專利名稱：電流傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電流檢測裝置，更具體地說涉及一種檢測低量級電流的裝置。
在很多情況下需要檢測電流以便可以對其進行監(jiān)控并已有為了實現(xiàn)這一目的很多的不同的方案。在剩余(不平衡)(residual)電流裝置領(lǐng)域，通常將導體貫穿通過由磁性材料構(gòu)成的環(huán)形元件以及圍繞部分環(huán)形元件設(shè)有檢測繞組來檢測通過帶電工作線路和中性線導體中的電流的不平衡。這種裝置使得如果出現(xiàn)接地漏電故障，導致在帶電工作線路導體中流過的電流與在中性線導體中流過的電流彼此之間產(chǎn)生不平衡，這種不平衡導致在檢測繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流。然后，這一繞組連接到適當?shù)碾娐?，指示存在故障狀態(tài)。
剩余電流(檢測)裝置已經(jīng)愈來愈普及，因而不斷要求能夠按照盡可能高效、低成本的方式制造這種裝置。因而已經(jīng)對傳感器線圈繞到環(huán)形元件的方案引起注意，因為這是一個相對花費較高的操作。
本發(fā)明提出使用一種磁阻裝置來替代例如在RCD裝置中的檢測線圈。然而，磁阻裝置的采用并不是沒有問題的，因而本發(fā)明還提供一種通常呈環(huán)形的元件，設(shè)計該元件使得其在預定量值的磁通下處于飽和。
為了更便于理解本發(fā)明，下面參照附圖通過舉例的方式介紹一實施例，其中

圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的總的配置的示意透視圖；圖2表示為本發(fā)明所采用的環(huán)形元件的一種構(gòu)成方式；圖3表示為本發(fā)明所采用的環(huán)形元件的另一種構(gòu)成方式。
磁阻型檢測器是公知的，特別是磁阻橋式檢測裝置已經(jīng)生產(chǎn)出，該檢測器的電阻作為施加的磁場的函數(shù)而變化。已有裝置的特征是，它們僅在其工作范圍中的很小的部分是線性的，另外需要利用永磁覆蓋層來偏置電橋的每一電阻。過去，這意味著磁阻型檢測裝置使用場合受到限制，即受檢測的磁通量值要很小以便保證永磁覆蓋層不致無效，因為如果將強磁場施加到該裝置上則可能引起這種情況。當針對剩余電流裝置時，這就特別會產(chǎn)生問題，因為在試圖監(jiān)測30毫安量級的故障電流的情況下，還可能有幾安培量級的電流正好通過導體，使之又將一十分強的磁場施加到磁阻型檢測裝置上。
下面參閱圖1，該圖表示一用于剩余電流裝置的傳感器的總體配置，可以看出其包含一以環(huán)形元件10的結(jié)構(gòu)形式的磁場增強裝置，二個分別連接到提供剩余電流裝置的帶電工作線路和中性線上的導體12貫穿通過該環(huán)形元件。環(huán)形元件10形成有用標號14表示的氣隙，一按照磁阻電橋16形式構(gòu)成的磁阻式檢測裝置放置在該氣隙處，以便受到在環(huán)形元件的端面14a、14b之間通過的磁通的作用。這是一個必要的特征，因為MR元件為了以最佳方式檢測磁場，需要處在施加的磁場的平面內(nèi)。在傳感器中采用的MR按照螺旋形結(jié)構(gòu)來制造，以便增加單位面積的總電阻。利用RF濺射和常規(guī)的光刻加工制造該傳感器，使傳感器的跡線(track)寬度為110微米，內(nèi)部元件的間隙為2微米。設(shè)計該跡線寬度以便降低在薄膜跡線的邊沿處的去磁磁場的影響，因此增加傳感器(2)的靈敏度。靈敏度的增加導致傳感器的飽和值磁場降低。這一特征最終是用于通過采用各種不同的跡線寬度來適應(yīng)不同的靈敏度和飽和值的范圍。
隨著電流流經(jīng)電力線導體，一平面狀磁場施加到傳感器。磁場強度與線中電流的幅值和方向與由導體產(chǎn)生的磁場相耦合的磁路相關(guān)。電橋上的4個元件的特性是互補的，使熱漂移降低。MR電橋總電阻的變化是所施加的磁場的函數(shù)。自電橋輸出的信號可以是AC的，提供到儀表型放大器，以便降低零點漂移誤差。利用低噪聲的作為電流源工作的電池向傳感器供電。
二個導體12最好至少在環(huán)形元件10的區(qū)域內(nèi)是絞在一起的，以便保證二導體電流作用均衡，這種配置在未發(fā)生故障狀態(tài)下，在氣隙14沒有磁通。然而，在存在接地漏電故障時，通過二導體12的電流不再平衡、這又引起在環(huán)形元件內(nèi)產(chǎn)生磁通不平衡。磁阻電橋16檢測在氣隙處存在的磁場，產(chǎn)生一信號，然后可以按通常方式進行處理。環(huán)形元件10是由高導磁率材料制成的，以便保證所需的靈敏度，這是考慮到用于產(chǎn)生感應(yīng)磁場的故障電流僅為30毫安數(shù)量級或者更小。另外，環(huán)形元件10的形狀會引起元件飽和，通過形成與端面14a和14b的截面積相比降低了截面積的部分(如在圖2和3中用字母A代表)可非常簡便地實現(xiàn)。應(yīng)當注意，降低截面積的區(qū)域遠離該氣隙。通過仔細地設(shè)計降低截面積的區(qū)域，能夠?qū)⒃跉庀吨械拇磐ㄏ拗频揭欢〝?shù)值，這樣就能在所有電流狀態(tài)下避免損壞該磁阻電橋式檢測裝置。
希望將整個裝置容納在一金屬箱內(nèi)，以防護環(huán)形元件和磁阻電橋不受雜散電磁場的影響。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測低量級電流的裝置，其包含一通常為環(huán)形的且設(shè)有氣隙(14)的由磁性材料制成的元件(10)和一配置在該氣隙內(nèi)的磁阻式檢測裝置(16)，用于檢測在一貫通穿過該環(huán)形元件的導體中流過的電流。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中的元件(10)有一部分(A)截面積減少，借此使元件飽和。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中該截面積減少的部分(A)僅在該環(huán)形元件的一部分范圍內(nèi)延伸。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中的磁阻檢測裝置(16)按電橋形式構(gòu)成。
5.一種包括根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的用于檢測低量級電流的檢測裝置的剩余電流裝置。
全文摘要
一種用于檢測低量級電流的裝置,包含一通常為圓形的設(shè)有氣隙(14)的磁性材料元件(10)和一配置在該氣隙(14)中的按電橋構(gòu)成的磁阻檢測裝置,用于檢測一貫穿通過元件(10)的導體(12)中流過的電流。為了避免由于過電流引起的損害,元件(10)的一部分(A)降低截面積,使元件(10)飽和。該檢測裝置優(yōu)先應(yīng)用在剩余電流裝置中。
文檔編號G01R15/14GK1171157SQ95197118
公開日1998年1月21日 申請日期1995年11月10日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月10日
發(fā)明者S·鮑威爾 申請人:電力斷路器公開有限公司