WO2022157008A1 - Current sensor, cable and use of the current sensor - Google Patents

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WO2022157008A1
WO2022157008A1 PCT/EP2022/050062 EP2022050062W WO2022157008A1 WO 2022157008 A1 WO2022157008 A1 WO 2022157008A1 EP 2022050062 W EP2022050062 W EP 2022050062W WO 2022157008 A1 WO2022157008 A1 WO 2022157008A1
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current sensor
flux concentrator
sensor according
cable
current
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PCT/EP2022/050062
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Rene PEKKOLA
Arthur Lanziner
Jens Hofmann
Sigrid HASENBANK
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Carl Freudenberg Kg
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    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/20—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices
    • G01R15/207—Constructional details independent of the type of device used
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    • G01R15/18—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers
    • G01R15/183—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers using transformers with a magnetic core

Definitions

  • the invention relates to a current sensor for measuring electrical currents, a cable and a use of the current sensor.
  • the current sensor comprises a flux concentrator and a sensor which are connected to one another in a signal-conducting manner.
  • a current sensor is used, for example, in a clamp meter.
  • the current measuring clamp is used for non-contact measurement of electrical currents.
  • Rigid iron cores serve as flux concentrators, which concentrate a magnetic field generated by the current.
  • the magnetic field is used as a parameter for current measurement and is proportional to the current flow.
  • the magnetic field is usually measured using a coil or a Hall sensor.
  • the electrical conductors can be designed as cables.
  • the invention is based on the object of further developing a current sensor of the type mentioned at the outset in such a way that the measurement of electric currents on arbitrarily shaped and/or flexible current-carrying electrical conductors, in particular cables, can be carried out simply and precisely without the arbitrarily shaped and/or having to deform the flexible conductor to measure the current.
  • the flux concentrator consists of a soft-magnetic and flexible material.
  • the flux concentrator Due to the fact that the flux concentrator consists of a soft-magnetic and flexible material, it can be adapted to the geometry of any shaped and/or flexible current-carrying conductor to measure the current intensity be adjusted. This considerably simplifies the measurement of the current strength, especially on such conductors. Due to the current sensor according to the invention, it is no longer necessary to deform non-straight, arbitrarily shaped conductors into a straight shape in order to be able to measure electrical currents with the ammeter clamp mentioned at the outset. In contrast to multi-part flux concentrators with a rigid iron core, only one flexible flux concentrator is sufficient to be able to easily and accurately measure electrical currents. In addition, the flexible flux concentrator can also be used in confined spaces. The space required for the current sensor is minimal.
  • the measurement of electrical currents in curved electrical conductors is possible without any problems, and the measurement accuracy is also very good because the measurement of electrical currents through the flexible flux concentrator takes place without contact and in the immediate vicinity of the electrical conductor. There are no undefined distances from the flux concentrator to the electrical conductor that would adversely affect the accuracy of the measurement.
  • the flexible flux concentrator is insensitive to possible vibrations of the electrical conductor during its intended use due to its flexibility.
  • the flux concentrator and the sensor can form a pre-assembled unit. This simplifies the handling of the current sensor, in particular its assembly on and its disassembly from the electrical conductor.
  • the flexible flux concentrator preferably consists of a flexible plastic.
  • the flexible plastic can be formed by an HNBR material, for example.
  • Such a soft magnetic material has a high magnetic permeability.
  • the flux concentrator can be in the form of a clamp and can be clipped onto an electrical conductor for measuring electrical currents. Due to its clamp-like design, the flux concentrator can be clipped directly onto an electrical conductor.
  • the clipped-on flexible flux concentrator has a shape that corresponds to the shape of the arbitrarily shaped and/or flexible current-carrying conductor and preferably encloses it essentially completely. This results in a better concentration of the magnetic field on the sensor and an improved signal. Another advantage is that the current sensor according to the invention takes up less space when in use than the current measuring clamp mentioned at the outset.
  • the electrical conductor can have a round or rectangular cross-section.
  • the flux concentrator can be designed essentially in the form of a hollow cylinder and have a continuous longitudinal slit extending in the longitudinal direction at one circumferential point.
  • the continuous longitudinal slot makes it possible to arrange the flux concentrator around any shaped and/or flexible electrical conductor even if the end faces of the electrical conductor are not freely accessible and the flux concentrator therefore cannot be mounted on the electrical conductor from one of the end faces .
  • the flux concentrator By widening the longitudinal slot, the flux concentrator can be guided around an electrical conductor and clipped onto it. The widening preferably takes place elastically. A joint, such as at a clamp meter is not required.
  • the flexible material has a sufficiently high resilience.
  • the current sensor according to the invention has a very simple structure with few parts and can therefore be produced easily and inexpensively.
  • the sensor is preferably arranged in one of the opposite delimitations of the longitudinal slot in the circumferential direction. As a result, the sensor is visible to the user and can be easily and accurately positioned in relation to the electrical conductor.
  • the flux concentrator can be designed as a sheath for an electrical conductor. Electrical conductors, such as cables, are often insulated by a sheath. If a flux concentrator is used as a sheath, insulation of the electrical conductor is ensured on the one hand, and electrical currents through the conductor can be measured using the sheath on the other. The measurement of electrical currents is therefore particularly simple and inexpensive.
  • the sensor is preferably designed as a magnetic field sensor.
  • a magnetic field sensor for non-contact measurement of electrical currents is advantageous because the measured values are not falsified. The readings are particularly accurate.
  • the senor can form part of a cable. Only one such cable is required to measure electrical currents. There is no need for components that have to be produced separately and assembled/disassembled separately.
  • the invention also relates to a cable comprising a current sensor as described above, the current sensor forming an integral part of the cable. This makes it particularly easy and accurate to measure currents in the cable. No separate component, such as a clamp meter, is required for the measurement.
  • the invention also relates to the use of a current sensor as described above.
  • the measurement of electrical currents is particularly simple, especially when the installation space has only very compact dimensions, when the current sensor is used as an integral part of a cable sheathing of an electrically conductive cable that forms the electrical conductor. A larger additional installation space is not required just because of the current sensor.
  • the current sensor can be used as an integral part of a busbar/busbar sheathing of an electrically conductive busbar/busbar, which forms the electrical conductor.
  • Figures 1 to 5 each show a schematic representation:
  • Figure 1 shows a current sensor according to the invention before it is mounted on an electrical conductor
  • FIG. 2 shows the current sensor from FIG. 1 mounted on the electrical conductor
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through a current sensor mounted on an electrical conductor
  • FIG. 4 shows a cross section through a round cable with a self-contained sheath that encompasses the current sensor
  • FIG. 5 shows a cross section through a rectangular cable or conductor rail/busbar with a self-contained sheathing that encompasses the current sensor.
  • FIGS. 1 and 2 each show a cross section through an exemplary embodiment of the current sensor according to the invention, as well as a cross section through an electrical conductor whose electrical current is to be measured by the current sensor during its intended use.
  • the current sensor is shown before it is mounted on the electrical conductor 3 in its production-related state and in its already expanded state for mounting on the conductor 3 .
  • the current sensor includes the flux concentrator 1, which consists of a soft magnetic and flexible material, here an elastomer.
  • the flux concentrator 1 is clamp-shaped.
  • the clamp-like configuration results from the essentially hollow-cylindrical shape of the flux concentrator 1 , which has a continuous longitudinal slot 6 extending in the longitudinal direction 5 at a circumferential point 4 .
  • the flux concentrator 1 is shown in FIG. 1 in the elastically expanded state. By widening the longitudinal slot 6, it can be guided around the electrical conductor 3 and clipped onto it.
  • the current sensor clipped onto the electrical conductor 3 is shown in FIG.
  • the sensor 2 a magnetic field sensor in the exemplary embodiment shown, is part of the current sensor.
  • the sensor 2 is arranged in one of the opposite delimitations 8 , 9 of the longitudinal slot 6 in the circumferential direction 7 .
  • FIG. 3 shows a side view of the installed current sensor from FIG. It can be seen that the conductor 3 has any shape and/or is flexible.
  • the current sensor with its flux concentrator 1 and the sensor 2 is laid around this arbitrarily shaped and/or flexible current-carrying conductor 3 .
  • the current sensor exactly reproduces the geometry of the electrical conductor 3 using the flexible material from which the flux concentrator 1 is made.
  • FIGS. 4 and 5 each show an exemplary embodiment of a cable 10 with a cable sheathing 11 or a conductor rail/busbar with a sheathing.
  • the cable in FIG. 4 has a round cross-section, while the cable in FIG. 5 has a rectangular cross-section.
  • the electrical conductor in FIG. 4 is designed as a round cable, while the conductor in FIG. 5 is designed as a busbar with a rectangular cross section.
  • the cable sheathing 11 is closed in itself and comprises a current sensor with a flux concentrator 1 and a sensor 2, which are connected in a signal-conducting manner.
  • the flux concentrator 1 consists of a soft magnetic and flexible material.

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Abstract

The invention relates to a current sensor for measuring electric currents, comprising a flux concentrator (1) and a sensor (2) which are connected to one another in a signal-conducting manner. The flux concentrator (1) consists of a soft-magnetic and flexible material.

Description

Stromsensor, Kabel und Verwendung des Stromsensors Current sensor, cable and use of the current sensor
Beschreibung description
Technisches Gebiet technical field
Die Erfindung betrifft einen Stromsensor zum Messen von elektrischen Strömen, ein Kabel und eine Verwendung des Stromsensors. Der Stromsensor umfasst einen Flusskonzentrator und einen Sensor, die signalleitend miteinander verbunden sind. The invention relates to a current sensor for measuring electrical currents, a cable and a use of the current sensor. The current sensor comprises a flux concentrator and a sensor which are connected to one another in a signal-conducting manner.
Stand der Technik State of the art
Ein solcher Stromsensor und dessen Verwendung sind allgemein bekannt. Ein Stromsensor gelangt zum Beispiel in einer Strommesszange zur Anwendung. Die Strommesszange wird zum berührungslosen Messen von elektrischen Strömen eingesetzt. Dabei dienen starre Eisenkerne als Flusskonzentratoren, die ein Magnetfeld, das durch den Strom erzeugt wird, in sich konzentrieren. Das Magnetfeld wird als Kenngröße zur Strommessung genutzt und ist proportional zum Stromfluss. Das Magnetfeld wird üblicherweise mittels einer Spule oder eines Hall-Sensors gemessen. Such a current sensor and its use are well known. A current sensor is used, for example, in a clamp meter. The current measuring clamp is used for non-contact measurement of electrical currents. Rigid iron cores serve as flux concentrators, which concentrate a magnetic field generated by the current. The magnetic field is used as a parameter for current measurement and is proportional to the current flow. The magnetic field is usually measured using a coil or a Hall sensor.
Im Gegensatz zu einer direkten Messung elektrischer Ströme, bei der der Stromkreis aufgetrennt werden muss, um das Strommessgerät in den elektrischen Leiter zu schalten, ist dies bei der Messung elektrischer Ströme mittels einer Strommesszange nicht erforderlich. In contrast to a direct measurement of electrical currents, in which the circuit must be broken in order to insert the ammeter into the To switch electrical conductors, this is not necessary when measuring electrical currents using a clamp meter.
Durch die Flusskonzentratoren in Form starrer Eisenkerne ist die Messung elektrischer Ströme mittels Strommesszange an beliebig geformten und/oder flexiblen elektrischen Leitern wenig zufriedenstellend. Solche beliebig geformten und/oder flexiblen Leiter müssen zum Messen von elektrischen Strömen dann oftmals unerwünscht, zum Beispiel in eine gerade Form, verformt werden. Due to the flux concentrators in the form of rigid iron cores, the measurement of electrical currents using ammeter clamps on arbitrarily shaped and/or flexible electrical conductors is not very satisfactory. Such arbitrarily shaped and/or flexible conductors then often have to be undesirably deformed, for example into a straight shape, for measuring electrical currents.
Die elektrischen Leiter können als Kabel ausgebildet sein. The electrical conductors can be designed as cables.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stromsensor der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die Messung von elektrischen Strömen an beliebig geformten und/oder flexiblen stromführenden elektrischen Leitern, insbesondere Kabeln, einfach und exakt vorgenommen werden kann, ohne die beliebig geformten und/oder flexiblen Leiter für die Messung der Stromstärke verformen zu müssen. The invention is based on the object of further developing a current sensor of the type mentioned at the outset in such a way that the measurement of electric currents on arbitrarily shaped and/or flexible current-carrying electrical conductors, in particular cables, can be carried out simply and precisely without the arbitrarily shaped and/or having to deform the flexible conductor to measure the current.
Außerdem soll eine Verwendung eines solchen Stromsensors gezeigt werden. In addition, a use of such a current sensor is to be shown.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen von Anspruch 1 , Anspruch 11 und Anspruch 12 gelöst. This object is achieved according to the invention with the features of claim 1, claim 11 and claim 12.
Auf eine vorteilhafte Ausgestaltung des Stromsensors nehmen die auf Anspruch 1 rückbezogenen Ansprüche Bezug. The claims referring back to claim 1 refer to an advantageous embodiment of the current sensor.
Zur Lösung der Aufgabe ist es vorgesehen, dass der Flusskonzentrator aus einem weichmagnetischen und flexiblen Werkstoff besteht. In order to solve the task, it is provided that the flux concentrator consists of a soft-magnetic and flexible material.
Dadurch, dass der Flusskonzentrator aus einem weichmagnetischen und flexiblen Werkstoff besteht, kann er zur Messung der Stromstärke an die Geometrie beliebig geformter und/oder flexibler stromführender Leiter angepasst werden. Die Messung der Stromstärke speziell an solchen Leitern ist dadurch wesentlich vereinfacht. Durch den erfindungsgemäßen Stromsensor ist es nicht mehr erforderlich, nicht gerade, beliebig geformte Leiter in eine gerade verlaufende Gestalt zu verformen, um elektrische Ströme mit der eingangs genannten Strommesszange messen zu können. Im Gegensatz zu mehrteilig ausgebildeten Flusskonzentratoren mit starrem Eisenkern ist nur ein flexibler Flusskonzentrator ausreichend, um elektrische Ströme einfach und genau messen zu können. Außerdem kann der flexible Flusskonzentrator auch in beengten Bauräumen zur Anwendung gelangen. Der Bedarf an Bauraum für den Stromsensor ist minimal. Due to the fact that the flux concentrator consists of a soft-magnetic and flexible material, it can be adapted to the geometry of any shaped and/or flexible current-carrying conductor to measure the current intensity be adjusted. This considerably simplifies the measurement of the current strength, especially on such conductors. Due to the current sensor according to the invention, it is no longer necessary to deform non-straight, arbitrarily shaped conductors into a straight shape in order to be able to measure electrical currents with the ammeter clamp mentioned at the outset. In contrast to multi-part flux concentrators with a rigid iron core, only one flexible flux concentrator is sufficient to be able to easily and accurately measure electrical currents. In addition, the flexible flux concentrator can also be used in confined spaces. The space required for the current sensor is minimal.
Die Messung von elektrischen Strömen in gekrümmten elektrischen Leitern ist problemlos möglich, und auch die Messgenauigkeit ist sehr gut, weil die Messung von elektrischen Strömen durch den flexiblen Flusskonzentrator berührungslos und in unmittelbarer Nähe des elektrischen Leiters erfolgt. Undefinierte Abstände vom Flusskonzentrator zum elektrischen Leiter, die die Genauigkeit der Messung nachteilig beeinflussen würden, gibt es nicht. Zusätzlich ist von Vorteil, dass der flexible Flusskonzentrator durch seine Flexibilität gegen eventuelle Vibrationen des elektrischen Leiters während seiner bestimmungsgemäßen Verwendung unempfindlich ist. The measurement of electrical currents in curved electrical conductors is possible without any problems, and the measurement accuracy is also very good because the measurement of electrical currents through the flexible flux concentrator takes place without contact and in the immediate vicinity of the electrical conductor. There are no undefined distances from the flux concentrator to the electrical conductor that would adversely affect the accuracy of the measurement. In addition, it is advantageous that the flexible flux concentrator is insensitive to possible vibrations of the electrical conductor during its intended use due to its flexibility.
Der Flusskonzentrator und der Sensor können eine vormontierbare Einheit bilden. Die Handhabung des Stromsensors, insbesondere dessen Montage auf und dessen Demontage von dem elektrischen Leiter, ist dadurch vereinfacht. The flux concentrator and the sensor can form a pre-assembled unit. This simplifies the handling of the current sensor, in particular its assembly on and its disassembly from the electrical conductor.
Bevorzugt besteht der flexible Flusskonzentrator aus einem flexiblen Kunststoff. Der flexible Kunststoff kann zum Beispiel durch einen HNBR-Werkstoff gebildet sein. The flexible flux concentrator preferably consists of a flexible plastic. The flexible plastic can be formed by an HNBR material, for example.
Ein solcher weichmagnetischer Werkstoff weist eine hohe magnetische Permeabilität auf. Je größer die magnetische Permeabilität ist, desto besser wird das Magnetfeld, das durch den Strom erzeugt wird, auf den Sensor konzentriert. Such a soft magnetic material has a high magnetic permeability. The greater the magnetic permeability, the better the magnetic field generated by the current is concentrated on the sensor.
Der Flusskonzentrator kann klammerförmig ausgebildet und auf einen elektrischen Leiter aufklipsbar sein, zum Messen elektrischer Ströme. Durch seine klammerförmige Ausbildung kann der Flusskonzentrator direkt auf einen elektrischen Leiter aufklipsbar sein. The flux concentrator can be in the form of a clamp and can be clipped onto an electrical conductor for measuring electrical currents. Due to its clamp-like design, the flux concentrator can be clipped directly onto an electrical conductor.
Der aufgeklipste flexible Flusskonzentrator hat eine Gestalt, die der Gestalt des beliebig geformten und/oder flexiblen stromführenden Leiters entspricht und umschließt diesen bevorzugt im Wesentlichen vollständig. Dadurch ergeben sich eine bessere Konzentration des Magnetfelds auf den Sensor und ein verbessertes Signal. Außerdem ist von Vorteil, dass der erfindungsgemäße Stromsensor im Gebrauch platzsparender als die eingangs erwähnte Strommesszange ist. The clipped-on flexible flux concentrator has a shape that corresponds to the shape of the arbitrarily shaped and/or flexible current-carrying conductor and preferably encloses it essentially completely. This results in a better concentration of the magnetic field on the sensor and an improved signal. Another advantage is that the current sensor according to the invention takes up less space when in use than the current measuring clamp mentioned at the outset.
Der elektrische Leiter kann einen runden oder rechteckigen Querschnitt aufweisen. The electrical conductor can have a round or rectangular cross-section.
Der Flusskonzentrator kann im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet sein und an einer Umfangsstelle einen sich in Längsrichtung erstreckenden, durchgängigen Längsschlitz aufweisen. Durch den durchgängigen Längsschlitz besteht die Möglichkeit, den Flusskonzentrator auch dann um einen beliebig geformten und/oder flexiblen elektrischen Leiter anzuordnen, wenn die Stirnseiten des elektrischen Leiters nicht frei zugänglich sind und der Flusskonzentrator deshalb nicht von einer der Stirnseiten auf den elektrischen Leiter montiert werden kann. The flux concentrator can be designed essentially in the form of a hollow cylinder and have a continuous longitudinal slit extending in the longitudinal direction at one circumferential point. The continuous longitudinal slot makes it possible to arrange the flux concentrator around any shaped and/or flexible electrical conductor even if the end faces of the electrical conductor are not freely accessible and the flux concentrator therefore cannot be mounted on the electrical conductor from one of the end faces .
Der Flusskonzentrator kann durch Aufweiten des Längsschlitzes um einen elektrischen Leiter herumführbar und auf diesen aufklipsbar sein. Die Aufweitung erfolgt bevorzugt elastisch. Eines Gelenks, wie zum Beispiel bei einer Strommesszange, bedarf es dabei nicht. Der flexible Werkstoff weist eine ausreichend große Nachgiebigkeit auf. By widening the longitudinal slot, the flux concentrator can be guided around an electrical conductor and clipped onto it. The widening preferably takes place elastically. A joint, such as at a clamp meter is not required. The flexible material has a sufficiently high resilience.
Der erfindungsgemäße Stromsensor hat einen sehr einfachen und teilarmen Aufbau und ist dadurch einfach und kostengünstig herstellbar. The current sensor according to the invention has a very simple structure with few parts and can therefore be produced easily and inexpensively.
Der Sensor ist bevorzugt in einer der einander in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Begrenzungen des Längsschlitzes angeordnet. Dadurch ist der Sensor für den Benutzer sichtbar und kann einfach und genau, bezogen auf den elektrischen Leiter, positioniert werden. The sensor is preferably arranged in one of the opposite delimitations of the longitudinal slot in the circumferential direction. As a result, the sensor is visible to the user and can be easily and accurately positioned in relation to the electrical conductor.
Der Flusskonzentrator kann als Ummantelung für einen elektrischen Leiter ausgebildet sein. Häufig sind elektrische Leiter, wie zum Beispiel Kabel, durch eine Ummantelung isoliert. Gelangt ein Flusskonzentrator als Ummantelung zur Anwendung, ist einerseits eine Isolierung des elektrischen Leiters sichergestellt, andererseits können elektrische Ströme durch den Leiter mittels der Ummantelung gemessen werden. Die Messung elektrischer Ströme ist dadurch besonders einfach und kostengünstig. The flux concentrator can be designed as a sheath for an electrical conductor. Electrical conductors, such as cables, are often insulated by a sheath. If a flux concentrator is used as a sheath, insulation of the electrical conductor is ensured on the one hand, and electrical currents through the conductor can be measured using the sheath on the other. The measurement of electrical currents is therefore particularly simple and inexpensive.
Der Sensor ist bevorzugt als Magnetfeldsensor ausgebildet. The sensor is preferably designed as a magnetic field sensor.
Ein Magnetfeldsensor zur berührungslosen Messung elektrischer Ströme ist von Vorteil, weil die Messwerte dadurch nicht verfälscht werden. Die Messwerte sind besonders genau. A magnetic field sensor for non-contact measurement of electrical currents is advantageous because the measured values are not falsified. The readings are particularly accurate.
Außerdem ist von Vorteil, dass der Sensor einen Bestandteil eines Kabels bilden kann. Zur Messung elektrischer Ströme ist nur ein solches Kabel erforderlich. Separat herzustellender Bauteile, die separat montiert/demontiert werden müssten, bedarf es nicht. Another advantage is that the sensor can form part of a cable. Only one such cable is required to measure electrical currents. There is no need for components that have to be produced separately and assembled/disassembled separately.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Kabel, umfassend einen Stromsensor, wie zuvor beschrieben, wobei der Stromsensor einen integralen Bestandteil des Kabels bildet. Die Messung von Strömen im Kabel ist dadurch besonders einfach und genau möglich. Für die Messung ist kein separates Bauteil, wie zum Beispiel eine Strommesszange, erforderlich. The invention also relates to a cable comprising a current sensor as described above, the current sensor forming an integral part of the cable. This makes it particularly easy and accurate to measure currents in the cable. No separate component, such as a clamp meter, is required for the measurement.
Außerdem betrifft die Erfindung die Verwendung eines Stromsensors wie zuvor beschrieben. The invention also relates to the use of a current sensor as described above.
Besonders einfach, insbesondere dann, wenn der Bauraum nur sehr kompakte Abmessungen aufweist, ist die Messung von elektrischen Strömen dann, wenn der Stromsensor als integraler Bestandteil einer Kabelummantelung eines elektrisch leitenden Kabels, das den elektrischen Leiter bildet, zur Anwendung gelangt. Ein größerer zusätzlicher Bauraum allein wegen des Stromsensors wird nicht benötigt. The measurement of electrical currents is particularly simple, especially when the installation space has only very compact dimensions, when the current sensor is used as an integral part of a cable sheathing of an electrically conductive cable that forms the electrical conductor. A larger additional installation space is not required just because of the current sensor.
In gleichem Maße kann der Stromsensor als integraler Bestandteil einer Stromschienen/Busbar-Ummantelung einer elektrisch leitenden Stromschiene/Busbar, die den elektrischen Leiter bildet, zur Anwendung kommen. To the same extent, the current sensor can be used as an integral part of a busbar/busbar sheathing of an electrically conductive busbar/busbar, which forms the electrical conductor.
Insbesondere im Zusammenhang mit E-Mobilität kommt der einfachen und kostengünstigen Strommessung immer größere Bedeutung zu. Eine Strommessung muss immer häufiger an beliebig geformten und/oder flexiblen stromführenden Strukturen vorgenommen werden. Dafür ist der erfindungsgemäße Stromsensor mit seinem Flusskonzentrator aus weichmagnetischem und flexiblem Werkstoff besonders gut geeignet. In connection with e-mobility in particular, simple and inexpensive current measurement is becoming increasingly important. A current measurement has to be carried out more and more frequently on arbitrarily shaped and/or flexible current-carrying structures. The current sensor according to the invention with its flux concentrator made of soft magnetic and flexible material is particularly well suited for this.
Strommessungen können dadurch bevorzugt an einer Elektromotorsteuerung von Autos, E-Bikes, und Haushaltselektrogeräten vorgenommen werden. Kurzbeschreibung der Zeichnung As a result, current measurements can preferably be carried out on an electric motor control of cars, e-bikes and household electrical appliances. Brief description of the drawing
Drei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Stromsensors werden nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 5 näher erläutert. Three exemplary embodiments of a current sensor according to the invention are explained in more detail below with reference to FIGS.
Die Figuren 1 bis 5 zeigen jeweils in schematischer Darstellung: Figures 1 to 5 each show a schematic representation:
Figur 1 einen erfindungsgemäßen Stromsensor, vor seiner Montage auf einen elektrischen Leiter, Figure 1 shows a current sensor according to the invention before it is mounted on an electrical conductor,
Figur 2 den auf den elektrischen Leiter montierten Stromsensor aus Figur 1 , FIG. 2 shows the current sensor from FIG. 1 mounted on the electrical conductor,
Figur 3 einen Längsschnitt durch einen auf einen elektrischen Leiter montierten Stromsensor, FIG. 3 shows a longitudinal section through a current sensor mounted on an electrical conductor,
Figur 4 einen Querschnitt durch ein rundes Kabel mit einer in sich geschlossenen Ummantelung, die den Stromsensor umfasst, FIG. 4 shows a cross section through a round cable with a self-contained sheath that encompasses the current sensor,
Figur 5 einen Querschnitt durch ein rechteckiges Kabel bzw. Stromschiene/Busbar mit einer in sich geschlossen Ummantelung, die den Stromsensor umfasst. FIG. 5 shows a cross section through a rectangular cable or conductor rail/busbar with a self-contained sheathing that encompasses the current sensor.
Ausführung der Erfindung implementation of the invention
In den Figuren 1 und 2 ist jeweils ein Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Stromsensors gezeigt, ebenso wie ein Querschnitt durch einen elektrischen Leiter, dessen elektrischer Strom während seiner bestimmungsgemäßen Verwendung vom Stromsensor gemessen werden soll. In Figur 1 ist der Stromsensor vor seiner Montage auf den elektrischen Leiter 3 in seinem herstellungsbedingten und für die Montage auf den Leiter 3 bereits ausgeweiteten Zustand gezeigt. FIGS. 1 and 2 each show a cross section through an exemplary embodiment of the current sensor according to the invention, as well as a cross section through an electrical conductor whose electrical current is to be measured by the current sensor during its intended use. In FIG. 1, the current sensor is shown before it is mounted on the electrical conductor 3 in its production-related state and in its already expanded state for mounting on the conductor 3 .
Der Stromsensor umfasst den Flusskonzentrator 1 , der aus einem weichmagnetischen und flexiblen Werkstoff, hier aus einem Elastomer, besteht. Der Flusskonzentrator 1 ist klammerförmig ausgebildet. Die klammerförmige Ausbildung ergibt sich durch die im Wesentlichen hohlzylinderförmige Gestalt des Flusskonzentrators 1 , der an einer Umfangsstelle 4 einen sich in Längsrichtung 5 erstreckenden, durchgängigen Längsschlitz 6 aufweist. The current sensor includes the flux concentrator 1, which consists of a soft magnetic and flexible material, here an elastomer. The flux concentrator 1 is clamp-shaped. The clamp-like configuration results from the essentially hollow-cylindrical shape of the flux concentrator 1 , which has a continuous longitudinal slot 6 extending in the longitudinal direction 5 at a circumferential point 4 .
Der Flusskonzentrator 1 ist in Figur 1 im elastisch aufgeweiteten Zustand gezeigt. Durch das Aufweiten des Längsschlitzes 6 kann dieser um den elektrischen Leiter 3 herumgeführt und auf diesen aufgeklipst werden. The flux concentrator 1 is shown in FIG. 1 in the elastically expanded state. By widening the longitudinal slot 6, it can be guided around the electrical conductor 3 and clipped onto it.
In Figur 2 ist der auf den elektrischen Leiter 3 aufgeklipste Stromsensor gezeigt. Neben dem Flusskonzentrator 1 ist der Sensor 2, im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Magnetfeldsensor, Bestandteil des Stromsensors. The current sensor clipped onto the electrical conductor 3 is shown in FIG. In addition to the flux concentrator 1, the sensor 2, a magnetic field sensor in the exemplary embodiment shown, is part of the current sensor.
Der Sensor 2 ist in einer der einander in Umfangsrichtung 7 gegenüberliegenden Begrenzungen 8, 9 des Längsschlitzes 6 angeordnet. The sensor 2 is arranged in one of the opposite delimitations 8 , 9 of the longitudinal slot 6 in the circumferential direction 7 .
In Figur 3 ist eine Seitenansicht des montierten Stromsensors aus Figur 2 gezeigt. Es ist zu erkennen, dass der Leiter 3 beliebig geformt und/oder flexibel ausgeführt ist. FIG. 3 shows a side view of the installed current sensor from FIG. It can be seen that the conductor 3 has any shape and/or is flexible.
Um diesen beliebig geformten und/oder flexiblen stromführenden Leiter 3 ist der Stromsensor mit seinem Flusskonzentrator 1 und dem Sensor 2 herumgelegt. Der Stromsensor bildet die Geometrie des elektrischen Leiters 3 durch den flexiblen Werkstoff, aus dem der Flusskonzentrator 1 besteht, exakt nach. The current sensor with its flux concentrator 1 and the sensor 2 is laid around this arbitrarily shaped and/or flexible current-carrying conductor 3 . The current sensor exactly reproduces the geometry of the electrical conductor 3 using the flexible material from which the flux concentrator 1 is made.
In den Figuren 4 und 5 ist jeweils ein Ausführungsbeispiel eines Kabels 10 mit Kabelummantelung 11 bzw. einer Stromschiene/Busbar mit Ummantelung gezeigt. Das Kabel in Figur 4 hat einen runden, das Kabel in Figur 5 demgegenüber einen rechteckigen Querschnitt. FIGS. 4 and 5 each show an exemplary embodiment of a cable 10 with a cable sheathing 11 or a conductor rail/busbar with a sheathing. The cable in FIG. 4 has a round cross-section, while the cable in FIG. 5 has a rectangular cross-section.
Der elektrische Leiter in Figur 4 ist als rundes Kabel, der Leiter in Figur 5 demgegenüber als Stromschiene/Busbar mit recheckigem Querschnitt ausgeführt. The electrical conductor in FIG. 4 is designed as a round cable, while the conductor in FIG. 5 is designed as a busbar with a rectangular cross section.
Die Kabelummantelung 11 ist jeweils in sich geschlossen ausgebildet und umfasst einen Stromsensor mit einem Flusskonzentrator 1 und einem Sensor 2, die signalleitend verbunden sind. Der Flusskonzentrator 1 besteht aus einem weichmagnetischen und flexiblen Werkstoff. The cable sheathing 11 is closed in itself and comprises a current sensor with a flux concentrator 1 and a sensor 2, which are connected in a signal-conducting manner. The flux concentrator 1 consists of a soft magnetic and flexible material.

Claims

Patentansprüche Stromsensor zum Messen von elektrischen Strömen, umfassend einen Flusskonzentrator (1 ) und einen Sensor (2), die signalleitend miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Flusskonzentrator (1 ) aus einem weichmagnetischen und flexiblen Werkstoff besteht. Stromsensor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Flusskonzentrator (1 ) und der Sensor Claims Current sensor for measuring electrical currents, comprising a flux concentrator (1) and a sensor (2) which are connected to one another in a signal-conducting manner, characterized in that the flux concentrator (1) consists of a soft-magnetic and flexible material. Current sensor according to claim 1, characterized in that the flow concentrator (1) and the sensor
(2) eine vormontierbare Einheit bilden. Strommesser nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flusskonzentrator (1 ) aus einem flexiblen Kunststoff besteht. Stromsensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der flexible Kunststoff durch einen HNBR-Werkstoff gebildet ist. Stromsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Flusskonzentrator (1 ) klammerförmig ausgebildet ist und auf einen elektrischen Leiter (2) form a pre-assembled unit. Ammeter according to one of claims 1 or 2, characterized in that the flux concentrator (1) consists of a flexible plastic. Current sensor according to Claim 3, characterized in that the flexible plastic is formed by an HNBR material. Current sensor according to one of claims 1 to 4, characterized in that the flux concentrator (1) is clamp-shaped and on an electrical conductor
(3) aufklipsbar ist, zum Messen elektrischer Ströme. Stromsensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Flusskonzentrator (1 ) im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet ist und an einer Umfangsstelle (3) Clips on to measure electrical currents. Current sensor according to claim 5, characterized in that the flux concentrator (1) is essentially in the form of a hollow cylinder and at a peripheral point
(4) einen sich in Längsrichtung (4) a longitudinally
(5) erstreckenden, durchgängigen Längsschlitz (5) extending, continuous longitudinal slit
(6) aufweist. (6) has.
7. Stromsensor nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Flusskonzentrator (1 ) durch Aufweiten des Längsschlitzes (6) um einen elektrischen Leiter (3) herumführbar und auf diesen aufklipsbar ist. 7. Current sensor according to one of claims 5 or 6, characterized in that the flux concentrator (1) by widening the longitudinal slot (6) around an electrical conductor (3) can be guided and clipped onto it.
8. Stromsensor nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einer der einander in Umfangsrichtung (7) gegenüberliegenden Begrenzungen (8, 9) des Längsschlitzes (6) der Sensor (2) angeordnet ist. 8. Current sensor according to one of claims 5 to 7, characterized in that the sensor (2) is arranged in one of the mutually opposite in the circumferential direction (7) boundaries (8, 9) of the longitudinal slot (6).
9. Stromsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Flusskonzentrator (1 ) als Ummantelung für einen elektrischen Leiter (3) ausgebildet ist. 9. Current sensor according to one of claims 1 to 4, characterized in that the flux concentrator (1) is designed as a sheath for an electrical conductor (3).
10. Stromsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (2) als Magnetfeldsensor ausgebildet ist. 10. Current sensor according to one of claims 1 to 9, characterized in that the sensor (2) is designed as a magnetic field sensor.
11 . Kabel, umfassend einen Stromsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromsensor einen integralen Bestandteil des Kabels (10) bildet. 11 . Cable comprising a current sensor according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the current sensor forms an integral part of the cable (10).
12. Verwendung eines Stromsensors nach einem der Ansprüche 1 bis 10 als integraler Bestandteil einer Kabelummantelung (11 ) eines elektrisch leitenden Kabels (10) oder einer Ummantlung einer elektrisch leitenden Stromschiene/Busbar. 12. Use of a current sensor according to one of claims 1 to 10 as an integral part of a cable sheathing (11) of an electrically conductive cable (10) or a sheathing of an electrically conductive busbar.
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