[實用新型]一種穿芯式霍爾電流傳感器用磁芯氣隙固定結構組件

有效

• 申請號: 201720181845.4
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN206515385U
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 鄒高芝;魏義松;蘇本社
• 申請（專利權）人: 南京普肯傳感科技有限公司
• 主分類號: G01R15/20
• 分類號: G01R15/20;G01R1/02
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙)32231
• 代理人: 康瀟

技術領域

本實用新型涉及霍爾電流傳感器磁芯固定結構組件領域，尤其涉及一種穿芯式霍爾電流傳感器用磁芯氣隙固定結構組件。

背景技術

隨著電力電子技術的發展，各種變流技術、交流數控裝置等日新月異，在這些以電流作為測量和監控對象的自控領域中，特別是在電動汽車、軌道交通等領域中，不但要求電流傳感器一致性好、可靠性高，還必須在更寬溫區范圍內高精度測量；而在全球經濟復蘇乏力、市場競爭日趨激烈的情況下，對電流傳感器提出更高性價比的要求，為適應、滿足市場的需求，國內外各廠商竭盡所能，開發出工作溫區更寬、性能更高、價格更低的高性價比的電流傳感器。

霍爾電流傳感器因其優異的性價比被廣泛應用而形成產業化；霍爾電流傳感器通常有開環、閉環兩種工作模式，霍爾電流傳感器是一種新型的電流傳感器，具有靈敏度高、功耗低、電隔離、性價比高、使用方便等特點，被廣泛用于各種變流技術、交流數控裝置等以電流作測量和監控對象的自控領域中。

開環型霍爾電流傳感器由霍爾元件、軟磁材料制成帶氣隙的磁芯及適當的放大器電路組成；閉環型霍爾電流傳感器由軟磁材料制成帶氣隙的磁芯、霍爾元件、次級線圈及適當的功率放大電路組成。這兩種工作原理的霍爾電流傳感器都必須采用由軟磁材料制成的帶氣隙的磁芯，其磁芯的加工工藝、材料分別為：

開環型：材料一般采用取向硅鋼片，加工工藝有疊片鉚沖成帶1個或偶數個對稱氣隙的磁芯或者卷繞成磁芯后再加工一個或偶數個對稱分布的氣隙；

閉環型：材料一般采用坡塻合金，加工工藝有疊片鉚沖成帶氣隙的磁芯或卷繞成磁芯后再加工氣隙。

這兩類軟磁材料制成帶氣隙的磁芯，其外形一般為圓環形和方形。

這種磁路結構存在以下問題：

如圖1和2所示，單磁芯、單氣隙結構的霍爾電流傳感器由于磁芯的剩磁比較大，霍爾電流傳感器零點變化大，嚴重影響霍爾電流傳感器的測量精度。為了減少剩磁影響，采用低剩磁的鐵鎳合金材料制成磁芯，將大大的增加了霍爾電流傳感器的制造成本。

如圖3和4所示，單磁芯、多個氣隙的結構霍爾電流傳感器，磁芯安裝固定十分不易，需要先將磁芯逐段定位在塑料外殼中，逐一用與氣隙寬度一致的塑料塊放置在氣隙中并用灌封膠來固定，但灌封膠固化需要時間，無法確保氣隙寬度一致性，將影響傳感器批量生產時的生產效率和參數的一致性。

單磁芯、單個或多個氣隙結構的霍爾電流傳感器，其磁芯外形一般為圓環形和方形，在多個氣隙時，逐一用與氣隙寬度一致的塑料塊放置在氣隙中來保證氣隙寬度一致性、穩定性，但是在寬溫度范圍條件下，由于機械加工時無法做到磁芯每處形變、應力等都一致，隨著溫度變化，塑料塊和軟磁材料的熱膨脹系數不可能一致，導致氣隙寬度的熱膨脹系數不是恒定的常數，從而使得霍爾電流傳感器的輸出幅度隨著溫度非線性變化，無法進行線性補償，從而導致霍爾電流傳感器的溫度穩定性差，嚴重影響霍爾電流傳感器的測量精度。

單磁芯單個或多個氣隙結構霍爾電流傳感器，其磁芯由于磁路不閉合，隨著磁芯氣隙寬度或個數的增加，磁芯的有效磁導率迅速下降，霍爾電流傳感器在測量交流電流時，初、次級不能緊耦合，初級載流導體在霍爾電流傳感器的穿芯孔中不同位置時，傳感器的輸出幅度、波形等發生很大的變化，嚴重影響霍爾電流傳感器的工作帶寬和測量精度。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種穿芯式霍爾電流傳感器用磁芯氣隙固定結構組件，使得霍爾電流傳感器的工作溫度范圍更寬、測量范圍大、測量更加精確，同時降低了批量生產霍爾電流傳感器的成本。

為解決上述技術問題，本實用新型的一種穿芯式霍爾電流傳感器用磁芯氣隙固定結構組件，包括單磁芯氣隙固定結構組件和雙磁芯氣隙固定結構組件，

單磁芯氣隙固定結構組件包括一個單磁芯及當需要固定單磁芯的固定架或骨架，單磁芯包括一個或偶數個氣隙；

單磁芯包括疊片鉚沖帶氣隙的單磁芯和卷繞帶氣隙的單磁芯；

疊片鉚沖帶氣隙的單磁芯上需要時設置有固定孔或定位槽，非導磁金屬片鉚沖或焊在磁芯上頂層或最外上下層，固定時，通過固定針穿過固定孔焊在印制電路板上；

當卷繞帶氣隙的單磁芯的高度為霍爾元件安裝高度的2倍以上，非導磁金屬片焊接在磁芯氣隙的外側面；

當卷繞帶氣隙的單磁芯的高度為霍爾元件安裝高度的1.5倍以內，非導磁金屬片焊接在磁芯氣隙的頂部；

當單磁芯包括偶數個對稱分布的氣隙時，每個氣隙中設置有1個霍爾元件，偶數個霍爾元件的輸入、輸出端分別并聯；