[发明专利]电流感测装置和方法

说明书

优先权

本申请案主张2010年1月7日申请的具有相同标题的第12/684,056号美国专利申请案的优先权，第12/684,056号美国专利申请案是2009年9月25日申请的具有相同标题的第12/567,622号美国专利申请案的部分接续申请案并主张第12/567,622号美国专利申请案的优先权，第12/567,622号美国专利申请案主张2009年7月31日申请的具有相同标题的第61/230,474号美国临时专利申请案的优先权，上述美国专利申请案中的每一者以全文引用的方式并入本文中。

版权

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技术领域

本发明大体上涉及电路元件，且更明确地说，在一个示范性方面中，涉及用于感测电流的装置，以及利用和制造所述装置的方法。

背景技术

电流感测装置的无数不同配置是现有技术中已知的。一种常见方法是通过使用所谓的“罗柯夫斯基(Rogowski)线圈”来制造电流感测装置。罗柯夫斯基线圈是用于测量交流(“AC”)的电装置。罗柯夫斯基线圈通常由具有引线的螺旋形线圈组成，所述引线从一端返回穿过线圈的中心且经过螺旋形线圈到另一端。接着将整个螺旋形线圈定位在电流待测量的交流运载导体周围。线圈中感应的电压与导体中的电流的变化速率成比例，使得罗柯夫斯基线圈的输出指示穿过所述导体的电流的量。

罗柯夫斯基线圈可制作为开端且柔性的，从而允许罗柯夫斯基线圈缠绕在电流运载导体周围，而不会像原本那样直接干扰经过所述导体的电流。罗柯夫斯基线圈通常利用空气，而不是永磁芯，因此使罗柯夫斯基线圈得到拥有相对较低电感以及对改变相对较快的电流的响应两者的特性。此外，罗柯夫斯基线圈的输出通常为高度线性的，即使在经受例如电力传输、焊接或其它脉冲电力应用中所用的电流等大电流时也是如此。另外，经合适构造的罗柯夫斯基线圈通常还很大程度上对电磁干扰免疫，从而使得罗柯夫斯基线圈抵抗外部篡改。然而，由于涉及相对较复杂的绕组配置，因此制造罗柯夫斯基型线圈的现有技术尝试已是劳动密集型且昂贵的。

存在用于生产现有技术的罗柯夫斯基线圈的大量方法，包含(例如)以下各项中所揭示的方法：1986年10月7日颁发给墨丘利(Mercure)等人且标题为“动态电流换能器(Dynamic current transducer)”的第4,616，176号美国专利；1995年5月9日颁发给格里斯(Gris)等人且标题为“罗柯夫斯基线圈(Rogowski coil)”的第5,414,400号美国专利；1995年8月15日颁发给伯达特(Baudart)且标题为“用于使用罗柯夫斯基线圈来测量导体中的电流的装置(Device for measuring an electrical current in a conductor using a Rogowski coil)”的第5,442,280号美国专利；1999年11月9日颁发给(Von Skarczinski)等人且标题为“用于电流变换器的电流检测线圈(Current-detection coil for a current transformer)”的第5,982,265号美国专利；2000年7月25日颁发给库斯特拉(Kustera)等人且标题为“具有高准确性及大带宽的AC电流传感器(ACcurrent sensor having high accuracy and large bandwidth)”的第6,094,044号美国专利；2001年11月6日颁发给科约维奇(Kojovic)等人且标题为“高精度罗柯夫斯基线圈(High precision Rogowski coil)”的第6,313,623号美国专利；2003年9月2日颁发给雷(Ray)且标题为“电流测量装置(Current measuring device)”的第6,614,218号美国专利；2004年5月4日颁发给梅耶尔(Meier)等人且标题为“基于印刷电路板的电流传感器(Printed circuit board-based current sensor)”的第6,731,193号美国专利；2004年11月23日颁发给齐藤(Saito)等人且标题为“电流变换器(Current transformer)”的第6,822,547号美国专利；2007年6月5日颁发给斯肯帝基克(Skendzic)等人且标题为“精确罗柯夫斯基线圈及其制造方法(Precision Rogowski coil and method for manufacturing same)”的第7,227,441号美国专利；2007年8月7日颁发给科瓦尼科(Kovanko)等人且标题为“电流传感器布置(Current sensor arrangement)”的第7,253,603号美国专利；2009年5月26日颁发给科约维奇(Kojovic)且标题为“分裂式罗柯夫斯基线圈电流测量装置及方法(Split Rogowski coil current measuring device and methods)”的第7,538,541号美国专利；2005年11月10公开且标题为“具有包括形成完整电路的局部电路的关联的罗柯夫斯基型绕组的电流变换器(Current transformer with Rogowski type windings comprising an association of partial circuits forming a complete circuit)”的杜普拉兹(Dupraz)等人的第20050248430号美国专利公开案；2006年10月5日公开且标题为“基于精确印刷电路板的罗柯夫斯基线圈及其制造方法(Precision printed circuit board based Rogowski coil and method for manufacturing same)”的斯肯帝基克(Skendzic)的第20060220774号美国专利公开案；2007年12月20日公开且标题为“用于测量电流的方法及设备(Method and Apparatus for Measuring Current)”的马洪(Mahon)的第20070290695号美国专利公开案；2008年1月10公开且标题为“精确经温度补偿的屏蔽式电流测量装置(Precision，Temperature-compensated，shielded current measurement device)”的威克森(Wilkerson)等人的第20080007249号美国专利公开案；2008年4月3日公开且标题为“高精度罗柯夫斯基电流变换器(High-precision Rogowski current transformer)”的瑞伊(Rea)等人的第20080079418号美国专利公开案；2008年5月8日公开且标题为“屏蔽式罗柯夫斯基线圈组合件及方法(Shielded Rogowski coil assembly and methods)”的科约维奇(Kojovic)的第20080106253号美国专利公开案；以及2008年9月4日公开且标题为“柔性电流变换器组合件(Flexible current transformer assembly)”的豪威尔(HOWELL)等人的第20080211484号美国专利公开案。