磁场传感器44和第二磁场传感器46的输出电连接到电路组件74，并且特别电连接到切换电路76以及电连接到电路组件74的电流方向检测器78。切换电路76接收来自第一磁场传感器44的电压信号80和来自第二磁场传感器46 的电压信号82。借助于切换电路76的第一输出86和第二输出88,可将这些电压信号80、82通过切换电路76向输出电路84输出。当切换电路76处于第一状态时，它将来自传感器44的电压信号80向第一输出86输出，并且将来自传感器46的电压信号82向第二输出88输出。当切换电路76处于第二状态时，它将来自传感器46的电压信号82向第一输出86输出，并且将来自传感器44的电压信号80向第二输出88输出。在图6中所不的不例性实施例中，将电流方向检测器78构造成当第一电压信号80大于第二电压信号82时控制切换电路76处于第一状态， 并且当第二电压信号82大于第一电压信号80时控制切换电路76处于第二状态。因此，切换电路76将向第一输出86输出第一和第二电压信号80、82中的较大者，并且向第二输出88输出第一和第二电压信号80、82中的较小者。[0〇36]电流方向检测器78同样接收来自第一磁场传感器44的电压信号80和来自第二磁场传感器46的电压信号82。电流方向检测器78使用电压信号80、82来确定通过导体12的电流Idc的方向。特别地，电流方向检测器78基于由第一和第二磁场传感器44、46输出的第一和第二电压信号80、82中的哪一个更大，确定流过导体12的电流IDC的方向。电流方向检测器78 然后基于电流的检测方向向切换电路76输出切换信号，以控制切换电路76在上述的第一状态和第二状态中的一个状态中操作。[〇〇37] 包括差分放大器90的输出电路84电耦接到切换电路76的第一和第二输出86、88。 将差分放大器90构造成接收来自切换电路76的第一和第二电压信号80、82,并放大在电压信号80、82之间的电压差。放大的电压差是向缓冲放大器92输出的对地参考的信号。[〇〇38]如前所述，切换电路76向第一输出86输出第一和第二电压信号80、82中的较大者， 并且向第二输出88输出第一和第二电压信号80、82中的较小者。将差分放大器90调整成从从第一输出86接收的第一和第二电压信号80、82中的较大者减去从第二输出88接收的第一和第二电压信号80、82中的较小者。因此，差分放大器90确保放大的电压差总是具有正值， 而不管电流Idc的方向如何。[〇〇39] 在一个实施例中，输出电路84同样包括可选缓冲放大器92(以虚线示出)，该可选缓冲放大器92接收来自差分放大器90的放大的电压差，并进一步放大该电压差。缓冲放大器92用作在电流感测组件10和其它电路部件之间的缓冲器，并且可提供缩放和/或电平移位的功能。可预期，缓冲放大器92可用于将输出电路84的输出电平范围匹配于由后续电路 (诸如例如但不限于，在电路中断器中的控制和跳闸功能电路)使用的输出电平范围。进一步预期，缓冲放大器92可由单独的电源电压供电，该单独的电源电压将允许缓冲放大器92 进一步放大超出从电流感测组件10的其它部件可用的放大的电压差。
[0040]输出电路84的输出94是与流过导体12的电流IDC的幅度成正比，而不管电流IDC在哪一个方向流动的电压信号。
[0041]现在参考图7和图8,根据本发明的另一个实施例示出了电流感测组件96。电流感测组件96包括与关于电流感测组件10(图1)描述的那些部件相似的若干部件。因此，将适当地涉及相同的参考标号来讨论对电流感测组件10和96共同的元件和部件。[〇〇42]除了与电流感测组件10共同的部件之外，电流感测组件96包括都通过在导体12的电流感测区域102内的导体12形成的第一槽98和第二槽100。在一个非限制性实施例中，槽 98、100具有共同的宽度104和高度106。如图所示，第一槽98和第二槽100沿着导体12的y轴彼此偏移距离108。第一槽98的左端110位于距导体12的左边缘24的距离112处。同样地，第二槽100的右端114位于距导体12的右边缘30的距离116处。在一个实施例中，距离112基本上等于距离116,然而这些距离112、116在替代实施例中可不同。在所示的实施例中，第一和第二磁场传感器44、46紧邻导体12的上表面50放置。可替代地，第一和第二磁场传感器44、 46可位于相应的槽98、100内。[〇〇43]第一槽98的右端118与第二槽100的左端120部分地重叠，由此允许第一和第二磁场传感器44、46沿着导体12的中心线122彼此对齐，该导体12的中心线122平行于通过导体 12的电流Idc的总方向66。第一槽98的右端118和第二槽100的左端120位于距公共y轴122的距离124处。如图所示，槽98、100的布置为在电流感测区域102的第一端128和第二端130之间的电流Idc3在箭头126的大致方向中创建曲线导电路径。由于该曲线导电路径，电流IDC3在磁场传感器44、46中的每一个磁场传感器周围经过约90度。
[0044]如在图7中所示，将槽98、100放置成使得总电流的第一部分IDC1在箭头134的大致方向中流过左电流路径区域132,并且总电流的第二部分IDC2在箭头138的大致方向中流过右电流路径区域136。总电流的其余部分IDC3在箭头126的大致方向中流过槽98、100之间的中央电流路径区域140。
[0045] 如在图8中所示，与图1的电流传感器配置类似，在第一磁场传感器44处的磁场的z 方向分量Bzi与在第二磁场传感器46处的磁场的z方向分量相反。因此，通过从另一磁场传感器46、44中减去一个磁场传感器44、46的输出值，可获得来自一个传感器44、46的信号幅度两倍的输出值。[0046 ]通常，夕卜部磁场Bext的最大来源来自在多相系统的另一相中的电流。例如，在B相中的电流产生对用于A相的电流传感器作用的磁场。通过将第一和第二磁场传感器44、46沿公共的y轴122对齐，传感器44、46与紧邻的导体等距地放置，并且经受来自外部磁场Bext的相对均匀的影响。因此，电流感测组件96的配置提供了对外部磁场Bext显著的抗扰。
[0047]现在参考图9,根据具有在导体12的电流感测区域102内形成的弯曲槽对144、146 的实施例示出了电流感测组件142。将适当地涉及相同的参考标记来讨论与关于电流感测组件1〇(图1)描述的那些电流感测组件的部件类似的电流感测组件142的部件。[〇〇48] 将槽144、146放置成在导体12内的三个电流路径区域148、150、152中的一个电流路径区域中引导总电流Idc66的部分。特别地，将总电流的第一部分IDC1引导通过左电流路径区域150,将总电流的第二部分IDC2引导通过右电流路径区域152,并且将总电流的其余部分 IDC3引导通过中央电流路径区域148。与图7的实施例类似，中央电流路径区域148引导在箭头154的大致方向中的电流IDC3通过在电流感测区域102的第一端128和第二端130之间的曲线导电路径。然而，由于通过槽144、146形成的曲线导电路径，电流Idc3在传感器44、46中的每一个传感器周围经过约180度。[0〇49]如在图9中所不，第一磁场传感器44和第二磁场传感器46沿着导体12的宽度36或x轴对齐。在一个实施例中，将第一和第二磁场传感器44，46放置成居中在相应的弯曲槽144、 146内。在该实施例中，如在图2中所示，例如可将传感器44、46设置在导体12的上表面上或靠近导体12的上表面处，或向下放置到槽中。在另一个实施例中，如在图9中所示的替代位置中所示，将第一和第二磁场传感器44、46放置在中央电流路径区域148内的导体12的上表面上。
[0050] 可将在槽144、146的相应端158、160之间的长度156、中央电流路径区域148的宽度 162、左电流路径区域150的宽度164以及右电流路径区域152的宽度166全部调节以获得与第一磁场传感器44和第二磁场传感器46的感测范围匹配的磁场强度。例如，通过改变槽 144、146的线性部分168、170的长度，可调节左电流路径区域150和右电流路径区域152的相应的宽度164、166。与图1和图7中示出的实施例类似，在第一和第二磁场传感器44、46处的磁场通量密度对于两个传感器44、46处于相反方向中。因此，可减去每个传感器44、46的电压信号的输出值来获得两倍的电压信号幅度。[0051 ] 从附近的电导体或电机感应的任何外部磁场Bext产生对于第一和第二磁场传感器 44、46在相同方向中作用的相对均勾的磁场。因此，从另一传感器46、44的电压输出值减去一个传感器44、46的电压输出值将基本上消除由外部磁场Bext产生的信号。通过减少第一磁场传感器44和第二磁场传感器46之间的距离，诸如通过减少中央电流路径区域148的宽度 162,可实现对任何外部磁场Bext的改进抗扰。减少在第一和第二传感器44、46之间的距离最小化对传感器44、46作用的非均匀外部磁场Bext的幅度差。[〇〇52]根据本发明的另一个实施例在图10中示出了电流感测组件172。此外，将适当地采用相似的参考标记在此涉及对电流感测组件172和电流感测组件10(图1)共同的元件和部件。除了对电流感测组件10共同的部件之外，电流感测组件172的导体12具有穿过其中形成的槽对174、176。如图所示，槽174通常是线性的，而槽176包括第一弯曲部分178、第二弯曲部分180,以及以大致叉形杆(wishbone)或音叉形状彼此相对取向的线性部分182。[〇〇53] 槽174、176的布置创建三个电流路径区域184、186、188，总电流IDC的相应电流部分 1〇〇1、^。2和^。3可流过该三个电流路径区域184、186、188。如在图10中所示，电流路径区域 186引导电流IDC3遵循在电流感测区域102的第一端128和第二端130之间的箭头190的大致方向中的曲线电流路径。如图所示，电流路径区域186将在中心线122的位置处使得电流IDC3 取向为在基本上垂直于中心线122的方向中。因此，由电流IDC3产生的磁场基本上垂直于第一和第二磁场传感器44、46。与图7的实施例类似，电流IDC3在电流感测区域102的曲线电流路径内的传感器44、46中的每一个传感器周围经过约180度。[〇〇54] 根据各种实施例，可改变每个电流路径区域184、186、188的宽度192、194、196和在槽174、176的相应端200、202之间的距离198,以使得由通过中央电流路径区域186的电流所产生的磁场匹配第一磁场传感器44和第二磁场传感器46的所需感测范围。在一个实施例中，调节槽174的长度和槽176的线性部分182的长度，以使得电流路径区域184、188的宽度 192、196基本上相等。[0〇55] 第一磁场传感器44和第二磁场传感器46沿着导体12的公共的y轴对齐。所不的实施例，公共的y轴122是导体12的中心线，然而可预期，可将传感器44、46沿偏移于导体12的中心线的公共的y轴放置。通常，在多相系统中的外部磁场的最大来源来自系统的另一个相中的电流。例如，流过A相导体204的电流Idc_a在位于紧邻B相导体12上的第一和第二磁场传感器44、46上产生外部磁场1^〇^。流过(3相导体206的电流]^(；_(；同样产生外部磁场1^〇'_(；于第一和第二磁场传感器44、46上。沿着导体12的长度对齐第一和第二磁场传感器44、46将传感器44、46设置与紧邻的导体204、206等距，并且因此，提高电流感应组件172对外部磁场Bexta 和Bextj;的抗扰。[0〇56] 根据本发明的实施例，第一磁场传感器44和第二磁场传感器46可位于槽174、176 之内或上方。虽然第一磁场传感器44与槽174对齐，并且第二磁场传感器46与图10中的槽 176的第二弯曲部分180对齐，但是同样可预期，在替代实施例中第一磁场传感器44可与槽 176的弯曲部分178对齐，并且第二磁场传感器46与槽174对齐。可替代地，如在图10中的虚线中所示，传感器44、46可位于在中央电流路径186内的位置处的导体12的上表面上。[〇〇57]虽然本发明的实施例已经在此描述为包括由槽对分隔的三个分立电流路径区域， 但是本领域的技术人员将理解，可根据本公开的总体教导发展各种修改和替代。例如，可预期，在此公开的概念可扩展到包括由三个或更多个槽分隔的四个或更多个分立电流路径区域的电流感测设备。此外，本领域的技术人员将认识到，在此公开的概念可扩展到具有带有与槽14、16(图1)、槽98、100(图7)、槽144、146(图9)以及槽174、176(图10)不同几何形状的槽的电流感测设备。因此，在此公开的特定布置对在此公开的本发明的范围仅是说明性的， 而不是限制性的。[〇〇58]如上面详细所述，本发明的实施例提供了具有对外部磁场改进的抗扰、增强的分辨率和宽检测范围的电流感测设备。电流感测设备包括具有在其中形成的多个电流路径区域的导体，该多个电流路径区域由通过导体形成的槽对分隔。将磁场传感器对相对于该槽对放置以感测由通过电流路径区域中的一个电流路径区域的电流产生的磁场。将电流感测设备构造成使得由附近的电导体或机器产生的外部磁场例如产生对于包括在电流感测设备内的每个传感器在相同方向中作用的相对均匀的磁场。根据各种实施例，该磁场传感器可沿着导体或母线的宽度对齐，或沿着导体的长度(诸如例如导体的中心线)对齐。以这种方式对齐磁场传感器最小化在磁场传感器上的非均勾外部磁场的幅度差。同样可通过减少在磁场传感器之间的距离来获得对外部磁场的改进抗扰。[〇〇59]在此公开的电流感测设备的实施例允许将导体的电流感测区域内的电流缩放以产生磁场，该磁场通过提供用于流过电流感测区域的电流的多个分立导电路径来匹配磁场传感器的感测范围。有利的是，可调节电流感测区域的尺寸以最大化磁场传感器的感测范围，而不会不利地影响导体的结构完整性。在电流感测设备上设置的边缘电流路径区域向导体添加结构强度，并且提供用于流过的总电流的一部分的路径。
[0060]因此，根据本发明的一个实施例，电流感测设备包括被配置成承载电流的导体，该导体具有形成于其中的电流感测区域。电流感测区域包括:第一边缘电流路径区域，其设置在导体的第一边缘和通过导体的厚度形成的第一槽之间；第二边缘电流路径区域，其设置在导体的第二边缘和通过导体的厚度形成的第二槽之间，第二边缘与第一边缘相对；以及中央电流路径区域，其设置在第一槽和第二槽之间。第一磁场传感器与第一槽对齐，并且第二磁场传感器与第二槽对齐。
[0061]根据本发明的另一实施例，电流感测设备包括导体，该导体具有在其中形成的多个分立电流路径区域，多个电流路径区域由通过导体的厚度形成的多个槽分隔。电流感测设备同样包括磁场传感器对，该磁场传感器对被放置成感测多个电流路径区域的中央电流路径区域中的磁场。
[0062]根据本发明的再一实施例，电流感测设备包括母线，该母线具有在其中形成的多个槽，该母线具有:第一电流路径区域、第二电流路径区域、以及位于第一和第二电流路径区域之间的中央电流路径区域。磁场传感器对设置在第一电流路径区域和第二电流路径区域之间以感测由通过中央电流路径区域的电流产生的磁场。
[0063]根据优选实施例已经描述了本发明的实施例，并且应当认识到，除了那些明确陈述的之外，等价、替代和修改是可能的并且在所附权利要求的范围之内。
【主权项】
1.一种电流感测设备，包括:导体，其被配置成承载电流，所述导体具有在其中形成的电流感测区域，所述电流感测 区域包括:第一边缘电流路径区域，其设置在所述导体的第一边缘和通过所述导体的厚度形成的 第一槽之间；第二边缘电流路径区域，其设置在所述导体的第二边缘和通过所述导体的所述厚度形 成的第二槽之间，所述第二边缘与所述第一边缘相对;以及中央电流路径区域，其设置在所述第一槽和所述第二槽之间；以及第一磁场传感器，其与所述第一槽对齐；以及第二磁场传感器，其与所述第二槽对齐。2.根据权利要求1所述的电流感测设备，其中所述第一磁场传感器沿着所述导体的中 心线与所述第二磁场传感器对齐。3.根据权利要求1所述的电流感测设备，其中所述第一磁场传感器沿着所述导体的宽 度与所述第二磁场传感器对齐。4.根据权利要求1所述的电流感测设备，其中所述中央电流路径区域包括从所述电流 感测区域的第一端到所述电流感测区域的第二端的基本上线性的导电路径。5.根据权利要求1所述的电流感测设备，其中所述中央电流路径区域包括从所述电流 感测区域的所述第一端到所述电流感测区域的所述第二端的曲线导电路径。6.根据权利要求1所述的电流感测设备，其中所述第一槽的一部分和所述第二槽的一 部分沿着所述导体的中心线放置。7.根据权利要求1所述的电流感测设备，其中所述第一槽和所述第二槽中的至少一个 是非线性的。8.根据权利要求1所述的电流感测设备，其中所述第一磁场传感器和所述第二磁场传 感器包括霍尔效应传感器、磁阻传感器、磁通门传感器、Rogowski传感器和电流互感器线圈 中的一个。9.根据权利要求1所述的电流感测设备，其中所述中央电流路径区域的宽度小于所述 第一和第二边缘电流路径区域的宽度。10.根据权利要求1所述的电流感测设备，其中由通过所述中央电流路径区域的电流产 生的磁场穿过所述第一和第二磁场传感器；以及其中所述第一磁场传感器与所述第二磁场传感器对齐，以使得在所述第一磁场传感器 中的所述磁场的Z方向分量与在所述第二磁场传感器中的所述磁场的Z方向分量相反。11.一种电流感测设备，包括:导体，其具有在其中形成的多个分立电流路径区域，所述多个电流路径区域由通过所 述导体的厚度形成的多个槽分隔；以及磁场传感器对，其被放置成感测所述多个电流路径区域的中央电流路径区域中的磁 场。12.根据权利要求11所述的电流感测设备，其中所述磁场传感器对中的一个磁场传感 器靠近于所述中央电流路径区域的第一侧处放置;以及其中所述磁场传感器对中的另一个磁场传感器靠近于所述中央电流路径区域的第二侧处放置。13.根据权利要求11所述的电流感测设备，其中所述磁场传感器对紧邻在所述中央电 流路径区域内的所述导体的上表面放置。14.根据权利要求11所述的电流感测设备，其中所述中央电流路径区域包括基本上线 性的电流路径。15.根据权利要求11所述的电流感测设备，其中所述中央电流路径区域包括曲线电流路径。16.—种电流感测设备，包括:母线，其具有在其中形成的多个槽，所述母线包括:第一电流路径区域；第二电流路径区域；以及中央电流路径区域，其位于所述第一和第二电流路径区域之间；以及 磁场传感器对，其设置在所述第一电流路径区域和所述第二电流路径区域之间以感测 由通过所述中央电流路径区域的电流产生的磁场。17.根据权利要求16所述的电流感测设备，其中所述磁场传感器对设置在所述母线的 顶表面和所述母线的底表面之间的多个槽内。18.根据权利要求16所述的电流感测设备，其中所述多个槽包括具有弯曲边缘的线性 槽对。19.根据权利要求16所述的电流感测设备，其中所述磁场传感器对沿着所述母线的中心线对齐。20.根据权利要求16所述的电流感测设备，其中所述第一电流路径区域包括位于所述 母线的第一边缘和所述多个槽中的一个槽之间的所述母线的一部分；以及其中所述第二电流路径区域包括位于所述母线的第二边缘和所述多个槽的另一个槽 之间的所述母线的一部分。
【文档编号】G01R15/20GK105981126SQ201480075083
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2014年12月10日
【发明人】M·A·朱斯, D·R·路德维格
【申请人】伊顿公司