一種高精度霍爾電流傳感器的磁路結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及霍爾電路傳感器技術領域，尤其涉及一種高精度的霍爾電流傳感器的磁路結構。
【背景技術】
[0002]霍爾電流傳感器的磁路主要是起到將電流產生的磁場進行收集放大作用，磁路的材料決定了其磁導率也就是收集放大磁場的能力。磁路將收集到的磁場作用于磁路氣隙中的霍爾元件，使霍爾元件輸出線性的電壓信號。磁路的結構形式決定了霍爾電流傳感器的體積和精度，小型化的磁路可有效縮小傳感器的體積，磁路的氣隙和定位孔設計可提升產品的精度。目前提升霍爾電流傳感器精度的方案主要是對電路的精細化設計，采用的手段一般為選用高性能的運算放大器，精密基準源及精密電阻等方法，這些方法雖然有效，但產品成本會大幅度增加。
【發明內容】
[0003]有鑒于此，本發明提供了一種高精度的霍爾電流傳感器的磁路結構，在提高測量精度的同時，保證電流傳感器的小型化。
[0004]本發明的一種霍爾電流傳感器的磁路結構，包括兩個環形磁路和一個環形墊片:
[0005]所述環形磁路為非封閉的圓環形結構；環形磁路上的間隙為用于放置霍爾元件的氣隙；
[0006]所述兩個環形磁路疊放在一起，所述環形墊片置于兩個環形磁路之間；
[0007]兩個環形磁路上的氣隙上、下錯開180° ;
[0008]環形磁路的環形表面的垂直方向開有兩個焊針通孔。
[0009]所述環形磁路的材料為坡莫合金，其中鐵的質量含量為15%，鎳的質量含量為80%，鉬的質量含量為5%。
[0010]所述環形磁路的外徑為18.5mm，內徑為13.5mm，厚度為2.5mm。
[0011]所述氣隙的寬度為1.1mm0
[0012]兩個個所述焊針通孔分別位于兩個所述氣隙中間的位置，即每個焊針通孔與兩個氣隙均成90°角。
[0013]所述焊針通孔的直徑為0.7mm。
[0014]所述環形墊片采用厚度為1.5mm的凈磁材料片。
[0015]本發明具有如下有益效果:
[0016](I)本發明采用兩個環形磁路疊加的形式形成磁路結構，在測量導線電流時，由于本發明采用氣隙錯開180度角的設計方案，可有效降低被測電流線在中心孔中位置變化引起的測量誤差，從而提升測量精度。
[0017](2)本發明采用高磁導材料作為磁路結構的材料，提升了磁路的聚磁能力；.1mm的氣隙保證了氣隙中的高磁場強度；緊湊的結構設計保證了傳感器整機的小型化設計；兩個0.7mm的焊針孔保證了磁路的可靠安裝和抗力學性能。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明的環形磁路的結構示意圖。
[0019]圖2為本發明的磁路結構示意圖。
[0020]1-環形磁路，2-環形墊片，3-焊針通孔，4-氣隙，5-焊針。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖并舉實施例，對本發明進行詳細描述。
[0022]本發明的霍爾電流傳感器的磁路結構，如圖1和2所示，包括2個環形磁路I和I個環形墊片2:
[0023]環形磁路I沿徑向開有一條用于放置霍爾元件的條形氣隙4 ;2個環形磁路I疊放在一起，環形墊片2置于兩個環形磁路I之間；2個環形磁路I上的氣隙4互相錯開180°角；環形磁路I的環形表面的垂直方向開有兩個焊針通孔3。
[0024]將兩個磁路氣隙4開口對稱安裝，中間使用1.5_厚的凈磁材料片隔離，導線電流為兩個霍爾元件測得電流的均值，即使導線不在磁環的中部，測得的均值也會比較接近導線中的真實電流，因此，有效的提高了霍爾傳感器的測量精度。此磁路I和霍爾電流傳感器電路配合使用時將兩根直徑0.6mm的固定焊針5牢固焊接在印制板上，兩個霍爾元件對稱插入兩個磁路I的氣隙4中即可。
[0025]本發明采用的環形磁路I材料為坡莫合金，牌號為lJ85(Ni80Mo5Fel5)，其中鐵的質量含量為15%，鎳的質量含量為80%，鉬的質量含量為5%，該種材料的飽和磁感應強度為0.7T，初始導磁率為80000H/m，最大導磁率為200000H/m，密度為8.75g/cm3,居里溫度為480 °C。磁路I設計為外徑為18.5mm，內徑為13.5mm，高為2.5mm，既保證了傳感器整機的小型化設計，又能夠保障磁路不易飽和(見附圖1)。環形磁路I開1.1mm氣隙4，以便放置霍爾元件，由于霍爾元件厚度為1_，氣隙4的設計余量為0.1_，可保證霍爾元件安裝的可操作性前提下最大程度的提升氣隙4中的磁場強度。磁路中在氣隙兩側90°位置開直徑0.7mm焊針通孔3，用直徑0.6mm焊針5按附圖2所示安裝防止松動，保證了整個磁路的抗力學性能。過大的通孔3將縮小磁路切面面積，影響收集磁場能力，過小的通孔使用的細焊針5不能有效起到固定作用。
[0026]采用模具加工出厚度為0.35mm的1J85疊片，7片疊起沖成附圖1所示磁路I尺寸，然后進行退火工藝處理，使得磁路I磁導率最大化。設計模具是控制磁路開口為1.1mm,固定孔位0.7mm。
[0027]采用本磁路開發的HGC030S/ZW07A型高精度穿芯式霍爾電流傳感器通過了軍用電子元器件北京第一檢測中心的鑒定檢驗，將霍爾電流傳感器的測量精度從I %提升至0.2%o檢測報告編號為:B8130024Ao
[0028]綜上所述，以上僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種霍爾電流傳感器的磁路結構，其特征在于，包括2個環形磁路(I)和I個環形墊片⑵: 所述環形磁路(I)為非封閉的圓環形結構；環形磁路(I)上的間隙為用于放置霍爾元件的氣隙⑷； 所述兩個環形磁路(I)疊放在一起，所述環形墊片(2)置于兩個環形磁路(I)之間； 兩個環形磁路⑴上的氣隙⑷上、下錯開180° ; 環形磁路(I)的環形表面的垂直方向開有兩個焊針通孔(3)。 所述環形磁路(I)的材料為坡莫合金，其中鐵的質量含量為15%，鎳的質量含量為80%，鉬的質量含量為5%。 所述環形磁路(I)的外徑為18.5mm,內徑為13.5_，厚度為2.5_。2.如權利要求1所述的一種霍爾電流傳感器的磁路結構，其特征在于，所述氣隙(3)的寬度為1.1mm。3.如權利要求1所述的一種霍爾電流傳感器的磁路結構，其特征在于，2個所述焊針通孔⑶分別位于兩個所述氣隙⑷中間的位置，即每個焊針通孔⑶與兩個氣隙⑷均成90。角。4.如權利要求3所述的一種霍爾電流傳感器的磁路結構，其特征在于，所述焊針通孔(3)的直徑為0.7mm。5.如權利要求1所述的一種霍爾電流傳感器的磁路結構，其特征在于，所述環形墊片(2)采用厚度為1.5mm的凈磁材料片。
【專利摘要】本發明公開了一種霍爾電流傳感器的磁路結構，通過采用兩個環形磁路疊加的形式形成磁路結構，在測量導線電流時，由于本發明采用氣隙錯開180度角的設計方案，可有效降低被測電流線在中心孔中位置變化引起的測量誤差，從而提升測量精度；本發明采用高磁導材料作為磁路結構的材料，提升了磁路的聚磁能力；1mm的氣隙保證了氣隙中的高磁場強度；緊湊的結構設計保證了傳感器整機的小型化設計；兩個0.7mm的焊針孔保證了磁路的可靠安裝和抗力學性能。
【IPC分類】G01R19/00
【公開號】CN104931761
【申請號】CN201510271306
【發明人】趙旭, 潘力平, 張樂君, 鐘貽兵, 王陽, 姜雪超, 高明星
【申請人】山東航天電子技術研究所
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年5月25日