专利名称：电流检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电流检测装置，它用于测量导体中通过的较大电流，并/或产生相应的图象。特别，本发明涉及这样一种电流检测装置，它至少包含一个磁路以便使其能够与流着被测电流的主导体相耦合，此磁路具有至少一个空气隙和至少一个与该磁路相耦合的测量线圈。在这个装置中，磁场探测器装置置于所述空气隙中，与电流源相连接的控制电路具有与所述磁场探测器装置相耦接的输入端子，并具有连接到串联的所述测量线圈、电流测量和/或显示装置的输出端子。
上述这种电流检测装置用于测量主电流，“测量”应理解为包括产生一个体现电流测量的量值的所有形式，例如产生跟随主电流瞬时值的电压或电流。进一步说，主电流图象的产生意味着包括显示、记录或存贮主电流值(如瞬时值、最大值、平均值或实时变化特性)的所有形式。很显然，根据本装置的应用情况所测得的量值可以用来控制或驱动其它装置，例如用于调节或控制电路中。
这种形式的检测装置的工作原理在于，在上述磁场探测器装置控制下，用测量线圈产生的磁通量来补偿主电所产生的磁通量，测量线圈中实现补偿所需的电流是主电流的度量。
这种检测装置似乎对作用于放在空气隙内的磁场探测器装置上的外部磁场的影响相当灵敏。这使检测装置的工作遭受到干扰风险并导致在某些应用中非常重要的主电流测量产生误差。
长时间以来，为了克服这个问题人们已尝试过各种屏蔽方式，例如把检测装置放在导磁材料制作的壳内，或在测量线圈附近放置屏蔽。但是这些屏蔽的存在导致了磁场，主要是空气隙处的磁场的失真，由此在很大程度上影响了测量。应该注意，由于在大多数应用中有限的可用空间和经济方面的原因，屏蔽物与检测装置的距离受到限制。
另一种尝试是使用具有两个空气隙和两个磁场探测器的磁路，以便补偿外部磁场在两个探测器上的影响。但是，由于外部磁场在大多数应用中是不对称的，所以这种解决办法也不能使问题得到充分改善。
本发明的目的是提供一种本文开始时所叙述的检测装置，该装置明显降低了外部磁场的影响，并在频率从直流到100KHz以上的宽频率范围提供高精度的电流测量。
根据本发明，本检测装置包含一个安置在空气隙附近的测量线圈内的磁屏蔽部件，以便基本上包围形成空气隙的磁路部件的整个横截面。人们惊奇地发现，这样一个处于测量线圈内部的屏蔽部件虽然如上文所述那样是为了充分保护磁场探测器装置不受外部磁场的影响，但是它并不影响检测装置的正常工作，甚至使测量精度得到显著改善。
根据本发明的一个较佳实施例，屏蔽部件通过一层无磁性材料至少与形成空气隙的一个磁路部件相隔离，该层材料位于所述屏蔽部件和所述磁路部件之间，因此该屏蔽部件形成空气隙的磁分路器而不使其短路。该屏蔽部件可以是一片相对于形成空气隙的磁路部件的横截面尺寸而言非常薄的薄片，它在其所处的线圈内部最好延伸一段与该线圈长度基本相等的长度。
通过下文对一个较佳实施例的叙述并结合附图，我们将更清楚地看到本发明装置的进一步特点和优点。
图1是从主导体方向上看的本发明的检测装置的部分剖面图，此图未画出电路和检测装置的外壳。
图2给出沿图1的Ⅱ-Ⅱ线剖切的剖面图。
图3给出与本发明有关的检测装置基本电路的简图。
图1和图2中的检测装置具有通常为矩形的磁路1，该磁路具有两个相对于主导体4来说处于相反位置的空气隙2和3。以横截面形式显示在图1中的主导体通过磁路的内部空间延伸，因此当主电流流经该导体时，就要在该处产生磁场。
在每个空气隙2、3处，在磁路的相应部件上安装了电测量线圈5和6，这两个线圈都与连接到电流源的控制电路相连接，它们将在下文结合图3来叙述。如图1所示在空气隙2和3中分别放置了磁场探测器7和8，例如霍尔效应探测器。
参阅电路图3，与磁路(图3中未画出)相耦合的主导体4产生磁场H1。对应于图3的检测装置只有一个测量线圈，从而也只有一个空气隙和一个位于空气隙内的磁场探测器。向图3中所示的测量线圈5提供电流，从而产生方向与磁场H1相反的磁场H2。磁场探测器，例如霍尔效应探测器7，产生施加到控制电路端子17、18上的输出信号。控制电路由放大器19和测量电流的供给电路20组成，它具有一对串接在电流源端子23和24之间的三极管21和22。放大器19的输出端连接至三极管21、22的控制极，三极管21和22的发射极相互连在一起并与测量线圈5的第一端E相连接。线圈5的第二端M通过电流测量装置25和/或低阻值测量电阻26与本装置的地端(用端子O表示)相连接。
当主电流流过导体4时，霍尔效应探测器7探测到磁场H1和H2之间的差值并提供用于控制线圈5中测量电流的控制信号，以便使该差值为零。由端子M和O之间测量出的电流在每一瞬间都显示了主电流值，因此为产生图象创造了条件或者说能够产生图象。
图1和图2给出了一个屏蔽部件9、10的较佳结构和形状，在本例中它们是由一片高导磁材料(例如镍铁高导磁合金)制作的，它被折弯围绕着形成空气隙之一的两个磁路部件，例如11和12。如图2所示，在这个弯片部件的两个边之间有一条纵向缝13，以防止在磁路部件11和12的横向上形成闭合电路从而防止可能产生的涡流损耗。另外，在形成空气隙的上述磁路部件的横表面和屏蔽片之间有一个磁隔离，以防空气隙的磁短路，同时在磁路1和屏蔽部件9、10之间提供一定的磁耦合。这种隔离，可以通过骨架或测量线圈的框体14和15来实现，此框体由无磁性材料制造，例如可用合适的塑料材料。另外，在屏蔽部件和线圈绕组之间放置了起绝缘和机械保护作用的板16。
屏蔽部件9和10的厚度相对于磁路1的横向尺寸而言可以是非常小的，它们最好在放置它们的线圈内延伸一段与该线圈长度基本相等的长度，它们保护空气隙中的磁场探测器免受外部磁场的影响。应该注意，同样的屏蔽片如果安置在测量线圈的外部，则引起磁路空气隙中磁场的失真，从而使检测装置产生相当大的测量误差。似乎没有预料到在测量线圈内部安置这种屏蔽部件导致测量精度的显著改善。这个结果看来是屏蔽部件与测量线圈之间相耦合的结果，由此在本装置中部件9和10参与了补偿过程，这是因为磁通量中某一确定比例的部分将通过这些屏蔽部件，这些磁通量一方面由主电流产生，另一方面由测量线圈中的测量电流产生。特别，由主电流强度与测量电流强度之间的差值乘以测量线圈所绕圈数所体现的误差不仅在直流和低频时是非常小的，在直至100KHz的高频时，此误差也被显著降低。由此而提供一个检测装置，其通频带范围从0到100KHz以上。这个特性对主电流在极短时间内发生变化因而其频谱具有非常丰富谐波的所有应用是很重要的。例如在主电流作为测量电流的函数而被控制或调节的情况下，测量电流随主电流变化(直到最快变化)的精度是基本的要求。
权利要求
1.一种用于测量导体中通过较大的电流，并/或产生相应图象的电流检测装置，包括至少一个能与上述主导体磁耦合并至少具有一个空气隙的磁路；至少一个与上述磁路相耦合的测量线圈；置于上述空气隙内的磁场探测器装置；一个控制电路和一个相应的电流源，控制电路具有与上述磁场探测器装置相耦接的输入端并具有连接到串联的上述测量线圈、电流测量和/或显示装置的输出端；上述检测装置进一步包含至少一个放在上述空气隙附近的测量线圈内的磁屏蔽部件，它基本上包围形成上述空气隙的磁路部件的整个横截面。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述的屏蔽部件通过一层无磁性材料至少与形成空气隙的磁路部件之一相隔离，该层材料位于屏蔽部件和所述磁路部件之间。
3.如权利要求1或2所述的装置，其中，所述的屏蔽部件至少由一片相对于形成空气隙的磁路部件的横截面尺寸而言非常薄的薄片组成，并被折弯围绕着这些磁路部件。
4.权利要求1或2所述的装置，其中，所述的屏蔽部件在其所处的测量线圈内部延伸一段与该线圈长度基本相等的长度。
5.根据权利要求3的装置，其中，所述的屏蔽部件在其所处的测量线圈内部延伸一段与该线圈长度基本相等的长度。
全文摘要
一种电流检测装置，包括至少一个与主导体耦合并具有至少一个空气隙的磁路；至少一个与该磁路耦合的测量线圈；置于该空气隙内的磁场探测器装置；一个控制电路和一个相应的电流源；放在该空气隙附近的测量线圈内的磁屏蔽部件。
文档编号G01R19/00GK1035561SQ88107089
公开日1989年9月13日 申请日期1988年10月15日 优先权日1987年10月16日
发明者股德科劳德 申请人:机电联合有限公司