霍尔电流互感器的制作方法

本实用新型涉及低压电器领域，更具体地说，涉及电流检测装置。

背景技术：

在低压配电系统中，一般采用罗氏线圈来检测交流短路电流，而基于电磁感应原理的罗氏线圈无法检测直流短路电流。直流短路电流的检测一般采用霍尔电流互感器。霍尔电流互感器是根据霍尔效应原理，在霍尔元件的控制电流端通入电流，并在霍尔元件平面的法线方向上施加磁场，那么垂直于电流和磁场方向，将产生一个电压，即霍尔电压。其大小与所加控制电流及磁感应强度的乘积成正比。霍尔电流互感器正是利用这一原理，在低压配电系统中，通电母排周围会产生磁场，通过霍尔元件检测磁场的大小来检测通电母排电流的大小。

霍尔电流互感器的铁心为铁磁材料，由于铁磁材料的磁特性为非线性，当检测电流较大时，铁心存在饱和问题，铁心饱和后，霍尔元件的电压与所测电流将不成线性关系，霍尔电流互感器的线性检测范围将由于铁心的饱和而受限。

现有的霍尔电流互感器的铁芯均采用单气隙的方式，对于单气隙的霍尔电流互感器，为了获得更大的电流线性检测范围，需要增大气隙的长度。但气隙长度的增加或造成在气隙范围内的磁场发散，使得电流线性检测范围由于磁场发散而减小。因此单纯通过增大气隙长度的方式并不能有效增加电流的线性检测范围，并且，增大的气隙容易收到外界磁场的干扰，使得霍尔电流互感器的检测精度下降。

技术实现要素：

本实用新型揭示了一种霍尔电流互感器，包括磁回路和放置在磁回路中的霍尔元件，磁回路具有至少两个气隙，至少一个霍尔元件放置在其中一个气隙中。

在一个实施例中，至少两个气隙中至少有一对气隙关于磁回路的中心对称。

在一个实施例中，两个霍尔元件分别放置在关于磁回路的中心对称的一对气隙中，该两个霍尔元件也关于磁回路的中心对称。

在一个实施例中，磁回路由数个铁芯组成，铁芯由铁磁材料制成。

在一个实施例中，数个铁芯的形状及大小相同。

在一个实施例中，两个半圆形铁芯之间留有两个气隙，组成圆形磁回路，两个霍尔元件分别放置在两个气隙中。

在一个实施例中，四个半弧形铁芯之间留有四个气隙，组成圆形磁回路，两个霍尔元件分别放置在其中两个气隙中，该两个气隙关于磁回路的中心对称。

在一个实施例中，两个半框形铁芯之间留有两个气隙，组成方形磁回路，两个霍尔元件分别放置在两个气隙中。

在一个实施例中，四个方角形铁芯之间留有四个气隙，组成方形磁回路，两个霍尔元件分别放置在其中两个气隙中，该两个气隙关于磁回路的中心对称。

本实用新型的霍尔电流互感器在磁回路中采用至少两个气隙，增加了气隙的总长度却不增加单个气隙的长度，不容易产生磁场发散和磁场干扰，能有效提高电流线性检测范围。通过对称设置的霍尔元件，能够进一步提升检测精度。

附图说明

本实用新型上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1揭示了根据本实用新型的第一实施例的霍尔电流互感器的结构示意图。

图2揭示了根据本实用新型的第二实施例的霍尔电流互感器的结构示意图。

图3揭示了根据本实用新型的第三实施例的霍尔电流互感器的结构示意图。

图4揭示了根据本实用新型的第四实施例的霍尔电流互感器的结构示意图。

具体实施方式

在霍尔电流互感器线性区工作范围内，由于铁芯的磁导率相对空气的磁导率大很多，因此整个磁回路上的磁阻主要是气隙磁阻，铁芯磁阻可以忽略。根据磁回路中的欧姆定律：

为了扩大霍尔电流互感器电流检测的线性区，需要增加气隙的长度。由于现有技术中的霍尔电流互感器中的铁芯都是单气隙结构，因此增加气隙长度的方式就是增大单气隙的开口长度，使得单气隙增大。但过大的气隙开口会使得开口气隙处的磁场发散，气隙越大，磁场发散越严重，当气隙增大到一定程度时，增大开口气隙长度由于磁场发散的缘故不再能有效地扩大霍尔电流互感器的电流线性检测区。因此单气隙结构的铁芯存在电流线性检测区的限制。并且，过大的气隙开口会引入外界磁场的干扰。影响霍尔元件的检测精度。

本实用新型提出一种霍尔电流互感器，包括磁回路和放置在磁回路中的霍尔元件，磁回路具有至少两个气隙，霍尔元件放置在其中一个气隙中。

在一个实施例中，至少两个气隙中至少有一对气隙关于磁回路的中心对称。两个霍尔元件分别放置在关于磁回路的中心对称的一对气隙中，该两个霍尔元件也关于磁回路的中心对称。对称放置的两个霍尔元件上的检测量数值相同，符号相反，通过两个霍尔元件输出信号的相减，能放大电流测量的数值，同时消除外部磁场的干扰影响，提高了霍尔电流互感器的测量精度。

本实用新型的磁回路采用至少两个气隙，或者说多气隙的方式替代单个气隙，至少两个气隙，或者说多气隙的方式使得气隙的总长度能够增加但单个气隙不会过大，因此能够有效降低磁场发散的问题。磁回路由数个铁芯组成，数个铁芯由铁磁材料制成。就材料而言，本实用新型的铁芯使用的铁磁材料与现有技术的铁芯采用的铁磁材料相同。为了简化制作程序和降低生产成本，数个铁芯的形状及大小相同。这样只需要采用一个模具就能生产铁芯，数个铁芯组合形成磁回路。

图1揭示了根据本实用新型的第一实施例的霍尔电流互感器的结构示意图。在第一实施例中，两个半圆形铁芯102之间留有两个气隙104，组成圆形磁回路。两个铁芯102的形状及大小相同，采用同一个模具即可制作。两个气隙104关于磁回路的中心对称。两个霍尔元件106分别放置在两个气隙中。两个霍尔元件106关于磁回路的中心对称。

图2揭示了根据本实用新型的第二实施例的霍尔电流互感器的结构示意图。在第二实施例中，四个半弧形铁芯202之间留有四个气隙204，组成圆形磁回路。四个铁芯202的形状及大小相同，采用同一个模具即可制作。四个气隙204形成两对，每一对中的两个气隙关于磁回路的中心对称。两个霍尔元件206分别放置在其中两个气隙中，该两个气隙关于磁回路的中心对称。两个霍尔元件206关于磁回路的中心对称。

图3揭示了根据本实用新型的第三实施例的霍尔电流互感器的结构示意图。在第三实施例中，两个半框形铁芯302之间留有两个气隙304，组成方形磁回路。两个铁芯302的形状及大小相同，采用同一个模具即可制作。两个气隙304关于磁回路的中心对称。两个霍尔元件306分别放置在两个气隙中。两个霍尔元件106关于磁回路的中心对称。

图4揭示了根据本实用新型的第四实施例的霍尔电流互感器的结构示意图。在第四实施例中，四个方角形铁芯403之间留有四个气隙404，组成方形磁回路。四个铁芯402的形状及大小相同，采用同一个模具即可制作。四个气隙404形成两对，每一对中的两个气隙关于磁回路的中心对称。两个霍尔元件406分别放置在其中两个气隙中，该两个气隙关于磁回路的中心对称。两个霍尔元件406关于磁回路的中心对称。

本实用新型的霍尔电流互感器在磁回路中采用至少两个气隙，增加了气隙的总长度却不增加单个气隙的长度，不容易产生磁场发散和磁场干扰，能有效提高电流线性检测范围。通过对称设置的霍尔元件，能够进一步提升检测精度。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本实用新型的，熟悉本领域的人员可在不脱离本实用新型的实用新型思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本实用新型的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。