[发明专利]用于电气装置的电流传感器

说明书

本发明涉及到一种电流传感器，它可用于像断路器、继电器这样的提供热、磁或短路保护功能的电力装置中。

众所周知，电流传感器包括一个所测量的电流流过的初级电路，具有气隙的磁路以及一个次级电路，该次级电路提供待测电流的特征信号。

某些类型的电流传感器提供一个环形铁芯形状的磁路，一个次级绕组围绕该环形铁芯缠绕，做为一个磁场的检测器。与柱形相比较，这种布线导致相对于磁路环形铁芯的次级绕组更大的制造成本。

其它类型的电流传感器具有仅一个气隙的磁路。因此，它们对于外部磁场产生的可能的干扰更加敏感，所以，为了限制这些干扰的影响，需要一个围绕次级绕组金属屏蔽或次级绕组下方的特殊电子电路。进一步讲，减少了传感器的动态范围。

最后，US 5617019描述了一种电流传感器，该传感器包括一个由位于两U型对称部分之间的两气隙构成的磁路，它包括两个次级线圈，这两个次级线圈或放在两气隙里侧或围绕两个气隙。在这种电流传感器中，初级电路仅穿过磁路一次，它使传感器对低值的初级电流不灵敏。此外，该传感器需要在两线圈之间的数据抽头，该抽头被引向一个电连接点，因此，需要焊接，使之可用于下面的电子处理中。

本发明的目的是，提供一种电流传感器，它对于外部磁场具有良好的抗扰性，并减少体积，特别是对于初级电流来讲可覆盖一个大的调节范围，对于批量生产可以用简便的方式和最经济的手段来实现。

根据本发明，该电流传感器包括一个待测电流流过的初级电路、作为磁场检测器的次级电路以及一磁路，该磁路包括两个相同的元件，这些元件由铁磁材料构成，它们中间有两个完全等厚度的气隙。该传感器的特征在于，次级电路包括两个柱形的相同线圈，它们串联安装，次级电路的每个线圈相对于穿过磁路气隙的中间平面对称设置，两个线圈通过一个缠绕操作连续制造，在两线圈之间无需任何电连接，由此减化了它们的批量生产。

根据本发明的最佳实施例，该磁路由一个具有圆截面的拉伸型材制成。该次级电路包括一个电导体，该电导体形成一个固定横截面的柱形绕组，该导体环绕次级电路两个线圈中的一个并相对中间平面对称设置，该导体具有大于1的两线圈之间的通过数。

该传感器被设定成通过改变围绕次级电路的线圈初级电流的通过数、次级电路的匝数以及气隙的厚度，使之可以采用初级电流的多个规范范围，同时保持充分的线性和同样的输出信号，因此，它可以广泛地使用并使之有更多的经济性。

现参照实施例和相应的附图更详细地说明本发明，附图说明如下：

图1为根据本发明的电流传感器的实施例断面示意图；

图2为根据同一实施例的侧视图；

图3为表示次级电路的连接图；

图4表示另一实施例，其中初级电路的导线仅以一次完整的通过穿过磁路；

图5和图6表示对根据图4实施例的初级电路形状举例的断面示意图。

图1所示的电流传感器可用于象接触器/断路器、断路器或其它类型的，用于提供热、磁或短路保护功能的任何电力开关装置中。一个电力装置可以包括一个或更多的如本发明所述的电流传感器(例如，每相一个传感器)。该电流传感器具有一个磁路，该磁路包括两个相同的具有圆弧角的U型元件21、22。这两个元件21、22最好由圆形截面的拉伸型材制成，这种型材可以使制造非常经济。每个元件21、22具有两个完全平行的支路21a、21b，它们均为柱形，并具有完全相等的长度和横截面。这两个元件21、22面对面地放置，这样，一边的两个支路21a、22a和另一边的21b、22b对齐并在一平面上。磁路包括两个气隙23、24，它们由两个相同的短柱25、26实现，这些短柱由非磁性材料制成，具有厚度E，其圆形截面与元件21、22的横截面大致相等。这些短柱25、26被分别放在支路21a、22a和21b、22b的端部，使得元件21、22与这些柱相毗邻。

磁路元件21、22的U形形状的圆弧角及圆截面，与矩形或方形截面相比，其优点是，显著减少了初级电路上的电动应力，尤其是在发生短路的时候。拉伸型材的使用减化了磁路的制造工艺，进一步讲，采用层叠和组装起来的箔片联接是不可能获得元件21、22的圆形截面。

此外，用于磁路两元件21、22的材料具有高导磁率，在其磁感应与磁场比的伸延范围上具有非常好的线性特性，即，它包括非常窄的磁畴周期和较高的磁饱和性。对于可接受的成本来讲，有至少36％镍并进行磁退火工艺的镍铁合金可满足这些要求。