专利名称：一种抗直流电流互感器磁芯的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电器元件技术领域，特别是一种抗直流电流互感器磁芯。
背景技术：
电流互感器是电力生产和家用电表用电计量、保护的关键设备。由于大量整流、变频和开关电源设备的应用，电路中的直流分量已不可忽视。在额定情况下，电压互感器是运行在拐点附近，这样做的目的是保证电压互感器最大效率的应用，而这一部分的直流电流就会在电压互感器中产生一定量的直流磁场，这个直流磁场和原来电压互感器中的建立磁场的交流磁场叠加，就会使电压互感器的工作点上移，工作点上移超过了拐点，电压互感器就是工作在饱和状态，严重时电压互感器工作在严重饱和状态，从而引起一次侧励磁电流畸变、高次谐波成分增加、绝缘老化、振动严重、噪声夹具、铁心高度饱和、局部过热等情况，导致电压系统谐波增加，大量电容器退出运行，系统电压波动，失去大量负荷。因此，为了使互感器在含有较大直流分量的情况下仍能够正常工作，必须保证互感器铁芯在交直流叠加磁化时不饱和。市场上现有的抗直流电流互感器主要是通过优化铁芯材料来提高铁芯的饱和磁感应强度。例如，美国专利申请US20030151483公开了用铁基非晶合金制造的互感器铁芯，其饱和磁感应强度可达到1. 5T以上；中国专利ZL200510077418. 3则公开了一种由高导磁合金的磁芯和抗饱和合金的磁芯复合而成的双磁芯,综合了高导磁合金和抗饱和合金的特点，同时达到高饱和磁感应强度及高磁导率、低铁损。上述改进都是针对铁芯材料进行的，但从铁芯结构方面改进电流互感器性能的并不多见；而且上述改进方式对于闭合式互感器比较容易实现，不过由于工艺上的难度，对于开合式电流互感器则很难采样优化铁芯材料来获得较好的抗直流特性及测量精度
实用新型内容
本实用新型解决的问题是提供一种抗直流电流互感器磁芯，从结构上解决现有电流互感器抗直流特性及测量精度差的问题。为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案为一种抗直流电流互感器磁芯，所述磁芯设置有一未贯穿整个磁芯截面的气隙。进一步的，所述气隙沿磁芯截面的轴向长度Ig为O. 01毫米至2. 5毫米。进一步的，所述气隙沿磁芯截面的轴向长度Ig为O. 01毫米。进一步的，所述磁芯为三角型或矩形或圆形的环状结构。进一步的，所述气隙为矩形结构。与现有技术相比，本实用新型技术方案的优点在于通过在磁芯上设置有一未贯穿整个磁芯截面的气隙，使得磁芯可视为由带气隙的磁芯与不带气隙的磁芯叠加形成，利用不开气隙的部分满足常规条件下的精度要求，利用开有气隙的部分满足互感器在施加直流分量条件下的精度要求。进一步的，本实用新型还提供了所述抗直流电流互感器磁芯形成的电流互感器制备方法。本实用新型所述的抗直流电流互感器磁芯不仅抗饱和能力大大提高，也保持良好的磁导率，有效满足行业测量精度的要求，且所述抗直流电流互感器磁芯及相应的电流互感器制造简便、成本低，易于推广。
图1为带有气隙的电流互感器磁芯示意图。图2为硅钢环型磁芯带气隙与不带气隙的B-H曲线图。图3为本实用新型具体实施例形成的电流互感器示意图。图4为本实用新型具体实施例形成的另一电流互感器示意图。
具体实施方式
本实用新型的发明人发现现有的具有抗直流特性的电流互感器，其铁芯大多采用非晶类磁芯或者复合磁芯来达到抗直流的作用，但由于非晶类材料·经过退火处理后变脆，很难进行切割加工；因此，对于开合式互感器而言，利用非晶类材料制作其铁芯是很难的，成本也很高。针对上述问题，实用新型人通过仔细研究，提出了本实用新型的方案，一种抗直流电流互感器磁芯，所述磁芯设置有一未贯穿整个磁芯截面的气隙。发明人提供的技术方案，·在磁芯设置有一未贯穿整个磁芯截面的气隙，使得磁芯可视为由带气隙的磁芯与不带气隙的磁芯叠加形成，利用不开气隙的部分满足常规条件下的精度要求，利用开有气隙的部分满足互感器在施加直流分量条件下的精度要求。进一步的，本实用新型还提供了所述抗直流电流互感器磁芯形成的电流互感器制备方法。本实用新型所述的抗直流电流互感器磁芯不仅抗饱和能力大大提高，也保持良好的磁导率，有效满足行业测量精度的要求，且所述抗直流电流互感器磁芯及相应的电流互感器制造简便、成本低，易于推广。本实用新型技术方案的具体原理为通常，在电流互感器中，向初级绕组(线圈匝数为N1)通入初级电流I1产生磁场，使磁芯建立起磁通，该磁通作用到次级绕组(线圈匝数为N2)产生次级电流I2，从而实现初级电流I1按匝比N/N2变换为次级电流12，即在理想条件下实现I1A2=N2M的变换，而这一变换的精确程度则主要取决磁芯的材质和其结构特性。如图1所示，假设一个带有初级绕组的磁芯,磁芯的等效磁路长度为I (可简化地看作是磁芯的中轴长度,见图1中虚线),初级绕组的线圈匝数为N，通有初级电流为I ;磁芯开有一个长度为Ig的气隙(为清楚起见，图1中的气隙是放大了的)。假设气隙很小(lg〈〈l)，则磁通和气隙的界面垂直(没有边缘效应)，并通过气隙保持连续(没有漏磁)，加上磁芯材料内部的磁感应强度和界面是正交的，则有下式B = μ 0Hair = μ 0 μ rHcore.............................. ( I)所以，Hair= PrHctjre.............................. (2)其中，B为磁感应强度，为气隙中的磁场强度，Hrare为磁芯处的磁场强度，μ ^真空磁导率，μ ^为磁芯材料的相对磁导率。同样，由安培定理得NI = HX磁路长度，则有[0027]NI = Hairlg+rHcorel = Hcore(y rlg+l) (lg〈〈l) ......... (3)令 a =L/L则有，
权利要求1.一种抗直流电流互感器磁芯，其特征在于，所述磁芯设置有一未贯穿整个磁芯截面的气隙。
2.根据权利要求1所述抗直流电流互感器磁芯，其特征在于，所述气隙沿磁芯截面的轴向长度‘为0. 0l毫米至2. 5毫米。
3.根据权利要求2所述抗直流电流互感器磁芯，其特征在于，所述气隙沿磁芯截面的轴向长度为0. 01晕米。
4.根据权利要求1所述抗直流电流互感器磁芯，其特征在于，所述磁芯为三角型或矩形或圆形的环状结构。
5.根据权利要求1所述抗直流电流互感器磁芯，其特征在于，所述气隙为矩形结构。
专利摘要本实用新型公开了一种抗直流电流互感器磁芯，所述磁芯设置有一未贯穿整个磁芯截面的气隙，使得磁芯可视为由带气隙的磁芯与不带气隙的磁芯叠加形成，利用不开气隙的部分满足常规条件下的精度要求，利用开有气隙的部分满足互感器在施加直流分量条件下的精度要求。本实用新型所述的抗直流电流互感器磁芯不仅抗饱和能力大大提高，也保持良好的磁导率，有效满足行业测量精度的要求，且所述抗直流电流互感器磁芯及相应的电流互感器制造简便、成本低，易于推广。
文档编号H01F41/00GK202905386SQ201220446629
公开日2013年4月24日 申请日期2012年9月4日 优先权日2012年9月4日
发明者蔡峰毅, 董学智, 苏金土 申请人:厦门振泰成科技有限公司