一种基于TMR微弱电流传感器的磁芯及线圈组件制造技术

本实用新型专利技术属于电流传感器领域，具体涉及一种基于TMR微弱电流传感器的磁芯及线圈组件，它包括两瓣式磁芯、反馈线圈和磁芯套管，所述两瓣式磁芯包括第一导磁芯和第二导磁芯，第一导磁芯和第二导磁芯一侧紧密接触，另一侧留有间隙；所述磁芯套管设置在第一导磁芯和第二导磁芯相接处，并能够将第一导磁芯和第二导磁芯固定住；所述反馈线圈绕设在磁芯套管外侧，用于产生反馈电流以补偿不平衡磁场。本实用新型专利技术的组件结构能够更好得适应特定得测试条件，并且方型两瓣式磁芯便于磁芯中心点的提取和固定，能够更好的保持传感器测量的精确度；能够满足对各种测量环境或条件下对待测电流的便捷可拆卸式测量，同时满足传感器高灵敏度、高精确度的测量要求。高精确度的测量要求。高精确度的测量要求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于TMR微弱电流传感器的磁芯及线圈组件


[0001]本技术属于电流传感器领域，更具体地，涉及一种基于隧穿磁阻效应微弱电流传感器的磁芯及线圈组件。

技术介绍

[0002]电流传感器是现代传感器产业的一个重要分支，随着科学技术的稳步快速发展，信息数据的获取在如今互联网信息化时代具有十分重要的意义。特别是对于微弱信号的获取，虽然在获取的过程中存在较大的难度，但在实际应用中具有较大的价值。近些年来，微弱电流的检测在信号处理，测量技术，通讯技术，信息技术等领域得到较为广泛的应用，并极大促进了相关领域的发展。
[0003]电流传感器的研究可按照测量方式和测量原理去划分，其中按测量方式可分为接触式测量和非接触式测量；按测量原理可分为基于欧姆定律，基于安培环路定律和其他间接测量技术三大类。其中基于欧姆定律的分流器是唯一的一类接触式电流传感器，其他均为非接触式电流传感器。非接触式电流传感器按原理进行划分，其中基于安培环路定律的电流传感器又分为直接测量磁感应强度B和法拉第电磁感应定律测量两种方式。直接测量磁感应强度B的电流传感器有霍尔电流传感器、磁通门电流感器、磁电阻电流传感器；应用法拉第电磁感应定律的有罗氏线圈和电流互感器。其他间接测量技术电流传感器主要利用磁场与其他物理学原理或效应结合进行测量。这些电流传感器均有其各自最适合的应用场景。
[0004]基于欧姆定律的分流器属于接入式测量，其优点是成本低，应用方便；但它存在热稳定误差，并且测量时电流损耗大，无电气绝缘，存在安全问题且测量精度相对低。电流互感器分为交流电流互感器和直流电流互感器。交流电流互感器其优点是高稳定性和耐高击穿电压，但它不适合测量频率过高或过低的电流，会产生很大误差。直流电流互感器其缺点是被测电流不能过大以及结构不方便安装拆卸。罗氏线圈电流传感器不存在铁芯的饱和特性，无磁滞效应，优点是高耐击穿电压，体积小，价格低，容易安装，罗氏线圈尤其适合高频电流、大电流及瞬态电流的测量，但目前研制出的罗氏线圈电流传感器无法驱动一些常用的后继设备，同时也易受外界干扰磁场影响，这无疑限制了该传感器的应用。霍尔电流传感器开环结构的电流精度等级为1.0级，闭环结构具有更高的精度，精度等级为0.1级或更高。其限制是不适合测量过大或过小的电流，击穿电压低，并且闭环结构在测量大电流时，需要提高驱动电路的驱动能力。
[0005]以上电流传感器由于各自缺陷的限制，均不适用于微弱电流测量的研究。下面针对微弱电流的研究对剩下几类传感器进行说明。首先磁通门电流传感器的应用相对成熟，其在测量微弱电流的应用上也较为广泛。磁通门电流传感器是利用被磁化铁体在饱和区域内的非线性电流来测量磁场，其结构包括磁芯，励磁线圈和感应线圈，根据需求不同，磁通门的结构多种多样。其电流测量范围为mA
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A级别，分辨率在在10uA
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100uA。相对之前提到的传感器，精度有所提高，具有零点漂移低，分辨率和灵敏度高，带宽大，响应速度快等优点，
但其成本高，不便安装且制作工艺复杂。
[0006]伴随着磁阻效应的发现，基于磁阻效应的电流传感器也获得广泛的应用，其中包括基于各向异性磁阻电流(AMR)传感器，巨磁阻电流传感器(GMR)，基于隧穿磁阻效应电流传感器(TMR)三种类型。基于磁阻效应的电流传感器各方面性能都较之其他传感器有很大提升，应用更为广泛，非线性度低、线性范围宽、响应快，频率范围可达DC
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1000kHz，但其存在温度漂移，零点漂移，以及功耗大等限制，需要对这些问题进行优化改进。如今AMR、GMR和TMR等几种类型的元件都在实际中得到了应用，特别是应用在电流传感器中。其中AMR、GMR等元件的灵敏度相对较高，但是线性范围不够。而TMR电流传感器则在实际应用中具备更为明显的优势，灵敏度也相对更高，并且在线性度上也相对更好。然而大多TMR电流传感器均是闭合型磁芯、磁芯固定不可拆卸的结构形式，这就大大限制了传感器的应用范围，导致某些特定坏境下测量的不便，因此，如何通过对传感器磁环结构的设计做改进从而实现对于微弱电流的便捷灵活测量存在一定的研究意义。

技术实现思路

[0007]本技术的目的在于提供一种基于TMR微弱电流传感器的磁芯及线圈组件。考虑到闭环结构型的TMR电流传感器在测量电流上相较于开环具有更好的灵敏度及测量精度，而闭环结构TMR电流传感器比开环结构会多出线圈结构以此实现磁平衡测量，采用闭合式磁芯使得测量不够便利，因此，本技术针对TMR电流传感器非闭合式的测量方式，设计合适的磁环和线圈结构，以此满足对各种测量环境或条件下对待测电流的便捷可拆卸式测量，同时满足传感器高灵敏度、高精确度的测量要求。
[0008]为实现上述目的，本技术采用以下技术方案。
[0009]一种基于TMR微弱电流传感器的磁芯及线圈组件，包括两瓣式磁芯、反馈线圈和磁芯套管，所述两瓣式磁芯包括第一导磁芯和第二导磁芯，第一导磁芯和第二导磁芯一侧紧密接触，另一侧留有间隙；所述磁芯套管设置在第一导磁芯和第二导磁芯相接处，并能够将第一导磁芯和第二导磁芯固定住；所述反馈线圈绕设在磁芯套管外侧，用于产生反馈电流以补偿不平衡磁场。
[0010]进一步地，所述第一导磁芯和第二导磁芯均呈匚字型；所述第一导磁芯和第二导磁芯均经过倒圆角处理，边缘处为圆角结构。
[0011]进一步地，所述磁芯套管为两瓣式，磁芯套管通过两端设置卡扣或抱箍可拆卸式地固定在第一导磁芯和第二导磁芯相接处，即磁芯套管和反馈线圈位于两瓣式磁芯开口间隙的相对位置处。
[0012]进一步地，所述磁芯套管两端设有凸缘，用于对反馈线圈进行限位。
[0013]本技术的有益效果：
[0014]本技术的基于TMR微弱电流传感器的磁芯及线圈组件结构，在进行测量时，可将两瓣磁芯通过套管结构进行闭合固定，测量结束后将套管取下。这样通过套管结构可轻松实现磁芯的可拆卸式测量方式，极大的满足了尽可能多的测试条件，同时套管结构能够有效解决因磁芯闭合不稳定产生的测量误差。由于磁芯中磁感应强度多聚集于磁芯开口对面，因此反馈线圈也绕制在该位置处，能够有效提升磁感应精度。套管结构有效解决了非闭合式磁芯在安装拆卸时线圈的处理问题。进一步地，本技术的方型磁芯能够更好得适
应特定得测试条件，并且方型磁芯便于磁芯中心点的提取和固定，能够更好的保持传感器测量的精确度。本技术为闭环结构型的TMR微弱电流传感器磁芯的可拆卸式测量以及可适应测试环境变化的灵活便捷式测量提供一种新的解决方案。
[0015]本技术的基于TMR微弱电流传感器的磁芯及线圈组件，主要是在TMR微弱电流传感器闭环结构下展开技术的，由于多了反馈线圈的部分，因此磁芯的非闭合式结构直接也影响到线圈的固定问题，套管结构的引入有效解决了非闭合式磁芯在安装拆卸时线圈的处理问题，同时将磁芯和反馈线圈进行间接联系。本技术为闭环结构型的TMR微弱电流传感器磁芯的可拆卸式测量以及可适应测试环境变化的灵活便捷式测量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于TMR微弱电流传感器的磁芯及线圈组件，其特征在于，包括两瓣式磁芯、反馈线圈和磁芯套管，所述两瓣式磁芯包括第一导磁芯和第二导磁芯，第一导磁芯和第二导磁芯一侧紧密接触，另一侧留有间隙；所述磁芯套管设置在第一导磁芯和第二导磁芯相接处，并能够将第一导磁芯和第二导磁芯固定住；所述反馈线圈绕设在磁芯套管外侧。2.根据权利要求1所述的基于TMR微弱电流传感器的磁芯及线圈组件，其特征在于，所述第一导磁芯和第二导磁芯均呈匚字...

【专利技术属性】
技术研发人员：张巨锋，李伟，陈忠斌，刘鹏，俞杰，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：新型
国别省市：