同轴电阻器制造技术

本发明专利技术涉及一种同轴电阻器(1)，其具有用于沿相反的方向传导待测量的电流的向前导体(6)和返回导体(7)，并且具有由电阻材料制成的电阻器元件，所述电阻器元件布置在向前导体(6)或返回导体(7)中，使得电流流过电阻器元件。本发明专利技术提出，相对于电流流动方向，至少内部的返回导体(7)的横截面是矩形的，这简化了同轴电阻器(1)的制造。由于该设计，消除了由热电电压、电阻器元件的TC和不均匀的电流分布引起的误差。

Coaxial resistor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】同轴电阻器
本专利技术涉及一种用于测量电流的同轴电阻器。
技术介绍
从WO2007/068409A1(DE102005059561A1)中已知这种同轴电阻器，并在图6中示出。待测量的电流经由管状导体供应，然后沿相反的方向通过返回导体回流，所述返回导体也是管状的并且与导体同轴地布置。沿相反方向的该电流流动的优势在于，由电流产生的磁场在内侧的某些区域很大程度上相互抵消。在此，向前导体和返回导体的横截面是圆形的，但在只有几微欧的非常低的电阻值的情况下与相对较高的制造花费相关联，主要是由于难以布置电压连接和相关的附加错误源。对于本专利技术的技术背景，参考DE102014011593B4。
技术实现思路
因此，本专利技术基于提供相应改进的同轴电阻器的任务。该任务通过根据权利要求1的根据本专利技术的同轴电阻器来解决。本专利技术提出，同轴电阻器至少在内部的返回导体的情况下具有有角的横截面，这大大简化了生产，因为返回导体在此可由有角的板组成。与已知的同轴电阻器一样，根据本专利技术的同轴电阻器首先具有用于传导待测量的电流的向前导体和返回导体，其中，向前导体和返回导体同轴地布置并串联地电连接，使得电流在向前导体和反向导体中沿相反的电流流动方向流动。该沿相反方向的电流流动是有利的——正如在开始时关于现有技术已经提到的那样——因为由向前导体和反向导体中的电流产生的磁场在实际电阻器元件的区域中在很大程度上抵消了(见下文)。另外，与已知的同轴电阻器一样，根据本专利技术的同轴电阻器包括由电阻材料(例如，铜-锰-镍合金)制成的电阻器元件，其中，电阻器元件布置在向前导体或返回导体中，使得电流流过电阻器元件。根据欧姆定律，电阻器元件两端的电压降与电流成正比，因此是待测量的电流的度量。这使得能够实现根据四线技术的电流测量，这例如也从EP0605800A1中已知。现在，根据本专利技术的同轴电阻器与上述已知的同轴电阻器的不同之处在于，至少内部的返回导体的在与电流流动方向成直角的剖切平面中的横截面是有角的、特别是矩形的。在本专利技术的一优选实施例中，返回导体的横截面是正方形，但是该横截面也可具有其它矩形形状。另外，本专利技术还提供了返回导体的横截面可以是三角形、五边形或一般性多边形的可能性。如上面简要提到的那样，有角的横截面具有以下优势：返回导体可由多个平坦的板组成，这大大简化了根据本专利技术的同轴电阻器的生产。在根据本专利技术的同轴电阻器的情况下，返回导体可选地以及向前导体由多个平坦的、优选矩形的板组成，所述板可被组装以形成向前导体或返回导体。在本专利技术的一优选实施例中，向前导体和返回导体均由矩形板组成。在此，优选的是使向前导体的一个板平行于返回导体的一个板。在该实施例中，返回导体和向前导体都具有有角的横截面。然而，替代地，也可仅内部的返回导体具有有角的横截面，而外部的向前导体可具有滚圆的横截面。例如，外部的向前导体可具有圆形横截面并且因此是管状的。在这种情况下，外部的向前导体由此按惯例设计为管，而内部的返回导体由多个板组成，以简化制造过程。上述电阻器元件可布置在外部的向前导体或内部的返回导体中。唯一的决定性因素是待测量的电流流过电阻器元件，使得电阻器元件的压降根据欧姆定律形成待测量的电流的度量。然而，在本专利技术的一优选实施例中，电阻器元件布置在内部的返回导体中。这是有利的，因为通过位于同轴电阻器内的测量电路简化了在无磁场空间中的电阻器元件处的电压测量，如仍在详细描述的那样。在本专利技术的一优选实施例中，用于电流供给和电流流出的两个连接部分以及向前导体和返回导体由大块的铜板制成，以便减小在高电流下电源线中不可避免的功率损耗。在本专利技术的一优选实施例中，电阻器元件始终布置在嵌入件中，其中，嵌入件被嵌入向前导体或返回导体中，并跨接在向前导体或返回导体中的横向于电流流动方向延伸的间隙。因此，待测量的电流流过包括电阻器元件的嵌入件，从而向前导体或返回导体中的横向于电流流动方向延伸的间隙可防止不期望的越过嵌入件的分流连接。具有电阻器元件的嵌入件优选地由具有两个由导体材料(例如铜)制成的板状导体元件的复合材料板和沿着电流方向位于板状导体元件之间的由电阻材料(例如铜锰镍合金)制成的板状电阻器元件构成。这种复合材料板例如由EP0605800A1已知，并且可廉价地由复合材料带生产。另外，根据本专利技术的同轴电阻器优选地包括用于待测量电流的供应或流出的由导体材料(例如，铜)制成的板状连接部分，其中，向前导体和返回导体分别连接至两个连接部分之一。一方面向前导体和返回导体与另一方面连接部分之间的电连接可通过例如钎焊(例如硬钎焊)或熔焊来实现。另外，向前导体和返回导体以及嵌入件也可通过钎焊(例如硬钎焊)或熔焊而彼此连接，以实现向前导体和返回导体的期望的串联连接。上面已经简要地提到，用于电流供给和电流消耗的两个连接部分由平坦的、优选矩形的板组成。另外，应注意，这些板状连接部分优选地与向前导体和返回导体成直角定向。另外，应当注意，用于电力供应或电流流出的板状连接部分优选地彼此平行地布置。向前导体和返回导体可由此布置在板状连接部分上。上面已经提到，根据欧姆定律，电阻器元件两端的降压是待测量的电流的度量。优选地，一个电压抽头接触嵌入件的电压侧导体元件，而该对中的另一个电压抽头接触嵌入件的接地侧导体元件。然而，在优选实施例中，不仅提供一对电压抽头，而是多对电压抽头在空间上分布。每对电压抽头由此提供电压测量值，从而可在此从各电压测量值计算出平均值。以此方式，可考虑同轴电阻器中电流分布的不均匀性。基本上，从DE102013005939A1中已知在不同点处的电压测量的该原理，从而该专利申请的内容可完全归属于本说明书。电压抽头可在电压侧或接地侧具有至少两个由导体材料制成的接触部(即双重抽头)，以便实现与印刷电路板的良好热接触。这对于补偿不期望的热电电压是有利的。一方面电压抽头与另一方面复合材料板(嵌入件)的导体元件之间的连接可例如通过钎焊(例如硬钎焊)、熔焊或烧结来进行。还应该提到的是，电压抽头可由铜或与嵌入件的复合材料相同的复合材料制成，尤其是由与嵌入件的复合材料相同批次的复合材料制成。为了形成电压侧抽头或接地侧电压抽头，本专利技术可包括冲压部件，所述冲压部件连接到嵌入件(复合材料板)的电压侧或接地侧导体元件。为了与印刷电路板电连接，冲压部件可具有接触凸片，所述接触凸片也可能是可弯曲的。在优选实施例中，有利的是，在由一种导体材料制成的一对电压抽头中，由复合材料制成的较窄且可能较薄的接触凸片在接地侧居中地布置在电压侧的两个接触凸片之间。这具有下述优势，由于接触凸片(双重、更厚、更宽且导热性更好的)的横截面明显更大，因此，高压侧(电压侧)的温度可经由良好的热传导有效地传递到印刷电路板，使得印刷电路板的钎焊连接部处的温度与嵌入件的电压侧钎焊连接部处的温度相同。由此，分流结构的完整温差施加在复合材料片上，使得温度电压补偿能够正确地起作用。冲压部件电气地且机械地连接到嵌入件(复合材料板)的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于测量电流(I)的同轴电阻器(1)，所述同轴电阻器包括：/na)用于传导待测量的电流(I)的向前导体(6)，/nb)位于向前导体(6)内侧的用于传导待测量的电流(I)的返回导体(7)，向前导体(6)和返回导体(7)同轴地布置并串联地电连接且沿相反的电流流动方向传导电流(I)，以及/nc)由电阻材料制成的电阻器元件(14)，所述电阻器元件(14)布置在向前导体(6)或返回导体(7)中，使得电流(I)流过电阻器元件(14)，/n其特征在于，/nd)至少内部的返回导体(7)的在垂直于电流流动方向的剖切平面中的横截面是有角的，特别是矩形的、尤其是正方形的、三角形的、五边形的或多边形的。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170712 DE 102017115649.61.一种用于测量电流(I)的同轴电阻器(1)，所述同轴电阻器包括：
a)用于传导待测量的电流(I)的向前导体(6)，
b)位于向前导体(6)内侧的用于传导待测量的电流(I)的返回导体(7)，向前导体(6)和返回导体(7)同轴地布置并串联地电连接且沿相反的电流流动方向传导电流(I)，以及
c)由电阻材料制成的电阻器元件(14)，所述电阻器元件(14)布置在向前导体(6)或返回导体(7)中，使得电流(I)流过电阻器元件(14)，
其特征在于，
d)至少内部的返回导体(7)的在垂直于电流流动方向的剖切平面中的横截面是有角的，特别是矩形的、尤其是正方形的、三角形的、五边形的或多边形的。


2.根据权利要求1所述的同轴电阻器(1)，其特征在于，
a)内部的返回导体(7)由多个平坦的、优选矩形的板组成，和/或
b)外部的向前导体(6)由多个平坦的、优选矩形的板组成，和/或
c)其中，向前导体(6)的板和返回导体(7)的板相应地成对彼此平行地布置。


3.根据权利要求1所述的同轴电阻器(1)，其特征在于，外部的向前导体(6)具有滚圆的横截面、特别是圆形的横截面。


4.根据权利要求2或3所述的同轴电阻器(1)，其特征在于，
a)向前导体(6)的板或返回导体(7)的板容纳电阻器元件(14)，和/或
b)电阻器元件(14)分别容纳在嵌入向前导体(6)或返回导体(7)中的嵌入件(11)中，并跨接向前导体(6)或返回导体(7)中的横向于电流流动方向延伸的间隙(10)，和/或
c)嵌入件(11)分别由包括两个由导体材料制成的板状导体元件(12、13)的复合材料板和沿电流流动方向位于所述板状导体元件之间的板状电阻器元件(14)组成。


5.根据前述权利要求中任一项所述的同轴电阻器(1)，其特征在于，
a)由导体材料制成的用于向同轴电阻器(1)供应电流(I)的第一连接部分(2)，
b)由导体材料制成的用于从同轴电阻器(1)流出电流(I)的第二连接部分(3)，
c)向前导体(6)和返回导体(7)分别电气地且机械地连接至两个连接部分(2、3)之一。


6.根据权利要求5所述的同轴电阻器(1)，其特征在于，
a)向前导体(6)和返回导体(7)与连接部分(2、3)之间的电连接是钎焊连接、尤其是硬钎焊连接(8a、8b)或熔焊连接，和/或
b)向前导体(6)与返回导体(7)之间的电连接是硬钎焊连接(9)或熔焊连接。


7.根据权利要求5或6所述的同轴电阻器(1)，其特征在于，
a)所述两个连接部分(2、3)由平坦的、优选矩形的板组成，和/或
b)板状的所述两个连接部分(2、3)与向前导体(6)和返回导体(7)的板成直角定向。


8.根据前述权利要求中任一项所述的同轴电阻器(1)，
其特征在于，
a)设有至少一对电压抽头(18、19、20)以分别用于测量电阻器元件(14)上的电压下降，和/或
b)设有多对电压抽头(18、19、20)，所述多对电压抽头(18、19、20)布置在不同的电压测量点处，和/或
c)电压抽头(18、19、20)在电压侧或接地侧具有作为双重抽头的至少两个接触部(18、19)，以便实现向印刷电路板(15)的有效热传传递，和/或
d)电压抽头(18、19、20)借助于以下方式连接到嵌入件(11)的复合材料板的导体元件(12、13)：
d1)钎焊连接、特别是硬钎焊连接，
d2)熔焊连接，或
d3)烧结的化合物。


9.根据权利要求8所述的同轴电阻器(1)，其特征在于，
a)电压抽头(18、19、20)由铜组成的，或
b)接地侧电压抽头(20)由与嵌入件(11)的复合材料板相同的复合材料、特别是与嵌入件(11)的复合材料相同批次的复合材料组成。


10.根据权利要求9所述的同轴电阻器(1)，其特征在于，
a)设有用于形成电压侧电压抽头(18、19)的冲压部件(16)，所述冲压部件连接到嵌入件(11)的电压侧板状导体元件(12)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：U·黑茨勒，
申请(专利权)人：伊莎贝尔努特·霍伊斯勒两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE