[發(fā)明專利]用于電流測量的設備

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201380045161.6
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN104603623A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發(fā)明（設計）人: 約亨·施密特
• 申請（專利權）人: 森斯泰克有限責任公司
• 主分類號: G01R15/20
• 分類號: G01R15/20
• 代理公司: 北京英拓知識產權代理事務所(普通合伙) 11482
• 代理人: 宋寶庫;何平

技術領域

本發(fā)明涉及一種通過檢測環(huán)繞帶電導體的磁場來間接測量導體中的電流的設備。

背景技術

這種類型的設備在現有技術中是已知的。例如，DE4300605描述了一種設備，其中在梯度儀設備中配備了傳感器芯片并將該芯片安裝在U形導體元件上。其利用了所述梯度儀設備對傳感器元件所在位置處的均勻干擾場在很大程度上不敏感的事實。為了使流過U形導體的腿部之間的連接橋的電流或者饋送至該U形導體的電流在傳感器所處位置處產生盡可能小的非均勻干擾場，通常將U形導體的腿部的長度選擇得相對于傳感器芯片上的對磁場敏感的元件的大小而言比較大。

此外，在這種類型的設備中，特別是對利用各向異性磁阻效應(AMR效應)的這樣的傳感器來說，輔助磁體被設置為靠近磁場敏感層，并且負責傳感器芯片上的磁場敏感層的穩(wěn)定化或基本磁化。隨著這種類型的傳感器設備越來越小型化，干擾場分量(例如由U形導體的腿部之間的連接橋中的電流產生的干擾場分量)可能得到大幅度的提升，從而導致磁場敏感層的磁化程度的改變或“顛覆”。這會導致在電流測量時出現嚴重誤差，因此必須予以避免。

基于上述現有技術，本發(fā)明的目的是減少已知設備和方法的缺點。

上述缺點是由根據權利要求1所述的設備克服的。從屬權利要求的主題進一步反映了本發(fā)明的有利實施方式。

發(fā)明內容

在第一方面，本發(fā)明提出了一種在有角度的尤其是U形的導體元件中通過至少一個磁場敏感傳感器元件來基于磁場測量電流的設備，所述導體元件包括至少一個對電流測量有用的導體區(qū)段以及至少一個寄生于電流測量的導體區(qū)段。所述傳感器元件被布置在所述對電流測量有用的導體區(qū)段的區(qū)域中，以使得：所述對電流測量有用的導體區(qū)段的磁場使傳感器數值產生主要變化——尤其是電阻方面的主要變化；并且，由于所述傳感器元件相對于所述寄生于電流測量的導體區(qū)段的空間朝向和/或由于另外的帶電元件的磁場補償效應，所述寄生于電流測量的導體區(qū)段的磁場使所述傳感器數值產生較小變化甚至大體上沒有變化。因此，本發(fā)明涉及一種基于磁場測量的電流測量設備，其中傳感器元件在電流導體的導體區(qū)段處在空間上被布置為使得由不對應于要測量的導體區(qū)段的那些導體區(qū)段導致的寄生磁場不穿過所述傳感器元件，或者沿著不使傳感器數值產生任何變化的方向穿過所述傳感器元件。所述設備是通過下述方式實現的：通過使所述傳感器元件的敏感方向相對于所述寄生于電流測量的導體區(qū)段(供電導體區(qū)段)的電流傳導方向傾斜，通過使對磁場敏感的傳感器結構的層的豎直高度相對于穿過所述寄生導體區(qū)段的集中線電流轉向及/或偏移。所述角度傾斜、相對于電流流動方向轉向、豎直偏移和磁場補償的措施可以單獨應用或者組合應用。通過這些措施確保了寄生磁場分量首先消極地影響傳感器結構的電阻元件的內部磁化狀態(tài)，其次不對傳感器數值變化/電阻數值變化施加影響，以便實現所述傳感器數值的線性和可分配的表現。

根據本發(fā)明，所述傳感器元件具有至少一個敏感方向，在該方向上磁場分量導致傳感器數值發(fā)生主要變化，其中所述傳感器元件在所述對電流測量有用的導體區(qū)段的區(qū)域中以下述方式設定朝向：特別地相對于所述寄生于電流測量的導體區(qū)段轉動、傾斜和/或垂直移動，使得所述對電流測量有用的導體區(qū)段的磁場大體上沿著所述敏感方向設定朝向，并且所述寄生于電流測量的導體區(qū)段的磁場大體上不沿著所述敏感方向設定朝向——尤其是與所述敏感方向成直角。因此考慮使用磁阻傳感器元件，所述磁阻傳感器元件具有至少一個磁場敏感朝向平面，敏感方向與所述至少一個磁場敏感朝向平面相垂直，當被磁通量沿著敏感方向穿過時所述至少一個磁場敏感朝向平面導致傳感器數值的變化——通常是所述傳感器元件的電阻的變化。所述傳感器元件的至少另一個磁場中性朝向平面對磁場的變化不敏感，所述至少另一個磁場中性朝向平面的法線通常與所述敏感方向成直角地設定朝向。垂直穿過所述磁場中性朝向平面的磁場不改變傳感器數值——尤其是不改變所述傳感器元件的電阻值。

本發(fā)明提出了所述敏感方向被以下述方式設定朝向：通過所述傳感器元件相對于所述寄生于電流測量的導體區(qū)段的空間位置，使得所有寄生磁場的疊加都被精確地設置成朝向不沿著所述敏感方向——即它們垂直穿過磁場中性朝向平面并因此只能導致傳感器數值的很小變化或者不導致傳感器數值的變化。因此，只有由所述對電流測量有用的導體區(qū)段——尤其是由U形導體元件的兩個腿部中的一個或兩個腿部產生的磁場才導致傳感器數值的變化。