一种高精密软性电压互感器及其制作方法
【专利摘要】一种高精密软性电压互感器，其在软装条上设有定位槽，第一线路、第二线路、第三线路、第四线路分别设置在安装槽内，第一线路和第三线路相对于软装条对称设置，第二线路和第四线路相对于软装条对称设置，第一线路、第二线路、第三线路、第四线路为设置在FPC上的倾斜的铜线，FPC内侧面上对应于铜线两端分别设有压接焊点，压接焊点与相应的铜线相连接，第一线路和第二线路上的压接焊点压接在一起，使第一线路和第二线路上的铜线形成一个回路线圈，第三线路和第四线路上的压接焊点压接在一起，使第三线路和第四线路上的铜线形成一个回路线圈，第一线路和第三线路端头分别设有一个入线接口，第二线路和第四线路端头分别设有一个出线接口。
【专利说明】一种高精密软性电压互感器及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明公开一种电压互感器，特别是一种高精密软性电压互感器及其制作方法。【背景技术】
[0002]在交流电压测量技术中，针对电压的取样方式，目前常用的方法为电阻取样、变压互感器取样以及霍尔电压传感器取样三种方式。目前，现有技术中的变压互感器通常是由高导磁材料(如硅钢片)、初级线圈、次级线圈和带绝缘的壳体材料三部分组成。它存在以下问题:1、线圈在绕制过程中绕制分布不均匀、松紧度不一致，从而容易导致非线性盲点误差，以及性能不一致，精度不一致等。2、电压互感器整体体积大，占用空间大。3、形态固定，相关的产品设计和工程的灵活空间不够，不能向薄、小、异形方向想象。
【发明内容】
[0003]针对上述提到的现有技术中的交流电压互感器存在的线圈绕制问题，本发明提供一种高精密软性电压互感器结构，其通过FPC上制作线路，代替传统电压互感器中的线圈，解决上述问题。
[0004]本发明解决其技术问题采用的技术方案是:一种高精密软性电压互感器，电压互感器包括第一线路、第二线路、第三线路、第四线路和软装条，软装条上设有定位槽，第一线路、第二线路、第三线路、第四线路分别设置在安装槽内，第一线路和第三线路相对于软装条对称设置，第二线路和第四线路相对于软装条对称设置，第一线路、第二线路、第三线路、第四线路为设置在FPC上的倾斜的铜线，FPC内侧面上对应于铜线两端分别设有压接焊点，压接焊点与相应的铜线相连接，第一线路和第二线路上的压接焊点压接在一起，使第一线路和第二线路上的铜线形成一个回路线圈，第三线路和第四线路上的压接焊点压接在一起，使第三线路和第四线路上的铜线形成一个回路线圈，第一线路和第三线路端头分别设有一个入线接口，第二线路和第四线路端头分别设有一个出线接口。
[0005]一种如上述的高精密软性电压互感器的制造方法，该方法为在FPC上定制倾斜的铜线作为线路，将上下两层FPC的线路通过压接焊点焊接在一起，形成一条回路线圈，通过定制铜线的粗细、走向方式，即铜线的倾斜方向，铜线间的间距，通过这三个参数的方式来调整铜线的匝数和通过电流的能力，以满足不同参数的需要。
[0006]本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括:
所述的第一线路设置在第一 FPC上，第二线路设置在第二 FPC上，第三线路设置在第三FPC上，第四线路设置在第四FPC上，第一 FPC和第三FPC并排设置，第二 FPC和第四FPC并排设置。
[0007]所述的第一 FPC和第三FPC下方设置有第一高导磁合金条，第二 FPC和第四FPC上方设置有第二高导磁合金条，第一高导磁合金条和第二高导磁合金条外侧包裹有绝缘纸。
[0008]所述的第一线路和第二线路分别设置在第一 FPC上，第一 FPC上设有相对独立的第一线路区和第二线路区，第三线路和第四线路分别设置在第二 FPC上，第二 FPC上设有相对独立的第三线路区和第四线路区。
[0009]所述的第一 FPC下方设置有第一高导磁合金条，第二 FPC上方设置有第二高导磁合金条，第一高导磁合金条和第二高导磁合金条外侧包裹有绝缘纸。
[0010]所述的第一线路设置在第一 FPC上，第二线路设置在第二 FPC上，第三线路设置在第三FPC上，第四线路设置在第四FPC上，第一 FPC和第三FPC层叠设置，第一 FPC设置在第三FPC上方，第二 FPC和第四FPC层叠设置，第二 FPC设置在第四FPC下方，第一 FPC的宽度比第三FPC的宽度宽，第二 FPC的宽度比第四FPC的宽度宽，第一 FPC和第三FPC之间设有绝缘纸，第二 FPC和第四FPC之间设有绝缘纸。
[0011]所述的第三FPC下方设置有第一高导磁合金条，第四FPC上方设置有第二高导磁合金条，第一高导磁合金条和第二高导磁合金条外侧包裹有绝缘纸。
[0012]所述的软装条上开有定位孔，定位孔内设置有用于将各层组装材料进行定位的定位钉。
[0013]所述的第一线路、第二线路、第三线路和第四线路上的铜线分别相互平行设置。
[0014]所述的第一线路、第二线路、第三线路和第四线路上的铜线分别均匀设置。
[0015]所述的电压互感器为多圈式电压互感器、异形电压互感器或圆形电压互感器。
[0016]所述的方法包括下述步骤:
A、备料:准备附着有第一线路、第二线路、第三线路和第四线路的FPC，以及第一高导磁合金条、绝缘纸、定位钉、软装条和第二高导磁合金条；
B、包覆:采用绝缘纸包裹上第一高导磁合金条和第二高导磁合金条；
C、组装:将FPC、第一高导磁合金条、绝缘纸、第二高导磁合金条和第二FPC依次层叠设置在软装条的定位槽内；
D、压合:通过热压方式，将第一线路和第三线路上的压接焊点焊接起来，形成一条回路线圈，通过热压方式，将第二线路和第四线路上的压接焊点焊接起来，形成另一条回路线圈；
E、成型:将制作好的条状材料卷曲呈所需形状的电压互感器。
[0017]本发明的有益效果是:本发明提供一种软体可变形的结构方式，其占用空间小、使用灵活，适用场合宽泛，解决常规的电压互感器形体固定、大而导致的使用时灵活度不够的问题；本发明在软性电路材料(FPC)上，可定制铜线粗细、铜线走向、铜线间的分布密度，来替代绕制铜线线圈，解决绕制不均匀，松紧度不一致的问题，提高了产品的精密度和性能一致性。
[0018]下面将结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本发明实施例一分解状态结构示意图。
[0020]图2为本发明实施例一总装正视结构示意图。
[0021]图3为本发明实施例一 FPC正面结构示意图。
[0022]图4为本发明实施例一 FPC背面结构示意图。
[0023]图5为本发明实施例二分解状态结构示意图。
[0024]图6为本发明实施例二总装正视结构示意图。[0025]图1为本发明实施例二 FPC正面结构示意图。
[0026]图8为本发明实施例二 FPC背面结构示意图。
[0027]图9为本发明实施例三分解状态结构示意图。
[0028]图10为本发明实施例三总装正视结构示意图。
[0029]图11为本发明中软装条结构示意图。
[0030]图12为本发明中高导磁合金条结构示意图。
[0031]图13为本发明中绝缘纸结构示意图。
[0032]图14为本发明中实施例三FPC正面结构示意图。
[0033]图15为本发明中实施例三FPC背面结构示意图。
[0034]图16为图15中A局部放大结构示意图。
[0035]图17为图15中B局部放大结构示意图。
[0036]图18为本发明成品实施例一立体结构示意图。
[0037]图19为本发明成品实施例二立体结构示意图。
[0038]图20为本发明成品实施例三立体结构示意图。
[0039]图中，1-第一 FPC，101-第三FPC，102-第四FPC，103-第一线路区，104-第二线路区，105-第三线路区，106-第四线路区，2-第一高导磁合金条，3-第一绝缘纸，301-第三绝缘纸，302-第四绝缘纸，4-定位钉，5-软装条，6-第二高导磁合金条，7-第二绝缘纸，8-第二 FPC，9-线路，10-压接焊点，11-定位槽，12-电压互感器。
【具体实施方式】
[0040]本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。
[0041]本发明保护一种软性电压互感器，即在一个软性材料主体上集成有初级线圈和次级线圈，其具体结构可分为如下几个具体的实施方式:
实施例一:请参看附图1至附图4以及附图11至附图17，本实施例中，主要包括第一FPC1、第三FPC101、第一高导磁合金条2、第一绝缘纸3、定位钉4、软装条5、第二高导磁合金条6、第二绝缘纸7、第四FPC102和第二 FPC8，软装条5为本发明的支撑结构，为本发明中所有的部件的安装和定位装置，本实施例中，软装条5采用硅胶、橡胶、尼龙类的软性材料制成，其自身为对称结构，软装条5中间开设有定位槽11，用于放置和固定安装高导磁合金条用，同时还可以为绝缘纸和FPC的放置和连接等提供位置和空间，软装条5上还可有定位孔，定位孔内设置有定位钉4，用于将各层组装材料进行定位之用。本实施例中，第一高导磁合金条2和第二高导磁合金条6可采用超薄的合金条状结构，也可以采用粉末状高导磁材料，将其设置在条状位置中，填充密封。第一绝缘纸3包裹在第一高导磁合金条2外侧，第二绝缘纸7包裹在第二高导磁合金条6外侧，使高导磁合金条和FPC之间实现绝缘。
[0042]本实施例中，FPC为软性电路材料，俗称软性电路板，目前市场通用技术，本实施例中，在FPC上定制线路，实现符合本发明使用的FPC。本发明中，由于FPC设有上下两侧，所以将FPC的靠近产品外侧一面定义为FPC的外侧面，将FPC靠近产品中间一面定义为FPC的内侧面。本实施例中，第一 FPCl和第三FPClOl并排设置，第一 FPCl和第三FPClOl之间相互绝缘，第一 FPCl和第三FPClOl上分别设有一个入线接口，本实施例中，第一 FPCl和第三FPClOl的长度和与第一高导磁合金条2相同；同样，第二 FPC8和第四FPC102并排设置，第二 FPC8和第四FPC102之间相互绝缘，第二 FPC81和第四FPC102上分别设有一个出线接口，本实施例中，第二 FPC8和第四FPC102的长度和与第二高导磁合金条6相同，第一 FPCl与第二 FPC8呈镜像设置，即第一 FPCl与第二 FPC8相对于软装条对称设置，第三FPClOl与第四FPC102呈镜像设置，即第三FPClOl与第四FPC102相对于软装条对称设置。第一 FPCl、第二 FPC8、第三FPClOl与第四FPC102结构相同，其外侧面上印制有线路9，线路9采用倾斜设置的且相互平行的铜线形成，各个铜线之间均匀分布，FPC的外侧面上丝印数字标示，对应铜线的匝数，通过数字标示可以计算线圈的匝数，从而可以清楚的知晓线圈绕制了多少匝数，且对应于每条线路9的两个端头位置处分别设有一个压接焊点10，压接焊点10与相应的线路9电连接，本实施例中，将第一 FPCl和第二 FPC8上相对应的压接焊点10通过热压方式焊接起来(这种工艺方式为通用技术，在此不做详细描述)，就形成了一条回路线圈。本发明中，通过定制铜线的粗细、走向方式(即铜线的倾斜方向)，铜线间的间距，通过这三个方式来调整铜线的匝数和通过电流的能力，以满足不同参数的需要。
[0043]本发明同时保护一种上述高精密软性电压互感器的制造方法，其核心为，在FPC上定制倾斜的相互平行的铜线作为线路，将上下两层FPC的线路通过压接焊点10焊接在一起，形成一条回路线圈，本实施例中，在组装时，将第一 FPCl和第二 FPC8以及第三FPClOl和第四FPC102装入固定后，将第一 FPCl和第二 PFC2以及第三FPClOl和第四FPC102的压接焊点10错开(可左移，也可右移)一条铜线，并对准，使其可使第一 FPCl和第二 PFC2上的线路形成一条回路线圈，第三FPClOl和第四FPC102上的线路形成一条回路线圈。本发明中，两条回路一条为初级线圈，一条为次级线圈，本实施例中，两个线圈的匝数相同。本发明中，通过定制铜线的粗细、走向方式(即铜线的倾斜方向)，铜线间的间距(即铜线间的分布密度)，通过这三个方式来调整铜线的匝数和通过电流的能力，以满足不同参数的需要。
[0044]本发明中的方法具体步骤为:
1、备料:准备第一FPC1、第三FPC101、第一高导磁合金条2、第一绝缘纸3、定位钉4、软装条5、第二高导磁合金条6、第二绝缘纸7、第四FPC102和第二 FPC8，并在第一 FPCl、第三FPClOl、第四FPC102和第二 FPC8上定制线路；
2、包覆:采用第一绝缘纸3包裹上第一高导磁合金条2，采用第二绝缘纸7包裹上第二高导磁合金条6，本实施例中，绝缘纸采用两张，分别包裹第一高导磁合金条2和第二高导磁合金条6,具体实施时，也可以米用一张绝缘纸,将第一高导磁合金条2和第二高导磁合金条6进行包裹,只要保证第一高导磁合金条2和第二高导磁合金条6与第一 FPC1、第三FPClOl、第四FPC102和第二 FPC8之间绝缘即可；
3、组装:将第一FPCl以及第三FPC101、第一高导磁合金条2、第一绝缘纸3、第二高导磁合金条6、第二绝缘纸7和第四FPC102以及第二 FPC8依次层叠设置在软装条5的定位槽11内；
4、压合:通过热压方式，将第一FPCl和第二 FPC8上的压接焊点10焊接起来，形成一条回路线圈，第三FPClOl和第四FPC102上的压接焊点10焊接起来，形成一条回路线圈；
5、成型:将制作好的条状材料卷曲呈所需形状的电压互感器。
[0045]实施例二:请结合参看附图5至附图8，本实施例的结构与实施例一基本上相同，不同之处在于本实施例中只设有上下两个FPC，而在上面的第一 FPCl上设有两个相互隔绝的线路区，分别为第一线路区103和第二线路区104，第一线路区103和第二线路区104上分别设有一个入线接口，在下面的第二 FPC8上设有两个相互隔绝的线路区，分别为第三线路区105和第四线路区106，第三线路区105和第四线路区106上分别设有一个出线接口，其中，第一线路区103和第三线路区105对应设置，其上面的压接焊点10焊接起来，形成一条回路线圈，第二线路区104和第四线路区106对应设置，其上面的压接焊点10焊接起来，形成一条回路线圈。
[0046]本实施例的制作方法与实施例一基本相同，此处不再赘述。
[0047]实施例三:请参看附图9至附图17，本实施例中的结构与实施例一基本上相同，不同之处在于，本实施例中的第一 FPCl和第三FPClOl层叠设置，其长度与第一高导磁合金条2长度大致相同，第二 FPC8和第四FPC102层叠设置，其长度与第二高导磁合金条6长度大致相同，其中，第三FPClOl和第四FPC102对应设置，本实施例中，第三FPClOl和第四FPC102呈镜像设置，即第三FPClOl和第四FPC102相对于软装条5对称设置，第一 FPCl和第二 FPC8对应设置，本实施例中，第一 FPCl和第二 FPC8呈镜像设置，即第一 FPCl和第二FPC8相对于软装条5对称设置。本实施例中，第一 FPCl和第二 FPC8的宽度比第三FPClOl和第四FPC102要宽，即第一 FPCl和第二 FPC8上的压接焊点10设置在第三FPClOl和第四FPC102外侧，第一 FPCl和第二 FPC8上的压接焊点10在第三FPClOl和第四FPC102外侧焊接在一起，形成一个回路线圈。本实施例中，在第一 FPCl和第三FPClOl之间设有第三绝缘纸301，第四FPC102和第二 FPC8之间设有第四绝缘纸302，以将两层FPC之间进行绝缘。
[0048]本实施例的制作方法与实施例一基本相同，此处不再赘述。
[0049]本发明中的电压互感器可卷曲多圈，形成多圈式电压互感器(请参看附图10)，或者设置呈不规则形状，形成异形电压互感器(请参看附图11)，或者设置呈圆形，形成圆形电压互感器(请参看附图12)。
[0050]本实施例中，高导磁材料可以采用高导磁粉，将条状的改成袋状，将高导磁材料密封其中。
[0051]本发明提供一种软体可变形的结构方式，其占用空间小、使用灵活，适用场合宽泛，解决常规的电压互感器形体固定、大而导致的使用时灵活度不够的问题；本发明在软性电路材料(FPC)上，可定制铜线粗细、铜线走向、铜线间的分布密度，来替代绕制铜线线圈，解决绕制不均匀，松紧度不一致的问题，提高了产品的精密度和性能一致性。
【权利要求】
1.一种高精密软性电压互感器，其特征是:所述的电压互感器包括第一线路、第二线路、第三线路、第四线路和软装条，软装条上设有定位槽，第一线路、第二线路、第三线路、第四线路分别设置在安装槽内，第一线路和第三线路相对于软装条对称设置，第二线路和第四线路相对于软装条对称设置，第一线路、第二线路、第三线路、第四线路为设置在FPC上的倾斜的铜线，FPC内侧面上对应于铜线两端分别设有压接焊点，压接焊点与相应的铜线相连接，第一线路和第二线路上的压接焊点压接在一起，使第一线路和第二线路上的铜线形成一个回路线圈，第三线路和第四线路上的压接焊点压接在一起，使第三线路和第四线路上的铜线形成一个回路线圈，第一线路和第三线路端头分别设有一个入线接口，第二线路和第四线路端头分别设有一个出线接口。
2.根据权利要求1所述的高精密软性电压互感器，其特征是:所述的第一线路设置在第一 FPC上，第二线路设置在第二 FPC上，第三线路设置在第三FPC上，第四线路设置在第四FPC上，第一 FPC和第三FPC并排设置，第二 FPC和第四FPC并排设置。
3.根据权利要求2所述的高精密软性电压互感器，其特征是:所述的第一FPC和第三FPC下方设置有第一高导磁合金条，第二 FPC和第四FPC上方设置有第二高导磁合金条，第一高导磁合金条和第二高导磁合金条外侧包裹有绝缘纸。
4.根据权利要求1所述的高精密软性电压互感器，其特征是:所述的第一线路和第二线路分别设置在第一 FPC上，第一 FPC上设有相对独立的第一线路区和第二线路区，第三线路和第四线路分别设置在第二 FPC上，第二 FPC上设有相对独立的第三线路区和第四线路区。
5.根据权利要求4所述的高精密软性电压互感器，其特征是:所述的第一FPC下方设置有第一高导磁合金条，第二 FPC上方设置有第二高导磁合金条，第一高导磁合金条和第二高导磁合金条外侧包裹有绝缘纸。
6.根据权利要求1所述的高精密软性电压互感器，其特征是:所述的第一线路设置在第一 FPC上，第二线路设置在第二 FPC上，第三线路设置在第三FPC上，第四线路设置在第四FPC上，第一 FPC和第三FPC层叠设置，第一 FPC设置在第三FPC上方，第二 FPC和第四FPC层叠设置，第二 FPC设置在第四FPC下方，第一 FPC的宽度比第三FPC的宽度宽，第二FPC的宽度比第四FPC的宽度宽，第一 FPC和第三FPC之间设有绝缘纸，第二 FPC和第四FPC之间设有绝缘纸。
7.根据权利要求6所述的高精密软性电压互感器，其特征是:所述的第三FPC下方设置有第一高导磁合金条，第四FPC上方设置有第二高导磁合金条，第一高导磁合金条和第二高导磁合金条外侧包裹有绝缘纸。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的高精密软性电压互感器，其特征是:所述的软装条上开有定位孔，定位孔内设置有用于将各层组装材料进行定位的定位钉。
9.一种如权利要求1至8中任意一项所述的高精密软性电压互感器的制造方法，其特征是:所述的方法为在FPC上定制倾斜的铜线作为线路，将上下两层FPC的线路通过压接焊点焊接在一起，形成一条回路线圈，通过定制铜线的粗细、走向方式，即铜线的倾斜方向，铜线间的间距，通过这三个参数的方式来调整铜线的匝数和通过电流的能力，以满足不同参数的需要。
10.根据权利要求9所述的制作方法，其特征是:所述的方法包括下述步骤:A、备料:准备附着有第一线路、第二线路、第三线路和第四线路的FPC，以及第一高导磁合金条、绝缘纸、定位钉、软装条和第二高导磁合金条； B、包覆:采用绝缘纸包裹上第一高导磁合金条和第二高导磁合金条； C、组装:将FPC、第一高导磁合金条、绝缘纸、第二高导磁合金条和第二FPC依次层叠设置在软装条的定位槽内； D、压合:通过热压方式，将第一线路和第三线路上的压接焊点焊接起来，形成一条回路线圈，通过热压方式，将第二线路和第四线路上的压接焊点焊接起来，形成另一条回路线圈； E、成型:将 制作好的条状材料卷曲呈所需形状的电压互感器。
【文档编号】G01R15/18GK103809004SQ201410040937
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年1月27日 优先权日:2014年1月27日
【发明者】董右云 申请人:董右云