Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur berührungslosen Strommessung mindestens eines durch einen Stromleiter flie- Senden elektrischen Stromes.

Zur Strommessung werden bei herkömmlichen ein- oder mehrphasigen Stromversorgungssystemen üblicherweise Stromwandler eingesetzt. Diese Stromwandler enthalten in der Regel einen Eisenkern mit zwei Spulen. Derartige Stromwandler zur Strommessung sind jedoch verhältnismäßig groß und können zudem lediglich Wechselströme und keine Gleichströme detektieren. Zudem weisen derartige herkömmliche Stromwandler bei einer Leistung von beispielsweise 2,5 Watt eine vergleichsweise ho- he Leistungsaufnahme auf. Herkömmliche Stromwandler besitzen einen relativ niedrigen Wirkungsgrad. Ein weiterer Nachteil herkömmlicher Stromwandler besteht darin, dass sie nicht ohne Weiteres nachträglich zur Strommessung an einen bereits bestehenden bzw. verlegten Stromleiter montierbar sind. Ein Stromwandler muss zur Strommessung in dem den Stromkreis zur Messung des Stromes eingesetzt werden, wodurch eine zeitweise vorzeitige Unterbrechung des fließenden elektrischen Stromes hervorgerufen wird. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Strommessung eines durch einen Stromleiter fließenden elektrischen Stromes zu schaffen, die ohne Unterbrechung des zu messenden Strompfades an den Stromleiter anbringbar ist und sowohl Gleichströme als auch Wechselströme, die durch den Stromleiter fließen, zuverlässig und robust gegenüber Umwelteinflüsse misst.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zur berührungslosen Strommessung mindestens eines durch einen Stromleiter fließenden elektrischen Stromes mit

einem Magnetfeldschirm, welcher den mindestens einen Strom- leiter bis auf mehrere gleichmäßig beabstandete Spaltbereiche ringförmig umschließt und den umschlossenen Raum vor externen Störfeldern abschirmt,

wobei ein von dem Stromleiter bei hindurchfließendem elektrischen Strom erzeugtes Magnetfeld in den Spaltbereichen des Magnetfeldschirms linearisierte Feldlinien mit homogenisierter Feldstärke aufweist und mit

mehreren magnetoresistiven Sensoren, die jeweils in den

Spaltbereichen angeordnet sind und die geeignet sind, jeweils das dort bestehende linearisierte und homogenisierte Magnet- feld, dessen Feldstärke der Stromstärke des durch den Stromleiter fließenden elektrischen Stromes entspricht, zu erfassen .

Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist der Magnetfeldschirm mehrere Schirmteile auf, die den Stromleiter bis auf die Spaltbereiche zwischen den Schirmteilen ringförmig umschließen.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Vorrichtung weist der Magnetfeldschirm drei Schirmteile auf, die den Stromleiter bis auf drei gleichmäßig beabstandete Spaltbereiche ringförmig umschließen, in denen sich jeweils ein magnetoresistiver Sensor befindet. Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen

Vorrichtung sind die drei Spaltbereiche des Magnetfeldschirms um 120° voneinander getrennt.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Vorrichtung ist eine Berechnungseinheit vorgesehen, welche geeignet ist, einen Mittelwert der von den magnetoresistiven Sensoren stammenden Messsignale zu berechnen. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Vorrichtung ist an jedem der in den Spaltbereichen angeordneten magnetoresistiven Sensoren ein zusätzlicher Mag- netfeidschirm zur Abschirmung des jeweiligen magnetoresistiven Sensors vorgesehen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, sowohl

Gleich- als auch Wechselströme bei einem ein- und/oder mehr- phasigen Stromversorgungssystem berührungslos zu messen. Dabei kann die Vorrichtung an eine bereits bestehende bzw. verlegte elektrisch isolierte Stromleitung, insbesondere Stromversorgungsleitung, für ein Gerät nachträglich angebracht werden, ohne dass der betreffende Stromkreis bzw. Strompfad unterbrochen wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur berührungslosen Strommessung ermöglicht somit eine nachträgliche Montage, auch bekannt als „Retrofit".

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur berührungslosen Strommessung besteht darin, dass sie gegenüber Umwelteinflüssen, insbesondere gegenüber dem Einfluss von Fremdfeldern, unempfindlich ist.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur berührungslosen Strommessung besteht darin, dass sie durch Temperaturmessung und gekoppelter Kompensation gegenüber starken Temperaturschwankungen und gegenüber hohen Temperaturen, die oberhalb eines üblichen Betriebstemperaturbereiches von etwa -5°C bis +55°C liegen, unempfindlich ist.

Ein weiterer signifikanter Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur berührungslosen Strommessung besteht darin, dass ihr Energiebedarf gering ist. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur berührungslosen Strommessung besteht darin, dass diese Vor- richtung besonders platzsparend ist und auch bei kleineren Geräten eingesetzt werden kann.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Vorrichtung ist der Magnetfeldschirm derart ausgebildet, dass dessen Magnetfeldschirmteile den Stromleiter nahezu ringförmig umschließen.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Vorrichtung weist der Magnetfeldschirm drei Schirmteile auf.

Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Schirmteile des Magnetfeldschirms gelen- kig miteinander verbunden und umschließen den Stromleiter nahezu vollständig bis auf mehrere Spaltbereiche.

Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist der Magnetfeldschirm an jedem Spaltbereich zwei gegenüberliegende Schenkel auf, wobei sich zwischen den beiden parallel verlaufenden Schenkeln der offene Spaltbereich des Magnetfeldschirms befindet.

Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Endabschnitte der Schirmteile des Magnetfeldschirms nach außen gebogen und verlaufen zueinander parallel, wobei sich zwischen den zwei Endabschnitten zweier Schirmteile ein offener Spaltbereich des Magnetfeldschirms befindet .

Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die magnetoresistiven Sensoren, die in den Spaltbereichen des Magnetfeldschirms angeordnet sind, GMR- Sensoren.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die magnetoresistiven Sensoren, die in den Spaltbereichen des Magnetfeldschirms angeordnet sind, TMR-Sensoren.

Bei einer weiteren möglichen alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die magnetoresistiven Sensoren, die in den Spaltbereichen des Magnetfeldschirms angeordnet sind, AMR-Sensoren.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Vorrichtung ist in dem von dem Magnetfeldschirm umschlossenen Raum ein Mikrocontroller zur Signalauswertung der von den magnetoresistiven Sensoren abgegebenen Messsignale angeordnet . Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung schützt der Magnetfeldschirm den Mikrocontroller vor externen Störfeldern und/oder vor einer zu hohen Feldbelastung durch das von dem mindestens einen Stromleiter erzeugte Magnetfeld.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Vorrichtung ist der von dem Magnetfeldschirm umschlossene Stromleiter ein flexibler oder starrer Stromleiter mit einem bestimmten Querschnitt.

Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist der von dem Magnetfeldschirm umschlossene Stromleiter einen Rundstromleiter mit kreisförmigem Querschnitt auf.

Bei einer alternativen möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist der von dem Magnetfeldschirm umschlossene Stromleiter einen Stromleiter mit rechteckigem Querschnitt, insbesondere eine Stromsammeischiene, auf.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Vorrichtung sind die gelenkig miteinander verbundenen Schirmteile des mehrteiligen Magnetfeldschirms auf den mindestens einen umschlossenen Stromleiter aufrastbar.

Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umschließt der Magnetfeldschirm eine auf einer Platine verlaufende Leiterbahn.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umschließt der Magnetfeldschirm eine in einer Platine integrierte Leiterbahn.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung verläuft die Sensitivitätsachse jedes magnetoresistiven Sensors parallel zu Magnetfeldlinien in dem jeweiligen Spaltbereich des Magnetfeldschirms.

Fig 16 entsprechend löschen! !

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Vorrichtung ist der Stromleiter eine auf der entgegengesetzten zweiten Seite der Platine verlaufende Leiterbahn oder eine in der Platine integrierte Leiterbahn, die von dem Magnetfeldschirm umschlossen ist. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfassen die magnetoresistiven Sensoren einen durch den Stromleiter fließenden Gleichstrom und/oder einen durch den Stromleiter fließenden Wechselstrom und/oder einen durch den Stromleiter fließenden gepulsten Strom ein- schließlich Oberwellen berührungslos .

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Vorrichtung leitet der mindestens eine Stromleiter eine Stromphase für ein an ein Stromversorgungsnetz ange- schlossenes Gerät. Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist der Magnetfeldschirm ein amorphes Metall mit hoher Permeabilität und niedriger Remanenz auf. Bei einer möglichen speziellen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist das amorphe Metall ein nickel- haltiges amorphes Metall, insbesondere Supra 50 oder Perm- alloy 80, auf. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umschließt der Magnetfeldschirm mindestens zwei parallel angeordnete Stromleiter.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Vorrichtung werden die parallel angeordneten Stromleiter antiparallel von zwei verschiedenen elektrischen Strömen, insbesondere von einem Hin- und Rückstrom, durchflössen, wobei der magnetoresistive Sensor eine Differenzstromstärke zwischen den Stromstärken der elektrischen Ströme berührungs- los erfasst.

Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die parallel angeordneten Stromleiter parallel von in gleicher Richtung fließenden elektrischen Strömen durchflössen, wobei der magnetoresistive Sensor eine Summenstromstärke der Stromstärken der parallel fließenden elektrischen Ströme berührungslos erfasst.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Vorrichtung ist eine Auswerteeinheit vorgesehen, die die sensorisch erfassten Stromstärken des mindestens einen Stromleiters, einer Summenstromstärke oder eine Differenz- Stromstärke auswertet.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Vorrichtung eine Steuereinheit auf, die in Abhängigkeit von einem von der Auswerteeinheit gelieferten Auswerteergebnis einen Aktor ansteuert.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung überträgt die Auswerteeinheit das Auswerteergebnis an eine externe Steuerung.

Die Erfindung schafft gemäß einem weiteren Aspekt eine Strommessvorrichtung mit mindestens einem mehrteiligen Magnetfeld- schirm, der zur Strommessung eines zu mindestens einer Last durch einen zugehörigen Stromleiter fließenden elektrischen Stromes ohne dessen Unterbrechung den mindestens einen Stromleiter bis auf Spaltbereiche umschließend an dem mindestens einen Stromleiter montierbar ist.

Die Erfindung schafft gemäß einem weiteren Aspekt ein Strommessgerät mit einer Strommessvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung zur Messung eines durch den Stromleiter fließenden elektrischen Gleichstromes und/oder eines durch den Stromleiter fließenden elektrischen Wechselstromes.

Bei einer möglichen Ausführungsform ist dieses Strommessgerät als Strommesszange ausgebildet. Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Strommessgerätes weist dieses eine Auswerteeinheit zur Auswertung der gemessenen Stromstärke, eine Anzeigeeinheit zur Anzeige der gemessenen Stromstärke und/oder eine Sendeeinheit zur drahtlosen Übertragung der gemessenen Stromstärke an eine externe Empfangseinheit eines mobilen Gerätes, insbesondere eines Mobilfunkgerätes, auf.

Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Strommessgerätes ist dieses an eine Stromsammeischiene des Stromsammelschienensystems montierbar. Im Weiteren werden mögliche Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur berührungslosen Strommessung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer möglichen exemplarischen Ausführungsform einer Vorrichtung zur berührungslosen Strommessung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht zur Darstellung einer möglichen Ausführungsform eines in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 verwendeten Magnetfeldschirms; Fig. 3 ein Blockschaltbild zur Darstellung eines Strommessprinzips, welches bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden kann;

Fig. 4 eine Abbildung der Auswirkung einer Verschiebung ei- nes magnetoresistiven Sensors, wie er bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden kann, in eine Richtung zusammen mit dem Magnetfeldschirm der erfindungsgemäßen Vorrichtung; Fig. 5 eine Darstellung der Auswirkung einer Verschiebung des magnetoresistiven Sensors, der bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden kann, in eine Richtung ohne Magnetfeldschirm; Fig. 6 eine schematische Darstellung der Magnetfeldlinien, insbesondere in einem Spaltbereich zwischen Endabschnitten eines u- förmigen Magnetfeldschirms, wie er bei einer Vorrichtung zur berührungslosen Strommessung verwendet werden kann;

Fig. 7 eine Darstellung einer durch einen Magnetfeldschirm vorgenommenen Magnetfeldschirmung eines Störfeldes ; Fig. 8 eine schematische Darstellung einer exemplarischen

Ausführungsform einer Vorrichtung zur berührungslosen Strommessung eines durch einen Stromleiter hindurchfließenden elektrischen Stromes;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht auf eine klappbare Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur berührungslosen Strommessung bei einer Sammelschiene;

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht auf die in Fig. 9 dargestellte klappbare Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Montage an einer Sammelschiene; Fig. 11 eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines inneren Aufbaus der in Fig. 9, 10 dargestellten klappbaren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur berührungslosen Strommessung; Fig. 12 eine weitere Ausführungsvariante einer Vorrichtung zur berührungslosen Strommessung;

Fig. 13 eine perspektivische Darstellung einer in der Vorrichtung gemäß Fig. 13 verwendeten Magnetfeldschir- mung;

Fig. 14 eine Darstellung des inneren Aufbaus der in Fig. 13,

14 dargestellten Vorrichtung zur berührungslosen Strommessung an einem Stromleiter;

Fig. 15 eine weitere Schnittansicht zur Darstellung einer

Vorrichtung zur berührungslosen Strommessung;

Fig. 16 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur berührungslosen Strommessung; Fig. 17 eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zur berührungslosen Strommessung;

Fig. 18 ein Schaltkreisdiagramm zur Darstellung eines Anwen- dungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur berührungslosen Strommessung;

Fig. 19 ein weiteres Schaltkreisdiagramm zur Darstellung eines weiteren Anwendungsbeispiels der erfindungsgemä- ßen Vorrichtung zur berührungslosen Strommessung;

Fig. 20 ein Schaltkreisdiagramm zur Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur berührungslosen Strommessung;

Fig. 21 eine schematische perspektivische Darstellung einer möglichen Ausführungsform der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur berührungslosen Strommessung;

Fig. 22 eine schematische Darstellung einer möglichen weiteren Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur berührungslosen Strommessung; Fig. 23 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur berührungslosen Strommessung;

Fig. 24 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur berührungslosen Strommessung .

Wie man aus der schematischen Darstellung gemäß Fig. 1 erkennen kann, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur berüh- rungslosen Strommessung mindestens eines durch einen Stromleiter hindurchfließenden elektrischen Stromes I in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen mehrteiligen Magnetfeld- schirm 2 auf, welcher mindestens einen Stromleiter 3 bis auf mehrere Spaltbereiche 4 umschließt und den umschlossenen Raum 5, in welchem sich der mindestens eine Stromleiter 3 befindet, gegenüber externen Störfeldern abschirmt. Jeder Spaltbe- reich 4 befindet sich bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen zwei Endabschnitten 2A, 2B eines

Schirmteiles des Magnetfeldschirms 2, wie er in Fig. 1 dargestellt ist. Die beiden Endabschnitte 2A, 2B des Schirmteiles des Magnetfeldschirms 2 sind nach außen gebogen und verlaufen zueinander im Wesentlichen parallel, wobei sich zwischen den beiden Endabschnitten 2A, 2B jeweils ein offener Spaltbereich 4 des Magnetfeldschirms 2 befindet. Der erste Spaltbereich 4- 1 ist in Fig. 1 gestrichelt umrandet dargestellt. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform umschließt der Magnet- feldschirm 2 den Stromleiter 3 nahezu ringförmig bis auf die Spaltbereiche 4-1, 4-2, 4-3. Durch den Stromleiter 3 fließt ein elektrischer Strom I .

Der durch den Stromleiter 3 hindurchfließende Strom I erzeugt ein Magnetfeld H. Das von dem Stromleiter 3 bei hindurchfließendem Strom I erzeugte Magnetfeld weist in den Spaltbereichen 4-1, 4-2, 4-3 des Magnetfeldschirms 2 linearisierte Feldlinien mit homogenisierter Feldstärke auf. Dabei verlaufen die Magnetfeldlinien MFL des erzeugten Magnetfelds in den verschiedenen Spaltbereichen 4-1, 4-2, 4-3 jeweils im Wesentlichen senkrecht zu den inneren Oberflächen der beiden Endabschnitte 2A, 2B des Magnetfeldschirms 2. In Fig. 1 sind die Magnetfeldlinien MFL schematisch angedeutet. Die erfindungs- gemäße Vorrichtung 1 zur berührungslosen Strommessung weist magnetoresistive Sensoren 6-1, 6-2, 6-3 auf, die in den

Spaltbereichen 4-1, 4-2, 4-3 angeordnet ist und das dort bestehende linearisierte und homogenisierte Magnetfeld, dessen Feldstärke der Stromstärke I des durch den Stromleiter 3 hindurchfließenden elektrischen Stromes I entspricht, erfasst.

Bei einer möglichen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Strommessvorrichtung 1 zur berührungslosen Strommessung sind die magnetoresistiven Sensoren 6 GMR- Sensoren. Bei einer alternativen Ausführungsform sind die magnetoresistiven Sensoren 6 TMR-Sensoren oder AMR-Sensoren. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Vorrichtung zur berührungslosen Strommessung kann einer oder mehrere der magnetoresistiven Sensoren 6 auch ein Hall-Sensor sein.

Jeder magnetoresistive Sensor 6 erzeugt ein Messsignal, wel- ches über eine Signalleitung oder einen Signalbus 7 zu einer Auswerteeinheit 8 geleitet wird, wie in Fig. 1 dargestellt. Die Auswerteeinheit 8 wertet die sensorisch erfasste Stromstärke aus und kann bei einer möglichen Ausführungsform das Auswerteergebnis über eine Leitung 9 an eine Steuereinheit 10 ausgeben. Bei einer möglichen Ausführungsform können die Auswerteeinheit 8 und die Steuereinheit 10 in einem Prozessor bzw. Mikroprozessor 11 integriert sein. Die Auswertung der sensorisch erfassten Stromstärke erfolgt bei dieser Ausführungsform nach Umwandlung des analogen Messsignals durch di- gitale Auswerte- und Steuerschaltkreise. Die Auswerteeinheit 8 addiert die von den Sensoren 6 stammenden Messsignale und mittelt sie. Die Steuereinheit 10 steuert bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel über eine Steuerleitung 12 in Abhängigkeit des Auswerteergebnisses einen Aktor 13 an. Der Aktor 13 kann beispielsweise eine Schalteinheit aufweisen. Bei einer möglichen Ausführungsvariante wird ein Schalter, welcher in der Stromleitung 3 liegt, geschaltet und unterbricht beim Öffnen den entsprechenden Strompfad bzw.

Stromkreis .

Der Magnetfeldschirm 2 der in Fig. 1 dargestellten Strommessvorrichtung 1 weist mehrere Schirmteile auf. Diese Schirmteile sind bei einer möglichen Ausführungsform gelenkig miteinander verbunden und können den Stromleiter 3 umschließen. Bei einer möglichen Ausführungsform sind die Schirmteile des Magnetfeldschirms 2, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, rohr- schellenförmig ausgebildet. Bei einer möglichen Ausführungs- Variante ist der in Fig. 1 dargestellte Mikroprozessor bzw. Mikrocontroller 11 in dem von dem Magnetfeldschirm 2 umschlossenen Raum angeordnet und dient zur Signalauswertung der von den magnetoresistiven Sensoren 6 abgegebenen Messsig- nale. Bei dieser Ausführungsform schützt der Magnetfeldschirm 2 den Mikrocontroller 11 vor externen Störfeldern und einer zu hohen Feldbelastung durch ein fremdes Magnetfeld und/oder vor dem durch den Stromleiter 3 erzeugten Magnetfeld. Der Stromleiter 3 ist bei einer möglichen Ausführungsform ein flexibler oder starrer Stromleiter mit einem bestimmten Querschnitt, welcher von dem Magnetfeldschirm 2 umschlossen wird. Bei einer möglichen Ausführungsform ist der von dem Magnetfeldschirm 2 umschlossene Stromleiter 3 ein Rundstromleiter mit einem kreisförmigen Querschnitt. Bei einer alternativen Ausführungsform ist der Stromleiter 3 ein Stromleiter mit rechteckigem Querschnitt. Bei einer möglichen Ausführungsform handelt es sich bei dem Stromleiter 3 um eine Stromsammei- schiene eines Stromsammelschienensystems .

Wenn sich der Absatz komplett auf Fig. 16 bezieht bitte entfernen! !

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform verläuft die Sensitivitätsachse des magnetoresistiven Sensors 6 vorzugsweise parallel zu den Magnetfeldlinien MFL des in dem Spaltbereich 4 des Magnetfeldschirms 2 vorhandenen Magnetfeldes.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur berührungslosen Strom- messung eignet sich sowohl zur Gleichstrommessung als auch zur Wechselstrommessung. Durch den magnetoresistiven Sensor 6 wird sowohl ein durch den Stromleiter 3 hindurchfließender Gleichstrom (DC) als auch ein durch den Stromleiter 3 hindurchfließender Wechselstrom (AC) berührungslos erfasst. Der magnetoresistive Sensor 6 erfasst ein elektrisches Stromsignal einer beliebigen Form, beispielsweise einen gepulsten Strom oder einen sägezahnförmigen Strom. Dabei werden bei der erfindungsgemäßen berührungslosen Strommessvorrichtung 1 durch die magnetoresistiven Sensoren 6 auch mögliche Oberwellen des durch den Stromleiter 3 hindurchfließenden elektrischen Stromsignals miterfasst. Bei einer möglichen Ausfüh- rungsvariante werden diese Oberwellen durch die Auswerteeinheit 8 ermittelt. Bei einer möglichen Ausfuhrungsform leitet der Stromleiter 3 eine Stromphase L an ein an einem Stromversorgungsnetz angeschlossenes Gerät. Bei dem Gerät kann es sich beispielsweise um einen Elektromotor oder dergleichen handeln.

Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform weisen die Schirmteile des Magnetfeldschirms 2 ein amorphes Metall mit hoher Permeabilität und niedriger Remanenz auf. Bei einer Ausfuhrungsva- riante weist das amorphe Metall ein nickelhaltiges amorphes

Metall, insbesondere Supra 50 oder Permalloy 80 auf. Bei diesen Materialien handelt es sich um Nickel-Eisen-Legierungen mit unterschiedlichem Mischungsverhältnis. Dabei weist das sogenannte Supra 50 einen Nickelanteil von etwa 50 % auf. Das sogenannte Permalloy 80 oder auch Mu-Metall besitzt demgegenüber einen Nickelanteil von etwa 80 %. Die beiden Materialien (Supra 50, Permalloy 80) besitzen ähnliche magnetische Eigenschaften bezüglich Permeabilität und Koerzitivfeidstärke , wobei beide Stoffe bzw. Materialien eine geringe Remanenz bei gleichzeitiger hoher Permeabilität besitzen. Die Metalle erhalten dabei die gewünschte magnetischen Eigenschaften im Zuge einer Wärmebehandlung unter Schutzatmosphäre.

Supra 50 hat bei einer möglichen Ausführungsform die folgende Zusammensetzung: 47,5 % Nickel, 0,5 % Mn, 0,1 % Si, 0,005 % C und 51, 895 % Fe.

Demgegenüber besitzt Permalloy 80 die folgende Zusammensetzung: 80 % Nickel, 0,5 % Mn, 4,4 % Mo, 0,3 % Si und 14,8 % Fe. Supra 50 besitzt eine Permeabilität (μ _ιγΐ3Χ ) von 190.000, eine Koerzitivfeidstärke (A/M) von etwa 2,8 sowie eine Sättigungspolarisation (T) von 1,5. Demgegenüber besitzt Permalloy 80 eine höhere Permeabilität ( _max ) von etwa 250.000, eine etwas geringere Koerzitivfeidstärke (A/M) von 1,5 und eine Sättigungspolarisation (T) von 0,8.

Bei einer möglichen Ausführungsform kann bei jedem Spaltbereich 4-i ein weiterer Magnetfeldschirm 31 vorgesehen sein, wie in Fig. 1 und Fig. 26 angedeutet, welcher den jeweiligen magnetoresistiven Sensor 6 zusätzlich abschirmt, insbesondere vor Störfeldern.

Die erfindungsgemäße Strommessvorrichtung 1 erlaubt eine be- rührungslose Strommessung ohne Unterbrechung des zu messenden Strompfades. Die Strommessvorrichtung 1 besitzt einen Magnetfeldschirm 2, der zur Strommessung eines zumindest an einer Last durch den zugehörigen Stromleiter 3 hindurchfließenden elektrischen Stromes I ohne dessen Unterbrechung den mindes- tens einen Stromleiter 3 bis auf den Spaltbereich 4 umschließend an den mindestens einen Stromleiter 3 montierbar ist. Die Strommessvorrichtung 1 ist somit nachträglich an einer bereits vorhandenen bzw. verlegten elektrisch isolierten Stromleitung 3 nachträglich anbringbar bzw. montierbar, ohne den Stromfluss innerhalb des Stromleiters 3 unterbrechen zu müssen. Durch den Magnetfeldschirm 2 wird eine Homogenisierung und Linearisierung des Magnetfeldes innerhalb der Spalt- bereiche 4 erreicht. Darüber hinaus bietet der Magnetfeldschirm 2 eine Abschirmung gegenüber Fremd- bzw. Störfeldern. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur berührungslosen Strommessung kann an verschiedenartige Stromleiter mit unterschiedlichen Querschnitten montiert werden, beispielsweise auch an Stromleiter mit rechteckförmigem Querschnitt, insbesondere an Stromsammeischienen oder dergleichen.

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Strommessvorrichtung 1 mit einem rohrschellenförmig ausgebildeten Magnet- feldschirm 2, der zwei distale Endabschnitte 2A, 2B besitzt, die einen Spaltbereich 4 definieren, in welchem sich der mag- netoresistive Sensor 6 befindet. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Magnetfeldschirm 2 aus drei Schirmteilen. Die Anzahl der Schirmteile 2-i kann bei unterschiedlichen Ausführungsvarianten und Anwendungsfallen variieren. Der Magnetfeldschirm 2 ist bei dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel rohrschellenförmig ausgebildet. Fig. 3 zeigt ein Ersatzschaltbild zur Erläuterung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Messvorrichtung 1. In Fig. 3 ist der magnetoresistive Sensor 6 ein GMR-Sensor. Die strom- durchflossenen GMR-Schichtanordnung des GMR-Sensors 6 verringert oder vergrößert ihren elektrischen Widerstand, sobald sie einem externen Magnetfeld ausgesetzt wird. Durch den

Stromleiter 3 fließt ein elektrischer Strom I zu einer Last 14, wobei im Innenraum 5 des Magnetfeldschirms 2 ein magnetisches Feld erzeugt wird. In jedem Spaltbereich 4 des Magnet - feldschirms 2 weist das Magnetfeld linearisierte Feldlinien mit homogenisierter Feldstärke auf. In diesem Spaltbereich 4 ist der GMR-Sensor 6 angeordnet und wird dem linearisierten und homogenisierten Magnetfeld ausgesetzt. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich somit der magnetoresistive Sensor 6 bzw. der GMR-Sensor in einem Hilfs- Stromkreis 15 mit einer Spannungsquelle 16, die beispielsweise 24 Volt liefert. Das Magnetfeld H weist eine Feldstärke auf, die der Stromstärke I des in dem Hauptstromkreis 17 hindurchfließenden elektrischen Stromes I entspricht. Die an den magnetoresistiven Sensoren 6 aufgrund der Widerstandsänderung hervorgerufenen SpannungsSchwankungen AU kann als Messsignal der Auswerteeihheit 8 über die zugehörige interne Messleitung 7 zugeführt werden. Bei einer möglichen Ausführungsform wird das analoge Messsignal zunächst mittels eines ADC in ein digitales Signal umgewandelt und durch die Auswerteeinheit 8 anschließend ausgewertet. Bei der in Fig. 3 dargestellten

Last R _L kann es sich beispielsweise um ein Elektrogerät, beispielsweise einen Elektromotor oder dergleichen, handeln. Durch den Hauptstromkreis 17 kann beispielsweise eine Stromphase L des Stromversorgungsnetzwerkes an die Last 14 angelegt werden. Wie man aus Fig. 3 erkennen kann, sind der Nebenstromkreis 15, in welchem sich der jeweilige magnetore- sistive Sensor 6 befindet, und der Hauptstromkreis 17, in welchem sich die zu versorgende Last 14 befindet, voneinander vollständig galvanisch getrennt. Der magnetoresistive Sensor 6 erfasst das durch den Strom I erzeugte Magnetfeld H berührungslos. Durch die berührungslose Strommessung kann eine Strommessung ohne irgendeinen Eingriff in den HauptStromkreis 17 erreicht werden. Ist die elektrisch isolierte Stromleitung 3 des Hauptstromkreises 17 bereits vorhanden bzw. verlegt, kann eine berührungslose Strommessung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ohne Unterbrechung des Stromflusses erfolgen. Eine bestehende Anlage mit elektrisch isolierten Stromleitungen kann daher ohne Unterbrechung des Stromflusses bzw. des Betriebes der Anlage mit einer oder mehreren Vorrichtungen 1 zur berührungslosen Strommessung nachgerüstet werden. Durch den Magnetfeldschirm 2 wird das Magnetfeld H um den magnetoresistiven Sensor 6 herum linearisiert und homogenisiert. Der Bereich, in dem der magnetoresistive Sensor 6 angeordnet ist, ist in den Figuren 4, 5 gestrichelt dargestellt. Wie man aus dem Diagramm gemäß Fig. 4 erkennen kann, hat eine Verschiebung eines magnetoresistiven Sensors 6 in seinem Spaltbereich 4 in y-Richtung bei Vorhandensein eines Magnetfeldschirms 2 eine maximale Abweichung von 4 % zur Folge. Demgegenüber hat eine Verschiebung eines magnetoresistiven Sensors 6 ohne Vorhandensein eines Magnetfeldschirms 2 bei gleicher Verschiebung eine Abweichung von bis zu 20 % zur

Folge, wie aus dem Diagramm gemäß Fig. 5 hervorgeht.

Fig. 6 zeigt eine Vorrichtung zur berührungslosen Strommessung. Bei der in Fig. 6 dargestellten Strommesseinrichtung ist ein Magnetfeldschirm 2 u- förmig ausgebildet. Der Magnetfeldschirm 2 umschließt einen Stromleiter 3 dabei u- förmig und besitzt zwei Endabschnitte 2A, 2B, die einen Spaltbereich 4 definieren. In diesem Spaltbereich. 4 ist der magnetore- sistive Sensor 6 der Strommessvorrichtung 1 platziert bzw. angeordnet. Fig. 2 zeigt die durch einen Stromfluss durch den Stromleiter 3 hervorgerufenen Magnetfeldlinien MFL schema- tisch. Der u- förmige Magnetfeldschirm 2 wird um den gemessenen Stromleiter 3 gelegt. Durch den Magnetfeldschirm 2 werden die Magnetfeldlinien MFL des Magnetfeldes H im Inneren der u- Form linearisiert . Ohne das Vorhandensein des Magnetfeldschirms 2 würde der Stromleiter 3 ein kreisrundes Magnetfeld ausbilden, sodass ein Sensor, der nur entlang einer Achse sensitiv ist, nicht optimal arbeiten könnte. Neben der Feldlinearisierung bietet die in Fig. 6 dargestellte Anordnung auch eine Feldhomogenisierung. Während die Feldstärke ohne Vorhandensein eines Magnetfeldschirms 2 indirekt proportional zum Leiterabstand abfällt (l/R) , wie in Fig. 5 erkennbar, erfolgt durch den Magnetfeldschirm 2 eine Vergleichmäßigung der Feldstärke im Spaltbereich 4, wie beispielsweise aus dem Diagramm gemäß Fig. 4 erkennbar ist. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung bzw.

Messvorrichtung 1 mit rohrschellenförmigen Schirmteilen besteht darin, dass eine Schirmung vor Fremdfeldern bzw. Störfeldern erfolgt. Fig. 7 zeigt schematisch eine Schirmung durch einen Magnetfeldschirm vor einem Stör- bzw. Fremdfeld. So kann beispielsweise durch einen in der Nähe verlegten anderen Stromleiter ein starkes symmetrisches Störfeld erzeugt werden. Fig. 7 zeigt eine Störquelle SQ, beispielsweise ein Stromleiter, welcher ein ringförmiges störendes Magnetfeld generiert. Wie man aus Fig. 7 erkennen kann, schirmt der Mag- netfeldschirm einen Innenraum 5 weitestgehend von dem magnetischen Störfeld ab. Die Feldlinien, die ohne Vorhandensein des Magnetfeldschirms Undefiniert durch einen in dem Spaltbereich vorgesehenen magnetoresistiven Sensor verlaufen würden, werden mithilfe des Magnetfeldschirms über dessen Schenkel abgeleitet, wie in Fig. 7 schematisch dargestellt. Durch den Magnetfeldschirm erfolgt somit eine Differenzierung des Störfeldes (senkrecht zum magnetoresistiven Sensor abgeleitet, nicht-sensitive Sensorachse) von einem Messfeld (waagrecht zum Sensor, sensitive Sensorachse) .

Fig. 8 zeigt schematisch eine Ansicht auf ein Ausführungsbei- spiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur berührungslosen Strommessung, wobei nur ein Spaltbereich 4 dargestellt ist. Der Magnetfeldschirm 2 besitzt drei Schirmteile. Der Magnetfeldschirm 2 besitzt Schirmteile mit zwei Endabschnitten 2A, 2B, die einen Spaltbereich 4 definieren, in dem ein magne- toresistiver Sensor 6 angeordnet ist. Der Magnetfeldschirm 2 umschließt einen Innenraum 5, in dem mindestens ein Stromleiter 3 angeordnet ist. Bei dem in Fig. 8 ausgeführten Ausführungsbeispiel umschließt der Magnetfeldschirm 2 einen Stromleiter 3 mit rechteckförmigem Querschnitt. Bei dem Stromlei- ter 3 kann es sich beispielsweise um eine Schiene, insbesondere eine Stromsammeischiene, handeln.

Bei einer möglichen Ausführungsform sind die Schirmteile 2-i des Magnetfeldschirms 2 eng miteinander verbunden und erlau- ben ein Aufrasten des Magnetfeldschirms 2 auf eine vorhandene Schiene, insbesondere Stromsammeischiene, wie in Fig. 9 dargestellt. Der Magnetfeldschirm 2, welcher aus einem amorphen Metall mit hoher Permeabilität und niedriger Remanenz bestehen kann, ist beispielsweise ringförmig ausgebildet. Dabei kann der ringförmig ausgebildete Magnetfeldschirm 2 innerhalb eines Kunststoffgehäuses 18 enthalten sein. Das Kunststoffge- häuse 18 kann für den jeweiligen Anwendungsfall symmetrisch ausgeformt sein. Bei dem in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Kunststoffgehäuse 18, in welchem sich der ringförmige Magnetfeldschirm 2 mit seinen gelenkig verbundenen Magnetfeldschirmteilen befindet, derart ausgeformt, dass die Strommessvorrichtung 1 auf eine Sammelschiene 9 aufsetz- bar und anschließend aufrastbar ist. Bei einer möglichen Ausführungsform ist die Kontur des Kunststoffgehäuses 18 derart ausgebildet, dass die Strommessvorrichtung 1 sowohl auf einen Rundleiter (beispielsweise mit einem Querschnitt von bis zu 300 mm ² ) als auch für eine Stromsammeischiene (beispielsweise bis zu 30 x 10 mm) nachträglich montierbar ist. Das in Fig. 9 dargestellte Strommessmodul ist vorzugsweise universell ein- setzbar und nicht gerätegebunden. Die Strommessvorrichtung 1 kann auch in einer Anlage im laufenden Betrieb montiert wer- den, ohne den durch die elektrisch isolierte Schiene 9 hindurchfließenden Stromfluss unterbrechen zu müssen. Bei der in Fig. 9 dargestellten Ausführungsform ist diese klappbar auf einen Stromleiter 3 bzw. eine Stromschiene aufsetzbar und dort montierbar. Bei einer bevorzugten Ausführungsform be- sitzt die Strommessvorrichtung 1 einen Verschlussmechanismus 19, sodass die Strommessvorrichtung nach Aufsetzen auf die Stromsammeischiene 9 fest montiert ist. Der Verschlussmechanismus 19 ist derart ausgebildet, dass er anschließend wieder gelöst werden kann, um die Strommessvorrichtung 1 von dem Stromleiter 3 bzw. der Stromsammeischiene 9 zu entfernen.

Fig. 9 zeigt das Aufsetzen der Strommessvorrichtung 1 auf eine Stromsammeischiene 9 vor Schließen des Verschlussmechanismus 19. Demgegenüber zeigt Fig. 10 die klappbare Strommessvorrichtung 1 nach Aufsetzen auf der Stromsammeischiene 9 und erfolgter Schließung des Verschlussmechanismus 19. Wie man in Fig. 10 erkennen kann, besitzt das Gehäuse 18 der klappbaren Strommessvorrichtung 1 eine geometrische Form, die an die Stromsammeischiene 9 angepasst sein kann. Bei einer möglichen Ausführungsform ist der Verschlussmechanismus 19 auf den Stromsammeischienen 9 oder Stromleiter 3 verschiedener Größen aufrastbar und kann an die Größe des Stromleiters 3 angepasst werden. Nach Aufrasten und Schließen des Verschlussmechanismus 19 sitzt die klappbare Strommessvorrichtung 1 vorzugsweise fest auf der Stromsammeischiene 9. Nach Lösen des Ver- schlussmechanismus 19 kann die klappbare Strommessvorrichtung 1 in Längsrichtung der Schiene 9 an eine andere Stelle bewegt werden und anschließend wieder geschlossen werden. Alternativ kann der Verschlussmechanismus 19 vollständig geöffnet werden und die klappbare Strommessvorrichtung 1 an eine andere

Schiene des Stromsammelschienensystems zur Messung des dort fließenden Stromes aufgesetzt und montiert werden. Fig. 11 zeigt die klappbare Strommessvorrichtung 1 mit teilweise geöffnetem Gehäuse 18. Man erkennt den innerhalb des Gehäuses 18 vorhandenen Magnetfeldschirm 2 mit zwei Endabschnitten 2A, 2B von benachbarten Schirmteilen des Magnet- feldschirms 2, die einen Spaltbereich 4 definieren. In diesem Spaltbereich 4 befindet sich ein magnetoresistiver Sensor 6. Weiterhin befindet sich in dem von dem Magnetfeldschirm 2 umschlossenen Raum ein MikroController 11 zur Signalauswertung eines von dem magnetoresistiven Sensor 6 abgegebenen Messsig- nals. Der Magnetfeldschirm 2 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass er den Mikrocontroller 11 vor externen Störfeldern und einer zu hohen Feldbelastung durch das von dem mindestens einen Stromleiter 3 erzeugte Magnetfeld schützt. Fig. 12 zeigt eine Vorrichtung 1 zur berührungslosen Strommessung. In der dargestellten Variante weist die Strommessvorrichtung 1 ein elektrisch isolierendes Kunststoffgehäuse 20 auf, das aus zwei Gehäuseschalen 20A, 20B besteht. Fig. 13 zeigt perspektivisch eine Ansicht auf die Strommessvorrich- tung 1 gemäß Fig. 12 nach Abnahme der oberen Gehäuseschale

20A. Man erkennt in Fig. 13 einen Magnetfeldschirm 2, der den ggf. mit einem Isolationsmantel umgebenden Stromleiter 3 u- förmig umschließt. In einem Spaltbereich 4 des u- förmigen Magnetfeldschirms 2 befindet sich ein magnetoresistiver Sen- sor 6, wie in Fig. 13 erkennbar. Fig. 14 zeigt die in den Figuren 12, 13 dargestellte Variante nach Abnahme beider Gehäuseschalen 20A, 20B. Ein GMR-Sensor 6 befindet sich auf einem Kunststoffträger 21 mit Schlitzen 22A, 22B, in welche die distalen Endabschnitte 2A, 2B des u- förmigen Magnetfeld- schirms 2 einführbar sind. Die in den Figuren 12, 13, 14 dargestellte Variante erlaubt somit ebenfalls eine nachträgliche Montage auf eine bereits bestehende elektrisch isolierte Stromleitung bzw. einen bereits bestehenden Strompfad, ohne den zu messenden Stromfluss unterbrechen zu müssen. Daher kann eine bestehende Anlage bzw. ein bestehendes Stromversorgungssystem im laufenden Betrieb nachträglich mit einer erfindungsgemäßen Strommessvorrichtung 1 zur Strommessung ver- sehen werden. Die Strommessvorrichtung 1, wie sie in den Figuren 13, 14 dargestellt ist, ist nicht gerätegebunden und kann beispielsweise für alle stromführenden Leiter mit geeignetem Querschnitt (beispielsweise bis zu 16 mm ² ) zur Messung eines Stromes I (beispielsweise bis zu 100 A AC) eingesetzt werden. Die erfindungsgemäße Strommessvorrichtung 1 kann dabei sowohl Gleich- als auch Wechselstrom messen. Beispielsweise kann die Strommessvorrichtung 1 derart ausgebildet sein, dass sie einen Gleichstrom bis 150 Ampere und einen Wechselstrom bis 100 Ampere misst. Bei einer möglichen Ausführungsform liegt der Stromleiter 3 in flexiblen Führungen des Gehäuses 20, die sich auf verschiedene Kabel bzw. Stromleiterquerschnitte einstellen können und somit eine mittige Platzierung des Stromleiters 3 innerhalb des Gehäuses 20 ge- währleisten. Bei der in den Figuren 13, 14 dargestellten Variante kann der Magnetfeldschirm 2 in der oberen Gehäuseschale 20A des Gehäuses 20 eingegossen sein und bei Montage der Strommessvorrichtung 1 auf den Stromleiter 3 in die beiden Schlitze 22A, 22B der Trägerplatte 21 eingeführt werden. Der auf der Trägerplatte 21 vorgesehene magnetsresistive Sensor 6 liefert ein analoges Messsignal. Bei einer möglichen Variante kann in der Trägerplatte 21 ein Mikrocontroller 11 integriert sein, welcher über eine Datenschnittstelle 23 mit einer externen Steuerung der Anlage kommuniziert und/oder Steuersig- nale an einen oder mehrere Aktoren 13 der betreffenden Anlage generiert .

Fig. 15 zeigt eine Variante einer Strommessvorrichtung 1, bei einem auf einer Leiterplatine 24 angebrachten Stromleiter 3. Bei dem in Fig. 15 dargestellten Beispiel ist der Magnetfeldschirm 2 u-förmig ausgebildet, wobei die beiden Schenkel des u- förmig ausgebildeten Magnetfeldschirms 2 durch zwei entsprechende Öffnungen 24A, 24B der Leiterplatine 24 hindurchgeführt sind und die Endabschnitte der beiden Schenkel den offenen Spaltbereich 4 definieren, in welchem sich ein magne- toresistiver Sensor 6 befindet. Bei der in der Figur 15 dargestellten Ausführungsform befindet sich der Stromleiter 3 auf der unteren Seite der Leiterplatine 24, während sich der magnetoresistive Sensor 6 auf der entgegengesetzten oberen Seite der Leiterplatine 24 be- findet. Der Stromleiter 3 besteht beispielsweise aus einer stromleitenden Kupferbahn. Die Kupferbahn selbst wird von dem Magnetfeldschirm 2 umschlossen, wobei die Magnetfeldlinien MFL entlang der Sensitivitätsachsen der magnetoresistiven Sensoren 6 verlaufen. Durch eine mechanische Fixierung kann der Magnetfeldschirm 2 in eine Kunststoffhalterung gepresst werden. Bei der in Figur 15 dargestellten Ausführungsform befindet sich der Stromleiter 3 auf einer Seite der Platine 24. Bei einer alternativen Ausführungsform kann der Stromleiter 3 auch innerhalb der Leiterplatine 24 integriert verlaufen. Ein Vorteil der in der Figur 15 dargestellten Ausführungsform besteht darin, dass die erfindungsgemäße Strommessvorrichtung 1 angebracht werden kann, ohne dass der Stromfluss durch die Stromleiterbahn 3 unterbrochen werden muss. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Strommessvorrichtung 1 muss somit keine Auftrennung des Strompfades bzw. Stromkreises auf der Platine erfolgen. Die in der Figur 15 dargestellte Ausführungsform zur Anwendung bei einer Platine ermöglicht eine besonders platzsparende Integration der Strommesseinheit 1 für eine Platine eines Schaltgerätes. Die Vorrichtung 1 zur berüh- rungslosen Strommessung, wie sie in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 15 dargestellt ist, ermöglicht zudem sowohl die Messung eines Gleichstromes DC als auch die Messung eines Wechselstromes AC oder eines Stromsignales, welches auf einer Leiterbahn einer Platine 24 des Gerätes fließt. Die Öffnungen 24A, 24B werden vorzugsweise bereits bei der Herstellung der

Leiterplatine hergestellt, beispielsweise an vorgegebenen Messpunkten. Weiterhin können Strommessvorrichtungen 1 entweder temporär oder dauerhaft an den verschiedenen Messpunkten der Leiterplatine 24 angebracht werden.

Bei einer möglichen Ausführungsform weist die Strommessvorrichtung 1 zur Anwendung bei Leiterplatinen eine Kunststoff- halterung 25 auf. Durch die mechanische Fixierung der austauschbaren bzw. nachrüstbaren Strommessvorrichtung 1 wird der Magnetfeldschirm 2 in die vorhandene Kunststoffhalterung 25 gedrückt bzw. gepresst . Fig. 16 zeigt die Oberseite einer Leiterplatine 24 mit einer darin vorgesehenen Kunststoffhalterung 25, in welche die beiden Endabschnitte 2A, 2B eines Schirmteils des Magnetfeldschirms 2 zur mechanischen Fixierung gedrückt werden. Fig. 17 zeigt die Unterseite der entsprechenden Leiterplatine 24 und der Kunststoffhalterung mit dem Basisabschnitt des Magnetfeldschirms 2. Der Magnetfeldschirm 2 umschließt die auf der Unterseite der Platine 24 verlaufende Leiterbahn 3, wie in Fig. 17 dargestellt.

Fig. 18 zeigt eine Schaltanordnung, bei der mehrere erfin- dungsgemäße Strommessvorrichtungen 1 zur berührungslosen

Strommessung verwendet werden. Bei der in Fig. 18 dargestellten Schaltanordnung wird eine Last bzw. ein Gerät 14 mit Stromphasen eines Mehrphasen-Stromversorgungsnetzes mit Strom versorgt. Das Stromversorgungsnetz weist drei Phasen LI, L2 , L3 auf sowie einen Nullleiter N. Das Gerät bzw. die Last 14 ist über Stromversorgungsleitungen 3-1, 3-2, 3-3 sowie den Nullleiter 3-4 mit dem Stromversorgungsnetz verbunden. Bei dem in Fig. 18 dargestellten Anwendungsbeispiel ist an jeder Stromleitung 3-i eine erfindungsgemäße Strommessvorrichtung 1 zur berührungslosen Strommessung vorgesehen bzw. montiert. Eine Strommessvorrichtung 1 kann auch an weitere Leitungen, beispielsweise einem PE-Leiter, vorgesehen werden. Diese Strommessvorrichtungen 1-i können auch nachträglich an die bereits vorhandene entsprechende Stromversorgungsleitung 3-i angebracht werden, ohne die Stromversorgung für die Last bzw. das Gerät 14 zu unterbrechen. Die Strommessvorrichtungen 1-i liefern Strommesswerte bzw. Stromsignale 1-1, 1-2, 1-3, 1-4 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel an eine Auswerteeinheit 8, welche die Strommesswerte auswertet und die Aus- Werteergebnisse einer Steuereinheit 10 zur Verfügung stellt. Die Auswerteeinheit 8 und die Steuereinheit 10 sind beispielsweise in einem Mikroprozessor 11 oder einer sonstigen Datenverarbeitungseinheit integriert. Die Steuereinheit 10 kann in Abhängigkeit von dem erhaltenen Auswerteergebnis beispielsweise einen oder mehrere Aktoren 13 der Anlage oder das versorgte Gerät 14 selbst ansteuern, beispielsweise durch Veränderung von Geräteparametern des Gerätes 14. Eine Stromphase L _x kann auch über mehrere parallele Leitungen 3-i fließen, die von dem Magnetfeldschirm 2 der Strommessvorrichtung 1 umschlossen sind. Fig. 19 zeigt ein weiteres Anwendungsbeispiel für eine Anlage, die Strommessvorrichtungen 1 zur berührungslosen Strommessung gemäß der Erfindung verwendet. Bei der in Fig. 19 dargestellten Anlage wird eine Last bzw. ein Gerät 14 an drei Stromphasen LI, L2 , L3 über Stromversorgungsleitungen 3-1, 3-2, 3-3 mit Strom versorgt. An jeder der drei Stromversorgungsleitungen 3-i ist eine Strommessvorrichtung 1-i vorgesehen, welche Strommesssignale bzw. Strommesswerte an eine zugehörige Auswerteeinheit 8-i liefern. Wie in Fig. 1 graphisch angedeutet, umschließen Magnetfeldschirme 2-i der jeweiligen Strommesseinrichtungen 1-i einen einzelnen Leiter 3-i, um den darin fließenden elektrischen Strom L-i zu messen. Für eine Stromphase L-i können auch mehrere parallele Stromleiter vorgesehen sein. Darüber hinaus weist die Schaltanordnung gemäß Fig. 19 eine Summenstrommessvorrichtung 1-4 auf. Diese Sum- menstrommessvorrichtung hat einen Magnetfeldschirm 2-4, welche alle drei Stromversorgungsleitungen 1-1, 1-2, 1-3 umschließt, wie in Fig. 19 graphisch angedeutet. Die Auswerteeinheit 8-4 wertet das von den magnetoresistiven Sensoren 6 der Summenstrommessvorrichtung 1-4 gemessene Signal aus, wel- ches dem Summenstrom der drei Stromphasen LI, L2 , L3 entspricht. Bei dem in Fig. 19 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die verschiedenen Auswerteeinheiten 8-i mit einer gemeinsamen zentralen Steuereinheit 10 verbunden, welche Aktoren 13 der Anlage sowie das Gerät 14 in Abhängigkeit des ge- messenen Summenstromes sowie der in den verschiedenen Stromleitungen 3-i gemessenen einzelnen Stromphasen LI, L2 , L3 ansteuern kann. Bei einer möglichen Ausführungsform der erfin- dungsgemäßen Strommessvorrichtung 1 ist der ringförmige aus mehreren Schirmteilen bestehende Magnetfeldschirm 2 derart ausgebildet, dass er geeignet ist, entweder eine Stromleitung, zwei Stromleitungen oder mehrere Stromleitungen gleich- zeitig zu umschließen. Bei dieser Ausführungsform kann die Strommessvorrichtung 1 sowohl als Summenstrommessvorrichtung eingesetzt werden als auch als Einzelstrommessvorrichtung . Beispielsweise kann eine derartige Strommessvorrichtung 1 auch geeignet sein, zwei Stromleitungen zu umschließen, um deren Ströme zu messen. Bei dieser Ausführungsform ist die

Strommessvorrichtung 1 somit flexibel für verschiedene Anwendungsfälle einsetzbar. Bei der in Fig. 19 dargestellten

Schaltanordnung können die verschiedenen Strommessvorrichtungen 1-i entweder permanent fest an die vorhandenen Stromlei- tungen montiert werden oder zeitweise. Bei einer möglichen Ausführungsform erfolgt die Signalübertragung von der Strommessvorrichtung 1-i zu der zugehörigen Auswerteeinheit 8-i drahtlos über eine Funkschnittstelle. Hierzu weisen die verschiedenen Strommessvorrichtungen 1-i jeweils einen Transmit- ter bzw. Transceiver zur MessSignalübertragung auf.

Fig. 20 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Strommessvorrichtung 1 zur berührungslosen

Strommessung. Bei der in Fig. 20 dargestellten Ausführungs- form umschließt der aus 3 Schirmteilen bestehende Magnetfeldschirm 2 zwei Stromleitungen 3-1, 3-2, an die eine Last 14 angeschlossen ist. Über den ersten Stromleiter 3-1 fließt ein Hinstrom II und über den zweiten Stromleiter 3-2 ein Rückstrom 12. Beide Stromleiter 3-1, 3-2, werden durch den Mag- netfeidschirm 2 umschlossen, in dessen 3 Spaltbereichen 4 jeweils ein magnetoresistiver Sensor 6 vorgesehen ist, der Messsignale an die Auswerteeinheit 8 der Vorrichtung 1 liefert. Die Strommessvorrichtung 1 misst den Differenzstrom zwischen dem Hin- und Rückstrom. Überschreitet die Differenz zwischen Hin- und Rückstrom einen gewissen Schwellenwert, wird durch die Steuereinheit 10 ein in dem Stromkreis enthaltener Aktor, insbesondere eine Schalteinheit 13, automatisch geöffnet, um den Stromkreis zu unterbrechen. Bei der in Fig. 22 dargestellten Ausführungsvariante sind die beiden parallel angeordneten Stromleiter 3-1, 3-2 antiparallel von zwei verschiedenen elektrischen Strömen II, 12, insbesondere von ei- nem Hin- und Rückstrom, durchflössen, wobei der magnetore- sistive Sensor 6 eine Differenzstromstärke zwischen den

Stromstärken der beiden elektrischen Ströme II, 12 berührungslos erfasst. Die Auswerteeinheit 8 wertet die gemessene Differenzstromstärke aus. Die Steuereinheit 10 steuert in Ab- hängigkeit von der Differenzstromstärke den Aktor 13 an, indem sie ihn bei Überschreitung eines vorgegebenen einstellbaren Schwellenwertes automatisch öffnet.

Fig. 21 zeigt schematisch den Magnetfeldschirm 2 der Strom- messeinrichtung 1 für die in Fig. 20 dargestellte Strommessvorrichtung. Die beiden Stromleitungen 3-1, 3-2 für den Hin- und Rückstrom verlaufen im Wesentlichen parallel zueinander, insbesondere im Bereich des sie umschließenden Magnetfeldschirms 2.

Fig. 22 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Strommessvorrichtung 1 zur berührungslosen Strommessung. Bei dem in Fig. 22 dargestellten Ausführungsbeispiel verfügt der Mikroprozessor 11 über einen Transceiver bzw. Transmitter 26. Das von der Auswerteeinheit 8 gelieferte Messergebnis wird von dem Transmitter 26 über eine drahtlose Schnittstelle an einen Transceiver bzw. Receiver 27 eines mobilen Endgerätes 28 übertragen, welches über eine Anzeigeeinheit 29 verfügt. Bei dem mobilen Endgerät 28 handelt es sich beispielsweise um ein Mobilfunkgerät bzw. Smartphone . Bei der drahtlosen Funkverbindung handelt es sich beispielsweise um eine NFC-Funkverbindung oder eine Blue Tooth-Verbindung . Der Transceiver 26 überträgt bei einer möglichen Ausführungsform die gemessenen Stromwerte des durch den Leiter 3 hindurch- fließenden elektrischen Stromes I drahtlos zu dem Transceiver 27 des Mobilfunkgerätes 28 eines Nutzers. Die übertragenen Stromwerte werden auf der Anzeigeeinheit bzw. dem Display des Mobilfunkgerätes 28 dem Nutzer angezeigt.

Bei einer weiteren Ausführungs ariante weist die erfindungs- gemäße Strommessvorrichtung 1 eine mechanische Einrichtung zum Aufrasten des Magnetfeldschirms 2 auf die mindestens eine zu messende Stromleitung 3 auf. Dabei kann der Magnetfeldschirm 2 auf eine oder mehrere Stromleiter 3 unterschiedlichen Querschnitts und unterschiedlicher Querschnittsform auf- gerastet werden. Bei einer möglichen Ausführungsvariante wird beim Aufrasten zusätzlich der Querschnitt des betreffenden Stromleiters 3 erfasst bzw. erkannt und daraus abgeleitet, welche Soll-Stromstärke durch den betreffenden Stromleiter innerhalb der Anlage im Normalbetrieb zu fließen hat. Bei ei- ner möglichen Ausführungsform wird der Querschnitt und/oder die Art bzw. der Typ des ausgemessenen Stromleiters 3 an das Mobilfunkgerät 28 des Nutzers übertragen und auf dessen Anzeigeeinheit 29 angezeigt. Beispielsweise kann auf der Anzeigeeinheit angezeigt werden, dass der momentan ausgemessene Stromleiter einen Querschnitt von 16 mm ² aufweist, durch den eine Soll-Stromstärke AC von beispielsweise 100 Ampere oder eine Gleichstromstärke DC von beispielsweise 150 Ampere

Nennstrom fließen soll. Bei einer möglichen Ausführungsform wird auf der Anzeigeeinheit 29 des tragbaren Gerätes 28 so- wohl die gemessene aktuelle Stromstärke als auch die Soll- Stromstärke angezeigt. Weiterhin kann die Differenz zwischen der Soll-Stromstärke und der aktuellen gemessenen Stromstärke angezeigt werden. Fig. 23 zeigt eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Strommessvorrichtung 1. Bei der in Fig. 23 dargestellten Ausführungsform sind in dem kreisförmigen Magnetfeldschirm 2 zwei halbkreisförmige Gummihäute oder Gummiringe 30A, 3OB gespannt, um den Magnetfeldschirm 2 auf den Strom- leiter 3 aufzusetzen. Die beiden Gummihäute oder Gummiringe

30A, 3OB bestehen aus einem elastischen Material und erlauben ein einfaches Aufsetzen des Magnetfeldschirms 2 auf den zu messenden Stromleiter 3. Die in Fig. 23 dargestellte Ausführungsform eignet sich insbesondere für Stromleiter 3 mit geringerem Durchmesser, auf welche die Strommessvorrichtung 1 aufsetzbar ist.

Die erfindungsgemäße Strommessvorrichtung 1 kann gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung in einem separaten Strommessgerät, insbesondere einer Strommesszange , integriert sein. Dieses Strommessgerät kann einen durch den Stromleiter fließen- den elektrischen Gleichstrom und/oder einen durch den Stromleiter fließenden elektrischen Wechselstrom messen. Bei einer möglichen Ausführungsvariante wird das Strommessgerät zwischen zwei Betriebsmodi manuell oder automatisch geschaltet, wobei in einem ersten Betriebsmodus ein durch den Stromleiter 3 fließender elektrischer Gleichstrom DC und in einem zweiten Betriebsmodus ein durch den Stromleiter 3 hindurchfließender Wechselstrom AC durch das Strommessgerät gemessen wird. Dieses Strommessgerät weist bei einer möglichen Ausführungsform eine integrierte Auswerteeinheit 8 zur Auswertung der gemes- senen Stromstärke auf. Weiterhin verfügt das Strommessgerät vorzugsweise über eine Anzeigeeinheit zur Anzeige der an dem Stromleiter 3 gemessenen Stromstärke. Darüber hinaus kann das Strommessgerät auch über eine Sendeeinheit zur drahtlosen Übertragung der gemessenen Stromstärke an eine externe Emp- fangseinheit des mobilen Gerätes, beispielsweise eines Mobilfunkgerätes, verfügen.

Alternativ kann die erfindungsgemäße Strommessvorrichtung 1 fest an einen bereits bestehenden Stromleiter montiert und Strommesssignale an eine zentrale Steuerung der Anlage liefern. Eine bestehende Anlage kann mit einer oder mehreren erfindungsgemäßen Strommessvorrichtungen 1 nachgerüstet werden, ohne den Betrieb der Anlage unterbrechen zu müssen, sofern die gemessene Leitung elektrisch isoliert ist. Die erfin- dungsgemäße Strommessvorrichtung 1 weist einen magnetore- sistiven Sensor 6 auf, der nur einen sehr geringen Platz innerhalb eines Spaltbereichs 4 benötigt. Dementsprechend kann die erfindungsgemäße Strommessvorrichtung 1 besonders platzsparend implementiert werden und benötigt insbesondere keine relativ großen Strommessspulen, insbesondere Rogowski-Spulen. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Strommessvorrichtung 1 ist diese automatisch mittels eines vorgegebenen Referenzstromes, welcher von einer Referenzstromquelle der Strommessvorrichtung 1 geliefert wird, kalibrierbar. Bei dieser Ausführungsvariante kann der Magnetfeldschirm 2 eine zusätzliche Referenzstromleitung umschließen, durch welche der vorgegebene Referenzstrom IREF zur Kalibrierung der Strommessvorrichtung 1 fließt. Die Kalibrierung kann in einem weiteren Kalibrierbetriebsmodus erfolgen.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Strommessvorrichtung 1 verfügt die auf die Stromleitung 3 aufgerastete Strommessvorrichtung 1 über eine eigene Anzeigeeinheit bzw. ein Display, um die gemessene Stromstärke einem Nutzer anzuzeigen. Die erfindungsgemäße Strommessvorrichtung 1 erlaubt eine berührungslose Strommessung mit einer hohen Messgenauigkeit. So kann das erfindungsgemäße Strommessgerät bzw. die Strommessvorrichtung 1 die Stromstärke von 100 Ampere mit einer Messgenauigkeit von unter 1 Ampere mes- sen.

Die erfindungsgemäße Strommessvorrichtung 1 eignet sich sowohl für Summenstrommessung als auch für Differenzstrommessung. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsvariante um- schließt der Magnetfeldschirm 2 der Strommessvorrichtung 1 zwei Stromleitungen, durch die zwei verschiedene Ströme fließen.

Die erfindungsgemäße Strommessvorrichtung 1 eignet sich zur Messung verschiedener Stromsignale, insbesondere eines

Gleichstromes, eines sinusförmigen Wechselstromes oder sonstiger Stromsignale, beispielsweise Dreiecksignale, Sägezahn- Signale oder Rechtecksignale. Bei einer möglichen Ausführungsform wertet die Auswerteeinheit 8 der erfindungsgemäßen Strommessvorrichtung 1 Oberwellen des fließenden Stromes aus, um mögliche Betriebszustände des angeschlossenen Gerätes bzw. der zugehörigen Stromversorgungseinheit zu erkennen. Bei einer möglichen speziellen AusführungsVariante ermittelt die Auswerteeinheit 8 ein lokales Frequenzspektrum des an die Last 14 zu übertragenen Normstromes . Bei einer weiteren möglichen AusführungsVariante der erfindungsgemäßen Strommesseinheit 1 verfügt der Mikroprozessor 11 über eine Datenschnittstelle zur Übertragung von Messdaten und Auswerteergebnissen an eine externe zentrale Steuerung der Anlage. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsvariante verfügt die Strommessvorrichtung bzw. das Strommessgerät 1 über einen internen Signal- bzw. Datenspeicher zur Aufzeichnung der Auswerteergebnisse, welche über eine Datenschnittstelle auslesbar sind. Erkennt beispielsweise die Auswerteeinheit 8 einen kritischen oder auffälligen Zustand, können die Messsignale und/oder die Auswerteergebnisse für einen vorgegebenen Zeitraum in dem Datenspeicher des Messgerätes 1 aufgezeichnet werden, um anschließend eine genaue Analyse des möglichen Fehlerfalles vornehmen zu können. Fig. 24 zeigt eine mögliche bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur berührungslosen Strommessung mindestens eines durch einen Stromleiter 3 fließenden elektrischen Stromes. Bei dem in Fig. 24 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt die Strommessvorrichtung 1 einen mehrteiligen Magnetfeldschirm 2. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Magnetfeldschirm drei Schirmteile, die drei Spaltbereiche 4-1, 4-2, 4-3 definieren. Die Spaltbereiche sind dabei gleichmäßig voneinander beabstandet. In der Mitte eines jeden Spaltbereichs befindet sich ein magnetore- sistiver Sensor 6-i. Die in der Mitte der Spaltbereiche angeordneten magnetoresistiven Sensoren 6-i weisen vorzugsweise voneinander einen Abstandswinkel von = 120° auf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig. 24 hat der Magnetfeldschirm drei Magnetfeldschirmteile 32-1, 32-2, 32-3. Bei einer möglichen Ausführungsvariante besitzt jedes der Schirmteile 32 -i an seinen beiden Enden Endabschnitte 2A, 2B . Die drei magnetoresistiven Sensoren 6-i liefern jeweils ein Messsignal über eine zugehörige Messleitung 7-i, wie in Fig. 24 dargestellt. Bei einer möglichen Ausführungsform werden die Messsignale einem Mikrocontroller 11 zugeführt. Dieser Mikro- controller 11 enthält vorzugsweise eine Auswerteeinheit 8 mit einer Berechnungseinheit 33, die geeignet ist, einen Mittelwert der von den magnetoresistiven Sensoren 6-i stammenden Messsignale zu berechnen. Bei einer möglichen Ausführungsform addiert die Berechnungseinheit 33 die Werte der empfangenen Messsignale und mittelt sie anschließend. Das Integral der magnetischen Feldstärke H entlang einer geschlossenen umlaufenden Linie ist gleich dem Gesamtstrom, der in der eingeschlossenen Fläche fließt. Demzufolge werden die Messsignale der drei magnetoresistiven Sensoren 6-1, 6-2, 6-3 addiert und anschließend durch die Berechnungseinheit 33 gemittelt. Um den Einfluss von Magnetfeldern in unmittelbarer Nähe der verschiedenen Sensoren 6-1, 6-2, 6-3 zu minimieren, wird bei dem in Fig. 24 dargestellten Ausführungsbeispiel an jedem der magnetoresistiven Sensoren 6-1, 6-2, 6-3 ein zusätzlicher Magnetfeldschirm 31-1, 31-2, 31-3 angebracht.

Die Magnetfeldschirmteile 32 -i des Magnetfeldschirms 2 sind bei einer möglichen Ausführungsform in einem Kunststoffgehäu- se enthalten. An dem Kunststoffgehäuse ist ein Rastverschluß vorgesehen, wie in Fig. 9, 10 dargestellt. Die zusätzliche Magnetfeldschirme 31-i sind vorzugsweise ebenfalls in dem Kunststoffgehäuse 18 vorgesehen.