[发明专利]霍尔电流传感器及其磁环、实现霍尔电流传感器用于测量大电流的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电流检测器件，尤其涉及霍尔电流传感器件。

背景技术

霍尔电流传感器是在电力系统中广泛采用的电流测量方式。霍尔电流传感器基于磁平衡式霍尔原理，即闭环原理。参阅图1所示，当原边电流IP产生的磁通通过高品质磁芯集中在磁路中，霍尔元件固定在气隙中检测磁通，通过绕在磁芯上的多匝线圈输出反向的补偿电流，用于抵消原边IP产生的磁通，使得磁路中磁通始终保持为零；并经过特定电路的处理，传感器的输出端能够输出精确反映原边电流的电流变化。

参阅图2所示的是现有的霍尔电流传感器的剖视结构，主要包括：一环状的封闭的壳体1，该壳体1的内部的环上设有带一径向的空隙开口的环状铁芯（或称磁环）2，封装设置在该壳体1内且位于该环状铁芯2的空隙开口处，以及封装设置在该壳体1内的电路板（图中未画出）和固设在该壳体1外与电路板电连接的接线柱4（一般是4根）。

然而现有霍尔电流传感器的磁环因设计上存在一些有待改进之处，导致现有的霍尔电流传感器的可有效测量（电流测量）范围不足。

发明内容

因此，本发明针对此提出一种改进的霍尔电流传感器及其磁环，从而可以获得更大的有效测量范围。

本发明采用如下技术方案实现：

一种磁环，该磁环是由一导磁材料制成的环状芯体，该磁环具有一个间距为Lg的径向的空隙开口，该空隙开口处被切除一部分，而使磁环空隙开口处切除剩余面的高度d小于磁环的磁环外径R和磁环内径r差值。

其中，该磁环的空隙开口处间距Lg和磁环空隙开口处切除剩余面的高度d的调整值是使其在大电流磁场下该磁环的空隙开口处两侧区域A2的磁场强度和磁环空隙开口处对面内侧区域A1的磁场强度大致相同。

一种霍尔电流传感器，主要包括：一环状的封闭的壳体，该壳体的内部的环上设有带一径向的空隙开口的磁环，封装设置在该壳体内且位于该磁环的空隙开口处，以及封装设置在该壳体内的电路板和固设在该壳体外与电路板电连接的接线柱，该磁环是上述的磁环。

一种实现霍尔电流传感器用于测量大电流的方法，包括如下步骤：

A,提供一个霍尔电流传感器；

B,将该霍尔电流传感器的磁环进行切口后使其具有一个间距为Lg的径向的空隙开口，该空隙开口处在进行线切割后被切除一部分，而使磁环空隙开口处切除剩余面的高度d小于磁环的磁环外径R和磁环内径r差值；

C,调整该磁环的磁环空隙开口处间距Lg和/或磁环空隙开口处切除剩余面的高度d，从而使其空隙开口处两侧区域A2的磁场强度和磁环空隙开口处对面内侧区域A1的磁场强度大致相同。

本发明改进的霍尔电流传感器及其磁环，从而可以获得更大的有效测量范围，用于电流检测领域。

附图说明

图1是霍尔电流传感器的电流检测原理示意图；

图2是霍尔电流传感器的结构示意图；

图3是现有磁环在电流1500安培下的空间磁场分布示意图；

图4是现有磁环在电流1500安培下的位于该磁环的空隙开口处的磁场强度的曲线图；

图5是改进后磁环在电流1800安培下的空间磁场分布示意图；

图6是改进后磁环在电流1800安培下的位于该磁环的空隙开口处的磁场强度的曲线图；

图7是一种改进磁环形状结构的磁环其各参数标注示意图；

图8是实施例1的磁环在大电流磁场下所测得的磁场强度分布图；

图9是实施例2的磁环在大电流磁场下所测得的磁场强度分布图；

图10是实施例3的磁环在大电流磁场下所测得的磁场强度分布图；

图11是实施例4的磁环在大电流磁场下所测得的磁场强度分布图；

图12是实施例5的磁环在大电流磁场下所测得的磁场强度分布图；

图13是实施例6的磁环在大电流磁场下所测得的磁场强度分布图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

本案发明人经过大量锐意研究和测试发现：当对霍尔电流传感器中的磁环的空隙开口处的形状进行改变后，会导致该磁环的导磁分布发生变化，在特定的形状改变后，会获得相比现在未做任何形状改变的磁环的更不易磁场饱和的效果，从而使得应用该改进磁环的霍尔电流传感器可以用于测量更大的电流值。