CN1052302C

CN1052302C - 直流电流传感器

Info

Publication number: CN1052302C
Application number: CN94113443A
Authority: CN
Inventors: 川上诚
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 1993-12-29
Filing date: 1994-12-29
Publication date: 2000-05-10
Anticipated expiration: 2014-12-29
Also published as: JPH07198754A; EP0661547A1; DE69423867T2; KR100211395B1; DE69423867D1; US5517104A; EP0661547B1; TW312748B; CN1111753A; JP3286446B2; CA2138822C; CA2138822A1; KR950020819A

Abstract

一种用于直流漏电断路器之类的，具有良好检测能力的灵敏的直流电流传感器，其构成为形成一个中空部分52，其沿圆周方向贯通由环形软磁材料构成的检测铁芯51，一个激磁线圈53，以及一个检测线圈54，借此，检测铁芯51的构成使之具有很高的生产率，并且通过有效地配置激磁线圈53和检测线圈54，使得构成检测铁芯51的软磁材料的矫顽力的影响和激磁线圈53漏磁通的影响可以明显地降低。

Description

直流电流传感器

本发明涉及一种直流电流传感器，其在广泛领域得到应用，例如通过泄漏检测对装置进行的预防性维护、例如太阳能电池、燃料电池发生系统之类的直流发生装置、发电厂的直流回路之类、用于工业厂房的变电站和大型开关盘、以及在各种直流设备中的绝缘恶化检测，更确切地说涉及一种灵敏的直流电流传感器，其具有相对简单的结构，对于甚至是对微电流的变化具有良好检测能力，能够实现稳定检测。

近年来，尽管利用直流电流的设备应用在广泛的领域中，对于用于检测直流电动机的负载以便对其进行必要的控制的传感器，以及对用于直流电流漏电断路器之类的直流电流传感器，为了平滑操作各种设备在维护方面的要求提高。

因为这些直流电流传感器，它们的构成型式如磁放大型、磁多谐振荡器型(日本专利申请公开号Sho47-1644，Sho53-31176，Sho49-46859)、霍尔器件型之类都是公知的。

磁放大器型和磁多谐振荡器型两者都采用由软磁材料构成的铁芯，绕有一个螺旋形线圈，在其中通过将一被检测的导线延伸通过磁芯，通过将一直流电流流经被测导线，便软磁材料铁芯在饱和磁通密度(Bs)内产生直流磁偏移，通过预先向环绕铁芯绕制的线圈提供交流电流产生交流磁通，当在正和负方向产生饱和时，产生不平衡，利用检测线圈检测该变化。由于在前种类型中铁芯中的磁通变化是预先给定的，采用的结构方式是围绕铁芯绕有激磁线圈，提供预定数值的交流电流，而在后一种型式中，其构成方式为利用在连接到检测线圈的电路中的半导体元件等的作用而产生自激磁，响应于用于影响振荡的被检测电流，振荡波形的占空比发生变化。

另外，霍尔器件型的构成方式为被测导线呈螺旋形直接绕在软磁材料的铁芯上，该铁芯的构成局部设有配置霍尔器件的气隙，响应于通过被测导线的直流电流变化而对在铁芯中的磁通变化直接利用霍尔器件检测。

然而，存在这样的情况，上述类型的直流电流传感器由于如下的原因，其构成方式并不是总能响应于直流漏电断路器之类的微弱电流变化，它们实际上不能作为灵敏的直流电流传感器使用。

在磁放大器型和磁多谐振荡器型中，如前所述，软磁材料铁芯必须由流经待测导线的直流电流产生直流磁通偏移，以便使饱和近于饱和磁通密度(Bs)，从而使检测灵敏度低。因此，在采用公知的软磁材料例如坡莫合金之类作铁芯的情况下，例如当流经待测导线的电流为大约几十毫安时，待测导线必须绕软磁材料铁芯绕几十到几百匝或者更多，因此，用作漏电断路器之类的直流电流传感器是困难的，因为在该情况下要求一匝通过的待测导线。

另外在霍尔器件型中，检测能力不可避免地由霍尔器件的特性决定，当使用目前公知的霍尔器件时，例如当流经待测导线的电流为大约几十毫安时，该待测导线必须绕软磁材料铁芯几百到几千圈或者更多，因此，与上述磁放大器型和磁多谐振荡器型相同，用作漏电断路器之类的直流电流传感器是困难的，在该情况下要求一匝通过待测导线。

本发明的一个目的是提供一种能解决上述问题的灵敏直流电流传感器，对直流漏电断路器之类具有良好的检测能力，特别是即使对微电流变化也如此，并具有简单的结构。

本发明的另一个目的是提供一种灵敏的直流电流传感器，特别是构成直流电流传感器的检测铁芯构形简单，生产率高。

鉴于这样的事实，即当待测导线延伸通过由环形软磁材料构成的检测铁芯时，环绕该铁芯绕有螺旋形的检测线圈，一个直流电流加到待测导线中，通过按直流电流方向以顺时针产生磁场，并在检测铁芯中产生磁通Φ₀，由于流经待测导线的电流是直流电流，磁通Φ₀是恒定的，在检测线圈中不产生电动势，我们已经研究过，为了在检测线圈中产生电动势，在检测铁芯中局部形成一个磁隙，该铁芯利用一种磁性物质进行开闭以形成一磁开关，利用该磁开关使磁通Φ₀随时间产生(ON-OFF)(开关)变化。

此外，为以较高标准实现上述构成进行各种研究，其结果使我们已经确认，代替机械式磁开关，通过配置一个利用某一磁通在检测铁芯的一部分处周期性地形成磁隙的装置可以实现该目的，该磁通的产生基本上沿一个与由于流经待测导线的直流电流在检测铁芯中沿圆周方向产生的磁通成正交的方向，以便实现实示上与上述磁开关相同的作用。

作为一个特定的结构，一个由环状软磁材料构成的激磁铁芯按与检测铁芯的圆周方向相垂直的方向以成一体的连接方式配置在检测铁芯的某一部分处，检测线圈呈螺旋形绕在检测铁芯上，激磁线圈沿检测铁芯的圆周方向绕在检测铁芯上，此外通过向激磁线圈提供直流电流，使激磁铁芯沿与检测铁芯的圆周方相垂直的方向被激磁，并且激磁铁芯和检测铁芯的交汇处周期性磁饱和，以便利用磁饱和的交汇处形成一个实际上的磁隙。

这是因为检测铁芯的磁饱和的交汇处的相对导磁率M无限趋近于1，该磁饱和部分的作用类似于磁隙，并且在检测铁芯中的磁通Φ₀按照恒定的周期降低，根据该磁通的变化，能够在检测线圈中产生电动势。

我们已经对由上述基本结构组成的直流电流传感器作了各种改进，特别是考虑由软磁材料构成的铁芯的形状，该铁芯的形状尽可能做得简单以适合于批量生产，激磁线圈和检测线圈按与铁芯的形状有效适合的方式配置，以便改进检测灵敏度。

即本发明是指一种直流电流传感器，即由环形软磁材料构成的检测铁芯中形成一个沿圆周方向连通的中空部分，在该中空部分配置一个沿圆周方向绕的激磁线圈，还配置环绕检测铁芯呈螺旋形绕制的检测线圈，用于无接触检测的直流电流流经的特测导线延伸穿过该检测铁芯。

本发明还提供这样一种结构的直流电流传感器，在上述结构中，该铁芯当待测导线延伸贯穿其间时，至少在沿圆周方向的一个位置处是可分离的。

本发明的直流电流传感器在于，通过在由环形软磁材料构成的软磁铁芯上形成沿圆周方向连通的中空部分，在该中空部分配置沿圆周方向绕的激磁线圈并且配置一个呈螺旋形绕在检测铁芯上的检测线圈，可以得到具有优异生产率的检测铁芯。

此外，除了检测铁芯之外，通过有效地配置激磁线圈和检测线圈，可以明显地降低对构成检测铁芯的软磁材料矫顽力的特有影响以及激磁线圈的漏磁通，并且该直流电流传感器能够检测微电流，例如大约5毫安或更小，可以实现非常灵敏地检测。

因此，当在直流漏电断路器之类中使用时，只不过将待测导线延伸通过检测铁芯就能实现所要求的灵敏检测，并且由于结构简单，直流电流传感器可以做得更小，而且不仅可以检测流经待测导线的直流电流的绝对值而且还可以检测它的方向，因此使用范围可以更广泛。

图1是表示本发明的直流电流传感器的一个实施例的外形的部分剖开的透视图。

图2是沿图1所示直流电流传感器的a-a线所取的纵断面图。

图3是图1中的直流电流传感器的详示的部分纵向剖面放大图。

图4是表示本发明的直流电流传感器的另一实施例的外形的局部剖开的透视图。

图5是图1中的直流电流传感器的构成检测铁芯的检测铁芯元件和线圈管筒的纵向剖面图，激磁线圈绕在该管筒上。

图6是表示图1所示直流电流传感器中的输出与流经待测导线的直流电流(微变化范围)之间相互关系的曲线图。

图7是表示一个在开发本发明的直流电流传感器之前已经开发的一种直流电流传感器的外形的透视图。

图8是表示在图7所示的直流电流传感器结构中所加频率与各个量相互关系的曲线图。其中A表示频率和激磁电流之间的相互关系，B表示频率和通过检测铁芯的磁通之间的关系，C表示频率和检测线圈的电动势之间关系。

图9是表示在图V所示的直流电流传感器结构中所加频率与各个量的相互关系的曲线图，其中A表示频率和激磁电流之间的关系，B表示频率和通过检测铁芯的磁通之间的关系，C表示频率和检测线圈中的电动势之间关系。

图10是连接到图7所示直流电流传感器的一个电路的一个实施例。

图11是表示本发明的直流电流传感器开发之前已经开发的另一种直流电流传感器外形的透视图。

图12(A)是本发明的可拆卸型直流电流传感器的分解透视图，图12(B)是其顶部视图；

图13是本发明的可拆卸型直流电流传感器的分解透视图，其中A表示铁芯，B表示激磁线圈，C表示整体视图。

图14(A)、(B)和(C)是本发明的直流电流传感器的分解透视图。

图15(A)、(B)和(C)是本发明的直流电流传感器的分解透视图。

图16是表示本发明的直流电流传感器的外观的透视图。

图17是表示在本发明的直流电流传感器中的超微变化范围的输出和被测电流之间相互关系的曲线图。

图18(A)和(B)是表示连接到本发明的直流电流传感器上的一个电路的一个实施例的轮廓的电路图。

图19是表示检测线圈输出的占空比(正和负方向的时间比率)变化的曲线图。

图20是用于对图19所示的检测线圈的电动势的表示方法进行限定的曲线图。

图21是表示检测线圈输出的占空比变化的曲线图。

图22是表示在检测铁芯中磁通的占空比变化的曲线图。

图23(A)是表示在实施例中的(T₁-T₂)差值和电流之间的相互关系的曲线图，图23(B)是表示在利用脉冲计数来读取T₁-T₂的情况下的读取值和通过电流之间关系的示意图。

下面通过参照附图详细介绍本发明的直流电流传感器的工况。

如前所述，本发明的直流电流传感器具有一种基本的芯型结构，其中由环形软磁材料构成的激磁的芯按与检测铁芯的圆周方向相垂直的方向成一体的连接方式配置在检测铁芯的一部分上，并且通过各种改进实现该结构。该工作原理与具有上述基本结构的直流电流传感器的案例基本相同，因此在下面介绍中，首先对工作原理的介绍根据具有上述结构的直流电流传感器，进而介绍本发明改进的细节，使得本发明的直流电流传感器的特征变得更清楚。

图7是用于解释本发明的直流电流传感器的基本工作原理的解释性的透视图。图8和图9表示在这种结构中激磁电流和通过检测铁芯的磁通以及在检测线圈中产生的电动势之间的相互关系。

在图7中，被测导线1延伸通过由环形软磁材料构成的检测铁芯2。检测线圈3呈螺旋形绕在检测铁芯2的预定位置上，并且连接到与被测导线1保证电绝缘的预定检测电路上(未表示)。

激磁铁芯4由环形软磁材料构成并且沿与检测铁芯2的圆周方向相垂直的方向连接到检测铁芯2的圆周部分上，在检测铁芯2和激磁铁芯4的铁芯交汇处6如图斜线表示，形成一个磁饱和部分，下面将介绍其工况。激磁线圈5沿圆周方向绕在检测铁芯2上。

在图中，沿与被测导线1相同的方向绕有调制线圈43，其用于降低由于构成检测铁芯2的软磁材料的磁化特性(矫顽力)的影响引起的输出特性的滞后。

在图7所示结构中，当直流电流工提供到被测导线1时，在检测铁芯2中产生相对直流电流工的方向为顺时针方向的磁场，在检测铁芯中产生磁通Ф₀。

同时，当向激磁线圈5提供预定的交流电流，以便在激磁铁芯4中产生一个在图中所示α的方向上周期性变化的磁通并使它周期性地磁饱和，作为检测铁芯2的一个圆周部分的铁芯交汇处6(在图中用斜线表示)的相对导磁率μ降低并无限趋近于1，实际上形成一个所谓的磁隙，将在检测铁芯中的磁通Φ₀降为Φ₁。

关于这点，当提供到激磁线圈5的交流电流的频率为fo并且当近于电流的峰值时激磁铁芯4饱和，在激磁电流I的一个周期内激磁的芯4饱和二次，有如图8所示流经被测导线1的直流电流为正方向(在图中向上)和如图9所示流经被测导线1的直流电流为负方向(在图中向下)的两种情况。

在如图8所示流经被测导线1的直流电流I为正方向(图中向上)的情况下，由于这饱和，由流经被测导线1的直流电流I在检测铁芯2中产生的磁通Φ₀，如图8(B)所示按照频率2fo降低到Φ₀即按照2fo产生调制。因此，当磁通按上述变化时，在检测线圈3中产生频率为2fo的电压V_DET。

另外，如图9所示，在流经被测导线1的直流电流I为负的情况下(图中向下)，尽管其工况基本上与直流电流I为正方向(图中向上)的情况基本相同，由于直流电流I处在相反的方向上，在检测铁芯2中产生的磁通的方向也相反，在检测线圈3中产生的频率为2fo的电压V_DET的相位差度为180℃。

然而，不管在任一种情况流经被测导线1的直流电流I什么方向，由于有磁通Φ₀与直流电流I成比例，电压V_DET与磁通Φ₀成比例，电压V_DET与直流电流I成比例的相互关系。因此，与流径被测导线1的直流电流I成比例的电动势可以利用检测线圈可进行检测，并且能够检测流经被测导线1的直流电流I的绝对值。

在具有上述结构的直流电流传感器中，尽管与常规结构相比较，特别是在微电流范围测量时，利用相对简单的结构可以检测直流电流，但是由于在测量中参考电平由于受检测铁芯2的矫顽力影响的输出电压(输出特性)的滞后现象而产生变化，测量值每次都改变，不可能得到精确的数值，如图7所示。与被测导线1按同样方向绕的调制线圈43配置在检测铁芯2上。即在具有上述结构的直流电流传感器中，尽管检测铁芯2本身由于流经激磁线圈5的激磁电流(交流电流)被去磁，因为激磁线圈5绕在检测铁芯2上，除去去磁作用以外，这是不够的，为了降低由于铁芯剩余磁通的影响而产生的输出特性带后，在调制线圈43中产生的交流磁场在检测铁芯2叠加。

因此，当用于产生超过检测铁芯2的矫顽力的磁场的交流电流提供到调制线圈43时，由铁芯材料的矫顽力所引起的剩磁通产生的滞后特性被消除，并且，通过除去在检测电路中叠加的交流分量，可以提高对微电流的检测灵敏度。

如图7所示，调制线圈43是这样的，除去按与被测导线1相同的方向由一匝绕检测铁芯2绕制以便延伸通过检测铁芯2以外，如上所述绕检测铁芯2沿相同的方向，还根据所需交流磁场强度再绕几匝，特别是在绕几匝的情况下，实际上与检测线圈3相同呈螺旋形绕在检测铁芯2上。

此外，由图7明显看到，由于调制线圈43实际上像呈螺旋形绕制的检测线圈3一样沿相同的方向和在相同的位置绕在检测铁芯2上，因而可以与检测线圈3共用。

即原来流经检测线圈3的电流和流经调制线圈43的电流具有的频率有很大的差别，使得即使它们共用，通过适当配置一个通过具有实现各自功能的频率的电流的滤波器，可以容易地将二电信号分离，即使是当调制线圈43和检测线圈3成一体构成，输出特性滞后可以降低。

此外，如图8和图9所示，根据流经被测导线1的直流电流I的方向不同在检测线圈3中产生的频率为2fo的电压V_DET的相位差为180°，通过提供某一状态的激磁电流，在该状态下来自一振荡器的具有两倍激磁电流频率的电流在输入到激磁线圈5之前二分之一分频，并利用相位比较电路检测振荡器输出和检则线圈3输出的相位差，就可以容易地检测流经被测导线1的直流电流的绝对值和方向。

即由于从连接到激磁线圈5上的振荡器来的振荡激磁电流的频率与来自检测线圈3的输出电压V_DET的频率都是频率2fo，其是最终提供到激磁线圈5上的激磁电流频率的两倍，该相位差很容易比较，并且不仅可以检测流经被测导线1的直流电流I的绝对值而且还有它的方向。

例如，通过将图10中所示电路分别连接到激磁线圈5和检测线圈3，就可以实现上述工况。

即如图10所示，即激磁线圈5连接到交流电流提供装置10。该交流电流提供装置10包含：一个OSC(振荡电路)11，其振荡产生频率2fo的激磁电流，该频率2fo是最终提供到激磁线圈5上的激磁电流频率的两倍，以及一个T-FF(计数触发器)12，其将激磁电流频率进行二分频并经过一个LPF(低通滤波器)13和一缓冲放大器14将已经2fo频率分频成fo频率的交流电流连通到激磁线圈5。

当预定方向的直流电流I提供到被测导线(参阅图7)时，通过向激磁线圈5提供已被二分之一分频的频率fo的激磁电流，与前述产生电动势的机理相同，在检测铁芯2中产生的磁通被调制可以从检测线圈3输出二倍于激磁电流频率的频率为2fo的电动势，其与流经被测导线1的直流电流I成正比，因此可以检测流经被测导线1的直流电流的绝对值。

如在图8和图9中已经示出，在检测线圈3中产生的频率2fo的电压V_DET的相位差为180°，其取决于流经被测导线1的直流电流I的方向不同。

在检测线圈3中产生的频率为2fo的输出(电动势)以这样一种方式输入到图10所示的相位比较电路20。

同时，从构成为交流电流提供装置10的OSC11振荡产生的频率为2fo的激磁电流的一部分，经过LPC(低通滤波器)3、移相器32、施密特触发器33等没有经过T-FF等连接到激磁线圈5上的部分且保持频率2fo输入到图10所示的相位比较电路20。

使用在移相器32中的组成元件最好配置得使它们的恒定参数满足f_osc＝1/2πRC

相位比较电路20检测从OSC11输出并输入到电路20和从检测线圈3输入到电路20的信号的相位差，并最终输出与流经被测导线1的直流电流I的方向相对应的方向信号和表示直流电流I绝对值的模拟量的输出电压V_out。

此外，通过向检测线圈3提供这样一种电流，它的方向和强度随时间线性周期地变化，例如按三角波形变化，可以在检测铁芯2中提供偏移磁场，因而可以很容易地检测流经被测导线1的直流电流的绝对值和方向。

即当例如按三角波变化的电流，在直流电流通过被测导线1的状况下提供到检测线圈3时，在检测铁芯3中，由三角波电流产生的磁能和由流经被测导线1的直流电流产生的磁通叠加，因此在对在检测线圈3中产生的电动势进行峰值限制之后，通过对输出进行相位检测以及检测在正侧方(+)的输出时间和在负侧方(-)的输出时间的时间比(占空比)，可以检测流经被测导线1的直流电流的绝对值和方向。特别是，当提供到检测线圈3的电流的最大值设定得足够高，足以使产生的磁通超过检测铁芯2的材料的矫顽力(±Hc)时，由于检测铁芯材料的磁带引起的输出特性滞后实际上被降低。

此外，通过有效地综合各种已知的电路，按图7构成的直流电流传感器的主要优点可以更有效地利用。

同时，通过采用图7所示的结构作为基本结构，特别是通过改进检测铁芯和激磁铁芯的结构，直流电流传感器的电磁不平衡等被降低，借此可以降低噪声并可以改进信噪比。

例如，按图11所示构成的直流电流传感器就具有上述效果，能有效地进行稳定的测量。

即在图7所示的结构中，由于一个激磁铁芯4连接到检测铁芯2上，检测线圈3、激磁线圈5和调制线圈43各自配置在一个位置，按照所示的直流电流传感器，要做到电磁平衡是困难的，而图11所示的直流电流传感器其构成则考虑了激磁铁芯4、检测线圈3、激磁线圈5和调制线圈43的电磁平衡。

在图11中，被测导线1延伸通过矩形框式检测铁芯2的中央。在矩形框式检测铁芯2的对置的长侧方成一体地配置一对激磁铁芯4a和4b，以便形成一个四棱柱。同时，激磁线圈5沿四周方向绕在矩形框或检测铁芯2上。

围绕着矩形框式检测铁芯2的对置的二短侧方呈螺旋形绕制一对检测线圈3a和3b，并且相互电连接。此外，一对线圈43a和43b环绕同一位置沿与被测导线1的相同方向绕制，并且利用预定的装置电串联。

当在这样一种结构中向被测导线1提供直流电流I时，在检测铁芯2中产生一个相对直流电流的方向为顺时针的方向的磁场，并在其中产生磁通。

同时，当预定的交流电流提供到激磁线圈5，以便在一对激磁铁芯4a、4b中产生在图中沿方向α且周期性变化的磁通并使激磁铁芯4a和4b周期性产生磁饱和，作为矩形框式检测铁芯2的一个周向部分的长侧方的铁芯交汇处6实际上构成为所谓的磁隙，它的相对导磁率M非常接近于1，并使检测铁芯中的磁通Φ₀降到Ф₁。

因此，在以上所述直流电流传感器中，在一对检测线圈3a和3b中产生电动势的机理与图7所示构成相同，按照这种机理可产生相似的效果。此外，在这种结构中，由于相对于被测导线1整个结构对称，加之配置一对调制线圈43a和43b的作用，不仅产生电磁平衡作用，对降低在检测铁芯2中的剩余磁通密度方面也是有效的，这是由于通过增加激磁铁芯4的连接宽度d(参阅图7)对检测铁芯2的磁路长度的比值而得到反磁作用实现的，因此铁芯材料的矫顽力的影响可以进一步降低。

利用图11所示结构的直流电流传感器，尽管与由常规公知的磁放大器型、磁多谐振荡器型、霍尔器件型等构成的直流电流传感器相比，它能提供的直流电流传感器结构相对简单并且能够微弱范围的电流，然而为了提高以工业规模批量生产的生产率，直流电流传感器的整个结构必须进一步简化，特别是对铁芯的形状必须改进。

在图11所示的结构中，对于构成检测铁芯2和激磁铁芯4a和4b的软磁材料所特有的磁化特性的非线性所产生的激磁信号第二高次谐波混入到检测线圈3a，并且除此之外，由于该第二高次谐波和检测信号(检测线圈3a的电动势)具有相同的频率，不可能采用电方式分解它们。

因此要提供一种具有较高信噪比的直流电流传感器是困难的。

由上述的各种改进的细节看来很明显，本发明具有如图7所示的基本结构，已经研制了图11所示的较新结构，在其中考虑了电磁平衡并使其弱点得到克服，并且为了解决上述问题，对其进行了更多的改进，即主要通过设计铁芯的形状或形成一个中空部分已经改进了本发明的直流电流传感器，该中空部分沿周向延伸贯通由环形软磁材料构成的检测铁芯、将激磁线圈以沿圆周方向绕制的方式配置在中空部分中并将检测线圈以呈螺旋形环绕检测铁芯的方式配置。下面利用所示实施例详细介绍该特定结构。

图1是表示本发明的直流电流传感器的一个实施例的局部剖开的透视图；图2是沿图1中a-a线所取的纵剖面图，图3是图1所示的部分的详示局部纵剖面图。

在图中，被测导线1延伸通过整体呈环状的检测铁芯51。检测铁芯51设有一个中空部分52，该中空部分52沿圆周方向延伸贯通，由下文要介绍的若干检测铁芯元件综合构成并呈所谓管形。

在图中，数码53标注一个沿圆周方向绕在检测铁芯51的中空部分中激磁线圈，数码54标注一个呈螺旋形绕在检测铁芯51上的检测线圈。

在本发明的直流电流传感器中，如在图7和图11先前所示的结构，要清楚地分辨检测铁芯和激磁的芯的组成元件是困难的，并且如后所述，检测铁芯51具有与图7和图11所示构成的检测铁芯2和激磁磁芯4相同的功能。

在上述结构中，当直流电流I提供到被测导线1时，如图3所示，沿检测铁芯51的圆周方向产生磁通Φ₀。当在这种状态下，预定的激磁电流(交流电流)提供到激磁线圈53上时，在检测铁芯中沿用箭头α表示的方向产生一个磁通。沿方向α产生的磁通实际上是沿与通过被测导线1的直流电流沿圆周方向产生的磁通Φ₀相垂直的方向，并且利用Φ₀磁通周期性地中断磁路。

即，利用与图7和图11所示构成的直流电流传感器先前介绍的产生电动势的基本相同的机理，可以在检测线圈54中得出预期的输出。

然而，这样一种现象，即在本发明的直流电流传感器中如前所述在图7和图11的结构中在检测铁芯2的一部分(在各图中用数码6表示的部分)产生由于圆周方向的磁通Φ₀周期性地中断磁路的现象在检测铁芯51中完整产生。

因此，由于提供到激磁线圈53的激磁电流(交流电流)使对检测铁芯5的去磁作用大为改进，并且由于与前面介绍的调制线圈(参阅图7和图11)共用，由于限于检测铁芯51的矫顽力影响产生的输出特性滞后可以大为降低，在检测微弱电流时可以实现高灵敏测量。

即由于提供到激磁线圈53的激磁电流的作用，沿圆周方向和与检测铁芯51相垂直的方向(图中方向α)整体环绕周期性地产生磁饱和，沿圆周方向的剩磁通(在图中Φ₀方向)由于饱和而消除。利用这种现象，即使当使用具有特定的矫顽力的材料作检测铁芯51时，材料的磁滞特性的影响明显地被降低。

此外，由于激磁线圈53配置在检测铁芯51中的中空部分52中，特别是激磁线圈53被软磁材料所环绕，因此由流经激磁线圈53的激磁电流所产生的漏磁通是很小的，并且激磁信号混入检测线圈54的程度可以被降低，因此，在检测线圈54中产生的残余信号变得更小，并且检测信号的信噪比可以大为改进。

同时，由于检测铁芯51可以通过对由在下面介绍的实施例中所示的简单构形的检测铁芯元件的综合成一体而得到，例如检测铁芯元件可以通过模压之类的简单方式得到，因此以工业规模成批生产方面是很有效的。

图4是表示本发明的直流电流传感器的另一实施例的局部剖开的透视图，其中除去检测铁芯51的形状之外，其基本结构与图1所示的结构相同。即在图1所示的结构中，尽管检测铁芯51取整体圆柱形的形状，而在图4所示结构中，检测铁芯51整体取四棱柱的形状。可以适当考虑直流电流传感器的安装位置和生产率来选择这些构形。

在所提取权利要求的范围内的本发明的直流电流传感器可以采用各种构形，并不限于在图1和图4中所示的构形。

例如，在图1和图4所示的构形中，尽管在图7和图11的构造中调制线圈43的本置位置没有表示，在图1和图4所示的任一种结构中，通过配置调制线圈43可以得到同样的效果，并且甚至当采用调制线圈43和检测线圈54成一体而共用时，输出特性的滞后也可以降低。

此外，为了以简单的方式像图7和图11的结构一样来检测流经被测导线1的直流电流I的绝对值以及方向，在由振荡器处振荡产生的激磁电流的频率在未被1/2分频之前两倍于激磁电流的频率分频后将激磁电流提供到激磁线圈53，或者采用通过一个相位比较电路来检测振荡器输出和检测线圈输出的相位差的装置，或者这样一个电流提供到检测线圈54，该电流的方向和强度随时间周期地呈线性变化，例如按三角波形变化的电流，以及可以采用一个用于在检测铁芯中提供偏移磁场的装置，此外，通过有效地综合各种已知的电路，使本发明的直流电流传感器的主要优点可以更有效地发挥。

在本发明的直流电流传感器中，当用环形软磁材料构成检测铁芯51时，最好使软磁材料的选择对应于流经被测导线的电流强度或者是传感器所需的检测灵敏度。通常，尽管当考虑磁化特性和可加工性时，坡莫合金是最好的，其它已知的软磁材料例如硅钢片、无定形的电磁软铁、软铁之类也可以单独地或综合地采用。

环形软磁材料并不必需构成所述环形，它们可以连接构成一个电磁闭合回路即可，迄今其结构为形成一个沿圆周方向贯通检测铁芯的中空部分；并且在中空部分设置一个沿圆周方向绕制的激磁线圈，可以采用整体为圆柱形、四棱柱形之类的各种构形。

通过考虑磁性材料的质量和先前所述的检测铁芯的最终形状、选择构成检测铁芯的元件的数量以及加工方法，可以显著地提高生产率。例如，在金属材料例如坡莫合金之类的情况下，可以利用冲压或车削等综合机加工，而在采用软铁的情况下，可以采用压模法，以便易于得到预期形状的检测铁芯元件。

在本发明的直流电流传感器中，对于在检测铁芯51中的磁饱和，并不需要遍及检测铁芯51实现完全的饱和，仅通过大致饱和就可完成所需检测。

因此，结合软磁材料的质量，通过选择对软磁材料的形状和尺寸、检测线圈和激磁线圈的匝数的最佳条件就能提供具有高利用率的传感器。

此外，通过利用由坡莫合金、无定向性的硅钢片之类构成的屏蔽罩环绕本发明的直流电流传感器、就能够防止外部的引入噪声，从而实现更稳定的检测。

在上述任一种结构中，延伸通过检测铁芯的被测导线并不限于一根，相应于所需传感器的尺寸可以采用若干导线。然而，通过采用一根被测导线就能更有效地实现本发明的直流电流传感器的效果。

(直流电流传感器是可分离的。)

此外，提出一种直流电流传感器的结构，其非常易于安装到已经完成布线的被测导线上并具有很高的通用性，该直流电流传感器当将被测导线延伸通过铁芯时，沿圆周方向至少在一个位置上是可以分离的。

在图12上示有一个实例，其中环形检测铁芯62被分成两半，其构成如下，一单匝激磁线圈形成在构成检测铁芯62的壳体的检测铁芯元件62a、62b上，检测铁芯62是由软磁材料块削出的，例如插入通过对铜块材料加工形成的半圆形激磁线圈元件65a、65b(其中仅65b未表示)，然后，通过放置由软磁材料制成的半圆形板66a、66b并构成为检测铁芯62的内表面而组装成环形、然后利用与铁芯外表面相接触的夹紧带67夹紧，此外在半圆形激磁线圈元件65a、65b的一个端面上设有固紧的凸出部68a、68b，以便利用延伸通过的螺栓固紧，在另一端面上，从铁芯外侧(指在检测铁芯元件62a中的开的螺钉孔62c)插入的一个螺钉69提供用于固紧半圆形激磁线圈元件65a、65b，借此，一对半圆形激磁线圈元件65a、65b被牢固地固紧。

为了保证在检测铁芯62的组成元件62a、62b、66a、66b和半圆形激磁线圈元件65a、65b之间的绝缘，例如，除了在线圈元件65a、65b的一个接触端面之间置入一个绝缘片68c以外，在除去该接触端面之外的线圈元件65a、65b的表面上涂复绝缘材料。

检测线圈63a、63b环绕已组装的半圆形检测铁芯绕制，激磁线圈在固紧凸出部68a、68b之间通电激磁。

在这种结构中，由于激磁线圈实际上是一匝，经过一个阻抗匹配变换器通过对固紧的凸出部68a、68b的邻近部分激磁，就可以得到与图1所示结构相同的工作效果。

在图12所示的结构中，尽管构成激磁线圈的半圆形激磁线圈元件65a、65b的接触表面大得足以实现所需激磁作用，由于与构成检测铁芯62的检测铁芯元件62a、62b的接触表面小，要降低磁阻是困难的，使检测灵敏度变差。作为图12所示结构派生的一种改进结构，提出了一种如在图13中所示的直流电流传感器。

图13所示实例的构成是通过使用可分成两半的圆柱形铁芯。检测磁芯70通过组合马蹄形检测铁芯元件71、72构成呈椭圆形，在图中左侧的马蹄形检测铁芯元件71是成一体型式的检测铁芯元件，它由一对马蹄形圆柱体沿竖直方向层叠成一体构成，在图中，利用隔板使之分成上和下部分的圆柱体呈马蹄形，并且，它是利用一对横截面为U形的材料和隔板构成的，如图13(B)所示，其中含有通过弯成椭圆形的线圈而构成的激磁线圈73。

另一个马蹄形检测铁芯元件72是分离型的检测铁芯元件，它由一对其间形成预定间隙的马蹄形圆柱体构成。在图中，由横截面上有U形槽的元件和盖板元件构成的一对检测铁芯元件72a、72b平行配置以及通过弯成椭圆形线圈而构成的激磁线圈元件74、如图13(B)所示弯曲部分位于组装的检测铁芯70的外侧部分，上述各部分结合以便在相对马蹄形检测铁芯元件71成一体连接时，利用一对检测铁芯元件72a、72b夹紧。

在图中，检测线圈部分75环绕成一体型的检测铁芯元件71呈螺旋形绕制，数码76标注环绕分离型检测铁芯元件72呈螺旋形绕制的检测线圈部分。

在马蹄形检测铁芯元件71的一对U形材料和隔板中，隔板的厚度最好大约为U形材料的两倍。通过在马蹄形检测铁芯元件72的检测磁芯元件72a、72b之间配置一个具有预定尺寸的非磁性固定元件(未表示)使得与检测铁芯元件71结合成一体简便，可以更便利地操作。

这样，通过采用该结构，激磁线圈独立绕制，没有跨越被分开的检测铁芯进行配置，为了结成一体不需要在检测铁芯中连接激磁线圈。

即通过利用与铁芯相同的材料置于两部分或更多部分之间将被分开的检测铁芯元件71的中空部分分隔，并且像在图1所示的激磁线圈53一样，在被分开的中空部分中绕制激磁线圈73，检测铁芯元件71可以遍及圆周方向和与纵长方向相垂直的方向周期性地产生磁饱和。

此外，在检测铁芯元件72a、72b中，利用绕制在中空部分内的激磁线圈74，使铁芯元件72a、72b遍及与检测铁芯元件71相同的方向周期性地产生磁饱和。

同时，在这种结构中，通过将一个检测铁芯元件71插入并夹紧在另外的检测铁芯元件72a、72b之间，以便沿竖直方向固紧结成一体，可以降低在接触部分的磁阻。

即可以通过增加检测的铁芯元件71、72的重叠和接触面积并且和图12所示结构相比较，在接触部分的磁阻明显地降低，而检测灵敏度则可以达到与图1所示利用整体式铁芯大体相同。

分离型上述直流电流传感器对于安装到已经布线的被测导线上是很简单的并具有很高的通用性，因此实现与先前介绍的整体型相同的工作效果，与前述结构不同的分离型铁芯结构可以很适合应用。

实施例1

图5(A)和图5(C)中所示的检测铁芯元件51a、51b是由坡莫合金C(78％镍-5％钼-4％铜-余额铁)构成的块状材料削制并模压成的。所形成的元件51a、51b的厚度为1.0毫米。

检测铁芯元件51a具有底部呈圆柱形并在底部的中心有一通孔，以便构成检测铁芯51的外圆柱部分，而检测铁芯元件51C具有一个环绕圆柱体的一个端部的环部，用以构成检测铁芯51的内圆柱体部分。其中各个部分的粗略尺寸为：在检测铁芯元件51a中，外径D₁＝20毫米，内径D₂＝10毫米和高度H₁＝9毫米，而在检测铁芯51C中，外径D₄＝20毫米，内径D₅＝10毫米，高度H₃＝9毫米。

检测铁芯51a和51c，在加工和在氢气环境中在1000℃下持续3小时加热之后，进行在600℃到400℃之间按照100℃/每小时的多级冷却的热处理。

在将外径0.2毫米的添包线围绕外径D₃＝15毫米和高度H₃＝7毫米如图5(B)所示的塑料管筒51b绕100匝构成激磁线圈53之后，塑料管筒51b环绕检测铁芯元件51c装配，并被检测铁芯元件51a所复盖以便结成整体。即检则铁芯51由检测铁芯元件51a和检测铁芯元件51c构成并含有塑料管筒51b，激磁线圈53环绕其上。

在将检测铁芯51容纳在塑料外壳(未表示)内和保证电绝缘之后，利用外径0.1毫米的添包线环绕塑料外壳(检测铁芯51)呈螺旋形如图1所示绕300匝构成检测线圈54，用乙烯树脂涂复的外径8毫米的被测导线延伸通过检测铁芯51，以便完成图1所示的本发明的直流电流传感器。

在具有上述构成的本发明的直流电充传感器中，当fo＝500赫及1伏(有效值)的交流信号提供到激磁线圈53上时，产生0.1安的激磁电流。这时，当±5毫安的微弱电流提供到待测导线1以便测量时在检测线圈54中产生f＝1000赫(f＝2fo)的交流电流，得到如图6所示的检测结果。

由于图5所述结构是由块状材料通过加工削出来的，铁芯厚度或横截面积大，有效地增加了铁芯中的磁通和输出。

实施例2

利用实施例1的直流电流传感器，交流电流提供装置，设有的一个振荡器产生的激磁电流其频率两倍于最终提供到激磁线圈53上的激磁电流的频率，并且一个相位比较电路分别配置在激磁线圈53和检测线圈54上，以便像实施例1一样，实际上从振荡器向激磁线圈53提供相同的激磁信号，并提供30赫0.1毫安(在峰值处)的正弦玻交流电流，使得检测线圈54用作为激磁线圈，当范围为±5毫安的直流电流I被提供到被测导线1上时，在从经过相位比较电路输出的检测线圈3的电动势(输出)中利用一个低通滤波器除30赫的交流分量之后的输出变化被测量。因此，已经证实在信噪比为10或更高的情况下可以检测1毫安电流。

由上述测量结果可以明显看出，根据本发明的直流电流传感器，尽管检测铁芯51的结构很简单，对于可逆电流的输出误差是很小的，甚至是对1毫安的微弱电流也能在信噪比为10倍或其以上的情况下测量，因此非常灵敏的检测是可能的。

实施例3

如图14(A)和(C)所示，由0.35毫米厚的坡莫合金C(78镍-3.5钼-4.5铜-其余铁)材料制作的板分别在一端和用压模法向外弯和向内弯，以制备一个内圆柱体80和外圆柱体81，它们组装在一起形成一个圆柱体，它们在经三氯乙烯清洗后为了保证磁化特性要退火，然后在H₂气中在1000℃下加热持续3小时，并在600℃到400℃之间按照100℃/每小时冷却。

此外，如图14(B)所示，直戏0.18毫米的添色线环绕一个内径25.5毫米、厚度0.2毫米、长度7毫米的塑料管筒82按螺旋形绕100匝，以便通过瞬时浸渍可市售用于固结导线的粘接剂来制备激磁线圈83。

如图14所示，内圆柱体80和外圆柱体81从上下两侧插入激磁线圈83，用于结合一体制备一个包含激铁芯83的检测铁芯，如图15(B)所示。内圆柱体80和外圆柱体81的接触面利市售的瞬时粘接剂固定。

此外，用图15(A)和15(C)所示的塑料外壳85、86复盖图15(B)所示的检测铁芯84以后，为防止变形像检测线圈87一样，用直径0.18毫米的添色线呈螺旋状绕300匝，其共用作调制线圈，从而制备如图16所示的本发明的直流电流传感器。

一个振荡器经过一个谐振频率为fo＝7千赫，Q＝5的带通滤波器并且一个宽带交流电压表连接到检测线圈上，其共用作为调制线圈，连接到一直流电源上的导线延伸穿过检测铁芯。当3.5千赫和10伏(有效值)的交流信号提供到激磁线圈时，产生25毫安的电流。当对铁芯去磁之后测量输出电压时，在图17上它表示为一个点P(大约10毫伏有效值)并且当提供一个电流时，从P到Q输出电压基本上线性增加。

当通过10毫安电流时，输出电压为200毫伏。在电流增加到1安后，当再次提供10毫安的贯穿电流I时，尽管输出电压增加2到3毫伏，像初始值一样，其表示大约相同的数值。

在此之后，随着电流下降，形成从Q→O’的轨迹，并且因为在时间O’处剩余输出大约为25毫伏，当电流方向反向时，其取最小值(大约10毫伏)在I＝-1ma，通过点R后输出再次增加(在I＝-10毫安处为200毫伏有效值)。在此以后，当电流从-10毫安变化到+10毫安时，输出变化按照路线S→O’→T→Q。

因此，本发明的直流电流传感器在于，检测铁芯2的材料的磁滞影响是恒定的，输出特性基本上与流经被测导线的电流I成线性比例关系，使之理解为可以实现对直流电流具有良好的检测能力。

实施例4

按照与实施例3相同的方式，将直径0.1毫米的添色线环绕3.5毫米高的纸制管筒绕100匝，以制备一个激磁线圈，该线圈容纳在用0.25毫米厚的坡莫合金制成的、5毫米高、25毫米内径和31毫安外径的检测铁芯中，在容纳之后，再放入一塑料外壳中，将0.1毫米直径的添色线绕300匝以得到一个检测线圈，其共用作为一个调制线圈，最终得到一个8毫米高、22毫米内径和34毫米外径的直流电流传感器。

然后，将直流电流传感器的激磁线圈和检测线圈连接到图18所示的电路构成的检测电路上，连接到一直流电源上的导线延伸通过检测铁芯。

下面详细介绍，从振荡器G经过1/2分频电路L，PF(低通滤波器)、移相器PS和功率放大器PA将10千赫的矩形波输入到激磁线圈，并当5千赫和7伏(有效值)的交流电提供到激磁线圈时，产生20毫安有效值的电流。此外，从一个函数发生器FG向检测线圈提供10赫的三角波，该检测线圈共用作为调制线圈，在这时，三角波电流的峰值为0.5毫安，检测线圈的输出电压V_out经过二极管限幅器，带通滤波器BDF和相位检测器到一计数器U/DC并以数字方式显示在显示器D上。

在如下部分中，通过参阅附图，对具有上述构成的直流电流传感器的工作原理予以介绍。

图19是检测线圈中产生的输出的解释性附图，其所处状态为电流I并未流经被测导线1。

当方向和强度线性地周期性变化的三角波形电流提供到检测线圈上时，如图19(A)所示，在检测铁芯中产生磁通Φ₃，在检测线圈中如图19(B)产生电动势。在图中，箭头的方向表示电动势的相位，并且在图19(B)中，它表示在a-b、b-c之间的相位差为180°。即为了清楚地理解本发明的工作原理，电动势具有的相位差如图20(A)所示，相位的方向在图20(B)中用箭头表示(对图21的解释中也相同)。

当如图19(B)所示的电动势经过用于限制峰值的限幅器时，得到如在图19(C)中所示的输出，通过对这一输出进行相位检测，得到如图19(D)所示的输出。

在图19(D)中，对正侧方(+)的输出时间T₁和负侧方(-)的输出时间T₂进行测量，以检测时间比(占空比)。

如图19(D)所示，在没有电流I流经被测导线1的状态下，正侧方(+)的输出时间和负侧方(-)的输出时间T₂相等，它们的差(T₁-T₂)为零。

图20是在检测线圈中产生的输出的解释性附图，其状态为电流I流经被测导线1。

当将方向和强度线性地周期变化的三角波形电流提供到检测线圈上时，在检测铁芯中产生如图21(A)所示的磁通Φ₄，并且在检测线圈中产生如图21(B)所示的电动势。即由三角波形电流产生的磁通和由流经被测导线1的电流I产生的磁通相叠加(Φ₄＝Φ₃+Φ₀)。

当如图21(B)所示的电动势通过用于限制峰值的限幅器时，得到如图21(C)所示的输出，并且通过对这一输出进行相位检测得到如图21(D)的输出。

在图21(D)中，对正侧方(+)的输出时间T₁和负侧方(-)的输出时间T₂进行测量，以检测时间比(占空比)。

在电流I流经被测导线1的状态下，如图21(D)所示，正侧方(+)的输出时间T₁长于负侧方(-)的输出时间T₂，对它进行测量以检测时间比(占空比)。

在电流I流经被测导线1的情况下，如图21(D)所示，正侧方(+)的输出时间T₁长于负侧方(-)的输出时间T₂，它们的差(T₁-T₂)是正的(T₁-T₂)＞0。

由于差(T₁-T₂)与流经被测导线的电流成比例，通过测量检测的数值和预置的电流的转换关系，可以知道电流I的绝对值。

此外，通过核实和确定情况，差(T₁-T₂)是正(T₁-T₂)＞0还是负(T₁-T₂＜0)和预置的流经被测导线的电流I的方向，就可以同时检测电流I的方向和纯对值。

此外，当提供到检测线圈中的电流的最大值设定足够大足以使产生的磁场大于检测铁芯材料的矫顽力(±Hc)，由于检测铁芯2的材料的磁带引起的输出特性带后可以降低。

即当对通过参照图19和图20介绍的工作原理结合考虑检测铁芯2的材料的矫顽力进行研究时，在检测铁芯中产生的磁通示为矩形，在检测线圈中最终产生的输出也显示具有相同的特性。

在电流I未流经被测导线1的情况下，当三角波形电流提供到检测线圈上时，如图22(B)的磁场H₃提供到检测铁芯2。在这时，在检测铁芯2中产生的磁通是这样的，它的方向随时间变化而变化(反向)表示在图22(C)中，对于检测铁芯2的磁带特性表示在图22(A)中。

在这种情况下，正侧方(+)的磁通的产生时间T₁和负侧方(-)的磁通的产生时间T₂相等，差(T₁-T₂)为零。

而同时，在电流I流经被测导线1的状态下，当三角波形的电流提供到检测线圈上时，如图22(B)所示的磁场H₄提供到检测铁芯。在这时，在检测铁芯中产生的磁通是这样的，它的方向随时间变化而变化表示在图22(D)，对于检测铁芯的磁带特性表示在图22(A)中。

在这种情况下，正侧方(+)磁通的产生时间T₁长于负侧方(-)磁通的产生时间T₂，差(T₁-T₂)是正的(T₁-T₂＞0)。

通过对图19和图20的介绍可以理解，通过利用图22(C)和图22(D)所示的磁通，在检测线圈中产生的电动势进行相位检测得到输出特性，在电动势通过用于限制峰值的限幅器之后显示出与在图22(C)和22(D)中所示的输出时间特性相同。

因此，将提供到检测线圈的电流的最大值设定得足够大，足以使产生的磁场超过检测铁芯材料的矫顽力，检测铁芯材料的磁滞影响变成恒定(总是画出相同的磁带回路形状)，并且因为差(T₁-T₂)与流经被测导线的电流I成比例，可以理解最终得到的输出特性是线性的。

当利用如图18所示的前述检测电路测量差(T₁-T₂)时，得到如图23(A)所示的特性。在图23(B)中表示了在读出值和通过电流之间的相互关系，该读出值是在利用输出V_out和提供15千赫的脉冲使上下行计数器工作之后，通过脉冲计数来读出差(T₁-T₂)而得到的。

如图23所示，即使电流低于1毫安也基本上是线性的，误差为±0.1毫安，因而在微弱电流下也具有良好的测量精度。

Claims

1.一种直流电流传感器，包括：

一个检测铁芯，由环形软磁材料构成，具有沿所述铁芯内的圆周方向延伸的中空部分；

一个激磁线圈，在中空部分中沿圆周方向绕制和设置；

一个检测线圈，环绕检测铁芯呈螺旋形绕制，

一个导线，用于非接触检测的直流电流流经其中，并且它还延伸通过检测线圈的中心；

其特征在于，它还包括：

一个交流电流提供装置，用于向所述激磁线圈提供电流，使整个检测铁芯周期性地沿圆周方向和与其垂直的方向产生磁饱和，因此在激磁线圈激磁时，根据流经导线并被检测的直流电流能够调制在检测铁芯中产生的磁通；并且

所述检测线圈产生的电动势具有的频率为激磁电流频率的两倍，从而检测流经导线的直流电流。

2.根据权利要求1的直流电流传感器，其中，该交流电流提供装置将来自振荡器的激磁电流的频率即两倍于激磁电流的频率1/2分频，并连接到所述激磁线圈上，还包括有调制装置，用于根据流经导线的直流电流对在检测铁芯中产生的磁通进行调制，以及相位比较装置，用于检测振荡器输出和检测线圈输出的相位差，该检测线圈输出的频率两倍于激磁电流的频率，借此，可以检测流经导线的直流电流的绝对值和/或方向。

3.根据权利要求1的直流电流传感器，其中，还包括检测装置，其向检测铁芯提供一个磁场，该磁场的方向和强度线性地周期性地变化，所述检测装置检测该检测线圈的正侧方的输出时间和负侧方的输出时间的差，借此可以检测流经导线的直流电流的绝对值和/或方向。

4.根据权利要求3的直流电流传感器，其中还包括一个调制线圈，其沿与导线相同的方向延伸，借此，由所述的调制线圈产生的交流磁场叠加到检测线圈上。

5.根据权利要求4的直流电流传感器，其中，调制线圈和检测线圈置于一体。

6.根据权利要求1的直流电流传感器，其中，检测铁芯由一个外圆柱体和一个内圆柱体构成，外圆柱体具有底部，在圆柱体底部的中心具有一个通孔，内圆柱体环绕圆柱体的一个端部有一环状部分。

7.根据权利要求6的直流电流传感器，其中，所述外圆柱体的外部被由坡莫合金或无定向硅钢片形成的屏蔽外壳所环绕。

8.根据权利要求1的直流电流传感器，其中，检测铁芯是由一个端部向外弯的内圆柱体和一个端部向内弯的外圆柱体构成的。

9.根据权利要求1的直流电流传感器，其中，检测铁芯是由坡莫合金、硅钢片、非晶电磁软铁和软铁氧体材料的一或多种构成的。

10.根据权利要求1的直流电流传感器，其中，检测铁芯沿圆周方向至少在一位置处是可分离的。

11.根据权利要求10的直流电流传感器，其中，激磁线圈是由一对半圆的激磁线圈元件构成的，而检测铁芯是由一对半圆形检测铁芯元件和一对半圆形板构成的，其配置使得环绕所述激磁线圈元件。

12.根据权利要求1的直流电流传感器，其中，检测铁芯包括：一个成一体型的检测铁芯元件，其通过沿竖直方向层叠一对马蹄形圆柱体成一体构成，以及一个分离型的检测铁芯元件，在其中一对马蹄形圆柱体的配置形成一个预定间隙，以便将所述成一体型检测铁芯元件夹紧在其间，一个激磁线圈由一对独立的激磁线圈部分构成，它们的弯曲和配置以便实现经过构成所述成一体型检测磁芯元件和分离型检测铁芯元件的马蹄形圆柱体而连通，另外检测线圈由一对独立的检测线圈部分构成，它们环绕所述成一体型检测铁芯元件和分离型检测铁芯元件呈螺旋形绕制。

13.根据权利要求2的直流电流传感器，其中，成一体型检测铁芯元件由一对U形元件和一隔板构成，而构成分离型检测铁芯元件的马蹄形圆柱体分别由U形槽元件和盖板构成。