全PCB安裝式高精度閉環型霍爾電流傳感器用軸對稱磁路磁芯線圈組件制造技術

本實用新型專利技術屬于電流傳感器用軸對稱磁路磁芯線圈組件領域，公開了一種全PCB安裝式高精度閉環霍爾電流傳感器用軸對稱磁路磁芯線圈組件，包括兩個骨架和一個磁芯及線圈繞組。骨架分別為內骨架和外骨架，內骨架上繞制有次級線圈繞組，外骨架上繞制有初級線圈繞組，內骨架與外骨架對插反鎖，骨架上設置有磁芯插槽和插孔；磁芯包括不同沖片寬度多層鉚沖磁片對插而成，磁芯為軸對稱磁路結構，單一氣隙位于對稱軸上靠近磁芯的末端；磁芯安裝在骨架上的磁芯插槽和插孔內；內外骨架上的線圈繞組位于磁芯對稱軸上；氣隙內設置有霍爾元件；磁芯線圈組件安裝在傳感器印制線路板上；本實用新型專利技術的有益效果為結構簡單、安裝方便、精度更高。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及電流傳感器用磁芯線圈組件領域，尤其涉及一種全PCB安裝式高精度閉環型霍爾電流傳感器用軸對稱磁路磁芯線圈組件。
技術介紹
電流傳感器是一種應用十分廣泛的電子組件，它被廣泛應用于各種變流技術、交流數控裝置等以電流作為控制對象的自控領域中。對電流的非接觸測量和監控方法很多，霍爾電流傳感器因其優異的性價比被廣泛應用而形成產業化；而全PCB安裝式霍爾電流傳感器一般用于50A以下電流的測量 和監控。霍爾電流傳感器通常有開環、閉環兩種工作模式，兩種模式的全PCB安裝式電流傳感器一般都采用單氣隙、單一的沖片疊層環形磁路結構(見圖一)，這種磁路結構的電流傳感器存在以下問題一、全PCB安裝式開環型霍爾電流傳感器因電流安匝數小，為增加電流安匝數，初級必須繞多匝，即在單氣隙、單一沖片疊層環形磁芯上繞制多匝線圈；為確保傳感器輸出幅度，則電路放大倍數大，傳感器的零點、幅度反復調試，使得開環型霍爾電流傳感器生產效率太低，無法實現高效批量生產。且這種電流傳感器的磁路結構決定其磁芯剩磁太大(見圖二)，嚴重影響小電流測量精度，在其測量范圍為3倍額定電流，精度最好為I. 5%FS，小信號帶寬亦只能做到0-50KHZ。二、全PCB安裝式閉環型霍爾電流傳感器雖然用沖片疊層對插環形磁芯結構及初、次級線圈分別繞制實現批量生產，但其初級粗線圈的引出端不易精確安裝固定，影響批量生產效率；且沖片疊層對插環形磁芯的截面為方形，再加上護套，線圈路徑長，內阻大，傳感器的線性測量范圍小，抗飽和能力差；為減小線圈內阻，加粗線徑，既增大傳感器的體積和重量，不利于傳感器小型化，又消耗更多銅材，使傳感器成本增加，這種結構沒有從根本上解決磁芯的剩磁問題，特別是許多控制系統在時間上傳感器供電電源落后于被監控電流，即先有監控電流而后加傳感器供電電源。在這種情況下磁芯的剩磁問題更為突出，且隨著時間推移磁芯的剩磁在積累增加(見圖二)，在其測量范圍為2倍額定電流，精度最好為I. 0%FS, -3db 帶寬為 O-IOOKHZo
技術實現思路
為了解決上述技術問題，本技術的目的在于提供一種結構簡單、安裝方便、精度更高的全PCB安裝式高精度閉環霍爾電流傳感器用軸對稱磁路磁芯線圈組件。本技術的完整技術方案是，一種新型軸對稱磁路磁芯線圈組件，包括兩個骨架和一個磁芯及線圈繞組，所述骨架分別為內骨架和外骨架，所述內骨架上繞制有次級線圈繞組，所述外骨架上繞制有初級線圈繞組，所述內骨架與外骨架對插反鎖，所述骨架上設置有磁芯插槽和插孔；所述磁芯包括不同沖片寬度多層鉚沖磁片對插而成，所述磁芯為軸對稱磁路結構，單一氣隙位于對稱軸上靠近磁芯的末端；所述磁芯安裝在骨架上的磁芯插槽和插孔內；所述氣隙內設置有霍爾元件；所述內外骨架上的線圈繞組位于磁芯對稱軸上；所述磁芯線圈組件安裝在傳感器印制線路板上。所述磁芯對插部分中心處留有固定接地針孔，所述固定接地針孔內設置有一根引針，所述引針穿過磁芯接地針孔與印制線路板上地線相接。所述沖片多層對插結構磁芯的層數為單數(7，9，11···)。所述磁芯最上面和最下面的一層軸心磁片寬度小于中間層軸心磁片寬度。所述內骨架上的磁芯插孔為帶倒角的磁芯插孔，所述內骨架倒角尺寸與磁芯軸心·磁片的上磁片與中間磁片形成的角度相對應；所述外骨架倒角尺寸與所述內骨架倒角尺寸相配。所述內骨架靠近末端開有與所述霍爾元件尺寸相配并與對稱軸磁芯氣隙相通的插槽及留有次級線圈端頭引針安裝槽孔。所述外骨架的末端擋板上端開有不同尺寸的初級繞組端頭固定凹槽孔及下端留有外骨架固定引針安裝槽孔，所述外殼蓋板上的凸柱與所述外骨架上的固定凹槽孔緊密配合。所述外骨架上的磁芯插槽帶磁芯接地線隔離板。所述內外骨架和外殼及蓋板均采用聚苯硫醚(PPS)耐高溫塑料注塑而成。由上可見，本技術與現在技術相比有如下有益效果I、本技術的軸對稱磁路結構且單一氣隙位于對稱軸上抵消了磁芯剩磁和電磁干擾的影響，使電流傳感器的精度和抗干擾的能力得到大幅度提高，小電流測量精度達到O. 2%FS以內。2、以不同沖片寬度多層對插的磁芯和帶倒角骨架相配，使得在次級繞線區域內在相同線徑、相同匝數條件下，線圈路徑短、內阻小、傳感器線性測量范圍大；以分別繞制次、初級繞組的內外骨架對插反鎖結構形成最佳電磁隔離和耦合；與申請人的另一專利申請有關的電子線路配套使用，使傳感器的測量范圍達到3倍額定電流，響應時間小于I. OuS, -3db 帶寬達到 0-100KHZ 以上。3、以外骨架的初級線圈端頭安裝固定凹槽孔與外殼蓋板凸柱緊密配合及帶磁芯接地線隔離板的防爬電結構提高絕緣強度，絕緣電壓達到5KV以上。4、結構簡單，制造方便。骨架用注塑模具大批量生產；以內外骨架對插反鎖和帶初次級線圈端頭安裝固定槽孔的骨架結構實現初次級線圈預制加工組裝成一整體，初次級線圈端頭安裝牢固、方便。5、霍爾元件安裝在氣隙槽中，能保證霍爾元件敏感中心始終位于磁芯氣隙幾何中心位置上，安裝的一致性好，從而保證了傳感器的性能一致性。6、與線路印制板連接方便且體積小。初次級線圈可根據額定電流的大小預先定制加工；初級繞組端頭浸錫后穿過骨架上初級固定孔；次級繞組兩端頭分別均勻纏繞在壓入骨架上次級端頭固定槽孔的引針上，浸錫后內外骨架對插并反鎖，安裝好磁芯，這樣組成整體式結構的磁芯線圈組件，可把它作為一個帶引腳的電子元器件安裝在傳感器線路板上，與SMD混合工藝實現自動化大批量生產，同時實現電流傳感器微型化。附圖說明此處所說明的附圖用來提供對本技術的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本技術的不當限定，在附圖中圖I為單環路磁芯磁場分布；圖2為單環路磁芯剩余磁場分布；圖3為軸對稱環路磁芯磁場分布；圖4為軸對稱環路磁芯剩余磁場分布。具體實施方式下面將結合附圖以及具體實施例來詳細說明本技術，在此本技術的示意性實施例以及說明用來解釋本技術，但并不作為對本技術的限定。·實施例I :本實施例一種全PCB安裝式閉環型霍爾電流傳感器用軸對稱磁路磁芯線圈組件，包括兩個骨架和一個磁芯及線圈繞組，所述骨架分別為內骨架和外骨架，所述內骨架上繞制有次級線圈繞組，所述外骨架上繞制有初級線圈繞組，所述內骨架與外骨架對插反鎖，所述骨架上設置有磁芯插槽和插孔；磁芯用不同沖片寬度多層鉚沖磁片對插而成，沖片多層對插結構磁芯的層數一般采用單數，如7、9、11層等，以確保多層對插軸對稱磁路結構的磁芯的磁路完全對稱，本實施例為7層,磁芯為對稱磁路結構,單一氣隙位于對稱軸上靠近磁芯的末端，磁芯設置在磁芯插孔內，磁芯對插部分中心處留有固定接地針孔，固定接地針孔內設置有一根引針，引針穿過磁芯接地針孔與印制線路板上地線相接，氣隙內設置有霍爾元件；為使磁芯體積最小化，必須使次級繞線區域最小，磁芯最上面和最下面的一層軸心磁片寬度小于中間層軸心磁片寬度，骨架上的磁芯插孔為帶倒角的磁芯插孔，內骨架倒角尺寸與磁芯軸心磁片的上磁片與中間磁片形成的角度相對應；外骨架倒角尺寸與內骨架倒角尺寸相配；內骨架靠近末端開有與霍爾元件尺寸相配并與對稱軸磁芯氣隙相通的插槽及留有次級線圈端頭引針安裝槽孔；外骨架的末端擋板上端開有不同尺寸的初級繞組端頭固定凹槽孔及下端留有外骨架固定引針安裝槽孔，外殼蓋板上的凸柱與外骨架上的固定本文檔來自技高網...

【技術保護點】
全PCB安裝式高精度閉環霍爾電流傳感器用軸對稱磁路磁芯線圈組件，其特征在于，包括兩個骨架和一個磁芯及線圈繞組，所述骨架分別為內骨架和外骨架，所述內骨架上繞制有次級線圈繞組，所述外骨架上繞制有初級線圈繞組，所述內骨架與外骨架對插反鎖，所述骨架上設置有磁芯插槽和插孔；所述磁芯包括不同沖片寬度多層鉚沖磁片對插而成，所述磁芯為軸對稱磁路結構，單一氣隙位于對稱軸上靠近磁芯的末端；所述磁芯安裝在骨架上的磁芯插槽和插孔內；所述氣隙內設置有霍爾元件；所述內外骨架上的線圈繞組位于磁芯對稱軸上；所述磁芯線圈組件安裝在傳感器印制線路板上。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄒高芝，
申請(專利權)人：鄒高芝，
類型：實用新型
國別省市：