[发明专利]一种全包围开合式小电流传感器

说明书

本发明公开了一种全包围开合式小电流传感器，包括磁电层合材料和锯齿形磁芯；锯齿形磁芯为锯齿形开合式结构，且锯齿形磁芯通过全包围夹持的方式将磁电层合材料固定于锯齿形磁芯的气隙处。本发明采用全包围夹持的方式将磁电层合材料固定于锯齿形磁芯的气隙处，全包围式夹持方式的设计相比于双端夹持的方式，能够有效提高材料处的磁场强度，相比于单端夹持和中间支撑的夹持方式既有效提高了材料处的磁场强度还避免了夹具的使用，且易于安装和维护。同时，锯齿形开合式磁芯的设计，不仅能够满足传感器实际使用时便于安装的需求，同时与平口开合式磁芯、齿形开合式磁芯相比较，其有效的增大了磁芯开合处的接触面积，提高了材料处的磁场强度，从而提高了传感器的灵敏度。

技术领域

本发明属于磁电传感器的技术领域，具体涉及一种全包围开合式小电流传感器。

背景技术

对于高压电力设备，在一段运行时间内，由于受到周围环境的影响，会产生毫安至安培级别的弱电流，目前，弱电流的测量广泛应用于评估高压绝缘子、套管、电涌避雷器等设备的运行状况。因此，弱电流的高精度测量在确定电力设备的高压绝缘是否正常运行方面起着重要的作用。随着智能电网的快速发展，非接触式电流传感器越来越广泛应用于需要与一次电流隔离的电气设备状态监测中，而由压电材料和磁致伸缩材料组成的复合磁电传感器由于其在室温下磁电系数较高、灵敏度较高、体积较小和成本较低而受到越来越多的关注。因此，用于弱电流测量的磁电传感器在智能电网的建设中发挥了重要的作用。

通常的弱电流传感器一般有电流互感器、罗氏线圈、霍尔电流传感器、光纤传感器等。电流互感器对弱电流测量精度差、磁芯易饱和且体积较大；罗氏线圈采用非磁性材料作为线圈绕组的框架，在低频使用情况下，线圈绕制过程繁琐，同时易受到外界磁场的干扰，穿芯导线位置对信号影响较大，已经难以满足新一代数字电力网的发展需要；霍尔电流传感器灵敏度、分辨率较低且需要外部供能；光纤电流传感器虽然灵敏度高，但其系统较为复杂、成本较高。

而针对目前已提出的用于测量弱电流的磁电传感器，其使用了磁汇聚器来提高传感器的测量灵敏度，但是，该传感器在实际测量过程中却无法开合，需要改变原有的电路才能正常测量，不利于安装和维护。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种全包围开合式小电流传感器，以解决或改善上述的问题。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种全包围开合式小电流传感器，其包括磁电层合材料和锯齿形磁芯；锯齿形磁芯为锯齿形开合式结构，且锯齿形磁芯通过全包围夹持的方式将磁电层合材料固定于锯齿形磁芯的气隙处。

优选地，锯齿形磁芯通过上部垫块、下部垫块、螺栓和螺帽的配合固定于护盒中。

优选地，上部垫块和下部垫块的中部穿设被测载流导线，被测载流导线通过橡胶垫圈固定。

优选地，护盒的两侧设有用于完成锯齿形磁芯开合过程的卡扣和旋转连接机构。

优选地，上部垫块、下部垫块、护盒、卡扣和旋转连接机构均采用3D打印制备，且材质均为树脂材料。

优选地，锯齿形磁芯的材质为铁基纳米晶合金材料。

优选地，磁电层合材料为长片形层合结构。

优选地，长片形层合结构包括从上至下依次粘结而成的磁致伸缩层、压电层和磁致伸缩层。

优选地，磁致伸缩层为Metglas非晶态合金，压电层为PZT压电陶瓷片。

优选地，在PZT压电陶瓷片两个电极表面引出用于测量输出电压的导线。

本发明提供的全包围开合式小电流传感器，具有以下有益效果：