[發(fā)明專利]用于殘留電流檢測的傳感器、系統(tǒng)和方法

有效

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• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號: CN104049129B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發(fā)明（設計）人: U·奧塞勒克納
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 王茂華

技術領域

本發(fā)明總體涉及傳感器，并且具體地涉及用于檢測殘留電流的傳感器，比如磁場傳感器。

背景技術

除了防止更嚴重的事件(比如觸電死亡、電火災和裝備損壞)之外，殘留電流檢測對于防止浪費電力也頗為重要。常規(guī)殘留電流傳感器可以包括在軟磁芯周圍纏繞的線圈，而兩個導體經(jīng)過芯的孔伸展。如果在導體中的電流之和不等于零，換而言之，如果電流在兩個導體之間未被平衡，則凈磁通量存在于芯中。這可能向接地、另一電路或者某個其它點用信號發(fā)送電流泄漏。在芯中的凈通量的瞬態(tài)可能導致線圈中的感應電動勢(EMF)，該EMF可以由電路檢測，使得可以切斷功率或者采取其它動作以停止電流流動。

然而這些常規(guī)殘留電流傳感器受一些缺點困擾。首先，它們通常僅針對瞬態(tài)或者AC電流工作。因此，它們并不適用于其中也希望檢測DC電流的應用。其次，它們一般需要制造起來昂貴的線圈。另外，如果該線圈飽和，則傳感器可能受有限靈敏度和準確度困擾。這可能在希望檢測的電流經(jīng)常很小(例如在100A系統(tǒng)中約為0.1A的泄漏)時特別重要。

發(fā)明內容

實施例涉及殘留電流感測系統(tǒng)和方法。在一個實施例中，一種殘留電流感測系統(tǒng)包括：包括間隙的磁芯，間隙具有由磁芯的相對邊緣限定的寬度，使得磁芯在中心孔周圍非連續(xù)；多個電流導體，設置于中心孔內；傳感器封裝，具有比間隙的寬度更大的第一尺度并且布置于間隙以外并且與間隙鄰近，使得寬度和第一尺度同軸并且傳感器封裝跨間隙延伸；以及至少一個傳感器元件，設置于傳感器封裝中并且被配置用于在電流在多個導體中的至少一個導體中流動時感測在磁芯中感應的磁場。

在另一實施例中，一種檢測殘留電流的方法包括：提供殘留電流感測系統(tǒng)，殘留電流感測系統(tǒng)包括磁芯和傳感器封裝，磁芯包括在其中的間隙，傳感器封裝與間隙相鄰并且跨間隙布置；并且設置于傳感器封裝中的至少一個傳感器元件感測在布置于磁芯中的至少一個導體中的電流流動在磁芯中感應的電流。

在一個實施例中，一種殘留電流感測系統(tǒng)包括：磁芯，包括限定間隙的第一部分和第二部分，間隙具有由磁芯的相對邊緣限定的寬度，使得磁芯在中心孔周圍非連續(xù)；多個電流導體，設置于中心孔內；傳感器封裝，具有比間隙的寬度更大的第一尺度并且包括布置于間隙以外并且與間隙鄰近的第一部分，使得寬度和第一尺度同軸并且傳感器封裝跨間隙延伸，傳感器封裝還包括至少部分布置于間隙內的第二部分；以及至少一個磁場傳感器元件，設置于傳感器封裝的第二部分中并且被配置用于在電流在多個導體中的至少一個導體中流動時感測在磁芯中感應的磁場。

附圖說明

可以結合附圖考慮本發(fā)明的各種實施例的以下具體描述來更完全理解本發(fā)明，在附圖中：

圖1是根據(jù)一個實施例的殘留電流傳感器系統(tǒng)的側視截面圖。

圖2是根據(jù)一個實施例的殘留電流傳感器系統(tǒng)的側視截面圖，該殘留電流傳感器系統(tǒng)具有傳感器封裝和磁芯的備選相對定位。

圖3A是根據(jù)一個實施例的殘留電流傳感器系統(tǒng)的側視截面圖，該殘留電流傳感器系統(tǒng)具有傳感器封裝和磁芯的另一相對定位。

圖3B是根據(jù)一個實施例的包括軟磁層的殘留電流傳感器系統(tǒng)的側視截面圖。

圖3C是根據(jù)一個實施例的殘留電流傳感器系統(tǒng)的側視截面圖，該殘留電流傳感器系統(tǒng)包括套管并且具有傳感器封裝和磁芯的另一相對定位。

圖3D是根據(jù)一個實施例的包括兩段式套管的殘留電流傳感器系統(tǒng)的側視截面圖。

圖4是根據(jù)一個實施例的包括兩段式磁芯的殘留電流傳感器系統(tǒng)的側視截面圖。

盡管本發(fā)明可有各種修改和備選形式，但是已經(jīng)在附圖中通過示例示出并且將具體描述其細節(jié)。然而應當理解，意圖并非使本發(fā)明限于描述的具體實施例。恰好相反，意圖在于覆蓋落入如所附權利要求限定的本發(fā)明的精神實質和范圍內的所有修改、等效和備選。

具體實施方式

實施例涉及用于檢測殘留電流的傳感器系統(tǒng)和方法。在實施例中，傳感器包括磁芯和穿過芯的孔的多個導體。磁芯包括在芯本身中的間隙，并且與常規(guī)方式對照，磁場傳感器與這一間隙鄰近、但是未在這一間隙內布置，以便檢測芯中的凈通量。有利地，可以在其中希望檢測AC或者DC電流的應用中使用實施例。