專利名稱：脈沖電流傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實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， 導線穿過磁性圓環(huán)，此時導線相當于變壓器的一次線圈繞組，圓環(huán)上的線圈相當于二次線 圈繞組，當電流通過導線時，在圓環(huán)上的二次線圈繞組就會感應出電壓，對這個電壓積分即 可還原出被測電流。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 近導線，二次線圈繞組兩端也會感應出電壓，對這個電壓積分也可還原出被測電流。但是， 無論是圓環(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，只能在很小的范圍 內(nèi)進行有效輸出。如果圓環(huán)形磁環(huán)或直磁鋼棒體積尺寸太小，二次線圈只能感應出小的脈 沖電流，對大的脈沖電流產(chǎn)生的磁場會使圓環(huán)形磁環(huán)和直磁鋼棒飽和，導致輸出無效。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出小的脈沖電流，也會導致輸 出無效，此時仍會存在磁路飽和現(xiàn)象。脈沖電流是不規(guī)則的雜亂電涌波，強度差別較大，由 于傳感器的會出現(xiàn)磁路飽和，這樣無論是圓環(huán)形磁環(huán)還是直磁鋼棒都無法滿足在大的量程 范圍內(nèi)對脈沖電流的有效測量，導致測試靈敏度低，測量誤差大。

實用新型內(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，可使測量量程提
尚ο為解決上述問題，本實用新型采用以下技術(shù)方案本實用新型包括一對相對設置的半圓弧磁芯，兩個半圓弧磁芯之間是氣隙，氣隙 外套無磁性金屬導電環(huán)，所述無磁性金屬導電環(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置線圈，從線圈上引出輸出端子。所述的半圓弧磁芯設置在絕緣機座與帶磁屏蔽外殼所形成的腔體內(nèi)。在所述的絕緣機座上設置導電柱。采用上述技術(shù)方案的本實用新型，在兩個圓弧形磁芯對稱的兩個間隙中分別安裝 了兩個無磁金屬導電環(huán)，使兩個半圓形磁芯兩端的間隙中形成氣隙磁場，穿過兩個無磁金 屬導電環(huán)并被兩個無磁金屬導電環(huán)包圍，兩個無磁金屬導電環(huán)中就會產(chǎn)生徑向環(huán)電流，兩 個無磁金屬導電環(huán)通過電流后會產(chǎn)生焦耳熱，使兩個氣隙磁場中的磁場能量通過這兩個無 磁金屬導電環(huán)轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，因此兩個半圓形磁芯不會出現(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，提高了測試靈敏度，減小了測量誤差。
圖1為本實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。
具體實施方式
如圖1所示，本實施例中的脈沖電流傳感器是指包括一對相對設置的半圓弧磁 芯22，兩個半圓弧磁芯22之間是氣隙30，氣隙30外套無磁性金屬導電環(huán)29，無磁性金屬導 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上纏繞設置線圈23， 從線圈23上引出輸出端子31。需要指出的是，本實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 一對圓弧，兩個圓弧中間是氣隙30。該脈沖電流傳感器是對羅氏線圈的改進，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€半圓弧磁芯22，并使兩個半圓弧磁芯22 和兩個氣隙30共同構(gòu)成磁路，由于氣隙30的磁阻遠遠大于兩個半圓弧磁芯22磁性材料的 磁阻，使大部分磁場能量聚在氣隙30中，從而比原磁場能夠承受更大的磁場強度；其次，當 兩個半圓弧磁芯22和兩個氣隙30共同構(gòu)成磁路上產(chǎn)生磁場的同時，由于氣隙30沿磁路中 心線通過兩個無磁性金屬導電環(huán)29并被其徑向包圍，這樣就會在兩個無磁性金屬導電環(huán) 29中產(chǎn)生徑向環(huán)電流，而兩個無磁性金屬導電環(huán)29上環(huán)電流產(chǎn)生的磁場與原磁場方向相 反，也可抵消磁路的磁場強度；最后，由于兩個無磁性金屬導電環(huán)29中產(chǎn)生有徑向環(huán)電流， 而兩個氣隙30本身存在電阻，通過電流后會產(chǎn)生焦耳熱，焦耳熱使兩個無磁性金屬導電環(huán) 29溫度升高，即兩個氣隙磁場中的磁場能量通過這兩個無磁性金屬導電環(huán)29轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽?這樣比原磁場能夠承受更大的磁場強度。因此，在兩個圓弧磁芯22、兩個氣隙30和兩個氣 隙30的作用下，在設定的范圍內(nèi)磁場不會出現(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，提高了測試靈敏度，減小了測量誤差，進而能夠采集到電流峰值及 各個實時點的電流值，為實現(xiàn)輸出整個電壓電流波形的寬度、形狀、大小、能量和發(fā)生的時 間奠定了基礎。如圖2、圖3所示，在將該脈沖電流傳感器應用到記錄電涌波防雷箱中時，上述的 半圓弧磁芯22應設置在絕緣機座28與帶磁屏蔽外殼21所形成的腔體內(nèi)，其被測的導線為 絕緣機座28上設置的導電柱25。具體地說，在制備該脈沖電流傳感器時，在絕緣機座28上 固定設置一次線圈繞組導電柱25，在一次線圈繞組導電柱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，絕緣機座28與帶磁屏蔽外殼21相連接，在絕緣機座28 與帶磁屏蔽外殼21所形成的腔體內(nèi)，通過無磁性銷27固定設置一對半圓弧磁芯22，半圓弧 磁芯22上纏繞設置二次線圈繞組23，在一對半圓弧磁芯22的兩個間隙中均固定設置無磁 性金屬導電環(huán)29，無磁性金屬導電環(huán)29的內(nèi)孔軸線與圓弧磁芯22、氣隙30的磁力線一致。其工作應用原理是該導電柱25為該脈沖電流傳感器的一次線圈繞組，兩個半圓 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22兩端對稱的 兩個間隙中放置的兩個無磁金屬導電環(huán)29為消磁線圈繞組。當一次線圈繞組導電柱25通 過一脈沖電流時，在兩個半圓弧磁芯22上的兩個二次線圈繞組就會感應出電壓，把這個電壓積分即可還原出一次線圈繞組導電柱25上通過的脈沖電流。由于如圖1所示的脈沖電 流傳感器的存在，故可提高測量量程，從而獲得整個電壓電流的波形圖。
權(quán)利要求一種脈沖電流傳感器，其特征在于它包括一對相對設置的半圓弧磁芯(22)，兩個半圓弧磁芯(22)之間是氣隙(30)，氣隙(30)外套無磁性金屬導電環(huán)(29)，所述無磁性金屬導電環(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)設置 在絕緣機座(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座(28)上設 置導電柱(25)。
專利摘要本實用新型公開了一種脈沖電流傳感器，它包括一對相對設置的半圓弧磁芯，兩個半圓弧磁芯之間是氣隙，氣隙外套無磁性金屬導電環(huán)，所述無磁性金屬導電環(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置線圈，從線圈上引出輸出端子。本實用新型在兩個圓弧形磁芯對稱的兩個間隙中分別安裝了兩個無磁金屬導電環(huán)，使兩個半圓形磁芯兩端的間隙中形成氣隙磁場，穿過兩個無磁金屬導電環(huán)并被兩個無磁金屬導電環(huán)包圍，兩個無磁金屬導電環(huán)中就會產(chǎn)生徑向環(huán)電流，通過電流后會產(chǎn)生焦耳熱，使兩個氣隙磁場中的磁場能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，因此兩個半圓形磁芯不會出現(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G01R15/00GK201654099SQ20102016338
公開日2010年11月24日 申請日期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 申請人:安陽安科電器股份有限公司;梁懷均;袁英