一種低溫漂的柔性微分電流傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于傳感器領域的電流測量技術，特別是涉及一種羅氏線圈制成的電流傳 感器。
【背景技術】
[0002] 微分電流傳感器又叫羅氏線圈（Rogowski線圈），是一個均勻纏繞在非鐵磁性材 料骨架上的環形線圈。如式（1)所示，羅氏線圈輸出電壓大小e(t)為羅氏線圈互感應系數 M與電流I對時間t微分的乘積。
[0004] 其中，M與羅氏線圈的截面積S成本比。
[0005] 利用羅氏線圈制成的電流互感器具有二次開路無高壓、無磁飽和、頻率響應寬、動 態范圍大、測量電流范圍寬等優點，能同時滿足計量、保護和測量的用途要求，這是所有帶 鐵心的電磁式電流互感器無法比擬的。柔性羅氏線圈，因對一次導體形狀無特殊要求，大大 降低了對施工條件和工程環境的要求，具有廣泛的工程實用價值。
[0006] 雖然羅氏線圈制成的電流互感器具有以上諸多優點，但羅氏線圈尤其是柔性羅氏 線圈的一項主要缺點是存在較大溫漂。其主要原因是現有的柔性羅氏線圈的是在高分子材 料制成的柔性骨架上繞制漆包線制成的，由于高分子材料熱膨脹系數較大（為10 4量級）， 在溫度變化時柔性骨架的熱膨脹導致柔性羅氏線圈的截面積S發生變化，從而導致其互感 應系數M發生變化，進而導致輸入電流I(t)與輸出電壓e(t)的關系隨溫度發生變化，即溫 漂。
[0007] 溫漂大的不足給柔性羅氏線圈的應用帶來較大的局限性，目前該類線圈制成的電 流傳感器一般只能應用于對溫漂要求不高的環境中。
【發明內容】
[0008] 本發明的目的是為了克服已有柔性線圈存在溫漂大的不足，提出一種低溫漂的柔 性微分電流傳感器，其具有較寬的工作溫度范圍下準確度高的特性，適用于戶內戶外環境， 能同時滿足測量、計量和保護對電流傳感器測量范圍及準確度的要求。
[0009] 本發明的一種低溫漂的柔性微分電流傳感器，其特征在于，該傳感器為無骨架的 環形空心線圈；所述的空心線圈為采用表面絕緣處理后的無磁性導電線材均勻繞制成螺旋 狀而成，該空心線圈兩端引出線，為信號輸出端。
[0010] 所述低溫漂的柔性微分電流傳感器還可包括一根回線，該回線從空心線圈的內側 或外側環繞一周。
[0011] 所述低溫漂的柔性微分電流傳感器還可包括一個金屬殼體和與金屬殼體相連的 金屬線，所述空心線圈全部置于金屬殼體內，空心線圈與金屬殼體之間預留一定的空間，以 防止金屬殼體熱漲而導致空心線圈變形；金屬殼體沿在其圓周內側留出一道縫，以保證被 測一次導線的磁場不被磁屏蔽，而能穿入金屬殼體內，以形成空心線圈對一次導線電流形 成磁場的電磁感應測量；與金屬殼體相連的金屬線接大地；流過被測電流的一次導線從金 屬殼體的內孔中穿過，空心線圈即形成對一次導體流過電流的測量。
[0012] 所述空心線圈可為用銅或鋁等無磁性導電線材表面絕緣處理后用繞線機均勻繞 制成螺旋狀柔性線圈。
[0013] 相比實心柔性羅氏線圈，在溫度變化時，這種空心的柔性羅氏線圈的截面積只受 繞制線圈的材料（一般為銅或鋁）本身的熱膨脹影響，而實心柔性羅氏線圈的截面積則主 要受到高分子材料制成的柔性骨架影響；銅或鋁等金屬材料的熱膨脹系數在10 5量級，而 高分子材料的熱膨脹系數一般在10 4量級，故空心柔性羅氏線圈在溫度變化時由于截積變 化導致的溫漂將會比實心柔性羅氏線圈低一個量級。最終測試結果顯示，空心柔性羅氏線 圈在在-40~+70°C的溫度范圍內測量準確度變化不超過±0. 2%，而實心羅氏線圈的準 確度變化超過±3%。
[0014] 與現有技術相比，本發明具有如下優點：
[0015] 1.空心柔性線圈完全空心，消除了因柔性骨架熱膨脹導致的溫漂。
[0016] 2.可采取成熟的拉簧工藝制作出任意長度的空心柔性線圈，工藝簡單，無需重新 研制長直線繞線機。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本發明的實施例1結構示意圖；
[0018] 圖2為本發明的實施例2結構示意圖；
[0019] 圖3為本發明的實施例3結構示意圖：其中，圖3(a)為被測電流的導線橫截面示 意圖，圖3(b)為被測電流的導線軸向縱剖面示意圖，圖3(c)為與圖3(b)垂直方向的縱剖 面示意圖。
【具體實施方式】
[0020] 本發明提出的低溫漂的柔性微分電流傳感器結合附圖及實施例詳細說明如下：
[0021] 本發明提出的一種低溫漂的柔性微分電流傳感器，其特征在于，該傳感器為無骨 架的環形空心線圈；所述的空心線圈為采用表面絕緣處理后的無磁性導電線材均勻繞制成 螺旋狀而成，該空心線圈兩端引出線，為信號輸出端。
[0022] 所述低溫漂的柔性微分電流傳感器還包括一根回線，該回線從空心線圈的內側或 外側環繞一周。
[0023] 使用時，將空心線圈環繞在通過被測電流的導線周圍。
[0024] 圖1為本發明的第一個具體實施例。該實施例1包含一個環形空心線圈1，及信號 輸出端3、4。空心線圈1為用銅或鋁等無磁性導電線材表面絕緣處理后用繞線機均勻繞制 成螺旋狀柔性線圈，環繞在一次導線2周圍；一次導線2為流過被測電流的導體；信號輸出 端3、4分別為空心線圈1的兩端引出線。
[0025] 本實施例的空心線圈的線材的長度、螺旋的直徑均無特定要求，可根據實際應用 情況而定；繞制空心線圈時要保持匝間排線均勻緊密，以盡量減小匝間的空隙，以及避免匝 與匝之間交叉線的產生。
[0026] 圖2為本發明的另一個具體實施例。該實施例2包含一個環形空心線圈6,信號輸 出端9、10及回線7。空心線圈6為用銅或鋁等無磁性導電線材表面絕緣處理后均勻繞制成 螺旋狀而成，環繞在一次導線8的周圍；一次導線8為流過被測電流的導體；信號輸出端 1〇、9分別連接在空心線圈6的一端及回線7的一端；回線7與空心線圈6的材質和線徑一 致，其另一端從空心線圈6的內側或外側沿空心線圈環繞，并連接空心線圈6的另一端，以 形成與空心線圈6的每個單匝環形成垂直位置關系，進而最終起到抵消除空心線圈6應測 一次導線8周邊磁場以外空間磁場干擾的作用。
[0027] 本實施例的空心線圈的線材的長度、螺旋的直徑均無特定要求，回線的長度與環 形空心線圈的中心周長相同，可根據實際應用情況而定；繞制空心線圈時要保持密繞，以盡 量減小匝間的空隙，另外，回線與空心線圈間的距離須盡量貼近。
[0028] 本發明的又一個具體實施例，如圖3 (a)、圖3 (b)、圖3 (c)所示，該實施例3包含一 個金屬殼體11和與金屬殼體11相連的金屬線12。將按圖1和圖2實施例繞制完成的空 心線圈15全部置于金屬殼體內，如圖3 (a);空心線圈15與金屬殼體之間預留一定的空間 (一般間隙< 〇. 1_)，防止金屬殼體熱漲而導致空心線圈變形，從而影響測量精度；金屬殼 體起到屏蔽相間或其它空間電場干擾的作用，金屬殼體不能完全閉合，應沿在其圓周內側 留出一道縫13,如圖3(b)、圖3(c)，以保證被測一次導線的磁場不被磁屏蔽，而能穿入金屬 殼體內，以形成空心線圈對一次導線電流形成磁場的電磁感應測量。與金屬殼體相連的金 屬線應可靠的接入電位穩定的一端，以保證金屬殼體所處電位的穩定，如接大地。一次導線 14從金屬殼體的內孔中穿過，空心線圈即形成對一次導體流過電流的測量。
[0029] 雖然參照本發明的上述優選實施例，已經對本發明進行了圖示和描述，但本領域 的一般專業技術人員應該明白，可以在形式和細節上對本發明作的各種改變，而不偏離本 發明的精神和范圍，均屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1. 一種低溫漂的柔性微分電流傳感器，其特征在于，該傳感器為無骨架的環形空心線 圈；所述的空心線圈為采用表面絕緣處理后的無磁性導電線材均勻繞制成螺旋狀而成，該 空心線圈兩端引出線，為信號輸出端。2. 如權利要求1所述低溫漂的柔性微分電流傳感器，其特征在于，所述低溫漂的柔性 微分電流傳感器還包括一根回線，該回線從空心線圈的內側或外側環繞一周。3. 如權利要求1所述低溫漂的柔性微分電流傳感器，其特征在于，所述低溫漂的柔性 微分電流傳感器還包括一個金屬殼體和與金屬殼體相連的金屬線，所述空心線圈全部置于 金屬殼體內，空心線圈與金屬殼體之間預留一定的空間，以防止金屬殼體熱漲而導致空心 線圈變形；金屬殼體沿在其圓周內側留出一道縫，以保證被測一次導線的磁場不被磁屏蔽， 而能穿入金屬殼體內，以形成空心線圈對一次導線電流形成磁場的電磁感應測量；與金屬 殼體相連的金屬線接大地；流過被測電流的一次導線從金屬殼體的內孔中穿過，空心線圈 即形成對一次導體流過電流的測量。4. 如權利要求1、2或3所述低溫漂的柔性微分電流傳感器，其特征在于，所述空心線圈 為用銅或鋁等無磁性導電線材表面絕緣處理后用繞線機均勻繞制成螺旋狀柔性線圈。
【專利摘要】本發明涉及一種低溫漂的柔性微分電流傳感器，屬于傳感器領域的電流測量技術；該傳感器為無骨架的環形空心線圈；所述的空心線圈為采用表面絕緣處理后的無磁性導電線材均勻繞制成螺旋狀而成，該空心線圈兩端引出線，為信號輸出端。還可包括一根回線，該回線從空心線圈的內側或外側環繞一周。也可包括一個金屬殼體和與金屬殼體相連的金屬線，所述空心線圈全部置于金屬殼體內。本發明具有較寬的工作溫度范圍下準確度高的特性，適用于戶內戶外環境，能同時滿足測量、計量和保護對電流傳感器測量范圍及準確度的要求。解決了傳統實心線圈溫漂過大的問題。
【IPC分類】G01R19/00
【公開號】CN105044429
【申請號】CN201510303052
【發明人】陳喆, 宋玉剛
【申請人】北京智羅盤智能電氣有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年6月4日