CN101965520A - 电流检测器以及使用其的电能表 - Google Patents

Abstract

电流检测器具备：形成环状电流通路(2a)的规定宽度(w1)的板状导体(4)，板状导体(4)在长度方向的中途折回而平行地对置；以及磁电变换元件(2)，设置在平行对置的上述导体(4；4a，4b)之间，以使感磁轴朝向上述导体(4)的宽度方向，并且磁电变换元件(2)的感磁轴方向的长度(a)构成为比上述导体的宽度(w1)小。

Description

电流检测器以及使用其的电能表

技术领域

本发明涉及通过磁电变换检测在导体中流动的电流的大小的电流检测器以及使用其的电能表。

背景技术

在以往的电子式电能表中，在电流测量部中使用具备图1所示那样的磁电变换元件的电流检测器(参照专利文献1)。该电流检测器具备形成环状电流通路1b的导体1、以贯通有在电流通路1b中流动的检测电流I所产生的磁通F的方式配置在环状电流通路1b的中心的磁电变换元件2、和为了将磁通F聚集而配置在磁电变换元件2的周围的强磁性体3。

该电流检测器的构造较简单，磁电变换元件的固定方法也较容易。因此，能够实现制造成本的降低。此外，由于该电流检测器在电流的检测中使用磁电变换元件，所以电流检测器的一次侧和二次侧电绝缘。因此，该电流检测器还可以起到保护连接在电流检测器的二次侧的电路的作用。

专利文献1：日本特开平05-223849号公报

发明内容

但是，上述以往的电流检测器因为由接近的导体中流动的被检测电流产生的磁场的相互干涉、外部噪声的影响、磁电变换元件的经年变化带来的位置的偏差等，有时不能进行正确的计量。

此外，如果为了提高检测灵敏度，而配置强磁性体，或者增加磁电变换元件的线圈的卷数，则电流检测器大型化，并且还有变得昂贵的问题。

本发明是为了消除上述问题而做出的，技术问题是提供一种能够进行正确的计量并且小型且便宜的电流检测器以及使用其的电能表。

为了解决上述问题，有关本发明的第一技术方案的电流检测器具备：形成环状电流通路的规定宽度的板状导体，该板状导体在长度方向的中途折回而平行地对置；以及磁电变换元件，设置在平行对置的上述导体之间，以使感磁轴朝向上述导体的宽度方向，并且该磁电变换元件的感磁轴方向的长度构成为比上述导体的宽度小。

根据有关本发明的第一技术方案的电流检测器，由于磁电变换元件的感磁轴方向的长度与上侧导体及下侧导体的宽度相比足够小，所以在磁电变换元件的感磁面上磁通密度变得大且均匀。因而，与以往的电流检测器相比，检测灵敏度提高。结果，能够进行正确的计量。进而，电流检测器能够小型且便宜地构成。

有关本发明的第二技术方案的电流检测器具备：U字形的板状导体，构成有形成环状的第一电流通路的规定宽度的第一导体和形成环状的第二电流通路的、具有与上述规定宽度相同的宽度的第二导体，上述第一导体在长度方向的中途折回而平行地对置，上述第二导体与上述第一导体连接，且在长度方向的中途折回而平行地对置；第一磁电变换元件，设置在平行对置的上述第一导体之间，以使感磁轴朝向上述第一导体的宽度方向，并且该第一磁电变换元件的感磁轴方向的长度构成为比上述第一导体的宽度小；以及与上述第一磁电变换元件串联连接的第二磁电变换元件，设置在平行对置的上述第二导体之间，以使感磁轴朝向上述第二导体的宽度方向，并且该第二磁电变换元件的感磁轴方向的长度构成为比上述第二导体的宽度小。

根据有关本发明的第二技术方案的电流检测器，第一磁电变换元件配置在形成第一电流通路的对置的第一导体之间，第二磁电变换元件配置在形成第二电流通路的对置的第二导体之间。并且，第一磁电变换元件和第二磁电变换元件串联连接。通过这样的结构，能够提高检测灵敏度。

此外，在有关本发明的第二技术方案的电流检测器中，优选的是，上述第二磁电变换元件与上述第一磁电变换元件极性相反地连接。

通过做成这样的结构，检测灵敏度提高，并且外部磁场的影响被消除。

此外，在有关本发明的第二技术方案的电流检测器中，优选的是，上述第一磁电变换元件和上述第二磁电变换元件配置为，各自的感磁轴为同一轴。

通过做成这样的结构，各磁电变换元件能够将相互干涉排除，能够提高检测灵敏度。

有关本发明的第三技术方案的电能表，具备：测量电流的电流测量部、测量电压的电压测量部、基于由上述电流测量部测量的电流和由上述电压测量部测量的电压运算电能的电能运算部、以及将由上述电能运算部运算出的电能输出的输出部。此时，上述电流测量部包括电流检测器，该电流检测器具备：形成环状电流通路的规定宽度的板状导体，该板状导体在长度方向的中途折回而平行地对置；以及磁电变换元件，设置在平行对置的上述导体之间，以使感磁轴朝向上述导体的宽度方向，并且该磁电变换元件的感磁轴方向的长度构成为比上述导体的宽度小。

有关本发明的第三技术方案的电能表是使用有关本发明的第一技术方案的电流检测器而构成的，与以往的电流检测器相比能够提高检测灵敏度，能够进行正确的计量，并且能够实现小型且便宜的结构。

附图说明

图1是用来说明在以往的电子式电能表中使用的电流检测器的图。

图2是有关本发明的实施例1的电流检测器的外观立体图。

图3是表示在有关本发明的实施例1的电流检测器中使用的磁电变换元件的图。

图4是表示在有关本发明的实施例1的电流检测器中使用的另一种磁电变换元件的图。

图5是用来说明有关本发明的实施例1的电流检测器的作用的图。

图6是将有关本发明的实施例1的电流检测器的效果与以往的电流检测器的效果比较表示的图。

图7是表示排列设置了有关本发明的实施例1的电流检测器的情况的例子的图。

图8是用来说明排列设置了有关本发明的实施例1的电流检测器的情况下的作用的图。

图9是表示有关本发明的实施例2的电流检测器的构造的图。

图10是表示在有关本发明的实施例2的电流检测器中使用的第一磁电变换元件和第二磁电变换元件的连接的图。

图11是表示使用有关实施例1或实施例2的电流检测器的电子式电能表的结构的块图。

具体实施方式

以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。另外，对于与在背景技术中说明的以往的电流检测器的结构部分相当的部分，赋予与在背景技术中使用的标号相同的标号来加以说明。

实施例1

图2所示的有关本发明的实施例1的电流检测器通过将具有规定的宽度w1的板状的导体4在长度方向的大致中央折回，构成以间隙h平行对置的上侧导体4a和下侧导体4b。这样，形成环状电流通路(以下称作“环电流通路”)2a。另外，环电流通路也可以通过切入而形成。

并且，磁电变换元件2设置在由上侧导体4a和下侧导体4b形成的间隙的中心部、即环电流通路2a的中心部。该磁电变换元件2设置为，对于通过在环电流通路2a中流动的被检测电流I而产生的磁场方向(图2中的右方向)具有检测灵敏度。具体而言，设置为，使磁电变换元件2的感磁轴为上侧导体4a及下侧导体4b的宽度方向。磁电变换元件2的感磁轴方向的长度a在图2中被夸张地描绘，但长度a与上侧导体4a及下侧导体4b的宽度w1相比足够小。

磁电变换元件2例如如图3所示，由卷线在磁芯8上的线圈7构成。该磁电变换元件2检测与磁芯8的感磁面9(正交于感磁轴的面)交链的磁通，输出对应于磁通密度的电流。另外，磁电变换元件2也可以使用图4所示那样的霍尔元件10。

在这样构成的有关实施例1的电流检测器中，如图2及图5所示，被检测电流I流过从下侧导体4b朝向上侧导体4a的环电流通路2a。通过该结构，将由上侧导体4a和下侧导体4b产生的磁通相加合成后的磁通从图5中的左侧朝向右侧贯穿磁电变换元件2。

因而，在有关实施例1的电流检测器中，与由磁电变换元件对通过被检测电流沿一个方向流过由直线状的导体构成的直线电流通路而产生的磁通进行检测的一般的电流检测器相比，检测灵敏度提高。

此外，磁电变换元件2构成为，其感磁轴方向的长度a与上侧导体4a及下侧导体4b的宽度w1相比足够小。因此，起到以下所述那样的作用及效果。

图6(a)是表示由以往的电流检测器产生的磁场的图。在该以往的电流检测器中，磁电变换元件2的感磁轴方向的长度与导体1b的厚度相比不能说是足够小。因此，在磁电变换元件2的感磁面上发生磁通的扩散，感磁面上的磁通密度较小。

相对于此，在有关实施例1的电流检测器中，磁电变换元件2的感磁轴方向的长度a与上侧导体4a及下侧导体4b的宽度w1相比足够小。因此，磁通密度在磁电变换元件2的感磁面上变得均匀且大。结果，有关实施例1的电流检测器与以往的电流检测器相比检测灵敏度提高。此外，有关实施例1的电流检测器中，即使在磁电变换元件2的感磁轴方向的位置中发生了偏差，磁电变换元件2的输出也不变化，所以能够补偿位置精度。

此外，磁电变换元件2的感磁轴方向的长度a与上侧导体4a及下侧导体4b的宽度w1相比足够小。因此，有关实施例1的电流检测器可以配置多个磁电变换元件2。此外，通过将多个磁电变换元件2配置在电流检测器中，能够得到高输出的检测信号。

考虑到在作为被检测电流I的最大值的交流60A(普及的电能表的额定值)流过的情况下能够抑制变形及发热这一点，上述导体4例如设为宽度w1＝12mm、厚度t＝1mm。通过采用这样的宽度及厚度，导体4中的电流密度增加，贯通磁电变换元件2的磁通增加。因此，磁电变换元件2的检测灵敏度提高。

此外，本发明者进行的实验的结果为，通过设置为环电流通路2a的切深长d＝40mm、环电流通路2a的间隙h＝2.5mm，可以确认贯通磁电变换元件2的磁通成为均匀。通过采用这样的尺寸的环电流通路2a，贯通磁电变换元件2的磁通变得均匀，磁电变换元件2的输出相对于磁电变换元件2向导体4的间隙方向的位置偏差的变动被抑制，所以能够补偿位置精度。

为了同时检测两个电流通路的被检测电流而排列设置有关上述实施例1的电流检测器的情况较多。图7是表示排列设置的电流检测器的图，图7(a)是外观立体图，图7(b)是俯视图，图7(c)是侧视图，图7(d)是正视图。

在此情况下，如果使用相同形状的导体4，则水平方向的磁通的泄露变少。因此，在测量两个被检测电流的情况下，具有即使两个电流检测器接近配置、电流检测器间的干涉也较少的优点。此外，如图7及图8所示，在将两个电流检测器排列设置的情况下，优选的是一个电流检测器的被检测电流I1的相位与另一个电流检测器的被检测电流I2的相位相反。如果这样，则在一个电流检测器和另一个电流检测器之间发生磁场的排斥。因此，电流检测器间的干涉变得更小。

实施例2

图9是表示有关本发明的实施例2的电流检测器的构造的图，图9(a)是外观立体图，图9(b)是俯视图，图9(c)是侧视图，图9(d)是正视图。有关本发明的实施例2的电流检测器通过将具有规定的宽度w2的U字形的板状导体5在长度方向的大致中央折回，形成以间隙h平行且分别对置的上侧导体和下侧导体。这样，规定宽度w1的第一导体5a形成第一环电流通路3a，规定宽度w1的第二导体5b形成第二环电流通路3b。

第一导体5a和第二导体5b通过将U字状的板状导体5折回而成形，在U字的底的部分连接。这些第一导体5a及第二导体5b分别具有相当于有关实施例1的电流检测器的构造(尺寸等)。

另外，U字形状及第一导体5a和第二导体5b也可以通过切入来形成。

第一磁电变换元件2设置在由第一导体5a的上侧导体和下侧导体形成的间隙的中心部、即第一环电流通路3a的中心部。此外，第二磁电变换元件6设置在由第二导体5b的上侧导体和下侧导体形成的间隙的中心部、即第二环电流通路3b的中心部。

第一磁电变换元件2设置为，对于通过在第一环电流通路3a中流动的电流而产生的磁场方向(图9(a)中的右方向)具有检测灵敏度，具体而言，使感磁轴成为第一导体5a的宽度方向，感磁轴方向为磁场方向。此外，第二磁电变换元件6设置为，对于通过在第二环电流通路3b中流动的电流而产生的磁场方向(图9(a)中的左方向)具有检测灵敏度，具体而言，使感磁轴成为第二导体5b的宽度方向，感磁轴方向为磁场方向。因而，第二磁电变换元件6的感磁轴方向成为与第一磁电变换元件2的感磁轴方向相反的方向。

第一磁电变换元件2及第二磁电变换元件6的各自的感磁轴方向的长度与上侧导体及下侧导体的宽度w1相比足够小。此外，第一磁电变换元件2和第二磁电变换元件6如图10所示，使感磁轴方向(图10中用黑圆表示的感磁面的位置)相反地串联连接。即，第一磁电变换元件2和第二磁电变换元件6极性相反地串联连接。

另外，第一磁电变换元件2及第二磁电变换元件6与有关实施例1的电流检测器同样，可以使用卷线在磁芯8上的线圈7、或者霍尔元件10而构成。

在这样构成的有关实施例2的电流检测器中，与有关实施例1的电流检测器同样，与如以往的电流检测器那样通过磁电变换元件检测由直线电流通路产生的磁通的情况相比，检测灵敏度提高。进而，在有关实施例2的电流检测器中，磁通密度在第一磁电变换元件2及第二磁电变换元件6的各自的感磁面中变得大且均匀。因此，有关实施例2的电流检测器与以往的电流检测器相比，检测灵敏度提高。

此外，除了这些效果以外，检测由第一环电流通路3a中流动的被检测电流I产生的磁通的第一磁电变换元件2与检测由第二环电流通路3b中流动的被检测电流I产生的磁通的第二磁电变换元件6串联连接。因而，第一磁电变换元件2的输出与第二磁电变换元件6的输出被叠加而成为大致2倍。因此，有关实施例2的电流检测器与上述有关实施例1的电流检测器相比，灵敏度提高。

进而，在有关实施例2的电流检测器中，对于来自外部的均匀磁场，通过第一磁电变换元件2和第二磁电变换元件6能够得到相同的输出。但是，由于将第一磁电变换元件2和第二磁电变换元件6连接以使它们的极性相反，所以各磁电变换元件的输出相互抵消。结果，能够避免外部磁场的干涉。

此外，将第一磁电变换元件2和第二磁电变换元件6配置为，各自的感磁轴为同一轴。因此，能够将各磁电变换元件2、6的相互干涉排除，检测灵敏度提高。

图11是表示使用上述有关实施例1或实施例2的电流检测器的电子式电能表的结构的块图。该电子式电能表具备电流测量部51、电压测量部52、电能运算部53、液晶显示部54、和LED(发光二极管)55。液晶显示部54及LED55对应于本发明的电子式电能表的输出部。

电流测量部51由上述有关实施例1或实施例2的电流检测器构成，测量在电子式电能表中流动的电流，并作为电流信号传送给电能运算部53。电压测量部52测量施加在电子式电能表上的电压，并作为电压信号传送给电能运算部53。

电能运算部53根据从电流测量部51传送来的电流信号、和从电压测量部52传送来的电压信号，求出电能，生成与该求出的电能成比例的脉冲信号，传送给液晶显示部54及/或LED55。由此，将电能显示在液晶显示部54及/或LED55上。

工业实用性

本发明能够在电子式电能表中使用。

Claims (5)

1.一种电流检测器，具备：

形成环状电流通路的规定宽度的板状导体，该板状导体在长度方向的中途折回而平行地对置；以及

磁电变换元件，设置在平行对置的上述导体之间，以使感磁轴朝向上述导体的宽度方向，并且该磁电变换元件的感磁轴方向的长度构成为比上述导体的宽度小。

2.一种电流检测器，具备：

U字形的板状导体，构成有形成环状的第一电流通路的规定宽度的第一导体和形成环状的第二电流通路的、具有与上述规定宽度相同的宽度的第二导体，上述第一导体在长度方向的中途折回而平行地对置，上述第二导体与上述第一导体连接，且在长度方向的中途折回而平行地对置；

第一磁电变换元件，设置在平行对置的上述第一导体之间，以使感磁轴朝向上述第一导体的宽度方向，并且该第一磁电变换元件的感磁轴方向的长度构成为比上述第一导体的宽度小；以及

与上述第一磁电变换元件串联连接的第二磁电变换元件，设置在平行对置的上述第二导体之间，以使感磁轴朝向上述第二导体的宽度方向，并且该第二磁电变换元件的感磁轴方向的长度构成为比上述第二导体的宽度小。

3.如权利要求2所述的电流检测器，

上述第二磁电变换元件与上述第一磁电变换元件极性相反地连接。

4.如权利要求2所述的电流检测器，

上述第一磁电变换元件和上述第二磁电变换元件配置为，各自的感磁轴为同一轴。

5.一种电能表，具备：测量电流的电流测量部、测量电压的电压测量部、基于由上述电流测量部测量的电流和由上述电压测量部测量的电压运算电能的电能运算部、以及将由上述电能运算部运算出的电能输出的输出部，

上述电流测量部包括电流检测器，该电流检测器具备：

形成环状电流通路的规定宽度的板状导体，该板状导体在长度方向的中途折回而平行地对置；以及

磁电变换元件，设置在平行对置的上述导体之间，以使感磁轴朝向上述导体的宽度方向，并且该磁电变换元件的感磁轴方向的长度构成为比上述导体的宽度小。

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