一种穿芯式闭环型霍尔电流传感器用磁路及安装结构制造技术

本发明专利技术涉及霍尔电流传感器磁路结构技术领域，具体为一种穿芯式闭环型霍尔电流传感器用磁路及安装结构。它包括：带一个可变气隙的磁芯以及一个设置有与磁芯可变气隙相适配挡板的骨架和与磁芯尺寸相适配的盖板，所述磁芯的气隙分为二部分，插放霍尔元件部分气隙宽度不变，其余部分气隙宽度为可变的。通过把磁芯中一个为插放霍尔元件固定宽度气隙分为二部分，磁路的有效磁导率增加了12倍；通过两个磁芯安装在固定架或骨架的上下两面的“U”型槽中，两个磁芯的两个可变气隙错位安装或对称分布或均分整个磁路，固定架或骨架的侧面设置有插槽与磁芯的气隙相通，转换板插在插槽内，提高了穿芯式霍尔电流传感器的一致性、可靠性。可靠性。可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种穿芯式闭环型霍尔电流传感器用磁路及安装结构


[0001]本专利技术涉及霍尔电流传感器磁路结构
，具体为一种穿芯式闭环型霍尔电流传感器用磁路及安装结构。

技术介绍

[0002]随着电力电子技术的发展，各种变流技术、交流数控装置等日新月异，在这些以电流作为测量和监控对象的自控领域中，特别是在电动汽车、轨道交通等领域中，不但要求电流传感器一致性好、可靠性高，还必须在更宽温区范围内高精度测量；而在全球经济复苏乏力、市场竞争日趋激烈的情况下，对电流传感器提出更高性价比的要求。
[0003]而霍尔电流传感器因其优异的性价比被广泛应用而形成产业化；霍尔电流传感器是一种新型的电流传感器，具有灵敏度高、功耗低、电隔离、性价比高、使用方便等特点，被广泛用于各种变流技术、交流数控装置等以电流作测量和监控对象的自控领域中。
[0004]目前市场上的霍尔电流传感器通常有开环、闭环两种工作模式，开环型霍尔电流传感器由霍尔元件、软磁材料制成带气隙的磁芯及适当的放大器电路组成；闭环型霍尔电流传感器由软磁材料制成带气隙的磁芯、霍尔元件、次级线圈及适当的功率放大电路组成（见附图1）。
[0005]以上两种工作原理的霍尔电流传感器都必须采用由软磁材料制成的带气隙的磁芯，闭环型磁芯的加工工艺有叠片铆冲成带气隙的磁芯或卷绕成磁芯后再加工气隙。
[0006]但这种磁路结构存在以下问题：1、单磁芯、单气隙结构的霍尔电流传感器由于磁芯的剩磁比较大，霍尔电流传感器零点变化大，严重影响霍尔电流传感器的测量精度，为了减少剩磁影响，采用低剩磁的铁镍合金材料制成磁芯，将增加霍尔电流传感器的制造成本；2、磁芯中加工气隙的目的是为了方便插入霍尔元件，而霍尔元件的厚度比较厚，一般为1mm左右，因此磁芯中的气隙宽度一般为1.2mm，气隙宽度比较宽，在磁芯气隙处的漏磁比较大，霍尔电流传感器的位置误差比较大。
[0007]如附图1所示，对于磁导率为μ，气隙宽度为g的磁环，L为磁环的平均磁路长度；其有效磁导率为：一般地，μ》1000，L》g，则有：如果在磁环上均分n个相同宽度的气隙时，有:
……
(1)在（1）式中，软磁材料的有效磁导率，虽然有一定的误差，但仍能说明，带气隙的磁
芯无论其材料的磁导率有多高，其有效磁导率低了很多，且气隙的宽度越大，其有效磁导率越低；磁芯的直径越小，磁环的平均磁路长度越短，其有效磁导率越低；因此，对于闭环型霍尔电流传感器的环形磁芯，磁芯的直径越小，其气隙宽度或数量越小越好；3、单磁芯单个或多个气隙结构霍尔电流传感器，其磁芯由于磁路不闭合，随着磁芯气隙宽度或个数的增加，磁芯的有效磁导率迅速下降，霍尔电流传感器在测量交流电流时，初、次级不能紧耦合，初级载流导体在霍尔电流传感器的穿芯孔中不同位置时，传感器的输出幅度、波形等发生很大的变化，严重影响霍尔电流传感器的工作带宽和测量精度。
[0008]因此专利技术人根据现有技术的缺陷特研发了一种穿芯式闭环型霍尔电流传感器用磁路及安装结构，来解决以上的问题。

技术实现思路

[0009]为实现以上使得霍尔电流传感器的工作温度范围更宽、测量范围大、测量更加精确，同时大幅降低了批量生产霍尔电流传感器的成本的目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种穿芯式闭环型霍尔电流传感器用磁路，它包括：带一个可变气隙的磁芯以及一个设置有与磁芯可变气隙相适配挡板的骨架和与磁芯尺寸相适配的盖板，所述磁芯的气隙分为二部分，插放霍尔元件部分气隙宽度不变，其余部分气隙宽度为可变的。
[0010]一种穿芯式闭环型霍尔电流传感器用磁路的安装结构，骨架内安装有至少一个磁芯。
[0011]优选的，采用一个带一个可变气隙的所述磁芯时，将磁芯直接装入与磁芯可变气隙宽度相适配挡板的骨架“U”型槽中。
[0012]优选的，采用两个带一个可变气隙的同尺寸所述磁芯时，将磁芯安装在骨架的上下两面的“U”型槽中，两个所述磁芯的两个可变气隙错位安装或对称分布或均分整个磁路。
[0013]优选的，所述磁路中每个气隙中均设置有一个霍尔元件，采用带一个可变气隙的两个同尺寸所述磁芯时，两个霍尔元件的输入、输出端分别并联。
[0014]优选的，所述磁芯材料为磁导率不小于5000的软磁带材，带材厚为0.03
‑
0.3mm。
[0015]优选的，所述骨架的侧面设置有与磁芯的气隙相通的插槽，插槽内插接有转换板。
[0016]优选的，所述磁芯气隙中的霍尔元件直接或用转换板与印制电路板连接。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、该穿芯式闭环型霍尔电流传感器用磁路及安装结构，通过把磁芯中一个为插放霍尔元件固定宽度气隙分为二部分，插放霍尔元件部分气隙宽度（d）不变，其余部分气隙宽度(g)可变，此时磁路的有效磁导率从L/d变成L/g，由于d>g，所以磁路的有效磁导率放大了d/g倍，当d=1.2mm，g=0.1mm时，磁路的有效磁导率增加了12倍；另外磁路所用磁芯材料由价格昂贵的低剩磁坡塻合金材料变成价格低廉、磁导率不小于5000的软磁材料制成可变气隙磁芯，大幅度降低穿芯式闭环型霍尔电流传感器的成本。
[0018]2、该穿芯式闭环型霍尔电流传感器用磁路及安装结构，通过两个磁芯安装在固定架或骨架的上下两面的“U”型槽中，两个磁芯的两个可变气隙错位安装或对称分布或均分整个磁路，固定架或骨架的侧面设置有插槽与磁芯的气隙相通，转换板插在插槽内，磁芯气隙中的霍尔元件直接或用转换板与印制电路板连接，这样的安装确保气隙的位置、宽度和霍尔元件安装高度的一致性，提高了穿芯式霍尔电流传感器的一致性、可靠性，同时偶数个
气隙错位安装或对称分布或均分整个磁路，把偶数个霍尔元件的输入、输出端分别并联，在理论上既消除了磁芯的剩磁对电流传感器的测量精度的影响，又消除了穿芯式霍尔电流传感器的原理性误差，即位置误差，提高了穿芯式霍尔电流传感器的电流测量精度；印制电路板与骨架或固定架之间设置有相互连接的孔位，提高了产品的一致性以及生产效率，同时也提高了产品的可靠性。
[0019]3、该穿芯式闭环型霍尔电流传感器用磁路及安装结构，采用骨架上下安装有磁芯，两个磁芯的两个可变气隙错位安装或对称分布或均分整个磁路的安装方式，这样对于带气隙的磁芯来说磁路是不闭合的，但对于两个同尺寸的磁芯组成的磁路来说，磁路是闭合的，此时两个同尺寸的磁芯组成磁路的磁导率是带气隙磁芯的有效磁导率，这样由两个同尺寸的磁芯组成的磁路使得闭环型穿芯式闭环型霍尔电流传感器在测量高频交流电流时，等效成为一个闭合磁路的互感器，初、次级能紧耦合，初级载流导体在穿芯式闭环型霍尔电流传感器的穿芯孔中不同位置时，霍尔电流传感器的输出幅度、波形等几乎没有变化，提高了穿芯式闭环型霍尔电流传感器的工作带宽及测量精度。
附图说明
[0020]图1为现有的闭环型卷绕圆形单气隙的磁芯结构示意图；图2为本专利技术闭环型卷绕圆形可变气隙磁芯结构示意图；图3为本专利技术实施例一所述的闭环型卷绕圆形带一个可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种穿芯式闭环型霍尔电流传感器用磁路，它包括：带一个可变气隙的磁芯以及一个设置有与磁芯可变气隙相适配挡板的骨架和与磁芯尺寸相适配的盖板，其特征在于：所述磁芯的气隙分为二部分，插放霍尔元件部分气隙宽度不变，其余部分气隙宽度为可变的。2.一种穿芯式闭环型霍尔电流传感器用磁路的安装结构，应用于权利要求1所述的一种穿芯式闭环型霍尔电流传感器用磁路，其特征在于：骨架内安装有至少一个磁芯。3.根据权利要求2所述的一种穿芯式闭环型霍尔电流传感器用磁路的安装结构，其特征在于：采用一个带一个可变气隙的所述磁芯时，将磁芯直接装入与磁芯可变气隙宽度相适配挡板的骨架“U”型槽中。4.根据权利要求2所述的一种穿芯式闭环型霍尔电流传感器用磁路的安装结构，其特征在于：采用两个带一个可变气隙的同尺寸所述磁芯时，将磁芯安装在骨架的上下两面的“U”型槽中，两个所述磁芯的两个可变气隙错位安装或对称分布或均...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹高芝，
申请(专利权)人：南京普肯传感科技有限公司，
类型：发明
国别省市：