一种精密电流传感器-复审决定


发明创造名称:一种精密电流传感器
外观设计名称:
决定号:180254
决定日:2019-05-31
委内编号:1F251344
优先权日:
申请(专利)号:201510313379.6
申请日:2015-06-09
复审请求人:中国电力科学研究院 国家电网公司 国网内蒙古东部电力有限公司 江苏省电力公司电力科学研究院 国网青海省电力公司电力科学研究院
无效请求人:
授权公告日:
审定公告日:
专利权人:
主审员:马兵
合议组组长:汤利容
参审员:刘时雄
国际分类号:G01R19/00,G01R15/18
外观设计分类号:
法律依据:专利法第22条第3款
决定要点
:一项权利要求请求保护的技术方案与最接近的现有技术相比存在区别技术特征,如果该最接近的现有技术没有给出使用上述区别技术特征来解决相应技术问题的启示,目前也没有证据表明其为所属领域的公知常识,且该区别技术特征给该权利要求请求保护的技术方案带来了有益的技术效果,则该权利要求具备创造性。
全文:
本复审请求涉及申请号为201510313379.6,名称为“一种精密电流传感器”的发明专利申请(下称本申请)。申请人为原为中国电力科学研究院、国家电网公司,后变更为中国电力科学研究院、国家电网公司、国网内蒙古东部电力有限公司、江苏省电力公司电力科学研究院、国网青海省电力公司电力科学研究院。本申请的申请日为2015年06月09日,公开日为2015年08月19日。
经实质审查,国家知识产权局专利实质审查部门于2018年02月02日发出驳回决定,驳回了本申请,其理由是:权利要求1-4不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定中引用如下对比文件:
对比文件1:“双级电流互感器的原理及误差的分析”,彭琴娣,江苏电机工程,第14卷第1期,第29-31页,公开日为1995年01月31日。
驳回决定所依据的文本为:申请日2015年06月09日提交的说明书第1-5页、说明书摘要、摘要附图、说明书附图第1页;2017年12月04日提交的权利要求第1-4项。驳回决定所针对的权利要求书如下:
“一种精密电流传感器,包括闭环铁芯以及分别绕制在所述闭环铁芯两侧的绕组,其中一侧绕组与采样电阻相连;其特征在于:所述闭环铁芯包括同轴设置的主铁芯和辅助铁芯;所述绕组包括一次绕组、二次绕组和补偿绕组;所述主铁芯与所述辅助铁芯相叠合,所述一次绕组和二次绕组分别均匀绕制在叠合后的所述主铁芯与所述辅助铁芯的圆周两侧,所述补偿绕组均匀绕制在所述二次绕组侧的辅助铁芯的圆周上:所述精密电阻为高精度无感电阻;采样电阻包括精密电阻和辅助电阻;所述二次绕组两端分别连接所述精密电阻,所述补偿绕组两端分别连接所述辅助电阻;所述精密电阻的一端与所述辅助电阻的一端连接,其另一端以及所述辅助电阻的另一端作为所述传感器的电压输出端口;所述主铁芯和所述辅助铁芯为圆环铁芯。
2. 如权利要求1所述的一种精密电流传感器,其特征在于:
主铁芯、一次绕组、所述二次绕组和所述精密电阻组成所述传感器的第一级;辅助铁芯、一次绕组、所述二次绕组、所述补偿绕组和所述辅助电阻纽成所述传感器的第二级。
3. 如权利要求2所述的一种精密电流传感器,其特征在于:
所述一次绕组两端输入被测电流,所述被测电流经过所述传感器的第一级和第二级后分别在所述精密电阻和所述辅助电阻上产生电压降,所述精密电阻上的电压降同所述辅助电阻上电压降的矢量和为所述传感器的输出信号。
4. 如权利要求1所述的一种精密电流传感器,其特征在于:
所述补偿绕组和所述二次绕组均包括100匝漆包线绕组;所述一次绕组包括1匝漆包线绕组;所述精密电阻和所述辅助电阻的阻值均为IOQ。”
申请人(下称复审请求人)对上述驳回决定不服,于2018年05月02日向国家知识产权局提出了复审请求,并提交了权利要求书全文修改替换页。修改之处在于:将本申请说明书中第[0024]-[0032]段记载的部分内容加入到权利要求1中。复审请求人认为修改后的权利要求具备创造性。复审请求时修改的权利要求书如下:
“1. 一种精密电流传感器,包括闭环铁芯以及分别绕制在所述闭环铁芯两侧的绕组,其中一侧绕组与采样电阻相连;其特征在于:所述闭环铁芯包括同轴设置的主铁芯和辅助铁芯;
所述绕组包括一次绕组、二次绕组和补偿绕组;所述主铁芯与所述辅助铁芯相叠合,所述一次绕组和二次绕组分别均匀绕制在叠合后的所述主铁芯与所述辅助铁芯的圆周两侧,所述补偿绕组均匀绕制在所述二次绕组侧的辅助铁芯的圆周上;
所述精密电阻为高精度无感电阻;
采样电阻包括精密电阻和辅助电阻;所述二次绕组两端分别连接所述精密电阻,所述补偿绕组两端分别连接所述辅助电阻;
所述精密电阻的一端与所述辅助电阻的一端连接,其另一端以及所述辅助电阻的另一端作为所述传感器的电压输出端口;
所述主铁芯和所述辅助铁芯为圆环铁芯;
精密电阻6与二次绕组4两端连接,标称阻值Rn=10Ω,误差为εr1,即有:Z1=Rn(1 εr1),其中Z1为精密电阻6的阻抗。辅助电阻7与补偿绕组5两端连接,标称阻值Rn=10Ω,误差为εr2,即有:Z2=Rn(1 εr2),其中Z2为辅助电阻7的阻抗。精密电阻6和辅助电阻7串联后的电压降即为传感器的输出电压Uout,其与输入电流Iin之比即为电流电压实际转换比,记为Kiu,误差为εiu;
在本发明实施例中,设双级电磁单元结构电流传感器的额定变比为Kni,其中第一级误差为εi1,第二级误差为εi2,整体误差为εi,根据双级电磁单元结构电流传感器误差原理,εi=-εi1·εi2;
根据等效电路2,经数学推导得:

在实施例中,双级电磁单元结构电流传感器的第一级误差很容易达到或优于1×10-3,且通过合理选择电阻,可使|εr1-εr2|≤1×10-4,因此式(1)可以简化为:

经过实测,εr1=(25 2.2j)×10-6,εi=(2.8-1.5j)×10-6,并将Rn=10Ω,Kni=100一并带入式(2)得:
Kiu=[1 (28.3 0.7j)·10-6]·0.1Ω (3)
由式(2)得,εiu=(28.3 0.7j)·10-6;
该实施例方法适用于将100mA以上电流精密转换成所需电压,准确度可以达到0.002级甚至更高,频率适用范围:10Hz~500Hz,可用作电流精密测量用传感器,也可作为检定/校准普通电流电压传感器的标准装置使用。
2. 如权利要求1所述的一种精密电流传感器,其特征在于:
主铁芯、一次绕组、所述二次绕组和所述精密电阻组成所述传感器的第一级;辅助铁芯、一次绕组、所述二次绕组、所述补偿绕组和所述辅助电阻纽成所述传感器的第二级。
3. 如权利要求2所述的一种精密电流传感器,其特征在于:
所述一次绕组两端输入被测电流,所述被测电流经过所述传感器的第一级和第二级后分别在所述精密电阻和所述辅助电阻上产生电压降,所述精密电阻上的电压降同所述辅助电阻上电压降的矢量和为所述传感器的输出信号。
4. 如权利要求1所述的一种精密电流传感器,其特征在于:
所述补偿绕组和所述二次绕组均包括100匝漆包线绕组;所述一次绕组包括1匝漆包线绕组;所述精密电阻和所述辅助电阻的阻值均为IOQ。”
经形式审查合格,国家知识产权局于2018年05月24日依法受理了该复审请求,并将其转送至原专利实质审查部门进行前置审查。
原专利实质审查部门在前置审查意见书中坚持驳回决定。
随后,国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
在上述程序的基础上,合议组认为本案事实已经清楚,可以作出审查决定。
二、决定的理由
1、审查文本的认定
复审请求人在提出复审请求时提交了权利要求书的全文修改替换页。经审查,所作修改符合专利法第33条的规定。本复审请求审查决定所依据的审查文本为:申请日2015年06月09日提交的说明书第1-5页、说明书摘要、摘要附图、说明书附图第1页;2018年05月02日提交的权利要求第1-4项。
2、关于专利法第22条第3款
专利法第22条3款规定:创造性,是指与现有技术相比,该发明具有突出的实质性特点和显著的进步,该实用新型具有实质性特点和进步。
一项权利要求请求保护的技术方案与最接近的现有技术相比存在区别技术特征,如果该最接近的现有技术没有给出使用上述区别技术特征来解决相应技术问题的启示,目前也没有证据表明其为所属领域的公知常识,且该区别技术特征给该权利要求请求保护的技术方案带来了有益的技术效果,则该权利要求具备创造性。
具体到本案:
权利要求1要求保护一种精密电流传感器,对比文件1(参见“一、双级电流互感器的原理”部分第1-2段、图1)公开了一种双级电流互感器,有二个封闭环状的铁心(相当于本申请的闭环铁芯)和三个线圈绕组;铁心I为辅助铁心,铁心II为主铁心;一次线圈(相当于本申请的一次绕组)匝数N1,二次线圈(相当于本申请的二次绕组)匝数N2,补偿线圈(相当于本申请的补偿绕组)匝数Nb;N1、N2绕在铁心I和铁心II上(相当于分别绕制在闭环铁芯的绕组);N1和N2及铁心I构成第一级电流互感器;N1、N2、Nb和铁心II构成第二级电流互感器;N2=Nb,N2/N1=Kn;ZF1、ZF2分别为第一级、第二级外接负荷(包括联接导线电阻和接触电阻),Z为外接二次负载。由对比文件1图1可知,一次线圈和二次线圈分别均匀绕制在铁心I与铁心II的圆周上,补偿线圈均匀绕制在二次线圈侧的辅助铁心圆周上。
该权利要求与对比文件1的区别在于:
1)主铁芯和辅助铁芯为圆环铁芯,且同轴叠合设置,一次绕组和二次绕组位于主铁芯与辅助铁芯的圆周两侧。
2)采样电阻包括精密电阻和辅助电阻,所述精密电阻为高精度无感电阻,所述二次绕组两端分别连接所述精密电阻,所述补偿绕组两端分别连接所述辅助电阻,所述精密电阻的一端与所述辅助电阻的一端连接,其另一端以及所述辅助电阻的另一端作为所述传感器的电压输出端口;精密电阻6与二次绕组4两端连接,标称阻值Rn=10Ω,误差为εr1,即有:Z1=Rn(1 εr1),其中Z1为精密电阻6的阻抗。辅助电阻7与补偿绕组5两端连接,标称阻值Rn=10Ω,误差为εr2,即有:Z2=Rn(1 εr2),其中Z2为辅助电阻7的阻抗。精密电阻6和辅助电阻7串联后的电压降即为传感器的输出电压Uout,其与输入电流Iin之比即为电流电压实际转换比,记为Kiu,误差为εiu;设双级电磁单元结构电流传感器的额定变比为Kni,其中第一级误差为εi1,第二级误差为εi2,整体误差为εi,根据双级电磁单元结构电流传感器误差原理,εi=-εi1·εi2;
根据等效电路2,经数学推导得:

双级电磁单元结构电流传感器的第一级误差很容易达到或优于1×10-3,且通过合理选择电阻,可使
|εr1-εr2|≤1×10-4,因此式(1)可以简化为:

经过实测,εr1=(25 2.2j)×10-6,εi=(2.8-1.5j)×10-6,并将Rn=10Ω,Kni=100一并带入式(2)得:
Kiu=[1 (28.3 0.7j)·10-6]·0.1Ω (3)
由式(2)得,εiu=(28.3 0.7j)·10-6;
方法适用于将100mA以上电流精密转换成所需电压,准确度可以达到0.002级甚至更高,频率适用范围:10Hz~500Hz,可用作电流精密测量用传感器,也可作为检定/校准普通电流电压传感器的标准装置使用。
根据上述区别技术特征,可以确定该权利要求所要求保护的技术方案实际解决的技术问题分别是:
1)如何形成双级互感结构。
2)如何提高测量安全性和测量精度。
对于区别技术特征1):将双级电流互感器的主铁芯和辅助铁芯设计为圆环状且同轴叠合设置,并将一次侧、二次侧绕组分别绕制在上述铁芯的两侧,是所属领域的公知常识,所属领域技术人员容易想到将上述结构用于对比文件1公开的技术方案中,从而形成双级互感结构。
对于区别技术特征2),驳回决定和前置意见指出:
(1)ZF1、ZF2表征外接负荷包括导线电阻和接触电阻,其中接触电阻即相当于本申请中的采样电阻,其连接方式可由图1直接毫无疑义确定ZF1连接在二次绕组两端,ZF2连接在补偿绕组两端,ZF1的一端与ZF2的一端连接,二次负载Z的两端即为电压输出端口,从而认为权利要求1中“采样电阻包括精密电阻和辅助电阻,所述二次绕组两端分别连接所述精密电阻,所述补偿绕组两端分别连接所述辅助电阻,所述精密电阻的一端与所述辅助电阻的一端连接,其另一端以及所述辅助电阻的另一端作为所述传感器的电压输出端口”的技术特征已经被对比文件1公开。
(2)在高精密仪器设备中,使用无感电阻以防止高阻抗所产生的振荡造成电路损坏,根据实际测量精度要求,例如精度要求较高时,采用高精度电阻,是所属领域的常规技术手段。
对此,合议组认为:
(1)对比文件1虽然公开了ZF1、ZF2,但其分别为第一级、第二级外接负荷,包括联接导线电阻和接触电阻,即ZF1、ZF2均为导线电阻和接触电阻的等效电阻,并非用于进行二次侧电压测量的外接采样电阻。即使忽略ZF1、ZF2中的导线电阻成分,将其仅视为接触电阻并将ZF1、ZF2分别对应于本申请采样电阻中的精密电阻和辅助电阻,虽然对比文件1的图1公开了ZF1连接在二次线圈两端、ZF2连接在补偿线圈两端、ZF1的一端与ZF2的一端连接,但是对比文件1并未公开ZF1的另一端及ZF2的另一端作为传感器的电压输出端口,外接二次负载Z的两端也并不等同于ZF1的另一端及ZF2的另一端,因此对比文件1没有公开上述技术特征,也未给出采用ZF1的另一端及ZF2的另一端作为传感器的电压输出端口的技术启示。
(2)虽然采用精密电阻作为采样电阻属于公知常识,基于该公知常识,所属领域技术人员容易想到将精密电阻作为对比文件1中的外接二次负载Z,但是并没有动机改变对比文件1的技术方案,在双级电流互感器的二次侧采用外接的精密电阻和辅助电阻测量电压,并采用上述区别技术特征中的连接方式构成电压输出端口。综上,对比文件1没有给出采用上述区别技术特征的启示,目前也没有证据表明该区别技术特征是所属领域的公知常识。该区别技术特征作为整体,通过其限定的具体的连接方式进行电压测量,进而选取适当精密电阻和辅助电阻的电阻值,提高了测量的安全性,降低了电阻误差对测量精度造成的影响,提高了测量精度。因此,权利要求1所要求保护的技术方案相对于对比文件1具有突出的实质性特点和显著的进步,因而具备专利法第22条第3款规定的创造性。
在权利要求1具备创造性的情况下,从属权利要求2-4也具备专利法第22条第3款规定的创造性。
根据以上事实和理由,合议组作出以下审查决定。
三、决定
撤销国家知识产权局于2018年02月02日对本申请作出的驳回决定。由国家知识产权局原专利实质审查部门在本复审请求审查决定所针对的文本的基础上对本申请继续进行审查。
如对本复审请求审查决定不服,根据专利法第41条第2款的规定,复审请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。


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