CN107294216A - 一种变电站磁场取能装置 - Google Patents
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Abstract
一种变电站磁场取能装置，包括：用于感应电压和输出电能的多匝铜质线圈和呈C型的第一段磁芯；还包括呈C型的第二段磁芯，所述的第一段磁芯与第二段磁芯相对放置、且第一段磁芯与第二段磁芯之间留有气隙。本发明可以安装在扁平的导线上，为用电器提供电能，不同安装方式的选取为取能装置的安装和维护带来了更大的灵活度。
Description
技术领域
本发明属于磁场取能装置，用于导线通电之后形成的磁场中进行取能，具体是一种变电站磁场取能装置。
背景技术
目前现有的磁场取能装置采用圆环形的磁芯[1]。整体装置包括：圆环形状的磁芯11和线圈12。该取能装置工作时，高电压导线从圆环磁芯中心处穿过，导线中的交变电流产生交变磁场使线圈感应出电压，并为用电器输出电能(如图1所示)。该装置不足之处是磁芯为圆环结构，因此只能适用于电流源为普通圆柱形导线的取能环境。然而在变电站的开关柜中，扁平形状的导线的应用十分广泛，但是上述取能装置因为形状的不匹配，无法以该种导线为电流源进行取能。
[1]刘亚东,盛戈皞,王又佳,等.基于功率控制法的电流互感器取电电源设计[J].电力系统自动化,2010,34(3):70-74。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种变电站磁场取能装置，解决了在扁平型导线上的安装问题。
本发明的技术解决方案如下：
一种变电站磁场取能装置，其特点在于，包括：用于感应电压和输出电能的多匝铜质线圈和呈C型的第一段磁芯；所述的线圈沿同一方向缠绕在第一段磁芯上，每两匝线圈的间距小，使得两匝线圈完全紧靠在一起，且保留有线圈抽头。
进一步，还包括呈C型的第二段磁芯，所述的线圈沿同一方向缠绕在第二段磁芯上，每两匝线圈的间距小，使得两匝线圈完全紧靠在一起，所述的第一段磁芯与第二段磁芯相对放置、且第一段磁芯与第二段磁芯之间留有气隙。
所述的气隙的长度为0.1mm至5mm。通过调整所述气隙的大小控制取能装置的最大输出电压和功率。
与现有技术相比，本发明的技术效果是：
1)由两段可分离的类C型磁芯为主体结构，因此可以安装在扁平的导线上，为用电器提供电能。不同安装方式的选取为取能装置的安装和维护带来了更大的灵活度。
2)可以通过调整气隙的大小从而控制取能装置的最大输出电压和功率；
3)可以通过调整气单端磁芯的尺寸从而控制取能装置的最大输出电压和功率。
附图说明
图1为现有技术中磁场取能装置的示意图。
图2为本发明的磁场取能装置的示意图。
图3为本发明的磁场取能装置的第I类安装模式示意图。
图4为本发明的磁场取能装置的第II类安装模式示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
请参阅图2，图2为本发明的磁场取能装置的示意图，如图所示，一种变电站磁场取能装置，包括：用于感应电压和输出电能的多匝铜质线圈1和呈C型的第一段磁芯2；所述的线圈沿同一方向缠绕在第一段磁芯上，每两匝线圈的间距小，使得两匝线圈完全紧靠在一起，且保留有线圈抽头。还包括呈C型的第二段磁芯3，所述的线圈沿同一方向缠绕在第二段磁芯上，每两匝线圈的间距小，使得两匝线圈完全紧靠在一起，所述的第一段磁芯2与第二段磁芯3相对放置、且第一段磁芯2与第二段磁芯3之间留有气隙。
多匝铜质线圈1用于感应电压和输出电能；两段可分离的类C型磁芯用于增强磁场取能装置内部的磁感应强度；线圈抽头4用于外接用电器或磁芯之间的互联；可以通过调整气隙的大小从而控制取能装置的最大输出电压和功率。当导线中流过交变电流产生交变磁场时，多匝线圈会感应出电压并将电能输出到用电器中；通过调整两段磁芯间的安装距离(气隙)，可以调节线圈输出电压和功率的范围。该发明装置可以在有交流磁场的空间中获取电能，并为用电器提供电能，且可分离的磁芯可以方便磁能装置在导线上的安装。
多匝线圈的特征：
A材料为铜质漆包线
B直径为0.15mm
C线圈沿同一方向缠绕在磁芯上，具体绕线方式见附图1。
D每两匝线圈的间距应该尽可能小，使两匝线圈完全紧靠在一起。
E当两端分离的磁芯需要用线圈的端口连接(串联)时，应使两段磁芯上线圈的绕线方向一致，从而保证输出电压和功率的最大化。
两段分离类C型磁芯的特征：
A形状为类C型
B材料为非晶磁芯
一般来讲，根据用电器所需功率或安装环境的不同，本发明中的取能装置有两种不同的安装方式。在两种安装方式下，磁芯、气隙和线圈抽头的特点各不相同。
I两段可分离类C型磁芯均安装在导线上(如图3)，该安装方式所具有的特征是：
A磁芯的几何参数可以根据扁平导线的几何特征进行适当改变。当扁平导线的宽度较大时，类C型磁芯的长边宽度可以增大以适应安装需求。
B两段磁芯间气隙的宽度直接影响取能装置的最大输出功率和输出电压。当用电器的额定功率和额定电压较大时，气隙的宽度可以适当缩小；当用电器的额定功率和额定电压较小时，气隙的宽度可以适当增大。可以根据取能环境的条件和用电器的电压、功率需求进行调节。
C根据用电器的额定电压和额定功耗，两段磁芯间的安装距离(气隙)的一般范围为0.1mm至5mm。
D该安装方式下，线圈存在四个抽头，为增大输出功率，可以将导线同侧的两个抽头连接实现两段磁芯上线圈的串联，增大输出电压和功率；另一侧的两个线圈抽头作为取能装置的输出。
II仅安装一段类C型磁芯在导线上(如图4)，该安装方式所具有的特征是：
A因为磁芯只有一段被安装在导线上，所以磁芯的尺寸与扁平导线的几何参数相对独立
B磁芯的几何参数可以根据用电器所需的电压和功率进行调整。磁芯的厚度和长度越大，其输出的电压和功率越大。
C该安装方式下，线圈只存在两个抽头，直接作为取能装置的输出端。
安装完成后，当导线中流过交变电流产生交变磁场时，多匝线圈会感应出电压并将电能输出到用电器中。在第I种安装方式下，通过调整两段磁芯间的安装间距，可以调节线圈输出电压和功率的范围。在第II种安装方式下，单侧的磁芯更加方便安装，且尺寸设计与导线的几何参数相对独立，可以适应更为复杂的安装环境。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种变电站磁场取能装置，其特征在于，包括：用于感应电压和输出电能的多匝铜质线圈(1)和呈C型的第一段磁芯(2)；所述的线圈沿同一方向缠绕在第一段磁芯上，每两匝线圈的间距小，使得两匝线圈完全紧靠在一起，且保留有线圈抽头。
2.根据权利要求1所述的变电站磁场取能装置，其特征在于，还包括呈C型的第二段磁芯(3)，所述的线圈沿同一方向缠绕在第二段磁芯上，每两匝线圈的间距小，使得两匝线圈完全紧靠在一起，所述的第一段磁芯(2)与第二段磁芯(3)相对放置、且第一段磁芯(2)与第二段磁芯(3)之间留有气隙。
3.根据权利要求2所述的变电站磁场取能装置，其特征在于，所述的气隙的长度为0.1mm至5mm。
4.根据权利要求2或3所述的变电站磁场取能装置，其特征在于，通过调整所述气隙的大小控制取能装置的最大输出电压和功率。
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