本發明專利技術涉及用于感測通過導體的電流的傳感器裝置和方法。具體而言，公開了傳感器裝置和相關方法。一個示范的傳感器裝置(12)包括限定孔口(110)的羅氏線圈(104)和至少部分地包封該羅氏線圈的介電材料(108)。該介電材料具有至少約3.5的介電常數。該介電材料構造成使得當導體(14)至少部分地插入孔口內時，介電材料的至少一部分位于羅氏線圈與導體之間。
【技術實現步驟摘要】
用于感測通過導體的電流的傳感器裝置和方法
本專利技術的領域總體上涉及傳感器裝置和方法，且更具體而言，涉及感測通過導體的電流。
技術介紹
至少一些已知的電度表(或需給電表,utilitymeter)用于測量從電源供應至用戶的電力。為了能夠精確地測量供應至用戶的能量數額，電度表常常包括一個或多個傳感器裝置以感測流過電源與用戶之間的導體的電流。當包含在電度表中時，傳感器裝置意圖在運行的電壓和/或電流范圍內精確地工作。多種已知的電流傳感器裝置在電度表中使用。例如，至少一些已知的變壓器式傳感器裝置包括在其上卷繞有磁線以感測流過導體的電流的磁芯。然而，通常已知的是包括變壓器的電流傳感器裝置體積龐大且昂貴。已知的電流傳感器裝置的另一實例是羅氏線圈(Rogowskicoil)。羅氏線圈包括線圈并且通常小于變壓器式傳感器裝置。然而，已知的是羅氏線圈在一電壓范圍內的低電流和/或高電流狀態期間僅提供受限的精度。結果，在制造期間，具有已知羅氏線圈的電度表常常經歷多個校準過程以最大限度地減小這些不精確性的影響。盡管這些重復的校準過程可減少此類傳感器裝置的不精確性，但這些過程也增加了電度表的制造時間和成本。
技術實現思路
在一方面，提供了一種用于感測通過導體的電流的傳感器裝置。該傳感器裝置包括限定孔口的羅氏線圈和至少部分地包封該羅氏線圈的介電材料。該介電材料具有至少約3.5的介電常數。該介電材料構造成使得當導體至少部分地插入孔口內時，介電材料的至少一部分位于羅氏線圈與導體之間。在另一方面，提供了一種用于將來自電源的電能傳輸至用戶的電度表。該電度表包括導體和至少部分地包圍該導體的傳感器裝置。該傳感器裝置包括羅氏線圈和至少部分地包封該羅氏線圈的介電材料。該介電材料具有大于約3.5的介電常數。介電材料的至少一部分位于羅氏線圈與導體之間。在又一方面，提供了一種制造用于感測通過導體的電流的傳感器裝置的方法。該方法包括提供羅氏線圈并將該羅氏線圈至少部分地包封在介電材料內而使得當線圈圍繞導體定位時，介電材料位于羅氏線圈與導體之間。該介電材料具有大于或等于約3.5的介電常數。附圖說明圖1是包括示例性傳感器裝置的示例性電度表的框圖。圖2是圖1中所示的傳感器裝置的部分地拆卸的視圖。圖3是圖1中所示的傳感器裝置的透視圖。圖4是圖1中所示的傳感器裝置的平面圖。圖5是與圖1中所示的傳感器裝置一起使用的示例性基體(substrate)和線圈的透視圖。圖6是可與圖1中所示的傳感器裝置一起使用的示例性繞線筒的截面圖。圖7是可與圖1中所示的傳感器裝置一起使用的示例性線圈和屏蔽體(shield)的電路圖。圖8是包括四根引線的示例性傳感器裝置的透視圖。圖9是可與圖8中所示的傳感器裝置一起使用的示例性線圈和屏蔽體的電路圖。零件清單10電度表12傳感器裝置14導體15導體15導體16導體17控制板102基體104線圈106氣隙(或空氣間隙)108介電材料110孔口112封殼116支座(mount)118第一部分120第二部分124繞線筒126繞線筒128繞線筒130繞線筒132繞線筒134繞線筒135凸緣136引線137鉸接接頭138引線140第一屏蔽體142第二屏蔽體144引線200傳感器裝置204線圈236引線238引線240第一屏蔽體242第二屏蔽體244引線245引線。具體實施方式圖1示出了示例性電度表10的框圖。在示例性實施例中，電度表10包括傳感器裝置12、導體14和聯接到傳感器裝置12上的表控制板17。導體14可包括匯流條、多股導線、單股導線、電纜或其它合適的導體，以將來自電源的電力傳輸至電力用戶。電源可包括而不限于電網和/或發電機系統，例如燃氣渦輪發動機、水力發電渦輪機、風力渦輪機、太陽能電池板，和/或其它合適的發電和/或傳輸系統。電源還可包括與表控制板17通信的智能電網。用戶可包括而不限于住宅用戶、商業用戶和/或任何層次的任何其他電力用戶。傳感器裝置12聯接到導體14上以感測流過導體14的電流。傳感器裝置12向表控制板17提供代表所感測電流的信號。基于從傳感器裝置12接收的信號，表控制板17確定隨著時間的推移而經導體14從電源傳輸至用戶的電量。由于從電源轉移到用戶的電力可能要收費，故希望傳感器裝置12非常精確以確保用戶基本上僅對所接收的電力付費，而不是基本上對電源運營商傳輸至用戶的全部電力付費。在該示例性實施例中，電度表10還包括導體15和16以及聯接到導體15上的另一個傳感器裝置12。應了解，任何數量的導體和/或傳感器裝置(例如一個、三個、六個等)都可用于其它電度表實施例中。此外，應了解的是傳感器裝置12并不限于僅在電度表10內使用，而是可在實質上任何應用中用來感測通過導體的電流，例如發電應用、公用事業、汽車應用、家用電器應用、電訊應用等。圖2是示例性傳感器裝置12的部分地拆卸的視圖。在示例性實施例中，傳感器裝置12包括基體102、包括圍繞基體102卷繞的多個盤圈(turn)的線圈104，以及介電材料108。線圈104包括限定在其中的孔口110，該孔口構造成(例如在尺寸、定向，和/或形狀等方面)用以將導體14接納于其中。介電材料108位于線圈104附近并至少部分地位于孔口110內。更具體而言，在此實施例中，當導體14定位成穿過孔口110時，介電材料108至少部分地定位在線圈104與導體14之間。介電材料108可包括具有以各種方式構成的各種特性的一種或多種介電材料。例如，介電材料108可具有在10-1000Hz時等于或大于約3.0的介電常數。在一些實施例中，該介電常數可大于約3.5、約4.0、約5.0、約8.0、約12.0、約17.0和/或任何其它合適的介電常數。在一個示例性實施例中，介電材料108的介電常數可大致等于約3.5。在另一示例性實施例中，介電材料108的介電常數可大致等于約6.0。此外，介電材料108具有至少一個厚度，并且可具有多種厚度。在示例性實施例中，位于線圈104附近并至少部分地位于孔口110內的介電材料108具有約3.0毫米的厚度。此外，在同一實施例中，位于線圈104附近但與孔口110相對的介電材料108具有約1.2毫米的厚度。應了解，介電材料108可具有使傳感器裝置12能夠如文中所述那樣起作用的任何厚度或多個厚度。一般而言，介電材料108的厚度至少部分地基于介電材料108的介電常數、線圈104與一個或多個導體14、15和16的接近性，和/或用于安裝傳感器裝置的預期環境中可獲得的空間等來選擇。在一些示范實施例中，介電材料108的厚度可在從約1.0毫米至約3.0厘米的范圍內，或者在還有的其它實施例中更大。在示例性實施例中，介電材料108可由若干種材料中的一種或多種制成，例如而不限于塑料材料、熱塑性材料、熱固性材料、陶瓷材料、金屬材料、木質材料、粘土材料、有機材料、它們的任何混合物，和/或適合如文中所述那樣起作用的其它材料。在圖2的示例性實施例中，介電材料108包括可從Valox?材料系列商購的PBT熱塑性材料。在各種實施例中，介電材料108包括而不限于以下材料中的一種或多種：Kapton?帶、聚偏二氟乙烯(PVDF)材料、室溫硫化硅膠(RTV)聚合物、可從Valox?材料系列商購的PBT熱塑性材料(例如Valox?365或Val本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于檢測導體(14)中的電流的傳感器裝置(12)，所述傳感器裝置包括：限定孔口(110)的羅氏線圈(104)；以及至少部分地包封所述羅氏線圈的介電材料(108)，所述介電材料具有至少約3.5的介電常數，所述介電材料構造成使得當導體至少部分地插入所述孔口內時，所述介電材料的至少一部分位于所述羅氏線圈與所述導體之間。
【技術特征摘要】
2011.09.09 US 13/228,9241.一種用于檢測導體(14)中的電流的傳感器裝置(12)，所述傳感器裝置包括：限定孔口(110)的羅氏線圈(104)；至少部分地包封所述羅氏線圈的介電材料(108)，所述介電材料具有厚度不同的部分并且具有至少3.5的介電常數，所述介電材料構造成使得當導體至少部分地插入所述孔口內時，所述介電材料的至少一部分位于所述羅氏線圈與所述導體之間；以及至少部分地包封所述羅氏線圈(104)的封殼(112)，所述封殼包括所述介電材料(108)的至少一部分；其中，所述封殼(112)包括第一部分(118)和可釋放地聯接到所述第一部分上的第二部分(120)以基本上包封所述羅氏線圈(104)。2.根據權利要求1所述的傳感器裝置，其特征在于，所述介電材料(108)具有至少5.0的介電常數。3.根據權利要求2所述的傳感器裝置，其特征在于，所述介電材料(108)具有至少8.0的介電常數。4.根據權利要求3所述的傳感器裝置，其特征在于，所述介電材料(108)具有至少10.0的介電常數。5.根據權利要求1所述的傳感器裝置，其特征在于，所述介電材料(108)包括聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)熱塑性材料。6.根據權利要求1所述的傳感器裝置，其特征在于，所述介電材料(108)的至少一部分限定1.0毫米與8.0毫米之間的厚度。7.根據權利要求1所述的傳感器裝置，其特征在于，所述傳感器裝置還包括構造成用以支承所述羅氏線圈(104)的非磁性基體(102)...
【專利技術屬性】
技術研發人員：SS查馬蒂，SL比伊茨，
申請(專利權)人：通用電氣公司，
類型：發明
國別省市：
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