[發(fā)明專利]一種穿芯式閉環(huán)型霍爾電流傳感器用磁路及安裝結(jié)構(gòu)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210083718.6
• 申請(qǐng)日: 2022-01-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114113738A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒高芝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京普肯傳感科技有限公司
• 主分類號(hào): G01R15/20
• 分類號(hào): G01R15/20;G01R19/00
• 代理公司: 南京眾啟致玖專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32626
• 代理人: 張中純

本發(fā)明涉及霍爾電流傳感器磁路結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種穿芯式閉環(huán)型霍爾電流傳感器用磁路及安裝結(jié)構(gòu)。它包括：帶一個(gè)可變氣隙的磁芯以及一個(gè)設(shè)置有與磁芯可變氣隙相適配擋板的骨架和與磁芯尺寸相適配的蓋板，所述磁芯的氣隙分為二部分，插放霍爾元件部分氣隙寬度不變，其余部分氣隙寬度為可變的。通過(guò)把磁芯中一個(gè)為插放霍爾元件固定寬度氣隙分為二部分，磁路的有效磁導(dǎo)率增加了12倍；通過(guò)兩個(gè)磁芯安裝在固定架或骨架的上下兩面的“U”型槽中，兩個(gè)磁芯的兩個(gè)可變氣隙錯(cuò)位安裝或?qū)ΨQ分布或均分整個(gè)磁路，固定架或骨架的側(cè)面設(shè)置有插槽與磁芯的氣隙相通，轉(zhuǎn)換板插在插槽內(nèi)，提高了穿芯式霍爾電流傳感器的一致性、可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及霍爾電流傳感器磁路結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種穿芯式閉環(huán)型霍爾電流傳感器用磁路及安裝結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，各種變流技術(shù)、交流數(shù)控裝置等日新月異，在這些以電流作為測(cè)量和監(jiān)控對(duì)象的自控領(lǐng)域中，特別是在電動(dòng)汽車、軌道交通等領(lǐng)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(qū)范圍內(nèi)高精度測(cè)量；而在全球經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇乏力、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的情況下，對(duì)電流傳感器提出更高性價(jià)比的要求。

而霍爾電流傳感器因其優(yōu)異的性價(jià)比被廣泛應(yīng)用而形成產(chǎn)業(yè)化；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(jià)比高、使用方便等特點(diǎn)，被廣泛用于各種變流技術(shù)、交流數(shù)控裝置等以電流作測(cè)量和監(jiān)控對(duì)象的自控領(lǐng)域中。

目前市場(chǎng)上的霍爾電流傳感器通常有開(kāi)環(huán)、閉環(huán)兩種工作模式，開(kāi)環(huán)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(dāng)?shù)姆糯笃麟娐方M成；閉環(huán)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(jí)線圈及適當(dāng)?shù)墓β史糯箅娐方M成（見(jiàn)附圖1）。

以上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，閉環(huán)型磁芯的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。

但這種磁路結(jié)構(gòu)存在以下問(wèn)題：

1、單磁芯、單氣隙結(jié)構(gòu)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(diǎn)變化大，嚴(yán)重影響霍爾電流傳感器的測(cè)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，將增加霍爾電流傳感器的制造成本；

2、磁芯中加工氣隙的目的是為了方便插入霍爾元件，而霍爾元件的厚度比較厚，一般為1mm左右，因此磁芯中的氣隙寬度一般為1.2mm，氣隙寬度比較寬，在磁芯氣隙處的漏磁比較大，霍爾電流傳感器的位置誤差比較大。

如附圖1所示，對(duì)于磁導(dǎo)率為μ，氣隙寬度為g的磁環(huán)，L為磁環(huán)的平均磁路長(zhǎng)度；其有效磁導(dǎo)率為：

一般地，μ》1000，L》g，則有：

如果在磁環(huán)上均分n個(gè)相同寬度的氣隙時(shí)，有:

……(1)

在（1）式中，軟磁材料的有效磁導(dǎo)率，雖然有一定的誤差，但仍能說(shuō)明，帶氣隙的磁芯無(wú)論其材料的磁導(dǎo)率有多高，其有效磁導(dǎo)率低了很多，且氣隙的寬度越大，其有效磁導(dǎo)率越低；磁芯的直徑越小，磁環(huán)的平均磁路長(zhǎng)度越短，其有效磁導(dǎo)率越低；因此，對(duì)于閉環(huán)型霍爾電流傳感器的環(huán)形磁芯，磁芯的直徑越小，其氣隙寬度或數(shù)量越小越好；

3、單磁芯單個(gè)或多個(gè)氣隙結(jié)構(gòu)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(gè)數(shù)的增加，磁芯的有效磁導(dǎo)率迅速下降，霍爾電流傳感器在測(cè)量交流電流時(shí)，初、次級(jí)不能緊耦合，初級(jí)載流導(dǎo)體在霍爾電流傳感器的穿芯孔中不同位置時(shí)，傳感器的輸出幅度、波形等發(fā)生很大的變化，嚴(yán)重影響霍爾電流傳感器的工作帶寬和測(cè)量精度。

因此發(fā)明人根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷特研發(fā)了一種穿芯式閉環(huán)型霍爾電流傳感器用磁路及安裝結(jié)構(gòu)，來(lái)解決以上的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容