[发明专利]用于残留电流检测的传感器、系统和方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及传感器，并且具体地涉及用于检测残留电流的传感器，比如磁场传感器。

背景技术

除了防止更严重的事件(比如触电死亡、电火灾和装备损坏)之外，残留电流检测对于防止浪费电力也颇为重要。常规残留电流传感器可以包括在软磁芯周围缠绕的线圈，而两个导体经过芯的孔伸展。如果在导体中的电流之和不等于零，换而言之，如果电流在两个导体之间未被平衡，则净磁通量存在于芯中。这可能向接地、另一电路或者某个其它点用信号发送电流泄漏。在芯中的净通量的瞬态可能导致线圈中的感应电动势(EMF)，该EMF可以由电路检测，使得可以切断功率或者采取其它动作以停止电流流动。

然而这些常规残留电流传感器受一些缺点困扰。首先，它们通常仅针对瞬态或者AC电流工作。因此，它们并不适用于其中也希望检测DC电流的应用。其次，它们一般需要制造起来昂贵的线圈。另外，如果该线圈饱和，则传感器可能受有限灵敏度和准确度困扰。这可能在希望检测的电流经常很小(例如在100A系统中约为0.1A的泄漏)时特别重要。

发明内容

实施例涉及残留电流感测系统和方法。在一个实施例中，一种残留电流感测系统包括：包括间隙的磁芯，间隙具有由磁芯的相对边缘限定的宽度，使得磁芯在中心孔周围非连续；多个电流导体，设置于中心孔内；传感器封装，具有比间隙的宽度更大的第一尺度并且布置于间隙以外并且与间隙邻近，使得宽度和第一尺度同轴并且传感器封装跨间隙延伸；以及至少一个传感器元件，设置于传感器封装中并且被配置用于在电流在多个导体中的至少一个导体中流动时感测在磁芯中感应的磁场。

在另一实施例中，一种检测残留电流的方法包括：提供残留电流感测系统，残留电流感测系统包括磁芯和传感器封装，磁芯包括在其中的间隙，传感器封装与间隙相邻并且跨间隙布置；并且设置于传感器封装中的至少一个传感器元件感测在布置于磁芯中的至少一个导体中的电流流动在磁芯中感应的电流。

在一个实施例中，一种残留电流感测系统包括：磁芯，包括限定间隙的第一部分和第二部分，间隙具有由磁芯的相对边缘限定的宽度，使得磁芯在中心孔周围非连续；多个电流导体，设置于中心孔内；传感器封装，具有比间隙的宽度更大的第一尺度并且包括布置于间隙以外并且与间隙邻近的第一部分，使得宽度和第一尺度同轴并且传感器封装跨间隙延伸，传感器封装还包括至少部分布置于间隙内的第二部分；以及至少一个磁场传感器元件，设置于传感器封装的第二部分中并且被配置用于在电流在多个导体中的至少一个导体中流动时感测在磁芯中感应的磁场。

附图说明

可以结合附图考虑本发明的各种实施例的以下具体描述来更完全理解本发明，在附图中：

图1是根据一个实施例的残留电流传感器系统的侧视截面图。

图2是根据一个实施例的残留电流传感器系统的侧视截面图，该残留电流传感器系统具有传感器封装和磁芯的备选相对定位。

图3A是根据一个实施例的残留电流传感器系统的侧视截面图，该残留电流传感器系统具有传感器封装和磁芯的另一相对定位。

图3B是根据一个实施例的包括软磁层的残留电流传感器系统的侧视截面图。

图3C是根据一个实施例的残留电流传感器系统的侧视截面图，该残留电流传感器系统包括套管并且具有传感器封装和磁芯的另一相对定位。

图3D是根据一个实施例的包括两段式套管的残留电流传感器系统的侧视截面图。

图4是根据一个实施例的包括两段式磁芯的残留电流传感器系统的侧视截面图。

尽管本发明可有各种修改和备选形式，但是已经在附图中通过示例示出并且将具体描述其细节。然而应当理解，意图并非使本发明限于描述的具体实施例。恰好相反，意图在于覆盖落入如所附权利要求限定的本发明的精神实质和范围内的所有修改、等效和备选。

具体实施方式

实施例涉及用于检测残留电流的传感器系统和方法。在实施例中，传感器包括磁芯和穿过芯的孔的多个导体。磁芯包括在芯本身中的间隙，并且与常规方式对照，磁场传感器与这一间隙邻近、但是未在这一间隙内布置，以便检测芯中的净通量。有利地，可以在其中希望检测AC或者DC电流的应用中使用实施例。