电流检测器件和方法

专利名称：电流检测器件和方法
技术领域：
一般来说，本发明涉及电路元件，更确切地说，在一个示范方面涉及电流检测器件，以及使用和制造相同器件的方法。
背景技术：
在现有技术中公知电流检测器件的无数种不同配置。制造电流检测器件的ー个普通方式是通过使用所谓的“罗柯夫斯基线圏”。罗柯夫斯基线圈是用于测量交变电流(“AC”)的电子器件。典型情况下它由螺旋状线圈组成，引线从一端经由线圈的中心返回并穿过螺旋状线圈到另一端。整个螺旋状线圈然后被置于围绕着将测量其电流的传送交变电流的导线。在线圈中感应的电压正比于在导线中电流的变化率，使得罗柯夫斯基线圈的输出指明了穿过该导线的电流量。可以使得罗柯夫斯基线圈末端开路并易弯曲，允许其围绕着传送电流的导线，而不以其他方式直接地干扰该导线中穿过的电流。典型情况下，罗柯夫斯基线圈利用空气而不是磁芯，所以使罗柯夫斯基线圈的性质既具有相对低的电感量又具有对相对变化快电流的响应。不仅如此，典型情况下罗柯夫斯基线圈的输出高度线性，即使在经受大电流时也如此，比如在电カ传输、焊接或其他脉冲功率应用中使用的电流。此外，正确构造的罗柯夫斯基线圈往往也很抗电磁干扰，从而使得它们能够抵抗外部篡改。不过，由于涉及相对复杂的绕组结构，制造罗柯夫斯基类型线圈的现有技术尝试一直是劳动密集和昂贵的。现有技术中存在有用于生产罗柯夫斯基线圈的无数方法，包括例如以下专利中公开的方法1986年10月7日发布的授予Mercure等人的标题为“Dynamic currenttransducer”的4，616，176号美国专利；1995年5月9日发布的授予Gris等人的标题为“Rogowski coil”的5，414，400号美国专利；1995年8月15日发布的授予Baudart的标题为“Device for measuring an electrical current in congauctor using a Rogowskicoil”的5，442，280号美国专利；1999年11月9日发布的授予Von skarczirinski等人的标题为 “Current-detection coil for a current transformer” 的 5，982，265 号美国专利；2000年7月25日发布的授予Kustera等人的标题为“AC current sensor having highaccuracy and large bandwidth” 的 6，094，044 号美国专利；2001 年 11 月 6 日发布的授予 Kojovic 等人的标题为 “High precision Rogowski coil” 的标题为 “High precisionRogowski coil”的6，313，623号美国专利；2003年9月2日发布的授予Ray的标题为“Current measuring device”的6，614，218号美国专利；2004年5月4日发布的授予Meier 等人的标题为 “Printed circuit board-based current sensor” 的 6，731，193 号美国专利；2004年11月23日发布的授予Saito等人的标题为“Current transformer”的6，822，547号美国专利；2007年6月5日发布的授予Skendzic等人的标题为“PrecisionRogowski coil and method for manufacturing same”的7，227，441 号美国专利;2007年8月7日发布的授予Kovanko等人的标题为“Current sensor arrangement ”的7，253，603号美国专利；2009年5月26日发布的授予Kojovic的标题为“Split Rogowski coil currentmeasuring device and methods” 的 7，538，541 号美国专利；2005 年 11 月 10 日公开的Dupraz等人的标题为“Current transformer with Rogowski type windings comprising an association of partial circuits forming a complete circuit，，的美国专利公开号20050248430 ;2006 年 10 月 5 日公开的 Skendzic 的标题为 “Precision printed circuitboard based Rogowski coil and method for manufacturing same” 的美国专利公开号 20060220774 ;2007 年 12 月 20 日公开的 Mahon 的标题为 “Method and Apparatus forMeasuring Current”的美国专利公开号 20070290695 ;2008 年 I 月 10 日公开的 Wilkerson等人的标题为 “Precision，Temperature-compensated, shielded current measurementdevice”的美国专利公开号20080007249 ；2008年4月3日公开的Rea等人的标题为“High-precision Rogowski Current transformer” 的美国专利公开号 20080079418 ；2008 年 5 月 8 日公开的 Koj ovic 的标题为 “Shielded Rogowski coil assembly andmethods”的美国专利公开号20080106253以及2008年9月4日公开的HOWELL等人的标题为 “Flexible current transformer assembly” 的美国专利号 20080211484。尽管现有技术的电流检测配置林林总总，但是显然需要电流检测器件(包括罗柯夫斯基线圈)既通过针对与现有技术电流检测器件的复杂线圈结构相关联的若干困难等实现低制造成本，又提供了优于现有技术器件的改进的或至少可比的电气性能。理想情况下，这样的解决方案不但对电流检测器件提供了非常低的制造成本和改进的电气性能，而且还提供了高级别的性能一致性和可靠性，方式为在该器件的制造期间限制误差或其他瑕疵的可能性。不仅如此，理想的解决方案还将是至少有些可伸缩的，并且能够确保多种所期望的外形因素。

发明内容
在本发明的第一方面，公开了改进的电流检测感应器件。在一个实施例中，所述电流检测感应器件包括分段绕组元件的多个元件。回路导线使所述分段绕组元件的起头元件与所述分段绕组元件的尾元件电气连接。在一个实施例中，所述分段绕组元件包括分段的绕线管元件，其上部署着许多绕组。在另一个实施例中，所述绕组实际上自立，以至于不需要绕线管或其他内部支持结构。在本发明的第二方面，公开了改进的无定形的电流检测感应器件。在一个实施例中，所述感应器件包括无定形绕组空气线圈的多个线圈。这些空气线圈然后被放置在位于封装头上的相应空穴之内。回路导线使所述无定形线圈的起头线圈与所述无定形线圈的结尾线圈连接。在本发明的第三方面，公开了加入了前述电流检测感应器件的系统装置。在一个实施例中，所述系统装置包括公用配电箱，它加入了改进的电流检测感应器件。所述公用配电箱包括网络接口，它将所述电流检测感应器件收集的数据在网络上传送到某设备或位置(如集中化的知识库或控制中心)进行监视、记账以及/或者控制应用。在本发明的第四方面，公开了制造所述前述器件的若干方法。在一个实施例中，所 述方法包括在多个分段绕线管元件上连续地卷绕绝缘导线。在所述分段绕线管元件的每一个之间布置着回路导线。所述回路导线然后与所述绝缘导线电气连接，以便形成所述电流检测感应器件。在本发明的第五方面，公开了使用所述前述装置的若干方法。在本发明的第六方面，公开了可伸缩的感应器件。在一个实施例中，所述器件包括许多绕组段，并且绕组段的数量(和/或每段的匝数)能够按期望变化，以便在更高的性能与更高的制造成本之间达到期望的折衷。在本发明的第七方面，公开了低成本高精度的感应器件。在一个实施例中，使用了许多段以便实际上接近圆形、连续的罗柯夫斯基线圈器件。在本发明的第八方面，公开了用户可调的多线圈装配。在一个实施例中，叠合了两个或多个分段线圈(即以具有同芯轴的并列部署)，使得围绕所述共轴的所述线圈的角度部署(旋转)能够由安装者或终端用户改变，以及/或者出现的线圈数量能够被改变。由于一个线圈的所述段被置于关于所述其他线圈的段的不同位置(以及/或者所述线圈的数量的增加或减少)，所以所述器件的输出将变化，从而允许所述安装者/用户将所述线圈装配的有效输出“调整”到所述期望的性能级别。在另一个实施例中，所述两个或多个线圈是基本上彼此同心的，所以它们具有不同的半径。同样，当所述线圈的相对位置改变(以及/或者线圈的数量改变)时，所述线圈的输出也将改变，并且能够被调整或调节到期望的性能级别。不仅如此，在另一个实施例中，所述不同线圈的垂直间隔或部署(无论处于“叠合”还是“同心”配置)能够被改变，从而增加/减少所述线圈的耦合或相互作用。在本发明的第九方面，公开了具有导线容纳插入的线圈器件。在一个实施例中，所述器件包括以上引用类型的段线圈，它进一步包括中心部分，适于在所述线圈中心区域内的预订位置处定向和放置被监视的一条或多条导线。在本发明的第十方面，公开了用于前述电流检测感应器件的支持结构。在一个实施例中，所述支持结构包括多个绕线管元件。所述绕线管元件的至少某部位还包括连接部件，被用于将某绕线管元件与某相邻绕线管元件联结。在本发明的第十一方面，公开了用在前述电流检测感应器件中的绕线管元件。在一个实施例中，所述绕线管元件包括绕线管元件，它界定了内部体积并且进ー步具有与所述绕线管元件相关联的绕组外直径。一凸缘部件对也被布置在所述绕线管元件的对立端上。在一个变形中，所述凸缘部件对的至少ー个包括在其中布置的导电夹片。在又一个变形中，所述内部体积包括回路导线支持部件，它将回路导线定位在关于所述绕线管元件的预定位置。在本发明的第十二方面，公开了电流检测感应器件。在一个实施例中，所述器件包括多个绕线管元件，每个元件都具有在其上缠绕导电绕组的ー个或多个端子，以及在其中存在孔的印刷电路板。所述多个绕线管元件被布置在所述孔周围，并且经由所述印刷电路板彼此电气连接。在一个变形中，所述器件进ー步包括回路导线，它将所述多个绕线管元件的首元 件与所述绕线管元件的尾元件电气地交接。在另ー个变形中，所述多个绕线管元件的至少两个经由铰链连接彼此被物理地连接。在又一个变形中，所述多个绕线管元件的至少三个经由多个铰链连接的一个或多个彼此分别物理地连接，其中第一铰链连接布置在第一绕线管元件绕组通道的第一侧，而第二铰链连接布置在所述第一绕线管元件绕组通道的第二侧。在进ー步变形中，所述绕线管元件的每ー个都包括一凸缘对，其中绕组绕线轴基本上布置在其之间，所述导电绕组缠绕在所述绕组绕线轴上。所述ー个或多个端子包括如加入在所述至少一个凸缘对的至少侧壁中的自引导端子。在再一个变形中，所述多个绕线管元件包括三个或更多绕线管元件，其中所述导电绕组的起始和结束部位被布置在所述三个或更多绕线管元件的非末端绕线管元件上。在进ー步的变形中，所述导电绕组包括布置在所述绕线管元件的一个或多个绕组筒上的多个层，并且所述层的至少ー层包括屏蔽层，用于减轻外部电磁场的影响。在另ー个变形中，所述多个层包括两层或更多层屏蔽层；以及两层或更多层电流检测层。所述两层或更多层屏蔽层和所述两层或更多层电流检测层彼此交织。在另ー个实施例中，所述电流检测感应器件包括多个线性缠绕的感应元件，每个元件都包括一凸缘对；在所述凸缘对之间布置的绕组通道；在所述绕组通道中布置的多层导电绕组；以及ー个或多个铰链部件；以及包括导线容纳孔的外売。所述多个线性缠绕的感应元件以基本上交替或锯齿形的形式被集体地布置在所述导线容纳孔的周围。在一个变形中，所述多层绕组的至少ー层包括屏蔽层，并且所述屏蔽层的缠绕方向在相邻布置的线性缠绕感应器件之间交替。在另ー个变形中，所述导线容纳孔包括将由所述线性缠绕的感应元件检测的集成的导线。在进ー步变形中，所述外壳进ー步包括多个端子，用干与印刷电路板电气地交接。在再一个变形中，所述外壳包括多个对齐部件，当在其中容纳所述线性缠绕的感应元件吋，以所述交替或锯齿形的形式布置所述线性缠绕的感应元件。在本发明的第十三方面，公开了制造电流检测感应器件的方法。在一个实施例中，所述方法包括将导电绕组的第一端固定到多个分段绕组元件之一；按顺序在所述多个分段绕组元件上连续地缠绕所述导电绕组；以及将所述导电绕组的第二端固定到所述多个分段绕组元件之一。在一个变形中，所述固定的导电绕组的所述第一端和所述第二端被固定到所述多个分段绕组元件的同一个。所述顺序包括例如从所述多个分段绕组元件的中间ー个横越到所述多个分段绕组元件的第一端分段绕组元件；从所述多个分段绕组元件中的第一端分段绕组元件横越到所述多个分段绕组元件的第二端分段绕组元件；以及从所述多个分段绕组元件中的第二端分段绕组元件横越回到所述多个分段绕组元件中的中间ー个。在另ー个变形中，固定所述第一端的动作包括将所述导电绕组端接到所述多个分段绕组元件之一上出现的自引导端子上。



连同附图按照以下阐述的详细说明，本发明的特征、目的和优点将变得更加显而易见，其中图I是透视图，展示了根据本发明原理的罗柯夫斯基线圈器件的第一个实施例；图IA是透视图，展示了根据本发明原理的图I中罗柯夫斯基线圈的头部；图IB是沿着图IA中线段1B-1B获得的透视截面图；图IC是透视图，展示了根据本发明原理的由分段或连续应用粘合剂所形成的罗柯夫斯基线圈；图ID是顶部的正视图，展示了根据本发明原理的具有重叠导线末端的现场可安装的罗柯夫斯基线圈器件；图IE是顶部的正视图，展示了根据本发明原理的具有相邻导线末端的现场可安装的罗柯夫斯基线圈器件；图2是透视图，展示了根据本发明原理的罗柯夫斯基线圈器件的第二个实施例；图2A是沿着图2中线段2A-2A获得的透视截面图；图2B是根据本发明原理的正如图2展示的单个罗柯夫斯基线圈段的透视图；图2C是从不同角度显示的图2B中展示的单个罗柯夫斯基线圈段的透视图；图3是透视图，展示了根据本发明原理的罗柯夫斯基线圈器件的第三个实施例的单个罗柯夫斯基线圈段；图3A是图3中展示的罗柯夫斯基线圈段的侧面正视图；图3B是透视图，展示了四(4)个装配的如图3中展示的罗柯夫斯基线圈段，形成了根据本发明原理的罗柯夫斯基线圈器件的一半；图3C是透视图，展示了根据本发明原理的绕组芯轴上安装的图3B的四(4)个装配的罗柯夫斯基线圈段；图3D是图3C所示的绕组芯轴上安装的罗柯夫斯基线圈段的侧面正视图；图4是透视图，展示了根据本发明原理的罗柯夫斯基线圈器件的第四个实施例的单个罗柯夫斯基线圈段；图4A是透视图，展示了根据本发明原理的两个头段之间安装的两个缠绕的如图4中展示的罗柯夫斯基线圈段；图4B是透视图，展示了根据本发明原理的绕组芯轴上安装的八(8)个装配的图4的罗柯夫斯基线圈段；图5是透视图，展示了根据本发明原理的罗柯夫斯基线圈器件的第五个实施例的单个罗柯夫斯基线圈段；图5A是侧面正视图，展示了图5的单个罗柯夫斯基线圈段；图5B是透视图，展示了根据本发明原理可安装在一起的两个图5的罗柯夫斯基线圈段；图5C是透视图，展示了根据本发明原理的绕组芯轴上安装的八(8)个装配的图5的罗柯夫斯基线圈段；图6是透视图，展示了根据本发明原理的罗柯夫斯基线圈器件的第六个实施例的单个罗柯夫斯基线圈段；
图6A是侧面正视图，展示了图6的单个罗柯夫斯基线圈段；图6B是透视图，展示了根据本发明原理可安装在一起的两个图6的罗柯夫斯基线圈段；图6C是透视图，展示了根据本发明的原理适于容纳外围接线的线圈段的另一个实施例；图7是侧面正视图，展示了根据本发明的原理穿过电流检测器件导线的多个位置；图8是顶部正视图，展示了根据本发明的原理在矩形电力导线的周围放置的罗柯夫斯基线圈器件的替代结构；图8A是顶部正视图，展示了根据本发明的原理图8的罗柯夫斯基线圈器件的第一个示范实施例，其上加入了对齐结构元件，以防止偏斜和偏离；图SB是本发明的检测器件另一个实施例的顶部正视图，适于用于4边(如矩形)汇流条(盖已去除);图8B-1是图SB中器件的横截面，沿着线段8B-1-8B-1获得，盖已安上。图9是侧面正视图，展示了根据本发明的原理的罗柯夫斯基线圈器件的替代结构；图10是根据本发明的原理，制造图I-IB的电流检测装置的流程图；图11是根据本发明的原理，制造图2-2C和图4-4B的电流检测装置的流程图；图12是根据本发明的原理，制造图3-3D的电流检测装置的流程图；图13是根据本发明的原理，制造图5-5C的电流检测装置的流程图；图14是根据本发明的原理，制造图6-6B的电流检测装置的流程图；图15A是根据本发明原理的示范叠合罗柯夫斯基线圈器件的透视图；图15B是图15A的叠合罗柯夫斯基线圈器件的顶部正视图；图15C是图15A的叠合罗柯夫斯基线圈器件的可调实施的透视图；图I 是根据本发明原理的可调叠合罗柯夫斯基线圈器件的第二个示范实施例的透视剖面图；图15E是根据本发明原理的同心叠合的罗柯夫斯基线圈器件的顶部正视图；图16是透视图，展示了根据本发明原理的罗柯夫斯基线圈段的第七个实施例的一部分；
图16A是透视图，展示了图16的罗柯夫斯基线圈段，与其他相同段链接在一起形成罗柯夫斯基线圈器件；图16B是罗柯夫斯基线圈器件和外壳的第七个实施例的分解透视图；图16C是沿着图16B中线段16C-16C获得的剖视图；图16D是与图16B中展示的罗柯夫斯基线圈器件相关联的底部外壳部分的顶部正视图；图17是透视图，展示了根据本发明原理的罗柯夫斯基线圈段的第八个实施例；图17A是透视图，展示了图17的罗柯夫斯基线圈段，与其他相同段链接在一起形成罗柯夫斯基线圈器件；图17B是沿着图17A中线段17B-17B获得的剖视图；
图18A是透视图，展示了根据本发明一个实施例的罗柯夫斯基线圈段的起始夹片插入；图18B是透视图，展示了根据本发明一个实施例的罗柯夫斯基线圈段的结束夹片插入；图18C是透视图，展示了根据本发明一个实施例将罗柯夫斯基线圈段插入到绕组芯轴上；图18D是透视图，展示了根据本发明一个实施例将软线装配安装到绕线管段凹槽中；图18E是透视图，展示了根据本发明的原理，缠绕过程的一个实施例的起始；图18F是剖视图，展示了根据本发明一个实施例在第一个罗柯夫斯基线圈段上布置的层状绕组；图18G是透视图，展示了根据本发明一个实施例的罗柯夫斯基线圈段之间的绕组通道；图18H是根据本发明一个实施例被安装在绕组芯轴上并缠绕的罗柯夫斯基线圈段的透视图；图181是透视图，展示了根据本发明一个实施例该绕组被端接到起始夹片；图18J是剖视图，展示了根据本发明一个实施例在第一个罗柯夫斯基线圈段上的屏蔽层绕组；图18K是根据本发明一个实施例被安装在绕组芯轴并以屏蔽层缠绕的罗柯夫斯基线圈段的透视图；图18L是透视图，展示了根据本发明一个实施例在绕组屏蔽层上缠绕胶带层；图18M是透视图，展示了根据本发明一个实施例该绕组被端接到结束夹片；图18N是透视图，展示了根据本发明一个实施例回路导线的插入；图180是透视图，展示了根据本发明一个实施例完成线导线的插入；图18P是顶部正视图，展示了根据本发明一个实施例，将罗柯夫斯基线圈段插入到头中；图18Q是透视图，展示了根据本发明一个实施例将线状导线安装在罗柯夫斯基头中；图18R是透视图，展示了根据本发明一个实施例将环氧树脂沉淀在罗柯夫斯基器件的头中；图18S是透视图，展示了使用图18A-18R中展示的过程所制造的罗柯夫斯基线圈器件；图19A是表面可安装绕线管元件的透视图，用于根据本发明一个实施例的罗柯夫斯基线圈器件中；图19B是示范罗柯夫斯基线圈器件的俯视图，它采用了图19A的表面可安装绕线管元件；图19C是图19B中展示的罗柯夫斯基线圈器件的透视图；图20A是根据本发明的另一个实施例的表面可安装线圈装配的透视图；图20B是图20A的表面可安装线圈装配的透视图，显示了各个绕线管元件的铰链 部件；图21是采用了两个基底和图19A的表面可安装绕线管元件的罗柯夫斯基线圈器件的透视图；图22是根据本发明实施例的双铰链绕线管装配的透视图； 图23A是根据本发明的原理布置在汇流条周围的“锯齿形”绕线管布局的第一个实施例的俯视图；图23B是根据本发明实施例布置在汇流条周围的锯齿形绕线管布局的第二个实施例的俯视图；图24是根据本发明实施例的闭环式锯齿形绕线管的罗柯夫斯基线圈器件的俯视图；图25A是根据本发明实施例的非闭环式传感器和绕线管布局的第一个实施例的俯视图；图25B是根据本发明实施例的非闭环式传感器和绕线管布局的第二个实施例的俯视图；图26是根据本发明实施例的具有集成汇流条的罗柯夫斯基线圈器件的透视图；图27A是根据本发明实施例的表面可安装罗柯夫斯基线圈器件的透视图；图27B是安装在基底上的图27A的表面可安装罗柯夫斯基线圈器件的透视图；图28是根据本发明实施例，具有内建串扰补偿的多传感器模块的俯视图；图29A是流程图，展示了根据本发明的实施例，第一种示范罗柯夫斯基线圈器件缠绕技术，引出线位于中心绕线管上；图29B是流程图，展示了根据本发明的实施例，第二种示范罗柯夫斯基线圈器件绕组技术，引出线位于中心绕线管上；图30是根据本发明的实施例的叠绕线圈结构的正视图；图31是流程图，展示了根据本发明原理的交替方向屏蔽绕组；图32是剖视图，展示了根据本发明一个实施例在第一个罗柯夫斯基线圈段上布置的交织屏蔽绕组；图33是俯视图，展示了根据本发明实施例的各个绕线管段的屏蔽；图34是俯视图，展示了根据本发明实施例在电流传感器的内直径上的屏蔽；图35A是根据本发明的实施例，安装多线圈电流检测装置的电路板的第一个实施例的透视图；图35B是根据本发明的实施例，安装多线圈电流检测装置的电路板的第二个实施例的透视图；图35C是流程图，展示了图35A或35B的多线圈电流检测装置的交替缠绕结构。文本公开的全部图件都是Pulse Engineering, Inc拥有版权2009-2010。保留所有权利。
具体实施例方式
现在对附图进行参考，其中相同的附图标记始终是指相同的部分。正如本文所使用，术语“绕线管”和“模”(或“成型器”)用于不限制地指在感应器 件上或感应器件内或作为其部分部署的任何结构或组件，它有助于形成或维持该器件的一个或多个绕组。正如本文所使用，术语“电气组件”和“电子组件”可交替地使用，并且指适于提供某种电气和/或信号调节功能的组件，不限制地包括感应电抗器(“扼流圈”)、变压器、滤波器、晶体管、有缺口的环形磁心、电感器(耦合或以其他方式)、电容器、电阻器、运算放大器以及二极管，无论是分立组件还是集成电路，无论是单独的还是组合的。正如本文所使用，术语“感应器件”是指使用或实施感应的任何器件，不限制地包括电感器、变压器和感应电抗器(即“扼流圈”)。正如本文所使用，术语“网络”和“承载网络”一般是指任何类型的数据、电信或其他网络，不限制地包括数据网络(包括MAN、PAN、WAN、LAN、WLAN、微网、微微网、互联网和内联网)、混合光纤同轴(HFC)网络、卫星网络、蜂窝网络以及电视网络。这样的网络或其部分可以利用任何一种或多种不同的拓扑(如环形、总线、星形、回路等)、传输媒介(如有线/RF电缆、RF无线、毫米波、光等)以及/或者通信或网络协议(如S0NET、D0CSIS、IEEE标准802. 3、802. 11、ATM、X. 25jm**、3GPP、3GPP2、WAP、SIP、UDP、FTP、RTP/RTCP、H. 323 等)。正如本文所使用，典型情况下，术语“网络接口 ”或“接口 ”是指与组件、网络或过程的任何信号、数据、或软件接口，不限制地包括以下设备的接口 火线(如FW400、FW800等)、USB (如 USB2、USB 3. O、USB On-the-Go 等)、以太网(如 10/100，10/100/1000 (吉比特以太网)> IO-Gig-E 等)、MoCA、光纤(如 PON、DffDM 等)、串行 ATA (如 SATA, e-SATA, SATAII )、Ultra-ATA/DMA、同轴系统(如TVnet )、射频调谐器(如带内或00B、电缆调制解调器等)，WiFi (802. lla, b，g，n)、WiMAX (802. 16), PAN (802. 15)、IrDA 或其他无线家族。正如本文所使用，术语“信号调节”或“调节”应当被理解为包括，但是不限于，信号电压变换、滤波和降噪、信号分离、阻抗控制和校正、电流限制、电容量控制以及时间延迟。正如本文所使用，术语“顶部”、“底部”、“侧面”、“向上”、“向下”等仅仅暗示一个组件与另一个组件的相对位置或几何关系，而绝不暗示绝对的参考框架或任何要求的朝向。例如，当某组件被安装到另一个器件(如某PCB的下面)上时，其“顶部”部位实际上可能位于“底部”部位之下。正如本文所使用，术语“无线”意味着任何无线信号、数据、通信或其他接口，不限制地包括 Wi-Fi、蓝牙、3G (如 3GPP、3GPP2 和 UMTS)、HSDPA/HSUPA、TDMA、CDMA (如 IS-95A、WCDMA 等)、FHSS, DSSS、GSM、PAN/802. 15、WiMAX (802. 16) ,802. 20、窄带 /FDMA、OFDM、PCS/DCS、模拟蜂窝、⑶H)、卫星系统、毫米波或微波系统、光线、声波和红外线(即IrDA)。综述本发明特别提供了改进的低成本电流检测装置以及制造和使用相同装置的方法。在一个实施例中，电流检测装置分段形成，在示范实施例中，它们一般实质上为直线所以便利该装置的绕线。形成的分段随后被放置在复杂的几何结构中，比如圆形、多边形或椭圆环形/螺旋管形几何结构。虽然环形几何结构是常见的，但是形成的分段能够适于各种各样的几何结构使用，其中它们围绕其形成的导线实质上不规则。除了基本上固定的形状外，本文公开的附加实施例也适于可变形的装配。优选情况下，上述“分段的”线圈方式允许控制该器件的制造成本，与要求的性能或精度级别相平衡。在对给定应用要求更高的精度时，能够采用更多段(以及/或者每段更多匝数)，一般来说也对应于更高的制造成本。在低精度的应用中，可以使用段和/或匝数 不多的低精度器件，从而对于要求的精度级别提供可能的最低成本。在一个示范实施例中，这些段按绕线管元件形成，优选情况下，其部件和/或几何结构便于其装配在最终完成的电流检测装置中。这些绕线管元件包括一个或多个铰链连接、对齐部件、模制柔顺网等以便方便装配。在替代实施例中，这些段从自支持的粘合的线绕组形成，它们随后被放置在保护头元件中。也利用了一条或多个条回路导线或直通导线，电气连接到绕组以形成电流检测装置。此外，本文公开的某些实施例包括了夹物模压的或后插入的导电夹片，它不仅可以用于约束导线(即以便在该绕组被缠绕到绕线管元件以前固定它)，而且可以用于将外部引线电气连接到该绕线管元件绕组，从而方便了形成罗柯夫斯基线圈器件所需要的电气连接。还公开了在某些实施例中使用的在绕线管元件外部凸缘上形成的凸耳。这些凸耳被包含在对应的成对孔中，以便在线圈运行期间提供对齐和稳定性。在该器件的示范实施例中，形成的头和/或绕线管元件具有若干部件，优选情况下，它们被加入到该器件的几何结构中，以便支持和关于该器件上绕组精确地定位回路导线。回路导线的定位能够相对于性能考虑因素和制造考虑因素都进行权衡，以便提供高性能和低成本的电流检测装置。该导线的定位甚至可以实际上是可变的；如通过支持该导线多个不同位置的结构。还公开了该器件的“自由空间”或“无形态”的实施例，其中形成和使用绕组的匝(以及段本身)时没有绕线管或其他支持结构。在一个变形中，使用了所谓的“粘合”导线，其中绕组的各匝被选择地彼此粘合(如经过热活化的粘合剂或其他物质)，以便使这些匝彼此相对维持在期望的位置和方向，从而免除绕线管并降低制造成本。在另一个变形中，绕组(和中心导线)被封装在聚合物或其他封装化合物中，它将绕组和导线“灌封”在相对位置，并且增加了机械稳定性和刚性。还公开了自引导的实施例，它采用例如表面安装端接，允许这些段的每一个被(电气和机械地)焊接到基础电路板。还预想了“可调的”实施例，将两(2)个或更多前述电流检测装置彼此相邻放置，以便校正与段有关的电气性能缺陷，以及/或者允许由用户或安装人选择调整线圈性能。在一个实施例中，将两个或更多线圈以叠合的或并列的朝向排列，并且彼此相对放置，以便互相抵消或减轻与线圈段之间的间隙相关联的漏磁。在另一个变形中，这两个或更多线圈基本上是同心的。还公开了“开放”实施例(即不形成闭合结构的实施例)。不仅如此，还介绍了多种器件包装选项(比如包括集成汇流条连接的包装选项)，以及多种绕组和屏蔽结构，它们能够用于本文介绍的分段绕线管和绕线管装配的多个实施例。示范实施例的详细描述现在提供本发明的装置和方法的多个实施例和变形的详细描述。虽然主要在电流检测器件的语境中讨论，尤其是在根据罗柯夫斯基原理运行的电流检测器件的一个实施例中讨论，但是本文讨论的多种装置和方法不限于此。事实上，本文介绍的装置和方法中有许多在制造许多复杂线圈配置(比如缠绕的圆环形)中都是有用的，它们能够受益于本文介绍 的分段制造方法和装置，包括不采用或不需要直通或回路导线的器件。此外,应当进一步地认识到，关于特定实施例讨论的某些部件在许多实例中能够容易地适于在本文介绍的一个或多个其他预期的实施例中使用。给出了本公开，本领域的普通技术人员将容易认识到本文介绍的部件中有许多在所介绍的特定实例和实现之外拥有更广泛的用途。罗柯夫斯基线圈原理_为了更好地理解本文后面介绍的示范线圈的制造方法实现中的多种设计考虑因素，有必要理解制约罗柯夫斯基类型线圈行为的基本原理。正如在电子领域中被充分理解，由罗柯夫斯基线圈产生的电压服从以下等式(I)等式⑴
权利要求
1.一种电流检测感应器件，包括 多个绕线管元件，每个元件都具有导电绕组缠绕其上的一个或多个端子；以及 印刷电路板，其中存在有孔； 其中，所述多个绕线管元件被布置在所述孔周围，并且经由所述印刷电路板彼此电气连接。
2.根据权利要求I的感应器件，进一步包括 回路导线，将所述多个绕线管元件的首元件与所述绕线管元件的尾元件电气地连接。
3.根据权利要求I的感应器件，其中，所述多个绕线管元件中的至少两个经由铰链连接彼此被物理地连接。
4.根据权利要求3的感应器件，其中，所述多个绕线管元件中的至少三个经由多个铰链连接的一个或多个彼此分别物理地连接，第一铰链连接布置在第一绕线管元件绕组通道的第一侧，而第二铰链连接布置在所述第一绕线管元件绕组通道的第二侧。
5.根据权利要求I的感应器件，其中，所述绕线管元件中的每一个都包括绕组绕线轴基本上布置在其之间的一凸缘对，所述导电绕组缠绕在所述绕组绕线轴上。
6.根据权利要求5的感应器件，其中，所述一个或多个端子包括加入在所述凸缘对中的至少之一的至少侧壁中的自弓I导端子。
7.根据权利要求I的感应器件，其中，所述多个绕线管元件包括三个或更多绕线管元件，所述导电绕组的起始和结束部位被布置在所述三个或更多绕线管元件的非末端元件上。
8.根据权利要求I的感应器件，其中，所述导电绕组包括布置在所述绕线管元件的一个或多个绕组筒上的多个层。
9.根据权利要求8的感应器件，其中，所述层中的至少一个包括屏蔽层，用于至少减轻运行期间的电磁噪声传输。
10.根据权利要求9的感应器件，其中，所述多个层包括 两层或更多层屏蔽层；以及 一层或多层电流检测层； 其中，所述两层或更多层屏蔽层和所述一层或多层电流检测层彼此交织。
11.根据权利要求I的感应器件，其中，所述绕线管元件的至少一部分进一步包括 一凸缘对； 在所述凸缘对之间布置的绕组通道； 在所述绕组通道中布置的多层导电绕组；以及 一个或多个铰链部件。
12.根据权利要求11的感应器件，进一步包括外壳，该外壳包括导线容纳孔。
13.根据权利要求12的感应器件，其中，所述多个绕线管元件以基本上交替或锯齿形的形式被集体地布置在所述导线容纳孔周围。
14.根据权利要求11的感应器件。其中，所述多层绕组层中的至少一层包括屏蔽层。
15.根据权利要求14的感应器件。其中，所述屏蔽层的缠绕方向在相邻布置的线性缠绕感应器件之间交替。
16.根据权利要求12的感应器件，其中，所述导线容纳孔包括将由所述缠绕的绕线管元件检测的集成的导线。
17.根据权利要求12的感应器件，其中，所述外壳进一步包括多个端子，用于与印刷电路板电气地交接。
18.根据权利要求12的感应器件，其中，所述外壳包括多个对齐部件，当在其中容纳所述绕线管元件时，以基本上交替或锯齿形的形式布置所述绕线管元件。
19.一种制造电流检测感应器件的方法，包括 将导电绕组的第一端固定到多个分段绕组元件之一； 按顺序在所述多个分段绕组元件上连续地缠绕所述导电绕组；以及 将所述导电绕组的第二端固定到所述多个分段绕组元件之一。
20.根据权利要求19的方法，其中，所述固定的导电绕组的所述第一端和所述第二端被固定到所述多个分段绕组元件中的同一个。
21.根据权利要求20的方法，其中，所述顺序包括 从所述多个分段绕组元件的中间一个横越到所述多个分段绕组元件的第一端分段绕组元件； 从所述多个分段绕组元件的所述第一端分段绕组元件横越到所述多个分段绕组元件的第二端分段绕组元件；以及 从所述多个分段绕组元件的所述第二端分段绕组元件横越回到所述多个分段绕组元件的所述中间一个。
22.根据权利要求19的方法，其中，固定所述第一端的所述动作包括将所述导电绕组端接到所述多个分段绕组元件中的一个上出现的自引导端子上。
全文摘要
一种低成本、高精度的电流检测器件以及使用和制造方法。在一个实施例中，电流检测装置包括为了便利制造过程而分段制造的罗柯夫斯基型线圈。在示范实施例中，电流检测装置段包括多个绕线管元件，它们被缠绕并且随后形成复杂的几何形状，比如环样形状。在替代实施例中，采用了粘合的绕组，它们允许在没有绕线管或成型器的情况下形成段。在又一个替代实施例中，两个或更多上述电流检测器件被叠合成组。还公开了制造和使用上述电流检测装置的方法。
文档编号G01R19/00GK102770772SQ201180010430
公开日2012年11月7日 申请日期2011年1月6日 优先权日2010年1月7日
发明者F·迈克尔, J·D·林特, V·阿尔达科, 金甫学 申请人:普尔斯电子股份有限公司