[发明专利]夹式电流变换器或电流互感器

说明书

一种用于围绕承载待测电流的电气初级导体安装的电流变换器，包括初级导体接收孔(16)、壳体(4)、安装在壳体中的磁芯(6)，以及围绕磁芯的支部缠绕的二级线圈(10)。壳体包括主要部分(4a)和次要部分(4b)，主要部分可以与次要部分分离，并且配置为围绕初级导体安装并锁定，壳体的主要部分和次要部分可以在接合面(32a、36a)耦接到一起。磁芯包括可安装在壳体主要部分(4a)的芯接收腔(20)中的主要部分(6a)，以及可安装在壳体次要部分(4b)的芯接收腔(22)中的次要部分(6b)。壳体还包括：包括线圈支撑部分(28)的电气元件支撑体(4c)，二级线圈围绕线圈支撑部分(28)安装；被接收在壳体主要部分(4a)的芯接收腔的第一支部接收部分(20a)中的二级线圈和线圈支撑部分，其中线圈支撑部分包括芯接收腔(26)，芯接收腔(26)包括第一支部接收部分(26a)，在第一支部接收部分(26a)中接收磁芯主要部分(6a)的第一支部(7a)，磁芯第一支部(7a)的纵轴(A)在相对于接合面(32a、36a)的横向方向。

技术领域

本发明涉及包含安装在壳体中的磁芯和二级线圈的电流变换器或电流互感器，其中壳体和磁芯可以分离地打开以使变换器能围绕初级导体安装并闭合。

背景技术

用于电流感测应用的电流变换器模块典型地包括由高磁导率磁性材料制成的磁芯，该磁芯围绕中心孔，而承载待测电流的初级导体穿过该孔。磁芯典型地具有一般是矩形或圆形的形状并且，可以依据配置设置有气隙，气隙中放有磁场检测器(诸如形式为ASIC的霍尔效应感测器)或者磁通门感测器。初级导体中流动的电流所产生的磁通量被磁芯集中，并且能够反映初级电流。在闭环型电流感测器中，磁场感测器在反馈环中连接到补偿线圈(通常也叫做二级线圈)，其典型地围绕一部分磁芯缠绕以产生趋向于消除初级导体产生的磁场的补偿电流。补偿电流因而反映了待测电流的映像。二级线圈也运用于开环型的电流变换器中，但是是作为在互感器效应中测量在磁芯中集中的磁场的拾波线圈。

可以认为电流互感器是没有电子器件的闭环电流变换器。本文中所引用的通用术语“电流变换器”，其也意指包含电流互感器，电流互感器可以认为是特定形式的电流变换器。

在特定应用中，电流变换器需要围绕初级导体安装，例如在初级导体形式为不应切断的线缆的情况中。在这样的应用中，不能穿过闭合的环形芯插入线缆，因而必须分离环形芯使其可被打开，环绕初级导体安装，然后闭合。此类型的电流变换器是已知的，并且典型地包括由可枢转的合页连接的两部分壳体，其中每个壳体部分包括磁芯的一部分。典型地，壳体部分之一包括U形软磁芯，而在与之铰接的另一个壳体部分中放有U形软磁芯或直梁软磁芯，当变换器闭合时，所述U形软磁芯或直梁软磁芯在U形芯两端延伸并且连接U形芯两端。对于包含二级线圈的电流变换器，线圈典型地围绕U形芯的中心支部安装。

结合了二级线圈和U形芯的壳体部分构成了电流变换器的主体，并且包括用于测量信号输出和功率的线缆或连接器部分。另一个壳体部分铰接到主要部分上并且被枢转打开以使初级导体(诸如线缆)能被放置到壳体的凹槽，然后盖子被旋转到闭合位置并典型地由夹子或其它紧固装置夹持住。

在许多情况中，接近初级导体是困难的，并且用于安装电流变换器的可用空间可能非常紧凑。同时，初级导体线缆可能是硬的，或者仅有程度非常有限的弹性，这使得打开和闭合围绕初级导体的电流变换器的紧凑性和便捷性十分重要。此外，在特定应用中，初级导体可能具有高压，高压需要电流变换器具有高爬电电阻以避免在初级导体、磁芯和二级线圈之间的漏电或击穿。在传统的分离芯的电流变换器中，初级导体穿过其延伸的孔可能没有很好地与为了在壳体中插入磁芯部件而需要的壳体中的孔分开。在这样的传统的分离芯的变换器中，为了对高压应用保证最小的爬电距离，磁芯的周长常常被增至超过所需的最小值，因而增大变换器的体积。

电流感测器使用在种类繁多的应用中，用于监测或控制电气设备和系统。在许多应用中，减小每个元件的制造成本以及在电路中实现并使用元件的成本是有重要优势的。提供紧凑元件以小型化和/或减小其中安装元件的设备的重量通常也是有重要优势的。