一种150kV隧穿巨磁阻直流传感器的制作方法

本发明涉及传感器，具体为一种150kv隧穿巨磁阻直流传感器。

背景技术：

1、巨磁阻电流传感器具有宽量程的优点，但其测量范围主要集中在中小电流，相比电流互感器，巨磁阻电流传感器测量大电流的能力处于劣势，对电力系统中的大电流测量能力不足，传感器量程需要进一步提高，通过增大磁环气隙宽度、取消磁环、增大传感器与待测电流之间的距离等方法能够提高传感器量程，但同时也会导致传感器抵抗外界磁场干扰的能力降低，对与待测电流之间的相对位置敏感等问题。

2、现有技术中，如中国申请公布号为cn106018939a“一种基于隧穿磁阻的大量程暂态电流传感器”的中国专利申请，公开了采用开口磁环，以及设置在开口处的隧穿磁阻传感芯片对穿过开口磁环中心处的载流导线中的电流进行测量，同时，通过绕制在开口磁环上的阻尼线圈，形成与被测电流产生磁力线相交感应磁场，当高频冲击电流到来时，能够有效削弱气隙磁场，达到扩大量程的目的。

3、但现有技术中，当150kv隧穿巨磁阻直流传感器在使用过程中，由于巨磁阻效应中材料电阻随磁场变化的范围较小，灵敏度不高，对于微弱电流测量精度低、效果差，不能应用于复杂环境，不能满足更高精度的需求，因此就需要提出一种新的150kv隧穿巨磁阻直流传感器。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种150kv隧穿巨磁阻直流传感器，以解决上述背景技术提出巨磁阻效应中材料电阻随磁场变化的范围较小，灵敏度不高，对于微弱电流测量精度低、效果差，不能应用于复杂环境，不能满足更高精度的需求的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种kv隧穿巨磁阻直流传感器，包括开口聚磁环，所述开口聚磁环金属材料构成的带有气隙的环状结构，所述开口聚磁环的内部穿过两条电流流向相反的电流导线，所述开口聚磁环的左侧端外部绕制有反馈阻尼线圈，所述反馈阻尼线圈的两端电连接有信号输送电路，信号输送电路的输出为反馈阻尼线圈进行供电，所述反馈阻尼线圈的另一端电连接有接地电阻，所述接地电阻两端的电压为输出端，且所述电流导线的前后端外部周侧均套设安装有两组转动套环，两组所述转动套环的内侧环轨边侧表面均相对紧固连接有两组磁感加强结构，两组所述磁感加强结构包括一组第一磁感加强组件和一组第二磁感加强组件，且所述第一磁感加强组件位于所述开口聚磁环的外部，所述第二磁感加强组件位于所述开口聚磁环的内部；

3、所述第二磁感加强组件包括轴承转子，所述轴承转子的背侧端表面设置安装有制动环，所述轴承转子的外部设置安装有磁性齿轮，所述磁性齿轮的外部左右两侧齿角端啮合连接有第一半角齿轮和第二半角齿轮，所述第一半角齿轮和第二半角齿轮的内部分别安装有第一绝缘金属短杆和第二绝缘金属短杆，所述第一半角齿轮和第二半角齿轮的外边轮边分别一体成型有第一半环件和第二半环件，所述第一半环件和第二半环件的外壁边侧紧固连接有第一超导磁性片和第二超导磁性片。

4、优选的，所述开口聚磁环的气隙内上下分别设置有磁电阻传感器芯片和tmr传感器芯片，所述磁电阻传感器芯片和tmr传感器芯片通过信号输送电路分别电连接有第一载流导体和第二载流导体，且所述第一载流导体和第二载流导体通过信号输送电路电连接有电源，所述电源通过输出电流电连接有稳压器，所述稳压器分别通过电阻r2和电阻r3电连接有第一稳压电路和第二稳压电路。

5、优选的，所述磁电阻传感器芯片的输出端通过导线连接有滤波器，所述tmr传感器芯片得输出端通过导线连接有运算放大器。

6、优选的，所述滤波器和所述运算放大器通过电阻r1分别电连接有第一三极管和第二三极管。

7、优选的，所述第一三极管和所述第二三极管与所述稳压器相串联，所述滤波器和所述运算放大器的表面上通过导线连接有ecu。

8、优选的，所述开口聚磁环的外部安装设置有屏蔽套壳，所述屏蔽套壳的左右两端设置安装有密封套环紧固端，所述屏蔽套壳的底部紧固连接有基座。

9、优选的，所述基座的左右两端均固定安装有连接片板，所述连接片板的内部嵌入紧固有安装螺丝。

10、优选的，所述基座的侧壁表面设置安装有连接端子，所述连接端子的内部设置有四组接线端，四组所述接线端分别包括低压接线端、高压接线端、信号输出端和信号输入端。

11、优选的，所述开口聚磁环的外部包括多块叠片，所述多块叠片的上下两块分别为第一长叠片和第二长叠片，所述第一长叠片和第二长叠片的之间分别设置有第一短叠片和第二短叠片。

12、优选的，所述第一短叠片和第二短叠片设置于第一长叠片和第二长叠片的两侧，所述第一短叠片和第二短叠片的内部叠设形成有空心段。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

14、1、本发明中，通过在第一磁感加强组件和第二磁感加强组件配合下，使得在轴承转子内三个转子，且每个转子的磁极对数均不相同配合下，使得磁性齿轮和磁场的相互作用下，形成扭矩力，轴承转子进而可以带动磁性齿轮进行转动，利用磁性齿轮的转动性，使得两侧的第一半角齿轮和第二半角齿轮在第一绝缘金属短杆和第二绝缘金属短杆配合下，在转动套环表面上围绕着磁性齿轮进行转动，进而带动第一超导磁性片和第二超导磁性片进行圆形轨迹运转，且一组第一磁感加强组件和一组第二磁感加强组件结构相同，使得第一磁感加强组件在开口聚磁环的外部进行转动，第二磁感加强组件在开口聚磁环的内部进行转动，且不干预反馈阻尼线圈的正常运行，便于第一磁感加强组件和第二磁感加强组件形成内外磁场效应，对产生的电子进行引导，减少外部磁场对测量系统的干扰，提高系统的稳定性。

15、2、本发明中，通过第一超导磁性片和第二超导磁性片在转动过程中，对溢散的电子进行阻碍，降低电子穿过磁性层的数量，保障整体系统的高阻抗性，提高对微弱电子流束的测量精准度，也可以使得第一磁感加强组件或者第二磁感加强组件分别在制动环的控制作用下，停止转动，第二磁感加强组件单独在开口聚磁环内部进行转动，或者第一磁感加强组件单独在开口聚磁环外部进行转动，对电子穿过磁性层的数量进行提高，使得整体系统呈现出低阻抗性。

16、3、本发明中，通过在第一超导磁性片和第二超导磁性片的转动配合下，在屏蔽套壳内部形成有空气旋流，对反馈阻尼线圈和开口聚磁环的聚热性进行降低，进一步保障系统的整体运行。

17、4、本发明中，通过在开口聚磁环的开口气隙内部所放置的磁电阻传感器芯片和tmr传感器芯片配合下，增大了整体直流传感器的灵敏度，以实现对更小电流的检测，且在稳压器配合下，对第一载流导体和第二载流导体与电源的输出电压进行稳固，将150kv的输出电压控制在一个固定范围，以保障整体系统电路的稳定使用。

技术特征：

1.一种150kv隧穿巨磁阻直流传感器，其特征在于：包括开口聚磁环（1），所述开口聚磁环（1）金属材料构成的带有气隙的环状结构，所述开口聚磁环（1）的内部穿过两条电流流向相反的电流导线（3），所述开口聚磁环（1）的左侧端外部绕制有反馈阻尼线圈（2），所述反馈阻尼线圈（2）的两端电连接有信号输送电路，信号输送电路的输出为反馈阻尼线圈（2）进行供电，所述反馈阻尼线圈（2）的另一端电连接有接地电阻（17），所述接地电阻（17）两端的电压为输出端，且所述电流导线（3）的前后端外部周侧均套设安装有两组转动套环（4），两组所述转动套环（4）的内侧环轨边侧表面均相对紧固连接有两组磁感加强结构，两组所述磁感加强结构包括一组第一磁感加强组件和一组第二磁感加强组件（5），且所述第一磁感加强组件位于所述开口聚磁环（1）的外部，所述第二磁感加强组件（5）位于所述开口聚磁环（1）的内部；

2.根据权利要求1所述的一种150kv隧穿巨磁阻直流传感器，其特征在于：所述开口聚磁环（1）的气隙内上下分别设置有磁电阻传感器芯片（6）和tmr传感器芯片（7），所述磁电阻传感器芯片（6）和tmr传感器芯片（7）通过信号输送电路分别电连接有第一载流导体（12）和第二载流导体（13），且所述第一载流导体（12）和第二载流导体（13）通过信号输送电路电连接有电源（14），所述电源（14）通过输出电流电连接有稳压器（11），所述稳压器（11）分别通过电阻r2和电阻r3电连接有第一稳压电路（15）和第二稳压电路（16）。

3.根据权利要求2所述的一种150kv隧穿巨磁阻直流传感器，其特征在于：所述磁电阻传感器芯片（6）的输出端通过导线连接有滤波器（18），所述tmr传感器芯片（7）得输出端通过导线连接有运算放大器（8）。

4.根据权利要求3所述的一种150kv隧穿巨磁阻直流传感器，其特征在于：所述滤波器（18）和所述运算放大器（8）通过电阻r1分别电连接有第一三极管（9）和第二三极管（10）。

5.根据权利要求4所述的一种150kv隧穿巨磁阻直流传感器，其特征在于：所述第一三极管（9）和所述第二三极管（10）与所述稳压器（11）相串联，所述滤波器（18）和所述运算放大器（8）的表面上通过导线连接有ecu（19）。

6.根据权利要求5所述的一种150kv隧穿巨磁阻直流传感器，其特征在于：所述开口聚磁环（1）的外部安装设置有屏蔽套壳（20），所述屏蔽套壳（20）的左右两端设置安装有密封套环紧固端（21），所述屏蔽套壳（20）的底部紧固连接有基座（22）。

7.根据权利要求6所述的一种150kv隧穿巨磁阻直流传感器，其特征在于：所述基座（22）的左右两端均固定安装有连接片板（23），所述连接片板（23）的内部嵌入紧固有安装螺丝（24）。

8.根据权利要求6所述的一种150kv隧穿巨磁阻直流传感器，其特征在于：所述基座（22）的侧壁表面设置安装有连接端子（25），所述连接端子（25）的内部设置有四组接线端（26），四组所述接线端（26）分别包括低压接线端、高压接线端、信号输出端和信号输入端。

9.根据权利要求1所述的一种150kv隧穿巨磁阻直流传感器，其特征在于：所述开口聚磁环（1）的外部包括多块叠片，所述多块叠片的上下两块分别为第一长叠片（27）和第二长叠片（31），所述第一长叠片（27）和第二长叠片（31）的之间分别设置有第一短叠片（28）和第二短叠片（30）。

10.根据权利要求9所述的一种150kv隧穿巨磁阻直流传感器，其特征在于：所述第一短叠片（28）和第二短叠片（30）设置于第一长叠片（27）和第二长叠片（31）的两侧，所述第一短叠片（28）和第二短叠片（30）的内部叠设形成有空心段（29）。

技术总结
本发明公开了一种150kV隧穿巨磁阻直流传感器，涉及传感器技术领域，包括开口聚磁环，通过轴承转子、磁性齿轮、第一绝缘金属短杆和第二绝缘金属短杆配合下，使得第一半角齿轮和第二半角齿轮围绕着磁性齿轮进行转动，同步带动第一超导磁性片和第二超导磁性片进行圆形轨迹运转，使得第一磁感加强组件在开口聚磁环的外部进行转动，第二磁感加强组件在开口聚磁环的内部进行转动，且不干预反馈阻尼线圈的正常运行，便于第一磁感加强组件和第二磁感加强组件形成内外磁场效应，对产生的电子进行引导，减少外部磁场对测量系统的干扰，提高系统的稳定性，保障整体系统的高阻抗性，提高对微弱电子流束的测量精准度。

技术研发人员：蔡强,姜凌云,吴健,王琪,黄峰,曹阳
受保护的技术使用者：江苏科兴电器有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15