[實(shí)用新型]一種鐵芯結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720099751.2
• 申請(qǐng)日: 2017-01-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN206758198U
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐東海;任浩;顧忠輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧波中車時(shí)代傳感技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H01F3/14
• 分類號(hào): H01F3/14;G01R15/20;G01R19/00
• 代理公司: 寧波誠(chéng)源專利事務(wù)所有限公司33102
• 代理人: 張一平

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種鐵芯結(jié)構(gòu)，具體涉及一種閉環(huán)電流傳感器的鐵芯結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的閉環(huán)電流傳感器原理圖如圖1所示，包括鐵芯C、霍爾元件A、運(yùn)算放大器B；鐵芯C上開(kāi)有氣隙D、霍爾元件A設(shè)置于氣隙D內(nèi)、運(yùn)算放大器B與霍爾元件A連接。當(dāng)電流傳感器測(cè)量電流時(shí)，匝數(shù)為Np的原邊線圈通過(guò)待測(cè)電流Ip，原邊線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)在鐵芯C上聚集，在原邊線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)的作用下，霍爾元件A產(chǎn)生霍爾電勢(shì)并輸出給運(yùn)算放大器B；隨后運(yùn)算放大器B處理霍爾電勢(shì)、經(jīng)過(guò)運(yùn)放差分放大輸出合適大小的電流信號(hào)Is；該電流信號(hào)Is流經(jīng)匝數(shù)為Ns的次邊線圈，從而使得次邊線圈產(chǎn)生與原邊線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)大小相等且方向相反的磁場(chǎng)，使同時(shí)處于次邊線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)和原邊線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)中的霍爾元件工作在零磁通狀態(tài)，即有Is*Ns＝Ip*Np，測(cè)得待測(cè)電流Ip。

而現(xiàn)有的閉環(huán)電流傳感器用鐵芯結(jié)構(gòu)如圖2所示，由閉環(huán)電流傳感器原理易知，當(dāng)原邊線圈通入待測(cè)電流Ip時(shí)，原邊線圈形成的磁場(chǎng)與通有電流信號(hào)Is的次邊線圈形成的磁場(chǎng)聚集在鐵芯上形成合磁場(chǎng)，該合磁場(chǎng)會(huì)有一個(gè)階梯性的變化。如圖2中所示，鐵芯上氣隙D到E處，磁場(chǎng)會(huì)逐漸增強(qiáng)，即氣隙D處磁場(chǎng)最弱、E處磁場(chǎng)最強(qiáng)；該磁場(chǎng)分布會(huì)隨著原邊線圈內(nèi)待測(cè)電流Ip的變化而變化，由于鐵芯C本身飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度限制，當(dāng)待測(cè)電流Ip增大到鐵芯C磁場(chǎng)分布超過(guò)本身飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，傳感器輸出會(huì)達(dá)到飽和。此外，由電磁場(chǎng)理論知，氣隙D寬度為λ的磁芯線圈，線圈的磁勢(shì)降落公式為：

F＝H_c*l+H_λ*λ；

其中：

F為磁勢(shì)；H_c為鐵芯的磁場(chǎng)強(qiáng)度；H_λ為氣隙的磁場(chǎng)強(qiáng)度；l為鐵芯的磁路長(zhǎng)度；λ為氣隙的寬度。

由電磁場(chǎng)理論知，磁場(chǎng)強(qiáng)度H_c、H_λ的大小與磁導(dǎo)率的大小有關(guān)，氣隙處的空氣磁導(dǎo)率較鐵芯磁導(dǎo)率低很多，故H_λ比H_c大很多，因此磁勢(shì)降落主要集中在氣隙D處，故氣隙D越大，磁勢(shì)降落越大，鐵芯C越容易達(dá)到飽和，傳感器性能越容易受到影響。另外，氣隙D處會(huì)產(chǎn)生漏磁，該漏磁隨著氣隙D的變大而變大，由于漏磁現(xiàn)象的存在，導(dǎo)致傳感器受干擾影響較大，周邊磁場(chǎng)影響、溫度變化、傳感器位置變化等均會(huì)影響傳感器測(cè)量范圍及精度等性能參數(shù)。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀提供一種可以減少氣隙處磁勢(shì)降落和漏磁的一種鐵芯結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：一種鐵芯結(jié)構(gòu)，包括鐵芯主體和開(kāi)在鐵芯主體上的氣隙其特征在于：所述氣隙包括寬度和長(zhǎng)度能放置霍爾元件的第一氣隙部分，所述氣隙除所述第一氣隙部分以外的其余部分的寬度小于所述第一氣隙部分的寬度。

所述第一氣隙部分位于所述氣隙的一端或中部，在目前的工藝條件下，優(yōu)選所述第一氣隙部分位于所述氣隙的一端，便于霍爾元件的安裝。

優(yōu)選的，所述其余部分的寬度小于0.1mm，寬度極細(xì)的其余部分大大減小了氣隙寬度，減小了在氣隙處的磁勢(shì)降落，減少了漏磁，大大提高了使用該種鐵芯的電流傳感器的性能。

優(yōu)選的，所述第一氣隙部分的寬度范圍為1～1.5mm，該寬度范圍適合于放入霍爾元件且不至于過(guò)寬。

優(yōu)選的，所述第一氣隙部分的長(zhǎng)度范圍為3～8mm，該長(zhǎng)度范圍能在適合于放入霍爾元件又不破壞其他性能的基礎(chǔ)上盡可能減小第一氣隙部分的長(zhǎng)度，從而減小第一氣隙部分在氣隙中所占的比例，從而減小整體的氣隙寬度。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述第一氣隙部分的長(zhǎng)度為5mm。

所述鐵芯主體上還設(shè)置有用于保持氣隙寬度不變的固定裝置，通過(guò)固定裝置固定氣隙寬度，防止使用過(guò)程中氣隙由于環(huán)境影響、人為操作等原因而發(fā)生變動(dòng)，從而避免影響使用該鐵芯的電流傳感器性能參數(shù)的變化。

優(yōu)選的，所述固定裝置包括固定板，所述固定板跨越所述氣隙與所述氣隙兩側(cè)的鐵芯主體分別固定連接，利用固定板來(lái)固定，安裝便捷又固定效果優(yōu)良，并且該固定板經(jīng)過(guò)磁屏蔽處理。

所述固定裝置包括固定孔和固定部件，所述固定孔分別設(shè)置于氣隙兩側(cè)的鐵芯主體上，所述固定部件穿過(guò)所述固定板與所述固定孔固定連接，此外，固定板的固定方式還可以為螺紋連接、焊接、粘接、捆綁等合適方式。

優(yōu)選的，所述固定部件為鉚釘，成本低廉、安裝簡(jiǎn)便又牢固。