夹式电流变换器或电流互感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及包含安装在壳体中的磁芯和二级线圈的电流变换器或电流互感器，其中壳体和磁芯可以分离地打开以使变换器能围绕初级导体安装并闭合。
【背景技术】
[0002]用于电流感测应用的电流变换器模块典型地包括由高磁导率磁性材料制成的磁芯，该磁芯围绕中心孔，而承载待测电流的初级导体穿过该孔。磁芯典型地具有一般是矩形或圆形的形状并且，可以依据配置设置有气隙，气隙中放有磁场检测器(诸如形式为ASIC的霍尔效应感测器)或者磁通门感测器。初级导体中流动的电流所产生的磁通量被磁芯集中，并且能够反映初级电流。在闭环型电流感测器中，磁场感测器在反馈环中连接到补偿线圈(通常也叫做二级线圈)，其典型地围绕一部分磁芯缠绕以产生趋向于消除初级导体产生的磁场的补偿电流。补偿电流因而反映了待测电流的映像。二级线圈也运用于开环型的电流变换器中，但是是作为在互感器效应中测量在磁芯中集中的磁场的拾波线圈。
[0003]可以认为电流互感器是没有电子器件的闭环电流变换器。本文中所引用的通用术语“电流变换器”，其也意指包含电流互感器，电流互感器可以认为是特定形式的电流变换器。
[0004]在特定应用中，电流变换器需要围绕初级导体安装，例如在初级导体形式为不应切断的线缆的情况中。在这样的应用中，不能穿过闭合的环形芯插入线缆，因而必须分离环形芯使其可被打开，环绕初级导体安装，然后闭合。此类型的电流变换器是已知的，并且典型地包括由可枢转的合页连接的两部分壳体，其中每个壳体部分包括磁芯的一部分。典型地，壳体部分之一包括U形软磁芯，而在与之铰接的另一个壳体部分中放有U形软磁芯或直梁软磁芯，当变换器闭合时，所述U形软磁芯或直梁软磁芯在U形芯两端延伸并且连接U形芯两端。对于包含二级线圈的电流变换器，线圈典型地围绕U形芯的中心支部安装。
[0005]结合了二级线圈和U形芯的壳体部分构成了电流变换器的主体，并且包括用于测量信号输出和功率的线缆或连接器部分。另一个壳体部分铰接到主要部分上并且被枢转打开以使初级导体(诸如线缆)能被放置到壳体的凹槽，然后盖子被旋转到闭合位置并典型地由夹子或其它紧固装置夹持住。
[0006]在许多情况中，接近初级导体是困难的，并且用于安装电流变换器的可用空间可能非常紧凑。同时，初级导体线缆可能是硬的，或者仅有程度非常有限的弹性，这使得打开和闭合围绕初级导体的电流变换器的紧凑性和便捷性十分重要。此外，在特定应用中，初级导体可能具有高压，高压需要电流变换器具有高爬电电阻以避免在初级导体、磁芯和二级线圈之间的漏电或击穿。在传统的分离芯的电流变换器中，初级导体穿过其延伸的孔可能没有很好地与为了在壳体中插入磁芯部件而需要的壳体中的孔分开。在这样的传统的分离芯的变换器中，为了对高压应用保证最小的爬电距离，磁芯的周长常常被增至超过所需的最小值，因而增大变换器的体积。
[0007]电流感测器使用在种类繁多的应用中，用于监测或控制电气设备和系统。在许多应用中，减小每个元件的制造成本以及在电路中实现并使用元件的成本是有重要优势的。提供紧凑元件以小型化和/或减小其中安装元件的设备的重量通常也是有重要优势的。
[0008]EP 1617228中公开了一种具有集成的初级导体的紧凑型电流感测器。该感测器包括基座部分和盖子部分，并且电气元件连接到线圈壳体。
[0009]EP 2083277公开了为了易于制造而设计的电流感测器。EP 2083277中的电流感测器包括由两部分形成的并且设置有壁部分的磁芯，因而在磁芯部分之间实现了气隙。
[0010]JP 2013179233公开了用于电流感测器的磁芯的另一个范例，该磁芯由多个分开的芯构成。分开的芯的末端设置有接合部分，以使部件可以彼此牢固地接合。
【发明内容】
[0011]本发明的目的是提供一种包括可围绕初级导体安装的分离磁芯的电流变换器，该电流变换器易于安装，同时还保证准确的测量和可靠的操作。
[0012]提供实现了指定的余隙和爬电距离而不增大变换器体积的电流变换器是有利的。
[0013]提供紧凑且经济的、特别是易于生产和组装的电流变换器是有利的。
[0014]提供准确的、易于实现并且使用经济的电流变换器是有利的。
[0015]提供结实且稳定的电流变换器是有利的。
[0016]本发明的目的通过提供根据权利要求1的电流变换器实现。
[0017]本文公开了用于围绕承载待测电流的初级导体安装的电流变换器，包括初级导体接收孔、壳体、安装在壳体中的磁芯以及围绕磁芯的支部缠绕的二级线圈。壳体包括主要部分和次要部分，主要部分可以与次要部分分离，并且配置为围绕初级导体安装和锁定，壳体的主要和次要部分可以在接合面接合到一起。磁芯包括可安装在壳体主要部分的芯接收腔中的主要部分，以及可安装在壳体次要部分的芯接收腔中的次要部分。壳体还包括电气元件支撑体，该支撑体包括围绕其安装二级线圈的线圈支撑部分，二级线圈和线圈支撑部分被接收在壳体主要部分的芯接收腔的第一支部接收部分中。线圈支撑部分包括芯接收腔，芯接收腔包括在其中接收磁芯主要部分的第一支部的第一支部接收部分。
[0018]在本发明的第一方面，二级线圈的绕线围绕其安装的磁芯第一支部的纵轴(A)被定向在相对于主要壳体部分的接合面的总体方向或面的横向方向。当次要壳体部分最初从闭合位置开始从主要壳体部分移开时，运动的初始方向因而一般平行于二级线圈的轴的方向。
[0019]在本发明的第二方面，电气元件支撑体与二级线圈、电气端子和电气连接装置一起形成可插入壳体主要部分的芯接收腔的第一支部接收部分中的单个预组装的单元，第一支部接收部分延伸至接合面。
[0020]磁芯第一支部的纵轴优选地基本上正交于接合面。
[0021]电气元件支撑体有利地与二级线圈一起形成可插入壳体主要部分的单个预组装的单元。
[0022]电气元件支撑体的磁芯接收腔可以包括第三支部接收部分，用于在其中接收磁芯主要部分的第三支部。
[0023]在实施例中，壳体主要部分和壳体次要部分通过可枢转的合页耦接到一起，可以例如整体地形成为单个注射成型部件。合页有利地沿与磁芯的第二支部相邻的壳体表面布置，远离二级线圈围绕其安装的磁芯的第一支部。
[0024]壳体次要部分可以有利地包括用于在其中接收磁芯的第四支部的磁芯接收腔，壳体次要部分还包括配置为使磁芯次要部分偏向磁芯主要部分的弹性定位部分。
[0025]磁芯主要部分可以有利地包括基本上“U”形状，所述“U”形状具有通过第三支部连接到第二支部的第一支部，第一和第二支部具有被布置为当变换器在闭合位置时靠近或邻接磁芯次要部分的末端部分的自由端。
[0026]电气元件支撑体可以有利地包括用于连接到二级线圈的相应末端的电气端子，并且可以还包括用于连接到外部电路以发送测量信号的整体形成的电气连接器或对电气线缆的电气连接。
【附图说明】
[0027]本发明的进一步目的和有利特征将从权利要求、从详细描述以及附图中变得清晰，其中:
[0028]图1a是根据本发明的实施例的电流变换器的透视分解图；
[0029]图2a是根据本发明的实施例的电流变换器在闭合位置的透视图；
[0030]图2a、2b和2d是分别根据箭头IIb、IIc和IId的观察方向的图2a的实施例的平面视图；
[0031 ]图3a和3b是根据本发明的实施例的电流变换器的壳体的主要壳体部分和次要壳体部分的透视图；
[0032]图3c和3d是图3b的实施例分别从箭头IIIc和IIId的方向观察的平面视图；
[0033]图3e是通过图3d的线IIIe-1IIe的剖面视图；
[0034]图3f、3g和3h是分别通过图3c的线IIIf-1IIf、IIIg-1IIg、IIIh-1IIh的剖面视图；
[0035]图4a、4b和4c是根据本发明的实施例的电流变换器的壳体的电气元件支撑体的透视图；
[0036]图4d是通过图4c的线IVd-1Vd的剖面视图；
[0037]图4e是通过图4d的线IVe-1Ve的剖面视图；
[0038]图5a和5b是根据本发明的实施例的具有组装在壳体中的二级线圈的电气元件支撑体分别在打开和闭合位置的剖面视图。
【具体实施方式】
[0039]参考附图，更具体地参考图l、2a、5a和5b，根据本发明的实施例的电流变换器2包括壳体4，安装在壳体中的磁芯6a、6b，以及围绕磁芯6a、6b的支部缠绕的二级线圈10。
[0040]在第一变型中，变换器是具有软磁芯6和线圈10的无源电流互感器类型。
[0041]在第二变型中，电流变换器是开环类型的，而二级绕组(如果存在的话)用作拾波线圈，拾取由初级导体中流过的电流产生的在磁芯中环流的磁场信号以测量低频电流和直流电流，磁通量密度感测器(例如霍尔元件)可被放置在通过减小在U形软磁体中的末端支部中的一个的长度形成的空隙中。
[0042]在第三变型中，电流变换器是闭环类型的，而二级线圈作为补偿线圈，被驱动来消除由初级导体中流过的电流产生的在磁