本发明专利技术涉及用于感测通过导体的电流的传感器装置和方法。具体而言，公开了传感器装置和相关方法。一个示范的传感器装置(12)包括限定孔口(110)的罗氏线圈(104)和至少部分地包封该罗氏线圈的介电材料(108)。该介电材料具有至少约3.5的介电常数。该介电材料构造成使得当导体(14)至少部分地插入孔口内时，介电材料的至少一部分位于罗氏线圈与导体之间。
【技术实现步骤摘要】
用于感测通过导体的电流的传感器装置和方法
本专利技术的领域总体上涉及传感器装置和方法，且更具体而言，涉及感测通过导体的电流。
技术介绍
至少一些已知的电度表(或需给电表,utilitymeter)用于测量从电源供应至用户的电力。为了能够精确地测量供应至用户的能量数额，电度表常常包括一个或多个传感器装置以感测流过电源与用户之间的导体的电流。当包含在电度表中时，传感器装置意图在运行的电压和/或电流范围内精确地工作。多种已知的电流传感器装置在电度表中使用。例如，至少一些已知的变压器式传感器装置包括在其上卷绕有磁线以感测流过导体的电流的磁芯。然而，通常已知的是包括变压器的电流传感器装置体积庞大且昂贵。已知的电流传感器装置的另一实例是罗氏线圈(Rogowskicoil)。罗氏线圈包括线圈并且通常小于变压器式传感器装置。然而，已知的是罗氏线圈在一电压范围内的低电流和/或高电流状态期间仅提供受限的精度。结果，在制造期间，具有已知罗氏线圈的电度表常常经历多个校准过程以最大限度地减小这些不精确性的影响。尽管这些重复的校准过程可减少此类传感器装置的不精确性，但这些过程也增加了电度表的制造时间和成本。
技术实现思路
在一方面，提供了一种用于感测通过导体的电流的传感器装置。该传感器装置包括限定孔口的罗氏线圈和至少部分地包封该罗氏线圈的介电材料。该介电材料具有至少约3.5的介电常数。该介电材料构造成使得当导体至少部分地插入孔口内时，介电材料的至少一部分位于罗氏线圈与导体之间。在另一方面，提供了一种用于将来自电源的电能传输至用户的电度表。该电度表包括导体和至少部分地包围该导体的传感器装置。该传感器装置包括罗氏线圈和至少部分地包封该罗氏线圈的介电材料。该介电材料具有大于约3.5的介电常数。介电材料的至少一部分位于罗氏线圈与导体之间。在又一方面，提供了一种制造用于感测通过导体的电流的传感器装置的方法。该方法包括提供罗氏线圈并将该罗氏线圈至少部分地包封在介电材料内而使得当线圈围绕导体定位时，介电材料位于罗氏线圈与导体之间。该介电材料具有大于或等于约3.5的介电常数。附图说明图1是包括示例性传感器装置的示例性电度表的框图。图2是图1中所示的传感器装置的部分地拆卸的视图。图3是图1中所示的传感器装置的透视图。图4是图1中所示的传感器装置的平面图。图5是与图1中所示的传感器装置一起使用的示例性基体(substrate)和线圈的透视图。图6是可与图1中所示的传感器装置一起使用的示例性绕线筒的截面图。图7是可与图1中所示的传感器装置一起使用的示例性线圈和屏蔽体(shield)的电路图。图8是包括四根引线的示例性传感器装置的透视图。图9是可与图8中所示的传感器装置一起使用的示例性线圈和屏蔽体的电路图。零件清单10电度表12传感器装置14导体15导体15导体16导体17控制板102基体104线圈106气隙(或空气间隙)108介电材料110孔口112封壳116支座(mount)118第一部分120第二部分124绕线筒126绕线筒128绕线筒130绕线筒132绕线筒134绕线筒135凸缘136引线137铰接接头138引线140第一屏蔽体142第二屏蔽体144引线200传感器装置204线圈236引线238引线240第一屏蔽体242第二屏蔽体244引线245引线。具体实施方式图1示出了示例性电度表10的框图。在示例性实施例中，电度表10包括传感器装置12、导体14和联接到传感器装置12上的表控制板17。导体14可包括汇流条、多股导线、单股导线、电缆或其它合适的导体，以将来自电源的电力传输至电力用户。电源可包括而不限于电网和/或发电机系统，例如燃气涡轮发动机、水力发电涡轮机、风力涡轮机、太阳能电池板，和/或其它合适的发电和/或传输系统。电源还可包括与表控制板17通信的智能电网。用户可包括而不限于住宅用户、商业用户和/或任何层次的任何其他电力用户。传感器装置12联接到导体14上以感测流过导体14的电流。传感器装置12向表控制板17提供代表所感测电流的信号。基于从传感器装置12接收的信号，表控制板17确定随着时间的推移而经导体14从电源传输至用户的电量。由于从电源转移到用户的电力可能要收费，故希望传感器装置12非常精确以确保用户基本上仅对所接收的电力付费，而不是基本上对电源运营商传输至用户的全部电力付费。在该示例性实施例中，电度表10还包括导体15和16以及联接到导体15上的另一个传感器装置12。应了解，任何数量的导体和/或传感器装置(例如一个、三个、六个等)都可用于其它电度表实施例中。此外，应了解的是传感器装置12并不限于仅在电度表10内使用，而是可在实质上任何应用中用来感测通过导体的电流，例如发电应用、公用事业、汽车应用、家用电器应用、电讯应用等。图2是示例性传感器装置12的部分地拆卸的视图。在示例性实施例中，传感器装置12包括基体102、包括围绕基体102卷绕的多个盘圈(turn)的线圈104，以及介电材料108。线圈104包括限定在其中的孔口110，该孔口构造成(例如在尺寸、定向，和/或形状等方面)用以将导体14接纳于其中。介电材料108位于线圈104附近并至少部分地位于孔口110内。更具体而言，在此实施例中，当导体14定位成穿过孔口110时，介电材料108至少部分地定位在线圈104与导体14之间。介电材料108可包括具有以各种方式构成的各种特性的一种或多种介电材料。例如，介电材料108可具有在10-1000Hz时等于或大于约3.0的介电常数。在一些实施例中，该介电常数可大于约3.5、约4.0、约5.0、约8.0、约12.0、约17.0和/或任何其它合适的介电常数。在一个示例性实施例中，介电材料108的介电常数可大致等于约3.5。在另一示例性实施例中，介电材料108的介电常数可大致等于约6.0。此外，介电材料108具有至少一个厚度，并且可具有多种厚度。在示例性实施例中，位于线圈104附近并至少部分地位于孔口110内的介电材料108具有约3.0毫米的厚度。此外，在同一实施例中，位于线圈104附近但与孔口110相对的介电材料108具有约1.2毫米的厚度。应了解，介电材料108可具有使传感器装置12能够如文中所述那样起作用的任何厚度或多个厚度。一般而言，介电材料108的厚度至少部分地基于介电材料108的介电常数、线圈104与一个或多个导体14、15和16的接近性，和/或用于安装传感器装置的预期环境中可获得的空间等来选择。在一些示范实施例中，介电材料108的厚度可在从约1.0毫米至约3.0厘米的范围内，或者在还有的其它实施例中更大。在示例性实施例中，介电材料108可由若干种材料中的一种或多种制成，例如而不限于塑料材料、热塑性材料、热固性材料、陶瓷材料、金属材料、木质材料、粘土材料、有机材料、它们的任何混合物，和/或适合如文中所述那样起作用的其它材料。在图2的示例性实施例中，介电材料108包括可从Valox®材料系列商购的PBT热塑性材料。在各种实施例中，介电材料108包括而不限于以下材料中的一种或多种：Kapton®带、聚偏二氟乙烯(PVDF)材料、室温硫化硅胶(RTV)聚合物、可从Valox®材料系列商购的PBT热塑性材料(例如Valox®365或Val本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于检测导体(14)中的电流的传感器装置(12)，所述传感器装置包括：限定孔口(110)的罗氏线圈(104)；以及至少部分地包封所述罗氏线圈的介电材料(108)，所述介电材料具有至少约3.5的介电常数，所述介电材料构造成使得当导体至少部分地插入所述孔口内时，所述介电材料的至少一部分位于所述罗氏线圈与所述导体之间。
【技术特征摘要】
2011.09.09 US 13/228,9241.一种用于检测导体(14)中的电流的传感器装置(12)，所述传感器装置包括：限定孔口(110)的罗氏线圈(104)；至少部分地包封所述罗氏线圈的介电材料(108)，所述介电材料具有厚度不同的部分并且具有至少3.5的介电常数，所述介电材料构造成使得当导体至少部分地插入所述孔口内时，所述介电材料的至少一部分位于所述罗氏线圈与所述导体之间；以及至少部分地包封所述罗氏线圈(104)的封壳(112)，所述封壳包括所述介电材料(108)的至少一部分；其中，所述封壳(112)包括第一部分(118)和可释放地联接到所述第一部分上的第二部分(120)以基本上包封所述罗氏线圈(104)。2.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，所述介电材料(108)具有至少5.0的介电常数。3.根据权利要求2所述的传感器装置，其特征在于，所述介电材料(108)具有至少8.0的介电常数。4.根据权利要求3所述的传感器装置，其特征在于，所述介电材料(108)具有至少10.0的介电常数。5.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，所述介电材料(108)包括聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)热塑性材料。6.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，所述介电材料(108)的至少一部分限定1.0毫米与8.0毫米之间的厚度。7.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，所述传感器装置还包括构造成用以支承所述罗氏线圈(104)的非磁性基体(102)...
【专利技术属性】
技术研发人员：SS查马蒂，SL比伊茨，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：
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