本实用新型涉及电流传感器，尤其是涉及一种电流传感器用磁路铁芯。
背景技术：
近年来，随着人们对新能源汽车用电动机、太阳能和风能发电逆变器对工作稳定性要求的不断提高，非接触式电流传感器被广泛应用于大电流的测量。该电流传感器的工作原理为：原边(待测)电流在磁路中产生磁场后，磁路气隙中的磁传感器将对磁场进行检测，经信号放大和调整后，输出补偿电流驱动磁路的补偿电路，以抵消由原边电流感应的磁场。目前，电流传感器的类型包括：霍尔、拾波线圈和磁通门电流传感器等。其中，磁通门电流传感器因具有高灵敏度、温度稳定性及低零漂等特性得到了广泛的使用。
为降低外部磁场的影响，在磁通门电流传感器磁路设计中，大多数的设计都是将磁传感器(多为具有高磁导率材料制作)放置在磁芯内部，为此，磁芯的结构尤为重要，而磁芯的加工效率直接决定了电流传感器产品的生产成本。
目前，常用的电流传感器磁芯结构主要采用如下两种结构：其一是公开号为 CN101925825A的实用新型专利申请公开的设计，包括两个半包围支路组合平行六面体结构，且磁路侧支路包含由多个折叠侧壁围绕的空腔部分；其二是公告号为US6388549B1美国专利公开的设计，包括两个U型磁路组合的平行六面体结构，且为降低磁漏，多采用一个直条状磁芯放置在上述两个U型磁路结合处。然而，上述两种设计，要不就是磁芯结构设计复杂，不利于生产，要不就是磁芯结构设计部件多，不利于安装，均对电流传感器的生产有一定的影响。
因此，有必要研究一款结构设计更为简洁、生产成本更低的用于电流传感器的磁路铁芯。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种结构设计更简洁、生产成本更低的用于电流传感器的磁路铁芯。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种电流传感器用磁路铁芯，特别的，包括围闭形成有中央通孔的第一铁芯片和第二铁芯片，该中央通孔的截面轮廓呈矩形；第一铁芯片和第二铁芯片之间预留有与中央通孔连通的避空口；该第一铁芯片朝避空口一侧延伸形成有相互垂直的第一支路块和第一端部支路块；该第一支路块垂直于第一铁芯片的厚度方向布置并往第二铁芯片一侧延伸；该第一端部支路块的一端与第一支路块相连，另一端与第一铁芯片相连；该第二铁芯片朝避空口一侧延伸形成有相互垂直的第四支路块和第三端部支路块；该第四支路块垂直于第二铁芯片的厚度方向布置并往第一铁芯片一侧延伸，该第四支路块与第一支路块相交叠并远离第二铁芯片；该第三端部支路块的一端与第四支路块相连，另一端与第二铁芯片相连；该第一支路块、第一端部支路块、第一铁芯片、第二铁芯片、第三端部支路块、第四支路块依次围闭，形成有供磁传感器穿过的上部通孔，该上部通孔通过避空口与中央通孔连通。
上述第四支路块与第一支路块相交叠并远离第二铁芯片是指第四支路块与第一支路块相比，第四支路块更远离第二铁芯片。
第一铁芯片与第二铁芯片围闭即形成的中央通孔，即中央开口，可用于供初级导体穿过。而通过避空口与中央通孔连通的上部通孔，可用于供磁传感器穿过。在使用本磁路铁芯组装电流传感器时，只需将第一铁芯片和第二铁芯片相叠拼接，即可形成供电流传感器使用的磁路结构，产品组装更为便利。
在第一铁芯片和第二铁芯片中，第一支路块至第二支路块的垂直距离优选小于第二支路块至第三支路块的垂直距离，第四支路块至第五支路块的垂直距离优选小于第五支路块至第六支路块的垂直距离。这样可以确保，在第一铁芯片和第二铁芯片相叠拼接后形成的中央通孔的面积会大于上部通孔的面积，以便初级导体、磁传感器分别穿入。
第一铁芯片和第二铁芯片均可由呈直条状的金属片折叠而成，这样更利于本磁路铁芯的加工。金属片的长度可在50～65mm范围内，金属片的宽度可在2～4mm范围内，而金属片的厚度则可在0.45～0.55mm范围内，利用这样的金属片制成的第一铁芯片、第二铁芯片，可满足目前大部分电流传感器的使用需求。
在利用直条状的金属片折叠第一铁芯片、第二铁芯片时，为减少折叠所需的原材料，第一铁芯片和第二铁芯片优选采用结构更为精简的设计，具体如下：
该第一铁芯片包括依次连接的第一支路块、第一端部支路块、第二支路块、第二端部支路块和第三支路块，其中，第一支路块、第二支路块和第三支路块相互平行；该第一端部支路块的一端与第一支路块垂直相连，另一端与第二支路块垂直相连；该第二端部支路块的一端与第二支路块垂直相连，另一端与第三支路块垂直相连，且第一端部支路块与第二端部支路块共面；
该第二铁铁芯片包括依次连接的第四支路块、第三端部支路块、第五支路块、第四端部支路块和第六支路块；该第四支路块、第五支路块和第六支路块相互平行，第六支路块与第三支路块相叠拼接并靠近第五支路块；该第三端部支路块的一端与第四支路块垂直相连，另一端与第五支路块垂直相连；该第四端部支路块的一端与第五支路块垂直相连，另一端与第六支路块垂直相连，且第三端部支路块与第四端部支路块共面。
上述第六支路块与第三支路块相叠拼接并靠近第五支路块是指第六支路块与第三支路块相比，第六支路块更靠近第五支路块。
为保证第一铁芯片与第二铁芯片相叠拼接可围闭形成中央通孔和上部通孔，第一铁芯片与第二铁芯片围闭后，第二支路块与第五支路块优选相互平行且共面，同时，第一支路块至第二支路块的垂直距离小于第四支路块至第五支路块的垂直距离，并存在差值△h，第二支路块至第三支路块的垂直距离大于第五支路块至第六支路块的垂直距离，并存在差值△l，差值△h＝差值△l，且△h、△l在0.45～0.55mm范围内取值。
上述第一支路块至第二支路块的垂直距离与第四支路块至第五支路块的垂直距离存在差值△h是指由于第一支路块至第二支路块的垂直距离小于第四支路块至第五支路块的垂直距离，因此，两个垂直距离的数值必然存在数值之差，该数值之差的绝对值即差值△h。
上述第二支路块至第三支路块的垂直距离与第五支路块至第六支路块的垂直距离存在差值△l是指由于第二支路块至第三支路块的垂直距离大于第五支路块至第六支路块的垂直距离，因此，两个垂直距离的数值必然存在数值之差，该数值之差的绝对值即差值△l。
第一铁芯片和第二铁芯片相叠拼接后，所得的磁路结构的外轮廓为矩形，磁路结构中包含有供初级导体穿过中央通孔、供磁传感器穿过的上部通孔。为保证本磁路铁芯可有效抑制磁路的气隙漏磁，在第一铁芯片中，第一支路块至第二支路块的垂直距离优选在12％～18％H1范围内，H1是第一铁芯片的总高度；在第二铁芯片中，第四支路块至第五支路块的垂直距离优选在12％～18％H2范围内，H2是第二铁芯片的总高度；同时，第一支路块、第四支路块的长度优选在70％～85％D范围内，第二支路块、第五支路块的长度优选在40％～45％D范围内，第三支路块、第六支路块的长度优选在60％～70％D范围内。
上述D是第一铁芯片和第二铁芯片相叠拼接所得的磁路结构的宽度。
在上述设计中，第二支路块、第五支路块还可采用双层结构，即第二支路块包括相叠的第二支路第一分块和第二支路第二分块，该第二支路第一分块与第一端部支路块相连，该第二支路第二分块与第二端部支路分块相连；第五支路块包括相叠的第三支路分块和第四支路分块，该第三支路分块与第三端部支路块相连，该第四支路分块与第四端部支路分块相连。而其余的支路块，如第一支路块、第三支路块、第四支路块和第六支路块则继续采用单层结构即可。
本实用新型具有以下有益效果：
1)本磁路铁芯结构设计简单，易于加工，生产本磁路铁芯的材料使用可减少 30％～40％，生产成本降低30％～40％；
2)本磁路铁芯直接由第一铁芯片和第二铁芯片相叠拼接而成，组装步骤更少，于组装，而且，本磁路铁芯由于仅需将双侧铁芯片组装即可，组装十分简单，更有利于后期的自动化，利于生产效率的提高
3)本磁路铁芯能形成较好的封闭结构，比现有的磁路铁芯的气隙磁漏减少7％～10％，可有效抑制磁路的气隙磁漏。
附图说明
图1是本实用新型实施例中第一铁芯片的示意图；
图2是本实用新型实施例中第二铁芯片的示意图；
图3是本实用新型实施例中磁路铁芯的示意图。
附图标记说明：1-第一铁芯片；2-第二铁芯片；3-第一支路块；4-第一端部支路块；5-第二支路块；6-第二端部支路块；7-第三支路块；8-第二支路第一分块；9-第二支路第二分块； 10-第四支路块；11-第三端部支路块；12-第五支路块；13-第四端部支路块；14-第六支路块； 15-第五支路第一分块；16-第五支路第二分块；17-中央通孔；18-上部通孔；19-避空口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行进一步说明。
本实施例的磁路铁芯，由第一铁芯片1和第二铁芯片2构成。本实施例中，第一铁芯片 1和第二铁芯片2均由呈直条状的金属片折叠而成，该金属片的长度为55.5mm、宽度为3mm、厚度为0.5mm。金属片的材质为坡莫合金(1J85)。
如图1所示，本实施例中，第一铁芯片1由依次连接的第一支路块3、第一端部支路块4、第二支路块5、第二端部支路块6和第三支路块7构成，其中，第二支路块5采用双层结构，即第二支路块5包括相叠的第二支路第一分块8和第二支路第二分块9，第二支路第一分块8 与第一端部支路块4相连，第二支路第二分块9与第二端部支路分块相连。
由于第一铁芯片1由一条金属片折叠而成，因此，第一支路块3与第一端部支路块4的连接位置为圆滑过渡，第一端部支路块4与第二支路第一分块8的连接位置为圆滑过渡，第二支路第一分块8与第二支路第二分块9的连接位置为圆滑过渡，第二支路第二分块9与第二端部支路块6的连接位置为圆滑过渡，第二端部支路块6与第三支路块7的连接位置为圆滑过渡。
本实施例中，第一支路块3、第二支路块5和第三支路块7是相互平行的。第一端部支路块4的一端与第一支路块3垂直相连，另一端与第二支路块5垂直相连。第二端部支路块 6的一端与第二支路块5垂直相连，另一端与第三支路块7垂直相连，且第一端部支路块4 与第二端部支路块6共面。这样的结构可以保证第一铁芯片1和第二铁芯片2相叠组装后，所得的中央通孔和上部通孔的轮廓呈矩形，与初级导体和磁传感器的形状相匹配。
本实施例中，第一支路块3至第二支路块5的垂直距离小于第二支路块5至第三支路块 7的垂直距离，且第一支路块3至第二支路第一分块8的最短垂直距离为15％II1mm，II1为第一铁芯片1的总高度。第一支路块3的长度L1为75％Dmm，第二支路块5的长度L2为40％Dmm，第三支路块7的长度L3为60％Dmm。上述D为第一铁芯片1和第二铁芯片2相叠拼接所得的磁路结构的宽度。
如图2所示，本实施例中，第二铁芯片2由依次连接的第四支路块10、第三端部支路块 11、第五支路块12、第四端部支路块13和第六支路块14构成，其中，第五支路块12采用双层结构，即第五支路块12包括相叠的第五支路第一分块15和第五支路第二分块16，第五支路第一分块15与第三端部支路块11相连，第五支路第二分块16与第二端部支路分块相连。
由于第二铁芯片2由一条金属片折叠而成，因此，第四支路块10与第三端部支路块11 的连接位置为圆滑过渡，第三端部支路块11与第五支路第一分块15的连接位置为圆滑过渡，第五支路第一分块15与第五支路第二分块16的连接位置为圆滑过渡，第五支路第二分块16 与第四端部支路块13的连接位置为圆滑过渡，第四端部支路块13与第六支路块14的连接位置为圆滑过渡。
本实施例中，第四支路块10、第五支路块12和第六支路块14是相互平行的。第三端部支路块11的一端与第四支路块10垂直相连，另一端与第五支路块12垂直相连。第四端部支路块13的一端与第五支路块12垂直相连，另一端与第六支路块14垂直相连，且第三端部支路块11与第四端部支路块13共面。这样的结构可以保证第二铁芯片2与第一铁芯片1相叠组装后，所得的中央通孔和上部通孔的轮廓呈矩形，与初级导体和磁传感器的形状相匹配。
本实施例中，第四支路块10至第五支路块12的垂直距离小于第五支路块12至第六支路块14的垂直距离，且第四支路块10至第五支路第一分块15的最短垂直距离为15％H2+5.5mm， H2为第二铁芯片2的总高度。第四支路块10的长度L4为75％Dmm，第五支路块12的长度L5为 40％Dmm，第六支路块14的长度L6为60％Dmm。上述D为第二铁芯片2和第二铁芯片2相叠拼接所得的磁路结构的宽度。
在本实施例中，第一铁芯片1的高度H1与第二铁芯片2的高度H2相等，因此，第一支路块3至第二支路块5的最短垂直距离无疑会小于第四支路块10至第五支路块12的垂直距离，并存在差值△h＝5.5mm，同时，第二支路块5至第三支路块7的垂直距离会大于第五支路块 12至第六支路块14的垂直距离，并存在差值△l＝5.5mm。
如图所示，本实施例中，第一铁芯片1和第二铁芯片2相叠拼接后，第四支路块10叠接在第一支路块3上，第四支路块10的内壁与第一支路块3的外壁相贴合。第三支路块7叠接在第六支路块14上，第三支路块7的内壁与第六支路块14的外壁相贴合。这里所说的内壁是指支路块靠近中央通孔一侧的壁面，外壁是指支路块远离中央通孔一侧的壁面。同时，第二支路块5与第五支路块12相互平行且共面。
第一铁芯片1和第二铁芯片2相叠拼接后，第一铁芯片1和第二铁芯片2围闭形成有中央通孔17和上部通孔18，其中，中央通孔17由第二支路块5、第二端部支路块6、第三支路块7、第六支路块14、第四端部支路块13与第五支路块12围闭而成，中央通孔17的截面轮廓呈矩形；上部通孔18由第一支路块3、第一端部支路块4、第二支路块5、第五支路块 12、第三端部支路块11、第四支路块10围闭而成，上部通孔18的截面形状同样呈矩形，且上部通孔18的截面面积小于中央通孔17的截面面积。
如图3所示，在第二支路块5与第五支路块12之间还预留有与中央通孔17连通的避空口19，中央通孔17与上部通孔18通过该避空口19连通。在第一铁芯片1中，第一支路块3 和第一端部支路块4是往避空口19一侧延伸形成的，第一支路块3和第一端部支路块4相互垂直，且第一支路块3是垂直于第一铁芯片1的厚度方向布置并往第二铁芯片2一侧延伸；在第二铁芯片2中，第四支路块10和第三端部支路块11是往避空口19一侧延伸形成的，第四支路块10和第三端部支路块11相互垂直，且第四支路块10是垂直于第二铁芯片2的厚度方向布置并往第一铁芯片1一侧延伸。
本说明书列举的仅为本实用新型的较佳实施方式，凡在本实用新型的工作原理和思路下所做的等同技术变换，均视为本实用新型的保护范围。