一种无源无直流偏磁的交流电流检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种无源无直流偏磁的交流电流检测装置，检测装置由柔性磁电层合材料和外壳组成。外壳设计包括结构设计和材质选择。本发明专利技术中的磁致伸缩材料选Metglas。Metglas制备流程中的退火工艺会影响材料的内部剩磁，通过控制退火时的磁场条件保留合适大小的剩磁，就无需在装置中配置永磁体。本发明专利技术中的压电材料选用PVDF。结构上，外壳要支撑柔性磁电层合材料环绕在待测导线周围，且允许材料产生的电压被输出导线引出测量。材料的制备工艺为刮涂法，制备方法选择所得材料磁电系数最大的技术组合。

A passive AC current detection device without DC bias

【技术实现步骤摘要】
一种无源无直流偏磁的交流电流检测装置
本专利技术涉及电力系统
，具体涉及一种无源无直流偏磁的交流电流检测装置。
技术介绍
交流电流的测量需求广泛地存在于我们的生产生活中：电网负载及谐波的检测、电力电子变换装置电流信息的反馈、工业中将非电量转化为电量进行测量等；基于不同的原理发展而来的测量交流电流的手段有很多，包括分流器、交流电流互感器、罗果夫斯基线圈、磁光效应传感器、霍尔效应传感器等等。传感器本身的固有特性限制了它的测量精度：分流器在测量高频电流时，由于感性电抗不可忽略，精度会有所下降；交流电流互感器在测量具有较大暂态分量的电流时容易进入饱和区，进而导致精度下降；而罗果夫斯基线圈由于没有集磁装置，需要靠积分运算来转化输入-输出关系，本身的测量精度就不高。基于柔性磁电层合材料的交流电流检测装置能够解决上述问题，柔性磁电层合材料不同于以往的硬质磁电层合材料，它的厚度仅为几十微米，因而材料可以做到很柔软，并且重量较轻；过去，柔性磁电层合材料相关研究的重点一般都集中在材料的制备和磁电性能探索上，如针对粘接法、溅射法、丝网印刷法进行探索等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种无源无直流偏磁的交流电流检测装置，特定种类的Metglas材料的一些特殊性能使得该检测装置去除了磁环或多匝绕线等设计，并且无需设置永磁体，弥补了以往基于硬质磁电层合材料的交流电流传感器在使用的便利性和应用的广泛性等方面的不足。本专利技术采用了以下技术方案。柔性磁电层合材料的设计包括原料选择和结构设计，本专利技术中的磁致伸缩材料选Metglas，Metglas制备流程中的退火工艺会影响材料的内部剩磁，通过控制退火时的磁场条件保留合适大小的剩磁，就无需在装置中配置永磁体；本专利技术中的压电材料选用PVDF。检测装置由柔性磁电层合材料和外壳组成，外壳设计包括结构设计和材质选择，结构上，外壳要支撑柔性磁电层合材料环绕在待测导线周围，且允许材料产生的电压被输出导线引出测量。材质要求上，外壳应当具有一定的硬度，保证能够支撑待测导线，为了不影响对材料输出电压的测量，外壳应当使用绝缘材料；为了避免外壳对待测电流产生的磁场的分布造成影响，材料的相对磁导率应当为1。检测装置由柔性磁电层合材料和外壳组合而成，材料的制备工艺为刮涂法，制备方法选择所得材料磁电系数最大的技术组合。附图说明图1为柔性磁电层合材料的结构。图2为检测装置的外壳结构。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明。Metglas/PVDF柔性磁电层合材料的结构如图1所示。其中，最底层为Metglas，厚度为18μm，中间层为PVDF，厚度为16μm，最上层为银，厚度为5μm；银层既保证了极化PVDF层时极化电场的均匀性，又是检测输出电压的电极。由于对PVDF层厚度方向进行加压极化时需要保留爬电距离，因此银层面积略小于材料整体面积；为了将待测电流产生的环形磁场施加到材料的长度方向，需要保证材料能够环绕待测导线一周，基于现有条件，将材料的整体长度设计为10cm。装置的外壳结构设计如图2所示,其中阴影部分是放置柔性磁电材料的凹槽的位置，1.1~1.2为输出电压引线孔，2为待测导线支撑架，3.1~3.3为外壳主体与封盖的连接孔；考虑到需要预留待测导线进出的缺口，而且柔性磁电层合材料两端需要处于自由状态，因此将放置材料的凹槽直径设计为6cm，其他尺寸参数随之适应。为了方便观察材料的工作状态，外壳主体和封盖至少二者之一应使用透明材料，综合结构加工的可行性，外壳主体部分的材料可使用木材，封盖部分的材料可使用亚克力。实验系统整体设计步骤为：1)使用厚度为10μm的挤压线棒涂布器在宽度为1.5cm、长度为10cm的Metglas薄膜上刮涂PVDF乳液两次，每次干燥2小时；2)在PVDF层使用耐高温胶布在四边遮挡住约3mm的宽度，刮涂导电银浆；3)将材料置于135℃条件下干燥30min，在4V/μm电场条件下极化2小时后，将材料与加工好的外壳组装在一起构成交流电流检测装置；接入各仪器设备后，得到实验系统。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无源无直流偏磁的交流电流检测装置，其特征在于：柔性磁电层合材料的设计包括原料选择和结构设计，本研究中的磁致伸缩材料选用Metglas。/n

【技术特征摘要】
1.一种无源无直流偏磁的交流电流检测装置，其特征在于：柔性磁电层合材料的设计包括原料选择和结构设计，本研究中的磁致伸缩材料选用Metglas。


2.根据权利要求1所述的一种无源无直流偏磁的交流电流检测装置，其特征在于：检测装置由柔性磁电层合材料和外壳组成，外壳设计包括结构设计和材质选择。


3.根据权利要求2所述的一种无源无直流偏磁的交流电流检测装...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆涛，夏世威，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11