CN112730946A - 一种磁通门磁路传感器 - Google Patents

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Abstract

一种磁通门磁路传感器，所述功能端子设置在所述电路板上，并且与所述第二反馈线圈骨架连接，所述磁晶片设置在所述探头骨架上，所述驱动电流线圈缠绕在所述探头骨架上，所述探头骨架设置在所述第二反馈线圈骨架内部，所述第一磁芯与所述第二磁芯相互配合并且设置在所述第二反馈线圈骨架两侧，所述第三磁芯设置在所述第一磁芯下侧，所述第二反馈线圈缠绕在所述第二反馈线圈骨架上，所述第一反馈线圈缠绕在所述第一反馈线圈骨架上并且连接在所述第二反馈线圈骨架的上侧；所述原边过流母线架设在所述第二反馈线圈骨架上，提升产品测量精度，磁通门原理电流传感器精度误差在0.5％以内，工作温度‑40～85度，全温区范围内精度误差500ppm，响应时间可以达到nS级别。

Description

一种磁通门磁路传感器
技术领域
本发明涉及漏电流传感器领域，尤其涉及一种磁通门磁路传感器。
背景技术
在需要对电流测量领域，测量方式有分流器、互感器、霍尔电流传感器几种方式，在一些特殊应用场合还有使用罗氏线圈来做电流检测。分流器只能串联在测量电路中，电流持续时间长了之后会引起分流器发热，精度误差相应变大，并且后端需要做隔离处理电路做信号提取，增加了应用成本；互感器可隔离测量，但是只能测量交流信号，无法测量直流信号；霍尔电流传感器可以做到隔离测量，同时可以测量交直流信号，但是霍尔电流传感器的核心器件为霍尔元件，霍尔元件的本质为半导体器件，带有本身性能的电性能漂移问题，在全温区范围内温度偏移比较大，虽然有做后端补偿，但是产品精度误差在温度影响下也只能控制在2％左右，响应时间在3uS以内。
发明内容
为解决上述问题，本技术方案提供一种磁通门磁路传感器。
为实现上述目的，本技术方案如下：
一种磁通门磁路传感器，包括功能端子、电路板、探头线圈针脚、磁晶片、驱动电流线圈、探头骨架、第一磁芯、第一反馈线圈针脚、第一反馈线圈、第一反馈线圈骨架、第二磁芯、第三磁芯、第二反馈线圈针脚、第二反馈线圈、原边过流母线以及第二反馈线圈骨架；
所述功能端子设置在所述电路板上，并且与所述第二反馈线圈骨架连接，所述磁晶片设置在所述探头骨架上，所述驱动电流线圈缠绕在所述探头骨架上，所述探头骨架设置在所述第二反馈线圈骨架内部，所述第一磁芯与所述第二磁芯相互配合并且设置在所述第二反馈线圈骨架两侧，所述第三磁芯设置在所述第一磁芯下侧，所述第二反馈线圈缠绕在所述第二反馈线圈骨架上，所述第一反馈线圈缠绕在所述第一反馈线圈骨架上并且连接在所述第二反馈线圈骨架的上侧；
所述原边过流母线架设在所述第二反馈线圈骨架上。
在一些实施例中，所述第一磁芯与所述第二磁芯呈U型，所述第一磁芯一侧凸设有卡合部，所述第二磁芯设有与所述卡合部相互配合的卡合腔。
在一些实施例中，所述第二反馈线圈骨架一端设有第一滑槽，所述第一反馈线圈骨架一端设有能滑入所述第一滑槽的第一安装部，所述第一安装部一侧设有第一台阶，所述第一滑槽一侧设有与所述第一台阶定位配合的定位部。
在一些实施例中，所述第二反馈线圈骨架另一端设有第二滑槽，所述第一反馈线圈骨架另一端设有与所述第二滑槽配合的第二安装部，所述第二安装部内侧设有第二台阶。
在一些实施例中，所述探头骨架上端设有用于放置所述磁晶片的容置腔。
在一些实施例中，所述第一磁芯的另一端与所述第二磁芯的另一端穿过所述第一反馈线圈骨架的内侧连接。
本申请有益效果为：提升产品测量精度，磁通门原理电流传感器精度误差在0.5％以内，工作温度-40～85度，全温区范围内精度误差500ppm，响应时间可以达到nS级别。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本发明实施例的整体结构示意图一；
图2是本发明实施例的部分结构示意图二；
图3是本发明实施例的部分结构示意图三；
图4是本发明实施例的磁晶片与探头骨架分解结构示意图；
图5是本发明实施例的整体分解结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参照图1-5所示，一种磁通门磁路传感器，包括功能端子1、电路板2、探头线圈针脚3、磁晶片4、驱动电流线圈5、探头骨架6、第一磁芯7、第一反馈线圈针脚8、第一反馈线圈9、第一反馈线圈骨架10、第二磁芯11、第三磁芯12、第二反馈线圈针脚13、第二反馈线圈14、原边过流母线15以及第二反馈线圈骨架16；
所述功能端子1设置在所述电路板2上，并且与所述第二反馈线圈骨架16连接，所述磁晶片4设置在所述探头骨架6上，所述驱动电流线圈5缠绕在所述探头骨架6上，所述探头骨架6设置在所述第二反馈线圈骨架16内部，所述第一磁芯7与所述第二磁芯11相互配合并且设置在所述第二反馈线圈骨架16两侧，所述第三磁芯12设置在所述第一磁芯7下侧，所述第二反馈线圈14缠绕在所述第二反馈线圈骨架16上，所述第一反馈线圈9缠绕在所述第一反馈线圈骨架10上并且连接在所述第二反馈线圈骨架16的上侧；
所述原边过流母线15架设在所述第二反馈线圈骨架16上。
磁通门方式是比较新颖的测量电流原理，磁通门原理无外乎两种方式，一种为平均电流法，一种为占空比法，无论哪种方式，都需要有一个灵敏的磁通门探头和整个磁场回路来做实现，本发明就是基于磁通门原理应用的一种磁路设计；
在探头骨架上放置一片高磁导率晶片(磁晶片)，然后在探头骨架上均匀绕制探头线圈，绕制好驱动线圈的探头骨架塞入到由第一磁芯和第二磁芯两个U型磁芯对插组合而成的闭环磁芯的U型气隙槽内，在闭环磁芯的两个相对臂上各放置一个绕制了第一反馈线圈的第一反馈线圈骨架和绕制了第二反馈线圈的第二反馈线圈骨架，带有表面圆形凸台的第三磁芯塞入到第一反馈线圈骨架的内壁，通过第三磁芯的紧配合结构，将第一磁芯和第二磁芯紧密结合，形成一个可靠的完整闭环磁路；探头线圈两端连接到后端处理电路板上，处理电路提供一个驱动电流，驱动探头线圈，在驱动电流的作用下，高磁导率晶片处于持续饱和状态，当原边母线有被测电流通过的时候，由于被测电流产生的磁场，打破了晶片的饱和状态，驱动电流做出相应的变化，维持晶片的饱和状态，后端处理电路采集到驱动电流的变化量，这个变化量可以通过平均电流法，也可以通过占空比法来做处理，处理后的信号通过反馈线圈反馈，该反馈信号跟原边电流的大小和方向是成线性关系的，通过这个反馈信号，就可以实时测量到原边电流的大小和方向的变化，通过PCB板的功能端子将该信号输出给到系统端，系统根据该信号做系统管控。
在本实施例中，所述第一磁芯7与所述第二磁芯11呈U型，所述第一磁芯7一侧凸设有卡合部，所述第二磁芯11设有与所述卡合部相互配合的卡合腔，快速组装，可紧贴配合。
在本实施例中，所述第二反馈线圈骨架16一端设有第一滑槽161，所述第一反馈线圈骨架10一端设有能滑入所述第一滑槽161的第一安装部101，所述第一安装部101一侧设有第一台阶102，所述第一滑槽161一侧设有与所述第一台阶102定位配合的定位部162，滑入安装可快速组装骨架，结构稳定可靠。
在本实施例中，所述第二反馈线圈骨架16另一端设有第二滑槽163，所述第一反馈线圈骨架10另一端设有与所述第二滑槽163配合的第二安装部103，所述第二安装部103内侧设有第二台阶104，定位安装，保证线圈安全间距。
在本实施例中，所述探头骨架6上端设有用于放置所述磁晶片4的容置腔61，配合安装磁晶片。
在本实施例中，所述第一磁芯7的另一端与所述第二磁芯11的另一端穿过所述第一反馈线圈骨架10的内侧连接。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请实施的范围，其他凡其原理和基本结构与本申请相同或近似的，均在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种磁通门磁路传感器，其特征在于：包括功能端子(1)、电路板(2)、探头线圈针脚(3)、磁晶片(4)、驱动电流线圈(5)、探头骨架(6)、第一磁芯(7)、第一反馈线圈针脚(8)、第一反馈线圈(9)、第一反馈线圈骨架(10)、第二磁芯(11)、第三磁芯(12)、第二反馈线圈针脚(13)、第二反馈线圈(14)、原边过流母线(15)以及第二反馈线圈骨架(16)；
所述功能端子(1)设置在所述电路板(2)上，并且与所述第二反馈线圈骨架(16)连接，所述磁晶片(4)设置在所述探头骨架(6)上，所述驱动电流线圈(5)缠绕在所述探头骨架(6)上，所述探头骨架(6)设置在所述第二反馈线圈骨架(16)内部，所述第一磁芯(7)与所述第二磁芯(11)相互配合并且设置在所述第二反馈线圈骨架(16)两侧，所述第三磁芯(12)设置在所述第一磁芯(7)下侧，所述第二反馈线圈(14)缠绕在所述第二反馈线圈骨架(16)上，所述第一反馈线圈(9)缠绕在所述第一反馈线圈骨架(10)上并且连接在所述第二反馈线圈骨架(16)的上侧；
所述原边过流母线(15)架设在所述第二反馈线圈骨架(16)上。
2.根据权利要求1所述的一种磁通门磁路传感器，其特征在于：所述第一磁芯(7)与所述第二磁芯(11)呈U型，所述第一磁芯(7)一侧凸设有卡合部，所述第二磁芯(11)设有与所述卡合部相互配合的卡合腔。
3.根据权利要求2所述的一种磁通门磁路传感器，其特征在于：所述第二反馈线圈骨架(16)一端设有第一滑槽(161)，所述第一反馈线圈骨架(10)一端设有能滑入所述第一滑槽(161)的第一安装部(101)，所述第一安装部(101)一侧设有第一台阶(102)，所述第一滑槽(161)一侧设有与所述第一台阶(102)定位配合的定位部(162)。
4.根据权利要求3所述的一种磁通门磁路传感器，其特征在于：所述第二反馈线圈骨架(16)另一端设有第二滑槽(163)，所述第一反馈线圈骨架(10)另一端设有与所述第二滑槽(163)配合的第二安装部(103)，所述第二安装部(103)内侧设有第二台阶(104)。
5.根据权利要求4所述的一种磁通门磁路传感器，其特征在于：所述探头骨架(6)上端设有用于放置所述磁晶片(4)的容置腔(61)。
6.根据权利要求5所述的一种磁通门磁路传感器，其特征在于：所述第一磁芯(7)的另一端与所述第二磁芯(11)的另一端穿过所述第一反馈线圈骨架(10)的内侧连接。
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