CN114171301B - 磁屏蔽型电流互感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁屏蔽型电流互感器。根据本发明的一实施例的磁屏蔽型电流互感器包括：磁芯模块，包括多次缠绕板状带的环形铁芯、用于容纳所述铁芯的线圈架以及缠绕在线圈架的外周面上的线圈；屏蔽部件，由铁制成，围绕磁芯模块的外周面和两侧面并在两侧面的中心处具有贯通孔；以及外壳，用于保护磁芯模块和所述屏蔽部件。根据所述实施例，由于从外部施加的磁场通过屏蔽部件形成磁路，因此外部磁场不被传送到磁芯模块，从而能够稳定地屏蔽外部磁场的影响。

Description

磁屏蔽型电流互感器

本申请为申请号201680071713.4、申请日2016年12月9日的名称为“磁屏蔽型电流互感器”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种电流互感器，更具体地，涉及可以屏蔽从外部施加的磁场并实现小型化的磁屏蔽型电流互感器。

背景技术

通常，在家庭和工厂等使用的电表分为机械式电表和电子式电表，其中，电子式电表由于具有高可靠性、稳定的抄表和小型化等优点而普遍化。近年来，出现了具备远程抄表功能或按在建筑物内部的每个电子设备的抄表功能的智能仪表。

这种电子式电表检测电流和电压以计算电力的使用量，此时，通过使用如电流互感器、分流电阻、霍尔效应传感器、罗戈夫斯基线圈等电流传感器等检测电流。

在上述电流传感器中，满足如功耗、电绝缘、根据温度的输出变化率、DC偏移等主要特性且相对低价的电流互感器在电子式电表中占很大的比重。

上述电流互感器通过将来自电源的大电流转换为小电流来检测电流，并根据转换比率检测实际供应的电流。其中，转换比率由缠绕在电流互感器的铁芯上的线圈的匝数决定。

上述电流互感器在内部具有特定组成的铁芯，因此如果受到来自外部的一定量级或更大的磁场的影响，则在铁芯中产生的磁通量失真或抵消，因此无法实现正确的变流，从而电流检测产生错误。

通过使用这样的原理，出现通过使用电表外部的磁体来产生磁场以减少电力使用量的所谓“盗电”。尤其，在守法精神水平较低的地区(例如，欠发达国家)，有使用磁铁的盗电增加的趋势。

为了解决上述问题，通过充分确保电流互感器与电表的外壳之间的距离来减少外部的磁体所带来的影响，但由于不必要地增加电流互感器与电表的外壳之间的距离而电表的整体尺寸增加，这与装置的小型化趋势相反。尤其，由于通常在电表的内部电流互感器以偏向一侧的方式布置，因此上述方法进一步增加电表的尺寸，不大适用。

因此，迫切需要开发一种电流互感器，所述电流互感器不仅可以屏蔽外部磁场的影响，而且可以以低成本实现电表的小型化和电流互感器本身的小型化。

发明内容

技术问题

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种磁屏蔽型电流互感器，所述电流互感器能够屏蔽从外部施加的磁场，可以以低成本实现，并且有助于电流互感器本身的小型化和电表的小型化。

解决问题的方案

为了达到上述目的，本发明提供一种磁屏蔽型电流互感器，其特征在于，包括：磁芯模块，包括多次缠绕板状带的环形铁芯、用于容纳所述铁芯的线圈架以及缠绕在所述线圈架的外周面上的线圈；屏蔽部件，由铁制成，围绕所述磁芯模块的外周面和两侧面并在所述两侧面的中心处具有贯通孔；以及外壳，用于保护所述磁芯模块和所述屏蔽部件。

根据本发明的优选实施例，所述屏蔽部件可以呈内部具有中空部的圆筒形状，所述圆筒可以由沿外周面分离的一对屏蔽壳形成，所述贯通孔可以设置在所述一对屏蔽壳的各侧面。

并且，所述一对屏蔽壳的形成所述外周面的侧壁的大小可以均匀。

并且，所述一对屏蔽壳的形成所述外周面的侧壁的大小可以相互不同。

并且，所述一对屏蔽壳中一个屏蔽壳的形成所述外周面的侧壁的宽度与所述圆筒的外周面的宽度可以相同，所述一对屏蔽壳中另一个屏蔽壳可以呈板状。

并且，所述一对屏蔽壳在所述外周面的分离部分可以包括用于抽出所述线圈的凹槽部。

并且，所述贯通孔的内径可以大于所述磁芯模块的外径。

并且，所述线圈架可以包括：线圈架壳，在位于内部的圆筒形侧壁和所述外周面之间的空间容纳所述铁芯；以及线圈架盖，在中心处包括贯通孔，用于覆盖所述线圈架壳。

并且，所述线圈架壳可以以过盈配合方式与所述线圈架盖结合。

并且，所述线圈架壳还可包括：第一台阶部，设置在所述圆筒形侧壁的内侧；及第二台阶部，设置在所述外周面的内侧，其中，所述线圈架盖包括突出部，所述突出部沿着所述贯通孔向所述线圈架壳侧延伸形成，而且，所述线圈架盖的外周边安置在所述第一台阶部，所述突出部安置在所述第二台阶部。

并且，所述线圈可在其外面上具有绝缘涂料或绝缘胶带。

并且，所述磁屏蔽型电流互感器还可包括环氧树脂，所述环氧树脂模制在所述屏蔽部件的中空部和所述外壳的内部。

并且，所述外壳可以包括：第一壳体，在与所述屏蔽部件的贯通孔形成同心圆的圆筒形侧壁与沿着外周面设置的外壁之间形成有空间；以及第二壳体，在与所述第一壳体的圆筒形侧壁形成同心圆的圆筒形侧壁与沿着外周面设置的外壁之间形成有空间，其中，在所述第一壳体和所述第二壳体的空间可以容纳所述磁芯模块和所述屏蔽部件。

并且，所述外壳还可包括：结合环，设置在所述第一壳体的外周面上；以及结合槽，设置在所述第二壳体的外周面上的与所述结合环相对应的位置。

发明的效果

根据本发明，屏蔽部件围绕磁芯模块的外周面和两侧面，从而外部施加的磁场通过屏蔽部件形成磁路，因此外部磁场不被传递到磁芯模块，以便能够稳定地屏蔽外部磁场的影响。

并且，在本发明中，通过低价的铁实现屏蔽部件，从而可以满足外部磁场的屏蔽性能并降低电流互感器的制造成本。

并且，在本发明中，将内部具有中空部的圆筒形状的屏蔽部件设置成沿着外周面分离成预定大小，使得磁芯模块易于容纳在屏蔽部件中，从而可以提高制造工序上的方便性。

并且，在本发明中，通过具有优良屏蔽力的铁构成屏蔽部件，从而无需在电流互感器与电表的外壳之间保持距离，因此不仅可以实现电流互感器的小型化而且可以使电表的整体尺寸小型化。

附图说明

图1为示出根据本发明的一实施例的磁屏蔽型电流互感器的透视图。

图2为示出图1的分解透视图。

图3为示出图1的磁芯模块的详细分解透视图。

图4为图1的截面图。

图5为示出在根据本发明的一实施例的磁屏蔽型电流互感器中屏蔽部件的另一个例子的透视图。

图6为示出包括根据本发明的一实施例的磁屏蔽型电流互感器的电表的结构的框图。

具体实施方式

在下文中，参考附图，会对本发明的实施方式进行详细描述，使得本发明可被本领域技术人员容易地实施。但是，应当注意的是，本发明并不限于这些实施方式，而可以多种其它方式实施。为了说明的简洁，在附图中，与描述无关的部件被省略，且纵贯全文，相同的参考数字表示相同的部件。

如图1至图4所示，根据本发明的一实施例的磁屏蔽型电流互感器100包括磁芯模块101、屏蔽部件150及外壳160。

当电力线或电源线布置在设置于所述磁芯模块101的中心处的贯通孔102中时，所述磁芯模块101使由流过所述电力线或电力线的电流感应的磁力引起的电流激励，以检测电流量。上述磁芯模块101包括铁芯110、线圈架120和线圈130。

所述铁芯110呈多次缠绕板状带的环形状。此时，所述铁芯110可以由非晶合金带形成。

所述线圈架120在其内部容纳所述铁芯110。上述线圈架120可以包括线圈架壳120a和线圈架盖120b。

所述线圈架壳120a呈圆筒形状，其一侧开放，且在其内部可以具有与所述铁芯110的内圆形成同心圆的圆筒形侧壁122。此时，在所述线圈架壳120a中，所述圆筒形侧壁122和外周面之间的空间121可以容纳环形状的所述铁芯110。

所述线圈架盖120b呈在中心处具有贯通孔125的板状的环形状，且覆盖所述线圈架壳120a的一侧的开放部分。其中，所述贯通孔125的内径可以与由所述圆筒形侧壁122形成的内径实际上相同。

此时，所述线圈架壳120a可以以过盈配合方式与所述线圈架盖120b结合。作为一例，如图3所示，所述线圈架壳120a可以包括：第一台阶部123，设置在所述圆筒形侧壁122的内侧；及第二台阶部124，设置在所述线圈架壳120a的外周面的内侧。并且，所述线圈架盖120b包括突出部126，所述突出部126沿着所述贯通孔125向所述线圈架壳120a侧延伸形成。

其中，所述第一台阶部123可以具有与所述突出部126的长度相对应的大小的台阶，所述第二台阶部124可以具有与所述线圈架盖120b的厚度相对应的大小的台阶。

如上所述，在所述线圈架壳120a的所述圆筒形侧壁122的内侧和外周面的内侧分别包括所述第一台阶部123和所述第二台阶部124，从而所述线圈架盖120b的外周边可以安置在所述第一台阶部123，且所述突出部126可以安置在所述第二台阶部124。

此时，所述线圈架盖120b的外径与在所述线圈架壳120a中形成在所述第一台阶部123的内径实际上相同，所述线圈架盖120b的所述贯通孔125的内径，即，通过所述突出部126形成的内径与在所述线圈架壳120a的外周面的内侧通过所述第二台阶部124形成的内径实际上相同，因此，所述线圈架盖120b可以在所述线圈架壳120a的开放侧以过盈配合方式结合。

所述线圈130产生基于在所述铁芯110中感应的磁力的电流。上述线圈130可以沿着所述线圈架120的外周面缠绕。此时，所述线圈130可以以根据所决定的电流转换比率的匝数缠绕。

如上的所述线圈130可以在其外面上包括所述绝缘材料140以防止与由导电铁制成的所述屏蔽部件150的电连接。例如，所述绝缘材料140可以是绝缘涂料或绝缘胶带。

所述屏蔽部件150围绕所述磁芯模块101的外周面和两侧面。上述屏蔽部件150由低价的铁制成，在所述磁芯模块101的两侧面的中心处具有贯通孔151。

此时，所述贯通孔151的内径小于所述磁芯模块101的贯通孔102的直径，且大于穿过所述贯通孔102的电源线的直径，使得屏蔽部件150完全围绕磁芯模块101。

如上所述，通过由低价的铁制成的所述屏蔽部件150围绕所述磁芯模块101的外周面和两侧面，从而外部施加的磁场可以通过所述屏蔽部件150形成磁路。从而，由于外部磁场不被传递到所述磁芯模块101，因此可以满足外部磁场的屏蔽性能并降低所述磁屏蔽型电流互感器100的制造成本。

如图2所示，屏蔽部件150呈在内部具有中空部152的圆筒形状，且由沿着所述圆筒的外周面分离的一对屏蔽壳150a、150b构成。此时，所述磁芯模块101可以安置在所述中空部152，使得所述屏蔽部件150围绕所述磁芯模块101。

作为一例，所述一对屏蔽壳150a、150b可以具有一侧开放且另一侧的中心处具有所述贯通孔151的相同的形状。即，所述一对屏蔽壳150a、150b的形成所述外周面的侧壁153的大小可以均匀(参照图2)。此时，所述贯通孔151可以设置在所述一对屏蔽壳150a、150b的各侧面的相对应的位置。

虽然在本实施例中图示并说明了所述一对屏蔽壳150a、150b具有均匀大小的侧壁153，但本发明不限于此，而所述一对屏蔽壳150a、150b可以具有不同大小的侧壁以完全围绕所述磁芯模块101。即，所述屏蔽部件150可以具有在其外周面上的任意位置分离的形状。

其中，所述一对屏蔽壳150a、150b可以在形成外周面的所述侧壁153的分离部分包括用于抽出所述线圈130的所述凹槽部154。

如上所述，在内部具有中空部152的圆筒形状的所述屏蔽部件150沿着侧壁153分离，且在所述侧壁153具有所述凹槽部154以抽出所述线圈130，从而，所述磁芯模块101可容易容纳在所述屏蔽部件150中，以能够提高制造工序上的方便性。

所述外壳160具有保护在内部结合有所述磁芯模块101的所述屏蔽部件150的功能，且可以由一对壳体160a、160b构成。

其中，所述第一壳体160a和所述第二壳体160b可以分别包括与所述屏蔽部件150的所述贯通孔151形成同心圆的圆筒形侧壁161、161’。此时，在所述侧壁161、161’与沿着外周面设置的外壁162、162’之间形成的空间163、163’用于容纳所述磁芯模块101和所述屏蔽部件150。

并且，所述外壳160的所述第一壳体160a的所述侧壁161的外侧可以包括结合环164，所述第二壳体的所述侧壁161’中与所述结合环164相对应的位置可以包括结合槽165。

通过如上所述的结合环164和结合槽165使形成所述外壳160的所述第一壳体160a和所述第二壳体160b可以相结合。

另外，所述磁屏蔽型电流互感器100还可包括所述环氧树脂170，所述环氧树脂170模制在所述屏蔽部件150的所述中空部152和所述外壳160的内部。上述环氧树脂170不仅固定所述外壳160内部的所述磁芯模块101和所述屏蔽部件150，还可以保护所述外壳160内部的所述磁芯模块101和所述屏蔽部件150以免受外部的物理化学冲击。

如上所述，通过使具有磁屏蔽特性的所述环氧树脂170模制在所述外壳160的内部，除了所述屏蔽部件150的屏蔽功能之外，还提供附加的屏蔽功能，因此在使用具有较小厚度的屏蔽部件的同时，还能够进一步屏蔽外部磁场的影响，由此可以使所述磁屏蔽型电流互感器100小型化。

如图4所示，在如上所述的磁屏蔽型电流互感器100中，所述线圈130缠绕在容纳所述铁芯110的所述线圈架120的外部，从而形成所述磁芯模块101。

此时，所述磁芯模块101可以容纳于具有与外部隔绝的形式的所述屏蔽部件150中，所述屏蔽部件150可以安装在所述外壳160中。其中，可以将所述环氧树脂170模制在所述屏蔽部件150与所述磁芯模块101之间或在所述屏蔽部件150与所述外壳160之间。

作为另一例子，如图5所示，在根据本发明的实施例的所述磁屏蔽型电流互感器100中，所述屏蔽部件150’可以由一个壳体150a’和板状的盖子150b’构成。

作为一例，构成所述屏蔽部件150’的一对屏蔽壳中的一个150a’的侧壁153’的宽度可以与所述屏蔽部件150’的外周面的宽度相同，一对屏蔽壳中的另一个150b’可以呈环形状的板状。

即，一个壳体150a’呈圆筒形状，其一侧开口且另一侧可以在其中心处具有贯通孔151’。此时，所述壳体150b’可以在开口侧具有用于抽出所述线圈130的凹槽部154’，所述盖子150b’可以在其中心处具有贯通孔151”。

通过如上所述的构成，所述磁芯模块101可以完全容纳于通过所述壳体150a’的所述侧壁153’形成的内部的中空部152’中，在此状态下，所述盖子150b’覆盖所述壳体150a’的开口侧，从而所述屏蔽部件150’可以覆盖所述磁芯模块101的外周面和两侧面，以便屏蔽对于所述磁芯模块101的外部磁场的影响。

如上所述的磁屏蔽型电流互感器100设置在电表内部，以检测电源的电流，从而用于计算电力量。

如图6所示，电表10包括电力计算部11、电力显示部12及磁屏蔽型电流互感器100。

所述电力计算部11可以根据通过所述磁屏蔽型电流互感器100检测的电流量计算所消费的电力量。此时，所述电力计算部11可以通过根据所述磁屏蔽型电流互感器100的所述线圈130的匝数将检测的电流量变换成实际电流量来计算电力量。

所述电力显示部11可以显示通过所述电力计算部12计算的电力量。所述电力显示部12可以为由LCD或LED构成的显示装置。

如上所述构成的所述电表10由于所述磁屏蔽型电流互感器100屏蔽外部磁场而免受外部磁场的影响，可以没有误差地测量电力量，由此能够防止盗电。

并且，在所述电表10中将所述磁屏蔽型电流互感器100布置成与外壳靠近的情况下，也不受外部磁场的影响，从而可以省略不必要的空间并紧凑地布置，因此能够减小整体尺寸以实现小型化。

如上对本发明的一实施例进行说明，但本发明的主旨并不限于本发明中的实施例，本领域的技术人员在相同主旨范围内，可通过对构成要件的附加、修改、删除、增加等容易地提出其它实施例，而这些属于本发明的主旨范围。

Claims (4)

1.一种磁屏蔽型电流互感器，其特征在于，应用于电表，所述电表在不受外部磁场的影响的情况下没有误差地测量电力量，从而防止盗电，所述磁屏蔽型电流互感器靠近所述电表的外壳布置，并且所述磁屏蔽型电流互感器包括：

磁芯模块，包括：多次缠绕板状非晶合金带的环形的铁芯、用于容纳所述铁芯的线圈架、以及缠绕在所述线圈架的外周面上的线圈；

屏蔽部件，围绕所述磁芯模块的外周面和两个侧面，所述屏蔽部件在所述磁芯模块的两个侧面的中心对应的位置处具有第一贯通孔；

外壳，用于保护所述磁芯模块和所述屏蔽部件；以及

环氧树脂，所述环氧树脂模制在所述屏蔽部件的中空部和所述外壳的内侧，并且具有磁屏蔽功能，

其中，所述磁芯模块呈环形状，并且在所述磁芯模块的中心处具有第二贯通孔，

其中，所述屏蔽部件呈内部具有中空部的圆筒形状，并且由沿着所述圆筒形状的外周面分离的一对屏蔽壳构成，并且所述屏蔽部件围绕安置在所述屏蔽部件的中空部的磁芯模块，

所述一对屏蔽壳中的每一个屏蔽壳的一侧开放，另一侧的中心处形成有所述第一贯通孔，并且具有形成外周面的侧壁，

其中，所述第一贯通孔设置在所述一对屏蔽壳的各侧面；

其中，所述第一贯通孔的内径小于所述磁芯模块的第二贯通孔的直径且大于穿过所述磁芯模块的第二贯通孔的电源线的直径，使得所述屏蔽部件完全围绕所述磁芯模块的外周面和两个侧面，

其中，所述线圈架包括：

线圈架壳，所述线圈架壳呈圆筒形状，其一侧开放且在其内部具有与所述铁芯的内圆形成同心圆的第一圆筒形侧壁，并且所述线圈架壳在位于所述第一圆筒形侧壁和所述线圈架的外周面之间的空间容纳所述铁芯；以及

线圈架盖，所述线圈架盖呈在中心处具有第三贯通孔的板状的环形状，用于覆盖所述线圈架壳的开放的一侧，所述线圈架盖包括突出部，所述突出部沿着所述第三贯通孔向所述线圈架壳侧延伸形成，

其中，所述线圈架壳还包括：第一台阶部，设置在所述第一圆筒形侧壁的内侧；及第二台阶部，设置在所述线圈架的外周面的内侧，

其中，所述第一台阶部具有与所述突出部的长度对应的大小的台阶，

其中，所述第二台阶部具有与所述线圈架盖的厚度对应的大小的台阶，

所述突出部安置在所述第一台阶部，所述线圈架盖的外周边安置在所述第二台阶部上，所述第三贯通孔的内径和所述第一圆筒形侧壁的内径相同，并且所述第三贯通孔与所述第一圆筒形侧壁相互接合，使得所述线圈架壳以过盈配合方式与所述线圈架盖结合，

其中，所述屏蔽壳的形成所述外周面的侧壁的宽度与所述屏蔽部件的圆筒形状的外周面的宽度相同，

由于所述屏蔽部件由铁制成且围绕所述磁芯模块的外周面和两个侧面，因此在通过所述屏蔽部件形成磁路时所述外部磁场不被传递到所述磁芯模块，

其中，所述外壳包括：

第一壳体，包括与所述屏蔽部件的第一贯通孔形成同心圆的第二圆筒形侧壁，并且在第二圆筒形侧壁与沿着所述第一壳体的外周面设置的外壁之间形成有空间；以及

第二壳体，包括与所述第一壳体的第二圆筒形侧壁形成同心圆的第三圆筒形侧壁，并且在所述第三圆筒形侧壁与沿着所述第二壳体的外周面设置的外壁之间形成有空间，

其中，在所述第一壳体和所述第二壳体的空间中容纳所述磁芯模块和所述屏蔽部件，

其中，所述磁芯模块的内周面未被所述屏蔽部件遮挡，并且被所述外壳的第二圆筒形侧壁和第三圆筒形侧壁遮挡，

其中，当电力线布置在所述第二贯通孔中时，所述磁芯模块使由流过所述电力线的电流在所述铁芯中感应的磁力引起的电流激励，以检测电流量，

其中，所述线圈在其外表面上具有绝缘涂料或绝缘胶带，以在使由所感应的磁力引起的所述电流激励时防止与所述屏蔽部件的电连接，

其中，所述环氧树脂不仅固定所述外壳内部的所述磁芯模块和所述屏蔽部件，还保护所述外壳内部的所述磁芯模块和所述屏蔽部件免受外部冲击，并且除了所述屏蔽部件的屏蔽功能之外还提供附加的屏蔽功能。

2.根据权利要求1所述的磁屏蔽型电流互感器，其特征在于，所述一对屏蔽壳在每个屏蔽壳的侧壁的分离部分包括用于抽出所述线圈的凹槽部。

3.根据权利要求1所述的磁屏蔽型电流互感器，其中，所述环氧树脂模制在所述屏蔽部件和所述磁芯模块之间，并且模制在所述屏蔽部件和所述外壳之间。

4.根据权利要求1所述的磁屏蔽型电流互感器，其特征在于，

所述外壳还包括：

结合环，设置在所述第一壳体的外周面上；以及

结合槽，设置在所述第二壳体的外周面上的与所述结合环相对应的位置，

其中，所述外壳被配置成通过所述结合环和所述结合槽使所述第一壳体和所述第二壳体相结合。