包含測量電流的元件的設備和用于制造其的方法
【專利摘要】該設備(100)包括用于測量電流的元件(10、20、30、40)，所述元件被封裝在殼體(50)中。所述殼體(50)包括由塑料制成的彼此焊接的第一部分(51)和第二部分(55、57)，其共同限定容納測量元件的空間(52、53)。所述第一部分(51)是不透明的以便吸收用于焊接所述部分的激光束，并且第二部分(57)是透明的以便讓所述激光束通過。制造設備(100)的方法包括裝配步驟，在其中測量元件(10、20、30、40)被裝配至殼體(50)中和組裝步驟，在其中所述殼體(50)的所述部分(51、55、57)使用激光焊接方法彼此互相接合。
【專利說明】
包含測量電流的元件的設備和用于制造其的方法
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種包含電流測量元件的設備，以及涉及一種用于制造這種設備的方法。
【背景技術】
[0002]本發明具體涉及包含在殼體中的具有芯纏繞磁電路的磁電流傳感器的和包含羅柯夫斯基型線圈的電流測量設備的混合電流傳感器。
[0003]羅柯夫斯基型電流測量設備，如文件EP-A-2667 205的電流傳感器，包含放置在被測電流在其中流動的電流導體或電線周圍的由磁性材料制成的支架。導線被纏繞在支架上以形成次級線圈。該單元組成變壓器，其中電流導體或電線組成初級線圈以及次級線圈提供測量信號。穿過次級線圈端子提供的電壓與流經電流導體或電線的電流強度直接成正比。由于沒有磁芯，運行的飽和風險允許測量的寬的動態范圍。
[0004]電流傳感器的殼體由兩部分組成，具有由通過如焊接組裝到基座的蓋封閉的中空基座。簡單通過傳感器的電子設備確保電流傳感器的絕緣。介電絕緣位于電流線和傳感器殼體之間。如果一部分殼體的焊接級別處有缺陷，用戶處于危險中。
[0005]特別的為允許插座的增加，例如標準USB類型，由于USB插座產生電流泄漏，有必要提高電流傳感器的殼體能夠達到的絕緣。例如，電流傳感器被集成至絕緣器中展示配備有具有USB插座的可編程接口的正面。電流傳感器被連接至正面而不是電線。有必要使用戶與存在于隔離器以及通過傳感器的電壓隔離。
[0006]本發明的設想提議具有改進的在高工作溫度，超過1400C的介電絕緣的電流傳感器。

【發明內容】

[0007]為了該目的，本發明的主題是一個設備，其包含封裝在殼體中的電流測量元件，殼體包含由塑料組成的第一部分和第二部分，彼此焊接，其共同限定用于容納測量元件的空間。第一部分是不透明的，從而用于吸收焊接殼體部分的激光束。第二部分是透明的，從而允許激光束穿過。
[0008]借助本發明，用于設備殼體采用的材料允許殼體的第一部分激光焊接在第二部分上，因此提高殼體達到的電絕緣。因此，不必要采取殼體中的電子設備確保雙-絕緣功能的措施，這是昂貴的、復雜的并且導致增加的容積。
[0009]根據本發明的有利方面，這種設備可結合一個或多個以下特征，采取任何技術上可采用的組合:
[0010]-第一部分吸收至少60%，優選的吸收至少90%的，波長位于625至IlOOnm之間的激光束的能量，第一部分的材料特別的是黑色。
[0011]-第二部分允許穿過至少30%的波長位于625至IlOOnm之間的激光束的能量。
[0012]-第一部分限定所述空間和第二部分是平面。
[0013]-優選的，第二部分的厚度在0.5至3mm之間，優選的在0.8至1.6mm之間。
[0014]-殼體的部分是由具有有機磷阻燃劑的聚合組合物制造的。
[0015]-至少殼體的一個部分的邊緣設有突出部，優選的可切開。
[0016]本發明的另一方面涉及用于制造設備的方法，該設備包含封裝在殼體中的電流測量元件，所述殼體包含共同限定用于接收測量元件的空間的第一部分和第二部分，方法包括將測量元件嵌合到殼體中的裝配步驟。方法包括裝配步驟，在其中殼體的各部分通過激光焊接過程被裝配在一起。
[0017]根據本發明的有利方面，這種方法可結合一個或多個以下特征，采取任何技術上可采用的組合:
[0018]-方法包括嵌合步驟和裝配步驟之間的中間步驟，在其中殼體被減壓，例如減壓超過60kPa，優選的超過90kPa。
[0019]-優選地，至少殼體的一個部分的邊緣設置按壓突出部。在中間步驟期間，突出部的按壓加固殼體各部分之間機械的接觸。。
【附圖說明】
[0020]通過閱讀僅通過示例的方式給出根據本發明的設備和其制造方法的以下說明書時，本發明將更好理解，參考所附附圖，其中:
[0021]-圖1是根據本發明的電流傳感器的分解透視圖。
[0022]-圖2是在裝配配置中的電流傳感器的透視圖。
[0023 ]-圖3和圖4是根據圖1中的箭頭F3和F4，圖1和圖2的電流傳感器的殼體的基座的透視圖。
【具體實施方式】
[0024]圖1和圖2中表示的電流傳感器100包括組裝在殼體50中的電流的磁傳感器30以及電流測量裝置40。這是混合電流傳感器。
[0025]磁傳感器30包括纏繞磁路33的第一線圈31。
[0026]測量裝置40包括羅柯夫斯基型的次級線圈41，設置成使得磁傳感器30的第一初級電路對應電流測量設備40的第二初級電路。羅柯夫斯基型線圈41由在其上纏繞金屬線的絕緣主體(carCaSS)43組成。通過示例性實施例的方式，主體43是中空、圓形的，由磁性材料、剛性或半剛性組成并且優選的是圓柱形或卵形橫截面。纏繞在主體43上的金屬線優選的由銅或銅基合金組成。
[0027I殼體50配有中心凹槽90，允許在其上執行電流測量的電流導體或電流線的通過。此電流導體或電流線形成電流測量設備40的主要電路。
[0028]電流傳感器100包括電流的采集和測量的電子裝置20。電子裝置20被提供通過磁傳感器30的線圈31。
[0029]連接盒10包括將測量設備40連接至電子裝置20的固定裝置。
[0030]盒50包括第一部分或基座51，其包括用于容納采集和測量的電子裝置20的空間52。空間52的一個壁56包括用于連接盒10通過的開口 58。
[0031]固定裝置被設計成通過將盒10卡扣-緊固在電流測量設備40上而定位和保持。盒10在可再生位置被固定在測量設備40上，因此使它更容易適應電流傳感器100。
[0032]線圈41的主體43包括能與連接盒10的固定裝置配合的卡扣(snap)-緊固裝置。
[0033]盒10的第二固定裝置被設置成通過將盒10和測量設備40卡扣-緊固到殼體50上而進行定位和保持。由連接盒10和測量設備40形成的單元在可再生產位置被固定至殼體50，因此使它更容易適應電流傳感器100。
[0034]盒10包括分別連接至線圈41和電子裝置20的電管腳13。以舉例的方式，電管腳13被焊接至電子裝置20。可使用一種通過激光焊錫的自動焊接方法。可選的，電子裝置20包括旨在連接至插座的連接墊。
[0035]基座51界定第一中空外殼53，在其內部定位有磁傳感器30和測量設備40。基座51包括全局平面后壁59，其界定電流傳感器100的背面AR并通過開口 58與第二外殼52連通。后壁59聯結垂直延伸至后壁59的基座的側壁54。這些壁54的外部邊緣B53在第一平面P53上延伸。外殼53是朝殼體50外部開放的中空體積，離開后壁59。
[0036]后壁59具有整體的矩形形狀，長度小的邊緣呈半圓形。
[0037]殼體50包括固定在基座51的空間53的壁54的外部邊緣B53上的第二部分或第一平面蓋57，其封閉空間53并界定殼體50的前表面AV。蓋57與后壁59平行并且其形狀與后壁59的形狀類似。被焊接至壁54的邊緣B53的蓋57的外部邊緣標示為B57。
[0038]磁傳感器30通過電軌道被連接至電子裝置20。電子裝置20包括設計成放置在第二空間52的壁56內部的印刷電路板。印刷電路板包括通過盒1的電管腳13的互鎖而允許通過的孔21。
[0039]在可選的方式中，殼體50包括旨在固定在基座51的第二外殼52的壁56的外部邊緣B52上的第二蓋55。邊緣B52在第二平面P52中垂直于第一平面B53延伸。邊緣B52界定出現在殼體50外部的外殼52的開口。
[0040]基座51和蓋55與57共同界定殼體50的中空體積，即外殼53。
[0041]基座51和蓋55與57由塑料材料制造，例如聚合物，適于允許通過激光焊接工藝將蓋55與57和基座51裝配。用于此裝配的激光束的波長，由圖2中箭頭F55和F57表示，位于紅外區域中，即625至I 10nm之間。以舉例的方式，激光束F55或F57的波長等于980nm。以舉例的方式，激光束F55或F57的能量等于480W。
[0042]對于第一蓋57的焊接，激光束F57被垂直定向至蓋57和邊緣B53的平面，平行于基座51的壁54。激光束F57被放置于殼體50的外部，在空間53的壁54的延長部分并且其被定向在蓋57的方向。
[0043]對于第二蓋55的焊接，激光束F55被垂直定向至蓋55的平面，平行于壁56和邊緣B52，以及在它們的延長部分。激光束F55被放置于殼體50的外部，在外殼52的壁56的延長部分并且其被定向在蓋55的方向。
[0044]激光束F55或F57融化殼體50的材料，從而焊接蓋55或57至基座51的邊緣B52或B53。因此，獲得了基座51和蓋55或57之間的材料連續性并且這些元件之間的自由空間被移除，從而提高了殼體50的電絕緣。因此實現了基座51和蓋55或57之間的絕緣密封性。
[0045]選擇蓋55和57的材料以便在焊接期間，激光束F55或F57穿過蓋55或57的材料并且其被殼體51的材料吸收。蓋55和57是透明的以便允許激光束F55或57至少部分的穿過，而基座51是不透明的以便至少部分的吸收激光束F55或F57。
[0046]蓋55和57允許激光束F55或F57以比基座51更明顯的方式穿過。類似的，基座51以比蓋55和57更明顯的方式吸收激光束F55或F57。
[0047]術語“透明”應理解為是指蓋55和57允許至少通過激光束F55或F57總強度的60%，優選的至少90%。蓋55和57的透明值取決于它們的相應厚度。優選的，蓋55和57的厚度在
0.5至3_之間，優選的在0.8至1.6_之間。例如，蓋55和57具有1.2_不變的厚度。
[0048]術語“不透明”應理解為是指基座吸收激光束F55或F57總強度的至少30%。
[0049]例如，蓋55與57和基座51由防火塑料制成，由具有阻燃的聚合物組合物組成。例如，聚合物組合物是用玻璃纖維增強至20%至40%水平和耐火性的部分芳族聚酰胺型樹月旨，優選的具有一種有機磷防火系統。“自然”色調將優選的被選擇用于蓋55和57。其它淺色可能是適當的。“黑”色調將優選的被選擇用于基座51，但是其他吸收顏色可能是適當的。例如通過加入有利激光束Fl或F2吸收的黑顏料得到黑色。這可以是碳黑型礦物顏料或尼格苯胺黑(negrosin)型有機顏料。
[0050]這些材料符合與電絕緣相關的標準CEI60947-1。如該標準的表XV所示，對于1000V的指定絕緣電壓Ui，泄漏線Lf的最小長度，對于污染程度3和組I的材料，等于12.5mm。對于1250V的指定絕緣電壓Ui，泄漏線Lf的最小長度等于16mm。對于增強的絕緣，這些長度加倍。材料組由它們可比較的跟蹤指數定義，該指數大于或等于組I的600V。
[0051 ] 污染程度由標準CEI 60664-1: 1992定義并且表征微環境設想的污染。污染程度3表示存在導電污染或存在在縮聚之后變得導電的導電效果差、非導電污染。
[0052]根據標準CEI61140，第5.1節，涂料，清漆，油漆和類似的產品不被視為在正常工作期間構成防止電擊的足夠絕緣保護。
[0053]作為變型，殼體50的基座51和第一蓋57被替換為兩個半殼體，其中每一個具有中空形狀并且其中每一個包括在一平面延伸的外部邊緣以及旨在固定在一起。當它們在已組裝結構時，也就是說當它們的外部邊緣固定在一起時，殼體的這兩個部分然后界定用于容納磁傳感器和測量設備40的體積。
[0054]參考混合電流傳感器已描述的本發明包括羅柯夫斯基型線圈，但是也可適用其他類型的電流傳感器。在已描述的示例中，元件10、20、30和40形成測量電流的裝置，但這些元件可被其他類型電流測量裝置替代。
[0055]作為變型，本發明適用任何包括電流測量元件的系統，例如傳感器、感應器、霍爾效應傳感器或磁阻型的傳感器、或實際上的機電元件，例如諸如控制組件的致動器，特別是隔離器。
[0056]本發明也涉及一種用于制造包含電子或電磁電流測量元件的系統的方法。這可以是電流傳感器，如上文描述的電流傳感器100。
[0057]該方法包括，在第一步驟中，將盒10，電子裝置20、磁傳感器30和測量設備40裝配/嵌合至殼體50的基座51的空間53中。
[0058]盒10被固定在測量設備40的主體43中。羅柯夫斯基型線圈41的導線被電連接至盒10的電管腳13。
[0059]盒10和主體43形成的單元然后被放置和固定在殼體50的基座51的外殼53中。
[0060]磁傳感器30隨后被固定在殼體50的基座51中。固定裝置使其可以將磁傳感器30和測量設備40固定至殼體50的基座51。在電軌道和磁傳感器30的線圈31之間形成電連接。例如可通過電焊接確保該連接。
[0061]電子裝置20的印刷電路板隨后被放置在第一空間52的壁之內。連接盒10的電管腳13穿過位于電路上的孔21。電管腳13然后優選的通過激光焊錫的自動焊接工藝被焊接。
[0062]在隨后的步驟中，蓋55和57被組裝至基座51。基座上蓋55和57的組裝順序是不重要的。
[0063]第一蓋57被放置在基座51的第一空間53的壁54的外部邊緣B53上。第一蓋57和邊緣B53在平面P53中延伸，確保邊緣B53和蓋57之間的機械接觸。第一蓋57然后通過激光束F57的裝置被焊接在邊緣53上。
[0064]為了改善激光焊接期間基座51和第一蓋57之間的機械接觸，在蓋55的焊接之前，抽吸系統被用于將殼體50的內部抽成真空。例如，通過基座51的開口 58創建真空。真空開關驗證殼體50內部壓力。在激光束F57通過期間，注意到蓋57的厚度減少了0.3mm。盡管這種變形，降壓使得確保蓋57和基座51之間的機械接觸成為可能。例如，降壓大于60kPa，優選的大于80kPa。
[0065]為了改善蓋57和殼體51之間的機械接觸，蓋57設有沿蓋57的邊緣B57分布的突出部70。在蓋57的焊接期間，當殼體50被降壓，未示出的機器人的指狀物，按壓在這些突出部70上以便有利于基座51的接觸。優選的，突出部是可切開的以便它們隨后能被輕易撕開。
[0066]第二蓋55被放置第二空間52的壁56的外部邊緣B52上。外部邊緣B52和第二蓋55在平面P52中延伸，從而確保邊緣B52和蓋55之間的機械接觸。第二蓋55然后通過激光束F55裝置被焊接在邊緣52上。
[0067]如在圖3中所見，基座51的后壁59在其外表面設有加強肋60，其在該部分模制期間，參與基座51的幾何一致性。
[0068]在描述的示例中，基座51限定空間53和蓋57是平面。作為變型，殼體50的兩個部分51和57可每一個限定一殼體，也就是說顯示成凹形。殼體50的中空體積然后通過這兩個殼體的結合形成。
[0069]多個蓋55和57的存在是可選的；殼體50可包括單個蓋。
[0070]根據本發明，描述的不同變型可組合在一起，至少部分的組合在一起。
【主權項】
1.設備(100)，包括容納在殼體(50)中的電流測量元件(10，20，30，40)，所述殼體(50)包括由塑料制成的第一部分(51)和第二部分(55，57)，彼此焊接，其共同限定容納所述電流測量元件的外殼(52，53)，其特征在于，所述第一部分(51)是不透明的，從而吸收用于焊接所述部分(51，55，57)的激光束(F55、F57)，所述第二部分(57)是透明的，從而允許所述激光束(F55、F57)通過。2.根據權利要求1所述的設備(100)，其特征在于，所述第一部分(51)吸收至少60%，優選的吸收至少90%的，具有位于625至1100納米之間的波長的激光束(F55、F57)的能量，所述第一部分(51)的材料尤其是黑色。3.根據權利要求1和2之一所述的設備(100)，其特征在于，所述第二部分(55、57)允許通過至少30%的具有位于625至1100納米之間的波長的激光束(F55，F57)的能量。4.根據權利要求1至3之一所述的設備(100)，其特征在于，所述第一部分(51)界定所述外殼(52、53)，所述第二部分(55、57)是平面。5.根據權利要求4所述的設備(100)，其特征在于，所述第二部分(55、57)的厚度處于0.5至3毫米之間，優選地處于0.8至1.6毫米之間。6.根據前述權利要求之一所述的設備(100)，其特征在于，所述殼體(50)的所述部分(51，55，57)由具有有機磷阻燃劑的聚合物組合物制成。7.根據前述權利要求之一所述的設備(100)，其特征在于，所述殼體(50)的至少一個所述部分(51，55，57)的所述邊緣(B52，B53，B57)設有突出部(70)，優選的可切開。8.用于制造設備(100)的方法，包括容納在殼體(50)中的電流測量元件(10，20，30，40)，包含共同限定容納所述電流測量元件的外殼(53)的第一部分(51)和第二部分(55，57),所述方法包括裝配步驟，其中所述電流測量元件(10，20，30，40)被裝配至殼體(50)中，其特征在于，其包括組裝步驟，其中，所述殼體(50)的所述部分(51，55，57)通過激光焊接方法組裝在一起。9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，其包括裝配步驟和組裝步驟之間的中間步驟，其中所述外殼(52,53)被減壓，例如減壓超過60kPa，優選的超過80kPa。10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述殼體(50)的至少一個部分(51，55，57)的邊緣(B52，B53，B57)設有按壓突出部(70)，在中間步驟期間，突出部(70)上的按壓增強所述殼體(50)的所述部分(51，55，57)之間的機械接觸。
【文檔編號】G01R19/00GK105842515SQ201511036282
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月23日
【發明人】A·奧利維爾, D·洛格利斯西, M·拉佩奧克斯
【申請人】施耐德電器工業公司