本發(fā)明涉及電流變換器，該變換器包括磁芯和磁芯的氣隙中的磁場探測器，用于測量在延伸穿過磁芯的中心通路的初級導體棒中流過的電流。

背景技術：

用于電流感測應用的電流變換器模塊通常包括由高磁導率的磁性材料制成的磁芯，該磁芯圍繞著中心孔，承載待測電流的初級導體穿過該中心孔。該磁芯通?？梢跃哂锌傮w上為長方形或圓形的形狀以及設置有氣隙，磁場探測器(諸如，ASIC形式的霍爾效應傳感器)位于該氣隙中。初級導體中流過的電流所產生的磁通量被磁芯集中起來并且穿過氣隙。氣隙中的磁場代表初級電流.

電流傳感器用于各種用于監(jiān)測或控制電子設備和系統(tǒng)的應用中，而在許多應用中，降低這樣的元件的制造成本以及在電路中實現和使用該元件的成本是十分有利的.而且，提供小型元件以使該元件安裝于其中的設備的重量最小化和/或減小也是十分有利的。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是提供緊湊且生產成本低的電流變換器，該變換器用來測量裝有保險絲的初級導體中流過的電流。

提供重量輕的電流變換器是有利的。

提供精確的、易于實現且使用成本低的電流變換器是有利的。

提供堅固且穩(wěn)定的電流變換器是有利的。

通過提供本發(fā)明的電流變換器已經達成了本發(fā)明的目的。

本文公開的電流變換器包括用于承載待測電流的初級導體棒、包含磁路間隙的磁芯、包含位于磁路間隙中的磁場探測器的磁場傳感器以及圍繞磁芯和磁場傳感器的絕緣外殼。初級導體棒包括延伸到外殼外的被配置為與外部初級導體連接的連接終端末端。初級導體棒包括核芯通路部分，核芯通路部分包括被配置為如果預設電流被超過則斷開初級導體的保險絲部分。與延伸到外殼外的連接終端相比，核芯通路部分具有減小的寬度，因此設置了使磁芯的至少一部分位于其中的凹進，使得磁芯的中心通路的寬度比初級導體連接末端的寬度小。

在有利實施例中，磁場探測器位于初級導體棒的核芯通路部分的凹進內。

在有利實施例中，磁場傳感器包括電路板，而所述磁場探測器安裝在所述電路板上。

在有利實施例中，電流變換器還包括被配置為可插接連接至外部連接器的連接器，該連接器包括直接安裝且連接至磁場傳感器的電路板的端子。

在有利實施例中，磁場探測器是ASIC的形式且包括霍爾效應單元。

在有利實施例中，電流變換器是開環(huán)電流變換器。

在有利實施例中，初級導體棒的連接終端中的至少一個被配置為與電纜的末端壓接連接的壓接連接端子。

在有利實施例中，初級導體棒的連接末端中的至少一個的形式是用于夾持連接或螺栓連接到初級導體的連接端子。

在一個實施例中，電流變換器被配置為與電纜連接，以用于與汽車電池連接。

在有利實施例中，通過在芯棒上纏繞鐵硅(Fe-Si)膠帶、固定該膠帶的始端和末端以及通過可以在退火處理后在繞帶芯上切割或磨削出間隙，形成磁芯。

在變型例中，磁芯可以由單片的一體成型的鐵氧體部件形成。

在有利實施例中，電流變換器還包括安裝在保險絲部分和磁芯之間的絕緣安全蓋，該絕緣安全蓋被配置為在保險絲部分斷裂的情況下防止在初級導體和磁芯之間發(fā)生短路。

附圖說明

通過權利要求、詳細描述以及附圖，本發(fā)明的其他目標和有利特征將是清晰的，所述附圖中：

圖1a是根據本發(fā)明實施例的電流變換器的透視圖，而圖1b是圖1a的實施例的透視部分剖視圖。

圖2a和圖2b是根據在移除外殼的狀態(tài)下圖1b的實施例的透視圖。

具體實施方式

參照附圖，電流變換器2的示例性實施例包括包含磁路間隙22的磁芯6、至少部分插入磁路間隙22中的磁場傳感器8、電介質外殼10以及延伸穿過磁芯的中心通路18的初級導體棒4。初級導體棒4集成在變換器中，并且包括在其各末端處的端子12a和12b，端子12a和12b與用于供應待測電流的外部初級導體(未示出)相連接。

在有利實施例中，端子中的一個包括用于螺栓連接或夾持連接到外部導體的連接末端12a。在本發(fā)明的具體應用中，外部導體可以在電池極柱上或者可以是與電池(例如，汽車電池)相連接的電源線。在有利實施例中，特別是用于汽車應用或電池裝置的實施例中，端子中的一個可以是電纜連接端子12b的形式，例如，圖1a中所示的壓接連接端子。根據本發(fā)明的電流變換器可以因此有利地壓接在電源電纜末端上以連接至電池(例如，汽車電池)。

在實施例中，磁場傳感器8可有利地包括電路板24和磁場探測器9，磁場探測器9可以例如以包括用于與電路板連接的電端子16的ASIC(專用集成電路)26的形式被提供。在實施例中，磁場探測器9可以包括其本身在本領域已熟知的霍爾效應傳感器，或者可以基于其它磁場感測技術，諸如在本領域也已熟知的磁阻傳感器或磁通門傳感器。霍爾單元磁場探測器在開環(huán)電流感測應用中被廣泛使用，因為其成本低且在開環(huán)應用中具有很好的測量性能。

電路板24包括電路跡線和各種電路元件，所述各種電路元件可以完成測量信號的一些處理和在磁場探測器和電路端子32之間的供電，電路端子32與外部電路(未示出)相連接以用于進行供電和測量信號的傳輸.每個端子包括電路板連接末端32b，電路板連接末端32b例如是插入電路板24中的鍍通孔的引腳端子的形式或者是本領域已熟知的其他電路板連接裝置的形式。端子32還包括外部連接末端32a，外部連接末端32a是例如引腳或接片端子的形式并位于連接器護罩30內且被連接器護罩30圍繞，連接器護罩30被配置為可插接地與供應電力且將測量信號傳輸給外部電路(未示出)的互補外部連接器相耦接。

連接器護罩30可以包括各種固定裝置，諸如，用于使互補連接器與其鎖定的栓鎖突起部或元件36。在本發(fā)明的具體有利應用中，變換器可以因此在初級導體棒4的一端上被壓接到電源電纜的末端并且在初級導體棒的另一端上螺栓連接或夾持連接到電池連接端子，電流測量信號借助于外部可插接連接器與變換器連接。

初級導體產生的磁通量在磁芯6中循環(huán)，并且被位于磁路間隙22內的磁場探測器9捕獲。磁芯6優(yōu)選為其本身在本領域已熟知的切割過的繞帶芯，但也可以用其本身在本領域已熟知的其他材料制成(諸如，磁性材料的疊層壓板等)，再或者可以是鐵氧體磁芯。

初級導體棒4包括在連接端子12a和12b之間延伸的核芯通路部分16。核芯通路部分16的寬度W1小于初級導體棒4在核芯6的中心通路18外的寬度W2.初級導體棒4在連接末端12a和12b處的材料的寬度一般比核芯通路部分16寬。因此核芯通路部分16設置有凹進17a、17b，以允許磁芯6在磁芯的材料位于初級導體棒4的凹進17a、17b內的狀態(tài)下圍繞核芯通路部分16。這允許初級導體棒具有相對較大的截面或連接表面積以對于待承載的電流而言與初級導體棒的充分連接，同時允許變換器具有緊湊的尺寸和提升的性能。

初級導體棒4的核芯通路部分16中還設置有保險絲部分20.保險絲部分20被配置為在電流超過預設水平的情況下斷開在連接末端12a和12b之間的電流傳導.在保險絲部分20的寬度小于磁芯6的中心通路18的寬度的條件下，各種保險絲材料和配置可以實現保險絲部分20，這在電流保險絲領域中是已熟知的。在本發(fā)明的實施例中，保險絲部分20是在初級電流超過最大允許電流時隨著時間熔化的保險絲。有利的是，很多配置下的電流保險絲的導電截面小于裝有保險絲的導體的截面，以在保險絲的區(qū)域熔化或斷開。因此磁芯6的在保險絲部分20周圍的位置允許磁芯具有較小的圍繞初級導體棒的周長，還允許磁場探測器9被插入磁路間隙22并同時定位在由初級導體棒4的寬度減小的核芯通路部分16形成的凹進17b內。

電介質外殼10可以由圍繞著磁芯和磁場傳感器組裝在一起的兩個或更多的外殼部件組成，設置有穿過橫向側壁的孔口，以允許初級導體連接末端12a、12b從中延伸穿過。

由絕緣材料(例如，塑料)制成的安全蓋34可以有利地位于磁芯6內側和保險絲部分20之間，如圖1b所示。在保險絲部分斷開的情況下，安全蓋可以防止熔化的保險絲部分的材料流動而與磁芯接觸，從而避免通過磁芯6使初級導體短接的風險。例如，安全蓋34可以例如是在被插入磁芯的中心通路18之前夾在保險絲部分20周圍的塑料帽的形式，或者是圍繞著中心通路18與磁芯的內側相對地安裝的塑料襯里部分的形式。