[實用新型]PCB型空心線圈電流傳感器

無效

• 申請號: 200620052659.2
• 申請日: 2006-10-29
• 公開（公告）號: CN200983314Y
• 公開（公告）日: 2007-11-28
• 發明（設計）人: 周有慶;龔偉;吳桂清;彭紅海
• 申請（專利權）人: 長沙同慶電氣信息有限公司
• 主分類號: H01F38/30
• 分類號: H01F38/30;G01R15/18
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所
• 代理人: 顏昌偉

技術領域

實用新型涉及一種電流傳感器，特別涉及一種PCB型空心線圈電流傳感器。

背景技術

電子式電能表和繼電微機保護裝置中常用電流傳感器來測量電流，所用的電流傳感器有主要小型的電磁式電流互器器、小電阻電流旁路傳感器器及霍爾效應傳感器。電磁式電流互感器在測量很大或很小的電流時，由于勵磁電流的影響，會產生較大的數值誤差和相角誤差。此外，鐵芯使用的鐵氧體材料在大電流下會飽和，而且磁化后鐵芯還會產生磁滯現象，除非重新去磁，否則精度就會下降。因此小型的電磁式電流互器器用作電流測量時，其測量精度較低，尤其電流過大或過小時，測量誤差大，且易受外界電磁干擾的影響。

小電阻電流旁路技術可用較低成本得到較高精度，而且電流的測量也很簡單。在進行高精度電流測量時，需要考慮旁路的寄生電感，該電感量典型值為幾個nH，頻率較高時它將影響旁路阻抗的幅值。但它對相位的影響即使在工頻條件下仍非常大，功率因素較低時會產生明顯誤差；并且這個技術因旁路電阻產生熱量以及被測電流與確立電壓之間缺少電流隔離而遭受損害，尤其大電流測量中，自熱更嚴重。

霍爾效應傳感器有兩種主要類型，即開環型和閉環型，電能表中使用的絕大多數霍爾傳感器均采用開環型設計以降低系統費用。霍爾傳感器具有突出的頻率響應特性，能夠測量非常大的電流。但霍爾傳感器受溫度影響大，價格昂貴，并易受外界電磁干擾。

因此，以上的電流傳感技術都存在很多不足，更重要的一點是它們都易受外界磁場的干擾，該磁場可能是遠端產生的交變磁場(均勻磁場)或由流經位于電流傳感器附近的導線的電流所產生的。電流傳感器用作收費電能表計量的場合時，尤其重要的是，不能過度敏感于外界磁場的影響。

實用新型內容

為解決現有電流傳感器所存在的精度低、抗干擾能力低的問題，實用新型提供一種結構簡單、線性度高、抗干擾能力強的PCB型空心線圈電流傳感器。

實用新型解決上述技術問題的技術方案是：設有一層或多層PCB電路板，每層PCB板上設有4以上的偶數個相同的平面螺旋線圈，每塊PCB板上的螺旋線圈對稱分布，每層相鄰的螺旋線圈依次串接，層與層之間的螺旋線圈通過過孔連接，首末兩個端頭作為輸出端，構成二次線圈；一次線圈緊繞每層半數彼此不相鄰的螺旋線圈構成一匝或多匝環路。

上述的PCB型空心線圈電流傳感器中，所述二次螺旋線圈為大小均勻逐增的矩形、圓形、1/4圓形和三角形中的任一種，且層與層之間相應的二次螺旋線圈共軸。

上述的PCB型空心線圈電流傳感器中，所述一次線圈圍繞每層PCB上半數彼此不相鄰的螺旋線圈直接印制于PCB上，或另用導電體鑲嵌在PCB上。

上所述的PCB型空心線圈電流傳感器中，所述PCB所有層上相應的一次螺旋線圈和二次螺旋線圈共軸。

一種PCB型空心線圈電流傳感器，設有一層或多層PCB電路板，PCB板部分層或所有層上分別設有4以上的偶數個相同的平面螺旋線圈，每塊PCB板上的螺旋線圈對稱分布，每層相鄰的螺旋線圈依次串接，層與層上的螺旋線圈通過過孔連接，首末兩個端頭作為輸出端，構成二次線圈；圍繞每個二次螺旋線圈嵌套制作與其形狀相同的一次螺旋線圈，每層相鄰的一次螺旋線圈依次串接構成一次線圈，層與層之間的一次螺旋線圈通過過孔連接，首末兩個端頭作為被測電流輸入端。

上述的PCB型空心線圈電流傳感器中，所述一次螺旋線圈、二次螺旋線圈均為大小均勻逐增的矩形、圓形、1/4圓形和三角形中的任一種，且層與層之間相應的二次螺旋線圈共軸。

上述的PCB型空心線圈電流傳感器中，所述一次線圈圍繞每層PCB上每個二次螺旋線圈直接印制于PCB上。

上述的PCB型空心線圈電流傳感器中，所述PCB所有層上相應的一次螺旋線圈和二次螺旋線圈共軸。

實用新型的技術效果：1)本空心線圈電流傳感器采用空心線圈，沒有鐵磁材料，不會因被測電流大而飽和，具有很高的線性度，且頻帶寬；2)本空心線圈電流傳感采用多個均勻分布的傳感線圈串接組成，外界干擾磁場在相鄰線圈之間所產生的感應電動勢大小相等、方向相反，最終串接相互抵消，起到了對外界干擾磁場無響應的作用，不需另外加電磁屏蔽層，且保證了測量精度；3)本空心線圈電流傳感器可采用PCB制作，可顯著降低成本、制作工藝精細、便于批量生產，且受溫度影響小，還便于與電子式電能表和微機保護裝置中的電子電路集成。

下面結合附圖和具體實施例對實用新型作進一步的說明。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例1頂層的線圈結構示意圖。

圖2為本實用新型實施例1底層的線圈結構示意圖。