具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“内、外”是指相对于对应的部件自身轮廓而言的“内、外”。另外，本公开所使用的术语“第一、第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。此外，在下面的描述中，当涉及到附图时，除非另有解释，不同的附图中相同的附图标记表示相同或相似的要素。上述定义仅用于解释和说明本公开，不应当理解为对本公开的限制。

根据本公开的具体实施方式，参考图1至图17中所示，提供一种电流传感器，该电流传感器包括：电磁组件1，电磁组件1包括磁芯11和副边线圈13，副边线圈13缠绕于磁芯11，磁芯11构造为环形并且形成有十字气隙，该十字气隙包括相垂直的纵向气隙111和横向气隙112，纵向气隙111沿磁芯11的径向方向延伸以形成截断开口；以及电路板组件2，电路板组件2包括磁敏元件23，磁敏元件23位于横向气隙112中且具有感应面，该感应面与横向气隙112中的磁场方向平行。

通过上述技术方案，本公开提供的电流传感器通过利用自身性能稳定且优异的磁敏元件23检测横向气隙112中的磁场，并由磁敏元件23将上述磁场转换为感应电信号，从而实现对原边电流的检测工作。其中，横向气隙112为磁敏元件23提供了安装空间，纵向气隙111的开口大小影响着十字气隙中心位置处平行于磁敏元件23的感应面的磁场强度，所述磁敏元件23的感应面为可以感应磁场的那一面，因此，通过将纵向气隙111的开口大小设计为使得十字气隙的中心位置处能够被磁敏元件23检测到的磁场强度处于磁敏元件23能够灵敏且精准检测的数值范围中，由此，有益于提高电流传感器的检测精度和线性度。由于本公开所提供的磁敏元件23自身性能稳定，因此，本公开所提供的电流传感器受温度变化的影响小，具有低温漂的特点。

在本公开提供的具体实施方式中，磁敏元件23集成有磁通门感应电路，横向气隙112中的磁场在磁通门感应电路中产生感应电信号。其中，副边线圈13与磁敏元件23电连接，原边电流在磁芯11中产生的原边感应磁场包括位于横向气隙112中的原边平行磁场，磁通门感应电路依托于磁敏元件23中的部件实现与原边平行磁场平行设置，原边平行磁场在磁通门感应电路中产生感应电信号，该感应电信号向副边线圈13提供驱动电流，以使得副边线圈13中获得补偿电流，该补偿电流在磁芯11中产生的副边感应磁场包括位于横向气隙112中的副边平行磁场，该副边平行磁场与原边平行磁场的方向相反，当原边平行磁场和副边平行磁场的磁通之和为零时，补偿电流成比例地反映原边电流。

其中，可选择地，磁芯11的断面可以构造为四边形，磁芯11具有沿轴向相对设置的第一端面和第二端面以及沿径向相对设置的内环面和外环面，参考图7中所示，纵向气隙111贯穿第一端面和第二端面同时也贯穿内环面和外环面，横向气隙112贯穿第一端面和第二端面但未贯穿内环面和外环面，纵向气隙111和横向气隙112交叉以形成十字气隙。在其它实施方式中，磁芯11的断面可以构造为圆形、六边形等其它所需的形状，对此本公开不做具体限制。

其中，可选择地，纵向气隙111的开口尺寸设置为使得磁敏元件23处于最佳工作磁场。可选择地，纵向气隙111的开口大小可以设置为当被测电流达到最大值时，十字气隙中的磁场也不会饱和，且当被测电流较小时，电流传感器仍能够准确的检测，即可认为磁敏元件23处于最佳工作磁场。

在本公开提供的具体实施方式中，参考图16中所示，磁敏元件23可以集成有：积分滤波电路，感应电信号由积分滤波电路调制解调而获得驱动电信号；H桥驱动电路，驱动电信号通过H桥驱动电路向副边线圈13提供驱动电流；以及放大电路，放大电路将补偿电流放大为标准信号输出。

其中，参考图17中所示，H桥驱动电路可以包括MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4，MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4均由磁敏元件23控制且均与副边线圈13电连接。当磁敏元件23控制MOS管Q1和MOS管Q4处于打开状态，MOS管Q2和MOS管Q3处于关断状态时，驱动电流从MOS管Q1经副边线圈13流至MOS管Q4；当磁敏元件23控制MOS管Q1和MOS管Q4处于关断状态，MOS管Q2和MOS管Q3处于打开状态时，驱动电流从MOS管Q3经副边线圈13流至MOS管Q2。

其中，参考图16中所示，放大电路可以包括运算放大器U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和采样电阻R5，电阻R2、电阻R1、采样电阻R5、电阻R3和电阻R4依次串联，运算放大器U1的负相输入端连接在电阻R1和电阻R2之间，运算放大器U1的正相输入端连接在电阻R3和电阻R4之间；采样电阻R5、副边线圈13和H桥驱动电路串联连接，形成一个4倍增益的放大电路，将采样电阻R5两端的电压进行放大后输出。这里，可以在外部终端设置所输出的电压的表现方式，例如，可以设置为标准电压方式，也可以设置为偏置电压输出方式，或者两者均有，如图16所示。对此，本公开不作具体限制。

在本公开提供的具体实施方式中，横向气隙112的中心面平分纵向气隙111，纵向气隙111的中心平面平分横向气隙112，横向气隙112的中心与纵向气隙111的中心重合的位置为十字气隙的中心位置，磁通门感应电路位于十字气隙的中心位置处，即为使得磁通门感应电路所在的位置能够检测到较为均匀的原边平行磁场，这有益于磁敏元件23对原边平行磁场的检测，从而获得更加精准的检测数据。

在本公开提供的具体实施方式中，副边线圈13的匝数可以根据需要进行设置，以满足实际使用需求，因此，本公开对此不作具体限制。

在本公开提供的具体实施方式中，电流传感器包括外壳，外壳形成有供原边电流导线穿过的中心轴孔，并且外壳包括壳体51和壳盖52，壳体51和壳盖52相连接并限定出一容纳空间，电磁组件1和电路板组件2安装在容纳空间中，并且电磁组件1与中心轴孔同轴设置。其中，壳体51与壳盖52可以通过卡接结构连接，该卡接结构包括相配合的连接卡扣525和连接卡槽515，连接卡扣525设置在壳体51和壳盖52中的一者，连接卡槽515设置在壳体51和壳盖52中的另一者。例如，如图5中所示，连接卡槽515设置在壳体51上；如图15中所示，连接卡扣525设置在壳盖52上。为了保证壳体51和壳盖52之间的连接可靠性，卡接结构的数量可以为多个，并且围绕中心轴孔的中心轴线而间隔设置。

本公开提供的电流传感器通常应用于设备或装置中，因此，为了实现电流传感器在这些设备或装置中的安装和固定，壳体51上可以设置有安装柱6，安装柱6通过压接的方式与壳体51上连接，以通过安装柱6暴露于壳体51的部分实现上述的安装和固定。可选择地，安装柱6可以设置有防脱扣61，并通过防脱扣61以防止安装柱6从壳体51中脱出，从而保证电流传感器在使用过程中的可靠性。

当电流传感器应用到设备或装置中时，通常其周围会存在其它的电流或磁场，因此，为了防止这些电流和磁场产生不必要的干扰，电流传感器可以包括设置在容纳空间中并且与中心轴孔同轴布置的内屏蔽环3和外屏蔽环4，电磁组件1设置在内屏蔽环3和外屏蔽环4之间，即内屏蔽环3位于磁芯11的内环孔内，外屏蔽环4位于磁芯11的外环圈外。其中，内屏蔽环3和外屏蔽环4均为硅钢磁环，通过卷绕成型并经过高温退火处理，以防止内屏蔽环3和外屏蔽环4应力变形，退火后的内屏蔽环3和外屏蔽环4晶粒排列更加整齐，屏蔽电磁组件1周围的干扰信号的效果更好。另外，为了达到所需的屏蔽效果，内屏蔽环3和外屏蔽环4沿轴向的长度要大于电磁组件1的尺寸，换句话说，电磁组件1是完全位于内屏蔽环3和外屏蔽环4之间的。

而为了防止内屏蔽环3和外屏蔽环4在外壳中发生移位而影响屏蔽效果，同时也为了减小甚至避免因移位而产生的噪音，需要对内屏蔽环3和外屏蔽环4进行定位。

在本公开提供的具体实施方式中，可以通过设置合适的结构对内屏蔽环3进行定位。可选择地，结合图1和图3中所示，壳体51设置有第一轴筒512，壳盖52设置有第二轴筒522，第一轴筒512套设在第二轴筒522上并且与第二轴筒522贴合，第一轴筒512和第二轴筒522共同限定中心轴孔，内屏蔽环3套设在第一轴筒512上。壳体51或壳盖52上设置有内屏蔽环定位结构，该内屏蔽环定位结构包括用于限制内屏蔽环3在轴向上相对于外壳移动的第一轴向定位结构和用于限制内屏蔽环3在横向上相对于外壳移动的第一横向定位结构，其中，横向方向与轴向方向相垂直。

通过第一轴向定位结构和第一横向定位结构，可以将内屏蔽环3牢固稳定地保持在外壳中。在本公开提供的具体实施方式中，第一轴向定位结构和第一横向定位结构均可以以任意合适的方式构造。

可选择地，结合图3和图15中所示，第一轴向定位结构可以包括抵顶面和环形定位筋523，其中，该环形定位筋523形成在第二轴筒522上，壳体51的内表面构造为抵顶面，内屏蔽环3抵顶在抵顶面与环形定位筋523之间，从而能够限制内屏蔽环3在轴向上相对于外壳移动。

可选择地，第一横向定位结构可以包括第一横向限位面和第二横向限位面，该第一横向限位面可以为第一轴筒512的外表面，该第二横向限位面可以为内屏蔽环3的内表面，内屏蔽环3套设在第一轴筒512上并且与第一轴筒512贴合，以限制内屏蔽环3在横向上相对于外壳移动。这里，也可以理解为内屏蔽环3是过盈配合地套设在第一轴筒512上的。

同样地，在本公开提供的具体实施方式中，可以通过设置合适的结构对外屏蔽环4进行定位。可选择地，壳体51或壳盖52上设置有外屏蔽环定位结构，该外屏蔽环定位结构包括用于限制外屏蔽环4在轴向上相对于外壳移动的第二轴向定位结构和用于限制外屏蔽环4在横向上相对于外壳移动的第二横向定位结构，其中，横向方向与轴向方向相垂直。

通过第二轴向定位结构和第二横向定位结构，可以将外屏蔽环4牢固稳定地保持在外壳中。在本公开提供的具体实施方式中，第二轴向定位结构和第二横向定位结构均可以以任意合适的方式构造。

可选择地，结合图3和图15中所示，第二轴向定位结构可以包括抵顶凸起521，该抵顶凸起521设置在壳盖52上并且沿轴向延伸抵顶在外屏蔽环4上，与壳体51的内表面一起可以以限制外屏蔽环4在轴向上相对于壳体51移动，即外屏蔽环4的一端抵顶于壳体51的内表面，另一端则抵顶于抵顶凸起521上。

可选择地，参考图12中所示，第二横向定位结构可以包括定位凸起511，该定位凸起511可以设置在壳体51上并且沿第一轴筒512的周向间隔设置为多个，多个定位凸起511与外屏蔽环4的内表面或者外表面贴合，以通过该定位凸起511限制外屏闭环在横向上相对于外壳移动。

在本公开提供的具体实施方式中，为了实现所需的电连接和对应的功能，电路板组件2可以包括PCB板21和转接板22，转接板22固定在PCB板21上并与PCB板21电连接，磁敏元件23固定于转接板22，PCB板21垂直于轴向设置并相对于磁芯11固定。其中，副边线圈13通过连接针与PCB板21电连接，以通过PCB板21建立磁敏元件23与副边线圈13之间的连接，从而通过磁敏元件23中所集成的磁通门感应电路向副边线圈13提供驱动电流。此外，PCB板21和转接板22通过焊盘连接，从而保证PCB板21与转接板22之间的位置度，并且连接强度较高，能够保证电流传感器的使用可靠性。

其中，为了防止磁芯11的边缘棱角磨损副边线圈13，电磁组件1可以包括包覆磁芯11的绝缘外壳12，副边线圈缠绕在绝缘外壳12上，PCB板21固定于绝缘外壳12，通过该绝缘外壳12以固定磁芯11同时起到绝缘磁芯11和副边线圈13的作用，以便于副边线圈13的绕线。此外，绝缘外壳12上设置有多个工艺孔123，多个工艺孔123均匀分布在绝缘外壳12上，以在注塑成型绝缘外壳12的过程中，通过模具顶压磁芯11，以防止磁芯11发生偏移。

这里，磁芯11是需要在外壳中定位的，以保证性能。因此，在本公开提供的具体实施方式中，绝缘外壳12和壳体51之间可以形成有用于限制磁芯11相对于壳体51移动的磁芯限位结构，外壳和PCB板21之间形成有用于限制PCB板21相对于外壳移动的PCB板限位结构。

其中，磁芯限位结构可以包括相互配合的凹槽和凸起，凹槽和凸起中的一者设置在外壳上、另一者设置在绝缘外壳12上。其中，凹槽和凸起可以为方形、圆形等其它任意合适的形状，本公开对此不做具体限定。例如，结合图9和图12中所示，上述凹槽构造为方形凹槽513，上述凸起构造为方形凸起121，方形凹槽513设置在壳体51上，方形凸起121设置在绝缘外壳12上，方形凹槽513和方向凸起相配合，以在周向上和横向上限制磁芯11相对于壳体51移动。

同样，这里的PCB板21也是需要在外壳中定位的，至少需要保证PCB板21与磁芯11之间不能发生相对移动。因此，在本公开提供的具体实施方式中，可选择的是，结合图3至图5以及图15中所示，PCB板21通过螺钉固定在绝缘外壳12上，绝缘外壳12上形成有螺纹安装柱124，螺钉穿过PCB板21并与该螺纹安装柱124螺纹连接。PCB板限位结构可以包括轴向限位凸起524和定位柱514，该限位凸起设置在壳盖52上，PCB板21通过螺纹安装柱124支撑并由该轴向限位凸起524抵顶，以限制PCB板21在轴向上相对于壳体51移动；该定位柱514设置在壳体51上并且沿壳体51的对角设置，PCB板21上设置有定位孔211，定位柱514和定位孔211相互配合，以限制PCB板21在横向上和周向上相对于壳体51移动。

其中，绝缘外壳12可以设置有与十字气隙位置相对应的定位支架122，该定位支架122位于PCB板21和绝缘外壳12之间以保持磁敏元件23在十字气隙中的位置，定位支架122形成有供转接板22和磁敏元件23穿过的过孔，该过孔可以根据转接板22和磁敏元件23适应性设计，以保证磁通门感应电路位于十字气隙的中心位置处。

由于绝缘外壳12的存在，副边线圈13则无法直接缠绕在磁芯11上，即参考图6所示，副边线圈13缠绕在绝缘外壳12上。而由于上述定位柱124和定位支架122的存在，副边线圈13需要避开它们而设置。对此，考虑到磁电感应会受到的影响，同时兼顾PCB板21的可靠固定，上述的定位柱124的数量为两个，两个定位柱124和一个定位支架122在绝缘外壳12的周向上等间隔布置，参考图10所示，而副边线圈13在这三者中任意两者之间的线圈匝数均相等。

另外，为了实现电信号的输入和输出，在本公开提供的具体实施方式中，电路板组件2包括电流输入插针24和信号输出插针25，电流输入插针24和信号输出插针25固定在PCB板21上以与磁敏元件23电连接。在一种实施方式中，电流输入插针24和信号输出插针25可以构造为F型插针，通过两点固定在PCB板21上，并且，电流输入插针24和信号输出插针25的表面经过镀锡处理，有利于与PCB板21的焊接以及与客户端的焊接，安装更加便捷并且连接强度更好。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。