夹式电流变换器或电流互感器的制造方法_2

文档序号:9829779阅读:来源:国知局
芯中环流的磁场信号。在第二变型中,变换器还包括磁场检测器8,其可被安装在磁芯6a、6b的气隙中。闭环型电流变换器的工作原理是本身在本领域中熟知的,其中由承载待测电流的初级导体产生的磁场由磁场检测器8拾取,磁场检测器的信号被处理以在二级线圈10中产生电流,该电流力图产生相反的磁场以消除由初级导体产生的磁场。驱动二级线圈消除磁芯中的磁场所需的电流因此反映出初级电流的映像(即,正比于待测初级电流)。
[0043]电流变换器(尤其是闭环变型)可以还包括在安装于壳体中的电路板12上形成的信号处理电路。
[0044]电流变换器可以包括电气连接器(未示出)或者电气连接导线或线缆13,用于连接到变换器的测量信号输出,并且依据配置连接到应用信号处理电路。连接线缆或连接器因而用于连接到接收测量信号并依据变型给电流变换器供电的外部电路。
[0045]壳体4包括主要部分4a、次要部分4b和电气元件支撑体4c。在如图2a中所示的闭合位置,壳体具有穿过磁芯的中心区域延伸的初级导体接收孔16。当壳体的主要部分4a和次要部分4b在如图1和5a所示的打开的位置时,初级导体(典型地可以是承载待测电流的电气线缆)可被放置在孔16中,在如图2a和5b中所示的将线缆安装到孔中之后,主要和次要壳体位置被配置为耦接在一起并由紧固装置40a、40b固定在闭合的位置。紧固装置可以包括弹性夹、闩锁、螺丝或其它已知的紧固装置。
[0046]在优选的实施例中,壳体4的主要和次要部分通过可枢转的合页14连接,合页14可以有利地与次要和主要壳体部分整体地形成。主要和次要壳体部分与合页因而可以形成为单个整体注射成型部件。然而在本发明的范畴内,可以运用其它合页,例如借助于接合在壳体部分中的互补孔口中的轴。在一个变型中,主要和次要壳体部分可以是分离的部件,直到它们围绕初级导体闭合才耦接在一起。
[0047]可以由铁氧体或层叠软铁或其它具有高磁导率的材料制成的软磁芯6a、6b包括在壳体主要部分4a的芯接收腔20中接收的主要部分6a,以及在壳体次要部分4b的芯接收腔22中接收的次要部分6b ο在有利的实施例中,磁芯主要部分6a—般可以具有“U”的形状,包括第一支部7a,第二支部7b,以及使第一和第二支部在一端接合的第三支部7c,第一和第二支部的另一端分别是自由端9a、9b。第三支部7c配置成远离在壳体次要部分4b的芯接收腔22中接收的磁芯第四支部7d。磁芯主要部分6a和次要部分6b配置为形成环绕当变换器在闭合位置时在壳体中接收初级导体的孔16的磁路。
[0048]在第一实施例中,在闭合位置,磁芯的第一和第二支部7a、7b各自的自由端9a、9b当变换器在闭合位置时被放置为与磁芯次要部分6b的第四支部7d的相对端直接相邻(优选地以邻接直接接触的方式)(见图5b)。在这个变型中,磁路是闭合的,并且该布置可以用作电流互感器。在其它实施例中,可以具有磁场检测器(例如磁通门类型的灵敏的磁场检测器),位于靠近磁芯的支部或位于在磁芯的支部中形成的凹陷中。在后面的变型中,二级线圈可以被配置为用在闭环配置中的补偿线圈。
[0049]在第二实施例中,在闭合位置,磁芯的第一支部7a的自由端9a与磁芯的第四支部的末端部分由气隙分隔开,磁场检测器8放置在气隙中(见图4d)。然而,第二支部7b的自由端9b当变换器在闭合位置时被放置在与磁芯6的第四支部7d的相对端直接相邻(优选地以邻接直接接触的方式)。磁场检测器可以是形式为ASIC形式的霍尔效应感测器,安装在电路板12上或连接到电路板12,如本身在本领域中熟知的。在这个实施例中,气隙可以通过将磁芯的第一支部7a的长度设置得比第二支部7b的长度短相当于气隙长度的量来形成。
[°05°]在优选的实施例中,磁芯6的次要部分6b的形式为具有从第一支部的自由端9a上方跨越到第二支部的自由端9b上方的长度的直杆或粱。然而,次要部分可以采用除直形以外的其它形状,并且磁芯的主要部分可以具有除“U”形或半圆形以外的其它形状(例如“V”形),其中次要部分的形状也可以采用“V”形、“U”形、半圆形、多边形或满足基本上完整地环绕初级导体(除了依据变型将磁场检测器放置于其中的气隙)的功能需求的其它形状。
[0051 ]壳体次要部分4b有利地包括弹性定位部分24,例如可以是靠近顶面32c地与壳体次要部分的侧壁32b整体地形成的弹性舌片24a、24b的形式,并且被配置为弹性地偏向磁芯次要部分6b的外面34以将其按向磁芯主要部分6a的自由端9a、9b。弹性偏向装置消除间隙并保证芯的次要和主要部分之间的邻接接触,以改善磁路中的磁通传导。在设置有气隙的变型中,弹性偏向装置保证设置小且受界定的气隙。
[0052]如在图3a和图3b中最佳可见的,壳体次要部分4b有利地包括穿过端面32d的孔口33,通过端面32d磁芯次要部分6b可以插入磁芯接收腔22。当变换器在闭合位置时,孔口 33可以有利地由壳体主要部分4a的端壁36d闭合。磁芯的次要部分6b因而可以以牢固且受到良好保护的方式简单且容易地组装在壳体中,同时也在壳体中采用准确位置来很好地界定磁路的磁性能和变换器的准确性。
[0053]壳体4的电气元件支撑体4c非常有利地满足了以简单、容易且经济有效的方式在壳体主要部分4a内对二级线圈及其组件进行安装和电气连接的功能。在优选的实施例中,电气元件体4c还可以满足支撑和连接电流变换器的所有其它电气元件的功能,其它电器元件诸如用于连接到外部电路的连接器或线缆、磁场检测器(如果存在的话一一取决于变型)和信号处理电路(如果存在的话一一取决于变型)。连接器(在例示的实施例中未示出)或线缆被配置为将测量信号发送至外部电路,并且依据变型也给电流变换器提供电能。
[0054]电气元件支撑体4c基本上靠着壳体主要部分的底面36c组装,而二级线圈10被插入芯接收腔20中,使得电气元件支撑体4c的顶端38a被放置在壳体主要部分4a的顶端36a处或靠近壳体主要部分4a的顶端36a处。
[0055]电气元件支撑体4c包括沿着与磁芯第一支部7a对齐的轴A延伸的线圈支撑部分28,并且包括穿过其延伸的第一支部接收腔26a。二级线圈10围绕线圈支撑部分28缠绕,并且线圈的每一端都连接到电气端子31。在例示的实施例中,端子的形式为通过例如滚压或包覆成型或其它已知的安装技术固定到电气元件支撑体4c的电针端子31。线圈支撑部分28在轴两端均有法兰(flange)35侧护,法兰35限定了线圈的长度。
[0056]电路板12可以有利地靠着电气元件支撑体4c的端面38d安装,跨越并沿着二级线圈10的长度。电路板可以包括电路迹线以使二级线圈和电气连接装置(连接器或线缆)互连。电气连接器(在例示的实施例中未示出)可以安装在电路板上,或者与主体4c整体地形成,并连接到电路板上的电路迹线。电路板可以还包括信号处理电路。在图4d中所示的实施例中,电路板一侧连接到端子31,而另一侧连接到安装于其上的磁场检测器8,磁场检测器通过狭缝37被插入端面38d中。磁场检测器8因而位于磁芯6的第一支部7a的自由端9a上方,因而当变换器在闭合位置时位于在所述自由端和第四支部7d的末端部分之间形成的气隙中。
[0057]二级线圈、用于线圈的电气端子和用于连接到外部电路的电气连接装置以及任何其它电气元件(取决于变型/配置)因而可以被组装和连接以与电气元件支撑体4c形成单个预组装的模块。预组装的模块然后通过简单的插入和固定装配(例如,通过闩锁装置、焊接或粘接)被组装到壳体主要部分4a。磁芯主要部分6a可被简单地插入芯接收腔26、20。第一支部7a和第三支部7c分别嵌入到电气元件支撑体4c的第一支部接收部分26a和第三支部接收部分26c中,而第二支部7b嵌入到壳体主要部分4a的第一支部接收部分20a中。
[0058]可以注意到壳体次要部分4b包括在接合面32a上面向磁芯主要部分末端9a、9b的开口 39a、39b,所述开口 39a、39b被配置为使磁芯次要部分6b的末端部分能被放置为与磁芯主要部分自由端9a、9b接触或者(如果配置有气隙的话)尽可能地接近磁芯主要部分自由端9a、9b ο
[0059]例示的配置的一个有利方面是沿U形磁芯主要部分6a的直立支部7a中的一个安置二级线圈,而不是在接合直立支部的磁芯支部上放置二级线圈。在此配置中,主要壳体部分的接合面36a—般是横向的,更具体地一般是垂直于二级线圈的轴A,而在传统设备中,分隔开两个壳体部分的总体平面是平行于线圈的轴的。换言之,在本发明中,壳体次要部分从闭合位置到打开位置的移动R的初始方向(对于可枢转的合页连接是初始打开移动的切向)一般平行于线圈轴A,而在传统设备中,线圈轴一般与初始壳体的分离移动正交。
[0060]本发明的配置减少了由顶面32a和底面36a限定的电流变换器的高度。此配置也特别有利于在壳体中以准确、牢固且经济有效的方式(尤其是相对于磁芯而言)来安装信号处理电路和磁场检测器,而这与较低的高度无关。例示的实施例的进一步有利方面是初级导体与磁芯很好地分离开,因而保证良好的电气爬电电阻。
[0061]围绕磁芯支部(主要垂直于壳体的主要和次要部分之间的接合面32a、36a地延伸)安装二级线圈因而是对于多种应用都特别有利的配置,使磁芯(以及视情况而言的磁场检测器)容易组装且放
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