專利名稱：無磁芯護(hù)套的電流傳感器用線圈磁芯組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電子組件，具體地說是一種無磁芯護(hù)套的電流傳感器用線圈磁芯組件。
背景技術(shù)：
電流傳感器是一種應(yīng)用十分廣泛的電子元器件，它被廣泛應(yīng)用于各種變流技術(shù)、交流數(shù)控裝置以及以電流作為控制對象的自控領(lǐng)域中。
電流傳感器通常有開環(huán)、閉環(huán)兩種結(jié)構(gòu)，而閉環(huán)電流傳感器一般由線圈磁芯組件和線路印制板上的電路及安裝固定外殼組成。線圈磁芯組件包括磁芯、線圈、塑料護(hù)套?，F(xiàn)有的結(jié)構(gòu)是先將軟磁薄帶繞制成環(huán)形，在磁芯上開一氣隙，套上塑料護(hù)套，在塑料護(hù)套上繞制線圈組成線圈磁芯組件。將磁芯氣隙對準(zhǔn)已與線路印制板連接好的磁敏元件，將磁敏元件插入氣隙中，將組件直接安裝或用膠固定在線路印制板上。這種結(jié)構(gòu)存在如下問題一、軟磁薄帶加工成磁環(huán)，再加上護(hù)套，磁環(huán)截面增大，且為方形；線圈路徑長、內(nèi)阻大；傳感器線性范圍小，抗飽和能力差。為減小線圈內(nèi)阻，加粗線徑，既增大傳感器體積和重量，不利于傳感器小型化，又消耗更多銅材，致使傳感器成本增加。
二、線圈磁芯組件的磁芯氣隙中插入磁敏元件時，無法保證安裝一致性，從而影響了傳感器性能一致性；調(diào)試時，人為地調(diào)節(jié)線圈匝數(shù)既耗時，又費(fèi)事。
三、線圈磁芯組件不易與線路印制板安裝固定，大大降低了傳感器批量生產(chǎn)工藝一致性及傳感器的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種無磁芯護(hù)套的、環(huán)形磁芯與塑料固定架為整體結(jié)構(gòu)的、磁敏元件在氣隙中能自動歸中的、與線路印制板連接方便且體積小的無磁芯護(hù)套的電流傳感器用線圈磁芯組件。
本實用新型的技術(shù)解決方案是一種無磁芯護(hù)套的電流傳感器用線圈磁芯組件，包括帶有氣隙的環(huán)形磁芯、線圈、固定架，線圈引出端與電流傳感器線路印制板相連，其特征是(1)固定架上開有與磁敏元件尺寸相配的插槽，插槽位于氣隙的中心，環(huán)形磁芯氣隙二端對稱固定在固定架上位于插槽二側(cè)的、并與插槽相通的固定套中；(2)在環(huán)形磁芯的表面噴涂有絕緣材料，線圈繞制在噴涂有絕緣材料的環(huán)形磁芯的表面。
本實用新型還采取下述技術(shù)措施(1)帶氣隙的環(huán)形磁芯或由單股絲狀軟磁材料組成，或由多股絲狀軟磁材料組成。本實用新型的環(huán)形磁芯由多股絲狀軟磁材料組成時，其股數(shù)至少應(yīng)為三股，且數(shù)量越多，電流傳感器響應(yīng)速度越快，多股絲狀軟磁材料連接時可通過線圈將多股絲狀軟磁材料連成一體，也可通過先絞擰成麻花狀的辦法將多股絲狀軟磁材料連成一體后加工成環(huán)形磁芯，再在其表面纏繞線圈。
(2)當(dāng)本實用新型的磁芯組件與線路印制板的安裝結(jié)構(gòu)為垂直安裝時，與線圈引出端相連的二個引腳固定在固定架上的二個定位耳中，二個定位耳分別位于環(huán)形磁芯中心面的二側(cè)。
且上述的定位耳的形狀與安裝線圈磁芯組件的定位架上相應(yīng)的插槽形狀相配。
(3)當(dāng)本實用新型的磁芯組件與線路印制板的安裝結(jié)構(gòu)為平行安裝時，在環(huán)形磁芯上應(yīng)連接有至少三個定位耳。
三個或三個以上的定位耳可均勻分布在環(huán)形磁芯上，也可不均勻分布在環(huán)形磁芯上，但以均勻分布在環(huán)形磁芯上為最佳。
三個或三個以上的定位耳可以全部不與固定架相連，也可有一個定位耳與固定架相連。
三個或三個以上的定位耳可通過自攻螺絲固定在線路印制板上，此時線圈引出端可直接與線路印制板相連，也可通過與固定架相連的定位耳中的與線圈引出端相連的引腳加上其它定位耳中的螺釘與線路印制板相連。
(4)環(huán)形磁芯或為圓環(huán)型，或為方型、或為異形；其截面形狀或為圓形，或為類圓型，或為方型，或為異形。
本實用新型的有益效果1、本實用新型的固定架上磁敏元件安裝的定位插槽可保證磁敏元件始終位于磁芯氣隙幾何中心位置上，安裝的一致性好，從而保證了傳感器的性能一致性。
2、整體式結(jié)構(gòu)有利于線圈的繞制和定位；無塑料護(hù)套的線圈磁芯組件中環(huán)形磁芯的截面形狀為圓形，使得在同一線徑條件下，可繞線圈匝數(shù)多，傳感器量程范圍大；線圈路徑短、內(nèi)阻小，傳感器的線性范圍大，抗飽和能力增強(qiáng)；同時在同一種環(huán)形磁芯上在設(shè)計范圍內(nèi)可繞制不同匝數(shù)的線圈，但組件安裝幾何中心位置相同，可大大縮小電流傳感器的體積。
3、結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。磁環(huán)與塑料固定架的安裝可采用注塑技術(shù)一次性快速成型；與申請人的另一專利申請有關(guān)的定位架配套使用，不僅可大大提高生產(chǎn)效率，而且可保證電流傳感器性能的一致性。
4、與線路印制板的連接、安裝簡單可靠。與線圈兩端相連的兩引腳被固定在固定架上對稱分布的定位耳上引腳孔中，在與之配套的定位架上相應(yīng)定位面的控制下與線路印制板上相應(yīng)的焊接點(diǎn)相連，既準(zhǔn)確可靠，又起到了對定位架的相應(yīng)固定作用；或?qū)⒍ㄎ欢ㄟ^自攻螺絲固定在線路印制板上。同時，線圈磁芯組件既可與線路印制板垂直安裝，又可與線路印制板平行安裝。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖之一。
圖2是圖1的左視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖1的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖之二。
圖5是圖4的B-B剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是圖4的C-C剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是與圖1所示結(jié)構(gòu)相配套的定位架的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8是本實用新型的環(huán)形磁芯1的結(jié)構(gòu)示意圖之一。
圖9是本實用新型的環(huán)形磁芯1的結(jié)構(gòu)示意圖之二。
圖10是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖之三。
圖11是圖10的D-D剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖12是圖10的后視圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步的說明。
實施例一。
如圖1、2、3所示。
一種無磁芯護(hù)套的電流傳感器線圈磁芯組件，包括帶有氣隙的環(huán)形磁芯1、線圈2、固定架3，線圈2的引出端通過引腳11、12與線路印制板相連，環(huán)形磁芯1與線路印制板垂直安裝。環(huán)形磁芯1可采用絲狀軟磁材料(可為金屬、鐵氧體等材料)加工成圓環(huán)形，在其接頭處留有氣隙20，其截面形狀為圓形。在固定架3上開有與磁敏元件(如HW302B型)尺寸相配的插槽5，插槽5位于氣隙20的中心，環(huán)形磁芯1氣隙二端6、7對稱固定在固定架3上位于插槽5二側(cè)的且與插槽5相通的固定套8、9中；在環(huán)形磁芯1的表面噴涂有絕緣材料10，線圈2繞制在噴涂有絕緣材料10的環(huán)形磁芯1的表面。與線圈2引出端相連的二個引腳11、12固定在固定架3上的二個定位耳13、14中，二個定位耳13、14位于環(huán)形磁芯1中心圓面15的二側(cè)(以對稱分布為最佳)，引腳11、12與線路印制板相連。上述的定位耳13、14的形狀應(yīng)與申請人另一有關(guān)定位架的專利申請中的定位架7上相應(yīng)的插槽16的形狀相配，以利于定位和批量生產(chǎn)時的一致性，定位架的結(jié)構(gòu)如圖7所示。
具體實施時，帶氣隙20的環(huán)形磁芯1可由單股絲狀軟磁材料組成，也可由多股絲狀軟磁材料組成，當(dāng)由多股絲狀軟磁材料組成帶氣隙20的環(huán)形磁芯時，其股數(shù)至少應(yīng)為三股，且數(shù)量越多，電流傳感器響應(yīng)時間越快，多股絲狀軟磁材料連接時可通過線圈2將多股絲狀軟磁材料連成一體，也可通過先絞擰成麻花狀的辦法將多股絲狀絲狀軟磁材料連成一體后加工成環(huán)形磁芯，再在其表面纏繞線圈2。
此外，具體實施時，環(huán)形磁芯1的環(huán)形除可為圓環(huán)形外，還可為長方形、正方形或其它異形形狀，其截面形狀除了可為圓形外，還可為類圓形、方形、長方形或其它異形形狀，其中以圓形為最佳，其線圈內(nèi)阻最小、容量最大。
本實用新型的制造過程為先將截面為圓形(也可為為類圓型、方型，或異形)的絲狀軟磁材料加工成帶有氣隙的環(huán)形磁芯；將環(huán)形磁芯嵌在塑料模中，注塑完成帶按磁敏元件尺寸設(shè)計的插槽、引腳孔、定位耳的固定架，得到一個帶氣隙的環(huán)形磁芯與塑料固定架連成一個整體組件。然后在環(huán)形磁芯1的表面噴涂絕緣材料，再將線圈繞制在噴涂有絕緣材料的環(huán)形磁芯上，并將線圈2的引出端與引腳11、12相連。
本實施例與線路印制板的連接過程為首先將磁敏元件帶少量硅橡膠插入本實用新型的固定架3上的插槽中，將插入固定架3上的插槽中磁敏元件5的引出腳穿過申請人另一實用新型專利的定位架(以下簡稱定位架)中的由筋條組成的引導(dǎo)槽，同時將固定架3上的二個定位耳卡插在定位架中的定位槽中，線圈正好定位于定位架上的弧形凹槽中，線圈中心平面與弧形凹槽的中心平面重合，保證了磁芯中心線的一致性，固定架3上安裝磁敏元件的底面正好位于定位架上二個弧形凹槽的連接處；并撇動磁敏元件的引出腳使之與下定位塊21貼合，四個引出腳在筋條的作用下相互絕緣，從結(jié)構(gòu)上保證了磁敏元件的四個引出腳不會短路、其中心距離不發(fā)生改變；在定位耳13、14插裝到位時，撇動定位耳13、14上的引腳11、12使之中心線與磁敏元件的四個引出腳中心線在一條直線上，一起從印制板上相應(yīng)焊孔中穿過壓到底并焊牢。本實用新型的一種無磁芯護(hù)套的電流傳感器線圈磁芯組件與線路印制板的連接即告結(jié)束。
本實施例適用于電流在100安培以下的電流傳感器。
實施例二。
如圖4、5、6所示。
一種無磁芯護(hù)套的電流傳感器線圈磁芯組件，包括帶有氣隙的環(huán)形磁芯1、線圈2、固定架3，環(huán)形磁芯1與線路印制板平行安裝。環(huán)形磁芯1可采用絲狀軟磁材料(可為金屬、鐵氧體等材料)加工成長方形，在其接頭處留有氣隙，環(huán)形磁芯1的截面形狀為圓形。在固定架3上開有與磁敏元件尺寸相配的插槽5，插槽5位于氣隙的中心，環(huán)形磁芯1氣隙二端6、7對稱固定在固定架3上位于插槽5二側(cè)的并與插槽5相通的固定套8、9中；在環(huán)形磁芯1的表面噴涂有絕緣材料10，線圈2繞制在噴涂有絕緣材料10的環(huán)形磁芯1的表面，線圈2的引出端直接與線路印制板相連。在環(huán)形磁芯1上共設(shè)有三個定位耳17、18、22，定位耳22與固定架3相連，定位耳22上加工有與線圈引出端相連的引腳孔，引腳通過引腳孔后，用之將固定架固定在線路印制板上。
本實施例的二個定位耳17、18位于環(huán)形磁芯1與固定架3相連的一邊相對應(yīng)的另一邊的二個轉(zhuǎn)角處，可在注塑固定架3的同時注塑在環(huán)形磁芯1的表面。
與實施例一一樣，本實施例的環(huán)形磁芯1的環(huán)形除可為長方形外，還可為圓形、正方形或其它異形形狀，其截面形狀除了可為圓形外，還可為類圓形、方形、長方形或其它異形形狀，其中以圓形為最佳，線圈內(nèi)阻最小、容量最大。同時，帶氣隙20的環(huán)形磁芯1既可由單股絲狀軟磁材料組成，也可由多股絲狀軟磁材料組成，當(dāng)由多股絲狀軟磁材料組成帶氣隙20的環(huán)形磁芯時，其股數(shù)至少應(yīng)為三股，且數(shù)量越多，電流傳感器響應(yīng)速度越快，多股絲狀軟磁材料連接時可通過線圈2將多股絲狀軟磁材料連成一體，也可通過先絞擰成麻花狀的辦法將多股絲狀軟磁材料連成一體后加工成環(huán)形磁芯，再在其表面纏繞線圈2。
本實施例的制造方法與實施例一相同。
本實施例與線路印制板的連接過程為首先將磁敏元件四個引出腳插入本實施例的線路印制板上相應(yīng)焊孔中，固定架3上的插槽對準(zhǔn)磁敏元件，將線圈磁芯組件壓到底；定位耳17、18用自攻螺絲固定在線路印制板上，用引腳將定位耳22與線路印制板固定好，將線圈引腳11、12焊牢；再將磁敏元件在插槽中輕推到底，焊好。
本實施例適用于電流在50～500安培電流傳感器。
實施例三。
如圖10所示。
一種無磁芯護(hù)套的電流傳感器線圈磁芯組件，包括帶有氣隙20的環(huán)形磁芯1、線圈2、固定架3，帶氣隙20的環(huán)形磁芯1由三股或三股以上的絲狀軟磁材料(材料可為金屬、鐵氧體等軟磁材料)組成，加工成圓環(huán)形，在其接頭處留有氣隙，三股或三股以上的絲狀軟磁材料連接時可通過線圈2將其連成一體，也可通過先絞擰成麻花狀的辦法將其連成一體后加工環(huán)形磁芯，再在其表面纏繞線圈2。線圈2的引出端直接與線路印制板相連，環(huán)形磁芯1與線路印制板平行安裝。環(huán)形磁芯1的截面形狀為類圓形。在固定架3上開有與磁敏元件尺寸相配的插槽5，插槽5位于氣隙20的中心，環(huán)形磁芯1氣隙二端6、7對稱固定在固定架3上位于插槽5二側(cè)的并與插槽相通的固定套8、9中；在環(huán)形磁芯1的表面噴涂有絕緣材料10，線圈2繞制在噴涂有絕緣材料10的環(huán)形磁芯1的表面。三個(或三個以上)定位耳23、24、25與環(huán)形磁芯1相連，其分布方式以保證使線路印制板的受力相對平衡為宜，定位耳23、24、25上加工有螺釘孔19，用自攻螺絲將本實用新型的線圈磁芯組件固定在線路印制板上。
本實施例的定位耳23、24、25可在注塑固定架3的同時注塑在環(huán)形磁芯1的表面。
與實施例一一樣，本實施例的環(huán)形磁芯1的環(huán)形除可為圓形外，還可為正方形或其它異形形狀本實施例的制造方法與實施例一相同。
本實施例與線路印制板的連接過程為首先將磁敏元件四個引出腳插入本實施例的線路印制板上相應(yīng)焊孔中，將固定架3上的插槽對準(zhǔn)磁敏元件，將線圈磁芯組件壓到底，先用自攻螺絲將定位耳23、24、25與線路印制板固定好；將磁敏元件在插槽中輕推到底，焊好；將線圈2的引出端與線路印制板焊好即可。
本實施例適用于電流在500安培以上的電流傳感器。
權(quán)利要求1.一種無磁芯護(hù)套的電流傳感器用線圈磁芯組件，包括帶有氣隙的環(huán)形磁芯、線圈、固定架，線圈引出端與電流傳感器線路印制板相連，其特征是固定架上開有與磁敏元件尺寸相配的插槽，插槽位于氣隙的中心，環(huán)形磁芯氣隙二端對稱固定在固定架上位于插槽二側(cè)的、并與插槽相通的固定套中；在環(huán)形磁芯的表面噴涂有絕緣材料，線圈繞制在噴涂有絕緣材料的環(huán)形磁芯的表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無磁芯護(hù)套的電流傳感器用線圈磁芯組件，其特征是所述帶氣隙的環(huán)形磁芯或由單股絲狀軟磁材料組成，或由多股絲狀軟磁材料組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無磁芯護(hù)套的電流傳感器用線圈磁芯組件，其特征是與線圈引出端相連的二個引腳固定在固定架上的二個定位耳中，二個定位耳分別位于環(huán)形磁芯中心面的二側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無磁芯護(hù)套的電流傳感器用線圈磁芯組件，其特征是定位耳的形狀與安裝線圈磁芯組件的定位架上相應(yīng)的插槽形狀相配。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無磁芯護(hù)套的電流傳感器用線圈磁芯組件，其特征是在環(huán)形磁芯上連接有至少三個定位耳。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無磁芯護(hù)套的電流傳感器用線圈磁芯組件，其特征是定位耳均勻分布在環(huán)形磁芯上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無磁芯護(hù)套的電流傳感器用線圈磁芯組件，其特征是或有一個定位耳與固定架相連，或定位耳均不與固定架相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無磁芯護(hù)套的電流傳感器用線圈磁芯組件，其特征是定位耳通過自攻螺絲固定在線路印制板上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無磁芯護(hù)套的電流傳感器用線圈磁芯組件，其特征是環(huán)形磁芯或為圓環(huán)型，或為方型、或為異形；其截面形狀或為圓形，或為類圓型，或為方型，或為異形。
專利摘要本實用新型為無磁芯護(hù)套的電流傳感器用線圈磁芯組件，公開了一種無磁芯護(hù)套的、環(huán)形磁芯與塑料固定架為整體結(jié)構(gòu)的、磁敏元件在氣隙中能自動歸中的、與線路印制板連接方便且體積小的電流傳感器用線圈磁芯組件，包括帶有氣隙的環(huán)形磁芯、線圈、固定架，線圈引出端或通過引腳或直接與電流傳感器線路印制板相連，其特征是(1)固定架上開有與磁敏元件尺寸相配的插槽，插槽位于氣隙的中心，環(huán)形磁芯氣隙二端對稱固定在固定架上位于插槽二側(cè)的固定套中；(2)在環(huán)形磁芯的表面噴涂有絕緣材料，線圈繞制在噴涂有絕緣材料的環(huán)形磁芯的表面。
文檔編號G01R15/00GK2689237SQ20042002665
公開日2005年3月30日 申請日期2004年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月28日
發(fā)明者鄒高芝 申請人:鄒高芝