一种可开合式电流传感器用磁芯固定结构及磁芯组件的制作方法

本发明涉及电流传感器用磁芯线圈组件领域，具体涉及一种基于直流小电流检测的一种可开合式电流传感器用磁芯固定结构及磁芯组件。

背景技术：

霍尔电流传感器以其独特的优点，响应时间快、精度高、可靠性高、能隔离检测交直流电流等而被广泛应用于以电流作为控制对象的自动控制领域中。

根据采用的原理不同，霍尔电流传感器可以分为开环和闭环两种工作模式。对于小于50A的小电流的测量，为了保证测量精度一般采用闭环工作模式。随着客户现场要求的提高，不断电检测是未来电流检测的方向，这就要求传感器产品设计成可开合的方式，方便在客户现场在线的快速安装与拆卸。传统的开启式产品采用两个半环的磁芯拼接成的双气隙结构，如图1所示，这种结构存在以下问题：

1、双气隙磁路结构增加了气隙的长度，从而导致总磁路长度增加。气隙处的磁感应强度较低，不管采用单霍尔器件还是采用双霍尔器件方案都会导致霍尔器件的灵敏度降低，最终会使霍尔电流传感器产品的精度受到影响，尤其是在对小电流进行测试时；

2、半环磁芯及磁芯线圈组件与产品外壳之间缺乏定位，由人工手工灌胶固定，存在装配不对称问题，影响产品的一致性且使穿心线位置固定存在误差，产品穿心线位置误差一般在1%；

3、霍尔器件的在气隙处的安装固定靠印制板滴胶固定，验证影响产品的可靠性、一致性及生产效率。

技术实现要素：

本发明为了解决上述技术问题是提供一种可开合式电流传感器用磁芯固定结构及磁芯组件，其霍尔器件安装稳定性高、电流传感器的精度高且抗干扰的能力强。

本发明通过下述技术方案实现：

一种可开合式电流传感器用磁芯固定结构，包括外壳和固定在外壳内的骨架，骨架用于固定下磁芯，外壳包括上壳体和下壳体，所述上壳体通过连接结构固定在下壳体上，所述上壳体上设置有上磁芯固定结构，所述下壳体内设置有骨架定位结构，上磁芯固定结构和骨架定位结构的位置确定且使上磁芯和下磁芯对准，使得上磁芯和下磁芯的装配对称；上壳体和下壳体上设置有穿孔结构，穿孔结构对穿心线进行固定；骨架的一端设置有霍尔元件定位槽，霍尔元件定位槽上设置有下磁芯定位件，上磁芯和下磁芯对扣构成磁环结构时，下磁芯定位件可对下磁芯进行限位，保证其结构的稳定性。采用上述结构，骨架和上磁芯固定结构位置定位准确，安装时，上磁芯和下磁芯的连接端完全对接，使得上磁芯和下磁芯构成单气隙结构，仅存在霍尔元件安装端的气隙，有效的减小了气隙的长度，增强了小电流测试时气隙处的磁感应强度，提高了霍尔元件的感应电势，使电流传感器的精度和抗干扰的能力得到大幅度提高，小电流测量精度达到0.5%FS以内。采用外壳对磁环结构进行定位，解决装配不对称问题，产品的一致性增强且有效减小穿心线位置固定误差。霍尔元件定位槽对霍尔元件进行固定，增强霍尔器件在气隙处的安装固定的稳定性。

作为优选，为了进一步的增强对骨架定位的准确性，所述骨架包括环形安装主体、设置在安装主体上用于固定下磁芯的环形凹槽，所述凹槽的两端均设置有安装耳，所述下壳体内设置有安装耳安装槽。

进一步的，所述安装主体成半环状。

一种可开合式电流传感器用磁芯组件，包括上磁芯和与上磁芯构成磁环结构的下磁芯，还包括用于固定下磁芯的骨架、用于封装磁环结构和骨架的外壳，所述外壳包括上壳体和下壳体，所述上壳体通过连接结构固定在下壳体上，所述下壳体内设置有骨架定位结构，所述上壳体上设置有上磁芯固定结构，所述上壳体和下壳体上设置有穿孔结构，所述骨架的一端设置有霍尔元件定位槽，所述霍尔元件定位槽上设置有下磁芯定位件。

作为优选，所述骨架包括与磁环结构相匹配的环形安装主体、设置在安装主体上用于固定下磁芯的环形凹槽，所述凹槽的两端均设置有安装耳，所述下壳体内设置有安装耳安装槽。

作为优选，为了提高上磁芯和下磁芯的耦合精度，所述下磁芯的一端置于霍尔元件定位槽内且贴紧下磁芯定位件，另一端凸出于骨架。

进一步的，为了提高耦合精度的效果，所述下磁芯凸出骨架的一端其凸出的高度为0.4mm至0.6mm。

作为优选，为了提高产品检测精度，降低产品生产成本，所述上磁芯和下磁芯采用坡莫合金冲片结构。传统的两半环的磁路结构的上磁环和下磁环采用的工艺方法是将磁芯带材卷绕成型后再进行切割制作而成的，这种方法不仅不利于产品的批量生产，且导致磁芯切割精度不高，尺寸误差较大，磁芯的装配成品率较低。而本方案，采用坡莫合金冲片结构，端面处处理完好，减小了散磁的作用。上下半环安装完全对称，有效的较少了输入穿心线位置误差的影响。

作为优选，所述连接结构为螺栓。

本发明与现有技术相比，至少具有如下的优点和有益效果：

1、本发明采用外壳和骨架的结构对上磁芯和下磁芯进行安装固定，上磁芯和下磁芯的连接端完全对接，使得上磁芯和下磁芯构成单气隙结构，有效的减小了气隙的长度，增强了小电流测试时气隙处的磁感应强度，提高了霍尔元件的感应电势，使电流传感器的精度和抗干扰的能力得到大幅度提高。

2、本发明采用外壳对磁环结构进行定位，解决装配不对称问题，产品的一致性增强且有效减小穿心线位置固定误差。

3、本发明采用霍尔元件定位槽对霍尔元件进行固定，霍尔器件在气隙处的安装固定的稳定性增强。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为现有磁芯组件的结构示意图。

图2为本发明的磁芯固定结构的结构示意图。

图3是图2的A视图。

图4是本发明的骨架与下磁芯的安装示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

12、下磁芯，2、骨架，21、安装耳，22、霍尔元件定位槽，23、下磁芯定位件，31、上壳体，32、下壳体，4、连接结构。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图2和图3所示一种可开合式电流传感器用磁芯固定结构，包括用于固定下磁芯12的骨架2、用于封装上磁芯、下磁芯12和骨架2的外壳，所述外壳包括上壳体31和下壳体32，所述上壳体31通过连接结构4固定在下壳体上，所述下壳体内设置有骨架定位结构，所述上壳体上设置有上磁芯固定结构，所述上壳体和下壳体上设置有穿孔结构，所述骨架2的一端设置有霍尔元件定位槽22，所述霍尔元件定位槽22上设置有下磁芯定位件23。

具体的，骨架2包括环形安装主体、设置在安装主体上用于固定下磁芯12的环形凹槽，所述凹槽的两端均设置有安装耳21，所述下壳体内设置有安装耳安装槽，安装耳与安装耳安装槽实现无缝对接，保证下磁环安装定位的准确性。

所述安装主体成半环状。

实施例2

如图4所示，本实施例将实施例1的结构应用到磁芯的固定上，整体结构构成磁芯组件，具体的，包括上磁芯、与上磁芯构成磁环结构的下磁芯12、用于固定下磁芯12的骨架2、用于封装磁环结构和骨架2的外壳，外壳包括上壳体和下壳体，上壳体通过连接结构固定在下壳体上，下壳体内设置有骨架定位结构，上壳体上设置有上磁芯固定结构；上壳体和下壳体上设置有穿孔结构，用于固定穿心线；骨架2的一端设置有霍尔元件定位槽22，霍尔元件定位槽22上设置有下磁芯定位件23，骨架上绕制闭环霍尔电流传感器次级线圈。

霍尔元件定位槽22内放置霍尔元件，霍尔元件采用厚度为0.8mm的HW108-F器件，并采用柔性印制板表贴而成，后采用柔性印制板固定在磁芯线圈组件上。霍尔元件表贴在柔性印制板上，安装在气隙槽中，能保证霍尔元件敏感中心始终位于磁芯气隙几何中心位置上，使传感器具有最佳的动态性能；安装的一致性好，从而保证了传感器的性能一致性。

具体的，骨架2包括环形安装主体、设置在安装主体上用于固定下磁芯12的环形凹槽，所述凹槽的两端均设置有安装耳21，所述下壳体内设置有安装耳安装槽。

实施例3

本实施例在上述实施例的基础上进行了优化，即下磁芯12的一端置于霍尔元件定位槽22内且贴紧下磁芯定位件23，另一端凸出于骨架2。

具体的，下磁芯凸出骨架的一端其凸出的高度为0.4mm至0.6mm。优选的，可将凸出高度设置为0.5mm。凸出的部分与上磁芯无缝接触，使整个磁芯磁路处于一个单气隙的结构，从而增强气隙处的磁感应强度，产品的灵敏度增加，精度提高。骨架的安装耳与下壳体处于同一个平面，此结构决定下磁芯一端要凸出骨架。

实施例4

本实施例在上述实施例的基础上进行了优化，即上磁芯和下磁芯采用坡莫合金冲片结构，上磁芯的冲片叠压片数大于下磁芯冲片叠压片数。上磁芯和下磁芯均成半环结构，磁芯材料采用牌号为1J85，带厚为0.5mm的坡莫合金带材冲压铆接而成，上磁芯冲片叠压片数为15，下磁芯冲片叠压片数为13。上下半环内外径一致，实现上下半环无气隙处完美对接，下半环磁芯留有气隙。

上磁芯的冲片叠压片数大于下磁芯冲片叠压片数是因为上磁芯没有设计安装骨架，而下半环多了一个磁芯骨架，骨架有一定的厚度，增加的片数为骨架的厚度部分。在磁芯气隙处，上磁芯与骨架的下磁芯定位件23的顶面接触，保证两者的对接，避免由于装配误差造成气隙磁路的变化。

外壳可采用耐高温工程塑料PBT注塑而成，骨架采用工程塑料PC聚碳酸酯注塑而成。上壳体和下壳体采用螺丝固定，螺母嵌在注塑件中，方便产品的拆卸。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。