一种精密电流互感器的制作方法

1.本发明涉及电流测量技术领域，特别是涉及一种精密电流互感器。


背景技术：

2.电流互感器被广泛地运用于线路电流测量，目前的电流互感器采用整块的环状铁芯，次级绕组缠绕在环状铁芯上。在安装电流互感器时，需要将被测线路停电，断开被测线路，将被测线路穿过环状铁芯的中心孔，然后恢复被测线路的连接。电流互感器通常安装在被测线路接头附近。这样限制了互感器安装地点的选择范围，增加了安装互感器的工作量，同时带来了不安全因素及隐患。


技术实现要素：

3.为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种精密电流互感器，以开合式结构基于线缆进行安装，安装位置受限性较小；可随时安装/拆卸，使用便捷、作业高效。
4.本发明解决问题的技术方案为，提供一种精密电流互感器，包括基壳、转动芯、固定芯、换位装置、滑道，所述基壳的中间设置有将所述基壳分为上、下层的基板，上层内置所述固定芯，下层设置所述滑道，所述滑道与所述固定芯同轴心；所述滑道的前端外侧设置有所述换位装置，所述转动芯能够沿所述换位装置的轴线位移，使得所述转动芯能够在上层与下层之间换位，当所述转动芯换位至下层时，所述转动芯能够沿所述滑道回缩至所述滑道内；当所述转动芯位于上层时，所述转动芯的回缩端与所述固定芯的对接端抵接，所述转动芯的伸出端与所述固定芯的固定端抵接，从而对接形成一个完整的环形感应芯。
5.进一步的，还包括外覆套，所述转动芯被所述外覆套包覆，所述外覆套包括包覆于所述转动芯外环侧壁上的外覆板、包覆于所述转动芯底部上的底覆板，所述外覆板位于所述转动芯的伸出端设置有起始块、所述外覆板位于所述转动芯的回缩端设置有终止块，所述底覆板位于所述转动芯的回缩端设置有斜坡。
6.进一步的，所述固定芯的对接端向远离所述基板的方向设置倾斜向上的上坡面，所述基板位于所述上坡面的底部后方开设有对接坡面，所述对接坡面的坡度大于所述上坡面的坡度；所述转动芯回缩端配合所述上坡面设置下坡面，使得所述上坡面能够与所述下坡面完全对接；所述斜坡的上端与所述下坡面的底部平滑对接，所述斜坡的坡度大于所述下坡面的坡度、所述斜坡的坡度小于所述对接坡面；所述底覆板的厚度大于所述基板的厚度，使得所述上坡面与所述下坡面完全对接时所述基板能够抵接至所述斜坡的坡面之上。
7.进一步的，所述换位装置包括套环、定轴，所述定轴包括转轴、定环，所述定环同轴心固定于所述转轴的下段，所述定环的外环壁上开设有环状的啮合部；所述套环转动套接于所述转轴的上段，所述套环与所述定环的转动不同步；所述定环位于所述基壳的下层，所述套环位于基壳的上层。
8.进一步的，所述套环正对所述基壳的中心一侧的环壁上设置有一段弧状的啮合部，所述套环上弧状的啮合部的对侧上设置有扇形的拨动块，所述拨动块延伸至所述基壳
的外部；所述套环在拨动块与弧状的啮合部之间设置有弹性件，所述基壳对应所述弹性件设置有限位板，所述限位板内置限位腔，所述弹性件的弹性端置于所述限位腔内，使得所述限位腔能够止挡所述弹性件的转动，从而对所述套环提供反向弹力。
9.进一步的，所述转动芯的外覆板上位于终止块的后方设置有齿纹部，所述齿纹部由多个独立的齿条组成，所述齿条包括齿身、尖端，两个所述尖端分别置于所述齿身的两端，所述齿条平行于所述换位装置的轴心线排列置于所述外覆板上，当套环上弧状的啮合部与所述定环上环状的啮合部错位时，所述齿条的两端的尖端能够自动校正上下两段啮合部的相对位置，使得所述齿纹部能够与所述换位装置的上下两段啮合部同时啮合，使得所述转动芯能够沿所述换位装置的轴心线方向上下平移。
10.进一步的，将位于回缩在所述滑道内的所述转动芯向基壳的外转动，当转动芯伸出端与所述固定芯的固定端的下方定位板抵接时，逆时针转动所述拨动块并保持转动角度不变使得所述弹性件对所述套环的弹力与所述套环转动方向相反、向上抬升所述转动芯的高度使得所述转动芯平移至上层；当松开所述拨动块时，所述弹性件的对所述套环的反向弹力作用于所述转动芯上，使得所述转动芯的伸出端紧紧抵接至所述固定芯的固定端。
11.进一步的，所述基壳为扇形的环状结构，所述基壳的伸缩端口的高度至少为转动芯的高度的两倍，所述伸缩端口处设置有插接件，用以填充所述伸缩端口的空档位置；所述伸缩端口的内部位于所述转动芯的两侧分别设置有第一板、第二板，所述第二板位于内环；所述插接件包括防脱线、外板、内插块，所述外板固接于所述内插块的外侧端，所述外板的上端与所述内插块平齐，所述外板的下端设置延长部，所述防脱线一端与基壳的底板连接，所述防脱线的另一端与所述外板的延长部连接；所述内插块能够插接至第一板、第二板、底板之间，从而向上支撑位于上层的所述转动芯。
12.进一步的，所述基板与所述基壳的底板之间设置所述滑道，所述滑道包括外道板、内道板，所述内道板的端部与所述第二板平滑连接，所述外道板与所述第一板之间留有空隙，用以容置、安装所述换位装置。
13.进一步的，所述基板的上表面与所述固定芯下表面之间开设有一段弧形的空腔，绕组线圈能够所述空腔缠绕至所述固定芯之上，使得被所述绕组线圈缠绕的所述固定芯能够平稳周正的安装、固定至所述基板之上。
14.进一步的，所述啮合部、外覆套、齿纹部、基壳、滑道可以为绝缘材质，如环氧树脂，其中啮合部、齿纹部可以为聚甲醛。
15.进一步的，起始块能够被第一板止挡，使得转动芯始的伸出端始终位于伸缩端口的外部；起始块能够被闭合端口的端口板外侧面止挡，使得转动芯的伸出端插入闭合端口的深度始终受限。可以理解的是，当伸出端与固定端抵接时，起始块与闭合端口的端口板未抵接。
16.进一步的，终止块位于滑道的内，终止块能够被闭合端口的端口板内侧面止挡，使得转动芯的回缩长度始终受限。可以理解的是，当所述终止块与闭合端口的端口板内侧抵接时，起始块与第一板未抵接。
17.进一步的，基壳还设置有止挡板，止挡板、限位板分别位于换位装置的两侧，当拨动块逆时针转动时，能够被所述止挡板阻挡，从而限制拨动块的逆时针转动范围，保护弹性件始终处于弹性范围内。
18.本发明的有益效果为：本发明为一种精密电流互感器，环形铁芯由两部分精密结合构成，采用开合式的结构基于缆线进行安装，但不受缆线的接线状态影响，能够在缆线的使用状态下安装至缆线的任意位置，安装位置受限小，适用范围广。
19.安装操作简单，便于整装携带，工作频率范围广、计量精度高，适用性及移植性好，性能稳定可靠。
附图说明
20.并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本发明的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本发明实施例的一种精密电流互感器的主体图；图2为本发明实施例的一种精密电流互感器的上层结构图；图3为本发明实施例的一种精密电流互感器的下层结构图；图4为本发明实施例的一种精密电流互感器的下层滑道结构图；图5为本发明实施例的一种精密电流互感器的转动芯回缩示意图；图6为本发明实施例的一种精密电流互感器的换位装置的各部件结构示意图；图7为本发明实施例的一种精密电流互感器的齿纹部的齿条结构图；图8为本发明实施例的一种精密电流互感器的转动芯回缩端的侧视示意图；图9为本发明实施例提供的一种电流互感器原理图。
22.图中：1、基壳；2、转动芯；3、固定芯；4、外覆套；5、换位装置；6、齿纹部；7、滑道；8、插接件；9、拨动块；11、限位板；12、止挡板；13、底板；14、顶板；21、第一板；22、第二板；31、绕组线圈；32、基板；33、空腔；41、起始块；42、终止块；43、斜坡；51、套环；52、定轴；521、转轴；522、定环；53、啮合部；61、齿身；62、尖端；71、外道板；72、内道板；81、防脱线；82、外板；83、内插块；91、弹性件。
具体实施方式
23.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.为解决上述问题，本发明提出了一种精密电流互感器，请参阅图1
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图8，主要包括基壳1、转动芯2、固定芯3、换位装置5、滑道7，基壳1的中间设置有将基壳1分为上、下层的基板32，上层内置固定芯3，下层设置滑道7，滑道7与固定芯3同轴心；滑道7的前端外侧设置有换位装置5，转动芯2能够沿换位装置5的轴线位移，使得转动芯2能够在上层与下层之间换位，当转动芯2换位至下层时，转动芯2能够沿滑道7回缩至滑道7内；当转动芯2位于上层时，转动芯2的回缩端与固定芯3的对接端抵接，转动芯2的伸出端与固定芯3的固定端抵接，从而对接形成一个完整的环形感应芯。
25.基壳1的整体结构为扇形的环状结构，其扇形角度的大于一百八十度，如图1中所示，中心位置可用于穿线。基壳1的内部由基板32进行分层，基板32固接于基壳1的中间位置，将基壳1分为上下两层，其中，上层内置固定芯3，转动芯2位于上层时，可与固定芯3对接形成环状铁芯，使互感器处于闭合状态；下层则可用于转动芯2的回缩，转动芯2与固定芯3分离并回缩至下层的滑道7之中，可使互感器处于开合状态。
26.本发明的实施例中，固定芯3上设置绕组线圈31，为了不让绕组线圈31干扰固定芯3的基本安装姿态，可在基板32的上表面与固定芯3的下表面之间开设一段弧形的空腔33，绕组线圈31则缠绕至处于空腔33段内的固定芯3之上。空腔33可开设与基板32之上，可开设为凹槽式结构。
27.固定芯3的两端则与基板32形成稳定的固定连接效果，使得固定芯3的安装、固定始终处于平稳周正状态，在与转动芯2对接时，可形成较为良好的对接效果。
28.滑道7则根据固定芯3的安装固定位置，同位设置于固定芯3之下，滑道7与固定芯3同轴心设置，使得转动芯2的在进行上层与下层之间的换位时，仅需要上下平移即可，降低对接误差，减少滑移风险。
29.本发明的实施例中，滑道7设置与基板32与基壳1的底板13之间，滑道7的内腔尺寸应不小于转动芯2的尺寸，使得转动芯2可在滑道7内自由滑道、转动，以实现环形铁芯的开合/关闭。
30.具体的，滑道7包括外道板71、内道板72，其中内道板72的两端均可与基壳1的内环板端部的第二板22进行平滑连接，以便于转动芯2的滑行转动。外道板71的前端与基壳1的伸缩端口处的第一板21之间设置有一段空隙，用以容置、安装换位装置5，为转动芯2与换位装置5之间的配合关系提供基础空间。外道板71的尾端则可直接与基壳1的闭合端口的端口板直接形成抵接关系。
31.进一步的，基壳1的伸缩端口的高度应至少为转动芯2的高度的两倍，使得转动芯2能够直接进行上下平移的位置变换操作。当转动芯2位于上层时，可与固定芯3完成对接，从而形成环形铁芯，但转动芯2位于上层时，转动芯2下方基本无有效支撑，因此，可以在伸缩端口处设置插接件8，用以填充伸缩端口的空档位置，从而对位于上层的转动芯2形成支撑效果。
32.可以理解的是，闭合端口的高度也应至少为转动芯2的高度的两倍，闭合端口处也可设置插接件8，稳定转动芯2的伸出端与固定芯3的固定端之间的对接效果。
33.具体的，插接件8包括防脱线81、外板82、内插块83，外板82固接于内插块83的外侧端，内插块83的前端可进行削切处理，便于插接，减小对接难度，如图8中所示。外板82的上端可与内插块83平齐，外板82的下端则可设置延长部，使得外板82能够突出至基壳1的顶板14、底板13之外，便于插接件8的拔出。防脱线81的一端可与底板13固定连接，另一端则可与外板82的延长部进行连接，使得插接件8与基壳1保持一体性，不易掉落。
34.伸缩端口的内部位于转动芯2的两侧可分别设置第一板21、第二板22，其中，第一板21位于外侧，第二板22位于内侧。当转动芯2位于上层与固定芯3对接形成环形铁芯时，内插块83能够插接至第一板21、第二板22、底板13之间，内插块83位于转动芯2的下方，可向上对转动芯2提供支撑，从而稳定整个环形铁芯对接稳定性。
35.可以理解的是，外板82与内插块83平齐的一端与转动芯2抵接，外板82的延长部则
能够突出至基壳1的顶板14或者底板13之外。防脱线81的长度可以设置的略长，使得插接件8不仅可插接于转动芯2之下，也可插接至转动芯2之上。
36.可以理解的是，基壳1的闭合端口的内部可对应设置第二板22，便于内插块83的稳定插接，但不设置第一板21，以减少对转动芯2的转动范围的影响。
37.可以理解的是，当转动芯2回缩至滑道7内时，在伸缩端口处完成一个插接件8的插接即可完成转动芯2的回缩固定，闭合端口的插接件8也可插接至转动芯2的上方。
38.可以理解的是，当转动芯2位于上层时，在伸缩端口出完成一个插接件8的插接、在闭合端口处同样完成一个插接件8的插接时，能够对伸缩端口内的转动芯2与固定芯3的对接提供较为良好的对接支撑效果，可保持两端的基础平衡，从而实现转动芯2与固定芯3的对接稳定。
39.本发明的实施例中，转动芯2的外环壁、底壁包覆有外覆套4，外覆套4包括包覆于转动芯2外环侧壁上的外覆板、包覆于转动芯2的底部上的底覆板，外覆板位于转动芯2的伸出端设置有起始块41、外覆板位于转动芯2的回缩端设置有终止块42，底覆板位于转动芯2的回缩端设置有斜坡43。
40.具体的，起始块41能够被第一板21止挡，使得转动芯2始的伸出端始终位于伸缩端口的外部；起始块41能够被闭合端口的端口板外侧面止挡，使得转动芯2的伸出端插入闭合端口的深度始终受限。可以理解的是，当伸出端与固定端抵接时，起始块41与闭合端口的端口板未抵接。
41.对应的，终止块42位于滑道7的内，终止块42能够被闭合端口的端口板内侧面止挡，使得转动芯2的回缩长度始终受限。可以理解的是，当终止块42与闭合端口的端口板内侧抵接时，起始块41与第一板21未抵接。
42.基于转动芯2与固定芯3的对接，当转动芯2位于上层时，转动芯2的回缩端与固定芯3的对接端抵接，转动芯2的伸出端与固定芯3的固定端抵接，从而对接形成一个完整的环形感应芯。
43.具体的，请参阅图8，固定芯3的对接端向远离基板32的方向设置倾斜向上的上坡面，基板32位于上坡面的底部后方开设有对接坡面，对接坡面的坡度大于上坡面的坡度。转动芯2回缩端配合上坡面设置下坡面，使得上坡面能够与下坡面完全对接。斜坡43的上端与下坡面的底部平滑对接，斜坡43的坡度大于下坡面的坡度、斜坡43的坡度小于对接坡面。底覆板的厚度大于基板32的厚度，使得上坡面与下坡面完全对接时基板32能够抵接至斜坡43的坡面之上。
44.在转动芯2与固定芯3处于对接状态时，若转动芯2相对于固定芯3向下沿斜面滑移，则斜坡43会受到基板32的对接坡面的限位，从而使转动芯2与固定芯3自动分离，造成环形铁芯的分离；若转动芯2相对于固定芯3向上沿斜面滑移时，则斜坡43与基板32的对接坡面始终保持平滑式抵接状态，转动芯2与固定芯3的对接效果不产生变化，环形铁芯存在一定程度的错位，但不会分离。因此，若插接件8的插接效果不稳定时，可进行外部干预，增加插接厚度，使得转动芯2相对于固定芯3向上沿斜面滑移，从而完成环形铁芯的对接。
45.本发明的实施例中，换位装置5包括套环51、定轴52，其中，定轴52包括转轴521、定环522，定环522同轴心固定于转轴521的下段，使得定环522与转轴521为同步转动。定环522的外环壁上开设有环状的啮合部53，当定环522转时，任意一侧边均存在啮合部53，可形成
啮合关系。
46.套环51转动套接于转轴521的上段，使得套环51与定环522的转动不同步，可单独对套环51的转动进行操作且不影响定环522的转动。
47.对于套环51，请参阅图2，套环51正对基壳1的中心一侧的环壁上设置有一段弧状的啮合部53，套环51上弧状的啮合部53的对侧上设置有扇形的拨动块9，套环51在拨动块9与弧状的啮合部53之间设置有弹性件91，基壳1对应弹性件91设置有限位板11，限位板11内置限位腔，弹性件91的弹性端置于限位腔内。
48.换位装置5可设置于滑道7的前端外侧，转动芯2的外覆套4的外覆板上位于终止块42的后方设置有齿纹部6，使得换位装置5上的啮合部53与齿纹部6存在相互啮合的基本对接条件。
49.具体的，请参阅图7，齿纹部6由多个独立的齿条组成，齿条包括齿身61、尖端62，两个尖端62分别置于齿身61的两端，齿条平行于换位装置5的轴心线排列置于外覆板上。当套环51上弧状的啮合部53与定环522上环状的啮合部53错位时，基于可自由转动的定环522，齿条的两端的尖端62能够自动校正上下两段啮合部53的相对位置，使得齿纹部6能够与换位装置5的上下两段啮合部53同时啮合，使得转动芯2能够沿换位装置5的轴心线方向上下平移。
50.进一步的，可将套环51上弧状的啮合部53、定环522上环状的啮合部53中的啮合齿的两端也可设置如图7中的尖端62，降低卡死、卡滞的风险。无论时齿纹部6从上层向下层滑移还是从下层向上层滑移，均可以最小的校正偏差完成上下两端啮合部53的对应、匹配，使之实现同步啮合，完成位置切换。
51.本发明的实施例中，在进行转动芯2的上下层位置切换时，可沿换位装置5的轴心线竖直向上或者向下平移，齿纹部6则在弧状的啮合部53与环状的啮合部53之间进行上下滑移。
52.可以理解的是，第一板21、第二板22可对转动芯2转动过程中的基本姿态进行限制，而基板32则可对转动芯2的高度位置进行限制，因此，当且仅当转动芯2的伸出端与固定芯3的固定端抵接时，转动芯2才能够完成由上层向下层或者由下层向上层的位置切换。
53.以互感器的安装为例进行说明：将位于回缩在滑道7内的转动芯2向基壳1的外转动，以完成转动芯2与固定芯3的对接成环；将待测线缆置于转动芯2的内环；当转动芯2伸出端与固定芯3的固定端的下方定位板抵接时，逆时针转动拨动块9并保持转动角度不变，使得弹性件91对套环51的弹力与使套环51转动方向相反，即反向弹力能够使套环51存在顺时针转动复位的趋势；与此同时，向上抬升转动芯2的高度使得转动芯2平移至上层；齿纹部6从下层啮合状态滑移至上层啮合状态。
54.当松开拨动块9时，弹性件91的对套环51的反向弹力作用于转动芯2上的齿纹部6，反向弹力作用于套环51上使之具备顺时针转动的趋势，可对转动芯2施加一个朝向固定芯3的推力，可使转动芯2的伸出端紧紧抵接至固定芯3的固定端。
55.再完成伸缩端口、闭合端口的插接件8的插接之后，即可完成安装。
56.上述安装过程中所提及的定位板设置于闭合端口处，位于固定芯3的下方，用于与转动芯2的伸出端进行初步对接，定位板可与固定端的端面平齐设置、平滑过渡。
57.可以理解的是，转动套环51并保持转动角度的同时赋予了弹性件91内置形变量，当松开拨动块9之后，弹性件91则可对套环51提供反向弹力，可借用弹性件91的弹力加强转动芯2与固定芯3的对接。
58.可以理解的是，弹性件91可以为扭簧、弹性板等，具备较强的弹性恢复能力即可。拨动块9可以延伸至基壳1的外部，以便于工作人员行进安装作业。
59.可以理解的是，定环522位于基壳1的下层，套环51位于基壳1的上层。定环522、套环51的宽度可与基板32的上下层厚度对应设计，使得转动芯2完全位于上层或者下次时，均只能与其中一个完成啮合。
60.本发明的实施例中，基壳1还设置有止挡板12，止挡板12、限位板11分别位于换位装置5的两侧，当拨动块9逆时针转动时，能够被止挡板12阻挡，从而限制拨动块9的逆时针转动范围，保护弹性件91始终处于弹性范围内，有利于建立良好的使用规范。
61.本发明的实施例中，啮合部53、外覆套4、齿纹部6、基壳1、滑道7可以为绝缘材质，如环氧树脂；其中啮合部53、齿纹部6可以采用聚甲醛制作。具体的，换位装置5的整体结构均可采用聚甲醛制作而成。
62.本发明的电流互感器的基本原理如图9所示，环形铁芯由两块弧形铁芯对接而成，分别对应本发明的转动芯2、固定芯3，转动芯2与固定芯3对接形成环形铁芯，绕组线圈31缠绕在固定芯3上。
63.在一个具体实例中，基于图9中的电路示意图，左边绕组为穿过互感器中心的被测线路，绕组线圈31与仪器仪表相连，当被测线路中由于交变电流通过时，交流电流的磁通在电流互感器的绕组线圈31中感应出电流，该电流通过取样电阻进行采样，再进行a/d转换，与测量仪表配合，即可计算出被测电流值。
64.进一步的，本发明的电流互感器还可应用与电能表、电能计量装置的现场校验、在线检测、安装调试、接线检查和功能分析等仪器仪表的设备中。
65.可以理解的是，绕组线圈31、转动芯2、固定芯3均可浇注在环氧树脂内，转动芯2、固定芯3的侧端可裸露。
66.上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。
67.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
…”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
68.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施例只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。