CN1052303C - 直流电流传感器 - Google Patents

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Abstract

一种直流电流传感器，待测的连接导线1贯穿检测铁芯2上，铁芯2包含：检测铁芯元件2b、检测铁芯21a、21b以及激磁铁芯4的对置部分52a、52b、52c、52d；铁芯元件4a、4b、4c、4d经过检测铁芯元件21a、21b相对地配置，借此通过利用在激磁线圈5a、5b中由频率为f0的交流电流所产生的磁通，克服由流经待测连接导线1在检测铁芯2中产生的磁通φ，该激磁线圈5a、5b绕在激磁铁芯元件4a、4b、4c、4d的毗邻部分51a、51b和51c、51d上用于反相激磁。

Description

直流电流传感器
本发明涉及一种在直流漏电断路开关之类装置中所使用的直流电流传感器，特别是涉及一种具有相对简单结构和对微弱电流变化有良好检测能力的非常通用的直流电流传感器，该传感器能够很简单地安装敷设到所要检测的导线，实现稳定检测。
近些年来，随着利用直流电流的设备，例如变换器、电力车辆等电气装置增加，对于为了控制而需要检测装在各种设备中的直流电动机负载的传感器以及用在直流漏电断路开关之类装置中使用的直流电流传感器的需要增强了。
当在交流漏电断路开关之类装置中使用电流传感器时，应用电流传感器是广为熟知的。
然而，这种结构方案并不能在上述直流设备中使用的漏电断路开关中采用，因此，按常规方式熟知的分流电阻法、磁放大器法、磁多谐振荡器法(公开号为Sho 47-1644、Sho 53-31176、Sho 59-46859的日本专利申请)、霍尔器件之类已经研究投入实用。
分流电阻法是检测串联在所要检测的连接导线回路中分流电阻两对端处产生的电位差的一种方法。
在磁放大器法和磁多谐振荡器法中，使用绕有螺线形检测线圈的、由软磁材料制成的铁芯，在其中所要检测的连接导线延伸穿过该铁芯，在饱和磁通密度(Bs)范围以内，使软磁材料制的铁芯产生直流磁偏移，这种偏移由流经所要检测的连接导线的直流电流造成，借此使通过在绕在铁芯上的线圈加入交流电流所产生的交流磁通预先沿正方向和负方向达到饱和，在某一时刻产生不平衡，以便由检测线圈检测该变化。然而磁放大器法是这样构成的，为了预先在铁芯中产生磁通变化，一个激磁线圈绕在铁芯上，提供具有预定值的交流电流，磁多谐振荡器法是这样构成的，通过一个连接到检测线圈的回路中的半导体器件和类似器件产生自激振荡，响应于所要检测的用于振荡的电流，振荡波形的占空比产生变化。
此外，霍尔元件法是这样构成的，所要检测的连接导线按螺旋线形直接绕在由软磁材料制成的铁芯上，在其上局部地形成一个用于配置霍尔器件的气隙部分，利用霍尔器件直接检测铁芯中的磁通变化，该磁通变化响应于流经所要检测的连接导线的直流电流的变化。
然而，由上述方法制成的直流电流传感器由于如下的原因响应直流漏电断路开关之类装置的微弱电流变化是困难的，在目前它们实际上并没有作为灵敏的直流电流传感器使用。
即在分流电阻法中，由于分流电阻本身作为一个电阻配置在包含所要检测的连接导线的回路中，引起电路中电损耗增加，使电效率变差。
同样，由于用于检测电阻两对端处产生的电位差的检测回路直接与所要检测的连接导线相连，该检测回路和所要检测的连接导线实现电气绝缘是困难的，例如，检测回路和诸如微机控制回路之类的附加电路不能直接连接，导制通用性不佳。
除了这个缺点以外，两个分流电阻还必须配置在所要检测的连接导线的回路中，以便在漏电断路开关中采用分流电阻法，事实上，要使各个分流电阻的特性一致是困难的，因此精确测量电位差是不可能实现的。
此外，为了通过比较由连接到各自分流电阻上的检测回路所测量的电位差来检测微小的漏电，必须经过非常复杂的电路来连接各个检测回路，因此，难于提供一种非常实用的直流电流传感器。
在磁放大器法和磁多谐振荡器法之中，尽管检测回路和所要检测的连接导线可以是电气绝缘的，如前所述，由软磁材料制成的铁芯必须要用流经所要检测的连接导线的直流电流来产生磁偏移，以便使饱和状态接近饱和磁通密度(Bs)。当使用公知的软磁材料例如坡莫合金作铁芯时，并且例如流经所要检测的连接导线的电流约为几十毫安时，所要检测的连接导线必须绕软磁材料铁芯几十到几百匝或更多，因此，对原本要求待测的连接导线一匝贯穿的漏电断路开关之类装置来说，使用该直流电流传感器是困难的。
此外，在霍尔器件法中，检测能力必然由霍尔器件的特性决定，当使用目前所知的霍尔器件时，例如流经待测的连接导线的电流大约为几十毫安，待测的连接导线在软磁材料铁芯上必须绕几百到几千匝，因此，与磁放大器法和磁多谐振荡器法相似，对要求待测连接导线单匝贯穿的漏电断路开关之类的装置来说，作为直流电流传感器使用是困难的。
本发明的目的是提供一种灵敏的直流电流传感器，它解决了上述难题，并具有相对简单的结构和良好的检测能力，适用于直流漏电断路开关之类装置，特别是对微弱电流变化的检测。
具体说，本发明的另一目的是提供一种通用的直流电流传感器，对待测的连接导线安装非常简单。
本发明人已经指出这样的事实，当待测的连接导线延伸贯通过由环状软磁材料构成的检测铁芯时，连接导线以螺旋线形绕在检测铁芯上并使其通以直流电流，相对于直流电流的方向产生一个顺时针方向的磁场并在检测铁芯中产生磁通0，因为流经待测的连接导线的电流是直流电流，磁通0是恒定的，在检测线圈中没有产生电动势，要想在检测线圈中产生电动势，是通过在检测铁芯中局部形成一个气隙，该气隙利用一个磁体使之开闭以构成一个磁开关，利用该磁开关使磁通0随时间改变(开通一断开)。
此外，为使上述结构更具体，作为各种研究的结果，本发明人已经证实，通过在检测铁芯中配置一个用于周期性地局部形成磁气隙的装置，可以实现这个目的，取代机械的磁开关，相对于由流经连接导线的直流电流在检测铁芯中沿环绕方向产生的磁通，该检测铁芯产生一个基本上沿正交方向的磁通，从而实现与上述磁开关基本相类似的工况。
就特定结构而言，它可以这样构成，除了配置一个与检测铁芯的环绕方向垂直正交连接的、由软磁材料构成的激磁铁芯以形成环形以外，在检测铁芯的一部分上，激磁线圈整体呈螺旋线形绕在激磁铁芯上，另外，沿一个相对于检测铁芯的环绕方向的垂直正交方向，通过向激磁线圈施加直流电流使激磁铁芯励磁，以便使检测线圈和激磁铁芯的相交处周期性地产生磁饱和，借此，磁饱和的相交处基本形成在磁气隙中。
即事实上，检测铁芯的磁饱和的相交处的相对导磁率μ无限地接近于1，该磁饱和部分的功能与磁气隙相同，在检测铁芯中的磁通0按照恒定的时间阶段降低，随着磁通变化在检测线圈中可以产生电动势。
本发明人已经对上述基本结构的直流电流传感器进行了各种改进，特别是为了将直流电度传感器简便地安装到连接导线上，采用这样一种方式，即在贯穿检测铁芯配置被测连接导线时，至少在沿环绕方向的一个部分处该检测铁芯是可分开的，使用若干检测铁芯元件，通过将激磁铁芯、激磁线圈和检测线圈有效地配置在各检测铁芯中的一个上，来实现该目的。
即本发明的直流电流传感器包含：由环形软磁材料构成的检测铁芯，在其中配置一个待测连接导线，通过该导线流有直流电流，用于实现无触点检测，检测铁芯是由若干检测铁芯元件构成的，在贯穿该铁芯配置待测的连接导线时，至少在沿圆周方向的一个部分处在各检测铁芯元件的其中一个上该铁芯是可分开的，至少一对环形的由软磁材料构成的激磁铁芯提供有与检测铁芯元件的环绕方向正交连接的铁芯相交处，该对激磁铁芯通过各检测铁芯元件按对置方式配置，以便利用基本垂直于由流经待测的连接导线的直流电流所产生的沿环绕方向的磁通的磁通使各检测铁芯元件中的一部分产生磁饱和，并且周期性地利用沿环绕方向的磁通阻断一个磁路。此外，各激磁线圈绕在各激磁铁芯上，各个激磁线圈连接用于反相激磁，或者各个激磁线圈这样连接，使得可以施加具有90°相对相位差的激磁电流，检测线圈呈螺旋形整体绕在激磁铁芯上。
本发明的直流电流传感器包含：一个由若干检测铁芯元件构成的检测铁芯，以便在贯穿该铁芯配置待测导线时，至少在沿环绕方向的一个部分处该检测铁芯是可分开的，其中通过将激磁铁芯、 激磁线圈和检测线圈与各检测铁芯元件中的一个有效地构成一体，不再需要在其它的检测铁芯元件之间相互连接，因此，它容易安装到待测连接导线上，可以大量减少安装时断开导线的可能性，故可实现直流电流传感器的可靠安装。
由于如在实施例中所示的，本发明的直流传感器对微弱电流变化具有良好的检测能力，当在直流漏电断路开关之类的装置中应用时，仅仅通过将待测连接导线延伸通过检测铁芯，就能实现所要求的灵敏检测，该结构相对简单，直流电流传感器可以做得更小。
此外，不仅是流经待测的连接导线的直流电流的绝对值，而且它的方向也能检测，使得它能更有效地应用在这一技术领域，在其中需要诸如正转和反转或者进退控制，例如使用直流电动机的驱动装置的控制，通过改变直流电流的方向来实现。
图1是表示本发明的直流电流传感器的一个实施例的轮廓的解释性透视图。
图2是沿图1所示的直流电流传感器的线a-a所取的纵向断面图。
图3是沿图1所示的直流电流传感器的线b-b所取的纵向断面图。
图4是表示本发明的直流电流传感器的另一实施例的轮廓的透视图。
图5是沿图4所示的直流电流传感器的线a-a所取的纵向断面图。
图6是沿图4所示的直流电流传感器的线b-b所取的纵向断面图。
图7是表示在图4中所示直流电流传感器结构中的激磁电流、通过检测铁芯的磁通和检测线圈中的电动势之间相互关系的附图。
图8是表示在采用图1和图4所示的直流电流传感器时的使用方式的解释性示意图。
图9是表示在图1所示的直流电流传感器中，流经待测的连接导线(1)的直流电流(-微小区间)和输出之间相互关系的线性变化图。
图10是表示图1所示的直流电流传感器作为一种钳型仪表使用的情况下的使用方式的解释性透视图。
图11是表示在发明本发明的直流电流传感器之前所发明的直流电流传感器的轮廓的解释性透视图。
图12是表示在图10中所示的直流电流传感器中作用频率之间相互关系的附图，其中图12(A)表示频率和激磁电流之前的相互关系，图12(B)表示频率和通过检测铁芯的磁通之间相互关系，图12(C)表示频率和检测线圈中的电动势之间的相互关系。
图13是表示在图10中所示的直流电流传感器中作用频率之间相互关系的附图，其中图13(A)表示频率和激磁电流之间的相互关系，图13(B)表示频率和通过检测铁芯的磁通之间的相互关系，图13(C)表示频率和检测线圈中的电动势之间的相互关系。
图14是表示在发明本发明的直流电流传感器之前发明的直流电流传感器的轮廓的解释性透视图。
图15是表示在发明本发明的直流电流传感器之前发明的直流电流传感器的轮廓的解释性透视图。
下面根据附图具体介绍本发明的直流电流传感器的工作。
如上所述，本发明的直流电流传感器的特征在于，检测铁芯是由若干检测铁芯元件构成的，以便在贯穿该铁芯配置待测的连接导线时，至少在沿检测芯的环绕方向的一个部分处是可分开的，至少它的基本工作原理，不管该检测铁芯是分开的还是不分开的都基本相同。此外，为了更清楚地介绍实施本发明的细节，在下面的介绍中，首先根据不分开的检测铁芯结构介绍基本工作原理。
图11是用于介绍本发明的直流电流传感器工作的基本原理的解释性透视图。图12和图13表示在这种结构中在激磁电流、通过检测铁芯的磁通和在检测线圈中产生的电动势之间的相互关系。
在图11中，数码1标注待测的连接导线，其通过由环形软磁材料构成的检测铁芯2配置。数码3标注一个以螺旋线形卷绕在检测铁芯2的预定位置上的检测线圈，其连接到一个与待测连接导线1以电气绝缘方式固定的预定检测回路(未表示)。
数码4标注由环形软磁材料构成的激磁铁芯，在预定的位置处激磁线圈5以螺旋线形绕在激磁铁芯4上。在沿激磁铁芯4的环绕方向的一个部分处，激磁铁芯4与检测铁芯2正交连接，并且通过下文要介绍的工况在图中的阴影部分或在检测铁芯2和激磁铁芯4的铁芯相交处形成一个磁饱和部分。
在该图上，数码43标注一个调制线圈，其沿与待测连接导线1相同的方向配置，用于降低输出特性的滞后现象，这种滞后据认为是由于构成检测铁芯2的软磁材料的磁化特性(矫顽力)的影响所引起的。
在图11所示的结构中，当直流电流流经待测连接导线1时，在检测铁芯2中相对于直流电流I产生顺时针磁场，借此在检测铁芯2中产生磁通0。
同时，当向激磁线圈5通入预定交流电流以产生磁通时，在激磁铁芯4中的磁通周期性地沿方向α变化，并使激磁铁芯4周期性地产生磁饱和，相对导磁率μ降到接近于1，作为检测铁芯2的圆周一部分的铁芯相交处6(阴影部分)实际上形成一个所谓的气隙，在检测铁芯2中的磁通0降低到1。
于是，当通入激磁线圈5频率为f0的交流电流近于峰值而使激磁铁芯4饱和时，在流经待测的连接导线的直流电流I如图12所示处在正(+)方向(在图中向上)的情况下，以及在流经待测的连接导线的直流电流I如图13所示处在负(-)方向(在图中向下)的情况下，在一个激磁电流周期内，激磁铁芯4饱和二次。
在流经待测的连接导线1的直流电流I如图12所示处在正(+)方向(在图中向上)的情况下，由于这种饱和，由流经待测的连接导线的直流电流I在检测铁芯2中所产生的磁通0如图12(B)所示在频率2f0处降低为1。即在2f0处产生调制作用。因此，当磁通变化时，如图12(C)所示，在检测线圈3中产生频率为2f0的电压VDET。
此外，在流经待测的连接导线1的直流电流I如图13所示处在负(-)方向(在图中向下)的情况下，该工况与直流电流I处在正(+)方向(在图中向上)的情况基本相同，由于这样的事实，即直流电流I的方向反向，在检测铁芯2中所产生的磁通的方向也反向，在检测线圈3中产生的频率为2f0的电压VDET的相位差变为180°。
然而，在任何一种情况下，不管流经待测的连接导线1的直流电流I的方向如何，由于电压VDETα直流电流I来自磁通0α直流电流I和电压VDETα磁通0的关系，因此，利用检测线圈3可以检测与流经待测的连接导线1的直流电流I成正比的电动势，并且可以知道流经待测的连接导线1的直流电流I的绝对值。
此外，由于检测铁芯2和激磁铁芯4正交连接，并且在激磁铁芯4中的激磁磁通基本上没有漏向检测铁芯2和通过检测线圈3，由于通到激磁线圈5的激磁电流并没有在检测线圈3中产生电动势，所以当流经待测的连接导线1的直流电流I为0时，VDET＝0。
由于在检测线圈3中所产生的电动势VDET的频率是2f0并与通入激磁线圈5的激磁电流的频率f0不同，甚至当由于检测线圈2和激磁线圈4的形状、尺寸等等的准确度原因，在激磁铁芯4中的激磁磁通会产生漏磁并被检测线圈3检测到，由于漏磁分量的频率是f0，因而能够很容易地利用鉴频滤波器之类进行分离，所以它也能被用作一个灵敏的直流电流传感器。
作为对具有上述结构的、能够检测微弱电流的直流电流传感器所进行的研究的结果，已经证实，所谓的滞后现象当直流电流在微弱电流范围内增加或减少时，即使在相同的电流数值下也会产生，在存在滞后现象的情况下，在检测线圈中的输出电压(电动势)是不同的，在这种情况下，流经待测的连接导线1的直流电流例如约为±50毫安或更小，即使当将公知的作为高相对导磁率的材料的坡莫合金C(78％Ni-5Mo-4Cu-balFe)用作检测铁芯2时，特别是当直流电流约为零(±20毫安)的一个“转换区”时，在这种情况下，当直流电流增加时，输出电压下降；在这些情况下都产生所谓的滞后现象。
即当流经待测的连接导线1的直流电流(待测电流)为零时，即使将上述材料用作检测铁芯2时，由于材料的矫顽力是限定的，在铁芯中仍剩有磁通，直到剩磁通被待测的电流所消除，在微弱电流区域产生由检测线圈中的输出电压的滞后现象引起的“转换区”，以及在测量脉动电流时的参照电平，因此在微弱电流区域内测量时，测量值每次都不同，不可能得到精确的数值。
为了解决这些问题，如图11所示，以与待测的连接导线1相同方向在检测铁芯2上绕制调制线圈43，由调制线圈43所产生的交流磁场叠加在检测铁芯2上，借此可以降低由于铁芯的剩磁通所造成的输出特性的滞后。
因而，当把为产生高于检测线圈2的矫顽力的磁场所需的交流电流通到调制线圈43时，由铁芯材料的矫顽力所引起的剩磁通所产生的滞后特性被消除，通过利用检测电路除去所叠加的交流分量，可以增加微弱电流下的检测灵敏度。
于是，调制线圈43按与待测的连接导线1相同的方式绕在检测铁芯2上，除了通过绕检测铁芯2一匝，以便如在图11中所示的实施例一样，与待测的连接导线1相同的方向延伸通过以外，根据交流磁场的必要强度，调制线圈还要按与上述相同的方向绕几匝，而且在绕几匝的情况下，该线圈实际上与检测线圈3相同，以螺旋线形绕在检测铁芯2上。
如在图11所示的，由于调制线圈43基本以与检测线圈3相同的方向，在相同的位置，以螺旋形绕在检测铁芯2上，检测线圈3可以公用。
即由于流经检测线圈3的电流频率和流经调制线圈43的电流频率彼此之间本来就差别很大，即使是当它们公用时，通过配置一个滤波器可以容易地将电信号分离，该滤波器可使由具有各自功能的频率复合的电流适当地通过，因此，即使当调制线圈43和检测线圈3构成一体时，输出特性滞后也可以降低。
同时，考虑这样的事实，取决于流经待测的连接导线1的直流电流的方向，在检测线圈3中产生的、频率为2f0的电压VDET的相位差如图12和图13所示为180°，已经证实，通过在桌一状态下提供激磁电流，可以容易地检测流经待测的连接导线1的直流电流的绝对值以及方向，其中由事先提前按照激磁电流两倍频率振荡的振荡器所产生的激磁电流的频率被二分频，并通过一个相位比较电路检测振荡输出和检测线圈3输出的相位差。
即由于由连接到激磁线圈5的振荡器振荡产生的激磁电流的频率和来自检测线圈3的输出VDET的频率两者最终都为频率2f0，该频率两倍于通入激磁线圈5的激磁电流频率，所以相位差可以容易地比较，而且可以检测流经待测的连接导线1的直流电流的绝对值以及方向。
同样，通过向检测线圈3提供一个其方向和强度周期性地随时间线性变化的电流，例如按三角波变化的电流，以便在检测铁芯2中产生偏移磁场，这样就可以容易地检测流经待测的连接导线1的直流电流的绝对值以及方向。
即当向检测圈3以这样一种状态提供例如以三角波形式变化的电流时，其中直流电流流经待测的连接导线1，由三角波形电流产生的磁通和由流经待测的连接导线1的直流电流产生的磁通在检测线圈3中叠加，因此，在对检测线圈3中产生的电动势进行限幅之后，通过检测输出相位和检测在正(+)侧输出时间和负(-)侧输出时间的时间比率(占空比)，可以检测流经待测的连接导线1的直流电流的绝对值以及方向。
特别是，当向检测线圈3提供的上述电流的最大值足以保证调准，以便产的磁场超过检测铁芯2的材料的矫顽力(αHc)时，基本上由检测铁芯2的材料的磁滞引起的输出特性滞后可以降低。
此外，通过有效地综合各种已知的电路，按图11所示构成的直流电流传感器的主要优点实际上可以更充分地发挥。
同时，在上述结构的基础上，构成激磁铁芯的一对柱体相对轴线平行配置，柱体的二开口端的毗邻侧面与由软磁材料构成的连接极整体的联接，以便由连接板和连接到其上的柱体侧面构成该检测铁芯，借此，直流电流传感器的电磁不平衡以及噪声被降低，信噪比S/N可以改进。
此外，通过采用由相对轴线平行配置的一对柱体构成的激磁铁芯的结构，与图11所示的结构相比，连接到检测铁芯的激磁铁芯的连接长度d(参阅图11)实际上可以延长，因此，激磁铁芯连接长度d对检测铁芯的磁路长度的比(磁隙比)增加，由于去磁磁场的作用在检测铁芯中的剩余磁通密度降低，此外由于因配置调制线圈带来的几何形状尺寸的影响，使铁芯材料的矫顽力的影响进一步被消弱。
例如，按照图14构成的直流电流传感器包含上述各种作用，因此能够实现稳定的测量。
即在图11所示的结构中，要实现直流电流传感器的电磁平衡是困难的，因为连接到检测铁芯2上的激磁铁芯4是一个，以及检测线圈3、激磁线圈5和调制线圈43各自分别配置在一个位置上，而图14所示的直流电流传感器的构成则出于激磁铁芯4、检测线圈3、激磁线圈5和调制线圈43的电磁平衡的考虑。
在图14中，数码1标注待测的连接导线，该导线延伸贯穿具有矩形框架的检测铁芯2的内部中心部分。在检测铁芯2的矩形框架的长边的两相对位置处，成整体配置一对激磁铁芯4a、4b，以便形成一个四棱柱。同时，激磁线圈5a、5b呈螺旋线形绕在一对激磁铁芯4a、4b的最外侧的柱体表面的侧面处。一对检测线圈3a、3b电连接，呈螺旋线形绕在该对激磁铁芯4a、4b上。
此外，在矩形框架的检测铁芯2的侧面部分边的两相对位置处，配置一对调制线圈43a、43b，以与待测的连接导线1相同的方向延伸通过，并利用预定装置电气串联。
当在这样一种构造中，直流电流I流经待测的连接导线1时，在检测铁芯2中产生对直流电流I成右旋关系的磁场，在检测铁芯2中产生磁通。
同时，当向激磁线圈5a、5b提供一个预定的交流电流，以便在一对激磁铁芯4a、4b中产生沿方向α周期变化的磁通，该铁芯4a、4b周期性地产生磁饱和时，作为矩形框架的检测铁芯2的四周方向上的一部分的，在长边上的铁芯相交处6实际上构成为一个所谓的磁隙，其中相对导磁率μ极为接近1，借此使在检测铁芯中的磁通降低到1。
因此，像图11所示的结构一样，上述直流电流传感器也具有使一对检测线圈3a、3b产生电动势的相同结构原理，而该结构的效果的取得则与之相似。此外，在这种结构中，能够得到配置一对调制线圈43a，43b的效果，通过增加激磁铁芯4的连接宽度d对检测铁芯2的磁路长度的比率，由去磁作用所形成的、降低在检测铁芯2中的剩磁通密度的效果，以及由于相对待测的连接导线1的总的对称结构使电磁平衡的效果。
同时，本发明人已经研究出使上述结构进一步改进的直流电流传感器。虽然，在上述的任何一种直流电流传感器的结构中都能实现精确检测，但是由于待测的连接导线1贯穿检测铁芯2配置，而检测铁芯整体构成，因此将其安装到穿引导线(待测的连接导线1)是很麻烦的。
那当安装到穿引导线时，必须切断电源，并且断开连接线，以便贯穿检测铁芯2的通孔配置待测的连接导线1，特别是在与公众利益密切相关的装置例如电站中，不可能通过断电来配备一个包含上述直流电流传感器的漏电检测器。
图15所示的直流电流传感器的构成解决了这样的问题，因此，它可以安装到带电的连接导线上并进行接线，在该处要对该连接导线切断并再连接是困难的。
在图15的解释性透视图中所表示的直流电源传感器的基本结构与具有上述的在图14中所示结构的直流电流传感器相类似。
即数码1标注待测的连接导线，其贯穿检测铁芯2的内部中心部分。然而，在这种结构中，检测铁芯2被分成一对，在检测铁芯元件2a、2b的端部处固定有由与检测铁芯元件2a、2b一样的材料构成的L形安装元件60a、60b，在将在待测的连接导线1配置在预定的位置以后，利用螺栓61使它们连接成一整体。
一对激磁铁芯4a、4b整体配置在检测铁芯元件2a、2b的分别相对的长的侧面部分上形成一个方形柱体。同时，环绕成对的激磁铁芯4a、4b的最外的周边的二侧表面以螺旋线形绕有激磁线圈5a、5b。
此外，检测线圈3a、3b也以螺旋线形绕在激磁铁芯4a、4b上。调制线圈43a、43b绕在与检测线圈3a、3b相同的位置上。
在这种结构中，当向待测的连接导线1提供直流电流I时，由于与图14所示的结构具有相同的结构原理，利用检测线圈3a、3b可以检测流经待测的连接导线1的直流电流。另外也可以基本上实现与图14中所示构成的直流电流传感器相同的效果。
本发明人已经积累了如上所述的各种改进方案，此外，在扩展直流电流传感器的应用范围取得了成功，可以提供可以安装到已有设备上的并能够适应微弱电流变化的直流电流传感器。
然而在图15所示的结构中，基本考虑3电磁平衡，这是来源于这样的事实，即检测线圈3a、3b、激磁线圈5a、5b以及调制圈43a、43b独立地绕在分开的检测铁芯元件2a、2b上，当该直流电流传感器安装到处在带电的设备中的待测连接导线1上时，用检测铁芯元件2a、2b环绕待测连接导线1，以便实际上贯穿检测铁芯元件配置连接导线而没有将其切断，在此之后，检测铁芯元件2a、2b组成一体，将检测线圈3a、3b、激磁线圈5a、5b和调制线圈43a、43b连接。
事实上，这样的连接是非常复杂的，在其中连接完成的结构中，有可能当配置待测的连接导线1时要切断导线，要求比所必须的操作要更多地小心处理。
为了解决这些问题，例如在如图15所示构成的直流电流传感器中，可以采用将检测线圈3a、3b、激磁线圈5a、5b和调制线圈43a、43b单个绕在分开的检测铁芯元件2a、2b和激磁铁芯4a、4b上的办法。
即其可以这样构成，激磁铁芯4b、检测线圈3b、激磁线圈5b和调制线圈43b并没有配置在单个检测铁芯元件2b上，而是激磁铁芯4a、检测线圈3b、激磁线圈5a和调制线圈43仅配置在另一个检测铁芯2a上，通过使激磁线圈5a激磁，利用与前述相同的机理可以将预定的电动势输出到检测线圈3a。
然而，图15所示的直流电流传感器是这样的，最初是考虑电磁平衡配置各个铁芯和线圈，因此，上述线圈配置可能破坏电磁平衡，此外由于激磁线圈5a的激磁信号相当大地混入到检测线圈3a中，使得精确测量是不可能的。
特别是，由于原本在构成检测铁芯2a和激磁铁芯4a的软磁材料中具有的磁化特性的非线性所引起的激磁信号的二次谐波混入到检测线圈3a中，此外由于该二次谐波信号与检测信号(检测线圈3a的电动势)具有相同的频率，因此不可能以电方式将它们分开。
因此，在上述结构中，要提供一种易于处理和通用的，具有高信噪比S/N的直流电流传感器是困难的。
本发明的直流电流传感器已经被发展了，从上面介绍各种改进的细节可以明显看出，采用图11所示的结构作为基本的结构，在图14中所表示的是考虑电磁平衡的改进结构，在图15中所表示的是为了扩大图14中所示构成的直流电流传感器的通用性的改进结构，它能安装到已有的待测连接导线而无须切断该导线，此外，为了克服图15中所示结构的缺点，解决上述问题，通过检测铁芯由若干检测铁芯元件构成，以便当贯穿铁芯配置待测的连接导线时检测铁芯至少在一个部分上是可分的，以及激磁铁芯、激磁线圈和检测线圈有效地配置在各检测铁芯元件的其中一个上。通过下面表述的实施例具体介绍详细结构。
图1是表示本发明的直流电流传感器一个实施例的解释性透视图，图2是沿1中线a-a所取的纵断面图，图3是沿图1中线b-b所取的纵断面图。
在图中，数码1标注待测的连接导线，其配置在整体构成一个矩形框架的检测铁芯2的内侧。检测铁芯2由检测铁芯元件2a和U形检测铁芯元件2b构成的，检测铁芯元件2a是由利用下文要介绍的激磁铁芯4的一部分连接的I形检测铁芯元件21a、21b整体构成的，检测铁芯元件2b是预先整体构成的。
激磁铁芯4实际上由4个矩形柱体的激磁铁芯元件4a、4b、4c、4d构成的，它们经过I形检测铁芯元件21a、21b相对配置，面向检测铁芯元件21a、21b的激磁铁芯元件4a、4b、4c、4d的对置部分52a、52b、52c、52d通过连接检测铁芯元件21a、21b整体形成并构成为检测铁芯2a的一部分。
即面向检测铁芯元件21a、21b的激磁铁芯元件4a、4b、4c、4d的各对置部分52a、52b、52c、52d构成激磁铁芯的铁芯相交处，其基本上与检测铁芯元件的环绕方向成正交关系连接起来。
在图中，数码5a、5b标注一对激磁线圈，它们绕在激磁铁芯元件4a、4b、4c、4d的相互吡邻的部分51a、51b、51c和51d之上。同时，该对激磁线圈5a、5b连接，用于对各自的激磁线圈5a、5b进行反相激磁。数码3标注检测线圈，其整体呈螺旋线形绕在激磁铁芯元件4a、4b、4c、4d之上。
在这样一种结构中，当该对激磁线圈5a、5b受到反相激磁时，由激磁线圈5a、5b在激磁铁芯元件4a、4b、4c、4d中产生的磁通11、12、13、14方向如图2所示。于是，当向待测的连接导线1提供一个直流电流I时，沿检测铁芯2的环绕方向产生磁通0，铁磁2由该对检测铁芯元件2a、2b构成，该磁通还产生在上面介绍的面向检测铁芯元件21a、21b的激磁铁芯元件4a、4b、4d的各对置部分(激磁铁芯的铁芯相交处)52a、52b、52c、52d中，所产生的磁通沿相同的方向(环绕方向)。
由该对激磁线圈5a、5b的反相激磁所产生的磁通11、12、13、14，在面向检测铁芯元件21a、21b的激磁铁芯元件4a、4b、4c、4d的各对置部分52a、52b、52c、52d处，实际上沿着相对磁通0成垂直的方向，而磁通0是由流经待测的连接导线1的直流沿环绕的方向产生的，借此，沿环绕方向的磁通的磁路周期性地被这些部分阻断了，利用与先前介绍的、在图11、14和15中所示构成的直流电流传感器相同的电动势产生的机理，在检测线圈3中可以得到所需输出。
然而，由于在这种结构中该对激磁线圈5a、5b受到反相激磁，所以在激磁铁芯元件4a和4c、4b和4d中产生的磁通11和13、12和14相对于检测线圈3的绕向，彼此之间沿相反的方向，激磁铁芯元件4a和4c、4b和4d经过检测铁芯元件21a、21b而相对配置，并且与由于激磁线圈5a、5b的激磁所产生的漏磁通相同，激磁信号的二次谐波基本上也是不存在的，所以，可以防止激磁信号混入检测线圈3。
特别是，选用这样一种结构，其中任一对激磁线圈5a、5b之间配置一个平衡电位器70(参阅图1)，以便以这样一种方式平衡向激磁线圈5a、5b提供的激磁电流，可以最大程度地去掉磁通11和13、12和14的影响(参照图2)或者使从检测线圈3的残留偏差输出变为最小，S/N比可以进一步改进。
图4是表示本发明的直流电流传感器的另一实施例的解释性透视图。图5是沿图4中线a-a所取的纵断面图，图6是沿图4中线b-b所取的纵断面图。
此外，在这种直流电流传感器中，检测铁芯2和激磁铁芯4基本上与图1所示的直流电流传感器的对应物相似。
即在图中，数码1标注待测的连接导线，其配置在实际上由一矩形框架构成的检测铁芯2的内部。检测铁芯2由检测铁芯元件2a和U型检测铁芯元件2b构成，元件2a通过利用下文将介绍的检测铁芯4的一部分连接I形的检测铁芯元件21a、21b而整体构成，元件2b预先整体构成。
激磁铁芯4实际上由4个矩形柱形的激磁铁芯元件4a、4b、4c、4d构成，它们经过I形检测铁芯元件21a、21b而相对配置，面向检测铁芯元件21a、21b的激磁铁芯元件4a、4b、4c、4d的对置部分52a、52b、52c、52d通过连接检测铁芯元件21a、21b而整体构成，以便构成为检测铁芯元件2a的一个部分。
即面向检测铁芯元件21a、21b的激磁铁芯元件4a、4b、4c、4d的各对置部分52a、52b、52c、52d构成激磁铁芯的铁芯相交处，它基本上以与检测铁芯元件的环绕方向按正交关系连接。
在图中，数码5a、5b标注一对激磁线圈，它们绕在激磁铁芯元件4a、4b、4c、4d的各吡邻的部分51a、51b和51c、51d上。该对激磁线圈5a、5b这样连接，使得可以通入相对相位差为90°(90°或270°的相位差)的激磁电流，例如它们经过如数码71所示的(参阅图4)90°移相电路连接到电源上。
在图中，数码3a、3b标注检测线圈，它们呈螺旋线形绕在激磁铁芯元件4a、4b以及激磁铁芯元件4c、4d上，激磁线圈5a绕的元件4a、4b上，激磁线圈5b绕在元件4c、4d上。该对检测线圈3a、3b反相串联。
在这种结构中，当向该对激磁线圈5a、5b提供具有90°相位差的激磁电流时，如图5所示，在激磁铁芯元件4a、4b和4c、4d中按照激磁电流的相位差，产生磁通21、22和23、24。然而，尽管在激磁铁芯元件4a和4c、4b和4d中沿相同的方向产生各磁通，由于激磁电流存在相位差，当激磁铁芯元件4a、4b激磁时，激磁铁芯元件4c、4d不激磁。
于是，当向待测的连接导线1提供直流电流I时，沿该对检测铁芯元件2a、2b构成的检测铁芯2的环绕方向以及还在先前介绍的，面向检测铁芯元件21a、21b的激磁铁芯元件4a、4b、4c、4d的各对置部分(激磁铁芯的铁芯相交处)52a、52b、52c、52d处产生磁通0，磁通按相同的方向产生(环绕方向)。
此外，通过向该对激磁线圈5a、5b提供相对相位差为90°的激磁电流所产生的磁通21、22、23、24，在面向检测铁芯元件21a、21b的激磁铁芯元件4a、4b、4c、4d的各对置部分52a、52b、52c、52d处，基本上沿着与磁通0正交的方向，该磁通0是由流经待测的连接导线1的直流电流沿环绕方向产生的，因此，沿环绕方向的磁通的磁路被周期性地由这些部分所阻断。
然而，如上所述，由于激磁电流存在相位差，在面向检测铁芯元件21a、21b的激磁铁芯元件4a、4b、4c、4d的各对置部分52a、52b、52C、52d处，当沿环绕方向的磁通的磁路被对置置部分52a、52b所阻断时，对置部分52c、52d是连通的，没有阻断磁路。
下面进一步详细介绍，例如当将图7(a)中实线所示的激磁电流提供给激磁线圈5a时，在检测铁芯2中沿环绕方向产生磁通0的情况下，由于在面向检测铁芯元件21a、21b的激磁铁芯元件4a、4b的对置部分52a、52b处产生的磁通21、22的作用，如图7(B)中的实线所示，磁通0周期性地降到1。
同样，如图7(A)中间断线所示，当向激磁线圈5b提供相对于向激磁线圈5a提供的激磁电流具有90°相位差的激磁电流时，由于在面向检测铁芯元件21a、21b的激磁铁芯元件4c、4d的对置部分52c、52d处产生的磁通23、24的作用，如图7(B)中的间断线所示的，磁通0周期性地降到1。
即在检测线圈3a和3b中，响应于在图7(B)中实线和间断线所示的磁通变化，利用先前介绍的、在图11、14和15中所示构成的直流电流传感器的相同的电动势产生机理，得到如图7(C)中用实线和间断线所表示的预定输出。然而，当该对检测线圈3a、3b正相串联时，如在图7(C)中所示的，检测线圈3a、3b的电动势彼此对消，实际上不能得到所需的输出特性。
但是，当检测线圈3a和3b反向串联时，响应于如图7(B)中用两点链线所示的磁通变化，在检测线圈3b中实际上产生如图7(C)中用两点链线所示的电动势，因此，输出检测线圈3a、3b的电动势的和。
此外，由于检测线圈3a、3b是反相连接的，即使当外部噪声混入到其中时，该噪声彼此抵消，仅能精确(准确)地输出由流径待测的连接导线的直流电流所产生的电动势。
而且，在这样构成的直流电流传感器中，由于提供到激磁线圈5a、5b的激磁电流的相对相位差是90°，如前所述，由流经待测的连接导线1的直流电流在检测铁芯2中沿环绕方向产生的磁通0基本上维持在一个恒定的数值，从检测铁芯2看来整体上并没有被阻断(即使当部分阻断时，通过其它部分它还是连通的)，由于检测铁芯2材料的交流磁化特性变差而使输出下降的现象可以防止。
即当沿对置部分52a、52b的纵方向产生的磁通是ab，沿对置部分52c、52d的纵方向所产生的磁通是cd时，0＝ab+cd，由图7(B)着出ab+cd＝0，它是恒定的，因此，在该对检测铁芯元件2a、2b中产生的磁通并没有改变而是维持在一个与I成比例的恒定数值上。因此，检测铁芯元件2a、2b正是需要由具有良好的直流磁化特性的材料来构成，可以不考虑交流磁化特性，因此例如可以采用在强度方面优异的坡莫合金块状材料。
由于按图1和图14所示构成的直流电流传感器是这样的，检测线圈3，激磁铁芯4和激磁线圈5整体仅配置在一对可以分开的检测铁芯元件2a、2b中的一个之上。它不需要连接到另外的检测铁芯元件上，因此易于安装到已有的待测连接导线上，于是在安装点断开导线的可能性被明显地降低了，直流电流传感器安装更可靠。
图8是表示检测铁芯元件2a、2b结构的解释性示意图，按照这种方式使用，可以使如图1和图4所示构成的直流电流传感器安装更容易。
在图中，数码81a标注用于支承和固定检测铁芯元件2a的支承元件，81b标注用于支承和固定检测铁芯元件2b的支承元件，这两者都是由具有电气绝缘的和由非磁性材料的酚醛塑料板或有机树脂板构成的。同时，环氧玻璃板82a、82b粘接到支承元件81a、81b的外表面，以改进它的机械强度并保证在检测铁芯2、检测线圈3、激磁铁芯4、激磁线圈5以及外转之间的电绝缘。另外，这些元件全部都用一防护壳83所复盖，该防护壳由一种异向性的硅钢片或类似材料构成的，以防止感生的噪生混入其中。在实际使用中，为了避免在检测铁芯元件2a、2b的对接面处不适当的电连接，例如对接面被抛光，以便保证高度平整，以及为了维持良好连接，希望在支承元件81a、81b上配置各种已知的固定装置。
本发明的直流电流传感器是这样的，可以在权利要求的范围内选用各种结构，并不局限于前面介绍的、如图1和图4所示的结构。
例如，尽管配置在图11、14和15中的结构中的调制线圈43在图1和图4所示的结构中未予表示，通过在图1和图4所示的结构中配置调制线圈43可以得到相同的结果。此外，通过共同采用调制线圈43和检测线圈3为一整体的结构，可以降低输出特性滞后的现象。
由于可以容易检测流经待测的连接导线的直流电流的绝对值以及方向，可以选用以某一状态向激磁线圈5提供激磁电流的装置，其中预先由一振荡器按激磁电流两倍频率振荡输出的激磁电流的频率被2分频，以便利用一个相位比较电路检测振荡器输出和检测线圈输出的相位差；或者选用向检测线圈3提供电流的装置，该电流的方向和强度线性地随时间周期性变化。例如按三角波变化，以便在检测铁芯中产生调制的磁场。此外，通过有效地综合各种已知电路，使本发明的直流电流传感器的主要优点可以更有效地得到利用。
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和激磁铁芯时，对应于流经待测的连接导线电流的强度或该传感器所需的检测灵敏度选择合意的软磁材料。通常，虽然考虑激化特性和可加工性是很好的，但是也可以单独或综合使用其它已知的软磁材料，例如硅钢片、非晶的电磁软铁和软纯铁体。
环状的软磁材料并不局限于该所谓的环形软磁材料，它只不过是可以选定构成一个电磁闭合回路，除了在图中所示的矩形框架状检测铁芯和矩形柱体的激磁铁芯以外，也可以选用各种构造的例如圆的或椭圆的环形检测铁芯。
特别是，就检测铁芯而论，由于它是由若干检测铁芯元件构成的，以便至少在沿环绕方向的一个部分处是可分开的，当配置待测的连接导线时，希望设计一种检测铁芯元件结构，其易于最终组装在一起。正如上述的实施例，还可以激磁铁芯的一部分作为构成激磁铁芯元件的一个元件。当考虑最终组装成一体时，希望检测铁芯尽可能少地分割开，尽可能地降低检测铁芯元件的数量。
还可以通过选用图10所示的结构用于钳型计量器。图10表示的是图1中的检测铁芯元件2a、2b的改进结构。即在构成检测铁芯元件2a的I形检测铁芯元件21a、21b的端部以及U形的检测铁芯元件2b的端部处分别形成多处凹槽和凸起物以便啮合元件21a和21b与激磁铁芯4连成整体，元件2b是预先整体形成的。此外，啮合部分之一(检测铁芯元件21b侧)用螺钉90安装固定，另一侧的啮合部分(检测铁芯21a侧)围绕着螺钉90开闭。
上述的凹槽和凸起物可通过对检测铁芯元件21a、21b的对置端部以及由厚板制成的元件2b进行机加工来形成，适当地利用具有不同长度的分层的薄板来构成检测铁芯元件21a、21b和2b，可以更容易地将它们制成。检测铁芯元件21a、21b、2b的对置部分是需要的，但不局限于凹槽和凸起物的结构，根据所需的测量精度可以选择使各自表面精确地精加工的结构，以便将平整表面彼此对接。
在图4中所示构成的直流电流传感器中可以相似地选用上述的结构。
尽管，在该实施例中以这样方式构成激磁铁芯，两个矩形柱体的激磁铁芯元件整体地吡邻并经过检测铁芯元件相对配置以形成一对激磁铁芯，这是希望选择的一种形式，它对应于配置激磁线圈的现场，例如可以经过检测铁芯元件配置每一个矩形柱体的激磁铁芯元件，或者可以配置4个矩形柱体的激磁铁芯元件。与之相似，激磁线圈也可以根据激磁铁芯的配置形式而绕制，例如，即使是当其构成时是将若干激磁线圈绕在一对激磁铁芯上，也能电连接，以使构成该对激磁线圈，以此在整体上可以获得前面介绍的工作效果。
在本发明的直流电流传感器中，关于在检测铁芯和激磁铁芯之间的铁芯相交处的磁饱和，例如即使当该铁芯相交处没有完全饱和时，也能基本上达到饱和状态，可以实现所需的检测。
因此，通过对包括上述软磁材料、铁芯形状和尺寸以及检测线圈和激磁线圈的匝数选择最佳状态条件，可以提供能够更实用的传感器。
同时，在任何一个上述的实施例中，贯穿检测铁芯配置待测连接导线并不局限于一根，根据所需传感器的尺寸也可以配置若干待测连线导线。例如当配置两根待测连接导线而流经两根待测的连接导线的电流方向不同时，可仅输出流经两个导体电流值的差，因此，当用于直流设备的漏电检测时，可以最有效地实现本发明的直流电流传感器的效果。
实施例1
通过将由坡莫合金C(78％Ni-5％Mo-4％Cu-bal Fe)制成的0.35毫米厚的薄板冲压成预定的形状，制备4个矩形柱体的激磁铁芯元件4a、4b、4c、4d，它们被在预定的位置弯曲并通过点焊组装。对与激磁铁芯元件成分相同的1.5毫米厚的薄板进行冲压形成一对I形的检测铁芯元件21a、21b和U形的检测铁芯元件2b。然后，4个激磁铁芯元件4a、4b、4c、4d与该对I形检测铁芯元件一起点焊成一整体，接着这些组合元件和U形检测铁芯元件2b在1100℃的氢气环境气体中被加热持续3小时，在此之后，通过在400℃到600℃之间按照100℃/小时多级的冷处理进行热处理。
以上述方式得到图1所示的铁芯组件。其中近似地，长度L＝26毫米，高度H＝7.5毫米，厚度W＝27毫米。
在环境矩形柱体的激磁铁芯元件的毗邻部分绕上一种绝缘保护的乙烯树脂带之后，绕—匝0.3毫米外径的规格导线以便形成激磁线圈5a、5b，它们连接用来反相激磁。
另外，在环绕激磁铁芯元件绕上绝缘保护的乙烯树脂带之后，绕300匝0.1毫米外径的规格导线以便形成检测线圈3。检测线圈3与预定的滤波电路组合，以便公用一个调制线圈。
按这种方式可以完成图1所示的本发明的直流电流传感器。
同时，配置构成直流电流传感器的检测铁芯2a、2b，并整体连接环绕由乙烯树脂包复层构成外径为8毫米的待侧连接导线，最终待测连接导线1贯穿检测铁芯2装置。
图9表示在利用低通滤波器滤去11赫兹的交流分量之后，在经过相位比较电路输出的，检测线圈3的输出电动势V的输出变化，当配置交流电流提供装置时，在该装置配置一个产生激磁电流的振荡器，该激磁电流具有的频率两倍于最终提供给激磁线圈5的激磁电流频率，按照本发明的直流电流传感器，在激磁线圈5a、5b和检测线圈3上的相位比较电路以及其它回路向激磁线圈5a、5b提供频率为3.5千赫、0.1安的交流电流作为激磁电流用来反相激磁，从振荡器提供11赫和1毫安(峰值)的正弦交流，以使检测线圈具有调制线圈的功能，并还向待测的连接导线1提供直流电流I，范围为±100毫安。输出电压Vout是一个经过一个具有放大作用的放大电路的输出值，并且为了清楚地了解本发明的效果，在邻近待测的连接导线1的直流电流为±10毫安处该输出被放大。
从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，即使在检测铁芯是可分开的情况下，可逆电流产生的输出误差也是很小的，甚至提供10毫安的微弱电流时，在S/N比为10或其以上可以进行有效的测量，灵敏测量是可能的。
实施例2
使用实例1中的铁芯组件。在环绕矩形柱体的激磁铁芯元件的毗邻部分绕上绝缘保护的乙烯树脂带之后，各绕15匝外经0.3毫米的规格导线以便形成激磁线圈5a、5b，该线圈经过预定的移相电路连接到电源上，以便向激磁线圈5a、5b提供具有90°相位差的激磁电流。
在环绕经过检测铁芯元件21a、21b相对配置的激磁铁芯元件绕上绝缘保护的乙烯树脂带之后，各绕上150匝的外径0.1毫米的规格线，以便形成检测线圈3a、3b，它们反相串联。检测线圈3a、3b与预定的滤波电路综合，以便作为调制线圈公用。
按这种方式，实现如图4所示的本发明的直流电流传感器。
同时，配置构成直流电流传感器的检测铁芯元件2a，2b，并且与环绕由乙烯树脂包复层构成的外经为8毫米的待测连接导线整体连接，最终将待测的连接导线1贯穿检测铁芯2配置。
在利用低通滤波器滤去11赫兹的交流分量之后，在经过相位比较电路输出的检测线圈3的电动势(输出)Vout中，如对输出变化的测量结果所示，当配置电流提供装置时，在该装置中配置一个产生激磁电流的振荡器，该激磁电流具有的频率两倍于最终向激磁线圈5a、5b提供的激磁电流频率，按照本发明的直流电流传感器，在激磁线圈5a、5b和检测线圈3a、3b上的相位比较电路向激磁线圈5a、5b提供频率为3.5千赫、0.1安、相位差为90°的激磁电流(交流电流)，从振荡器提供一个11赫兹、1毫安(峰值)的正弦交流电流，以使检测线圈3a、3b具有调制线圈的功能，并且还有待测的连接导线提供范围为100毫安的直流电流，已经证实，可以得到与图9所示的近于相同的测量结果。
即与图1中的直流电流传感器相类似，在图4所示构成的直流电流传感器中，即使检测铁芯是可以分开的，可逆电流产生的输出误差也是很小的，灵敏测量是可能的。

Claims (14)

1.一种直流电流传感器，包含由环形软磁材料构成的检测铁芯，在其中配置一流有待以无触点方式检测的直流电流的待测连接导线，其特征在于：
所述检测铁芯由若干检测铁芯元件构成，在贯穿检测铁芯配置待测的连接导线时，该检测铁芯至少在环绕方向的一个部分处，在所述各检测铁芯中的一个上是可以分开的，至少一对激磁铁芯相对配置，它们之间放置着所述的检测铁芯元件，该对激磁铁芯由环形软磁材料构成，并具有一个与所述检测铁芯元件的环绕方向正交连接的铁芯交叉处，以便使所述检测铁芯元件的一部分，利用一个基本沿与由流经待测连接导线的直流电流所产生的、沿环绕方向的磁通相正交方向产生的磁通来产生磁饱和，周期性地阻断沿环绕方向的磁通的磁路，此外，各激磁线圈绕在各激磁铁芯上，所述各激磁线圈的连接适于产生反相激磁，检测线圈整体呈螺旋线形绕在所述激磁铁芯上。
2.根据权利要求1的直流电流传感器，其中由毗邻的两个矩形柱体的激磁铁芯元件整体构成的激磁铁芯相对配置，它们之间放置着所述的检测铁芯元件。
3.根据权利要求1的直流电流传感器，其中激磁线圈绕在两个矩形柱体的激磁铁芯元件的毗邻部分上。
4.根据权利要求1的直流电流传感器，其中检测铁芯由检测铁芯元件(2a)和U形检测铁芯元件(2b)组成，所述检测铁芯元件(2a)是由利用激磁铁芯的一部分连接成一个整体的一对I形检测铁芯元件(21a，21b)构成的，所述U形检测铁芯元件是预先整体构成的。
5.根据权利要求4的直流电流传感器，其中一对工形检测铁芯元件的一个端部(21b)与U形检测铁芯元件的一个端部可旋转地安装固定(用螺钉90)，从而I形检测铁芯元件的另一个端部(21a)和U形检测元件的另一个端部可自由地开闭(围绕螺钉90)。
6..根据权利要求1的直流电流传感器，其中在所述一对激磁线圈之间配置有一个激磁电流的平衡电位计。
7.根据权利要求1的直流电流传感器，其中检测铁芯元件和激磁铁芯元件是由坡莫合金构成的。
8.一种直流电流传感器，包含由环形软磁材料构成的检测铁芯，在其中配置一流有待以无触点方式检测的直流电流的待测的连接导线，其特征在于：
所述检测铁芯由若干检测铁芯元件构成，在贯穿检测铁芯配置待测的连接导线时，该检测铁芯至少在沿环绕方向的一个部分处，在所述各检测铁芯中的一个上是可以分开的，至少一对激磁铁芯相对配置，它们之间放置着所述的检测铁芯元件，该对激磁铁芯元件由环形软磁材料构成，并具有一个与所述检测铁芯元件的一部分，利用一个基本沿与由流径待测的连接导线的直流电流所产生的、沿环绕方向的磁通相正交方向产生的磁通来产生磁饱和，周期性地阻断沿环绕方向的磁通的磁路，此外，各激磁线圈绕在各激磁铁芯上，所述各个激磁线圈这样连接，使得可以通以具有90°相对相位差的激磁电流，检测线圈呈螺旋形绕在所述激磁铁芯上，以及所述的各个检测线圈反相串联。
9.根据权利要求8的直流电流传感器，其中由毗邻的两个矩形柱体的激磁铁芯元件整体构成的激磁铁芯相对地配置，它们之间放置着所述的检测铁芯元件。
10.根据权利要求8的直流电流传感器，其中激磁线圈绕在两个矩形柱体的激磁铁芯元件的毗邻部分上。
11.根据权利要求8的直流电流传感器，其中检测铁芯由检测铁芯元件(2a)和U形检测铁芯元件(2b)组成，所述检测铁芯元件(2a)是由利用激磁铁芯(4)的一部分连接成一个整体的一对I形检测铁芯元件(21a，21b)构成，所述U形检测铁芯件(2b)是预先整体构成的。
12.根据权利要求11的直流电流传感器，其中一对I形检测铁芯元件中的一个端部(21b)与U形检测铁芯元件的一个端部可旋转地安装固定(用螺钉90)，从而I形检测铁芯元件的另一个端部(21a)和U形检测元件的另一个端部可以自由开闭(围绕螺钉90)
13.根据权利要求8的直流电流传感器，其中在所述一对激磁线圈之间配置有激磁电流的90°相差电路。
14.根据权利要求8的直流电流传感器，其中检测铁芯元件和激磁铁芯元件是由坡莫合金构成的。
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