电能表
阅读：790发布：2020-05-12
专利汇可以提供电能表专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 的 电能 表具备下述 端子 单元和下述测量单元。上述端子单元具有将从外部电源供给的 电流 导入到负载的多个电 流线 、设置在上述多个电流线中的至少一个上而将流过负载的电流变换为与该电流成正比的 磁场 的线圈。上述测量单元具有产生与由上述线圈变换出的磁场成正比的 电压 的霍尔元件、检测上述多个电流线的电压的电压检测单元、以及根据由上述霍尔元件产生的电压和由上述电压检测单元检测出的电压计算出消耗电量的计算单元。根据上述 电能表 ，能够容易地进行更换操作。，下面是电能表专利的具体信息内容。
1.一种测定流向将从外部电源供给的电流导入到负载的多个电流线的消耗电量的电能表，其特征在于：
具备端子单元和测量单元，其中
上述端子单元具有：
在上述外部电源和上述负载之间，设置在上述多个电流线中的至少一个上而将流向负载的电流变换为与该电流成正比的磁场的线圈，
能够装卸地安装在上述端子单元上的测量单元具有：
与由上述线圈变换出的磁场磁结合而产生与该磁场成正比的电压的霍尔元件；
检测上述多个电流线的电压的电压检测单元；
根据由上述霍尔元件产生的电压和由上述电压检测单元检测出的电压计算出上述消耗电量的计算单元。
2.根据权利要求1所述的电能表，其特征在于：
上述霍尔元件被配置在上述线圈的内缘的外侧、并且在外缘的内侧。
3.根据权利要求2所述的电能表，其特征在于：
将多个上述霍尔元件配置在一个基板上，对称地配置多个上述霍尔元件。
4.一种测定流向将从外部电源供给的电流导入到负载的多个电流线的消耗电量的电能表，其特征在于：
具备端子单元和测量单元，
上述端子单元具有：
在上述外部电源和上述负载之间，设置在上述多个电流线中的至少一个上而将流向负载的电流变换为与该电流成正比的磁场的线圈；
对由上述线圈产生出的磁场进行传导的第一磁性体，
能够装卸地安装在上述端子单元上的测量单元具有：
与由上述线圈变换出的磁场磁结合而产生与该磁场成正比的电压的霍尔元件；
将与上述第一磁性体组合而由上述线圈产生出的磁场传导到上述霍尔元件的第二磁性体；
检测出上述多个电流线的电压的电压检测单元；
根据由上述霍尔元件产生出的电压和由上述电压检测单元检测出的电压计算出上述消耗电量的电能计算单元。
电能表
技术领域
[0001] 本发明涉及对被测量系统(measured system)的使用电量(electricenergy consumption)进行测量的电能表(electric energy meter)。
背景技术
[0002] 在电费的付款时使用对用户的电力使用量进行测量的电能表。电能表根据基于法规的审核制度而确定有效期间(validity period)。如果过了有效期间则需要更换电能表。在更换时，需要从供电用导线(electric supply line)卸下所安装的电能表，但如果卸下电能表，则供电用导线变得游离，难以进行更换操作。另外，更换操作也有在通电状态下进行的情况，难以进行更换操作。考虑到提高更换操作的操作性，还提出了主体单元(main unit)和端子单元(terminal unit)分离的电能表(日本特开昭62-12869号公报)。
发明内容
[0003] 在现有的电能表中，在更换时需要进行端子单元的许多螺钉的装卸操作，在频繁进行更换时，操作变得繁琐。因此，本发明的目的就在于：提供一种能够容易地进行更换操作的电能表。
[0004] 本发明的第一方面提供一种具备下述端子单元和下述测量单元的电能表。上述端子单元具有将从外部电源(external power source)供给的电流导入到负载(load)的多个电流线、设置在上述多个电流线中的至少一个上而将流过负载的电流变换为与该电流成正比的磁场的线圈。上述测量单元具有产生与由上述线圈变换出的磁场成正比的电压的霍尔元件(hall element)、检测上述多个电流线的电压的电压检测单元、以及根据由上述霍尔元件产生的电压和由上述电压检测单元检测出的电压计算出消耗电量的计算单元。
[0005] 本发明的第二方面提供一种具备下述端子单元和下述测量单元的电能表。上述端子单元具有将从外部电源(external power source)供给的电流导入到负载(load)的多个电流线、设置在上述多个电流线中的至少一个上而将流过负载的电流变换为与该电流成正比的磁场的线圈、以及对由上述线圈产生出的磁场进行传导的第一磁性体。上述测量单元具有产生与由上述线圈变换出的磁场成正比的电压的霍尔元件、将与上述第一磁性体组合而由上述线圈产生出的磁场传导到上述霍尔元件的第二磁性体、检测出上述多个电流线的电压的电压检测单元、以及根据由上述霍尔元件产生出的电压和由上述电压检测单元检测出的电压计算出消耗电量的电能表算单元。附图说明
[0006] 图1是本发明的电能表的实施例1的分离斜视图。
[0007] 图2A是实施例1的端子单元的正面图。
[0008] 图2B是图2A中的IIB-IIb线截面图。
[0009] 图3A是实施例1的测量单元的背面图。
[0010] 图3B是图3A中的IIIB-IIIB线截面图。
[0011] 图4A是实施例2的端子单元的正面图。
[0012] 图4B是图4A中的IVB-IVB线截面图。
[0013] 图5A是实施例2的测量单元的背面图。
[0014] 图5B是图5A中的VB-VB线截面图。
具体实施方式
[0015] 以下，说明本发明的电能表的实施例。
[0016] 参考图1～3B说明本发明的电能表的实施例1。本实施例的电能表是单相二线式的。
[0017] 如图1所示，组合端子单元(terminal unit)100和测量单元(measurement unit)150而构成电能表。
[0018] 测量单元150内置有测量并显示使用电量(electric energyconsumption)的测量电路等。另外，通过螺钉152a、152b将测量单元150的固定部件151a、151b分别固定在端子单元100的固定部件101a、101b上。测量单元150能够从端子单元100装卸。
[0019] 接着，基于图2A、2B说明端子单元100的构造。另外，为了能够很好地看到单元内部，图2A图示了除去了单元的外板的一部分的状态。
[0020] 如图2A所示那样，端子单元壳体(terminal unit casing)201由树脂等构成，保持各部件。第一侧电源侧用端子(first supply terminal)202由导电性金属构成，连接有与外部电源连接的第一侧电源侧导线(first supply line)。第一侧负载侧用端子(first load terminal)203由导电性金属构成，连接有与用户侧负载连接的第一侧负载侧导线。第二侧电源侧用端子204由导电性金属构成，连接有与外部电源连接的第二侧电源侧导线。第二侧负载侧用端子205由导电性金属构成，连接有与用户侧负载连接的第二侧负载侧导线。
[0021] 第一侧电流线206由1根铜线等构成。第一侧电流线206的一端与第一侧电源侧用端子202连接，另一端与第一侧负载侧用端子203连接。第一侧电流线206将电流从电源侧连通到负载侧。在第一侧电流线206的中间具有线圈207。线圈207可以卷为1圈也可以卷成多圈。第一侧电流线206被端子单元壳体201覆盖，无法从外部直接目视到。端子单元壳体201具有树脂厚度薄的线圈容纳部件(coil recess)208。如图2B所示那样，线圈207向前偏移使得容纳在线圈容纳部件208中。
[0022] 第二侧电流线209由1根铜线等构成。第二侧电流线209的一端与第二侧电源侧用端子204连接，另一端与第二侧负载侧用端子205连接。第二侧电流线209将电流从电源侧连通到负载侧。
[0023] 接着，根据图3A、3B说明测量单元150的构造。另外，图3A图示了除去了单元的外板的一部分的状态，使得能够很好地看到单元内部。
[0024] 如图3A所示那样，测量单元壳体251由聚碳酸脂等经得住风雨的树脂构成，覆盖内部电子部件等。在印刷基板(printed circuit board：PCB)252上安装(mount)电子部件等。
[0025] 霍尔元件253a、253b、253c、253d由半导体构成。霍尔元件253a、253b、253c、253d被封装在元件封装253e内。元件封装253e被安装在PCB252上。霍尔元件253a、253b、253c、253d接近端子单元100内的线圈207。从第一侧电源侧用端子202流向第一侧负载侧用端子203的电流通过霍尔元件253a、253b、253c、253d被变换为成正比的电压。
[0026] 第一侧电压端子254由导电性金属构成。第一侧电压端子254与端子单元100内的第一侧电流线206电连接。经由第一侧电压端子254检测出从外部向第一侧电源侧用端子202供给的电压。第一侧电压端子254通过端子单元100的导通孔255与第一侧电流线206接触。第一侧电压端子254通过金属材料所具有的弹性而维持接触状态。
[0027] 第二侧电压端子256由导电性金属构成。第二侧电压端子256与端子单元100内的第二侧电流线209电连接。经由第二侧电压端子256检测出从外部向第二侧电源侧用端子204供给的电压。第二侧电压端子256通过端子单元100的导通孔257与第二侧电流线209接触。第二侧电压端子256通过金属材料所具有的弹性而维持接触状态。
[0028] 电能表算部件(processing unit)258由A-D变换器、微计算机等半导体部件等构成。电能表算部件258将由霍尔元件253a、253b、253c、253d输出的电压(与从第一侧电源侧用端子202流向第一侧负载用端子203的电流成正比的电压)、第一侧电源侧用端子202和第二侧电源侧用端子204之间的电压(由第一侧电压端子254和第二侧电压端子256检测出)相乘而计算出被测量系统的使用电量。电能表算部件258显示计算出的使用电量。
[0029] 接着，说明本实施例的动作。
[0030] 端子单元100被安装在用户家的屋子墙面等上。第一侧电源侧用端子202和第二侧电源侧用端子204分别与来自供电公司的供电线连接。第一侧负载侧用端子205和第二侧负载侧用端子205与向屋内的负载供给电力的供电线连接。在电能表的有效期结束时和变更供电公司时等，端子单元100被保留在屋子墙面上，而只更换测量单元150。通过将旧的测量单元150从端子单元100卸下，将新的测量单元150安装到端子单元100上，来进行更换。
[0031] 说明测量单元150的安装。首先，将测量单元150与安装在屋子墙面上的端子单元100重合。接着，用螺钉152a、152b将测量单元150的固定部件151a、151b固定在端子单元
100的固定部件101a、101b上。螺钉152a、152b是带金属丝的密封螺钉(tamper-evident screw)。金属丝(未图示)被固定在小片(tab)102a、102b上而进行密封(tamper-evident seal)，保证不会未密封(unseal)。通过上述那样的步骤而将测量单元150固定在端子单元
100上。
100的固定部件101a、101b上。螺钉152a、152b是带金属丝的密封螺钉(tamper-evident screw)。金属丝(未图示)被固定在小片(tab)102a、102b上而进行密封(tamper-evident seal)，保证不会未密封(unseal)。通过上述那样的步骤而将测量单元150固定在端子单元
100上。
[0032] 如果将测量单元150固定在端子单元100上，则测量单元150的第一侧电压端子254和第二侧电压端子256通过设置在端子单元100上的导通孔255和导通孔257，分别与第一侧电流线206和第二侧电流线209电连接。经由第一侧电压端子254和第二侧电压端子256，由电能表算部件258检测出第一侧电源侧用端子202和第二侧电源侧用端子204之间的电压。
[0033] 另外，测量单元150的霍尔元件253a、253b、253c、253d与端子单元100的线圈207磁结合(magnetically coupled)，检测出与流过第一侧电流线206的电流对应的磁通，产生与电流成正比的电压。由电能表算部件258检测出该电压。
[0034] 霍尔元件253a、253b、253c、253d在一个基板上被配置在相互对称的位置上，它们的输出信号被并联连接。这样的被配置在一个基板上的霍尔元件的连接方式被称为直角连接(orthogonal connection)，能够减轻霍尔元件的偏移电压产生的影响。进而，形成在一个基板上的霍尔元件253a、253b、253c、253d被容纳在元件封装253e中。另外，用直流电压源(未图示)驱动霍尔元件253a、253b、253c、253d。
[0035] 霍尔元件253a、253b、253c、253d被配置在端子单元100的线圈的207的内缘的外侧，并且在外缘的内侧。霍尔元件253a、253b、253c、253d检测与芯片面(chip plane)平行的磁场。通过将霍尔元件253a、253b、253c、253d配置在上述的位置上，能够将霍尔元件253a、253b、253c、253d配置在线圈207产生的磁力线内，能够得到强的磁结合。
[0036] 端子单元壳体201的线圈容纳部件208的树脂厚度薄，因此能够得到霍尔元件253a、253b、253c、253d和线圈207之间的强的磁结合。
[0037] 接着，说明卸下测量单元150的情况。如上述那样，电能表由于用于电费的付款，所以根据法规等设置有有效期。在有效期结束时必须进行更换。另外，在电能表故障时也需要进行更换。在卸下测量单元150时，首先将密封螺钉的金属丝(未图示)从小片102a、102b卸下，卸下对端子单元100和测量单元150进行固定的螺钉152a、152b。接着，将测量单元150从端子单元100分离。第一侧电压端子254和第二侧电压端子256分别只与第一侧电流线206和第二侧电流线209接触，霍尔元件253a、253b、253c、253d与线圈207磁结合。因此，如果卸下2个螺钉152a、152b，则能够将测量单元150从端子单元100卸下。
[0038] 参考图4A～5B说明实施例。另外，本实施例的电能表是单相二线式的。另外，图4A、5A图示了除去了单元的外板的一部分的状态，使得能够很好地看到单元内部。
[0039] 在实施例1中，由端子单元100的线圈207产生的磁场直接施加在测量单元150的霍尔元件253a、253b、253c、253d上。与此相对，在本实施例中，由端子单元100的线圈产生的磁场经由铁等磁性体铁芯(magnetic core)作用于测量单元的霍尔元件。
[0040] 组合端子单元300(图4A、4B)和测量单元350(图5A、5B)而构成本实施例的电能表。
[0041] 测量单元350内置有测量使用电量并显示的测量电路等。测量单元350能够从端子单元300装卸。
[0042] 如图4A、4B所示那样，端子单元壳体301由树脂等构成，保持各部件。第一侧电流线302由1根铜线等构成。第一侧电流线302的一端与第一侧电源侧用端子202连接，另一端与第一侧负载用端子203连接。第一侧电流线302将电流从电源侧连通到负载侧。第一侧电流线302的中间具有线圈303。线圈303可以卷为1圈，也可以卷为多圈。
[0043] 第一铁心(first core)304由作为磁性体的金属等构成。第一铁心304具有将圆柱与圆板结合的形状。第一铁心304贯通端子单元300内的线圈303的中央，从端子单元300突出而被固定在端子单元壳体301上。第一铁心304与测量单元350内的后述的第二铁心353组合而构成铁心单元。铁心单元将在端子单元300内的线圈304产生的磁场传导到所述的霍尔元件355。
[0044] 如图5A、5B所示那样，测量单元壳体351由聚碳酸脂等经得住风雨的树脂构成，覆盖内部电子部件等。在PCB352上安装有电子部件等。PCB352具有用于使后述的第二铁心353贯通的C型的切口(slit)(未图示)。
[0045] 第二铁心353由作为磁性体的金属等构成。第二铁心353具有除去了圆筒杯的侧壁的一部分的形状。为了使端子单元300的电流线302通过而形成侧壁的缺口部分。第二铁心353的与底面相反的端从测量单元350突出而被固定在测量单元壳体351上。在将端子单元300和测量单元350组合时，第二铁心353围住线圈303的周围。
[0046] 在测量单元壳体351的背面上形成有用于使第一铁心304的突出部分贯通的圆形的孔354(图5B)。另外，在端子单元壳体301上形成有用于使第二铁心353的突出部分贯通的C型的切口305(图4B)。
[0047] 霍尔元件355由半导体构成。霍尔元件355经由由第一铁心304和第二铁心353构成的铁心单元接受由端子单元300内的第一侧电流线302的线圈304产生的磁场。从第一侧电源侧用端子202流向第一侧负载侧用端子203的电流通过霍尔元件355被变换为成正比的电压。将霍尔元件355安装在印刷基板352上使得与第二铁心353相接。霍尔元件355检测出与芯片面垂直的方向的磁场。
[0048] 第一侧电压端子254由导电性金属构成。第一侧电压端子254与端子单元300内的第一侧电流线302电连接。经由第一侧电压端子254检测出从外部供给第一侧电源侧用端子202的电压。第一侧电压端子254通过端子单元300的导通孔255与第一侧电流线302接触。第一侧电压端子254通过金属材料所具有的弹性而维持接触状态。
[0049] 第二侧电压端子256由导电性金属构成。第二侧电压端子256与端子单元300内的第二侧电流线209电连接。经由第二侧电压端子256检测出从外部供给第二侧电源侧用端子204的电压。第二侧电压端子256通过端子单元300的导通孔257与第二侧电流线209接触。第二侧电压端子256通过金属材料所具有的弹性而维持接触状态。
[0050] 电能表算部件258由A-D变换器、微计算机等半导体部件等构成。电能表算部件258将由霍尔元件355输出的电压(与从第一侧电源侧用端子202流向第一侧负载用端子
203的电流成正比的电压)、第一侧电源侧用端子202和第二侧电源侧用端子204之间的电压(由第一侧电压端子254和第二侧电压端子256检测出)相乘而计算出被测量系统的使用电量。电能表算部件258显示计算出的使用电量。
203的电流成正比的电压)、第一侧电源侧用端子202和第二侧电源侧用端子204之间的电压(由第一侧电压端子254和第二侧电压端子256检测出)相乘而计算出被测量系统的使用电量。电能表算部件258显示计算出的使用电量。
[0051] 如果将测量单元350安装在端子单元300上，则第二铁心353与贯通线圈303的中空部分的第一铁心304相接，形成所谓的豆荚型铁心(pod-core)。由第一侧电流线302的线圈303产生的磁场经由豆荚型铁心作用于霍尔元件355。通过豆荚型铁心，能够在霍尔元件355和线圈303之间进行更强的磁结合。
[0052] 将测量单元350与端子单元300装卸的方法与实施例1一样。第一侧电压端子254和第二侧电压端子256分别只与第一侧电流线302和第二侧电流线209接触，只组合第一铁心304和第二铁心353。因此，如果卸下2个螺钉152a、152b，则能够将测量单元350从端子单元300卸下。
[0053] 在由审核制度确定的有效期结束时进行电能表的更换操作，更换频度为10年等长期间。现在，用户只能从一个电力公司购买电力，在有效期中无法考虑变更电力公司。因此，原则上在有效期中不产生更换的必要性。但是，有可能促进电力自由化，而变得已经存在的电力公司以外的新的供电公司也可以销售电力。用户变得能够自由选择供电公司。在供电公司拥有电能表的所有权的情况下，在变更供电公司时有可能需要更换电能表。由于用户对有利的电费和服务的需求，所以也要考虑到频繁变更供电公司的情况。另外，根据各供电公司的不同，各供电公司为了向用户供给独自的费用标准和服务，对电能表的要求功能也可能不同。其结果是难以进行电能表的通用化。在现有的电能表中，在更换时需要进行端子单元的许多螺钉的装卸操作。因此，在频繁更换电能表时操作变得繁琐。
[0054] 根据上述实施例，通过很少个数的螺钉的装卸就能够更换测量单元150。另外，根据上述实施例，可以只更换测量单元150，因此不用如现有的更换操作那样使导线游离，能够容易地进行操作。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 电能转换系统 | 2020-05-11 | 139 |
| 电能表 | 2020-05-12 | 700 |
| 电能节省 | 2020-05-12 | 503 |
| 电能存储 | 2020-05-13 | 149 |
| 感应耦合式电能传输装置 | 2020-05-11 | 278 |
| 电能表 | 2020-05-13 | 930 |
| 一种用于智能电能表快速检定接线器 | 2020-05-11 | 968 |
| 电能储存 | 2020-05-12 | 588 |
| 电能触头 | 2020-05-13 | 830 |
| 三相智能电能表 | 2020-05-11 | 492 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
电能热门专利
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈