CN202929086U

CN202929086U - 一种测量电流的装置

Info

Publication number: CN202929086U
Application number: CN 201220462889
Authority: CN
Inventors: 王永凡
Original assignee: Lust Reenergy Technology (shanghai) Co Ltd; LTI Drive Systems Shanghai Co Ltd
Current assignee: Lti Reenergy Shanghai Co ltd
Priority date: 2012-09-12
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2022-09-12

Abstract

本实用新型提出一种测量电流的装置，其特征在于包括：n个导体（n≥2并为自然数）；以及（n-1）个磁阻传感器；所述n个导体分布在所述（n-1）个磁阻传感器附近，所述磁阻传感器检测所述n个导体中电流产生的磁场强度偏差。本实用新型结构简单、紧凑，同时使用铁氧体磁芯可以减少涡流，降低集肤效应或邻近效应的电磁影响，屏蔽外部磁场干扰。

Description

一种测量电流的装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于在多个导体中测量电流的装置，其中n是自然数并且≥2。

背景技术

众所周知，当测量电流时使用磁阻传感器，其输出信号与所测电流成正比，可参看德国DE-PS 43 00 605 C2。磁阻传感器可以用来对电流强度进行辅助测量，例如电流所产生的磁场以及由传感器测量到的磁场梯度。

通常，在测量多相电流时使用霍尔传感器。由于霍尔传感器物理上规定的磁敏，它的缺点就是铁芯（叠片铁芯或磁性材料）必须来引导磁通及集中磁场。这样就会导致相对大的体积，这对于集成设备的平面设计是一个阻碍，例如混合式电路。另外，必须将霍尔传感器安装在磁通集中器上的气隙，这样如果所测导体不能与铁芯充分绝缘，就增加了保持气隙和漏电路径上的花费。

根据在欧洲专利EP 597 404 A2中描述的另一个已知技术，使用比所测的电流数量少的传感器，即可进行测量。例如，两个传感器来检测三相导体的电流。根据该技术，它不是测量个别导体磁场，而是通过测量个别磁场的叠加的一个多导体***产生的总磁场，也就是电导体磁场。用矢量的方式测定磁场强度需要得知既定角度。因此需要复杂计算，这样是不可取的。

此外，在已知技术中，对于传感器有个要求，即提供电气测量信号，与矢量磁场强度成比例。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了提供用于测量至少在2个导体中的电流的装置，通过使用技术上简单及紧凑设计的测量装置并通过简单计算得出期望值。

根据本实用新型，磁阻传感器被用作梯度计来检测在由导体电流产生的磁场强度的偏差，例如当有n个导体时，就有n-1个数量的变量。根据本实用新型，可通过简单计算得出期望值。

根据本实用新型的一种测量电流的装置，其特征在于包括：n个导体（n≥2并为自然数）；以及（n-1）个磁阻传感器；所述n个导体分布在所述（n-1）个磁阻传感器附近，所述磁阻传感器检测所述n个导体中电流产生的磁场强度偏差。

其中，至少所述n个导体之一的至少一部分被一绝缘组件包围。

其中，所述绝缘组件由铁氧体组成。

其中，在所述（n-1）个磁阻传感器的每个测量区域至少提供一个绝缘组件。

其中，所述绝缘组件为E型横截面。

其中，所述电流导体绝缘的排布于组件的分支之中。只能用n-1个磁阻传感器（n≥2）在多个导体中测量电流。

本实用新型结构简单、紧凑，同时使用铁氧体磁芯可以减少涡流，降低集肤效应或邻近效应的电磁影响，屏蔽外部磁场干扰。

附图说明

关于本实用新型的优点与精神可以通过以下的实用新型详述及所附图式得到进一步的了解。

图1为本实用新型测量电流装置的结构示意图；

图2为图1所测电流的磁场强度曲线；

图3为本实用新型测量电流装置另一个实施例的结构示意图；

图4为本实用新型测量电流装置又一个实施例的结构示意图；

图5为本实用新型测量电流装置再一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施例。

图1显示了在绝缘体（2）上一个带传感器芯片（M₁）的装置（1）。如美国专利US5621377中描述的传感器芯片，其中的内容特此通过引用结合到本文中，以供使用。

传感器芯片（M1）位于绝缘体（2）的反面，安装了2个电流导体（11,12）。电流i₁在电流导体（11）中流动，而电流i₂流通于电流导体（12）。电流导体（11）中的电流方向指向图纸里，而电流导体（12）中的电流方向指向图纸外。

如果由X轴上的电流引起的磁场，可从图2看到其曲线。磁阻传感器（M₁）来检测磁场梯度，因此传感器可用来测量磁场中的偏差，如在A、B两点间的偏差。

在本实用新型的另一个实施例中，如图3所示，显示了三个电流导体（21,22,23），其中电流为i₁,i₂,i₃。根据图3，电流流动方向一致，在这种情况下，电流方向指向图纸里或图纸外都无关。

传感器（M₁和M₂）检测在电流导体（21,22；22,23）中磁场强度的偏差并且直接作为输出信号输出，在任何情况下电压值与对应的电流i₁,i₂,i₃之间的区别成正比。

这样可得出下面的关系：

(1)

(2)

K=比例系数

按规定，对于一个多相电流来说，三个电流强度的总和等于零，可由第三个等式得出：

其中n=1,2,3 (3)

因此三个未知值i₁,i₂,i₃提供了三个等式。

如果要计算作为输出信号的传感器（M₁和M₂）的电压偏差，可得出下面的关系：

（4）

如果要计算在传感器（M₁和M₂）上的电压和，可得出以下关系：

（5）

从等式（3）中，可得出：

根据图3的布局中，通过运算，可设K₁=K₂=K。因此从等式（4）和（6）得到以下结果：

通过进一步相应的计算，可得出电流强度i₁和i₂的相应值，所以使用磁阻传感器（M₁，M₂）得出电压值，可推算出导体（21,22,23）中的电流i₁,i₂,i₃。

根据本实用新型的又一个实施案例，图4显示了一个带传感器芯片（31）的装置（30），其安装在绝缘体（32）上。

传感器芯片（31）位于绝缘体（32）的另一侧，安装两个电子电流导体（33,34）。电流导体（33,34）安装在铁氧体磁芯（35）中。铁氧体磁芯（35）最好为E型的横截面，也可以使用其他形状。每个电流导体（33,34）分布在铁氧体磁芯（35）间的分支的通风管处，并与其分支保持一定距离。

图5显示了本实用新型再一个实施案例中电流测量装置（36）的设计。该装置（36）有两个传感器芯片(37,38)，其安装在绝缘体（39）上。另一侧安装电子电流导体（40,41,42, 43,44）。

电流i₁通过电流导体（40），而电流i₂流通于电流导体（41）。在电流导体（40,41）中的电流流动方向指向图纸的平面，正如电流导体（43,44）的电流i₂和i₃方向。在电流导体（42）中的电流方向指向从图纸平面向外。电流导体（42）中的电流强度i₂。

传感器芯片（37）位于在导体（40,41）中电流i₁和i₂所产生的磁场。传感器芯片（38）位于在导体（42,43,44）中电流i₂和i₃所产生的磁场。

传感器芯片（37,38）都位于同一水平上，也就是说两个挨在一起。电流导体（40,41）安装在一个铁氧体组成的组件（45）上，该横截面为E型设计，为最佳实施案例。同样，电流导体（43,44）安装在一个铁氧体组成的组件（46）上，该横截面为E型设计，为最佳实施案例。

由于图4和5中显示的测量布局，其中带有铁氧体磁芯（35,45,46），并有磁屏蔽。因此很少在邻近金属外壳部件和/或电路载体发生涡流，例如绝缘金属基板IMS和直接键合铜技术DCB基板。该布局的又一个好处是能屏蔽外部磁场干扰。

本说明书中所述的只是本实用新型的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型的限制。凡本领域技术人员依本实用新型的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本实用新型的范围之内。

Claims

1.一种测量电流的装置，其特征在于包括：

n个导体，n≥2并为自然数；以及

n-1个磁阻传感器；

所述n个导体分布在所述n-1个磁阻传感器附近，所述磁阻传感器检测所述n个导体中电流产生的磁场强度偏差。

2.如权利要求1所述的测量电流的装置，其特征在于至少所述n个导体之一的至少一部分被一绝缘组件包围。

3.如权利要求2所述的测量电流的装置，其特征在于所述绝缘组件由铁氧体组成。

4.如权利要求2所述的测量电流的装置，其特征在于在所述n-1个磁阻传感器的每个测量区域至少提供一个绝缘组件。

5.如权利要求2所述的测量电流的装置，其特征在于所述绝缘组件为E型横截面。

6.如权利要求2所述的测量电流的装置，其特征在于所述电流导体绝缘的排布于组件的分支之中。