本发明是关于测量导电体中电流的测量用变换器。 这种测量用变换器可以用来检测输送给用户的瞬时功率。在这种情况下，量得电流的瞬时值后再乘以电源电压的瞬时值。这种乘法最好通过采用放在用来测量电流的变换器内部的霍尔元件来实现。上述类型的装置在1968年“Springer”出版社出版，由F.Kuhrt和H.J.Lippman合著的“霍尔发生器的特性及应用”一书的第10页至11页和第267页到275页中有所叙述。
本发明按其目标是要建立一种测量用变换器，其装配要非常精密，简单而可靠，此变换器能表现出改进的气隙容差，不会使非线性度更加严重或增加相位误差。
本发明是一种测量导电体中电流的测量用变换器。
具体说来，此变换器是由一个三铁心柱的铁磁体铁心所组成，其中间铁心柱至少部分被导电体所围绕。中间铁心柱有一个中间气隙和两个外气隙，每一个外气隙位于中间铁心柱的一端。中间气隙处装有一个磁场传感器。沿着中间铁心柱的轴向测量时，两个外气隙比中间气隙长。中间铁心柱和磁传感器可以做成一个单独的结构部件。这样的结构能够使得测量用变换器地装配非常精密，简单和可靠，不会使得非线性度或相位误差变得更坏，同时又改善了气隙的容差。
图1示出本发明测量用变换器第一方案的第一个横截面A-B，
图2示出图1测量用变换器的第二个横截面C-D。
图3示出本发明测量用变换器的第二方案。
图4示出本发明测量用变换器的第三方案。
在所有的图中，相同的标记号表示相同的另件。
图1和2所示的测量导电体中电流的测量用变换器是由一个三铁心柱的铁磁体铁心2、6以及一个磁场传感器3所组成，磁场传感器3最好采用霍尔元件。铁磁体铁心最好是由一个环2和一个中间铁心柱6所组成。
图1所示环2的上面与下面部分作为二个外铁心柱，环2的两侧部分作为三铁心柱铁磁体铁心2、6的磁轭，该磁轭在三个铁心柱的二端把它们联接在一起，适合做铁磁体铁心2、6的材料最好采用具有高导磁率的铁镍合金，例如：各种坡莫合金（permenorm，vacoperm，trafopem，permax。）超坡莫合金（ultraperm）和多元磁性合金（mumetd）。
如图1所示，中间铁心柱6至少决定了三个气隙：7，8和9。在中间气隙7处装有磁场传感器3。二个外气隙8和9分别位于中间铁心柱6的二端。沿着中间铁心柱6的轴向（即图1的箭头方向）测量时，中间气隙7的长度近似等于磁场传感器3按同一方向测量时的尺寸。因此该长度完全决定于磁场传感器3的尺寸。沿着中间铁心柱6的轴向测量时，二个外气隙8与9最好都比中间气隙7长些。
中间铁心柱6最好由二块平直的薄钢板条6a和6b组成，它连同磁场传感器3一起安置在一个由非铁磁材料（例如陶瓷）做成的盒子10中。盒10最好有一个盒底10a和一个盒盖10b。中间铁心柱6和磁场传感器3安装在用绝缘材料做成的托架上。盒10的底10a构成托架，在其上可安装更多的附属部件。这使得磁场传感器3和中间铁心柱6的装配简单、精确和可靠。具体说来，就是中间铁心柱6与磁场传感器3形成一个单独的结构部件。
二个外气隙8和9，都用盒10的一个壁塞满，因此其气隙长度（沿图1的箭头方向）可以由盒10的壁厚来确定。为了简化生产，环2至少由一块弯曲成环状的钢板做成。环2的长度L（见图2）最好较内部所有元件的尺寸都大些，因此环2能很好地屏蔽外部无关磁场Ha对磁场传感器3的影响。应该注意环2的长度L是沿着与铁心柱6的轴向相垂直的方向测量的。
导电体1最好具有一个矩形的横截面。环2最好具有一个接近于矩形的环状横截面（见图2）。中间铁心柱6至少有部分被导电体1所围绕，而且最好安装在导电体1的引出线1a和返回线1b之间，这二条线是邻近且相互平行的。导电体1可以做成U形回路11（见图2）回路11的引出线和返回线就是导电体1平行的引出线1a和返回线1b。例如对于电流i为100安时，导电体1的矩形横截面为2毫米×10毫米，如果采用霍尔元件做为磁场探测器3来测量垂直于其表面的磁场，那未磁场传感器3填满整个气隙7。可是，如果采用测量平行于其表面磁场的霍尔元件，那未磁场传感器3可能仅填满气隙7的下半部分（见图1）。例如当气隙7的长度为0.6毫米时，外气隙8和9的长度均为1.7毫米。在盒10a;10b的内部或外面上，诸如连接磁场传感器3的外加电子部件（没有示出）可以安装在托架上。
在图1中，是假设盒10的宽度比导电体1的宽度大。因而在断面图A-B（图1）中，盒10可能完全填满了迥路11的引出线1a与返回线1b之间的空间。盒10的宽度也可以等于或小于导电体1的宽度。对于后一种情况在断面图A-B中，盒10只是部分地填满迥路11的引出线1a和返回线1b之间的空间，可是，如图2所示，长度为L的环2是这样围绕迥路11的引出线1a与返回线11b的，即中间铁心柱6置于中央，离开环2的前端或后端都大约为L/2。迥路11的引出线1a和返回线1b是这样穿过盒10与环2之间的空间的，即：如果可能，它们与盒10a;10b具有立体式的接触，与环2之间在电气上绝缘后也有较好的接触。在环2与回路11的引出线1a与返回线1b之间因而存在绝缘层13a（见图1和2）。
最好在环2的表面全部围绕着一个几乎与之平行的环形外屏蔽12。在环2与外屏蔽12之间可以有绝缘层13b。由于外屏蔽12的长度Z比环2的长度L长，因此环的前端和后端仍有部分被屏蔽。长度Z可为30毫米。具体说来，外屏蔽12是用冷轧钢板或铁镍合金深冲成型的。环2与外屏蔽12之间的绝缘层13b也起着加大二者之间间隙的作用，因而提高了外屏蔽12的屏蔽作用。这个间隙可以是0.05毫米。外屏蔽12就是为了起削弱环2高导磁。又易饱和的作用，当外来的磁场Ha很强时，环2本身也能有效地起着屏蔽作用。环2和外屏蔽12因而起着双重屏蔽作用。没有外屏蔽12时，由环2形成的屏蔽直到高达50安/厘米外磁场作用下仍然是不饱和的。当具有双重屏蔽时，由环2形成的屏蔽直到高达200安/厘米的外磁场作用下仍然可以不饱和。
如果铁心2;6采用铁镍合金，那未铁磁材料中的磁位降与气隙7、8和9上的磁位降相比较可以忽略不计。因此，高导磁材料的非线性，相位误差以及温度系数对测量用变换器的影响是非常轻微的。中间铁心柱6和磁场传感器3安装在托架上和/或放在盒10内，使得测量变换器的装配能够非常精密、简单而可靠。采用7、8和9三个气隙可以使得气隙的客差问题集中在二个外气隙8和9上，这里干扰最小，因为在外气隙8和9处的磁力线不再是平行和密集的相交，当磁力线通过把铁芯分开的气隙空间时，已经部分地分散。磁力线散开的愈严重，即外气隙8和9愈长，则这些客差问题就愈小。
本发明的第二，第三种方案与第一种方案的区别在于导电体1的形状。
在图3所示的结构中，导电体1至少形成二个U形回路11a和11b，二者很靠近且相互平行，在电气上是串联起来的，回路11a与11b的导体16，17和18，19分别大小相等且校准成相互平行。在回路11a与11b同一侧的二根引出线16与18以及在另一侧的二根返回线17与19分别安装在同一平面上，而且引出线平面与返回线平面彼此相邻。盒10和带有磁场传感器3的中间铁心柱6可以装在具有二根引出线16和18的平面与具有二根返回线17和19的平面之间。引出线与返回线位于盒10的附近。环2和外屏蔽12（如果存在的话）围绕着二个U形回路11a和11b。这种结构可以使铁心的励磁电流减为一半比如是50安培，而不需要改变铁心与盒10的形状。二个回路11a与11b通入一半电流所产生的磁场H与单个回路11通入全电流i所产生的磁场的大小相等。
另一种选择是：U形回路11a与11b也可以做成二个U形回路是对齐的，其中一个绕在另一个的上面。如果是这样，则在一侧的引出线16和18与在另一侧的返回线17和19顶部是相互重合的，而不是相互紧挨着的。因此引出线和返回线16至19差不多可以宽度增大一倍，而厚度减为一半。
在图4所示的本发明第三种方案中，导电体1由二根导体20与21所组成。导体20与21首先以某一方向各自穿过环2，然后两导体立体交叉，最后导体20与21又都从相反方向再次穿过环2。在环2的内部，两导体20与21是平行的。在交叉点处，两导体都是相互绝缘的。盒10和中间铁心柱6在两个方向上都是处于两导体20与21之间。例如两导体20与21做成一个与另一个重叠对齐。外屏蔽12再围绕在环2。
上述装置可以应用在美国电表中，并允许铁心2;6的励磁采用每个电流例如为200安培的二个独立的单相电流i1和i2，而不须改变盒10和铁磁体铁心2;6的结构。在极端的情况下，其中一个电流i1或i2可以等于零。导体20与21的这种结构能够使得二个电流i1和i2的变换系数相等。
最后，上述本发明的具体方案仅仅是用来作为一些解释。在不违背本发明的精神及后面的权利要求的范围时，技艺熟练的人可以演变出大量的可供选择的各种具体方案。