CN105575642A - 一种内设电阻的三相一体式电压互感器 - Google Patents

一种内设电阻的三相一体式电压互感器 Download PDF

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Abstract

一种内设电阻的三相一体式电压互感器，包括壳体与盖板，所述壳体包含三个腔室，彼此相连的两个腔室用绝缘板隔离；每个所述腔室中置有铁芯，所述铁芯上缠绕着初级绕组与次级绕组；所述盖板能够卡合在所述壳体上，所述盖板上设有与腔室一一对应的窗口；所述窗口周边设有四个引针：A引针、B引针、C引针以及D引针；所述C引针与D引针之间设有电阻；所述A引针与B引针分别连接初级绕组的两个端点，所述C引针与D引针分别连接次级绕组的两个端点。使各元器件在印制电路板上布局的整齐和美观，避免布局不当引起的电磁干扰，提高工作性能，更重要的缩小印制电路板的体积，实现印制电路板的小型化。

Description

一种内设电阻的三相一体式电压互感器
技术领域
本发明涉及电气设备领域，尤其涉及一种内设电阻的三相一体式电压互感器。
背景技术
随着工业设备日益精密，电子产品朝着小型化、数字化发展，印制电路板也朝着高密度、高精度发展。印制电路板体积已成为制约电子产品小型化的重要原因。缩小体积的基本思路可从提高电路板的精密程度、缩小元器件的体积和由二维向三维方向发展等几个方面展开。
现有的电压互感器多为三相分离的，因此往往需要三个单相电压互感器满足三相电路的需求，虽然现在也有三相一体的电压互感器，但是其在电路板的布局上欠缺整齐与美观，同时存在严重的电磁干扰，导致了电压互感器的工作性能低下，此外，电阻设置在电压互感器外部使得整个装置的体积增大，不利于空间的节省。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出一种内设电阻的三相一体式电压互感器，使各元器件在印制电路板上布局的整齐和美观，避免布局不当引起的电磁干扰，提高工作性能，更重要的缩小印制电路板的体积，实现印制电路板的小型化。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种内设电阻的三相一体式电压互感器，其特征是，包括壳体与盖板，所述壳体包含三个腔室，彼此相连的两个腔室用绝缘板隔离；每个所述腔室中置有铁芯，所述铁芯上缠绕着初级绕组与次级绕组；所述盖板能够卡合在所述壳体上，所述盖板上设有与腔室一一对应的窗口；所述窗口周边设有四个引针：A引针、B引针、C引针以及D引针；所述C引针与D引针之间设有电阻；所述A引针与B引针分别连接初级绕组的两个端点，所述C引针与D引针分别连接次级绕组的两个端点。
所述盖板上表面、C引针与D引针的一侧设有标识孔。
所述铁芯与初级绕组接触面覆有绝缘层；所述铁芯与次级绕组接触面覆有绝缘层。
所述初级绕组为表面镀漆的铜线。
所述次级绕组为表面镀漆的铜线。
所述盖板的下表面设有卡槽，所述壳体的上设有与所述卡槽匹配使用的凹槽。
所述盖板的下表面上设有凸起。
所述A引针、B引针、C引针以及D引针均为导电金属引针。
所述A引针、B引针、C引针以及D引针的横截面均为圆形或者矩形。
所述铁芯的形状是环形。
所述铁芯材料为磁性材料。
所述磁性材料为非晶金属或者微晶金属。
所述壳体为长方体壳体，所述绝缘板的高度低于所述长方体壳体的高度。
本发明的有益效果为：本技术方案所提出的是一款精密型电压互感器，将使用在印制电路板上的三个电压互感器单体整合在一起，可提高电路板上元器件的布局，有效的防止元器件排布不当引起的电磁干扰。本发明所述的电压互感器另一最显著优势在于，合理利用互感器的空间，将输出电阻RL置在互感器内部，节省电路板空间。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为各组成部分结构示意图。
图3为壳体结构示意图。
图4为俯视角度下盖板的立体结构示意图。
图5为仰视角度下盖板的立体结构示意图。
图6为卡槽与凹槽的示意图；
图7为盖板俯视图。
图8为铁芯以及初级、次级绕组结构示意图。
图9为单相电压互感器使用过程中的电路原理图。
图中：1.壳体；2.盖板；3.线圈；31.壳体***；32.绝缘板；33.卡槽；42.窗口；43.引针；44.电阻；45.标识孔；46.凹槽；47.凸起；71.铁芯；72.初级绕组；73.次级绕组。
具体实施方式
为了更好的了解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步说明。
一种内设电阻的三相一体式电压互感器，用于印制电路板上隔离强电，针对三相电使用需同时用三个电压互感器单体，具体的该电压互感器单体使用电路如图9所示。
虚线内为该电压互感器，N1为初级绕组，N2为次级绕组，N1：N2＝1:1。输入电压Vin(Vin＝220V)通过限流电阻R(R＝110KΩ)的作用产生一个小电流流入互感器初级绕组，通过电磁感应作用次级绕组感生同大小的电流，再通过输出电阻RL，输出电压Vout。
针对于该电压互感器使用范围是三相电，需要同时使用三个单体，本发明将三个互感器整合在一起方便使用，更有效的防止了因互感器在电路板上的排布不当而引起的电磁干扰。将输出电阻RL设置到本发明电压互感器内部，合理利用互感器空间，可为电路板省去三个电阻的空间实现缩小电路板体积的效果。后期可考虑增大本发明电压互感器体积，将限流电阻R加到本发明电压互感器内，进一步实现缩小电路板体积的效果。
如图1至图4所示，一种内设电阻的三相一体式电压互感器，其特征是，包括壳体1与盖板2，所述壳体包含三个腔室，彼此相连的两个腔室用绝缘板31隔离；每个所述腔室中置有铁芯71，所述铁芯上缠绕着初级绕组72与次级绕组73；所述盖板能够卡合在所述壳体上，所述盖板上设有与腔室一一对应的窗口42；所述窗口周边设有四个引针43：A引针、B引针、C引针以及D引针；所述C引针与D引针之间设有电阻44；所述A引针与B引针分别连接初级绕组的两个端点，所述C引针与D引针分别连接次级绕组的两个端点。
所述盖板上表面、C引针与D引针的一侧设有标识孔45。
所述铁芯与初级绕组接触面覆有绝缘层；所述铁芯与次级绕组接触面覆有绝缘层。
所述初级绕组为表面镀漆的铜线。
所述次级绕组为表面镀漆的铜线。
如图6所示，所述盖板的下表面设有卡槽33，所述壳体的上设有与所述卡槽匹配使用的凹槽46。
所述盖板的下表面上设有凸起47。
所述A引针、B引针、C引针以及D引针均为导电金属引针。
所述A引针、B引针、C引针以及D引针的横截面均为圆形或者矩形。
所述铁芯的形状是环形。
所述铁芯材料为磁性材料。
所述磁性材料为非晶金属或者微晶金属。
所述壳体为长方体壳体，所述绝缘板的高度低于所述长方体壳体的高度。
制造本发明所述的电压互感器的过程如下：本发明电压互感器由线圈3焊接在盖板2引针43上后，盖板2与护壳1嵌合在一起注入环氧树脂胶受热固化而成。线圈包括初级绕组与次级绕组。本发明电压互感器是一款紧密型电压互感器，规格大小仅有长28mm、宽19mm和高25mm。
依据互感器国家标准要求，本发明电压互感器护壳、盖板和环氧树脂胶材料的选型是选用阻燃型高分子材料。
根据制作工艺的先后顺序，可从线圈3开始叙述。
首先是对磁性铁芯71进行绝缘处理，包一层薄膜或是加定制外壳，防止铁芯71与漆包线的直接接触造成通过铁芯71作为媒介电压击穿初此级绕组线圈。然后是在铁芯上绕制一定匝数的漆包线形成初级线圈72和次级线圈73。初次级线圈之间要求预留一定距离间隙不能之间接触，亦是为了防止初次级绕组之间电压击穿造成损坏。绕制好初次级绕组的线圈如图8所示。
接下来是对盖板2先进行预处理工作，如图4、图5和图6所示，盖板2上带有一标识点45，用于区分确定引针43与初次级绕组线头的焊接关系。这里标识点45所在的一次引针全部是与三个线圈3的次级绕组73焊接。确定此焊接关系后，将三个电阻44，即输出电阻RL分别固定在引针43图4或图5所示位置上。固定后，使用烙铁和锡丝将其电阻44跟引针43牢固焊接在一起，这里突显出引针43带有拐角的优越性，加上凸起47部分固定引针43，更易于加电阻工序的操作。
对盖板2预处理后，就是线圈3与引针43的焊接。线圈3与引针43的焊线关键之处在于引针43与线圈3的初次级绕组引出线头的一一对应。对应护壳1是三个空腔，盖板2上的引针43可分为三组，一组四根引针43对应一个线圈3。线圈3的初级绕组72的两根引出线头接在没有标识点45的一侧，次级绕组73的两根引出线头接在带有标识点45的一侧。同样的，所有线圈3的引出接头与引针43的连接部分均需镀锡处理，杜绝接触不良的产品故障的发生。可通过图2所示，形象的看出线圈3与引针43的对应关系。
图7盖板的俯视图，该图主要是为了体现出引针之间的位置关系。引针A与引针B直接的最短距离与线圈的高度一致，体现了本发明电压互感器的最小化。引针B与引针C之间的距离则分为外部距离和内部距离两部分。外部距离选择为12.7mm，与排针之间的间距成整数倍，可实现插在排针上使用；内部距离则与线圈的最大直径相吻合，同样是为了实现本发明电压互感器的最小化。
接下来将盖板2和线圈3装到护壳1内，注塑环氧树脂胶固化后，即可完成本发明电压互感器。护壳1与盖板2是通过模具注塑成型工艺实现，壳体***31有卡槽33部分，盖板2边缘有凹槽46部分，可实现壳体1与盖板2的完美嵌合。
护壳1内部通过两道墙32分成三个空腔，分别放入一个线圈3，可视为将三个单体捆绑在一起。实现三个单体的一起使用的目的，简化操作工艺，优化印制电路板元器件的布局，节省空间，提高产品质量和效率。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种内设电阻的三相一体式电压互感器，其特征是，包括壳体与盖板，所述壳体包含三个腔室，彼此相连的两个腔室用绝缘板隔离；每个所述腔室中置有铁芯，所述铁芯上缠绕着初级绕组与次级绕组；所述盖板能够卡合在所述壳体上，所述盖板上设有与腔室一一对应的窗口；所述窗口周边设有四个引针：A引针、B引针、C引针以及D引针；所述C引针与D引针之间设有电阻；所述A引针与B引针分别连接初级绕组的两个端点，所述C引针与D引针分别连接次级绕组的两个端点。
2.根据权利要求1所述的一种内设电阻的三相一体式电压互感器，其特征是，所述盖板上表面、C引针与D引针的一侧设有标识孔。
3.根据权利要求1或2所述的一种内设电阻的三相一体式电压互感器，其特征是，所述铁芯与初级绕组接触面覆有绝缘层；所述铁芯与次级绕组接触面覆有绝缘层。
4.根据权利要求1或2所述的一种内设电阻的三相一体式电压互感器，其特征是，所述初级绕组为表面镀漆的铜线；所述次级绕组为表面镀漆的铜线。
5.根据权利要求1或2所述的一种内设电阻的三相一体式电压互感器，其特征是，所述盖板的下表面设有卡槽，所述壳体的上设有与所述卡槽匹配使用的凹槽。
6.根据权利要求1或2所述的一种内设电阻的三相一体式电压互感器，其特征是，所述盖板的下表面上设有凸起。
7.根据权利要求1或2所述的一种内设电阻的三相一体式电压互感器，其特征是，所述A引针、B引针、C引针以及D引针均为导电金属引针；所述A引针、B引针、C引针以及D引针的横截面均为圆形或者矩形。
8.根据权利要求1或2所述的一种内设电阻的三相一体式电压互感器，其特征是，所述铁芯的形状是环形磁性材料。
9.根据权利要求8所述的一种内设电阻的三相一体式电压互感器，其特征是，所述磁性材料为非晶金属或者微晶金属。
10.根据权利要求1或2所述的一种内设电阻的三相一体式电压互感器，其特征是，所述壳体为长方体壳体，所述绝缘板的高度低于所述长方体壳体的高度。
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