[發(fā)明專利]霍爾電流傳感器及其磁環(huán)、實(shí)現(xiàn)霍爾電流傳感器用于測量大電流的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410512141.1
• 申請日: 2014-09-29
• 公開（公告）號: CN104217843A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡峰毅;董學(xué)智;蘇金土
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門振泰成科技有限公司
• 主分類號: H01F27/24
• 分類號: H01F27/24;H01F3/00;G01R19/00
• 代理公司: 廈門市精誠新創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 35218
• 代理人: 何家富

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電流檢測器件，尤其涉及霍爾電流傳感器件。

背景技術(shù)

霍爾電流傳感器是在電力系統(tǒng)中廣泛采用的電流測量方式。霍爾電流傳感器基于磁平衡式霍爾原理，即閉環(huán)原理。參閱圖1所示，當(dāng)原邊電流IP產(chǎn)生的磁通通過高品質(zhì)磁芯集中在磁路中，霍爾元件固定在氣隙中檢測磁通，通過繞在磁芯上的多匝線圈輸出反向的補(bǔ)償電流，用于抵消原邊IP產(chǎn)生的磁通，使得磁路中磁通始終保持為零；并經(jīng)過特定電路的處理，傳感器的輸出端能夠輸出精確反映原邊電流的電流變化。

參閱圖2所示的是現(xiàn)有的霍爾電流傳感器的剖視結(jié)構(gòu)，主要包括：一環(huán)狀的封閉的殼體1，該殼體1的內(nèi)部的環(huán)上設(shè)有帶一徑向的空隙開口的環(huán)狀鐵芯（或稱磁環(huán)）2，封裝設(shè)置在該殼體1內(nèi)且位于該環(huán)狀鐵芯2的空隙開口處，以及封裝設(shè)置在該殼體1內(nèi)的電路板（圖中未畫出）和固設(shè)在該殼體1外與電路板電連接的接線柱4（一般是4根）。

然而現(xiàn)有霍爾電流傳感器的磁環(huán)因設(shè)計上存在一些有待改進(jìn)之處，導(dǎo)致現(xiàn)有的霍爾電流傳感器的可有效測量（電流測量）范圍不足。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明針對此提出一種改進(jìn)的霍爾電流傳感器及其磁環(huán)，從而可以獲得更大的有效測量范圍。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種磁環(huán)，該磁環(huán)是由一導(dǎo)磁材料制成的環(huán)狀芯體，該磁環(huán)具有一個間距為Lg的徑向的空隙開口，該空隙開口處被切除一部分，而使磁環(huán)空隙開口處切除剩余面的高度d小于磁環(huán)的磁環(huán)外徑R和磁環(huán)內(nèi)徑r差值。

其中，該磁環(huán)的空隙開口處間距Lg和磁環(huán)空隙開口處切除剩余面的高度d的調(diào)整值是使其在大電流磁場下該磁環(huán)的空隙開口處兩側(cè)區(qū)域A2的磁場強(qiáng)度和磁環(huán)空隙開口處對面內(nèi)側(cè)區(qū)域A1的磁場強(qiáng)度大致相同。

一種霍爾電流傳感器，主要包括：一環(huán)狀的封閉的殼體，該殼體的內(nèi)部的環(huán)上設(shè)有帶一徑向的空隙開口的磁環(huán)，封裝設(shè)置在該殼體內(nèi)且位于該磁環(huán)的空隙開口處，以及封裝設(shè)置在該殼體內(nèi)的電路板和固設(shè)在該殼體外與電路板電連接的接線柱，該磁環(huán)是上述的磁環(huán)。

一種實(shí)現(xiàn)霍爾電流傳感器用于測量大電流的方法，包括如下步驟：

A,提供一個霍爾電流傳感器；

B,將該霍爾電流傳感器的磁環(huán)進(jìn)行切口后使其具有一個間距為Lg的徑向的空隙開口，該空隙開口處在進(jìn)行線切割后被切除一部分，而使磁環(huán)空隙開口處切除剩余面的高度d小于磁環(huán)的磁環(huán)外徑R和磁環(huán)內(nèi)徑r差值；

C,調(diào)整該磁環(huán)的磁環(huán)空隙開口處間距Lg和/或磁環(huán)空隙開口處切除剩余面的高度d，從而使其空隙開口處兩側(cè)區(qū)域A2的磁場強(qiáng)度和磁環(huán)空隙開口處對面內(nèi)側(cè)區(qū)域A1的磁場強(qiáng)度大致相同。

本發(fā)明改進(jìn)的霍爾電流傳感器及其磁環(huán)，從而可以獲得更大的有效測量范圍，用于電流檢測領(lǐng)域。

附圖說明

圖1是霍爾電流傳感器的電流檢測原理示意圖；

圖2是霍爾電流傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是現(xiàn)有磁環(huán)在電流1500安培下的空間磁場分布示意圖；

圖4是現(xiàn)有磁環(huán)在電流1500安培下的位于該磁環(huán)的空隙開口處的磁場強(qiáng)度的曲線圖；

圖5是改進(jìn)后磁環(huán)在電流1800安培下的空間磁場分布示意圖；

圖6是改進(jìn)后磁環(huán)在電流1800安培下的位于該磁環(huán)的空隙開口處的磁場強(qiáng)度的曲線圖；

圖7是一種改進(jìn)磁環(huán)形狀結(jié)構(gòu)的磁環(huán)其各參數(shù)標(biāo)注示意圖；

圖8是實(shí)施例1的磁環(huán)在大電流磁場下所測得的磁場強(qiáng)度分布圖；

圖9是實(shí)施例2的磁環(huán)在大電流磁場下所測得的磁場強(qiáng)度分布圖；

圖10是實(shí)施例3的磁環(huán)在大電流磁場下所測得的磁場強(qiáng)度分布圖；

圖11是實(shí)施例4的磁環(huán)在大電流磁場下所測得的磁場強(qiáng)度分布圖；

圖12是實(shí)施例5的磁環(huán)在大電流磁場下所測得的磁場強(qiáng)度分布圖；

圖13是實(shí)施例6的磁環(huán)在大電流磁場下所測得的磁場強(qiáng)度分布圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

本案發(fā)明人經(jīng)過大量銳意研究和測試發(fā)現(xiàn)：當(dāng)對霍爾電流傳感器中的磁環(huán)的空隙開口處的形狀進(jìn)行改變后，會導(dǎo)致該磁環(huán)的導(dǎo)磁分布發(fā)生變化，在特定的形狀改變后，會獲得相比現(xiàn)在未做任何形狀改變的磁環(huán)的更不易磁場飽和的效果，從而使得應(yīng)用該改進(jìn)磁環(huán)的霍爾電流傳感器可以用于測量更大的電流值。