CN114019220B - 一种电流检测器及电路 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种电流检测器及电路，电流检测器包括：外壳及至少一组磁体，所述磁体位于所述外壳内，每组磁体包括：第一磁芯、第二磁芯、第一激励线圈、第二激励线圈及感应线圈；所述第一磁芯和第二磁芯对称耦合；所述第一激励线圈缠绕所述第一磁芯，用于产生第一激励磁场；所述第二激励线圈缠绕所述第二磁芯，用于产生第二激励磁场；所述第一激励线圈和第二激励线圈为反向串连连接；所述感应线圈缠绕于所述第一磁芯和第二磁芯的耦合中轴，用于感应待测导体产生感应磁场。所述电流检测器测量灵敏度高、抗干扰能力强，并且结构简单、加工难度较低，成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及电流检测技术领域，具体地涉及一种电流检测器及电路。
背景技术
磁通门电流传感器利用带电导体感应的磁场中高导磁铁芯在交变磁场的饱和激励下，其磁感应强度与带电导体的磁场强度的非线性关系来测量弱磁场，是一种根据电磁感应现象加以改造的变压器式的器件。通过利用外磁场对这种特殊变压器的输出信号产生的某些非对称的调制作用，检测这些调制作用引起的输出信号的任何一种变化来实现对电流磁场的测量，间接实现对电流的测量。这种物理现象对被测环境磁场来说好像是一道“门”，通过这道“门”，相应的磁通量即被调制，并产生感应电动势。
现有的基于磁通门传感器的检测探头为单磁芯型和双磁芯型。单磁芯型磁通门探头的感应线圈输出的磁通门信号非常微弱，而且次谐波的噪声信号很大；双磁芯型磁通门探头虽然可以有效降低这些噪声，但现有的双磁芯型磁通门探头存在匝间和电缆旁路电容，这使得传感器的检测绕线采集到的感应脉冲不理想，降低了磁测的准确度。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种电流检测器及电路，所述电流检测器测量灵敏度高、抗干扰能力强，并且结构简单、加工难度较低，成本较低。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种电流检测器，其特征在于，包括：外壳及至少一组磁体，所述磁体位于所述外壳内，每组磁体包括：第一磁芯、第二磁芯、第一激励线圈、第二激励线圈及感应线圈；所述第一磁芯和第二磁芯对称耦合；所述第一激励线圈缠绕所述第一磁芯，用于产生第一激励磁场；所述第二激励线圈缠绕所述第二磁芯，用于产生第二激励磁场；所述第一激励线圈和第二激励线圈为反向串连连接；所述感应线圈缠绕于所述第一磁芯和第二磁芯的耦合中轴，用于感应待测导体产生感应磁场。
可选的，所述第一激励线圈和第二激励线圈的绕线轴尺寸、绕线匝数相同；所述第一激励磁场和第二激励磁场在所述耦合中轴处的磁场大小相等、方向相反。
可选的，所述电流检测器还包括辅助磁芯，用于闭合第一激励磁场、第二激励磁场及感应磁场。
可选的，所述第一磁芯和第二磁芯和辅助磁芯组成SD型磁芯。
可选的，所述电流检测器还包括：待测导体，所述待测导体至少一次穿过所述第一磁芯和第二磁芯；根据所述感应磁场确定流经所述待测导体的电流大小。
可选的，所述外壳的长为5mm-100mm，宽为5mm-100mm，厚度为0.5mm-5mm。
可选的，所述耦合中轴的长为1mm~10mm，宽为1mm~10mm，厚度为0.5mm-5mm。
可选的，所述第一磁芯和第二磁芯的宽度为0.3~4.5mm，厚度为0.1~5mm。
可选的，所述第一磁芯和第二磁芯的材料各自独立的为坡莫合金薄带、钴基非晶薄带、铁基非晶薄带、铁镍基非晶薄带和铁基纳米晶薄带中的至少一种。
另一方面，本发明还提供一种电路，其特征在于，包括上述中任意一项所述的电流检测器。
本发明的电流检测器包括：外壳及至少一组磁体，所述磁体位于所述外壳内，每组磁体包括：第一磁芯、第二磁芯、第一激励线圈、第二激励线圈及感应线圈；所述第一磁芯和第二磁芯对称耦合；所述第一激励线圈缠绕所述第一磁芯，用于产生第一激励磁场；所述第二激励线圈缠绕所述第二磁芯，用于产生第二激励磁场；所述第一激励线圈和第二激励线圈为反向串连连接；所述感应线圈缠绕于所述第一磁芯和第二磁芯的耦合中轴，用于感应待测导体产生感应磁场。本发明使用反向串联激励线圈降低感应线圈感受的总激励磁通（根据优选实施方式，使感应线圈感受的总激励磁通为零），避免感应线圈受到激励线圈的变压器效应影响，而且测量灵敏度高、抗干扰能力强，并且结构简单、加工难度较低，成本较低。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是本发明的一种电流检测器的结构示意图；
图2是本发明的一种电流检测器的磁芯部分的示意图；
图3是本发明的一种包含闭环磁通门的电流检测器的示意图；
图4是本发明的一种包含待测导体的电流检测器的示意图。
附图标记说明
101-第一激励线圈；102-第二激励线圈；
103-感应线圈；104-外壳；
200-磁芯；201-第一磁芯；
202-第二磁芯；203-辅助磁芯；
204-磁芯中轴；301-一体化磁芯；
400-待测导体。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
图1是本发明的一种电流检测器的结构示意图，如图1所示，本发明的一种电流检测器包括：外壳104及至少一组磁体，所述磁体位于所述外壳104内，每组磁体包括：第一磁芯201、第二磁芯202、第一激励线圈101、第二激励线圈102及感应线圈103；所述第一磁芯201和第二磁芯202对称耦合；所述第一激励线圈101缠绕所述第一磁芯201，用于产生第一激励磁场；所述第二激励线圈102缠绕所述第二磁芯202，用于产生第二激励磁场；所述第一激励线圈101和第二激励线圈102为反向串连连接；所述感应线圈103缠绕于所述第一磁芯201和第二磁芯202的耦合中轴，用于感应待测导体400产生感应磁场。所述待测导体400穿过所述电流检测器的磁芯200，通过测量所述感应磁场的强度确定通过所述待测导体400的电流大小。
所述电流检测器可以包括多组磁体，优选的，所述电流检测器包括一组磁体。例如，当所述电流检测器包括三组磁体时，可以用来分别检测三相电的各相中的电流，其中，三组磁体结构相同，三相电中各相电导线分别从三组磁体中穿过，根据三组磁体的检测结果确定三相电的大小及相位。
按照一种优选的实施方式，所述外壳104内设置有第一磁芯201和第二磁芯202，外壳104同时作为第一激励线圈101、第二激励线圈102和感应线圈103的绕线骨架，两组激励绕线均匀缠绕在骨架的两侧，组成第一激励线圈101和第二激励线圈102；感应绕线均匀缠绕在骨架中轴部分，组成感应线圈103。所述第一磁芯201、第二磁芯202及辅助磁芯203可以为EE型磁芯、EF型磁芯、SD型磁芯，由于所述SD型磁芯有良好的闭合磁路，具有更好的灵敏度及线性度，并且带来的噪声更小，所以优选的，所述第一磁芯201和第二磁芯202及和辅助磁芯203组成SD型磁芯，所述外壳104优选为SD形状。
所述外壳104的长为5mm-100mm，宽为5mm-100mm，厚度为0.5mm-5mm。所述第一磁芯201和第二磁芯202的宽度为0.3~4.5mm，厚度为0.1~5mm。所述第一磁芯201和第二磁芯202的材料为坡莫合金薄带、钴基非晶薄带、铁基非晶薄带、铁镍基非晶薄带和铁基纳米晶薄带中的至少一种。
所述第一激励线圈101和第二激励线圈102为反向串连连接，并且，所述第一激励线圈101和第二激励线圈102的绕线轴尺寸、绕线匝数相同，所述绕线匝数优选为20~200匝，所以所述第一激励磁场和第二激励磁场在所述耦合中轴处的磁场大小相等、方向相反。根据该优选实施方式，可以使感应线圈103感受的总激励磁通为零，从而最大程度地避免感应线圈103受到激励线圈的变压器效应影响，降低激励线圈产生的噪声问题，进一步提高测量灵敏度和抗干扰能力。
图2是本发明的一种电流检测器的磁芯部分的示意图，如图2所示，所述第一磁芯201和第二磁芯202对称耦合于所述外壳104内，所述感应线圈103缠绕于所述第一磁芯201和第二磁芯202的耦合中轴，即磁芯中轴204，用于产生感应磁场，其中，所述第一磁芯201和第二磁芯202的耦合中轴（即磁芯中轴204）的长为1mm~10mm，宽为1mm~10mm，厚度为0.5mm-5mm。所述感应线圈103的绕线匝数优选为20~200匝。
所述电流检测器为对称耦合的闭环磁路，所以所述电流检测器能够避免激励线圈对感应线圈103的变压器效应，提高磁场感应的灵敏度，提高测量精度。所述电流检测器还包括辅助磁芯203，用于闭合第一激励磁场、第二激励磁场及待测的磁场，能够提高检测器的灵敏度及线性度，一定程度上可以降低噪声。
图3是本发明的一种包含闭环磁通门的电流检测器的示意图，所述电流检测器还可以为一体化磁芯301，所述一体化磁芯301形成的闭环磁路，用来检测穿过磁芯200的待测导体400中流过的电流或多根待测导体400中流过的电流的矢量和。具体的，图4是本发明的一种包含待测导体的电流检测器的示意图，如图4所示，所述电流检测器还包括：待测导体400，所述待测导体400至少一次穿过所述第一磁芯和第二磁芯；根据所述感应磁场确定流经所述待测导体400的电流大小。所述待测导体400接入所述电流检测器，所述待测导体400可以为导线，针对多个子磁芯结构的电流检测器，一根待测导体400可以穿过多个子磁芯并多次穿过磁芯，对辅助磁芯203等核心部件形成多圈环绕，通过多次穿过磁芯，能够实现信号叠加，特别是针对小电流的测试，可以明显提高检测的精准度。
本发明的电流检测器包括：外壳104及至少一组磁体，所述磁体包括：第一磁芯、第二磁芯、第一激励线圈101、第二激励线圈102及感应线圈103；所述第一磁芯和第二磁芯对称耦合于所述外壳104内；所述第一激励线圈101缠绕所述第一磁芯，用于产生第一激励磁场；所述第二激励线圈102缠绕所述第二磁芯，用于产生第二激励磁场；所述第一激励线圈101和第二激励线圈102为反向串连连接；所述感应线圈103缠绕于所述第一磁芯和第二磁芯的耦合中轴，用于感应待测导体400产生感应感应磁场。本发明使用反向串联激励线圈使感应线圈103感受的总激励磁通为零，避免感应线圈103受到激励线圈的变压器效应影响，大大降低激励线圈产生的噪声问题，具有测量灵敏度高、抗干扰能力强，并且结构简单、加工难度较低，成本较低等特点。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (9)
1.一种电流检测器，其特征在于，包括：
外壳及至少一组磁体，所述磁体位于所述外壳内，每组磁体包括：第一磁芯、第二磁芯、第一激励线圈、第二激励线圈及感应线圈；
所述第一磁芯和第二磁芯对称耦合；
所述第一激励线圈缠绕所述第一磁芯，用于产生第一激励磁场；
所述第二激励线圈缠绕所述第二磁芯，用于产生第二激励磁场；
所述第一激励线圈和第二激励线圈为反向串连连接；
所述感应线圈缠绕于所述第一磁芯和第二磁芯的耦合中轴，用于感应待测导体产生感应磁场；
所述电流检测器还包括辅助磁芯，用于闭合第一激励磁场、第二激励磁场及感应磁场。
2.根据权利要求1所述的电流检测器，其特征在于，
所述第一激励线圈和第二激励线圈的绕线轴尺寸、绕线匝数相同；
所述第一激励磁场和第二激励磁场在所述耦合中轴处的磁场大小相等、方向相反。
3.根据权利要求1所述的电流检测器，其特征在于，
所述第一磁芯、第二磁芯和辅助磁芯组成SD型磁芯。
4.根据权利要求1所述的电流检测器，其特征在于，所述电流检测器还包括：待测导体，所述待测导体至少一次穿过所述第一磁芯和第二磁芯；
根据所述感应磁场确定流经所述待测导体的电流大小。
5.根据权利要求1所述的电流检测器，其特征在于，
所述外壳的长为5mm-100mm，宽为5mm-100mm，厚度为0.5mm-5mm。
6.根据权利要求1所述的电流检测器，其特征在于，
所述耦合中轴的长为1mm~10mm，宽为1mm~10mm，厚度为0.5mm-5mm。
7.根据权利要求1所述的电流检测器，其特征在于，
所述第一磁芯和第二磁芯的宽度为0.3~4.5mm，厚度为0.1~5mm。
8.根据权利要求1所述的电流检测器，其特征在于，
所述第一磁芯和第二磁芯的材料各自独立地为坡莫合金薄带、钴基非晶薄带、铁基非晶薄带、铁镍基非晶薄带和铁基纳米晶薄带中的至少一种。
9.一种电路，其特征在于，包括权利要求1-8中任意一项所述的电流检测器。
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