CN103887051B - 一种性能一致的高精密软性电流互感器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种性能一致的高精密软性电流互感器，其在软装条上设有定位槽，第一FPC和第二FPC分别设置在安装槽内，第一FPC和第二FPC外侧面上分别设有倾斜设置在铜线，第一FPC和第二FPC内侧面上对应于铜线两端分别设有压接焊点，压接焊点与相应的铜线电连接，第一FPC和第二FPC上的压接焊点压接在一起，使第一FPC和第二FPC上的铜线形成一个回路线圈。本发明提供一种软体可变形的结构方式，其占用空间小、使用灵活，适用场合宽泛；本发明在软性电路材料（FPC）上，可定制铜线粗细、铜线走向、铜线间的分布密度，来替代绕制铜线线圈，解决绕制不均匀，松紧度不一致的问题，提高了产品的精密度和性能一致性的问题。

Description

一种性能一致的高精密软性电流互感器及其制作方法

技术领域

本发明公开一种电流互感器，特别是一种性能一致的高精密软性电流互感器及其制作方法。

背景技术

在交流电流测量技术中，针对电流的取样方式，目前常用的方法为电阻取样、环形线圈电流互感器取样以及霍尔电流传感器取样三种方式。目前，现有技术中的环形线圈电流互感器通常是由环形高导磁材料(简称磁环)、线圈和带绝缘的壳体材料三部分组成。它存在以下问题：1、线圈在绕制过程中绕制分布不均匀、松紧度不一致，从而容易导致非线性盲点误差，以及性能不一致，精度不一致等。2、电流互感器整体体积大，占用空间大。3、形态固定，相关的产品设计和工程的灵活空间不够，不能向薄、小方向想象。

发明内容

针对上述提到的现有技术中的交流电流互感器存在的线圈绕制问题，本发明提供一种性能一致的高精密软性电流互感器结构，其通过上下两层FPC，代替传统电流互感器中的线圈，解决上述问题。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种性能一致的高精密软性电流互感器，电流互感器包括第一FPC、软装条和第二FPC，软装条上设有定位槽，第一FPC和第二FPC分别设置在定位槽内，第一FPC和第二FPC外侧面上分别设有倾斜设置的铜线，第一FPC和第二FPC内侧面上对应于铜线两端分别设有压接焊点，压接焊点与相应的铜线相连接，第一FPC和第二FPC上的压接焊点压接在一起，使第一FPC和第二FPC上的铜线形成一个回路线圈。

一种如上述的性能一致的高精密软性电流互感器的制作方法，该方法为在FPC上定制倾斜的铜线作为线路，将上下两层FPC的线路通过压接焊点焊接在一起，形成一条回路线圈，通过定制铜线的粗细、走向方式，即铜线的倾斜方向，铜线间的间距，通过这三个参数的方式来调整铜线的匝数和通过电流的能力，以满足不同参数的需要。

本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：

所述的第一FPC下方设置有第一高导磁合金条，第二FPC上方设置有第二高导磁合金条，绝缘纸包裹在第一高导磁合金条和第二高导磁合金条外侧。

所述的软装条上开有定位孔，定位孔内设置有用于将各层组装材料进行定位的定位钉。

所述的第一FPC和第二FPC上的铜线分别相互平行设置。

所述的第一FPC和第二FPC上的铜线分别均匀设置。

所述的电流互感器为多圈式电流互感器、异形电流互感器或圆形电流互感器。

上述的方法包括下述步骤：

A、备料：准备第一FPC、第一高导磁合金条、绝缘纸、定位钉、软装条、第二高导磁合金条和第二FPC，并在第一FPC和第二FPC上定制线路；

B、包覆：采用绝缘纸包裹上第一高导磁合金条和第二高导磁合金条；

C、组装：将第一FPC、第一高导磁合金条、绝缘纸、第二高导磁合金条和第二FPC依次层叠设置在软装条的定位槽内；

D、压合：通过热压方式，将第一FPC和第二FPC上的压接焊点焊接起来，形成一条回路线圈；

E、成型：将制作好的条状材料卷曲呈所需形状的电流互感器。

本发明的有益效果是：本发明提供一种软体可变形的结构方式，其占用空间小、使用灵活，适用场合宽泛，解决常规的电流互感器形体固定、大而导致的使用时灵活度不够的问题；本发明在软性电路材料(FPC)上，可定制铜线粗细、铜线走向、铜线间的分布密度，来替代绕制铜线线圈，解决绕制不均匀，松紧度不一致的问题，提高了产品的精密度和性能一致性。

下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为本发明实施例一分解状态结构示意图。

图2为本发明实施例一总装正视结构示意图。

图3为本发明实施例一FPC正面结构示意图。

图4为本发明实施例一FPC背面结构示意图。

图5为本发明实施例二分解状态结构示意图。

图6为本发明实施例二总装正视结构示意图。

图7为本发明实施例二FPC正面结构示意图。

图8为本发明实施例二FPC背面结构示意图。

图9为本发明实施例三分解状态结构示意图。

图10为本发明实施例三总装正视结构示意图。

图11为本发明中软装条结构示意图。

图12为本发明中高导磁合金条结构示意图。

图13为本发明中绝缘纸结构示意图。

图14为本发明中实施例三FPC正面结构示意图。

图15为本发明中实施例三FPC背面结构示意图。

图16为图15中A局部放大结构示意图。

图17为图15中B局部放大结构示意图。

图18为本发明成品实施例一立体结构示意图。

图19为本发明成品实施例二立体结构示意图。

图20为本发明成品实施例三立体结构示意图。

图中，1-第一FPC，2-第一高导磁合金条，3-第一绝缘纸，4-定位钉，5-软装条，6-第二高导磁合金条，7-第二绝缘纸，8-第二FPC，9-线路，10-压接焊点，11-定位槽，12-电流互感器。

具体实施方式

本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。

请参看附图1和附图2，本发明中主要包括第一FPC1、第一高导磁合金条2、第一绝缘纸3、定位钉4、软装条5、第二高导磁合金条6、第二绝缘纸7和第二FPC8，软装条5为本发明的支撑结构，为本发明中所有的部件的安装和定位装置，本实施例中，软装条5采用硅胶、橡胶、尼龙类的软性材料制成，其自身为对称结构，软装条5中间开设有定位槽11，用于放置和固定安装高导磁合金条用，同时还可以为绝缘纸和FPC的放置和连接等提供位置和空间，软装条5上还可有定位孔，定位孔内设置有定位钉4，用于将各层组装材料进行定位之用。本实施例中，第一高导磁合金条2和第二高导磁合金条6可采用超薄的合金条状结构，也可以采用粉末状高导磁材料，将其设置在条状位置中，填充密封。第一绝缘纸3包裹在第一高导磁合金条2外侧，第二绝缘纸7包裹在第二高导磁合金条6外侧，使高导磁合金条和FPC之间实现绝缘。

本实施例中，FPC为软性电路材料，俗称软性电路板，目前市场通用技术，本实施例中，在FPC上定制线路，实现符合本发明使用的FPC。本发明中，由于FPC设有上下两侧，所以将FPC的靠近产品外侧一面定义为FPC的外侧面，将FPC靠近产品中间一面定义为FPC的内侧面，本实施例中，第一FPC1与第二FPC8呈镜像设置，即第一FPC1与第二FPC8相对于软装条对称设置。本实施例中，第一FPC1和第二FPC8结构相同，其外侧面上印制有线路9，线路9采用倾斜设置的且相互平行的铜线形成，各个铜线之间均匀分布，FPC的外侧面上丝印数字标示，对应铜线的匝数，通过数字标示可以计算线圈的匝数，从而可以清楚的知晓线圈绕制了多少匝数，且对应于每条线路9的两个端头位置处分别设有一个压接焊点10，压接焊点10与相应的线路9电连接，本实施例中，将第一FPC1和第二FPC8上相对应的压接焊点10通过热压方式焊接起来(这种工艺方式为通用技术，在此不做详细描述)，就形成了一条回路线圈。本发明中，通过定制铜线的粗细、走向方式(即铜线的倾斜方向)，铜线间的间距，通过这三个方式来调整铜线的匝数和通过电流的能力，以满足不同参数的需要。

本发明同时保护一种性能一致的高精密软性电流互感器的制作方法，其核心为，在FPC上定制倾斜的相互平行的铜线作为线路，将上下两层FPC的线路通过压接焊点10焊接在一起，形成一条回路线圈，本实施例中，在组装时，将第一FPC1和第二FPC8装入固定后，将第一FPC1和第二FPC8的压接焊点10错开(可左移，也可右移)一条铜线，并对准，使其可形成一条回路线圈。本发明中，通过定制铜线的粗细、走向方式(即铜线的倾斜方向)，铜线间的间距(即铜线间的分布密度)，通过这三个方式来调整铜线的匝数和通过电流的能力，以满足不同参数的需要。

本发明中的方法具体步骤为：

1、备料：准备第一FPC1、第一高导磁合金条2、第一绝缘纸3、定位钉4、软装条5、第二高导磁合金条6、第二绝缘纸7和第二FPC8，并在第一FPC1和第二FPC8上定制线路；

2、包覆：采用第一绝缘纸3包裹上第一高导磁合金条2，采用第二绝缘纸7包裹上第二高导磁合金条6，本实施例中，绝缘纸采用两张，分别包裹第一高导磁合金条2和第二高导磁合金条6，具体实施时，也可以采用一张绝缘纸，将第一高导磁合金条2和第二高导磁合金条6进行包裹，只要保证第一高导磁合金条2和第二高导磁合金条6与第一FPC1和第二FPC8之间绝缘即可；

3、组装：将第一FPC1、第一高导磁合金条2、第一绝缘纸3、第二高导磁合金条6、第二绝缘纸7和第二FPC8依次层叠设置在软装条5的定位槽11内；

4、压合：通过热压方式，将第一FPC1和第二FPC8上的压接焊点10焊接起来，形成一条回路线圈；

5、成型：将制作好的条状材料卷曲呈所需形状的电流互感器。

本发明中的电流互感器可卷曲多圈，形成多圈式电流互感器(请参看附图18)，或者设置呈不规则形状，形成异形电流互感器(请参看附图19)，或者设置呈圆形，形成圆形电流互感器(请参看附图20)。

上述实施例中以交流互感器的结构和制作方法为例，对本发明结构做出具体说明，具体实施时，本发明的方法也可以用于制作剩余电流互感器和零序电流互感器。本发明还可以不设置高导磁合金条，从而变成罗氏(Rogowski)电流传感器。

本发明提供一种软体可变形的结构方式，其占用空间小、使用灵活，适用场合宽泛，解决常规的电流互感器形体固定、大而导致的使用时灵活度不够的问题；本发明在软性电路材料(FPC)上，可定制铜线粗细、铜线走向、铜线间的分布密度，来替代绕制铜线线圈，解决绕制不均匀，松紧度不一致的问题，提高了产品的精密度和性能一致性。

Claims (8)

1.一种性能一致的高精密软性电流互感器，其特征是：所述的电流互感器包括第一FPC、软装条和第二FPC，软装条上设有定位槽，第一FPC和第二FPC分别设置在定位槽内，第一FPC和第二FPC相对于软装条对称设置，第一FPC和第二FPC外侧面上分别设有倾斜的铜线，第一FPC和第二FPC内侧面上对应于铜线两端分别设有压接焊点，压接焊点与相应的铜线相连接，第一FPC和第二FPC上的压接焊点压接在一起，使第一FPC和第二FPC上的铜线形成一个回路线圈，第一FPC下方设置有第一高导磁合金条，第二FPC上方设置有第二高导磁合金条。

2.根据权利要求1所述的性能一致的高精密软性电流互感器，其特征是：所述的第一高导磁合金条和第二高导磁合金条外侧包裹有绝缘纸。

3.根据权利要求1或2所述的性能一致的高精密软性电流互感器，其特征是：所述的软装条上开有定位孔，定位孔内设置有用于将各层组装材料进行定位的定位钉。

4.根据权利要求1或2所述的性能一致的高精密软性电流互感器，其特征是：所述的第一FPC和第二FPC上的铜线分别相互平行设置。

5.根据权利要求1或2所述的性能一致的高精密软性电流互感器，其特征是：所述的第一FPC和第二FPC上的铜线分别均匀设置。

6.根据权利要求1或2所述的性能一致的高精密软性电流互感器，其特征是：所述的电流互感器为多圈式电流互感器、异形电流互感器或圆形电流互感器。

7.一种如权利要求1至6中任意一项所述的性能一致的高精密软性电流互感器的制作方法，其特征是：所述的方法为在FPC上定制倾斜的铜线作为线路，将上下两层FPC的线路通过压接焊点焊接在一起，形成一条回路线圈，通过定制铜线的粗细、走向方式，即铜线的倾斜方向，铜线间的间距，通过这三个参数的方式来调整铜线的匝数和通过电流的能力，以满足不同参数的需要。

8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征是：所述的方法包括下述步骤：

A、备料：准备第一FPC、第一高导磁合金条、绝缘纸、定位钉、软装条、第二高导磁合金条和第二FPC，并在第一FPC和第二FPC上定制线路；

B、包覆：采用绝缘纸包裹上第一高导磁合金条和第二高导磁合金条；

C、组装：将第一FPC、第一高导磁合金条、绝缘纸、第二高导磁合金条和第二FPC依次层叠设置在软装条的定位槽内；

D、压合：通过热压方式，将第一FPC和第二FPC上的压接焊点焊接起来，形成一条回路线圈；

E、成型：将制作好的条状材料卷曲呈所需形状的电流互感器。