[发明专利]一种罗氏线圈及电流测量装置

说明书

本发明公开了一种罗氏线圈及电流测量装置，属于电流互感器领域。本发明一种罗氏线圈包括：线圈上层、回线层与线圈下层，所述线圈上层、回线层与线圈下层均设置多个导电通孔和金属电镀物，所述多个导电通孔均匀排布、沿半径方向对齐形成环形，所述线圈上层环形内圈的导电通孔通过所述金属电镀物斜向连接至所述环形外圈的导电通孔，所述回线层的金属电镀物围成环形镀于所述环形导电通孔中部，所述线圈下层环形内圈的导电通孔通过所述金属电镀物沿径向连接至所述环形外圈的导电通孔，所述金属电镀物和导电通孔形成环形线圈。本发明通过对罗氏线圈设置多层PCB板，使得罗氏线圈的厚度增加，从而增大罗氏线圈的互感系数，即输出的感应电压，进而提高线圈的灵敏系数，有利于较低幅值的电流测量。

技术领域

本发明涉及一种电流互感器，并且更具体地，涉及一种罗氏线圈及电流测量装置。

背景技术

传统进行脉冲电流测量的转换装置包括分流器和罗氏线圈(罗哥夫斯基线圈)。分流器适用于测量100kA以下脉宽较窄的脉冲电流测量；分流器为金属膜电阻，结构包括带状对折式、同轴式、盘式等，设计思路为尽可能减小-杂散电感。如果电压幅值较大、脉宽很宽或者安装位置限制，一般使用罗氏线圈作为电流转换装置；传统罗氏线圈根据电磁感应原理，漆包线绕制在绝缘骨架或者铁心上，当线圈中心电流通过时，在绕组上将产生感应电压，感应电压的幅值为互感与电流微分的乘积。

使用罗氏线圈测量脉冲电流信号时，主要误差来源为被测电流导体不是位于线圈中心和罗氏线圈绕线不均匀等，罗氏线圈的时间参数为L/R，为此自感值L直接决定了线圈的动态特性，另外分布电容R也将影响线圈的动态特性。

罗氏线圈为空心罗氏线圈，带铁心的线圈为电流互感器。罗氏线圈与电流互感器的最大区别在于：电流互感器使用了高磁导率的材料做绕线骨架，因此电流互感器的互感参数要远远大于罗氏线圈的互感参数。电流互感器具有较高的感应参数，因此可用于测量电流幅值小的信号或者电流变化率小的信号；因为，当测量电流变化率大的电流信号时，电流产生的磁场强度将会过大而引起电流互感器磁芯饱和，导致测量波形出现畸变。而在现有技术中，罗氏线圈互感参数较小，便于测量电流变化率大的电流信号，其中，电流变化率大的电流信号也称为陡脉冲。

在实现本发明对脉冲电流的测量过程中，现有技术存在如下问题：

普通罗氏线圈很难做到线圈均匀绕制、每匝线圈均匀分布绕制和每匝线圈横截面积相等，从而出现易断线及层间电容增大误差等缺点。普通罗氏线圈在工业生产中参数一致性很难保证，从而影响罗氏线圈测量电流时的特性。根据上述问题，现出现了PCB罗氏线圈。PCB罗氏线圈是通过CAD(Computer aided design，计算机辅助设计)将金属电镀物均匀布置在印刷电路板上，采用数字加工技术来保证工艺上线匝的截面积相等；这样制作出的线圈不仅克服了传统式的罗氏线圈的缺点，而且灵敏度测量精度及性能稳定度都要优于传统式的罗氏线圈，并且数控机床生产缩短加工周期、提高生产效率、同批次分布参数基本一致。

由于现有加工工艺的限制，加工的PCB板通常不能很厚，一般只有2-3毫米，所以单个线圈所产生的感应电压过小难以测量，需要几块PCB罗氏线圈串联起来使用。为了得到更高的准确度，消除外界电磁波的干扰，PCB罗氏线圈要由偶数块串联起来，相邻PCB罗氏线圈的绕线方向相反。

发明内容

本发明的目的在于针对现有PCB板罗氏线圈结构复杂、且易受环境干扰的问题，提供一种设置多层PCB板来实现金属电镀物绕制的罗氏线圈，使得罗氏线圈制作工艺简单且提高了测量精度。