專利名稱：脈沖電流傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種脈沖電流傳感器，尤其是能夠防止傳感器磁芯磁路飽和的脈 沖電流傳感器。
背景技術(shù)：
目前，公知的電流傳感器有兩種，一種是在磁性材料制成的圓環(huán)上均勻繞上線圈， 導(dǎo)線穿過(guò)磁性圓環(huán)，此時(shí)導(dǎo)線相當(dāng)于變壓器的一次線圈繞組，圓環(huán)上的線圈相當(dāng)于二次線 圈繞組，當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)線時(shí)，在圓環(huán)上的二次線圈繞組就會(huì)感應(yīng)出電壓，對(duì)這個(gè)電壓積分即 可還原出被測(cè)電流。另一種是在磁鋼棒上繞有二次線圈線圈，把帶有線圈的磁鋼棒垂直靠 近導(dǎo)線，二次線圈繞組兩端也會(huì)感應(yīng)出電壓，對(duì)這個(gè)電壓積分也可還原出被測(cè)電流。但是， 無(wú)論是圓環(huán)形磁環(huán)還是直磁鋼棒都存在磁路飽和和輸出范圍窄的缺點(diǎn)，只能在很小的范圍 內(nèi)進(jìn)行有效輸出。如果圓環(huán)形磁環(huán)或直磁鋼棒體積尺寸太小，二次線圈只能感應(yīng)出小的脈 沖電流，對(duì)大的脈沖電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)使圓環(huán)形磁環(huán)和直磁鋼棒飽和，導(dǎo)致輸出無(wú)效。如果 圓環(huán)形磁環(huán)或直磁鋼棒體積尺寸太大，二次線圈又不能感應(yīng)出小的脈沖電流，也會(huì)導(dǎo)致輸 出無(wú)效，此時(shí)仍會(huì)存在磁路飽和現(xiàn)象。脈沖電流是不規(guī)則的雜亂電涌波，強(qiáng)度差別較大，由 于傳感器的會(huì)出現(xiàn)磁路飽和，這樣無(wú)論是圓環(huán)形磁環(huán)還是直磁鋼棒都無(wú)法滿足在大的量程 范圍內(nèi)對(duì)脈沖電流的有效測(cè)量，導(dǎo)致測(cè)試靈敏度低，測(cè)量誤差大。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有電流傳感器易出現(xiàn)磁路飽和現(xiàn)象，本實(shí)用新型提供一種防止磁路飽 和的脈沖電流傳感器，該脈沖電流傳感器具有使磁路不發(fā)生飽和的功能，可使測(cè)量量程提
尚ο為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案本實(shí)用新型包括一對(duì)相對(duì)設(shè)置的半圓弧磁芯，兩個(gè)半圓弧磁芯之間是氣隙，氣隙 外套無(wú)磁性金屬導(dǎo)電環(huán)，所述無(wú)磁性金屬導(dǎo)電環(huán)的內(nèi)孔軸線與半圓弧磁芯的磁力線一致; 在所述的半圓弧磁芯上纏繞設(shè)置線圈，從線圈上引出輸出端子。所述的半圓弧磁芯設(shè)置在絕緣機(jī)座與帶磁屏蔽外殼所形成的腔體內(nèi)。在所述的絕緣機(jī)座上設(shè)置導(dǎo)電柱。采用上述技術(shù)方案的本實(shí)用新型，在兩個(gè)圓弧形磁芯對(duì)稱的兩個(gè)間隙中分別安裝 了兩個(gè)無(wú)磁金屬導(dǎo)電環(huán)，使兩個(gè)半圓形磁芯兩端的間隙中形成氣隙磁場(chǎng)，穿過(guò)兩個(gè)無(wú)磁金 屬導(dǎo)電環(huán)并被兩個(gè)無(wú)磁金屬導(dǎo)電環(huán)包圍，兩個(gè)無(wú)磁金屬導(dǎo)電環(huán)中就會(huì)產(chǎn)生徑向環(huán)電流，兩 個(gè)無(wú)磁金屬導(dǎo)電環(huán)通過(guò)電流后會(huì)產(chǎn)生焦耳熱，使兩個(gè)氣隙磁場(chǎng)中的磁場(chǎng)能量通過(guò)這兩個(gè)無(wú) 磁金屬導(dǎo)電環(huán)轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽虼藘蓚€(gè)半圓形磁芯不會(huì)出現(xiàn)磁路飽和現(xiàn)象，提高了脈沖電流 傳感器的輸出精度和輸出范圍，提高了測(cè)試靈敏度，減小了測(cè)量誤差。
圖1為本實(shí)用新型中脈沖電流傳感器的電氣原理結(jié)構(gòu)圖；圖2為本實(shí)用新型中脈沖電流傳感器的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2的A-A向剖視圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)施例中的脈沖電流傳感器是指包括一對(duì)相對(duì)設(shè)置的半圓弧磁 芯22，兩個(gè)半圓弧磁芯22之間是氣隙30，氣隙30外套無(wú)磁性金屬導(dǎo)電環(huán)29，無(wú)磁性金屬導(dǎo) 電環(huán)29的內(nèi)孔軸線與半圓弧磁芯22的磁力線一致；在半圓弧磁芯22上纏繞設(shè)置線圈23， 從線圈23上引出輸出端子31。需要指出的是，本實(shí)用新型中的半圓弧磁芯22是指類似于 半圓的形狀，即它既可以是兩個(gè)規(guī)則的半圓，且中間留有氣隙30 ；也可以是比半圓略小的 一對(duì)圓弧，兩個(gè)圓弧中間是氣隙30。該脈沖電流傳感器是對(duì)羅氏線圈的改進(jìn)，其具體的消磁原理是首先，將原本封閉的整圓磁芯改變?yōu)閮蓚€(gè)半圓弧磁芯22，并使兩個(gè)半圓弧磁芯22 和兩個(gè)氣隙30共同構(gòu)成磁路，由于氣隙30的磁阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于兩個(gè)半圓弧磁芯22磁性材料的 磁阻，使大部分磁場(chǎng)能量聚在氣隙30中，從而比原磁場(chǎng)能夠承受更大的磁場(chǎng)強(qiáng)度；其次，當(dāng) 兩個(gè)半圓弧磁芯22和兩個(gè)氣隙30共同構(gòu)成磁路上產(chǎn)生磁場(chǎng)的同時(shí)，由于氣隙30沿磁路中 心線通過(guò)兩個(gè)無(wú)磁性金屬導(dǎo)電環(huán)29并被其徑向包圍，這樣就會(huì)在兩個(gè)無(wú)磁性金屬導(dǎo)電環(huán) 29中產(chǎn)生徑向環(huán)電流，而兩個(gè)無(wú)磁性金屬導(dǎo)電環(huán)29上環(huán)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相 反，也可抵消磁路的磁場(chǎng)強(qiáng)度；最后，由于兩個(gè)無(wú)磁性金屬導(dǎo)電環(huán)29中產(chǎn)生有徑向環(huán)電流， 而兩個(gè)氣隙30本身存在電阻，通過(guò)電流后會(huì)產(chǎn)生焦耳熱，焦耳熱使兩個(gè)無(wú)磁性金屬導(dǎo)電環(huán) 29溫度升高，即兩個(gè)氣隙磁場(chǎng)中的磁場(chǎng)能量通過(guò)這兩個(gè)無(wú)磁性金屬導(dǎo)電環(huán)29轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽?這樣比原磁場(chǎng)能夠承受更大的磁場(chǎng)強(qiáng)度。因此，在兩個(gè)圓弧磁芯22、兩個(gè)氣隙30和兩個(gè)氣 隙30的作用下，在設(shè)定的范圍內(nèi)磁場(chǎng)不會(huì)出現(xiàn)磁路飽和現(xiàn)象，從而提高了脈沖電流傳感器 的輸出精度和輸出范圍，提高了測(cè)試靈敏度，減小了測(cè)量誤差，進(jìn)而能夠采集到電流峰值及 各個(gè)實(shí)時(shí)點(diǎn)的電流值，為實(shí)現(xiàn)輸出整個(gè)電壓電流波形的寬度、形狀、大小、能量和發(fā)生的時(shí) 間奠定了基礎(chǔ)。如圖2、圖3所示，在將該脈沖電流傳感器應(yīng)用到記錄電涌波防雷箱中時(shí)，上述的 半圓弧磁芯22應(yīng)設(shè)置在絕緣機(jī)座28與帶磁屏蔽外殼21所形成的腔體內(nèi)，其被測(cè)的導(dǎo)線為 絕緣機(jī)座28上設(shè)置的導(dǎo)電柱25。具體地說(shuō)，在制備該脈沖電流傳感器時(shí)，在絕緣機(jī)座28上 固定設(shè)置一次線圈繞組導(dǎo)電柱25，在一次線圈繞組導(dǎo)電柱25的一端安裝絕緣墊片24，絕緣 墊片24被壓緊螺母26緊固。另外，絕緣機(jī)座28與帶磁屏蔽外殼21相連接，在絕緣機(jī)座28 與帶磁屏蔽外殼21所形成的腔體內(nèi)，通過(guò)無(wú)磁性銷27固定設(shè)置一對(duì)半圓弧磁芯22，半圓弧 磁芯22上纏繞設(shè)置二次線圈繞組23，在一對(duì)半圓弧磁芯22的兩個(gè)間隙中均固定設(shè)置無(wú)磁 性金屬導(dǎo)電環(huán)29，無(wú)磁性金屬導(dǎo)電環(huán)29的內(nèi)孔軸線與圓弧磁芯22、氣隙30的磁力線一致。其工作應(yīng)用原理是該導(dǎo)電柱25為該脈沖電流傳感器的一次線圈繞組，兩個(gè)半圓 弧磁芯22上的線圈23為該脈沖電流傳感器的二次線圈繞組，兩半圓弧磁芯22兩端對(duì)稱的 兩個(gè)間隙中放置的兩個(gè)無(wú)磁金屬導(dǎo)電環(huán)29為消磁線圈繞組。當(dāng)一次線圈繞組導(dǎo)電柱25通 過(guò)一脈沖電流時(shí)，在兩個(gè)半圓弧磁芯22上的兩個(gè)二次線圈繞組就會(huì)感應(yīng)出電壓，把這個(gè)電壓積分即可還原出一次線圈繞組導(dǎo)電柱25上通過(guò)的脈沖電流。由于如圖1所示的脈沖電 流傳感器的存在，故可提高測(cè)量量程，從而獲得整個(gè)電壓電流的波形圖。
權(quán)利要求一種脈沖電流傳感器，其特征在于它包括一對(duì)相對(duì)設(shè)置的半圓弧磁芯(22)，兩個(gè)半圓弧磁芯(22)之間是氣隙(30)，氣隙(30)外套無(wú)磁性金屬導(dǎo)電環(huán)(29)，所述無(wú)磁性金屬導(dǎo)電環(huán)(29)的內(nèi)孔軸線與半圓弧磁芯(22)的磁力線一致；在所述的半圓弧磁芯(22)上纏繞設(shè)置線圈(23)，從線圈(23)上引出輸出端子(31)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖電流傳感器，其特征在于所述的半圓弧磁芯(22)設(shè)置 在絕緣機(jī)座(28)與帶磁屏蔽外殼(21)所形成的腔體內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脈沖電流傳感器，其特征在于在所述的絕緣機(jī)座(28)上設(shè) 置導(dǎo)電柱(25)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種脈沖電流傳感器，它包括一對(duì)相對(duì)設(shè)置的半圓弧磁芯，兩個(gè)半圓弧磁芯之間是氣隙，氣隙外套無(wú)磁性金屬導(dǎo)電環(huán)，所述無(wú)磁性金屬導(dǎo)電環(huán)的內(nèi)孔軸線與半圓弧磁芯的磁力線一致；在所述的半圓弧磁芯上纏繞設(shè)置線圈，從線圈上引出輸出端子。本實(shí)用新型在兩個(gè)圓弧形磁芯對(duì)稱的兩個(gè)間隙中分別安裝了兩個(gè)無(wú)磁金屬導(dǎo)電環(huán)，使兩個(gè)半圓形磁芯兩端的間隙中形成氣隙磁場(chǎng)，穿過(guò)兩個(gè)無(wú)磁金屬導(dǎo)電環(huán)并被兩個(gè)無(wú)磁金屬導(dǎo)電環(huán)包圍，兩個(gè)無(wú)磁金屬導(dǎo)電環(huán)中就會(huì)產(chǎn)生徑向環(huán)電流，通過(guò)電流后會(huì)產(chǎn)生焦耳熱，使兩個(gè)氣隙磁場(chǎng)中的磁場(chǎng)能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，因此兩個(gè)半圓形磁芯不會(huì)出現(xiàn)磁路飽和現(xiàn)象，提高了脈沖電流傳感器的輸出精度和輸出范圍。
文檔編號(hào)G01R15/00GK201654099SQ20102016338
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月20日
發(fā)明者梁懷均, 袁英 申請(qǐng)人:安陽(yáng)安科電器股份有限公司;梁懷均;袁英