CN103823095A - 罗氏线圈补偿装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及罗氏线圈补偿装置。本电流测量仪是由一个包含首端和末端的柔性原件构成。在使用时，柔性原件被置于导体附近，测试其电流。另外，本电流测量仪包含一个罗氏线圈。在使用时，柔性原件的首端和末端相耦合，但两端之间仍会有间隙。这段距离会在电流测量时引起错误。本专利提供了一个补偿装置——补偿绕组。补偿绕组由两个平面螺旋导体组成，呈对称分布。螺旋导体被置于印刷电路板上，用来补偿首端和末端之间间隙引起的误差。

Description

罗氏线圈补偿装置

技术领域

本专利与一种电流测量仪的补偿装置有关。该装置包括补偿装置、补偿电流测量装置以及在导体中测量电流的装置。

背景技术

电流测量装置有一个线圈。它缠绕在非磁性材料上，不断环绕而形成了一个闭合回路。这种电流测量装置被称为罗氏线圈，其根据正是罗氏线圈原理。罗氏线圈由柔性开环单元组成，形成了便于测量导体电流和相关参数的邻近回路。在使用时，把该柔性元件置于导体周围，将该元件的首端定位在邻近区域，并且与尾端相耦合。由此，在载流导体上，该柔性元件在其周围形成一个“闭环”，或称其为邻近的环域。然而，因为在柔性元件的首端和尾端线圈之间必然有一个物理差距，所以罗氏线圈不能重塑基于罗氏线圈原理的完美闭合回路。

发明内容

本专利的目的之一就在于，解决至少一个与现有技术相关的问题。根据本专利的第一方面，电流测量仪所具备的补偿装置包括一个导体。该导体环绕着固定点（固定点可以包括固定轴），且导体上前一点至固定点的距离大于后一点至固定点的距离。

基于补偿装置的导体和固定点最好在同一平面内，该补偿装置也应是平面性质的。更重要的是，补偿装置应包括两个对称分布的平面螺旋导体。固定点和导体之间的距离应沿着导体增加，便于导体在固定点周围形成一个螺旋回路。

在使用时，固定点最好设置成与电流测量仪的中心导体的纵轴和外线圈中心并排。

导体最好包括第一和第二曲线段。其中，第二曲线段的曲率半径小于第一曲线段的曲率半径。

补偿装置包括一个螺旋的补偿装置。导体可以是一个螺旋缠绕而成的导体。该补偿装置最好是一个平面螺旋。

电流测量仪包括一个围绕中央导体的外部线圈，这线圈最好是罗氏线圈。及电流测量仪应包括柔性电流测量装置。

在使用时，柔性元件的首端应与尾端相耦合，但两者应分隔开。同时补偿装置应位于首端与尾端之间，其应补偿的就是首端和尾端二者之间的距离间隙。

在使用时，电流测量仪围绕导体形成回路，且应形成与导体相邻的环域。

该仪器应包括一个中心导体和外部线圈，且中心导体能与外部线圈进行电通信。

补偿装置应与电流测量仪的柔性元件相邻。

补偿装置之间设有电流测量仪的中心导体和外线圈。补偿装置包括导体，能与电流测量仪的外部线圈进行电通信。

补偿装置还应包括螺旋导体，其形式为沿纵轴螺旋缠绕围电流测量仪的中心导体。导体由铜组成。补偿装置应设置在印刷电路板上。该装置同时包括了印刷电路板上的导体和平面印刷电路板上的螺旋导体。

该装置在使用时应被设置在罗氏线圈和计算电流测量仪所测电流的计算装置之间。

补偿装置可以位于电流测量仪的柔性元件首端和尾端之间，首尾各一个。

技术效果

与现有技术相比，本发明利用简单结构的巧妙组合。利用螺栓和扎带分别固定装置本身和罗氏线圈测量圈，保证了安全性和可替换性。本发明将诸多功能集成，结构简单紧凑，制造方便，装配简单。

附图说明

图1是设置在载流导体周围的电流测量仪的透视图。其中：1.补偿线圈FPC1；2.补偿线圈FPC2；3.信号引出线；4.积分器；5.罗氏线圈；6.被测导体。

图2是包含补偿装置的电流测量仪的柔性元件的透视图。    其中：11.中心导体；12.补偿装置；13. 外部线圈；14. 柔性原件； 16. 螺旋绕组；17. 纵轴；18. 电路板；19. 电流测试仪。

 图3是包含补偿装置的电流测量仪的柔性元件的首端和尾端部的分解图。其中：21.柔性EVA外皮；22.无氧铜漆包线； 24. FPC1的焊盘； 26. FPC2的焊盘；27.硅胶骨架；28. FPC2的过孔。

图4是补偿装置中导体优化部分的电路原理图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

  如图1所示，电流测试/测量设备包括具有首端和尾端两端的柔性元件。电流测量装置与计算装置协同工作，运用电缆，根据从电流测量装置发出的信号来计算导体中的电流。在使用时，柔性元件被设置在载流导体周围，而该元件的首端与尾端相邻以此来形成共同的环域。

如图2和图3所示，电流测量仪由罗氏线圈构成，包括中心导体，外线圈和其它导电材料。罗氏原理指出，如果线圈缠绕在非磁性材料上，不断环绕而形成闭合回路，则线圈中的感应电压与通过回路电流的变化率成正比。而柔性元件被夹持在载流导体周围。

电流测量装置包括耦合装置，它能使柔性元件的首端尾端相耦合。然而，耦合形成了柔性元件的首端与尾端之间的间隙。因此，罗氏线圈的柔性元件不能成为一个闭环。这个间隔在测量元电流时会产生误差，因此，要用补偿装置才能使间隙的影响被控制在允许范围内。该补偿装置包括补偿绕组，其能有效地补偿罗氏线圈的外部绕组的缺陷，即柔性元件不能在导体周围产生一个理论上的闭环。而与罗氏线圈并用的补偿绕组的数目与间隙的尺寸和在柔性元件端部没有间隙时罗氏线圈外部线圈的匝数直接相关。

如图1、图3和图4所示，补偿绕组在本专利中是环绕一个固定点或轴的，而导体上前一个点至固定点或轴的距离大于后一个点至固定点或轴的距离。这个固定点位于罗氏线圈中央导体的纵轴上。因此，此固定点与形成罗氏线圈的外部线圈中心相一致。

在补偿装置1(2)中的绕组有效地和罗氏线圈的外部线圈——线圈21相一致。螺旋绕组是平坦的。补偿装置1(2)的导体至少包含一个第一弧形（弓形）部分和一个第二弧形（弓形）部分，第二个弧形（弓形）位置的曲率半径比第一个弧形（弓形）部分的曲率半径小。特别需要说明的是，补偿绕组包含一个螺旋导体（一个螺旋结构），这种螺旋结构导体部分的曲率半径会逐渐从外部向内部递减。如前所述，线圈的匝数取决于间隙的距离。

补偿装置为安装在印制电路板上的铜螺旋线。它是平面的。该补偿装置1(2)位于罗氏线圈柔性装置首端和末端。

为了形成一个平坦的缠绕，螺旋绕组有效地包含了同轴匝数。例如，在使用时，匝数或螺旋绕组实际上都在相同的平面上，并和罗氏线圈中心导体11的纵轴28的轴是一致的。

另外，为了形成螺旋绕组，从罗氏线圈中心导体的纵轴到补偿装置的距离向外呈放射状地增长。如图2,3,4所示，螺旋绕组有效地位于罗氏线圈中心导体11和外部线圈21之间。

在使用中，螺旋补偿绕组被设置在FPC板上，FPC板又处于柔性构件21的首端和尾端。螺旋绕组又包含一个位于FPC板1（2）上的铜条。可以看到，线圈是成曲线状并完全连续的。

现有的补偿装置包括了圆柱形套筒的线圈(位于罗氏线圈外部线圈上)，形成了位于罗氏线圈一端上的圆柱形线圈段。这会导致罗氏线圈或者至少一端变得相对庞大。而本专利的补偿装置却是平的，是在一个平的电路板上生产的，并且厚度很小。另外，补偿装置两部分一模一样，呈对称分布，一个在罗氏线圈末端和末端端盖之间，另一个在罗氏线圈首端和首端端盖之间。另外，补偿装置（尤其是包括补偿绕组的电路板）是灵活且有弹性的。

本专利的螺旋补偿绕组被设置在两个FPC板1（2）上，和现有的圆柱形补偿绕组相比能更快成型。因此，降低了本专利补偿装置的成本。

首先，由于螺旋补偿绕组被设置在FPC板1（2）上，所以，和现有的补偿绕组相比，本专利的生产流程更少。因此本专利的补偿装置的制作时间更短。另外，利用现有的设备完全可以生产大量的本专利产品。正因为包含更少的生产流程，仪器被错误制作的几率也会更小。因此，和现有的设备相比，本仪器会更可靠和精确。

其次，在现有的补偿装置中，一个生产工作人员必须精确地计算需要的匝数。于是，一旦计算错误就会导致误差。

最后，本专利针对的是可重复的螺旋绕组电路。仪器的精确度和总质量比现有的圆柱形绕组更好。

请注意，所有在同一时间或早于这项专利的相关说明书，以及和说明书一起向公众公开接受检查的论文和文件，都被纳入本专利的参考文献。除了那些互斥的特点和步骤的组合之外，所有在这份说明中提及的特点（包括任何附带的声明，摘要和图样）和所有方法或流程的步骤都可以任意结合。除非明确声明，每一个在这份说明中提及的特点（包括任何附带的声明，摘要和图样）也许会被其他有着相同或相似目的的特点所替代。因此，除非明确声明，每一个提及的特点仅仅只是一系列相同或相似的特点中的一个例子。

Claims (10)

1.电流测量仪具备的补偿装置为缠绕在固定点上的导体，从导体的前一点到固定点的距离比从导体的后一点到固定点的距离要长，另外，电流测量仪包括一个有首端和尾端两端的柔性构件，在使用时，首端被固定安装到尾端的附近。

2.根据声明1，补偿装置的导体和固定点都在同一平面上，补偿装置是平面的螺旋导体。

3.根据声明1，在补偿装置中，固定点和导体之间的距离随着导体增长，目的是使导体形成一个围绕在固定点上的螺旋线。

4.根据声明1，补偿装置在使用时，固定点被安排安装在电流测量仪中心导体的纵轴上，且处于电流测量仪外部线圈的中心。

5.根据声明1，在补偿装置中，导体包含了至少一个第一曲面分段和一个第二曲面分段，其中，第二曲面分段的曲率半径比第一曲面分段的曲率半径小。

6.根据声明1，补偿装置包含两个螺旋补偿装置，每个包含一个由导体形成的螺旋绕组。

7.根据声明1，在补偿装置中，电流测量仪包含一个在中心导体附近的外部线圈，电流测量仪还包含一个罗氏线圈。

8.根据声明1，在补偿装置使用时，首端要与尾端分离，补偿装置被安排安装在首端和尾端之间。

9.根据声明1，在使用时，补偿装置补偿首端和尾端之间隔距离所造成的误差。

10.根据声明1，补偿装置在使用时，电流测量仪在导体周围形成一个回路。

Images