一种高精度开口式罗氏线圈制造技术

本发明专利技术涉及高压大电流测量的电流传感器领域，尤其是涉及一种印刷电路板罗氏线圈。本发明专利技术公开了一种高精度开口式罗氏线圈，它包括至少一层ＰＣＢ板，每层ＰＣＢ板由两个相对设置的板组成；两个板之间设有间距，两个板的一端开口为常开开口；所述ＰＣＢ板上设有线圈，线圈由刻在ＰＣＢ板上下面上的导线以及连接上下面导线的导线柱构成；在所述常开开口处设有信号输出端；两个板的线圈由连接线串联连接。本发明专利技术与传统的开口式罗氏线圈相比，具有体积小、重量轻，便于安装携带等特点。而且通过均匀布线、回线布置等措施来消除相互间干扰，其精度可以达到０．０５级。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高压大电流测量的电流传感器领域，尤其是涉及一种印刷电 路板罗氏线圈。
技术介绍
传统的用于测量电流的罗氏线圈一般有开口、闭口两种结构。开口式罗 氏线圈多用于导体拆装不方便的场合，如导体的带电测量。其安装和维护较 为方便，但是开口式罗氏线圈的精度略低，且由于机械结构和加工制造等原 因，开口式罗氏线圈往往会随使用时间或次数的增加而精度下降。目前用于 带电测量的开口式罗氏线圈多为刚性线圈，由空心线圈绕制而成，采用非铁 磁材料替代传统铁心。用于测量时，外加屏蔽结构。开口处通过螺钉或其他 连接件相连。传统的罗氏线圈往往采用将漆包线均匀的绕制在环形骨架上制成，骨架 采用塑料或者陶瓷等非铁磁材料，骨架的相对磁导率与空气中的相对磁导率 相同，这便是空芯线圈有别于带铁芯的交流电流互感器的一个显著特征。空芯线圈的典型结构如附图6所示，空芯线圈上的漆包线绕组均匀分布，且每 匝线圈所在的平面穿过线圈的中心轴；使用时圆柱形的一次导体穿过空芯线 圈中心，两者中心轴重合。在开口式罗氏线圈设计时，为了安装的一致性和 准确性，会选择开口线圈的内径与一次导体的外径相同或接近。图6中，罗氏线圈包括两个开口相对设置的骨架21，两个骨架21之间 的间距为开口 24，骨架21由非磁性材料制成，在骨架21上沿圆周方向均匀 缠绕有漆包线22，连接线23将分别缠绕在两个骨架21上的漆包线22进行 软连接。但是，为了确保测量的精度，开口式罗氏线圈的体积一般较大，重量在 几十公斤左右，给携带和安装都造成了一定困难。罗氏线圈的测量准确度取决于一个稳定的互感常数M。为了确保线圈互 感系数的稳定，在设计时必须遵循以下原则1、线圈密度恒定；2、骨架截 面积恒定；3、线圈横截面与中心线垂直。此外，考虑到空芯线圈的使用环境，空芯线圈在绕制时添加一回绕线，即在线圈的出线端处，沿绕线走向的反方向进行回绕线。回线的绕制使得垂 直线圈平面的磁场在线圈绕组上与回线上感应电势相抵消，可以有效抵抗外 界干扰电磁场的影响，有效提高线圈的抗干扰性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种体积较小易携带的开口式印刷电路板罗氏 线圈，并能有效提高测量精度。 本专利技术的技术方案是一种高精度开口式罗氏线圈，它包括至少一层PCB板，每层PCB板由 两个相对设置的板组成；两个板之间设有间距，两个板的一端开口为常开开 口；所述PCB板上设有线圈，线圈由刻在PCB板上下面上的导线以及连接 上下面导线的导线柱构成；在所述常开开口处设有信号输出端；两个板的线 圈由连接线串联连接。它包括一对上下层叠放置的PCB板， 一对PCB板包括两层PCB板，PCB 板之间设有绝缘垫层，两层PCB板以镜像结构排列，PCB板上的线圈之间 由板间连接导线连接；所述镜像结构为上层PCB板的上表面和下层PCB板 的下表面完全一致，上层PCB板的下表面和下层PCB板的上表面完全一致； 相邻两对PCB板的线圈由导线串联连接。它包括两对及两对以上的PCB板，每对PCB板包括两层PCB板，相邻 两对PCB板之间设有绝缘材料，相邻两对PCB板的线圈由导线串联连接。所述PCB板包括中间环氧层，在中间环氧层的两侧对称各设有导体层 和绝缘漆层。所述板设在屏蔽盒内，屏蔽盒与板形状相适配；屏蔽盒一侧由连接机构 连接。所述板设在屏蔽盒内，屏蔽盒与板形状相适配；屏蔽盒由连接机构连接。 所述PCB板上的线圈为半圆环形。 所述的PCB板上的线圈为半圆环形。 所述的PCB板上的线圈为半圆环形。 所述的两层PCB板之间由螺钉连接。本专利技术包括两个半圆环形板，两个半圆环形板之间设有间距，两个半圆 环形板一端开口由连接机构连接，两个半圆环形板的另一端为常开开口；半 圆环形板为一对半圆环形的PCB板，PCB板上沿圆周方向设有线圈，形成开口式PCB空芯线圈，成对的PCB板以镜像结构排列；另外本专利技术也可以将多对PCB板层叠，每对PCB板包括两层PCB板，PCB板上的线圈通过 板间连接线串联连接；本专利技术也可以仅有一对相对设置的PCB板，两块PCB 板的线圈之间由软连接线连接。本专利技术与传统的开口式罗氏线圈相比，具有 体积小、重量轻，便于安装携带等特点。而且通过均匀布线、回线布置等措 施来消除相互间干扰，其精度可以达到0.05级。基于PCB技术实现的高精 度、开口式罗氏线圈可以应用于电流的带电测量场合，其高精度的特点能够 使其满足电流互感器的带电比对(校验或检定)等需求；开口式的结构和便 于携带的特点，能够降低作业人员带电操作的难度。同时，为了有效消除垂直于线圈平面外界干扰磁场的影响，平板型空芯 线圈采用了镜像布置这一有效的"回线"措施，最大程度地消除了外界磁场 的潜在影响，这比传统的近似抵消的方法更为科学和实用。 附阁说明附图说明图1是本专利技术实施例一的结构示意图； 图2是单个PCB板的俯视图； 图3是图2的A-A剖视图； 图4是图2的B-B剖视图； 图5是本专利技术双板连接的展开示意图； 图6是现有开口罗氏线圈的结构示意图； 图7是实施例二的结构示意图； 图8是图7的C-C剖视图。具体实施方式 实施例一如图1、 2所示，本专利技术包括开口式铝制屏蔽盒17和上下两层PCB板 (印刷电路板)1、 13，层叠放置。每层PCB板包括两个半圆环形板15、 16， 半圆环形板15、 16相对设置。屏蔽盒17分为上下两部分，半圆环形板15、 16分别位于屏蔽盒17的上下两部分内，屏蔽盒17中间设有供一次载流导体 通过的孔。在屏蔽盒17的左侧开口 (非常开开口)处设有连接机构18，将 屏蔽盒17上下两部分连接起来，屏蔽盒17上下两部分可以绕着连接机构18 转动打开。屏蔽盒17主要是用来屏蔽外来电磁信号，防止干扰，同时起到 保护内部的半圆环形板15、 16。连接机构18为转轴，或者其它铰接装置。5打开屏蔽盒17的开口 6，使一次载流导体穿过屏蔽盒17，连接机构18可快速打开和闭合，并且保证安装的准确牢固。同时，为了确保本专利技术的测量精度和安装的一致性，开口式铝屏蔽盒17的内径r大小与一次载流导体的外径相同。如图3、 4所示，PCB板1、 13之间设有绝缘垫层9 (如较薄的绝缘纸 或绝缘塑料等)，这可以确保两板接触面上的导体相互隔离。单个PCB板从 上到下依次为绝缘漆层10、导体层ll、中间环氧层12、导体层ll、缘漆漆 层10。PCB板1上下面上均刻有导线2，导线2在板上沿圆周方向均匀排列， 每个导线2两端均设有导线过孔3，导线过孔3穿过PCB板1，导线柱19 设在导线过孔3内，并将上下面上的导线2连接起来，从而构成线圈。位于 下方的PCB板13也具有相同的结构。如图5所示，每个半圆环形板的线圈均有一对输出端U+和U-，位于上 层的半圆环形板15的U-和半圆环形板16的U+由连接线4连接，位于下层 的半圆环形板15的U+和半圆环形板16的U-由连接线4连接，最后位于上 层的半圆环形板16的U-和位于下层的半圆环形板16的U+由板间连接线8 连接，未被导线连接而剩下的输出端U+和U-分别与信号输出线5连接。相 当于板间连接导线8将分别位于PCB板1、 13上的线圈进行软连接。开口式PCB空芯线圈在设计上遵循空心线圈的设计原则，但由于印刷 电路板的基板厚度有限(常见板材厚度不超过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高精度开口式罗氏线圈，其特征在于：它包括至少一层ＰＣＢ板，每层ＰＣＢ板由两个相对设置的板组成；两个板之间设有间距，两个板的一端开口为常开开口；所述ＰＣＢ板上设有线圈，线圈由刻在ＰＣＢ板上下面上的导线以及连接上下面导线的导线柱构成；在所述常开开口处设有信号输出端；两个板的线圈由连接线串联连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘韶林，阎东，王雍，马飞，谢凯，张景超，杨晓辉，乔利红，王英杰，刘昊，沈强，时晨，张嵩阳，丁涛，
申请(专利权)人：河南电力试验研究院，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]