[发明专利]直流电流传感器

说明书

本发明涉及一种在直流漏电开关和类似装置中使用的直流电传感器，尤其是一种具有结构简单，对于极微小的电流变化具有出色的检测性能的灵敏的直流电流传感器。

近年来，随着使用直流电的设备不断增加，例如包括逆变器、电动汽车和类似装置的电设备，则对在这些设备中检测直流电机负载所必要的控制用传感器和对用在直流漏电开关等设备中的直流电流传感器的需求也不断增加。

做为交流电流传感器用在交流漏电开关中，众所周知的是使用电流互感器。

但是，这种结构不能在上述用直流电的设备所配的漏电开关中采用，因此，按常规人们采用分流法，磁放大器法，磁多谐振荡器法(日本专利公开说明书昭和47-1644号，昭和53-31176号，昭和59-46859号)，霍尔装置法及类似方法。

分流法是检测该分路电阻两端所产生的电位差的方法，该分路电阻与被检测线串连相接。

在磁放大器法和磁多谐振荡器法中，铁芯由一种软磁性材料制成，检测线圈呈螺旋形绕在该铁芯上，被检测的导线从铁芯中穿过，用于由软磁性材料制成的铁芯直流磁偏转，借此直流电流在饱和的磁通密度(Bs)下流过检测导线，从而导致不平衡，此时由于提前施加到绕在铁芯上的线圈上的交流电产生的交变磁通，在正向和负向上达到磁饱和，以便由检测线圈检测出这一变化。因为在磁放大器方法中，铁芯上的激磁线圈提供一个交流电流的预定值，则在铁芯中超前产生磁通的变化，而在磁多谐振荡器法中，由于在电路中连接到检测线圈的半导体和类似装置的动作，产生自身振荡，并且相应于振荡用被检测电流，振荡波形的占空比是变化的。

另外，所述的霍尔装置法中，被检测的导线呈螺旋形直接绕在由软磁材料制成的铁芯上，铁芯上局部地为装配霍尔装置形成一个间隙，铁芯中磁通的变化相应于流过被检测导体的直流电流的变化而被检测出来。

但是采用上述方法构成的直流电流传感器由于下列原因很难对直流漏电开关等装置的微小电流变化作出反应，并且目前在实际应用上不能将它们作为高敏感的直流电流传感器使用。

也就是说，在分流法中，由于该分路电阻自身也作为一个电阻使用，因此在带有被检测导线的电路中，使该电路损耗增大，电效率变坏。

还有，因为用于检测电阻两端的电位差的检测电路是直接连到被检测的导线上，因此检测电路和被检测导线都很难实现电气隔离，例如，检测电路和微机控制电路类的应用电路不能直接相连，这导致通用性差。

除这些缺点以外，为了在漏电开关中采用分流法，尽管在被检测导线的电路中必须接有两个分路电阻，而实际上，很难使分路电阻的特性一致，因此实践上不可能实现对电位差的测量。

此外，为了检测出很小的泄漏，需通过连接到相关的分路电阻的检测电路测出的电位差比较而实现，这就需要采用一个相当复杂的电路来与相关的检测电路相连，因此，要提供具有高适用性的直流电流传感器是因难的。

在磁放大器法和磁多谐振荡器法中，尽管检测电路和被检测导线可以是电气绝缘的，如前所述，由软磁材料制成的铁芯受流过被检测导线的作用而发生磁偏置，出现饱和，基本上达到饱和的磁通密度(Bs)。如果使用已知的例如坡莫合金类软磁材料作为铁芯，当流过被检测导线的电流为几十毫安时，被检测导线则必须绕软磁体铁芯几十到几百匝或更多，因此，通常地做为需要一整匝被检测导线的用于漏电开关等的直流电流传感器是困难的。

另外，在磁放大器法和磁多谐荡器法中，很难测出流过被检测导线的直流电流的方向。

在霍尔装置法中，由于检测能力必不可免地是根据霍尔装置的特性所决定的，按目前已采用的霍尔装置的情况，例如当流过被检测导线的电流为几十毫安时，被检测导线必须绕软磁材料铁芯达几十甚至几百匝以上，因此，类似于磁放大器法和磁多谐振荡器法，用做为需要一整匝被检测导线的用于漏电开关等的直流电流传感器是困难的。

本发明的目的是提供一种解决了上述问题的敏感的直流电流传感器，其结构简单，用于直流漏电开关和类似装置具有出色的检测，特别适用于具有微小电流变化的情况。

本发明的另一个目的是能够提供一种敏感的直流电流传感器，能够检测出微电流的绝对值和微电流的方向。

本发明的进一步目的是提供一种敏感的直流电流传感器，能够降低输出特性的滞后变形，并且改善了在超微电流区内的检测灵敏度。

本发明的又一目的是提供一种直流电流传感器，它在已绕制完成的情况下非常易于安装和布置在配线已完成的要检测的导线上，并且适用性很广泛。