一種用于測量交流電流的分流器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于測量交流電流的分流器，包括第一導電端子、第二導電端子和多組導線，所述多組導線位于所述第一導電端子和所述第二導電端子之間并分別與所述第一導電端子和所述第二導電端子電連接，所述多組導線中的每一組導線包括同軸設置的一條順時針旋轉的第一螺線管和一條逆時針旋轉的第二螺線管，使得所述第一螺線管與第二螺線管在其軸線處產生的磁感應強度的矢量和的幅值與所述第一螺線管或第二螺線管在其軸線處產生的磁感應強度的幅值的百分比小于預定的閾值。本發(fā)明的分流器能夠消除在交流電流測量過程中導線之間的鄰近效應，從而使得測量的交流電流值更加精確。
【專利說明】-種用于測量交流電流的分流器

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種分流器，特別涉及一種用于測量交流電流的分流器。

【背景技術】
[0002] 如何準確、方便的測量電流，一直是人們研究的課題之一。在電路中接入分流器， 測量分流器兩端的電壓，根據歐姆定律，就可以計算得到電路中的電流值。這種測量方法使 用設備少、測量方便、快捷，已經成為目前測量電流的主要方法。
[0003] 隨著工業(yè)上使用交流電的電流值和頻率越來越高，在高頻電流的測量過程中導線 會產生趨膚效應，使得分流器中的導線的電阻增加，測量分流器的電壓值偏高，導致測量的 電流值偏大。
[0004] 針對高頻電流的測量過程中的趨膚效應，中國申請公布號為CN202661529U的發(fā) 明專利申請公開了一種采用鼠籠狀分流器的適用于高壓直流測量的一次電流傳感器結構， 如圖1所示，鼠籠狀分流器的兩端為兩個銅盤1，兩個銅盤1中間為多根實心錳銅電阻棒2， 銅盤1的中心上具有電路連接端子，用于接入待測的電路中。鼠籠狀分流器主要具有以下 優(yōu)點：散熱面積大、散熱效果好，有效消除交流電流的趨膚效應。
[0005] 鼠籠狀分流器在高頻電流的測量過程中，電流會集中于向電阻棒鄰近側流動，即 高頻電流會使得電阻棒產生鄰近效應。鄰近效應會使得分流器的損耗增加，并且高頻電流 產生的高頻交變磁場會在電阻棒上產生交變電動勢，從而影響電壓表測量的電壓值，最終 導致測量的高頻電流值誤差太大。


【發(fā)明內容】

[0006] 針對上述技術問題，本發(fā)明提供一種用于測量交流電流的分流器，這種分流器能 夠消除交流電流測量中的鄰近效應。
[0007] 為了實現上述目的，本發(fā)明提供一種用于測量交流電流的分流器，包括第一導電 端子、第二導電端子和多組導線，所述多組導線位于所述第一導電端子和所述第二導電端 子之間并分別與所述第一導電端子和所述第二導電端子電連接，所述多組導線中的每一組 導線包括同軸設置的順時針旋轉的線圈和逆時針旋轉的線圈，并且所述順時針旋轉的線圈 與逆時針旋轉的線圈在其軸線處產生的磁感應強度的矢量和的幅值與所述順時針旋轉的 線圈或逆時針旋轉的線圈在其軸線處產生的磁感應強度的幅值的百分比小于預定的閾值。
[0008] 通過采用一個順時針旋轉的線圈和一個逆時針旋轉的線圈同軸設置成一組導線， 在交流電流通電過程中，順時針旋轉的線圈產生的交變磁場和逆時針旋轉的線圈產生的交 變磁場方向相反、大小相等，兩個交變磁場相互抵消，從而消除了相鄰的每組導線之間的鄰 近效應，提高了分流器測量交流電流的精確度。
[0009] 優(yōu)選的，預定的閾值為百分之一。更優(yōu)選的，預定的閾值為千分之一，當順時針旋 轉的線圈和逆時針旋轉的線圈在軸線上產生的磁感應強度的矢量和的幅值越小時，由順時 針旋轉的線圈和逆時針旋轉的線圈構成的一組導線產生的鄰近效應也越小。
[0010] 優(yōu)選的，所述順時針旋轉的線圈與所述逆時針旋轉的線圈在其軸線處產生的磁感 應強度的矢量和為零。需要說明的是，這里所謂"磁感應強度的矢量和為零"并不要求磁感 應強度的矢量和絕對為零。
[0011] 優(yōu)選的，所述順時針旋轉的線圈和所述逆時針旋轉的線圈的匝數相同。更優(yōu)選的， 所述順時針旋轉的線圈和所述逆時針旋轉的線圈的橫截面相等。
[0012] 優(yōu)選的，所述順時針旋轉的線圈和逆時針旋轉的線圈的阻抗相同。
[0013] 優(yōu)選的，所述順時針旋轉的線圈和所述逆時針旋轉的線圈并聯在所述第一導電端 子和所述第二導電端子之間。順時針旋轉的線圈產生的交變磁場和逆時針旋轉的線圈產生 的交變磁場的方向完全相反，且大小相等，從而使得每組導線在交流電流中產生的交變磁 場的矢量和為零，分流器中相鄰的每組導線之間無鄰近效應。
[0014] 優(yōu)選的，所述順時針旋轉的線圈和所述逆時針旋轉的線圈串聯在所述第一導電端 子和所述第二導電端子之間?？梢灾徊捎靡粭l導線，其中一半順時針旋轉，另一半逆時針旋 轉。
[0015] 優(yōu)選的，所述每一組導線包括形成閉合磁回路的磁芯。磁芯的磁阻遠小于空氣的 磁阻，從而避免了第一螺線管和第二螺線管磁力線的泄漏。
[0016] 優(yōu)選的，所述磁芯包括外部呈圓筒狀的磁筒和位于磁筒內部的中軸線上的磁棒， 所述順時針旋轉的線圈順時針繞在所述磁棒上，所述逆時針旋轉的線圈逆時針繞在所述磁 棒上。外部呈圓筒狀的磁芯能夠進一步避免磁力線的泄漏。
[0017] 優(yōu)選的，所述第一導電端子和所述第二導電端子均構成為導電銅盤的形式，所述 第一導電端子和第二導電端子同軸設置，所述多組導線中的每一組導線的軸線與所述第一 導電端子和第二導電端子的軸線平行，所述多組導線旋轉對稱的分布在以所述第一導電端 子和第二導電端子的軸線為中心軸的一個或多個圓周上。從而使得多組導線與第一導電端 子和第二導電端子構成鼠籠狀結構。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 以下附圖僅旨在于對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中，
[0019] 圖1是現有技術中的分流器的立體結構示意圖；
[0020] 圖2是本發(fā)明第一個實施方式的分流器中的一組導線的立體結構透視圖；
[0021] 圖3是沿圖2中A-A線的縱向剖面圖；
[0022] 圖4是本發(fā)明第二個實施方式的分流器中的一組導線的立體結構透視圖；
[0023] 圖5是本發(fā)明第三個實施方式的分流器沿圖2中A-A線的縱向剖面圖。
[0024] 主要裝置符號說明
[0025] 10、20 -組導線
[0026] 11 磁芯
[0027] 12,22 逆時針旋轉的螺線管
[0028] 13,23 順時針旋轉的螺線管
[0029] 14 磁棒
[0030] 15 磁筒
[0031] 300 分流器
[0032] 30、31 導電端子

【具體實施方式】
[0033] 為了對本發(fā)明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā) 明的【具體實施方式】。
[0034] 圖2是本發(fā)明第一個實施方式的分流器中的一組導線的立體結構透視圖，如圖2 所示，分流器中的任意一組導線10包括一條逆時針旋轉的螺線管12、一條順時針旋轉的螺 線管13和磁芯11。磁芯11包括外部為圓筒狀的磁筒15,在圓筒狀的磁筒15內部的中軸 線上具有一根磁棒14,磁棒14為圓柱體，整個磁芯11形成了一個閉合磁回路。螺線管12 逆時針的纏繞在整個磁棒14上，螺線管13順時針的纏繞在整個磁棒14上，螺線管12和螺 線管13以磁棒14同軸設置在磁棒14上，使得螺線管12和螺線管13的匝數相等、且橫截 面也相等。螺線管12和螺線管13由相同材質和相同粗細的導線構成，使得螺線管12和螺 線管13具有相同的阻抗。螺線管12和螺線管13上分別具有絕緣包裹層（圖中未示出）。當 分流器300 (參加圖5所示）接入到所需要測量的交流電路中時，由于螺線管12和螺線管 13并聯在交流電路中，通電螺線管12和螺線管13會同時產生完全相反的交變磁場，即螺線 管12和螺線管13產生的交變磁場處處大小相等、方向相反，因此在任意時刻和任意位置， 螺線管12和螺線管13產生的磁場的矢量和為零，即磁感應強度為零，從而螺線管12和螺 線管13整體的感應電動勢為零。本領域技術人員可以理解的是，螺線管12和螺線管13產 生的交變磁場的矢量和為零是指交變磁場的矢量和接近于零，對電流的測量精度無實質性 的影響。
[0035] 在實際的生產工藝中，由于生產的誤差造成螺線管12和螺線管13不可能完全的 對稱，通交流電后，螺線管12和螺線管13產生的交變磁場不可能完全處處大小相等、方向 相反，因此會存在非常少量不能完全抵消的磁力線。例如，在任意的一個時刻，螺線管12在 螺線管12的軸線上產生磁感應強度&的磁場，同時螺線管13在軸線上產生磁感應強度B 2 的磁場，磁感應強度&和磁感應強度氏的矢量和的幅值| Bi+B2 |，| Bi+B2 |與磁感應強 度氏的幅值| |或與磁感應強度氏的幅值| B2 |的百分比小于一個預定的閾值。此 時，螺線管12和螺線管13在螺線管的周圍的任意相同位置分別產生的磁感應強度的矢量 和的幅值與螺線管12或螺線管13在該相同位置產生的磁感應強度的幅值的百分比也小于 一個預定的閾值。根據實際需要，預定的閾值可以是百分之一，預定的閾值還可以是千分之 一，當然預定的閾值越小越好。當預定的閾值越小時，說明螺線管12和螺線管13在任一相 同位置產生的交變磁場越接近大小相等、且方向相反，這樣螺線管12和螺線管13在任一相 同位置產生的交變磁場越能抵消，從而形成的鄰近效應越小，在理想情況下，螺線管12和 螺線管13產生的交變磁場處處抵消，這樣螺線管12和螺線管13構成的一組導線和相鄰的 另外一組導線就不會產生鄰近效應。
[0036] 在本發(fā)明的實施例中，由于磁芯11的磁阻遠小于空氣的磁阻，幾乎所有的磁力線 會進入具有閉合磁回路的磁芯11中，從而進一步避免了磁力線的泄漏，極大的減小了螺線 管12、螺線管13和磁芯11形成的一組導線10和其他相鄰的另一組導線形成的鄰近效應。
[0037] 本發(fā)明優(yōu)選磁棒14為圓柱體，以及順時針和逆時針繞在磁棒上的線圈分別優(yōu)選 為順時針旋轉的螺線管13和逆時針旋轉的螺線管12。磁棒14還可以是長方體或橢圓柱 體。當然，饒在磁棒上的線圈不限于為螺線管的形式，其橫截面可以是長方形、正方形、三角 形、橢圓形、正六邊形其中的一種或它們之間的任意組合形狀。附圖中所示的螺線管12和 螺線管13的匝數并非用于限定本發(fā)明，螺線管12和螺線管13還可以其他相同數目的匝 數。本領域的技術人員應該知道，圖2為了清楚的示意出螺線管的纏繞方向，螺線管12和 螺線管13并沒有緊密的纏繞在磁棒14上。當然螺線管12和螺線管13可以是緊密的纏繞 在磁棒14上。螺線管12和螺線管13可以是由兩根導線分別逆時針和順時針的纏繞在磁 棒14上，也可以是先將一根導線的一半順時針或逆時針的纏繞在整個磁棒14上，再將這根 導線的另一半逆時針或順時針的纏繞在整個磁棒14上，即使得一根導線的兩半的纏繞方 向相反。本實施例中的每組導線是同軸設置在磁棒上的一條順時針旋轉的線圈和一條逆時 針旋轉的線圈，在其他的實施例中，還可以是同軸設置在磁棒上的具有相同數量順時針旋 轉的線圈和逆時針旋轉的線圈，例如可以是同軸設置在磁棒上兩條順時針旋轉的線圈和兩 條逆時針旋轉的線圈。
[0038] 圖3是沿圖2中A-A線的縱向剖面圖，如圖3所示，螺線管12按照逆時針的方向、 從上到下纏繞在整個磁棒14的外圓周上，螺線管12的兩個接線端子分別從磁棒14的上下 兩端處引出來，分別電連接到導電銅盤30和導電銅盤31 (如圖5所示）上。螺線管13順 時針、且從上到下的纏繞在整個磁棒14的外圓周上，螺線管13的兩個接線端子分別從磁棒 14的上下兩端處引出來，分別電連接到導電銅盤30和導電銅盤31 (如圖5所示)上。在其 他的實施方式中，螺線管12和螺線管13也可以纏繞在磁棒14的一部分長度上，只需要保 證螺線管12和螺線管13同時纏繞在磁棒14相同的位置上。
[0039] 圖4是本發(fā)明第二個實施方式的分流器中的一組導線的立體結構透視圖。如圖4 所示，螺線管22逆時針的纏繞在磁棒14外圓周上，并且螺線管22從磁棒14的最上端開始 纏繞，纏繞到磁棒14的中間，在磁棒14的中間處，另一個螺線管23與螺線管22相連接，并 從磁棒14的中間開始順時針纏繞在磁棒14的外圓周上，一直纏繞到磁棒14的最下端。從 而使得螺線管22和螺線管23形成了串聯連接。螺線管22和螺線管23同軸纏繞在磁棒14 的外圓周上，并且具有相同的匝數、相同的橫截面積和相同的長度。在實際的制造過程中， 可以直接選用一條導線，從磁棒14的最上端開始，先逆時針纏繞在磁棒14的上半部，之后 順時針纏繞在磁棒14的下半部。當然，在其他的實施例中，也可以先順時針纏繞在磁棒14 的上半部，再逆時針纏繞在磁棒14的下半部。
[0040] 圖5是本發(fā)明第三個實施方式的分流器沿圖2中A-A線的縱向剖面圖。分流器 300包括導電端子30和導線端子31，以及位于導電端子30和導電端子31之間的多組導線 10。導電端子30和導線端子31均為圓盤狀的銅盤，多組導線10相互平行且獨立的電連接 在導電端子30和導電端子31之間，導電端子30和導電端子31相互平行且同軸設置，多組 導線10以導電端子30和導電端子31的軸線旋轉對稱分布，多組導線10旋轉對稱的分布 在以導電端子30和導電端子31的軸線為中心軸的兩個圓周上，從而使得分流器300構成 鼠籠狀結構。圖5中間的兩組導線10旋轉對稱分布在以導電端子30和導電端子31的軸 線為中心軸的一個圓周上，外面兩側的兩組導線10旋轉對稱分布在以導電端子30和導電 端子31的軸線為中心軸的另一個圓周上。在其他的實施例中，多組導線10可以旋轉對稱 的分布在以導電端子30和導電端子31的軸線為中心軸的一個或多個圓周上。其中，導電 端子30和導電端子31可以是板狀，還可以是由任意形狀的電連接端子替換。
[0041] 應當理解，雖然本說明書是按照各個實施例描述的，但并非每個實施例僅包含一 個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說 明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以 理解的其他實施方式。
[0042] 以上所述僅為本發(fā)明示意性的【具體實施方式】，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何 本領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明的構思和原則的前提下所作的等同變化、修改與結合， 均應屬于本發(fā)明保護的范圍。
【權利要求】
1. 一種用于測量交流電流的分流器，其特征在于，包括第一導電端子（30)、第二導電 端子（31)和多組導線，所述多組導線位于所述第一導電端子（30)和所述第二導電端子 (31)之間并分別與所述第一導電端子（30)和所述第二導電端子（31)電連接，所述多組導 線中的每一組導線（10 ;20)包括同軸設置的順時針旋轉的線圈（13)和逆時針旋轉的線圈 (12)，并且所述順時針旋轉的線圈（13)與逆時針旋轉的線圈（12)在其軸線處產生的磁感 應強度的矢量和的幅值與所述順時針旋轉的線圈（13)或逆時針旋轉的線圈（12)在其軸線 處產生的磁感應強度的幅值的百分比小于預定的閾值。
2. 根據權利要求1所述的用于測量交流電流的分流器，其特征在于，所述順時針旋轉 的線圈（13)與所述逆時針旋轉的線圈（12)在其軸線處產生的磁感應強度的矢量和為零。
3. 根據權利要求1所述的用于測量交流電流的分流器，其特征在于，所述順時針旋轉 的線圈（13)和所述逆時針旋轉的線圈（12)的匝數相同。
4. 根據權利要求3所述的用于測量交流電流的分流器，其特征在于，所述順時針旋轉 的線圈（13)和所述逆時針旋轉的線圈（12)的橫截面相等。
5. 根據權利要求4所述的用于測量交流電流的分流器，其特征在于，所述順時針旋轉 的線圈（13)和所述逆時針旋轉的線圈（12)的阻抗相同。
6. 根據權利要求1至5任一項所述的用于測量交流電流的分流器，其特征在于，所述順 時針旋轉的線圈（13)和所述逆時針旋轉的線圈（12)并聯在所述第一導電端子（30)和所述 第二導電端子（31)之間。
7. 根據權利要求1至5任一項所述的用于測量交流電流的分流器，其特征在于，所述順 時針旋轉的線圈（13)和所述逆時針旋轉的線圈（12)串聯在所述第一導電端子（30)和所述 第二導電端子（31)之間。
8. 根據權利要求1至5任一項所述的用于測量交流電流的分流器，其特征在于，所述每 一組導線（10 ;20)包括形成閉合磁回路的磁芯（11)。
9. 根據權利要求8所述的用于測量交流電流的分流器，其特征在于，所述磁芯（11)包 括外部呈圓筒狀的磁筒（15)和位于磁筒（15)內部的中軸線上的磁棒（14)，所述順時針旋 轉的線圈（13)順時針繞在所述磁棒（14)上，所述逆時針旋轉的線圈（12)逆時針繞在所述 磁棒（14)上。
10. 根據權利要求1至5任一項所述的用于測量交流電流的分流器，其特征在于，所 述第一導電端子（30)和所述第二導電端子（31)均為導電銅盤的形式，所述第一導電端子 (30)和第二導電端子（31)同軸設置，所述多組導線中的每一組導線（10 ;20)的軸線與所述 第一導電端子（30)和第二導電端子（31)的軸線平行，所述多組導線對稱的分布在以所述 第一導電端子（30)和第二導電端子（31)的軸線為中心軸的一個或多個圓周上。
【文檔編號】G01R15/00GK104215808SQ201310214879
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年5月31日 優(yōu)先權日:2013年5月31日
【發(fā)明者】宋英華, 姚吉隆, 趙研峰, 楊超, 王瀾錦, 程健 申請人:西門子公司