CN1179212A - 电流传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的电流传感器包括一个有空气隙(3a)的磁路(3);一个磁路上的绕组(4),所测电流经过该绕组;一个安装在空气隙中的磁场检测器(5);一个支承板(2),承载用来放大磁场检测器的输出信号的电路(6);支承板(2)包括一个主体部分(21)和一个横向扩展部分(23),全部装置中有一个从整个矩形支承板上切割的区域,绕组(4)的线匝(4a)安装在那个区域中,以便使传感器的厚度取决于绕组的横向尺寸。

Description

电流传感器
本发明涉及电流传感器，它包括一个有空气隙的磁路；一个安装在这个磁路上的绕组，待测量的电流从绕组中通过；一个安装在该空气隙中的磁场检测器；一个支承板，用来承载放大该磁场检测器输出信号的电路。
这种类型的传感器是众所周知的并应用于许多技术领域，然而它们不能满足在体积和价格上的所有要求。
本发明的目的特别是在于减少这种传感器的体积及其安装在外部电路时所占的空间，尤其是提供一种基本上是平面形状的传感器；此外，本发明的目的是提供一种体积缩小了的传感器，在这种传感器中，待测电流流经测量电路时对电路只有很微弱的影响，另外，它对外部电磁场有很好的抗干扰能力；本发明的一个重要目的是使进一步以更经济和更有效的方法来大批量连续生产这种传感器成为可能。
为达到上述目标，根据本发明的传感器的特征在于上述支承板包括一个主体部分和一个横向扩展部分，该支承板有一个由上述主体部分和扩展部的邻接面限定的剖面区；磁场检测器安装在支承板上，磁路也安装在该板上，这样磁场检测器被放置在磁路的空气隙中，而绕组全部或至少部分被放置在该剖面区中。
根据本传感器的一个实施例，支承板包括至少一个与电路的接地电位连接的镀金属屏蔽区，屏蔽区在磁场检测器和上述绕组之间至少有一部分扩展；这个屏蔽区在支承板和磁路的部分区域之间能够有一部分扩展；支承板的每个面上最好都装备这种镀金属屏蔽区。
根据最佳的实施例，绕组安装在磁路中基本为直形的分支上，空气隙形成在该直形分支自由端横向表面部分和与上述直形分支垂直的磁路分支自由端之间。
为了能够使用预先形成的绕组并且把这样一个绕组安装在磁路中上述的直形分支上，绕组的横向厚度要比磁路空气隙的长度小；绕组最好有一个截面，使它能紧紧地环绕在安装它在其上面的磁路分支上，如果必要的话可以覆盖在绝缘管之上。
磁路最好以一迭金属片的形式制成，并安装上述绝缘管以便把组成分支的各金属片的一部分结合在一起，磁路的一部分机械地固定在支承板上，用这种安装方法使磁路片连成一体；这种绝缘管可利用热缩材料制成。
本发明通过这些不同方法，使最理想地生产出能够达到上述目标的电流传感器成为可能。
通过对附图图示的一个实施实例的详细描述，可以更好地领会本发明。
图1是根据本发明的电流传感器的侧视图；
图2是同一个传感器从与图1相对的另一面来看的侧视图；
图3是沿图1中A-A线的剖视图；
图4是根据本发明的电流传感器的电路简图；并且
图5是根据图1用于电流传感器中的装有绕组的磁路正视图。
图1和图2显示的电流传感器包括一个磁路3，该磁路3有一个空气隙3a并承载一个待测电流流经其中的绕组4；磁场检测器元件5安装在空气隙3a内部，该元件安装在支承板2上，支承板2还包括一个这些图中未详细显示的电路6，特别设计这个电路用来放大磁场检测器元件5的输出信号；组成绕组4的导线有延伸过支承板2边缘的两端4b，使这个绕组能够通过焊接到印刷电路板上等方法与外电路连接；电路6也有伸出支承板2边缘的连接端子8，它们可通过与导线端子4b类似的方法连接外电路。
图4表明本传感器的操作原理，流经绕组4的待测电流用Ip表示；这个电流产生磁场H，该磁场由与电路6连接的磁场检测器元件5测量；图4中的元件5，比如霍尔元件，有4个端子，第一个端子连接已知类型的传递不间断电流的电路，图中未显示；检测器元件的输出信号出现在端子5b，端子5c和5d与可以操作的放大器6b连接，放大器6b使端子5d的电位保持在0，即保持在电路的接地电位(GND端子)；端子5b与放大器6c连接，该放大器6c在输出端子“输出”处传递代表绕组4的电流的测量信号；其它两个外部端子8是提供电源的端子+15V和-15V。
图1、图2和图3图示的是支承板2，该支承板2包括主体21以及横向扩展部分23，大体上是矩形的整个支承板有一个剖面区22；绕组4的线匝4a放置在这个剖面区，以便使本传感器的厚度由这个绕组的横向尺寸来决定，这个绕组可能是圆柱形的，如图3所示，即根据基本上相当于图1和图2的实施例图5，该绕组能够较紧密地与磁路3联接。
磁路3最好制成为一迭具有导磁性的金属片，并包括一条几乎是平直的分支，在该分支上安装绝缘管T以及绕组4的线匝4a；管子T最好由热缩材料制成，以便它在电绝缘这个功能以外还能够密封电路的直形分支并使此处的金属片保持一体；绕组4是预先组成的，该绕组安装在磁路直形分支上之前，先通过该磁路的空气隙。
磁路3通过销钉P固定在支承板2上，销钉P穿过在支承绕组4的直形分支对面磁路的3c部分的插槽3e；这些销钉P一端加大，并穿过整迭金属片和支承板；至少有一个销钉在W1处通过焊接与支承板一面的镀金属部分7b连接；在放置磁路3的一部分的支承板对面的镀金属区7a与磁路3可通电。
磁检测器元件5安装在磁路3的空气隙中并与支承板B面上的电路6连接，B面与F面相对，磁路3固定在F面上；镀金属区7a和7b与代表接地的输出端子8连接，并且通过在绕组4和磁场检测器元件5之间进行扩展，在支承板的两面形成屏蔽区；图1和图2显示了这些屏蔽区的一种最佳形式，而组成电路6的印刷电路的其余部分在图中仅显示了一部分，附图表示了参考编号6a所代表的该电路的构成；导线4b经过支承板B面并经焊点W2固定在支承板扩展部分23的23a处。
图5图示了绕组4的一种实施例，其中，不仅可以使传感器的外部厚度与图3中的实施例相比减小了，而且可以减小空气隙3a(3X和3X之间)的长度，同时还可以通过把绕组穿过空气隙，将它安装在直形分支上；实际上图5中绕组的矩形横剖面只需要一个比绕组的S2厚度略大一些的空气隙S1，如图5所示，S3代表管子T的长度。
如上所述，本传感器可制成极平的形状，因为它的厚度基本上是由磁路厚度以及待测电流流经的绕组厚度决定的；此外，不仅可以用所测电流的电路和带有放大电路的磁场检测器元件之间的微弱干扰来辨别这种传感器，而且还可以用对传感器周围产生的杂散场的良好抗干扰能力来辨别该传感器，这种抗干扰能力特别是因使用了上述镀金属区而获得，这些镀金属区在支承板的两面形成一个有效的屏蔽；总之，可以使用经济、有效的方法生产本传感器，因其特别符合以下事实，首先是可以预先形成绕组并可简单地平移通过空气隙来安；此外磁路可由某种适当材料比如铁制成单个部分，也可制成相同形状的一迭金属片；再有这种电路可以非常简单地安装在传感器支承板的一面上，而且可以只在该支承板的一面上进行焊接；尤其是传感器的形状扁平，因此不论该传感器是按垂直位置安装，还是先将连接导线弯成某种角度后，再与这种外电路板平行的位置进行安装，都能使它以最小的体积安装在外电路板上。

Claims (10)

1.一种电流传感器，包括一个带空气隙的磁路；一个安装在该磁路上的绕组，待测量的电流从这个绕组中通过；一个安装在该空气隙中的磁场检测器；一个支承板，用来承载放大该磁场检测器的输出信号的电路，其特征在于上述支承板包括一个主体部分和一个横向扩展部分，使该支承板有一个由上述主体部分和扩展部分的邻接面限定的剖面区；磁场检测器安装在支承板上，磁路也安装在该板上，使磁场检测器被放置在磁路的空气隙中，而绕组至少部分放置在该剖面区中。
2.根据权利要求1的传感器，其特征在于该支承板包括至少一个与电路地线连接的镀金属屏蔽区，该区域在上述磁场检测器和绕组之间至少有一个扩展部分。
3.根据权利要求2的传感器，其特征在于上述屏蔽区在支承板和磁路的一部分之间有一个扩展部分。
4.根据权利要求3的传感器，其特征在于支承板的每一面包括至少一个镀金属屏蔽区。
5.根据权利要求1的传感器，其特征在于绕组安装在磁路的基本平直的分支上，空气隙形成在磁路的直形分支自由端的横向表面部分和与该直形分支垂直的磁路分支的自由端之间。
6.根据权利要求5的传感器，其特征在于绕组横向厚度要小于磁路空气隙的长度。
7.根据权利要求5的传感器，其特征在于电子绝缘管安装在绕组内，该绕组环绕在承载上述绕组的磁路的直形分支上。
8.根据权利要求7的传感器，其特征在于该磁路以堆迭金属片的形式制成，上述绝缘管安装成把各金属片的部分连接在一起形成磁路分支，它安在其上；磁路的一部分机械固定在支承板上，通过这种固定使磁路片连成一体。
9.根据权利要求7或8之一的传感器，其特征在于绝缘管由热缩性材料制成。
10.根据权利要求5至9的传感器，其特征在于绕组有一个横截面，使该绕组紧密地环绕在安装它于其上面的磁路的分支上，并可覆盖在一个电绝缘管之上。
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