一种高精度霍尔电流传感器的磁路结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及霍尔电路传感器技术领域，尤其涉及一种高精度的霍尔电流传感器的磁路结构。
【背景技术】
[0002]霍尔电流传感器的磁路主要是起到将电流产生的磁场进行收集放大作用，磁路的材料决定了其磁导率也就是收集放大磁场的能力。磁路将收集到的磁场作用于磁路气隙中的霍尔元件，使霍尔元件输出线性的电压信号。磁路的结构形式决定了霍尔电流传感器的体积和精度，小型化的磁路可有效缩小传感器的体积，磁路的气隙和定位孔设计可提升产品的精度。目前提升霍尔电流传感器精度的方案主要是对电路的精细化设计，采用的手段一般为选用高性能的运算放大器，精密基准源及精密电阻等方法，这些方法虽然有效，但产品成本会大幅度增加。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明提供了一种高精度的霍尔电流传感器的磁路结构，在提高测量精度的同时，保证电流传感器的小型化。
[0004]本发明的一种霍尔电流传感器的磁路结构，包括两个环形磁路和一个环形垫片:
[0005]所述环形磁路为非封闭的圆环形结构；环形磁路上的间隙为用于放置霍尔元件的气隙；
[0006]所述两个环形磁路叠放在一起，所述环形垫片置于两个环形磁路之间；
[0007]两个环形磁路上的气隙上、下错开180° ;
[0008]环形磁路的环形表面的垂直方向开有两个焊针通孔。
[0009]所述环形磁路的材料为坡莫合金，其中铁的质量含量为15%，镍的质量含量为80%，钼的质量含量为5%。
[0010]所述环形磁路的外径为18.5mm，内径为13.5mm，厚度为2.5mm。
[0011]所述气隙的宽度为1.1mm0
[0012]两个个所述焊针通孔分别位于两个所述气隙中间的位置，即每个焊针通孔与两个气隙均成90°角。
[0013]所述焊针通孔的直径为0.7mm。
[0014]所述环形垫片采用厚度为1.5mm的净磁材料片。
[0015]本发明具有如下有益效果:
[0016](I)本发明采用两个环形磁路叠加的形式形成磁路结构，在测量导线电流时，由于本发明采用气隙错开180度角的设计方案，可有效降低被测电流线在中心孔中位置变化引起的测量误差，从而提升测量精度。
[0017](2)本发明采用高磁导材料作为磁路结构的材料，提升了磁路的聚磁能力；.1mm的气隙保证了气隙中的高磁场强度；紧凑的结构设计保证了传感器整机的小型化设计；两个0.7mm的焊针孔保证了磁路的可靠安装和抗力学性能。
【附图说明】
[0018]图1为本发明的环形磁路的结构示意图。
[0019]图2为本发明的磁路结构示意图。
[0020]1-环形磁路，2-环形垫片，3-焊针通孔，4-气隙，5-焊针。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
[0022]本发明的霍尔电流传感器的磁路结构，如图1和2所示，包括2个环形磁路I和I个环形垫片2:
[0023]环形磁路I沿径向开有一条用于放置霍尔元件的条形气隙4 ;2个环形磁路I叠放在一起，环形垫片2置于两个环形磁路I之间；2个环形磁路I上的气隙4互相错开180°角；环形磁路I的环形表面的垂直方向开有两个焊针通孔3。
[0024]将两个磁路气隙4开口对称安装，中间使用1.5_厚的净磁材料片隔离，导线电流为两个霍尔元件测得电流的均值，即使导线不在磁环的中部，测得的均值也会比较接近导线中的真实电流，因此，有效的提高了霍尔传感器的测量精度。此磁路I和霍尔电流传感器电路配合使用时将两根直径0.6mm的固定焊针5牢固焊接在印制板上，两个霍尔元件对称插入两个磁路I的气隙4中即可。
[0025]本发明采用的环形磁路I材料为坡莫合金，牌号为lJ85(Ni80Mo5Fel5)，其中铁的质量含量为15%，镍的质量含量为80%，钼的质量含量为5%，该种材料的饱和磁感应强度为0.7T，初始导磁率为80000H/m，最大导磁率为200000H/m，密度为8.75g/cm3,居里温度为480 °C。磁路I设计为外径为18.5mm，内径为13.5mm，高为2.5mm，既保证了传感器整机的小型化设计，又能够保障磁路不易饱和(见附图1)。环形磁路I开1.1mm气隙4，以便放置霍尔元件，由于霍尔元件厚度为1_，气隙4的设计余量为0.1_，可保证霍尔元件安装的可操作性前提下最大程度的提升气隙4中的磁场强度。磁路中在气隙两侧90°位置开直径0.7mm焊针通孔3，用直径0.6mm焊针5按附图2所示安装防止松动，保证了整个磁路的抗力学性能。过大的通孔3将缩小磁路切面面积，影响收集磁场能力，过小的通孔使用的细焊针5不能有效起到固定作用。
[0026]采用模具加工出厚度为0.35mm的1J85叠片，7片叠起冲成附图1所示磁路I尺寸，然后进行退火工艺处理，使得磁路I磁导率最大化。设计模具是控制磁路开口为1.1mm,固定孔位0.7mm。
[0027]采用本磁路开发的HGC030S/ZW07A型高精度穿芯式霍尔电流传感器通过了军用电子元器件北京第一检测中心的鉴定检验，将霍尔电流传感器的测量精度从I %提升至0.2%o检测报告编号为:B8130024Ao
[0028]综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非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，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种霍尔电流传感器的磁路结构，其特征在于，包括2个环形磁路(I)和I个环形垫片⑵: 所述环形磁路(I)为非封闭的圆环形结构；环形磁路(I)上的间隙为用于放置霍尔元件的气隙⑷； 所述两个环形磁路(I)叠放在一起，所述环形垫片(2)置于两个环形磁路(I)之间； 两个环形磁路⑴上的气隙⑷上、下错开180° ; 环形磁路(I)的环形表面的垂直方向开有两个焊针通孔(3)。 所述环形磁路(I)的材料为坡莫合金，其中铁的质量含量为15%，镍的质量含量为80%，钼的质量含量为5%。 所述环形磁路(I)的外径为18.5mm,内径为13.5_，厚度为2.5_。2.如权利要求1所述的一种霍尔电流传感器的磁路结构，其特征在于，所述气隙(3)的宽度为1.1mm。3.如权利要求1所述的一种霍尔电流传感器的磁路结构，其特征在于，2个所述焊针通孔⑶分别位于两个所述气隙⑷中间的位置，即每个焊针通孔⑶与两个气隙⑷均成90。角。4.如权利要求3所述的一种霍尔电流传感器的磁路结构，其特征在于，所述焊针通孔(3)的直径为0.7mm。5.如权利要求1所述的一种霍尔电流传感器的磁路结构，其特征在于，所述环形垫片(2)采用厚度为1.5mm的净磁材料片。
【专利摘要】本发明公开了一种霍尔电流传感器的磁路结构，通过采用两个环形磁路叠加的形式形成磁路结构，在测量导线电流时，由于本发明采用气隙错开180度角的设计方案，可有效降低被测电流线在中心孔中位置变化引起的测量误差，从而提升测量精度；本发明采用高磁导材料作为磁路结构的材料，提升了磁路的聚磁能力；1mm的气隙保证了气隙中的高磁场强度；紧凑的结构设计保证了传感器整机的小型化设计；两个0.7mm的焊针孔保证了磁路的可靠安装和抗力学性能。
【IPC分类】G01R19/00
【公开号】CN104931761
【申请号】CN201510271306
【发明人】赵旭, 潘力平, 张乐君, 钟贻兵, 王阳, 姜雪超, 高明星
【申请人】山东航天电子技术研究所
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年5月25日