DE102008030334A1 - Verfahren zur störarmen berührungslosen Messung hoher Ströme und zugehöriger Hochstromsensor - Google Patents

Abstract

Die Messung hoher Ströme mit ringartig zusammengeschalteten Magnetfeldsensoren ist vom Stand der Technik bekannt. Gemäß der Erfindung wird unter Ausnutzung des Durchflutungsgesetzes mit mehreren diskreten Spinvalve-basierten Magnetfeldsensoren gemessen, die definiert zum Stromleiter angeordnet sind. Beim zugehörigen Hochstromsensor sind die Magnetfeldsensoren (10, 10', ...) radial- und/oder zylindersymmetrisch um den Leiter (1, 2) angeordnet und haben die gleiche Empfindlichkeit. Insbesondere werden durch zwei Magnetfeldsensoren eine Halbbrücke (11, 12; 13, 14) oder durch vier Magnetfeldsensoren eine Vollbrücke (11-14) gebildet. Mit einer Anordnung von wenigstens sechs Brücken lässt sich der Fehler gegenüber dem Stand der Technik erheblich reduzieren.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur beührungslosen Messung hoher Ströme gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Daneben bezieht sich die Erfindung auch auf einen zugehörigen Hochstromsensor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 11.
• Zur berührungslosen Messung hoher Ströme existieren bereits vom Stand der Technik unterschiedlichste Vorschläge, bei denen Magnetfeldsensoren und weitere Hilfsmittel um den stromführenden Leiter angeordnet sind, um über eine Magnetfelderfassung eine indirekte Messung des Stromes ermöglichen, ohne dass äußere magnetische Störfelder zu einer erheblichen Fehlmessung führen:
  Aus der DE 25 43 134 A1 ist ein magnetooptischer Messwandler mit Lichtleitern zur berührungslosen Strommessung an stromführenden Leitern bekannt.
• Mit der DD 255 214 A1 wird vorgeschlagen, magnetfeldabhängige Elemente mit jeweils zugeordneten Permanentmagneten zur Generierung von Hilfsmagneten um den Leiter anzuordnen. Die magnetfeldabhängigen Elemente bilden dabei jeweils eine Brückenschaltung, wobei die Ausgangssignale bereits programmmäßig verknüpft werden. In der DE 35 17 095 werden speziell streifenförmige magnetoresistive Dünnschichtelemente auf einem bandförmigen Träger elektrisch in Reihe geschaltet, wobei der Träger zur Messung den stromführenden Leiter berührungslos umschließt.
• In der DE 60 026 952 T2 und der DE 60 2004 005 750 T2 werden berührungslos arbeitende Stromsensoren beschrieben, bei den mehrere magnetfeldempfindliche Komponenten auf einem Träger derart angeordnet sind, dass sie um den stromführenden Leiter herum verteilt sind, wobei jeweils ganz spezifische Verarbeitungsschaltungen für die Signale der magnetfeldempfindliche Komponenten vorhanden sind.
• Aus der DE 39 29 452 A1 ist weiterhin eine Messeinrichtung zur potentialfreien Strommessung bekannt, bei der ein Magnetfeld-Ringsensor aus einer Vielzahl einzelner Elementar-Magnetfeldsensoren, die in Serie geschaltet sind, aufgebaut ist. Die Magnetisierung der Elementar-Magnetfeldsensoren ist dabei senkrecht zur Umfangsrichtung eines Stromleiters, d. h. radial oder axial, eingestellt, wobei der Stromleiter durch eine Öffnung im Substrat für die Ringsensoren senkrecht hindurchgeführt wird.
• Beim Stand der Technik bewirkt das vom Strom im Stromleiter verursachte magnetische Nutzfeld eine ohmsche Widerstandsänderung, die als Strom-Messsignal herangezogen und ausgewertet wird.
• GMR(Giant Magneto Resistance)- sowie TMR(Tunnel Magneto Resistance)-Sensoren sind in der Anwendung für die Sensorik vorbekannt. Insbesondere solche Spinvalve-basierte GMR- und/oder TMR-Sensoren stellen in der Magnetfeld basierten Positions-, Geschwindigkeits-, Drehzahl-, Feld- oder auch Stromsensorik eine Alternative zu Hallsensoren dar. Vor allem im Bereich der Positions- und Stromsensorik sind während der letzten Jahre verstärkt MR-basierte Sensoren in den Markt eingeführt worden. Die Hauptvorteile, im Vergleich zu Hall-Sensoren, liegen im einfacheren Systemaufbau, der größeren Störsicherheit bedingt durch die Möglichkeit eines Designs mit stark reduzierter Fremdfeldempfindlichkeit und dem geringeren Rauschen. Es bieten sich bei MR-basierten Sensoren voll integrierte Lösungen an, da die MR-Elemente als Backendprozess (im Rahmen eines CMOS-Prozesses) aufgebracht werden können und damit keine zusätzliche Chipfläche beanspruchen. Für viele Anwendungen vor allem in der Positions-, Drehzahl- und Stromsensorik werden jeweils vier MR-Elemente zu einer so ge nannten Wheatstone-Brücke verschaltet, um eine genauere, von Temperaturschwankungen, unabhängigere Messung zu erreichen.
• Bisher sind für die galvanisch getrennte DC-Strommessung vor allem zwei Grundprinzipien bekannt. Das erste gebräuchlichste Prinzip besteht aus einem Flusskonzentrator, der den stromdurchflossenen Leiter umgibt und einem Hallsensor, der sich in einem Luftspalt des Flusskreises befindet (sog. LEM-Wandler). Das zweite Prinzip besteht aus einem MR-Sensor (häufig Vollbrücke), der das Magnetfeld eines Stromes, der über einen U-förmigen Leiter fließt, auswertet.
• Das erste Prinzip erfordert einen sehr großen Materialaufwand für den Flusskreis und ist im „open loop”-Betrieb sehr ungenau. Der „closed loop”-Betrieb ist vor allem bei hohen Strömen > 500 A mit sehr viel Verlustleistung auf der DC-Seite (Signalseite) von bis zu 50 W bei 10 kA Primärstrom verbunden.
• Das zweite Prinzip ist nach bisherigem Kenntnisstand dagegen nur für Ströme bis maximal 400 A geeignet, da Selbsterwärmungseffekte, Störfelder oder dgl. auftreten. Eine hohe Genauigkeit kann auch beim zweiten Prinzip (bei MR-Sensoren) bisher nur mit den Mitteln einer sog. „closed loop”-Schaltung erreicht werden. Durch den „closed loop”-Betrieb steigt aber die Verlustleistung des Sensors quadratisch mit dem Strom an. Deshalb gestaltet sich bei allen „closed loop”-Sensoren bei Strömen größer 1 kA die Versorgung der Signalseite sehr aufwändig und teuer. Da bisher auf dem Gebiet der hochgenauen GMR-Stromsensorik, aber auch bei „open loop”-Sensoren sehr große Fortschritte erzielt wurden, insbesondere bezüglich des Hystereseeinflusses und des Temperaturganges, werden neue Sensorkonzepte möglich, die eine genaue robuste und zugleich Ressourcen schonende Messung von Strömen zwischen 400 A und 10 kA ermöglicht.
• Angestrebt werden MR-Sensoranordnungen mit zugehörigen Auswerteverfahren, die eine energieeffiziente Messung von Strö men zwischen 400 A und 10 kA ohne Flusskonzentrator (Flusskreises) ermöglicht. Prinzipiell ist sowohl ein „open-loop” als auch ein „closed-loop”-Betrieb möglich, jedoch sollte der Schwerpunkt auf dem „open loop”-Berieb liegen. Auch sind die MR-Sensoren vorteilhafterweise GMR-Sensoren, um eine hohe Genauigkeit und Robustheit zu gewährleisten.
• Solche Stromsensoren können in Umrichtern für Mittelspannung oder zur Batterieüberwachung für Hybridantriebe oder Elektroantrieben im Kfz Anwendung finden. Auch Umrichter für Schiffe, Bahnantriebe oder Windkraftanlagen bewegen sich in diesem Strombereich.
• Bisher gibt es kommerziell nur MR-Sensoren mit U-Leiteranordnung zur Differenzfelderzeugung, die mit hoher Genauigkeit (±1% Fehler bei Raumtemperatur) Ströme bis maximal 150 A messen. Die technisch sinnvolle Obergrenze für das U-Turn-Prinzip liegt bei ca. 400 A nach (FEM-Simulation). Eine hohe Genauigkeit kann auch hier bei MR-Sensoren nur mit den Mitteln einer sog. „closed loop”-Schaltung erreicht werden, weshalb bei Sensoren für Ströme größer 1 kA die Versorgung der Signalseite sehr aufwändig und teuer ist. Bisher wurden die hohen Kosten für Erzeugung der DC-Leistung und für Entwärmung hingenommen. Auch fiel wegen der niedrigen Rohstoff- und Energiepreise der hohe Materialbedarf bis zu 10 kg NiFe bisher bei den Kosten nicht ins Gewicht.
• Von Letzterem ausgehend und unter Berücksichtigung des eingangs genannten Standes der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein vereinfachtes Verfahren zur Messung hoher Ströme bei hoher Störunterdrückung anzugeben und einen zugehörigen Hochstromsensor zu schaffen.
• Die Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens durch die Maßnahmen des Patentanspruches 1 und bezüglich der Vorrichtung durch die Merkmale des Patentanspruches 11 gelöst. Weiterbildungen des Verfahrens und der zugehörigen Vorrichtung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
• Gegenstand der Erfindung ist es, das Durchflutungsgesetz in geeigneter Weise zur Strommessung zu nutzen und den Strom in Näherung speziell durch eine Diskretisierung mit wenigen einzelnen GMR-/TMR-Magnetfeldelementen mit uniaxialer Anisotropie zu messen. Dabei können derartige Spinvalve-basierte Magnetfeldselemente gruppenweise als Voll- oder als Halbbrücken geschaltet sein. Vorteilhafterweise ergeben sich dadurch beachtliche Verbesserungen insbesondere bezüglich der Störunabhängigkeit von Fremdfeldern und der Temperaturabhängigkeit des neuen erfindungsgemäß beanspruchten Hochstromsensors, wobei Ströme von etwa 400 A bis ca. 10 kA ohne weiteres messbar sind.
• Mit der Erfindung werden die Kosten gegenüber vom Stand der Technik bekannten Einrichtungen vermindert, da nur eine begrenzte Anzahl gleicher Spinvalve-basierter Magnetfeldelemente benötigt wird. Insgesamt wird der gesamte Systemaufbau des Hochstromsensors vereinfacht und es ergeben sich auch zusätzliche Vereinfachungen im numerischen Auswertungsverfahren.
• Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Patentansprüchen.
• Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung
• 1 das Prinzip der Durchflutung eines begrenzten Bereiches mit einem Strom und die zugehörige Randkurve,
• 2/3 einen Hochstromsensor aus zwölf GMR-Halbbrücken oder GMR-Vollbrücken zur Messung an einem runden Primärleiter in Draufsicht und Seitenansicht,
• 4 den Aufbau einer GMR-Vollbrücke,
• 5 eine Skizze der Leiter-/Sensor-Anordnung zur Berechnung des Einflusses von Störfeldern,
• 6/7 einen Hochstromsensor entsprechend 2 zur Messung an einem rechteckigen Primärleiter,
• 8 die Empfindlichkeit eines Hochstromsensors gemäß 2/3 oder 6/7 in Abhängigkeit von der Anzahl der jeweils verwendeten GMR-Brücken, und
• 9 die Berechnung des durch eine parallel laufende Phase hervorgerufenen Messfehlers in Abhängigkeit vom Störstrom.
• In den Figuren werden gleiche Teile mit gleichen oder sich entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet. Die Figuren werden nachfolgend teilweise gemeinsam beschrieben.
• Zunächst wird auf allgemeine Grundlagen eingegangen: Es gilt das allgemeine Durchflutungsgesetz:

  
• Bei hoher Leitfähigkeit des verwendeten Leitermaterials und einer Dynamik, die maximal im MHz Bereich liegt, gilt für die Leiteranordnung der weiter unten im Einzelnen beschriebenen 2 und 5 in sehr guter Nährung, dass die dielektrische Verschiebungsdichte der Nullvektor ist.
• 
• Damit gilt in Integraler Form mit Satz von Stokes:
  wobei die Symbole folgende Bedeutung haben:

J:

Stromdichte

D:

Dielektrische Verschiebungsdichte

H:

magnetische Feldstärke

F:

Allgemeine Flache

K:

Die Fläche F berandete geschlossene Kurve

n:

Anzahl der Messpunkte

H_i ^T:

Tangentialkomponente des magnetischen Feldes an die Kurve K

Δs_i:

exakter oder angenäherter Streckenabschnitt im i-ten Intervall auf der Kurve K

U_i ^B:

Brückenspannung des i-ten MR-Elements im i-ten Intervall auf der Kurve K.

• Aus Gl. (1) und Gl. (2) ergeben sich folgende Schlussfolgerungen: Zur Strommessung muss entsprechend 1 die Randkurve nur geschlossen sein. Ansonsten kann die Geometrie der Randkurve beliebig ausgebildet sein. Durch eine lokale, d. h. punktweise Messung der Tangentialkomponente des magnetischen Feldes und einfache Summenbildung entsprechend Gleichung 2 kann das Linienintegral aus Gleichung 2 über möglichst wenige Stützstellen möglichst exakt angenähert werden. Die Tangentialkomponente ist erforderlich, damit das Skalarprodukt intrinsisch realisiert wird. Damit dieses Ziel erreicht werden kann, bieten sich solche Geometrien für die Randkurve an, auf der die Messung erfolgt, welche die räumliche Anordnung des Messstromes und der Störströme gut berücksichtigen. Damit kommen als Randkurven insbesondere Kreise, Ellipsen oder gleichseitige Vielecke, z. B. ein Pentagon, ein Hexagon o. dgl., in Frage.
• Wichtig für die Festlegung der Kurvenform ist insbesondere, dass unter allen erdenklichen Betriebszuständen möglichst alle Sensoren in ihrer sensitiven Richtung immer eine ähnliche magnetische Feldstärke sehen und dass keine punktuelle Übersteuerung von Einzelelementen, d. h. außerhalb ihres linearen Bereiches, z. B. in Sättigung, das Ergebnis verfälscht.
• Bei einer einfachen Zylindersymmetrie eines geraden langgestreckten Leiters entsprechend 2/3 mit kreisförmigem Querschnitt ist die kreisförmige Anordnung der Sensoren mit dem stromführenden Leiter im Mittelpunkt eine für eine praktische Umsetzung sicherlich bevorzugte Variante. Bei der Diskretisierung der Randkurve bieten sich äquidistante Varianten oder solche Varianten, bei welchen der Ortsvektor im flachen Schwerpunktsystem innerhalb eines jeden Segmentes immer die gleiche Fläche überstreicht, an. Wichtig ist dabei, dass Bereiche der Randkurve mit hoher Krümmung oder hohem Störeinfluss bei der Diskretisierung höher aufgelöst werden. Auch bietet es sich an, in der Summe aus Gl. 2 immer das exakte Bogensegment zu wählen, damit der Faktor e möglichst gleich 1 ist. Die Summe über das magnetische Feld aus Gl. 2 kann im einfachsten Fall auf eine Summe = oder Doppelsumme über die Brückenspannung zurückgeführt werden.
• Aus 1 ergibt sich also insgesamt, dass der zu messende Strom, der eine berandete Fläche F durchflutet, anhand der Tangentialkomponente H_i ^T bestimmt werden kann. Nebenbedingung ist dabei nur, dass die Randkurve geschlossen ist.
• In 2/3 ist ein Stromleiter mit rundem Querschnitt mit 1 bezeichnet. Der Leiter ist durch eine senkrecht orientierte Ebene 3 geführt, wobei Mittel 5, 6, 7 zur Auswertung vorhanden sind. Die Auswertung erfolgt üblicherweise softwaregestützt, wobei vorteilhafterweise eine gewichtete Summenbildung der einzelnen Messergebnisse durchgeführt wird.
• Im Falle des Leiters 1 mit rundem Querschnitt gemäß 2/3 ergibt sich eine einfache Zylindersymmetrie, bei der zum Umfang der Radius R und in der Papierrichtung die Z-Komponente wirksam sind. Im Falle eines Rundleiters sind beispielsweise 12 identische Halbbrücken oder auch Vollbrücken 10 aus jeweils einzelnen identischen Spinvalve-Magnetfeldsensoren kreisförmig angeordnet. Bei der vorhandenen Radialsymmetrie (bzw. Zylindersymmetrie) um den runden Primärleiter 1 ergibt sich eine feldempfindliche Richtung jedes einzelnen Magnetfeld-Elementes senkrecht zur Radialkomponente des Zylinderkoordinatensystems.
• Die Magnetfeld-Elemente sind sog. Spinvalve-basierte Magnetfeldelemente, insbesondere sog. GMRs (Giant Magneto Resistan tance), die sich durch eine hohe Richtungsselektivität der Magnetfeldmessung auszeichnen.
• In 4 ist der schematische Aufbau einer einzelnen GMR-Vollbrücke 10, 10', ... dargestellt. Die Vollbrücke ist aus vier einzelnen Spinvalve-basierte Magnetfeldsensoren 11 bis 14 gebildet, die miteinander so verschaltet sind, dass sich ein richtungsselektiver Feldsensor ergibt. In der 3 ist mit den senkrechten Pfeilen in den Magnetfeldelementen 11 bis 14 die Richtung der unidirektionalen Anisotropie der „Free Layer”, d. h. der Messschicht, der einzelnen Magnetfeldsensoren verdeutlicht und kennzeichnet RR die radiale Richtung am Ort der GMR-Brücke.
• Bei der in 4 dargestellten Ausführung einer gegensinnigen Richtung der Magnetisierung der Messschichten wird eine hohe Störfeldunabhängigkeit bereits im Einzelelement erreicht. Mit den horizontalen Doppelpfeilen R_EF ist die Referenzrichtung der jeweiligen GMR-Elemente angedeutet. Diese muss für die Verschaltung zur Vollbrücke gegensinnig aufgebaut werden. Es sind weiterhin Einheiten 15 bis 17 zur Spannungsversorgung U_V, zur Erdung GND und zur Auswertung des Messsignales U_I ^B vorhanden.
• In 5 zeigt die schematische Skizze der Leiter-/Sensor-Anordnung einen Ansatz zur Bestimmung die Berechnung des Einflusses von Störfeldern, d. h. Störströmen, auf das Ergebnis der Strommessung. Die GMR-Brücken sind am Radius R entsprechend 2 angeordnet. Der Strom I₁ ist der Messstrom, der Strom I₂ ist der Störstrom. Über die Parameter b sowie c können eine Fehljustage und über die Parameter I₂ sowie a der Einfluss von Störungen, beispielsweise durch parallel laufende Phasen, berücksichtigt werden.
• In 6/7 ist eine zu 2/3 entsprechende Anordnung zur Hochstrommessung dargestellt, bei der wiederum zwölf Halb- oder Vollbrücken 10, 10', ... aus GMR-/TMR-Magnetfeld sensoren vorhanden sind. In diesem Fall liegt ein rechteckiger Primärleiter 2 senkrecht zur Ebene 4 vor, wobei die Vollbrücken 10, 10', ... so um den rechteckigen Primärleiter 2 angeordnet sind, dass die empfindliche Richtung der einzelnen Sensoren parallel zum magnetischen Feld des Leiters am Ort des einzelnen Sensorelementes ist. Dabei ist der Betrag des magnetischen Feldes am Ort aller Einzelsensoren jeweils etwa gleich groß. Es ist ersichtlich, dass für die in 4 dargestellte Anordnung im Wesentlichen die gleichen Randbedingungen wie in 2 gelten. Durch die Anordnung der einzelnen Brücken aus den Spin-valve-basierten Magnetfeldsensoren entsprechend 3 auf einer Ellipse wird durch die spezifische Signalauswertung in den Einheiten 5 bis 7 Rechnung getragen.
• In 8 ist das Ergebnis einer Berechnung des durch die Diskretisierung der Ringintegralbildung hervorgerufenen Fehlers graphisch dargestellt. Aufgetragen ist auf der Abszisse die Anzahl N der einzelnen Segmente, d. h. beispielsweise der GMR-Brücken, und auf der Ordinate der Fehler in Prozent, wobei die Fehlerangabe logarithmisch dargestellt ist. Der Graph 51 zeigt also die Änderung des Fehlers mit der Anzahl der GMR-Brücken.
• Aus 8 ist deutlich erkennbar, dass der Fehler stark mit der Anzahl der verwendeten Sensoren 10, 10', ... bzw. zugehörigen Messbrücken abfällt und dass sich ab sechs Messbrücken ein hinreichend niedriger Fehler und insbesondere bei zwölf Messbrücken ein Fehler von etwa 1·10^–4% ergibt. Damit ist ein gutes Ergebnis erreicht.
• Neben der relativ geringen Zahl notwendiger Einzelsensoren ist die Empfindlichkeit bezüglich Störfelder von benachbarten Leiterbahnen durch die richtungsselektive Feldmessung stark herabgesetzt. 9 zeigt die Abhängigkeit bei einem typischen Abstand a und signifikanten Störströmen.
• In 9 ist auf der Abszisse der Störstrom in Ampere und auf der Ordinate der Fehler in aufgetragen, wobei hier die Fehlerangabe linear ist. Der Abstand zwischen Messstrom I₁ und Störstrom I₂ beträgt in Anlehnung an 5 a = 300 mm und das GMR-Array mit 12 Segmenten hat einen Radius von a = 100 mm. In Abhängigkeit vom Störstrom ergibt sich der Graph 52 für den Fehlerverlauf.
• Aus 9 ist ersichtlich, dass der Fehler durch den Störstrom gegenüber dem Messfehler gemäß Graph 51 aus 8 zu vernachlässigen ist.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• - DE 2543134 A1 [0002]
• - DD 255214 A1 [0003]
• - DE 3517095 [0003]
• - DE 60026952 T2 [0004]
• - DE 602004005750 T2 [0004]
• - DE 3929452 A1 [0005]

Claims (19)

1. Verfahren zur berührungslosen Messung hoher Ströme in Stromleitern, mit folgenden Maßnahmen: – Unter Ausnutzung des Durchflutungsgesetzes wird mit mehreren diskreten Spinvalve-basierten GMR-/TMR-Magnetfeldsensoren, deren feldselektive Messrichtungen in definierter Anordnung zum Stromleiter ausgerichtet sind, gemessen, – die Messsignale werden einer der Anordnung der Spinvalve-basierten Magnetfeldsensoren unmittelbar zugeordneten Auswerteeinrichtung zugeführt, – durch eine numerische Auswertung der Signale in der Auswerteeinrichtung wird der durch den Stromleiter fließende Strom bestimmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur berührungslosen Messung der Ströme die richtungsselektiven Spinvalve-basierten Magnetfeldsensoren gruppenweise zu einer Halb- oder Vollbrücke zusammengeschaltet und in der Auswerteeinrichtung die Brückensignale ausgewertet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Ströme in Stromleitern mit rundem Querschnitt gemessen werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Ströme in Stromleitern mit rechteckigem Querschnitt gemessen werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Ströme in Stromleitern mit beliebigem Querschnitt gemessen werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung durch gewichtete Summenbildung erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Messung und Auswertung der Signale eine hinreichende Störsicherheit gegenüber äußeren Feldern gewährleistet ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der azimutale Abstand (a, c) eines Störstromes (I₂) erfasst wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag des Störstromes (I₂) berücksichtigt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 6, wobei Mehrphasenströme erfasst werden, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Messstrom (I₁) durch die eine Phase als Störstrom (I₂) die Ströme durch die weiteren Phasen erfasst werden.
11. Hochstromsensor nach dem Durchflutungsprinzip mit folgenden Merkmalen: – eine vorgegebene Anzahl von Spinvalve-basierten Magnetfeldsensoren (10, 10', ...), die in vorgegebenen radialem Abstand symmetrisch um den Leiter (1) angeordnet sind und die jeweils die gleiche Empfindlichkeit aufweisen, – eine Auswerteeinrichtung (15 bis 17) zur Auswertung und zur Richtung der Signale der einzelnen Spinvalve-basierten Magnetfeldsensoren (10, 10', ...).
12. Hochstromsensor nach Anspruch 11, wobei einzelne Spinvalve-basierte Magnetfeldsensoren eine Messbrücke bilden und die Spinvalve-basierten Magnetfeldsensoren jeder Messbrücke definierte Referenzschichten und Messschichten aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorbrücken (11 bis 14) dergestalt aufgebaut sind, dass sowohl die unidirektionale Ausrichtung der Referenzschichten als auch die der Messschichten der Brücken (11 bis 14) im Wesentlichen entgegengesetzt ausgerichtet ist.
13. Hochstromsensor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenz- und die Messschicht einen Winkel von ca. 90° (+–10°) aufweisen.
14. Hochstromsensor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Spinvalve-basierten Magnetfeldsensoren (10, 10', ...) GMR-Elemente sind.
15. Hochstromsensor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Spinvalve-basierten Magnetfeldsensoren TMR-Elemente (10, 10', ...) sind.
16. Hochstromsensor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Spinvalve-basierte Magnetfeldsensoren (10, 10', ...) eine Halbbrücke (11, 12; 13, 14) bilden.
17. Hochstromsensor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass vier Spinvalve-basierte Magnetfeldsensoren (10, 10', ...) eine Vollbrücke (11 bis 14) bilden.
18. Hochstromsensor nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens sechs Halb- oder Vollbrücken (10, 10', ...; 11 bis 14) vorhanden sind, die symmetrisch um den Leiter (1, 2) angeordnet sind.
19. Hochstromsensor nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zwölf Halb- oder Vollbrücken (10, 10', ...; 11 bis 14) vorhanden sind, die symmetrisch um den Leiter (1, 2) angeordnet sind.