磁通門電流傳感器鐵芯構造的製作方法
2023-07-11 04:10:02 1
1.本技術涉及傳感器技術領域，具體涉及一種磁通門電流傳感器鐵芯構造。
背景技術：
2.請參閱圖1，圖1是示出磁通門電流傳感器的等效原理圖。現有常規的磁通門電流傳感器一般直接使用一片玻莫合金作為負反饋電路的鐵芯。如此，在初級被測電流是高頻的場合，由於初級高頻電流產生的高頻渦磁場，會造成玻莫合金鐵芯發熱，影響測試精度；另外，現有磁通門電流傳感器的鐵芯磁阻比較低，在外磁場中，磁力線的一部分會通過磁通門的探頭，而磁通門對外界磁場的敏感性比較高，從而引起反饋電路誤動作，導致磁通門電流傳感器的抗外磁性能比較弱。
技術實現要素：
3.鑑於上述問題，本技術提供了一種磁通門電流傳感器鐵芯構造，即能夠減少渦磁場，減少鐵芯發熱；又能夠增加反饋磁路的磁阻，提高抗外磁的性能。
4.為實現上述目的，發明人提供一種磁通門電流傳感器，負反饋電路的鐵芯包括鐵芯框；所述鐵芯框由若干鐵晶片沿被測電流的流向堆疊構成。
5.區別於現有技術，上述技術方案將負反饋電路的鐵芯設計成由若干鐵晶片沿被測電流的流向堆疊構成的鐵芯框，從而減少渦磁場，進而減少發熱。
6.在一些實施例中，所述若干鐵晶片之間通過粘膠方式連接。
7.在一些實施例中，所述鐵芯框包括第一鐵芯和第二鐵芯；所述第一鐵芯和第二鐵芯圍成具有兩個通孔的所述鐵芯框；所述兩個通孔之間互通。
8.在一些實施例中，所述第一鐵芯和第二鐵芯均為弓字形。
9.在一些實施例中，負反饋電路的探頭位於所述鐵芯框的其中一個通孔中。
10.在一些實施例中，所述第一鐵芯和第二鐵芯在未設有所述探頭的通孔中存在重疊。
11.在一些實施例中，所述鐵芯還包括第三鐵芯條；所述第三鐵芯條位於所述鐵芯框的頂部。
12.上述實施例中，通過第三鐵芯條的設置，能夠增加反饋磁路的磁阻，減少外界磁場對探頭的幹擾。
13.在一些實施例中，所述第三鐵芯的長度未超出所述鐵芯框的頂部。
14.在一些實施例中，所述第三鐵芯與所述鐵芯框的頂部之間設有粘膠。
15.在一些實施例中，所述粘膠與所述第一鐵芯的頂部相對應，或者所述粘膠與所述第二鐵芯的頂部相對應，或者所述粘膠與所述鐵芯框的頂部相對應。
16.上述發明內容相關記載僅是本技術技術方案的概述，為了讓本領域普通技術人員能夠更清楚地了解本技術的技術方案，進而可以依據說明書的文字及附圖記載的內容予以實施，並且為了讓本技術的上述目的及其它目的、特徵和優點能夠更易於理解，以下結合本
或者其他類似的表述，意在涵蓋非排他性的包含，這些表述並不排除在包括所述要素的過程、方法或者產品中還可以存在另外的要素，從而使得包括一系列要素的過程、方法或者產品中不僅可以包括那些限定的要素，而且還可以包括沒有明確列出的其他要素，或者還包括為這種過程、方法或者產品所固有的要素。
36.與《審查指南》中的理解相同，在本技術中，「大於」、「小於」、「超過」等表述理解為不包括本數；「以上」、「以下」、「以內」等表述理解為包括本數。此外，在本技術實施例的描述中「多個」的含義是兩個以上(包括兩個)，與之類似的與「多」相關的表述亦做此類理解，例如「多組」、「多次」等，除非另有明確具體的限定。
37.在本技術實施例的描述中，所使用的與空間相關的表述，諸如「中心」「縱向」「橫向」「長度」「寬度」「厚度」「上」「下」「前」「後」「左」「右」「豎直」「水平」「垂直」「頂」「底」「內」「外」「順時針」「逆時針」「軸向」「徑向」「周向」等，所指示的方位或位置關係是基於具體實施例或附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本技術的具體實施例或便於讀者理解，而不是指示或暗示所指的裝置或部件必須具有特定的位置、特定的方位、或以特定的方位構造或操作，因此不能理解為對本技術實施例的限制。
38.除非另有明確的規定或限定，在本技術實施例的描述中，所使用的「安裝」「相連」「連接」「固定」「設置」等用語應做廣義理解。例如，所述「連接」可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體設置；其可以是機械連接，也可以是電連接，也可以是通信連接；其可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連；其可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係。對於本技術所屬技術領域的技術人員而言，可以根據具體情況理解上述用語在本技術實施例中的具體含義。
39.請參閱圖2，圖2是示出實施例一種磁通門電流傳感器中負反饋電路的鐵芯框側視圖。如圖2所示，本實施例的磁通門電流傳感器中負反饋電路的鐵芯包括一鐵芯框1；所述鐵芯框1由若干鐵晶片2沿被測電流的流向堆疊構成。
40.區別於現有技術的負反饋電路中鐵芯直接使用一片玻莫合金，在本實施例中，改用兩個以上的鐵晶片堆疊得到供被測電流流過的鐵芯框；由於鐵芯結構被分割成了若干片，因此能夠獲取減少渦磁場，降低鐵芯發熱程度的有益效果。
41.可選地，所述若干鐵晶片之間可以通過粘膠方式連接，或者是雙面膠，；優選通過粘膠方式連接，使得玻莫合金成為一個整體。
42.可選地，所述鐵晶片的材質可以是玻莫合金或者是高導磁率磁芯材料如矽鋼片；優選採用玻莫合金，以便有小的磁滯效應，使得磁通門電流傳感器的零漂誤差較小。
43.可選地，所述粘膠可以是ab膠或者雙面交如茶色膠；優選採用ab膠，從而使得組裝方便。
44.請參閱圖3和圖4(a)-(b),圖3是示出本實施例提供的一種磁通門電流傳感器的鐵芯框正視圖；圖4(a)-(b)是分別示出本實施例提供的一種磁通門電流傳感器的鐵芯框的左側視圖和右側視圖。如圖3所示，本實施例在圖1實施例的基礎上，對鐵芯框1的具體結構做進一步限定：
45.所述鐵芯框1包括第一鐵芯3和第二鐵芯4；所述第一鐵芯3和第二鐵芯4圍成具有兩個通孔5的所述鐵芯框；所述兩個通孔5之間互通；負反饋電路的探頭6位於所述鐵芯框的其中一個通孔中。本實施例的鐵芯框1的左右側視圖如圖4所示，其中，圖4(a)為鐵芯框的左
側視圖，也即第二鐵芯4的側視圖；圖4(b)為鐵芯框的右側視圖，也即第一鐵芯3的側視圖。
46.可以理解為所述鐵芯框1類似葫蘆形結構。所述第一鐵芯3和第二鐵芯4可以分別是鐵芯框1的左右兩部分，也可以是上下兩部分，優選為左右兩部分。
47.在本實施例中，考慮到探頭6的敏感性，通過將鐵芯設計成具有兩個通孔5的框結構，而將探頭6置於其中一個通孔中，以此儘可能地屏蔽外接磁場對探頭造成影響，提高抗外磁能力。
48.所述第一鐵芯3和第二鐵芯4的結構可以是多樣的，如弓字形、「3」字形等。
49.作為本實施例的一優選實施方式，如圖2所示，所述第一鐵芯3和第二鐵芯4均為弓字形；兩個弓字形鐵芯圍成的鐵芯框1中，位於上方的方形通孔小於下方的方形通孔；探頭6位於上方的方形通孔中。此結構的鐵芯框不僅能夠基於分割結構減少渦磁場，減少鐵芯發熱；而且能夠在一定程度上屏蔽外接磁場對探頭的影像，提高抗外磁能力。
50.可選地，所述第一鐵芯3和第二鐵芯4在未設有所述探頭的通孔，即下方的通孔中如圖3所示存在重疊。即在圖3正視圖對應的俯視圖上，第一鐵芯的最下方橫杆和第二鐵芯的最下方橫杆在俯視圖上存在重疊。如此設計，能夠在生產時方便安裝。
51.請參閱圖5，圖5是示出實施例一種磁通門電流傳感器的鐵芯結構正視圖一。如圖5所示，本實施例在圖2實施例的基礎上，其鐵芯還包括第三鐵芯條8，以此進一步提高抗外磁的性能。
52.具體而言，所述第三鐵芯條8位於所述鐵芯框1的頂部9。即靠近探頭的一側。所述第三鐵芯條8與鐵芯框1中通孔5的方向相垂直。
53.在本實施例中，第三鐵芯條8的設置，能夠引導外磁場的部分磁力線穿過第三鐵芯條8流向遠離探針6的方向，從而一定程度上減少到達探頭6的外界磁場的磁力線，從而提高抗外磁的性能。
54.在本實施例的一些具體實施方式中，所述第三鐵芯8的長度並未超出所155述鐵芯框1的頂部9。即在圖5正視圖對應的俯視圖上，第三鐵芯條8的兩端並未超出所述鐵芯框的頂部。優選地，如圖4所示，所述第三鐵芯條8的長度與鐵芯框1頂部9的長度相等，以此在最大程度發揮引導外磁力線遠離探針的情況下，又能使鐵芯整體結構更規整。
55.請參閱圖6至圖8，圖6是示出實施例一種磁通門電流傳感器的鐵芯結構正視圖二；圖7是示出實施例一種磁通門電流傳感器的鐵芯結構正視圖三；圖8是示出實施例一種磁通門電流傳感器的鐵芯結構正視圖四。如圖6至圖8所示，本實施例在圖5實施例的基礎上，在第三鐵芯條8與鐵芯框1頂部9之間增設粘膠10，通過粘膠10增加負反饋磁路的磁阻，基於外磁場的旁路原理使得外磁場到達探頭的磁力線進一步減少，從而進一步提高磁通門的抗外磁能力。
56.具體而言，本實施例的磁通門電流傳感器，在第三鐵芯條8與鐵芯框1頂部9之間還設置有粘膠10，以在鐵芯中形成粘膠層。
57.可選地，所述粘膠10可以是膠布，也可以是非磁性材料的薄片；優選為膠布如3m瑪拉線圈膠帶。
58.所述粘膠的具體分布方式有多種：
59.作為一可選具體實施方式，如圖6所示，所述粘膠10與所述第一鐵芯3的頂部相對應，即粘膠層完全覆蓋住第一鐵芯3的頂部。
60.作為一可選具體實施方式，如圖7所示，所述粘膠10與所述第二鐵芯4的頂部相對應，即粘膠層完全覆蓋住第二鐵芯4的頂部。
61.作為一優選具體實施方式，如圖8所示，所述粘膠10與所述鐵芯框1的頂部9相對應，即粘膠層完全覆蓋住整個鐵芯框1的頂部9。
62.上述粘膠層的各種具體分布方式均能起到增加負反饋磁路的磁阻，從而在圖5實施例基礎上進一步減少到達探頭的外界磁場的磁力線，從而進一步提高抗外磁的性能。其中，上述優選具體實施方式將能獲取最佳效果。
63.可選地，所述粘膠層的厚度為0.1-0.5mm。
64.下面，通過磁力強度計算來驗證本實施例：
65.外磁場bin中一部分穿過第三鐵芯條，這部分磁感應強度記為bout，另一部分到縫隙，到探針從而產生誤動作,這部分磁感應強度記boffset，可以理解，圖6至圖8中外磁場bin中上方箭頭這邊部分磁感應強度為bout；下方箭頭這部分磁感應強度為boffset。設第一鐵芯、第二鐵芯和第三鐵芯條的磁力線數分別為nin、nout和noffset；設截面積分別為sin、sout和snotape；則bin＝bout+boffset；
66.因此，未設置粘膠層時，boffset_notape＝noffset/snotape；
67.設置有粘膠層時，boffset_havetape＝noffset/(snotape+stape)；
68.boffset_havetape-boffset_notape＝noffset*(-stape/snotape^2)；
69.通過上述公式可得出：鐵芯的截面積厚度是0.5mm，粘膠層厚度為0.1mm時，外磁場引起的誤動作會明顯減少；膠布厚度在0.1mm到0.5mm最佳。
70.由此可見，粘膠層的設置相較於未設置粘膠層能進一步增加對反饋磁路的磁阻，減少因外界磁場的磁力線通過探頭而影響探頭的準確性，從而提高抗外磁能力。
71.本發明提供的磁通門電流傳感器，不僅能夠降低負反饋鐵芯的發熱，在高頻電流測試時提高傳感器的整體性能穩定性；而且還能最大程度的提高抗外磁性能，提高探頭的準確性。
72.最後需要說明的是，儘管在本技術的說明書文字及附圖中已經對上述各實施例進行了描述，但並不能因此限制本技術的專利保護範圍。凡是基於本技術的實質理念，利用本技術說明書文字及附圖記載的內容所作的等效結構或等效流程替換或修改產生的技術方案，以及直接或間接地將以上實施例的技術方案實施於其他相關的技術領域等，均包括在本技術的專利保護範圍之內。