罗氏线圈电流互感器及断路器用电流互感器的制作方法

本技术涉及一种互感器，尤其涉及一种罗氏线圈电流互感器。

背景技术：

1、目前低压断路器正向智能化、小型化、高精度方向不断发展，对各类电气参数特别是电流的准确测量变得尤为重要。传统低压断路器普遍采用铁芯电流互感器同时进行电流检测和自生电源供电的技术方案，然而由于低压断路器的一次工作电流小到几安培，大到几千上万安培，这种采用铁芯电流互感器进行电流检测的方案存在大电流饱和引起输出信号非线性失真的问题，因此目前较多高性能的低压断路器都采用融合了用于测量的罗氏线圈电流互感器和用于供电的铁芯电流互感器的双电流互感器技术。

2、传统罗氏线圈电流互感器是通过人工或绕线设备将漆包线绕制在环形非磁性骨架上而制成，具有结构简单、无磁饱和问题、电流测量范围宽等优势，但由于工艺限制，这种罗氏线圈电流互感器无法保证线圈绕线均匀及截面积相等，同批产品参数一致性难以保证且抗干扰性能较差。与传统罗氏线圈相比，pcb罗氏线圈具有精度高、成本低、线圈参数一致性佳、易于批量生产等优势，但pcb罗氏线圈制作也存在板厚、过孔大小、布线线宽、布线间距等方面的工艺限制，在有限的pcb尺寸限制下，pcb罗氏线圈的匝数十分有限，且每匝线圈截面积也较小，因此这种pcb罗氏线圈的互感较低，导致输出电压也很低，这对后续信号处理电路带来很大挑战。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种罗氏线圈电流互感器，相比现有pcb罗氏线圈具有电流测量范围宽，精度高，抗干扰性能较好，成本低，线圈参数一致性佳，易于批量生产，操作简单，适用性更好的优点。

2、本实用新型具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

3、一种罗氏线圈电流互感器，包括一组相同的罗氏线圈印刷电路板，所述罗氏线圈印刷电路板为具有环状绕线部的双层印刷电路板；所述环状绕线部上设置有3组内圈过孔和一组外圈过孔，每一组内圈过孔的数目均为n而外圈过孔的数目为3n，n为大于等于2的整数；第1～第3组内圈过孔及外圈过孔一一对应地均匀分布在以所述环状绕线部中心为圆心且半径依次增大的4个同心圆上，第一组内圈过孔与第二组内圈过孔、第三组内圈过孔之间的错位夹角分别为180°/n、120°/n，其中，任意两组内圈过孔间的错位夹角是指这两组内圈过孔中所有内圈过孔与所述圆心的连线所形成的最小夹角；所述环状绕线部上还设置有以外圈过孔和内圈过孔一一间隔的方式从第一个外圈过孔开始按与所述第一个外圈过孔之间的偏置夹角从小到大的次序依次连续穿过所有过孔直至最后一个内圈过孔的金属走线，所述金属走线构成作为所述环状绕线部主体部分的一系列径向段，其中，任意两个过孔之间的偏置夹角是指这两个过孔与所述圆心的连线之间的夹角；所述径向段均匀地上下对称布置在双层印刷电路板的顶层和底层，同一层上的所述径向段所在的直线交汇于所述同心圆的中心轴线上且相邻两段径向段之间的径向夹角为120°/n；所述金属走线还包括以所述最后一个内圈过孔为起点沿与所述径向段的周向走线的反方向在双层印刷电路板紧靠外圈过孔的顶层或底层上空余位置布置的一圈圆形回线。

4、进一步地，所述罗氏线圈电流互感器还包括凸出所述环状绕线部设置的第一焊盘和第二焊盘，所述第一焊盘和第二焊盘以上下对称的方式分别设置于双层印刷电路板的顶层和底层，所述第一焊盘连接所述第一个外圈过孔，所述第二焊盘连接所述圆形回线的终端。

5、优选地，所述罗氏线圈电流互感器由至少两块所述罗氏线圈印刷电路板沿相同的中心轴上下紧密叠成。

6、进一步优选地，相邻两块罗氏线圈印刷电路板的环状绕线部之间设置有绝缘片。

7、进一步地，所述罗氏线圈印刷电路板在环状绕线部之外还设置有至少一处定位部。

8、基于同一发明构思还可以得到以下技术方案：

9、一种断路器用电流互感器，包括用于测量的罗氏线圈电流互感器和用于供电的铁芯电流互感器，所述罗氏线圈电流互感器为如上任一技术方案所述罗氏线圈电流互感器。

10、优选地，罗氏线圈电流互感器和铁芯电流互感器封装于同一壳体中。

11、相比现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

12、本实用新型采用特殊的过孔及布线设计，能够在同等有限的pcb尺寸限制下，通过在靠近pcb内圈的区域设置多圈内圈过孔的方式，使多圈内圈过孔的总数达到了外圈所能布置的最多过孔数，在保证线圈外径与内径比值不至于过小的情况下增加了pcb罗氏线圈的总匝数，提高了互感。同时提供了通过自由组合多块罗氏线圈印刷电路板来获得合适变比的罗氏线圈电流互感器的方案，操作简单，适用性更好。

技术特征：

1.一种罗氏线圈电流互感器，包括一组相同的罗氏线圈印刷电路板，所述罗氏线圈印刷电路板为具有环状绕线部的双层印刷电路板；其特征在于，所述环状绕线部上设置有3组内圈过孔和一组外圈过孔，每一组内圈过孔的数目均为n而外圈过孔的数目为3n，n为大于等于2的整数；第1～第3组内圈过孔及外圈过孔一一对应地均匀分布在以所述环状绕线部中心为圆心且半径依次增大的4个同心圆上，第一组内圈过孔与第二组内圈过孔、第三组内圈过孔之间的错位夹角分别为180°/n、120°/n，其中，任意两组内圈过孔间的错位夹角是指这两组内圈过孔中所有内圈过孔与所述圆心的连线所形成的最小夹角；所述环状绕线部上还设置有以外圈过孔和内圈过孔一一间隔的方式从第一个外圈过孔开始按与所述第一个外圈过孔之间的偏置夹角从小到大的次序依次连续穿过所有过孔直至最后一个内圈过孔的金属走线，所述金属走线构成作为所述环状绕线部主体部分的一系列径向段，其中，任意两个过孔之间的偏置夹角是指这两个过孔与所述圆心的连线之间的夹角；所述径向段均匀地上下对称布置在双层印刷电路板的顶层和底层，同一层上的所述径向段所在的直线交汇于所述同心圆的中心轴线上且相邻两段径向段之间的径向夹角为120°/n；所述金属走线还包括以所述最后一个内圈过孔为起点沿与所述径向段的周向走线的反方向在双层印刷电路板紧靠外圈过孔的顶层或底层上空余位置布置的一圈圆形回线。

2.如权利要求1所述罗氏线圈电流互感器，其特征在于，还包括凸出所述环状绕线部设置的第一焊盘和第二焊盘，所述第一焊盘和第二焊盘以上下对称的方式分别设置于双层印刷电路板的顶层和底层，所述第一焊盘连接所述第一个外圈过孔，所述第二焊盘连接所述圆形回线的终端。

3.如权利要求1所述罗氏线圈电流互感器，其特征在于，其由至少两块所述罗氏线圈印刷电路板沿相同的中心轴上下紧密叠成。

4.如权利要求3所述罗氏线圈电流互感器，其特征在于，相邻两块罗氏线圈印刷电路板的环状绕线部之间设置有绝缘片。

5.如权利要求1所述罗氏线圈电流互感器，其特征在于，所述罗氏线圈印刷电路板在环状绕线部之外还设置有至少一处定位部。

6.一种断路器用电流互感器，包括用于测量的罗氏线圈电流互感器和用于供电的铁芯电流互感器，其特征在于，所述罗氏线圈电流互感器为如权利要求1～5任一项所述罗氏线圈电流互感器。

7.如权利要求6所述断路器用电流互感器，其特征在于，罗氏线圈电流互感器和铁芯电流互感器封装于同一壳体中。

技术总结
本技术公开了一种罗氏线圈电流互感器。其包括一组相同的具有环状绕线部的罗氏线圈印刷电路板；环状绕线部上设置有3组内圈过孔和一组外圈过孔，每一组内圈过孔的数目均为N而外圈过孔的数目为3N；第1～第3组内圈过孔及外圈过孔一一对应地均匀分布在以环状绕线部中心为圆心且半径依次增大的4个同心圆上，任意两个过孔与圆心间的连线均不重合；环状绕线部上还设置有以外圈过孔和内圈过孔一一间隔的方式从第一个外圈过孔开始按与第一个外圈过孔之间的偏置夹角从小到大的次序依次连续穿过所有过孔直至最后一个内圈过孔的金属走线。本技术还公开了一种断路器用电流互感器。本技术的电流测量范围宽，精度高，抗干扰性能较好。

技术研发人员：黄震,邵建国,孙伟锋
受保护的技术使用者：常熟开关制造有限公司（原常熟开关厂）
技术研发日：20230515
技术公布日：2024/1/14