CN113189394B - 一种石墨烯电流传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石墨烯电流传感器，属于石墨烯传感器技术领域，包括保护壳体，所述保护壳体内腔底部活动连接有支撑机构，所述支撑机构外侧壁插置连接有散热机构。本发明中，热量能够通过吸热的散热壳进行吸收，散热壳外部的导热垫能够将热量导入保护壳体内，同时能够通过外部多个排风孔增大与空气接触的面积，继而能够有效对内部固定的石墨烯感电元件进行散热处理，继而能够有效避免热量堆积影响到石墨烯感电元件的工作效率和耐用寿命，并且通过冲压设计的散热壳有效提高石墨烯感电元件的插入定位准确性，降低处理维护难度，同时能够通过吸热的散热壳进行支撑防护，避免外部冲击影响到石墨烯感电元件的工作精度。

Description

一种石墨烯电流传感器

技术领域

本发明属于石墨烯传感器技术领域，尤其涉及一种石墨烯电流传感器。

背景技术

石墨烯是一种碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料，具有优异的光学、电学和力学特性，由于石墨烯的导电和导热特性，现有通过石墨烯制备的电流传单器来提高耐用寿命和感电精度。

中国专利文献CN110780105B公开了一种石墨烯电流传感器。石墨烯电流传感器包括套筒、感应导线和检测电路，套筒内侧用于固定待测导线。感应导线设置于所述套筒外侧，用于根据所述待测导线产生的感应电流，产生感应电压。检测电路与所述感应导线电连接，用于检测所述感应导线产生的所述感应电压，并根据所述感应电压与所述待测导线的电流之间的预设映射关系，计算所述待测导线的电流。其中，感应导线的材料为石墨烯金属复合材料。采用感应导线检测待测导线的电流不会产生磁饱和现象，扩大了石墨烯电流传感器的应用范围，但在实际使用时，缺乏对石墨烯材料的导热调节，石墨烯材料的热传导能力没有被很好的利用，在大量电流通过时容易因内部石墨烯感应导线的吸热升温而导致待测电流的精度下降，不能很好的满足使用需要。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决石墨烯材料的热传导能力没有被很好的利用，在大量电流通过时容易因内部石墨烯感应导线的吸热升温而导致待测电流的精度下降，不能很好的满足使用需要的问题，而提出的一种石墨烯电流传感器。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种石墨烯电流传感器，包括保护壳体，所述保护壳体内腔底部活动连接有支撑机构，所述支撑机构外侧壁插置连接有散热机构，且散热机构内腔放置有若干石墨烯感电元件，所述保护壳体一侧固定安装有接线螺纹盖，且保护壳体后侧连通有连接套管，所述连接套管内腔连接有连接线缆，且连接线缆与支撑机构相连通，所述保护壳体外侧壁套设有装配机构。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述装配机构包括安装板，所述安装板顶部固定连接有连杆，所述连杆顶部固定连接有卡箍，所述卡箍相邻一侧均固定连接有阶装块，且两侧阶装块相贴合，且阶装块一侧对应位置开设有螺纹孔，且两侧螺纹孔之间通过固定螺钉连接，且卡箍套设在保护壳体外部，且安装板两侧均开设有安装孔，且卡箍的横截面形状为圆形，且卡箍内腔的直径与保护壳体的直径相等，且卡箍与保护壳体通过固定螺钉紧密配合。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述支撑机构包括底座，所述底座一侧固定连接有若干接电柱，且接电柱一侧嵌设有连接端子，且接电柱和连接端子均为铜制导电构件，所述接电柱末端与连接线缆一侧相连通，所述底座一侧固定连接有密封座，且密封座的横截面形状与石墨烯感电元件相匹配，且密封座的柔性导热塑胶垫圈，且石墨烯感电元件通过密封座与散热机构紧密配合。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述底座四角处均贴合有弹力垫片，且弹力垫片固定连接在保护壳体内腔一侧，所述弹力垫片顶部固定连接有若干凸块，且凸块的横截面形状为三角形，且若干凸块倾斜面一侧与对应位置散热机构相贴合，所述弹力垫片为弹簧钢构件，且弹力垫片的横截面形状为L形。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述散热机构包括散热壳，所述散热壳一侧开设有若干接线孔，散热壳通过接线孔与一侧支撑机构相套接，且散热壳一侧还开设有装配孔，且装配孔与石墨烯感电元件插置连接，且石墨烯感电元件末端与支撑机构一侧相套接，且石墨烯感电元件一侧与支撑机构一侧接线端子相贴合，所述散热壳外侧壁开设有若干排风孔，且散热壳外部还固定连接有导热垫，且导热垫固定贴合在保护壳体内腔一侧。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述接线螺纹盖外侧壁开设有外螺纹，且保护壳体内腔与接线螺纹盖对应位置开设有内螺纹，且接线螺纹盖通过螺纹与保护壳体内腔螺纹连接，且接线螺纹盖内腔固定连接有若干接线线缆，且接线线缆为铜制导电线缆，且接线螺纹盖和保护壳体之间填充有密封垫圈。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述石墨烯感电元件包括石墨烯基体，所述石墨烯基体顶部喷涂有导电银基层，且导电银基层顶部涂覆有导电耐磨涂层。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述石墨烯感电元件的石墨烯基体和导线银基层通过静压贴合，且导电耐磨涂层为氟碳耐磨层。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述连接套管为塑胶弹力套管，且连接套管内腔填充有防水胶垫。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明中，当石墨烯感电元件通过接线端子和接电柱接收到外部电流信号产热时，热量能够通过外部套设的吸热散热壳体进行吸热，热量能够通过吸热的散热壳进行吸收，散热壳外部的导热垫能够将热量导入保护壳体内，同时能够通过外部多个排风孔增大与空气接触的面积，继而能够有效对内部固定的石墨烯感电元件进行散热处理，继而能够有效避免热量堆积影响到石墨烯感电元件的工作效率和耐用寿命，并且通过冲压设计的散热壳有效提高石墨烯感电元件的插入定位准确性，降低处理维护难度，同时能够通过吸热的散热壳进行支撑防护，避免外部冲击影响到石墨烯感电元件的工作精度。

2、本发明中，通过设计的支撑机构，当石墨烯感电元件卡入装配孔后，能够通过一侧接电柱实现对石墨烯感电元件的连通支撑，同时能够通过后侧密封座对前端石墨烯感电元件的固定卡接，密封套能够对石墨烯感电元件外部进行套接限位，实现对石墨感电元件的固定支撑，提高对外部冲击的防护能力，同时接线柱和底座能够通过四周处的弹力垫片实现对底座的限位固定，并且弹力垫片能够通过多轴的弹力垫片实现对底座的卡接固定，避免底座发生偏移晃动，提高限位固定稳定性，并且方便将底座自保护壳体内进出抽出维护。

3、本发明中，通过设计的装配机构，卡箍能够通过顶部的螺纹孔实现对保护壳体的装配，并且在螺纹孔固定后，能够通过卡箍在保护壳体外的偏转实现对多轴角度的装配固定，并且安装板顶部两侧的安装孔能够提高装配的适配能力，实现保护装配稳定性。

附图说明

图1为本发明提出的一种石墨烯电流传感器的拆分结构示意图；

图2为本发明提出的一种石墨烯电流传感器的立体结构示意图；

图3为本发明提出的一种石墨烯电流传感器的散热机构装配结构示意图；

图4为本发明提出的一种石墨烯电流传感器的散热机构结构示意图；

图5为本发明提出的一种石墨烯电流传感器的支撑机构立体结构示意图；

图6为本发明提出的一种石墨烯电流传感器的石墨烯感电元件立体结构示意图；

图7为本发明提出的一种石墨烯电流传感器的石墨烯感电元件的表面剖面结构示意图。

图例说明：

1、保护壳体；2、连接套管；3、连接线缆；4、装配机构；401、安装板；402、安装孔；403、连杆；404、卡箍；405、螺纹孔；5、支撑机构；501、弹力垫片；502、凸块；503、底座；504、接电柱；505、连接端子；506、密封座；6、散热机构；601、散热壳；602、排风孔；603、装配孔；604、接线孔；605、导热垫；7、接线螺纹盖；8、石墨烯感电元件；9、密封垫圈。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种石墨烯电流传感器，包括保护壳体1，所述保护壳体1内腔底部活动连接有支撑机构5，所述支撑机构5外侧壁插置连接有散热机构6，且散热机构6内腔放置有若干石墨烯感电元件8，所述保护壳体1一侧固定安装有接线螺纹盖7，且保护壳体1后侧连通有连接套管2，所述连接套管2内腔连接有连接线缆3，且连接线缆3与支撑机构5相连通，所述装配机构4包括安装板401，所述安装板401顶部固定连接有连杆403，所述连杆403顶部固定连接有卡箍404，所述卡箍404相邻一侧均固定连接有阶装块，且两侧阶装块相贴合，且阶装块一侧对应位置开设有螺纹孔405，且两侧螺纹孔405之间通过固定螺钉连接，且卡箍404套设在保护壳体1外部，且安装板401两侧均开设有安装孔402，且卡箍404的横截面形状为圆形，且卡箍404内腔的直径与保护壳体1的直径相等，且卡箍404与保护壳体1通过固定螺钉紧密配合，所述支撑机构5包括底座503，所述底座503一侧固定连接有若干接电柱504，且接电柱504一侧嵌设有连接端子505，且接电柱504和连接端子505均为铜制导电构件，所述接电柱504末端与连接线缆3一侧相连通，所述底座503一侧固定连接有密封座506，且密封座506的横截面形状与石墨烯感电元件8相匹配，且密封座506的柔性导热塑胶垫圈，且石墨烯感电元件8通过密封座506与散热机构6紧密配合，所述连接套管2为塑胶弹力套管，且连接套管2内腔填充有防水胶垫，所述保护壳体1外侧壁套设有装配机构4。

实施方式具体为：通过连接套管2能够实现对一侧连接线缆3的封闭贴合，同时通过连接套管2内腔填充有防水胶实现对连接线缆3和保护壳体1内腔的防水填充，提高防水能力，避免内部石墨烯感电元件8发生损坏，通槽形状的安装孔402能够适配螺钉装配的需要，并且通过固定螺钉装配的卡箍404能够适配不同保护壳体1的外壁之间，并且连杆403能够保证装配稳定性，提高支撑效果，密封座506能够提高对卡入的石墨烯感电元件8的套接贴合稳定性，且柔性的密封座506能够保证卡入后的套接贴合紧密性。

所述底座503四角处均贴合有弹力垫片501，且弹力垫片501固定连接在保护壳体1内腔一侧，所述弹力垫片501顶部固定连接有若干凸块502，且凸块502的横截面形状为三角形，且若干凸块502倾斜面一侧与对应位置散热机构6相贴合，所述弹力垫片501为弹簧钢构件，且弹力垫片501的横截面形状为L形，所述散热机构6包括散热壳601，所述散热壳601一侧开设有若干接线孔604，散热壳601通过接线孔604与一侧支撑机构5相套接，且散热壳601一侧还开设有装配孔603，且装配孔603与石墨烯感电元件8插置连接，且石墨烯感电元件8末端与支撑机构5一侧相套接，且石墨烯感电元件8一侧与支撑机构5一侧接线端子相贴合，所述散热壳601外侧壁开设有若干排风孔602，且散热壳601外部还固定连接有导热垫605，且导热垫605固定贴合在保护壳体1内腔一侧。

实施方式具体为：弹力垫片501能够保证底座503卡入后的限位能力，避免底座503在保护壳体1内发生偏移，有效提高装配稳定性，并且装配孔603能够方便石墨烯感电元件8的卡入，并且通过预埋的接线端子实现对石墨烯感电元件8的端子连通，并且若干排风孔602能够显著增大散热面积，提高散热处理需要，所述接线螺纹盖7外侧壁开设有外螺纹，且保护壳体1内腔与接线螺纹盖7对应位置开设有内螺纹，且接线螺纹盖7通过螺纹与保护壳体1内腔螺纹连接，且接线螺纹盖7内腔固定连接有若干接线线缆，且接线线缆为铜制导电线缆，且接线螺纹盖7和保护壳体1之间填充有密封垫圈9，接线螺纹盖7能够方便内外螺纹实现与后侧保护壳体1的装配，有利于对内部石墨烯感电元件8的接线维护。

所述石墨烯感电元件8包括石墨烯基体，所述石墨烯基体顶部喷涂有导电银基层，且导电银基层顶部涂覆有导电耐磨涂层，所述石墨烯感电元件8的石墨烯基体和导线银基层通过静压贴合，且导电耐磨涂层为氟碳耐磨层。

实施方式具体为：通过在石墨烯基体内混入一定量的导电银基层，继而能够实现对石墨烯基体的导电改性，实现感电元件的导电性能增强，同时能够通过喷涂的导电耐磨涂层实现对表面的耐磨和导电改性，有效延长石墨烯感电元件8的耐用寿命，保证可持续利用能力。

工作原理：使用时，当石墨烯感电元件8卡入装配孔603后，能够通过一侧接电柱504实现对石墨烯感电元件8的连电，且石墨烯感电元件8末端能够插置入后侧密封座506内，同时接线柱和底座503能够通过四周处的弹力垫片501对底座503的限位固定，当散热机构6和石墨烯感电元件8与后侧支撑机构5和接电柱504套接后，通过加入密封垫圈9后，将接线螺纹盖7与保护壳体1螺纹连接，并且当两侧预留线缆接通后，石墨烯感电元件8通过接线端子和接电柱504接收到外部电流信号产热时，热量能够通过外部套设的吸热散热壳601体进行吸热，热量能够通过吸热的散热壳601进行吸收，散热壳601外部的导热垫605能够将热量导入保护壳体1内，在对保护壳体1装配式，通过调节卡箍404在保护壳体1外偏转，偏转后卡箍404能够通过顶部的螺纹孔405实现对保护壳体1的装配，并且在螺纹孔405固定后，能够通过一侧连杆403末端连接的安装板401和安装孔402进行装配。

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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种石墨烯电流传感器，包括保护壳体（1），其特征在于，所述保护壳体（1）内腔底部活动连接有支撑机构（5），所述支撑机构（5）外侧壁插置连接有散热机构（6），且散热机构（6）内腔放置有若干石墨烯感电元件（8），所述保护壳体（1）一侧固定安装有接线螺纹盖（7），且保护壳体（1）后侧连通有连接套管（2），所述连接套管（2）内腔连接有连接线缆（3），且连接线缆（3）与支撑机构（5）相连通，所述保护壳体（1）外侧壁套设有装配机构（4）；

所述支撑机构（5）包括底座（503），所述底座（503）一侧固定连接有若干接电柱（504），且接电柱（504）一侧嵌设有连接端子（505），且接电柱（504）和连接端子（505）均为铜制导电构件，所述接电柱（504）末端与连接线缆（3）一侧相连通，所述底座（503）一侧固定连接有密封座（506），且密封座（506）的横截面形状与石墨烯感电元件（8）相匹配，且密封座（506）的柔性导热塑胶垫圈，且石墨烯感电元件（8）通过密封座（506）与散热机构（6）紧密配合；

所述散热机构（6）包括散热壳（601），所述散热壳（601）一侧开设有若干接线孔（604），散热壳（601）通过接线孔（604）与一侧支撑机构（5）相套接，且散热壳（601）一侧还开设有装配孔（603），且装配孔（603）与石墨烯感电元件（8）插置连接，且石墨烯感电元件（8）末端与支撑机构（5）一侧相套接，且石墨烯感电元件（8）一侧与支撑机构（5）一侧连接端子（505）相贴合，所述散热壳（601）外侧壁开设有若干排风孔（602），且散热壳（601）外部还固定连接有导热垫（605），且导热垫（605）固定贴合在保护壳体（1）内腔一侧。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯电流传感器，其特征在于，所述装配机构（4）包括安装板（401），所述安装板（401）顶部固定连接有连杆（403），所述连杆（403）顶部固定连接有卡箍（404），所述卡箍（404）相邻一侧均固定连接有阶装块，且两侧阶装块相贴合，且阶装块一侧对应位置开设有螺纹孔（405），且两侧螺纹孔（405）之间通过固定螺钉连接，且卡箍（404）套设在保护壳体（1）外部，且安装板（401）两侧均开设有安装孔（402），且卡箍（404）的横截面形状为圆形，且卡箍（404）内腔的直径与保护壳体（1）的直径相等，且卡箍（404）与保护壳体（1）通过固定螺钉紧密配合。

3.根据权利要求1所述的一种石墨烯电流传感器，其特征在于，所述底座（503）四角处均贴合有弹力垫片（501），且弹力垫片（501）固定连接在保护壳体（1）内腔一侧，所述弹力垫片（501）顶部固定连接有若干凸块（502），且凸块（502）的横截面形状为三角形，且若干凸块（502）倾斜面一侧与对应位置散热机构（6）相贴合，所述弹力垫片（501）为弹簧钢构件，且弹力垫片（501）的横截面形状为L形。

4.根据权利要求1所述的一种石墨烯电流传感器，其特征在于，所述接线螺纹盖（7）外侧壁开设有外螺纹，且保护壳体（1）内腔与接线螺纹盖（7）对应位置开设有内螺纹，且接线螺纹盖（7）通过螺纹与保护壳体（1）内腔螺纹连接，且接线螺纹盖（7）内腔固定连接有若干接线线缆，且接线线缆为铜制导电线缆，且接线螺纹盖（7）和保护壳体（1）之间填充有密封垫圈（9）。

5.根据权利要求1所述的一种石墨烯电流传感器，其特征在于，所述石墨烯感电元件（8）包括石墨烯基体，所述石墨烯基体顶部喷涂有导电银基层，且导电银基层顶部涂覆有导电耐磨涂层。

6.根据权利要求5所述的一种石墨烯电流传感器，其特征在于，所述石墨烯感电元件（8）的石墨烯基体和导线银基层通过静压贴合，且导电耐磨涂层为氟碳耐磨层。

7.根据权利要求1所述的一种石墨烯电流传感器，其特征在于，所述连接套管（2）为塑胶弹力套管，且连接套管（2）内腔填充有防水胶垫。

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