CN108196108B - 磁通门电流传感器以及组装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种磁通门电流传感器及其组装方法，其包括第一绕组线圈、与所述第一绕组线圈组并排设置的第二绕组线圈、位于所述第一绕组线圈内的第一铁芯和磁场检测元件、以及对插入在所述第一绕组线圈和第二绕组线圈内且连接所述第一绕组线圈和第二绕组线圈的两个第二小铁芯和两个第三大铁芯；所述磁场检测元件位于其中一个第二小铁芯和其中一个第三大铁芯之间。本发明磁通门电流传感器为三铁芯磁通门电流传感器，本发明解决单铁芯在动态响应时存在输出电流振荡、过冲及偏心测不准等问题；可大大提高磁通门电流传感器的动态指标，有效减小输出电流振荡及过冲，以及因磁阻不平等导致的偏心现象同时可简化铁芯设计，降低产品成本，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明属于传感器的技术领域，尤其涉及一种磁通门电流传感器及其组装方法。
背景技术
传感器是一种检测装置，能检测被检设备的相关信息，按一定规律变换成电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器应用范围非常广泛，为仪器仪表设备提供一种必要的技术支持。霍尔电流传感器是应用霍尔效应原理研制出的一种对原边电流进行隔离检测的电流检测元件，原边电流产生的磁场由聚磁环所收集，置于聚磁环中的霍尔元件对磁场进行采集，产生一个与原边磁场等比例的霍尔电压，通过测量该霍尔电压的大小，就可实现对原边电流的隔离检测。
目前市场上的磁通门电流传感器所用的铁芯通常为成型复杂的铁芯，成本较高。为解决此问题，本发明设计了一种磁通门铁芯及由其构成的磁通门电流传感器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高磁通门电流传感器的动态指标、有效减小输出电流振荡及过冲的磁通门电流传感器及其组装方法。
本发明提供一种一种磁通门电流传感器，其特征在于：其包括第一绕组线圈、与所述第一绕组线圈组并排设置的第二绕组线圈、位于所述第一绕组线圈内的第一铁芯和磁场检测元件、以及对插入在所述第一绕组线圈和第二绕组线圈内且连接所述第一绕组线圈和第二绕组线圈的两个第二小铁芯和两个第三大铁芯；所述磁场检测元件位于其中一个第二小铁芯和其中一个第三大铁芯之间。
优选地，所述第一绕组线圈和第二绕组线圈均设有贯穿的收容槽；所述第一铁芯和磁场检测元件位于所述第一绕组线圈的收容槽内。
优选地，所述第二小铁芯和第三大铁芯均呈U型，其中一个第三大铁芯和其中一个第二小铁芯均由所述收容槽的一端插入所述第一绕组线圈和第二绕组线圈内，另一个第三大铁芯和另一个第二小铁芯均由所述收容槽的另一端插入所述第一绕组线圈和第二绕组线圈内。
优选地，所述磁场检测元件位于从由所述收容槽一端插入的第三大铁芯和由从所述收容槽另一端插入的第二小铁芯之间。
优选地，两个第二小铁芯分别为第一第二小铁芯和第二第二小铁芯，每个第二小铁芯均包括第一短片体、与第一短片体一端垂直连接的第二短片体、以及与第一短片体另一端垂直连接的第三短片体；两个第三大铁芯分别为第一第三大铁芯和第二第三大铁芯，每个第三大铁芯均包括第一长片体、与第一长片体一端垂直连接的第二长片体、以及与第一长片体另一端垂直连接的第三长片体。
优选地，所述第一第二小铁芯的第一短片体位于第一绕组线圈和第二绕组线圈的收容槽的一端，第二第二小铁芯的第一短片体位于第一绕组线圈和第二绕组线圈的收容槽的另一端，第一第二小铁芯和第二第二小铁芯的第二短片体插入第一绕组线圈的收容槽内并第一第二小铁芯的第二短片体抵靠在第一铁芯上，第一第二小铁芯和第二第二小铁芯的第三短片体插入第二绕组线圈的收容槽。
优选地，所述第一第三大铁芯的第一长片体位于第一绕组线圈和第二绕组线圈的收容槽的一端，第二第三大铁芯的第一长片体位于第一绕组线圈和第二绕组线圈的收容槽的另一端；第一第三大铁芯的第二长片体插入第一绕组线圈的收容槽内并抵靠在收容槽内壁上，第一第三大铁芯的第三长片体插入第二绕组线圈的收容槽内并抵靠第一第二小铁芯的第三短片体上；第二第三大铁芯的第二长片体插入第一绕组线圈的收容槽内并位于磁通门探头和第一第三大铁芯的第二长片体之间，第二第三大铁芯的第三长片体插入第二绕组线圈的收容槽内并抵靠第一第三大铁芯的第三长片体上。
优选地，所述磁场检测元件位于第二第三大铁芯的第二长片体和第一第二小铁芯的第二短片体之间。
优选地，还包括连接的外壳上盖和外壳下盖、以及电路板；所述第一铁芯、两个第二小铁芯、两个第三大铁芯、磁场检测元件和电路板均位于所述外壳上盖和外壳下盖之间；所述第一绕组线圈和第二绕组线圈穿过所述电路板。
本发明还提供一种磁通门电流传感器的组装方法，包括如下步骤：
步骤S1：第一铁芯插入第一绕组线圈的收容槽内并抵靠在收容槽的一侧内壁上；
步骤S2：插入含有第一铁芯的第一绕组线圈和第二绕组线圈并排放置，第一第二小铁芯和第二第二小铁芯对插入含有第一铁芯的第一绕组线圈和第二绕组线圈内，其中，第一第二小铁芯的第一短片体位于第一绕组线圈和第二绕组线圈的收容槽的一端，第二第二小铁芯的第一短片体位于第一绕组线圈和第二绕组线圈的收容槽的另一端，第一第二小铁芯和第二第二小铁芯的第二短片体插入第一绕组线圈的收容槽内且并第一第二小铁芯的第二短片体抵靠在第一铁芯上，第一第二小铁芯和第二第二小铁芯的第三短片体插入第二绕组线圈的收容槽内；
步骤S3：磁场检测元件安装在第一绕组线圈的收容槽内并卡持在卡槽内；
步骤S4：第一第三大铁芯和第二第三大铁芯对插入第一绕组线圈和第二绕组线圈的收容槽内；其中，第一第三大铁芯的第一长片体位于第一绕组线圈和第二绕组线圈的收容槽的一端，第二第三大铁芯的第一长片体位于第一绕组线圈和第二绕组线圈的收容槽的另一端；第一第三大铁芯的第二长片体插入第一绕组线圈的收容槽内并抵靠在收容槽内壁上，第一第三大铁芯的第三长片体插入第二绕组线圈的收容槽内并抵靠第一第二小铁芯的第三短片体上；第二第三大铁芯的第二长片体插入第一绕组线圈的收容槽内并位于磁场检测元件和第一第三大铁芯的第二长片体之间，第二第三大铁芯的第三长片体插入第二绕组线圈的收容槽内并抵靠第一第三大铁芯的第三长片体上；
步骤S5：第一绕组线圈和第二绕组线圈的引脚均穿过电路板并固定在电路板上；
步骤S6：外壳下盖从下往上穿过电路板，外壳下盖的突出体位于第一绕组线圈和第二绕组线圈之间；
步骤S7：外壳上盖从上往下安装在外壳下盖上。
本发明磁通门电流传感器为三铁芯磁通门电流传感器,解决单铁芯在动态响应时存在输出电流振荡、过冲及偏心测不准等问题；可大大提高磁通门电流传感器的动态指标,有效减小输出电流振荡及过冲,以及因磁阻不平等导致的偏心现象同时可简化铁芯设计,降低产品成本,提高生产效率；巧妙的装配组合,铁芯结构简单,耗材少,可有效降低产品成本和提高生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明磁通门电流传感器的分解示意图；
图2为图1所示磁通门电流传感器的第一绕组线圈和第一铁芯组装前的示意图；
图3为图1所示磁通门电流传感器的第一铁芯组装在第一绕组线圈内的示意图；
图4为图1所示磁通门电流传感器的第一绕组线圈和第二绕组线圈组装前的示意图；
图5为图1所示磁通门电流传感器的第二铁芯组装在第一绕组线圈和第二绕组线圈内的示意图；
图6为图1所示磁通门电流传感器的磁通门探头组装在第一绕组线圈内的示意图；
图7为图1所示磁通门电流传感器的第三铁芯组装在第一绕组线圈和第二绕组线圈内的示意图；
图8为图1所示磁通门电流传感器的第一绕组线圈和第二绕组线圈组装在电路板上的示意图；
图9为图1所示磁通门电流传感器的外壳下盖组装在电路板上的示意图；
图10为图1所示磁通门电流传感器的外壳上盖和外壳下盖组装的示意图；
图11为图1所示磁通门电流传感器的部分剖视图；
图12为图1所示磁通门电流传感器的另一角度的剖视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明涉及一种磁通门电流传感器，磁通门电流传感器能提高闭环电流传感器动态响应和减小偏心现象，本发明磁通门电流传感器可用于测量直流电流、交流电流及脉冲电流。
如图1所示，本发明磁通门电流传感器包括卡扣连接的外壳上盖1和外壳下盖8、第一绕组线圈5、与第一绕组线圈5并排设置的第二绕组线圈9、位于第一绕组线圈5内的第一铁芯2和磁场检测元件6、对插入在所述第一绕组线圈5和第二绕组线圈9内且连接所述第一绕组线圈5和第二绕组线圈9的两个第二小铁芯和两个第三大铁芯、以及与第一绕组线圈5和第二绕组线圈9均连接的电路板7。
其中，第一铁芯2、第二小铁芯以及第三大铁芯均由合金材料制成的。第一铁芯2、两个第二小铁芯、两个第三大铁芯、磁场检测元件6和电路板7均位于所述外壳上盖1和外壳下盖8之间；第一绕组线圈5和第二绕组线圈9穿过所述电路板；磁场检测元件6位于其中一个第二小铁芯和其中一个第三大铁芯之间。
其中，外壳上盖1设有多个第一卡扣体11；外壳下盖8设有突出体81和位于外壳下盖8侧边的多个第二卡扣体82；外壳上盖1的第一卡扣体11和外壳下盖8侧边的第二卡扣体82组装配合，实现外壳上盖1和外壳下盖8卡扣连接。
在本实施例中，第一卡扣体11为突出块，第二卡扣体82为凹槽，通过突出块安装在凹槽内，实现外壳上盖1和外壳下盖8卡扣连接；在其他实施例中，第一卡扣体11为凹槽，第二卡扣体82为突出块，通过突出块安装在凹槽内，实现外壳上盖1和外壳下盖8卡扣连接。
第一铁芯2呈片状。
两个第二小铁芯分别为第一第二小铁芯31和第二第二小铁芯32，每个第二小铁芯呈U型。每个第二小铁芯均包括第一短片体311、与第一短片体311一端垂直连接的第二短片体321、以及与第一短片体311另一端垂直连接的第三短片体331。
两个第三大铁芯分别为第一第三大铁芯41和第二第三大铁芯42，每个第三大铁芯呈U型。每个第三大铁芯均包括第一长片体411、与第一长片体411一端垂直连接的第二长片体421、以及与第一长片体411另一端垂直连接的第三长片体431。
第一绕组线圈5和第二绕组线圈9均设有贯穿的收容槽59和多个引脚95，第一绕组线圈5的收容槽59的内径大于第二绕组线圈9的收容槽59的内径，第一绕组线圈5的收容槽59内还设有卡槽591。
本磁通门电流传感器的组装方法，包括如下步骤：
步骤S1：如图2和图3所示，第一铁芯2插入第一绕组线圈5的收容槽59内并抵靠在收容槽59的一侧内壁上；
步骤S2：如图4和图5所示，插入含有第一铁芯2的第一绕组线圈5和第二绕组线圈9并排放置，第一第二小铁芯31和第二第二小铁芯32对插入含有第一铁芯2的第一绕组线圈5和第二绕组线圈9内，其中，第一第二小铁芯31的第一短片体311位于第一绕组线圈5和第二绕组线圈9的收容槽59的一端，第二第二小铁芯32的第一短片体311位于第一绕组线圈5和第二绕组线圈9的收容槽59的另一端，第一第二小铁芯31和第二第二小铁芯32的第二短片体321插入第一绕组线圈5的收容槽59内且第一第二小铁芯31的第二短片体321抵靠在第一铁芯2上，第一第二小铁芯31和第二第二小铁芯32的第三短片体331插入第二绕组线圈9的收容槽59内；
步骤S3：如图6所示，磁通门探头6安装在第一绕组线圈5的收容槽59内并卡持在卡槽591内；
步骤S4：如图7所示，第一第三大铁芯41和第二第三大铁芯42对插入第一绕组线圈5和第二绕组线圈9的收容槽59内；其中，第一第三大铁芯41的第一长片体411位于第一绕组线圈5和第二绕组线圈9的收容槽59的一端，第二第三大铁芯42的第一长片体411位于第一绕组线圈5和第二绕组线圈9的收容槽59的另一端；第一第三大铁芯41的第二长片体421插入第一绕组线圈5的收容槽59内并抵靠在收容槽59内壁上，第一第三大铁芯41的第三长片体431插入第二绕组线圈9的收容槽59内并抵靠第一第二小铁芯31的第三短片体331上；第二第三大铁芯42的第二长片体421插入第一绕组线圈5的收容槽59内并位于磁通门探头6和第一第三大铁芯41的第二长片体421之间，第二第三大铁芯42的第三长片体431插入第二绕组线圈5的收容槽59内并抵靠第一第三大铁芯41的第三长片体431上；
步骤S5：如图8所示，第一绕组线圈5和第二绕组线圈9的引脚95均穿过电路板7并固定在电路板7上；
步骤S6：如图9所示，外壳下盖8的突出体81从下往上穿过电路板7的开槽71，突出体81位于第一绕组线圈5和第二绕组线圈9之间；
步骤S7：如图10所示，外壳上盖1从上往下安装在外壳下盖8上，实现外壳上盖1和外壳下盖8卡扣连接。
在必要时，磁通门电流传感器需要灌封胶固定。
通过上述步骤完成磁通门电流传感器的组装，在本实施例中，第一绕组线圈5内放置的磁场检测元件为磁通门探头6，当然磁场检测元件也可以为高灵敏度磁阻器件或IC等。
如图11和图12所示，磁场检测元件位于第一绕组线圈5的收容槽59内并位于第二第三大铁芯42的第二长片体421和第一第二小铁芯31的第二短片体321之间。
即：其中一个第三大铁芯和其中一个第二小铁芯均由收容槽59的一端插入所述第一绕组线圈5和第二绕组线圈9内，另一个第三大铁芯和另一个第二小铁芯均由所述收容槽59的另一端插入所述第一绕组线圈和第二绕组线圈内；磁场检测元件位于从由所述收容槽一端插入的第三大铁芯和由从所述收容槽另一端插入的第二小铁芯之间。
本发明磁通门电流传感器为三铁芯磁通门电流传感器，且整个磁路是闭合的，本发明解决单铁芯在动态响应时存在输出电流振荡、过冲及偏心测不准等问题；可大大提高磁通门电流传感器的动态指标，有效减小输出电流振荡及过冲，以及因磁阻不平等导致的偏心现象同时可简化铁芯设计，降低产品成本，提高生产效率；同时铁芯结构简单，耗材少，可有效降低产品成本和提高生产效率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (1)
1.一种磁通门电流传感器的组装方法，其特征在于，所述磁通门电流传感器包括第一绕组线圈、与所述第一绕组线圈并排设置的第二绕组线圈、位于所述第一绕组线圈内的第一铁芯和磁场检测元件、以及对插入在所述第一绕组线圈和第二绕组线圈内且连接所述第一绕组线圈和第二绕组线圈的两个第二小铁芯和两个第三大铁芯；所述第一铁芯、第二小铁芯以及第三大铁芯均由合金材料制成的；所述磁场检测元件位于其中一个第二小铁芯和其中一个第三大铁芯之间；所述第一绕组线圈和第二绕组线圈均设有贯穿的收容槽；所述第一铁芯和磁场检测元件位于所述第一绕组线圈的收容槽内；所述第二小铁芯和第三大铁芯均呈U型，其中一个第三大铁芯和其中一个第二小铁芯均由所述收容槽的一端插入所述第一绕组线圈和第二绕组线圈内，另一个第三大铁芯和另一个第二小铁芯均由所述收容槽的另一端插入所述第一绕组线圈和第二绕组线圈内；所述磁场检测元件位于从由所述收容槽一端插入的第三大铁芯和由从所述收容槽另一端插入的第二小铁芯之间；两个第二小铁芯分别为第一第二小铁芯和第二第二小铁芯，每个第二小铁芯均包括第一短片体、与第一短片体一端垂直连接的第二短片体、以及与第一短片体另一端垂直连接的第三短片体；两个第三大铁芯分别为第一第三大铁芯和第二第三大铁芯，每个第三大铁芯均包括第一长片体、与第一长片体一端垂直连接的第二长片体、以及与第一长片体另一端垂直连接的第三长片体；所述第一第二小铁芯的第一短片体位于第一绕组线圈和第二绕组线圈的收容槽的一端，第二第二小铁芯的第一短片体位于第一绕组线圈和第二绕组线圈的收容槽的另一端，第一第二小铁芯和第二第二小铁芯的第二短片体插入第一绕组线圈的收容槽内并第一第二小铁芯的第二短片体抵靠在第一铁芯上，第一第二小铁芯和第二第二小铁芯的第三短片体插入第二绕组线圈的收容槽；所述第一第三大铁芯的第一长片体位于第一绕组线圈和第二绕组线圈的收容槽的一端，第二第三大铁芯的第一长片体位于第一绕组线圈和第二绕组线圈的收容槽的另一端；第一第三大铁芯的第二长片体插入第一绕组线圈的收容槽内并抵靠在收容槽内壁上，第一第三大铁芯的第三长片体插入第二绕组线圈的收容槽内并抵靠第一第二小铁芯的第三短片体上；第二第三大铁芯的第二长片体插入第一绕组线圈的收容槽内并位于磁通门探头和第一第三大铁芯的第二长片体之间，第二第三大铁芯的第三长片体插入第二绕组线圈的收容槽内并抵靠第一第三大铁芯的第三长片体上；所述磁场检测元件位于第二第三大铁芯的第二长片体和第一第二小铁芯的第二短片体之间；所述磁通门电流传感器还包括连接的外壳上盖和外壳下盖、以及电路板；所述第一铁芯、两个第二小铁芯、两个第三大铁芯、磁场检测元件和电路板均位于所述外壳上盖和外壳下盖之间；所述第一绕组线圈和第二绕组线圈穿过所述电路板；
磁通门电流传感器的组装方法包括如下步骤：
步骤S1：第一铁芯插入第一绕组线圈的收容槽内并抵靠在收容槽的一侧内壁上；
步骤S2：插入含有第一铁芯的第一绕组线圈和第二绕组线圈并排放置，第一第二小铁芯和第二第二小铁芯对插入含有第一铁芯的第一绕组线圈和第二绕组线圈内，其中，第一第二小铁芯的第一短片体位于第一绕组线圈和第二绕组线圈的收容槽的一端，第二第二小铁芯的第一短片体位于第一绕组线圈和第二绕组线圈的收容槽的另一端，第一第二小铁芯和第二第二小铁芯的第二短片体插入第一绕组线圈的收容槽内且并第一第二小铁芯的第二短片体抵靠在第一铁芯上，第一第二小铁芯和第二第二小铁芯的第三短片体插入第二绕组线圈的收容槽内；
步骤S3：磁场检测元件安装在第一绕组线圈的收容槽内并卡持在卡槽内；
步骤S4：第一第三大铁芯和第二第三大铁芯对插入第一绕组线圈和第二绕组线圈的收容槽内；其中，第一第三大铁芯的第一长片体位于第一绕组线圈和第二绕组线圈的收容槽的一端，第二第三大铁芯的第一长片体位于第一绕组线圈和第二绕组线圈的收容槽的另一端；第一第三大铁芯的第二长片体插入第一绕组线圈的收容槽内并抵靠在收容槽内壁上，第一第三大铁芯的第三长片体插入第二绕组线圈的收容槽内并抵靠第一第二小铁芯的第三短片体上；第二第三大铁芯的第二长片体插入第一绕组线圈的收容槽内并位于磁场检测元件和第一第三大铁芯的第二长片体之间，第二第三大铁芯的第三长片体插入第二绕组线圈的收容槽内并抵靠第一第三大铁芯的第三长片体上；
步骤S5：第一绕组线圈和第二绕组线圈的引脚均穿过电路板并固定在电路板上；
步骤S6：外壳下盖从下往上穿过电路板，外壳下盖的突出体位于第一绕组线圈和第二绕组线圈之间；
步骤S7：外壳上盖从上往下安装在外壳下盖上。
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| CN104931756A (zh) * | 2015-05-25 | 2015-09-23 | 山东航天电子技术研究所 | 一种适用于方形对插磁芯的电流传感器骨架 |
| KR101607025B1 (ko) * | 2014-10-31 | 2016-04-12 | 대성전기공업 주식회사 | 플럭스 게이트 전류 감지 유니트 |
| JP2016148645A (ja) * | 2015-02-12 | 2016-08-18 | 甲神電機株式会社 | 磁気コア及びこれを備えた磁気平衡式電流センサ |
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2018
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| 直流叠加脉冲电流波形宽频带电流传感器;杨晓光等;仪器仪表学报;第38卷(第12期);第3036-3043页 * |
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