[发明专利]一种穿芯式霍尔电流传感器用磁芯气隙固定结构组件

说明书

本发明涉及霍尔电流传感器磁芯固定结构组件领域，尤其涉及一种穿芯式霍尔电流传感器用磁芯气隙固定结构组件，它包括：叠片铆冲带气隙的单磁芯上需要时设置有固定孔或定位槽，非导磁金属片铆冲或焊在单磁芯上顶层或最外上下层；卷绕带气隙的单磁芯将非导磁金属片焊在磁芯气隙处的外侧面或顶部；用两个同尺寸、带一个或偶数个气隙的单磁芯以及一个固定架或骨架时，两个带气隙的单磁芯安装在固定架或骨架的上下两面，偶数个气隙错位安装或对称分布或均分整个磁路；固定架或骨架的侧面设置有插槽与磁芯的气隙相通，转换板插在插槽内，磁芯气隙中的霍尔元件直接或用转换板与印制电路板连接。

技术领域

本发明涉及霍尔电流传感器磁芯固定结构组件领域，尤其涉及一种穿芯式霍尔电流传感器用磁芯气隙固定结构组件。

背景技术

随着电力电子技术的发展，各种变流技术、交流数控装置等日新月异，在这些以电流作为测量和监控对象的自控领域中，特别是在电动汽车、轨道交通等领域中，不但要求电流传感器一致性好、可靠性高，还必须在更宽温区范围内高精度测量；而在全球经济复苏乏力、市场竞争日趋激烈的情况下，对电流传感器提出更高性价比的要求，为适应、满足市场的需求，国内外各厂商竭尽所能，开发出工作温区更宽、性能更高、价格更低的高性价比的电流传感器。

霍尔电流传感器因其优异的性价比被广泛应用而形成产业化；霍尔电流传感器通常有开环、闭环两种工作模式，霍尔电流传感器是一种新型的电流传感器，具有灵敏度高、功耗低、电隔离、性价比高、使用方便等特点，被广泛用于各种变流技术、交流数控装置等以电流作测量和监控对象的自控领域中。

开环型霍尔电流传感器由霍尔元件、软磁材料制成带气隙的磁芯及适当的放大器电路组成；闭环型霍尔电流传感器由软磁材料制成带气隙的磁芯、霍尔元件、次级线圈及适当的功率放大电路组成。这两种工作原理的霍尔电流传感器都必须采用由软磁材料制成的带气隙的磁芯，其磁芯的加工工艺、材料分别为：

开环型：材料一般采用取向硅钢片，加工工艺有叠片铆冲成带1个或偶数个对称气隙的磁芯或者卷绕成磁芯后再加工一个或偶数个对称分布的气隙；

闭环型：材料一般采用坡塻合金，加工工艺有叠片铆冲成带气隙的磁芯或卷绕成磁芯后再加工气隙。

这两类软磁材料制成带气隙的磁芯，其外形一般为圆环形和方形。

这种磁路结构存在以下问题：

如图1和2所示，单磁芯、单气隙结构的霍尔电流传感器由于磁芯的剩磁比较大，霍尔电流传感器零点变化大，严重影响霍尔电流传感器的测量精度。为了减少剩磁影响，采用低剩磁的铁镍合金材料制成磁芯，将大大的增加了霍尔电流传感器的制造成本。

如图3和4所示，单磁芯、多个气隙的结构霍尔电流传感器，磁芯安装固定十分不易，需要先将磁芯逐段定位在塑料外壳中，逐一用与气隙宽度一致的塑料块放置在气隙中并用灌封胶来固定，但灌封胶固化需要时间，无法确保气隙宽度一致性，将影响传感器批量生产时的生产效率和参数的一致性。

单磁芯、单个或多个气隙结构的霍尔电流传感器，其磁芯外形一般为圆环形和方形，在多个气隙时，逐一用与气隙宽度一致的塑料块放置在气隙中来保证气隙宽度一致性、稳定性，但是在宽温度范围条件下，由于机械加工时无法做到磁芯每处形变、应力等都一致，随着温度变化，塑料块和软磁材料的热膨胀系数不可能一致，导致气隙宽度的热膨胀系数不是恒定的常数，从而使得霍尔电流传感器的输出幅度随着温度非线性变化，无法进行线性补偿，从而导致霍尔电流传感器的温度稳定性差，严重影响霍尔电流传感器的测量精度。

单磁芯单个或多个气隙结构霍尔电流传感器，其磁芯由于磁路不闭合，随着磁芯气隙宽度或个数的增加，磁芯的有效磁导率迅速下降，霍尔电流传感器在测量交流电流时，初、次级不能紧耦合，初级载流导体在霍尔电流传感器的穿芯孔中不同位置时，传感器的输出幅度、波形等发生很大的变化，严重影响霍尔电流传感器的工作带宽和测量精度。

发明内容