专利名称：无磁芯护套的电流传感器用线圈磁芯组件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电子组件，具体地说是一种无磁芯护套的电流传感器用线圈磁芯组件。
背景技术：
电流传感器是一种应用十分广泛的电子元器件，它被广泛应用于各种变流技术、交流数控装置以及以电流作为控制对象的自控领域中。
电流传感器通常有开环、闭环两种结构，而闭环电流传感器一般由线圈磁芯组件和线路印制板上的电路及安装固定外壳组成。线圈磁芯组件包括磁芯、线圈、塑料护套。现有的结构是先将软磁薄带绕制成环形，在磁芯上开一气隙，套上塑料护套，在塑料护套上绕制线圈组成线圈磁芯组件。将磁芯气隙对准已与线路印制板连接好的磁敏元件，将磁敏元件插入气隙中，将组件直接安装或用胶固定在线路印制板上。这种结构存在如下问题一、软磁薄带加工成磁环，再加上护套，磁环截面增大，且为方形；线圈路径长、内阻大；传感器线性范围小，抗饱和能力差。为减小线圈内阻，加粗线径，既增大传感器体积和重量，不利于传感器小型化，又消耗更多铜材，致使传感器成本增加。
二、线圈磁芯组件的磁芯气隙中插入磁敏元件时，无法保证安装一致性，从而影响了传感器性能一致性；调试时，人为地调节线圈匝数既耗时，又费事。
三、线圈磁芯组件不易与线路印制板安装固定，大大降低了传感器批量生产工艺一致性及传感器的可靠性。

发明内容
本实用新型的目的是提供一种无磁芯护套的、环形磁芯与塑料固定架为整体结构的、磁敏元件在气隙中能自动归中的、与线路印制板连接方便且体积小的无磁芯护套的电流传感器用线圈磁芯组件。
本实用新型的技术解决方案是一种无磁芯护套的电流传感器用线圈磁芯组件，包括带有气隙的环形磁芯、线圈、固定架，线圈引出端与电流传感器线路印制板相连，其特征是(1)固定架上开有与磁敏元件尺寸相配的插槽，插槽位于气隙的中心，环形磁芯气隙二端对称固定在固定架上位于插槽二侧的、并与插槽相通的固定套中；(2)在环形磁芯的表面喷涂有绝缘材料，线圈绕制在喷涂有绝缘材料的环形磁芯的表面。
本实用新型还采取下述技术措施(1)带气隙的环形磁芯或由单股丝状软磁材料组成，或由多股丝状软磁材料组成。本实用新型的环形磁芯由多股丝状软磁材料组成时，其股数至少应为三股，且数量越多，电流传感器响应速度越快，多股丝状软磁材料连接时可通过线圈将多股丝状软磁材料连成一体，也可通过先绞拧成麻花状的办法将多股丝状软磁材料连成一体后加工成环形磁芯，再在其表面缠绕线圈。
(2)当本实用新型的磁芯组件与线路印制板的安装结构为垂直安装时，与线圈引出端相连的二个引脚固定在固定架上的二个定位耳中，二个定位耳分别位于环形磁芯中心面的二侧。
且上述的定位耳的形状与安装线圈磁芯组件的定位架上相应的插槽形状相配。
(3)当本实用新型的磁芯组件与线路印制板的安装结构为平行安装时，在环形磁芯上应连接有至少三个定位耳。
三个或三个以上的定位耳可均匀分布在环形磁芯上，也可不均匀分布在环形磁芯上，但以均匀分布在环形磁芯上为最佳。
三个或三个以上的定位耳可以全部不与固定架相连，也可有一个定位耳与固定架相连。
三个或三个以上的定位耳可通过自攻螺丝固定在线路印制板上，此时线圈引出端可直接与线路印制板相连，也可通过与固定架相连的定位耳中的与线圈引出端相连的引脚加上其它定位耳中的螺钉与线路印制板相连。
(4)环形磁芯或为圆环型，或为方型、或为异形；其截面形状或为圆形，或为类圆型，或为方型，或为异形。
本实用新型的有益效果1、本实用新型的固定架上磁敏元件安装的定位插槽可保证磁敏元件始终位于磁芯气隙几何中心位置上，安装的一致性好，从而保证了传感器的性能一致性。
2、整体式结构有利于线圈的绕制和定位；无塑料护套的线圈磁芯组件中环形磁芯的截面形状为圆形，使得在同一线径条件下，可绕线圈匝数多，传感器量程范围大；线圈路径短、内阻小，传感器的线性范围大，抗饱和能力增强；同时在同一种环形磁芯上在设计范围内可绕制不同匝数的线圈，但组件安装几何中心位置相同，可大大缩小电流传感器的体积。
3、结构简单，制造方便。磁环与塑料固定架的安装可采用注塑技术一次性快速成型；与申请人的另一专利申请有关的定位架配套使用，不仅可大大提高生产效率，而且可保证电流传感器性能的一致性。
4、与线路印制板的连接、安装简单可靠。与线圈两端相连的两引脚被固定在固定架上对称分布的定位耳上引脚孔中，在与之配套的定位架上相应定位面的控制下与线路印制板上相应的焊接点相连，既准确可靠，又起到了对定位架的相应固定作用；或将定位耳通过自攻螺丝固定在线路印制板上。同时，线圈磁芯组件既可与线路印制板垂直安装，又可与线路印制板平行安装。


图1是本实用新型的结构示意图之一。
图2是图1的左视结构示意图。
图3是图1的A-A剖视结构示意图。
图4是本实用新型的结构示意图之二。
图5是图4的B-B剖视结构示意图。
图6是图4的C-C剖视结构示意图。
图7是与图1所示结构相配套的定位架的结构示意图。
图8是本实用新型的环形磁芯1的结构示意图之一。
图9是本实用新型的环形磁芯1的结构示意图之二。
图10是本实用新型的结构示意图之三。
图11是图10的D-D剖视结构示意图。
图12是图10的后视图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
实施例一。
如图1、2、3所示。
一种无磁芯护套的电流传感器线圈磁芯组件，包括带有气隙的环形磁芯1、线圈2、固定架3，线圈2的引出端通过引脚11、12与线路印制板相连，环形磁芯1与线路印制板垂直安装。环形磁芯1可采用丝状软磁材料(可为金属、铁氧体等材料)加工成圆环形，在其接头处留有气隙20，其截面形状为圆形。在固定架3上开有与磁敏元件(如HW302B型)尺寸相配的插槽5，插槽5位于气隙20的中心，环形磁芯1气隙二端6、7对称固定在固定架3上位于插槽5二侧的且与插槽5相通的固定套8、9中；在环形磁芯1的表面喷涂有绝缘材料10，线圈2绕制在喷涂有绝缘材料10的环形磁芯1的表面。与线圈2引出端相连的二个引脚11、12固定在固定架3上的二个定位耳13、14中，二个定位耳13、14位于环形磁芯1中心圆面15的二侧(以对称分布为最佳)，引脚11、12与线路印制板相连。上述的定位耳13、14的形状应与申请人另一有关定位架的专利申请中的定位架7上相应的插槽16的形状相配，以利于定位和批量生产时的一致性，定位架的结构如图7所示。
具体实施时，带气隙20的环形磁芯1可由单股丝状软磁材料组成，也可由多股丝状软磁材料组成，当由多股丝状软磁材料组成带气隙20的环形磁芯时，其股数至少应为三股，且数量越多，电流传感器响应时间越快，多股丝状软磁材料连接时可通过线圈2将多股丝状软磁材料连成一体，也可通过先绞拧成麻花状的办法将多股丝状丝状软磁材料连成一体后加工成环形磁芯，再在其表面缠绕线圈2。
此外，具体实施时，环形磁芯1的环形除可为圆环形外，还可为长方形、正方形或其它异形形状，其截面形状除了可为圆形外，还可为类圆形、方形、长方形或其它异形形状，其中以圆形为最佳，其线圈内阻最小、容量最大。
本实用新型的制造过程为先将截面为圆形(也可为为类圆型、方型，或异形)的丝状软磁材料加工成带有气隙的环形磁芯；将环形磁芯嵌在塑料模中，注塑完成带按磁敏元件尺寸设计的插槽、引脚孔、定位耳的固定架，得到一个带气隙的环形磁芯与塑料固定架连成一个整体组件。然后在环形磁芯1的表面喷涂绝缘材料，再将线圈绕制在喷涂有绝缘材料的环形磁芯上，并将线圈2的引出端与引脚11、12相连。
本实施例与线路印制板的连接过程为首先将磁敏元件带少量硅橡胶插入本实用新型的固定架3上的插槽中，将插入固定架3上的插槽中磁敏元件5的引出脚穿过申请人另一实用新型专利的定位架(以下简称定位架)中的由筋条组成的引导槽，同时将固定架3上的二个定位耳卡插在定位架中的定位槽中，线圈正好定位于定位架上的弧形凹槽中，线圈中心平面与弧形凹槽的中心平面重合，保证了磁芯中心线的一致性，固定架3上安装磁敏元件的底面正好位于定位架上二个弧形凹槽的连接处；并撇动磁敏元件的引出脚使之与下定位块21贴合，四个引出脚在筋条的作用下相互绝缘，从结构上保证了磁敏元件的四个引出脚不会短路、其中心距离不发生改变；在定位耳13、14插装到位时，撇动定位耳13、14上的引脚11、12使之中心线与磁敏元件的四个引出脚中心线在一条直线上，一起从印制板上相应焊孔中穿过压到底并焊牢。本实用新型的一种无磁芯护套的电流传感器线圈磁芯组件与线路印制板的连接即告结束。
本实施例适用于电流在100安培以下的电流传感器。
实施例二。
如图4、5、6所示。
一种无磁芯护套的电流传感器线圈磁芯组件，包括带有气隙的环形磁芯1、线圈2、固定架3，环形磁芯1与线路印制板平行安装。环形磁芯1可采用丝状软磁材料(可为金属、铁氧体等材料)加工成长方形，在其接头处留有气隙，环形磁芯1的截面形状为圆形。在固定架3上开有与磁敏元件尺寸相配的插槽5，插槽5位于气隙的中心，环形磁芯1气隙二端6、7对称固定在固定架3上位于插槽5二侧的并与插槽5相通的固定套8、9中；在环形磁芯1的表面喷涂有绝缘材料10，线圈2绕制在喷涂有绝缘材料10的环形磁芯1的表面，线圈2的引出端直接与线路印制板相连。在环形磁芯1上共设有三个定位耳17、18、22，定位耳22与固定架3相连，定位耳22上加工有与线圈引出端相连的引脚孔，引脚通过引脚孔后，用之将固定架固定在线路印制板上。
本实施例的二个定位耳17、18位于环形磁芯1与固定架3相连的一边相对应的另一边的二个转角处，可在注塑固定架3的同时注塑在环形磁芯1的表面。
与实施例一一样，本实施例的环形磁芯1的环形除可为长方形外，还可为圆形、正方形或其它异形形状，其截面形状除了可为圆形外，还可为类圆形、方形、长方形或其它异形形状，其中以圆形为最佳，线圈内阻最小、容量最大。同时，带气隙20的环形磁芯1既可由单股丝状软磁材料组成，也可由多股丝状软磁材料组成，当由多股丝状软磁材料组成带气隙20的环形磁芯时，其股数至少应为三股，且数量越多，电流传感器响应速度越快，多股丝状软磁材料连接时可通过线圈2将多股丝状软磁材料连成一体，也可通过先绞拧成麻花状的办法将多股丝状软磁材料连成一体后加工成环形磁芯，再在其表面缠绕线圈2。
本实施例的制造方法与实施例一相同。
本实施例与线路印制板的连接过程为首先将磁敏元件四个引出脚插入本实施例的线路印制板上相应焊孔中，固定架3上的插槽对准磁敏元件，将线圈磁芯组件压到底；定位耳17、18用自攻螺丝固定在线路印制板上，用引脚将定位耳22与线路印制板固定好，将线圈引脚11、12焊牢；再将磁敏元件在插槽中轻推到底，焊好。
本实施例适用于电流在50～500安培电流传感器。
实施例三。
如图10所示。
一种无磁芯护套的电流传感器线圈磁芯组件，包括带有气隙20的环形磁芯1、线圈2、固定架3，带气隙20的环形磁芯1由三股或三股以上的丝状软磁材料(材料可为金属、铁氧体等软磁材料)组成，加工成圆环形，在其接头处留有气隙，三股或三股以上的丝状软磁材料连接时可通过线圈2将其连成一体，也可通过先绞拧成麻花状的办法将其连成一体后加工环形磁芯，再在其表面缠绕线圈2。线圈2的引出端直接与线路印制板相连，环形磁芯1与线路印制板平行安装。环形磁芯1的截面形状为类圆形。在固定架3上开有与磁敏元件尺寸相配的插槽5，插槽5位于气隙20的中心，环形磁芯1气隙二端6、7对称固定在固定架3上位于插槽5二侧的并与插槽相通的固定套8、9中；在环形磁芯1的表面喷涂有绝缘材料10，线圈2绕制在喷涂有绝缘材料10的环形磁芯1的表面。三个(或三个以上)定位耳23、24、25与环形磁芯1相连，其分布方式以保证使线路印制板的受力相对平衡为宜，定位耳23、24、25上加工有螺钉孔19，用自攻螺丝将本实用新型的线圈磁芯组件固定在线路印制板上。
本实施例的定位耳23、24、25可在注塑固定架3的同时注塑在环形磁芯1的表面。
与实施例一一样，本实施例的环形磁芯1的环形除可为圆形外，还可为正方形或其它异形形状本实施例的制造方法与实施例一相同。
本实施例与线路印制板的连接过程为首先将磁敏元件四个引出脚插入本实施例的线路印制板上相应焊孔中，将固定架3上的插槽对准磁敏元件，将线圈磁芯组件压到底，先用自攻螺丝将定位耳23、24、25与线路印制板固定好；将磁敏元件在插槽中轻推到底，焊好；将线圈2的引出端与线路印制板焊好即可。
本实施例适用于电流在500安培以上的电流传感器。
权利要求1.一种无磁芯护套的电流传感器用线圈磁芯组件，包括带有气隙的环形磁芯、线圈、固定架，线圈引出端与电流传感器线路印制板相连，其特征是固定架上开有与磁敏元件尺寸相配的插槽，插槽位于气隙的中心，环形磁芯气隙二端对称固定在固定架上位于插槽二侧的、并与插槽相通的固定套中；在环形磁芯的表面喷涂有绝缘材料，线圈绕制在喷涂有绝缘材料的环形磁芯的表面。
2.根据权利要求1所述的无磁芯护套的电流传感器用线圈磁芯组件，其特征是所述带气隙的环形磁芯或由单股丝状软磁材料组成，或由多股丝状软磁材料组成。
3.根据权利要求1所述的无磁芯护套的电流传感器用线圈磁芯组件，其特征是与线圈引出端相连的二个引脚固定在固定架上的二个定位耳中，二个定位耳分别位于环形磁芯中心面的二侧。
4.根据权利要求3所述的无磁芯护套的电流传感器用线圈磁芯组件，其特征是定位耳的形状与安装线圈磁芯组件的定位架上相应的插槽形状相配。
5.根据权利要求1所述的无磁芯护套的电流传感器用线圈磁芯组件，其特征是在环形磁芯上连接有至少三个定位耳。
6.根据权利要求5所述的无磁芯护套的电流传感器用线圈磁芯组件，其特征是定位耳均匀分布在环形磁芯上。
7.根据权利要求5所述的无磁芯护套的电流传感器用线圈磁芯组件，其特征是或有一个定位耳与固定架相连，或定位耳均不与固定架相连。
8.根据权利要求5所述的无磁芯护套的电流传感器用线圈磁芯组件，其特征是定位耳通过自攻螺丝固定在线路印制板上。
9.根据权利要求1所述的无磁芯护套的电流传感器用线圈磁芯组件，其特征是环形磁芯或为圆环型，或为方型、或为异形；其截面形状或为圆形，或为类圆型，或为方型，或为异形。
专利摘要本实用新型为无磁芯护套的电流传感器用线圈磁芯组件，公开了一种无磁芯护套的、环形磁芯与塑料固定架为整体结构的、磁敏元件在气隙中能自动归中的、与线路印制板连接方便且体积小的电流传感器用线圈磁芯组件，包括带有气隙的环形磁芯、线圈、固定架，线圈引出端或通过引脚或直接与电流传感器线路印制板相连，其特征是(1)固定架上开有与磁敏元件尺寸相配的插槽，插槽位于气隙的中心，环形磁芯气隙二端对称固定在固定架上位于插槽二侧的固定套中；(2)在环形磁芯的表面喷涂有绝缘材料，线圈绕制在喷涂有绝缘材料的环形磁芯的表面。
文档编号G01R15/00GK2689237SQ20042002665
公开日2005年3月30日 申请日期2004年4月28日 优先权日2004年4月28日
发明者邹高芝 申请人:邹高芝