KR20240069074A - Power line energy harvesting device for serial-parallel coupling - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전력케이블에서 발생되는 자기에너지를 하베스팅하는 기술에 관한 것으로서, 일실시예에 따른 전력선 에너지 하베스팅 장치는 전력케이블에서 발생하는 자기에너지를 하베스팅하되, 코일이 권선되고 전력케이블이 통과하는 코어를 담을 수 있는 하우징, 상기 하우징의 일측에 형성되고, 하베스팅된 전력을 외부로 전달하기 위한 전력 커넥터, 인접한 하우징의 핀 커넥터에 전기적으로 연결되는 암수 핀 커넥터, 상기 암수 핀 커넥터의 전기적 연결을 온오프 제어하는 직병렬 전환 스위치, 인접한 하우징의 마그네틱 홀더에 자기력에 의해 고정되도록 서로 반대되는 극성을 갖는 암수 마그네틱 홀더를 포함할 수 있다. The present invention relates to a technology for harvesting magnetic energy generated from a power cable. The power line energy harvesting device according to one embodiment harvests the magnetic energy generated from the power cable, but the coil is wound and the power cable passes through. A housing capable of containing a core, a power connector formed on one side of the housing for transmitting harvested power to the outside, a male and female pin connector electrically connected to a pin connector of an adjacent housing, and electrical connection of the male and female pin connectors. It may include a series-parallel switch that controls on and off, and a male and female magnetic holder with opposite polarities so as to be fixed to the magnetic holder of an adjacent housing by magnetic force.
Description
본 발명은 전력케이블에서 발생되는 자기에너지를 하베스팅하는 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인접한 전력선 에너지 하베스팅 장치와 간편하게 직렬 또는 병렬 연결이 가능한 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a technology for harvesting magnetic energy generated from a power cable, and more specifically, to a technology that can be easily connected in series or parallel with an adjacent power line energy harvesting device.
일반적으로 전력 계통에 사용되는 커플링 장치는 상용 주파수를 차단하고, 고주파 영역의 통신 신호만을 전달하기 위한 목적으로 사용되기 때문에, 저주파 신호는 감쇄시키고, 고주파 신호의 특성을 향상시키는 방향으로 개발되어 왔다. 또한 변류기(Current Transformer; CT)의 응용인 경우에도, 이상적인 B-H 특성을 얻기 위해, 특히, 선형성을 개선하기 위한 방향으로 개발되어 왔다.In general, coupling devices used in power systems are used to block commercial frequencies and transmit only high-frequency communication signals, so they have been developed to attenuate low-frequency signals and improve the characteristics of high-frequency signals. . Also, in the case of current transformer (CT) applications, it has been developed to obtain ideal B-H characteristics, especially to improve linearity.
그러나, 이러한 커플링 장치들의 특성들은 커플링 장치를 전력 발생용으로 사용하게 되는 경우에는 무의미하게 되며, 특히, 상용 주파수를 감쇄시키는 특성은 전력 발생에서는 치명적이라고 할 수 있다. 따라서, 전력 발생용 변류기(Power CT)는 기존의 변류기들과는 반대의 특성을 같도록 구성하여야 한다.However, the characteristics of these coupling devices become meaningless when the coupling device is used for power generation, and in particular, the characteristic of attenuating the commercial frequency can be said to be fatal in power generation. Therefore, the current transformer for power generation (Power CT) must be configured to have the same characteristics as those of existing current transformers.
인덕터 또는 변류기 등의 응용에서는 선형성 및 고주파 영역에서의 신호 대 잡음비 등을 높이기 위해, 높은 포화 유도 특성이 요구되나, 전력원으로서의 분리형 변류기는 이와는 반대로 높은 포화 유도 특성은 오히려 높은 선로 전류에서 과도하게 높은 유도 전압을 유기하게 되기 때문에, 이를 처리하는데 많은 문제점을 야기한다.In applications such as inductors or current transformers, high saturation induction characteristics are required to increase linearity and signal-to-noise ratio in the high frequency region. However, in the case of a separate current transformer as a power source, on the contrary, the high saturation induction characteristics are excessively high at high line currents. Because induced voltage is induced, it causes many problems in dealing with it.
한편, 전력 변류기는 교류 AC 라인에서 동작하는 것이기 때문에, 자기 일반 선로에서 발생하는 자속 밀도의 형태도 또한 사인파(Sine Wave) 형태로 나타나고, 자기 포화가 발생하더라도, 이는 일시적인 현상에 불과하여 전원을 확보하는 데는 큰 문제가 되지 않으며, 오히려 높은 자기 포화도는 지나치게 높은 유도 기전력을 발생시키기 때문에, 발생한 전력을 관리하는데 무리를 가져오게 할 수 있다.Meanwhile, since the power current transformer operates on an alternating current AC line, the form of magnetic flux density generated in the magnetic general line also appears in the form of a sine wave, and even if magnetic saturation occurs, this is only a temporary phenomenon, ensuring power supply. This is not a big problem, but rather, high magnetic saturation generates excessively high induced electromotive force, which can make it difficult to manage the generated power.
전력 CT의 특성은 인덕터 또는 일반적인 코아와 달리, 선로에 저전류가 흐르는 경우 인덕터 또는 일반적인 코아에 비하여 높은 특성을 나타내고, 고전류가 흐르는 경우 과도한 유기 전압 발생을 방지하기 위해, 인덕터 또는 일반적인 코아에 비하여 높지 않은 포화 유도 특성을 갖도록 해야 한다.Unlike inductors or general cores, the characteristics of power CTs are higher than those of inductors or general cores when low currents flow in the line. In order to prevent excessive induced voltage from occurring when high currents flow, the characteristics of power CTs are not higher than those of inductors or general cores. It must have non-saturated induction characteristics.
일반적으로, 종래 기술의 자기에너지를 이용한 전력 CT 장치는 연자성체의 코일이 감겨진 코어를 몰딩 또는 케이스에 삽입하여 설치되며 CCTV, 케이블상태감시 센서 등 다양한 어플리케이션에 활용된다.In general, conventional power CT devices using magnetic energy are installed by inserting a core wrapped with a soft magnetic material into a molding or case, and are used in various applications such as CCTV and cable condition monitoring sensors.
그러나, 고압 전력케이블에 흐르는 부하전류는 일정하지 않고 도 1a 및 1b와 같이 계절별, 시간별 매우 상이하다.However, the load current flowing in the high-voltage power cable is not constant and is very different depending on the season and time as shown in Figures 1a and 1b.
도 1a는 계절별 부하전류의 변동 패턴을 나타내고, 도 1b는 일일 시간대별로 변하는 부하전류 패턴을 나타내는 도면이다.FIG. 1A shows a pattern of change in load current by season, and FIG. 1B is a diagram showing a pattern of load current that changes by time of day.
따라서 적정 발전량 이상을 위해서는 2개 이상의 직병렬 조합이 필요한 경우가 종종 있다. 그러나, 종래 기술의 에너지 하베스팅 장치는 복수개의 하베스터 장치를 단일 회로에 연결하여 쓸 수는 있으나 와이어의 수가 늘고 난잡하여 설치 시 불편하다는 문제점이 있다.Therefore, in order to achieve more than an appropriate amount of power generation, a series-parallel combination of two or more is often necessary. However, the energy harvesting device of the prior art can be used by connecting a plurality of harvester devices to a single circuit, but there is a problem in that the number of wires increases and is messy, making installation inconvenient.
본 발명은 하베스터 간 단순 핀 결합 식의 입출력 형태로 하베스터 직병렬 연결을 간편하게 함으로써 설치의 용이성을 향상시키는데 목적이 있다. The purpose of the present invention is to improve the ease of installation by simplifying the series-parallel connection of harvesters in the form of simple pin combination input and output between harvesters.
본 발명은 전력 변류기 설치 시 사용자가 편하게 설치할 수 있으며 배선이 적어 설치가 용이하며 유지보수를 위한 탈거 시 간편한 효과를 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to provide a convenient effect for users when installing a power current transformer, easy installation due to less wiring, and simple removal for maintenance.
일실시예에 따른 전력선 에너지 하베스팅 장치는 전력케이블에서 발생하는 자기에너지를 하베스팅하되, 코일이 권선되고 전력케이블이 통과하는 코어를 담을 수 있는 하우징, 상기 하우징의 일측에 형성되고, 하베스팅된 전력을 외부로 전달하기 위한 전력 커넥터, 인접한 하우징의 핀 커넥터에 전기적으로 연결되는 암수 핀 커넥터, 상기 암수 핀 커넥터의 전기적 연결을 온오프 제어하는 직병렬 전환 스위치, 인접한 하우징의 마그네틱 홀더에 자기력에 의해 고정되도록 서로 반대되는 극성을 갖는 암수 마그네틱 홀더를 포함할 수 있다.A power line energy harvesting device according to an embodiment harvests magnetic energy generated from a power cable, and includes a housing capable of containing a core through which a coil is wound and the power cable passes, formed on one side of the housing, and the harvested device. A power connector for transmitting power to the outside, a male and female pin connector electrically connected to the pin connector of an adjacent housing, a series-parallel switch to control the electrical connection of the male and female pin connector on and off, and a magnetic holder connected to the adjacent housing by magnetic force. It may include male and female magnetic holders having opposite polarities to be fixed.
일실시예에 따른 상기 하우징은, 힌지와 상기 힌지와 반대측에 형성되는 고정장치를 포함하는 힌지부를 더 포함하고, 상기 전력케이블에 탈부착되도록 상기 힌지에 의해 적어도 두개의 부분으로 분리되어 일부가 개방되고, 상기 전력케이블에 부착된 후에는 상기 고정장치에 의해 상기 두개의 부분이 고정되어 상기 전력케이블에 장착될 수 있다.The housing according to one embodiment further includes a hinge portion including a hinge and a fixing device formed on an opposite side of the hinge, and is separated into at least two parts by the hinge to be detachable from the power cable, and a portion is opened. , After being attached to the power cable, the two parts can be fixed by the fixing device and mounted on the power cable.
일실시예에 따른 상기 전력선 에너지 하베스팅 장치는 인접한 적어도 1개 이상의 전력선 에너지 하베스팅 장치와 상기 암수 핀 커넥터를 통해 전기적으로 연결되고, 상기 암수 마그네틱 홀더를 통해 물리적으로 연결되며, 상기 인접한 적어도 1개 이상의 전력선 에너지 하베스팅 장치와 직렬 연결된 경우, 복수개가 연결된 전력선 에너지 하베스팅 장치 중에서 적어도 하나의 전력선 에너지 하베스팅 장치의 전력 커넥터에서만 하베스팅된 전력을 수집하도록 전력 케이블이 결합될 수 있다.The power line energy harvesting device according to an embodiment is electrically connected to at least one adjacent power line energy harvesting device through the male and female pin connectors, is physically connected to the male and female magnetic holders, and is connected to the at least one adjacent power line energy harvesting device. When the above power line energy harvesting devices are connected in series, the power cable may be coupled to collect harvested power only from the power connector of at least one power line energy harvesting device among the plurality of connected power line energy harvesting devices.
일실시예에 따른 상기 직병렬 전환 스위치는, 상기 인접한 하우징의 핀 커넥터 간 전기적 연결을 개방 또는 단락되도록 암수 핀 커넥터의 연결을 제어하여, 인접한 전력선 에너지 하베스팅 장치와의 직렬 또는 병렬 연결을 스위칭할 수 있다.The series-parallel switch according to one embodiment controls the connection of the male and female pin connectors to open or short-circuit the electrical connection between the pin connectors of the adjacent housing, and switches the series or parallel connection with the adjacent power line energy harvesting device. You can.
일실시예에 따른 에너지 하베스팅 장치는 직렬 연결된 복수의 전력선 에너지 하베스팅 장치, 상기 복수의 전력선 에너지 하베스팅 장치 중에서 적어도 하나로부터, 상기 직렬 연결된 복수의 전력선 에너지 하베스팅 장치에서 하베스팅된 전력을 센싱하는 센서를 포함하고, 상기 직렬 연결된 복수의 전력선 에너지 하베스팅 장치는, 각각 구비된 암수의 핀 커넥터를 통해 전기적으로 연결되고, 각각 구비되고, 자기력을 갖는 암수의 마그네틱 홀더를 통해 물리적으로 고정될 수 있다.An energy harvesting device according to an embodiment includes a plurality of power line energy harvesting devices connected in series, and sensing power harvested from the plurality of power line energy harvesting devices connected in series from at least one of the plurality of power line energy harvesting devices. The plurality of power line energy harvesting devices connected in series may be electrically connected through male and female pin connectors, and may be physically fixed through male and female magnetic holders each having magnetic force. there is.
일실시예에 따르면, 하베스터 간 단순 핀 결합 식의 입출력 형태로 하베스터 직병렬 연결을 간편하게 함으로써 설치의 용이성을 향상시킬 수 있다.According to one embodiment, the ease of installation can be improved by simplifying the series-parallel connection of harvesters in the form of simple pin combination input and output between harvesters.
일실시예에 따르면, 전력선 에너지 하베스팅 장치 설치 시 사용자가 편하게 설치할 수 있으며 배선이 적어 설치가 용이하며 유지보수를 위한 탈거 시 간편한 효과를 제공할 수 있다.According to one embodiment, when installing a power line energy harvesting device, a user can install it easily, installation is easy because wiring is required, and it can provide a simple effect when removing it for maintenance.
도 1a는 계절별 부하전류의 변동 패턴을 나타내는 도면이다.
도 1b는 일일 시간대별로 변하는 부하전류 패턴을 나타내는 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 전력선 에너지 하베스팅 장치를 설명하는 도면이다.
도 3은 일실시예에 따른 전력선 에너지 하베스팅 장치의 측면도를 설명하는 도면이다.
도 4는 일실시예에 따른 전력선 에너지 하베스팅 장치의 정면도를 설명하는 도면이다.
도 5는 복수의 전력선 에너지 하베스팅 장치가 직렬 연결된 실시예를 설명하는 도면이다.
도 6은 복수의 전력선 에너지 하베스팅 장치가 직렬 연결된 회로 구조를 설명하는 실시예이다.Figure 1a is a diagram showing the variation pattern of load current by season.
Figure 1b is a diagram showing a load current pattern that changes depending on the time of day.
Figure 2 is a diagram explaining a power line energy harvesting device according to an embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating a side view of a power line energy harvesting device according to an embodiment.
FIG. 4 is a diagram illustrating a front view of a power line energy harvesting device according to an embodiment.
FIG. 5 is a diagram illustrating an embodiment in which a plurality of power line energy harvesting devices are connected in series.
Figure 6 is an embodiment illustrating a circuit structure in which a plurality of power line energy harvesting devices are connected in series.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.Specific structural or functional descriptions of the embodiments according to the concept of the present invention disclosed in this specification are merely illustrative for the purpose of explaining the embodiments according to the concept of the present invention. They may be implemented in various forms and are not limited to the embodiments described herein.
본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Since the embodiments according to the concept of the present invention can make various changes and have various forms, the embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in this specification. However, this is not intended to limit the embodiments according to the concept of the present invention to specific disclosed forms, and includes changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Terms such as first or second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are used solely for the purpose of distinguishing one component from another, for example, a first component may be named a second component, without departing from the scope of rights according to the concept of the present invention; Similarly, the second component may also be referred to as the first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected to or connected to the other component, but that other components may exist in between. It should be. On the other hand, when it is mentioned that a component is “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between. Expressions that describe the relationship between components, such as “between”, “immediately between” or “directly adjacent to”, should be interpreted similarly.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is only used to describe specific embodiments and is not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "include" or "have" are intended to designate the presence of a described feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof, and one or more other features or numbers, It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Terms as defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having meanings consistent with the meanings they have in the context of the related technology, and unless clearly defined in this specification, should not be interpreted in an idealized or overly formal sense. No.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the attached drawings. However, the scope of the patent application is not limited or limited by these examples. The same reference numerals in each drawing indicate the same members.
도 2는 일실시예에 따른 전력선 에너지 하베스팅 장치를 설명하는 도면이다.Figure 2 is a diagram explaining a power line energy harvesting device according to an embodiment.
일실시예에 따른 전력선 에너지 하베스팅 장치는 전력케이블에서 발생되는 자기에너지를 하베스팅할 수 있다. 또한, 하베스터 간 단순 핀 결합 식의 입출력 형태로 하베스터 직병렬 연결을 간편하게 함으로써 설치의 용이성을 향상시킬 수 있다.A power line energy harvesting device according to an embodiment can harvest magnetic energy generated from a power cable. In addition, the ease of installation can be improved by simplifying the series-parallel connection of harvesters with a simple pin-combined input/output type between harvesters.
이를 위해, 일실시예에 따른 전력선 에너지 하베스팅 장치는 코일이 권선되고 전력케이블이 통과하는 코어를 담을 수 있는 하우징(200)을 포함할 수 있다.To this end, the power line energy harvesting device according to one embodiment may include a housing 200 capable of containing a core through which a coil is wound and a power cable passes.
또한, 하우징(200)의 일측면에는 전력케이블로부터 발생하는 자기에너지를 하베스팅하기 위해, 전력 커넥터(210), 암수 핀 커넥터(221, 222), 직병렬 전환 스위치(230), 암수 마그네틱 홀더(241, 242)를 포함할 수 있다.In addition, on one side of the housing 200, in order to harvest the magnetic energy generated from the power cable, a power connector 210, male and female pin connectors 221 and 222, a series-parallel switch 230, and a male and female magnetic holder ( 241, 242).
먼저, 전력 커넥터(210)는 하베스팅된 전력을 외부로 전달할 수 있다.First, the power connector 210 can transmit harvested power to the outside.
예를 들어, 전력선 에너지 하베스팅 장치는 인접한 적어도 1개 이상의 전력선 에너지 하베스팅 장치와 암수 핀 커넥터(221, 222)를 통해 전기적으로 연결되고, 암수 마그네틱 홀더(241, 242)를 통해 물리적으로 연결될 수 있다. For example, the power line energy harvesting device may be electrically connected to at least one adjacent power line energy harvesting device through male and female pin connectors 221 and 222, and may be physically connected through male and female magnetic holders 241 and 242. there is.
또한, 인접한 적어도 1개 이상의 전력선 에너지 하베스팅 장치와 직렬 연결된 경우에는 복수개가 연결된 전력선 에너지 하베스팅 장치 중에서 적어도 하나의 전력선 에너지 하베스팅 장치의 전력 커넥터에서만 하베스팅된 전력을 수집하도록 전력 케이블이 결합될 수 있다.In addition, when connected in series with at least one adjacent power line energy harvesting device, the power cable may be coupled to collect harvested power only from the power connector of at least one power line energy harvesting device among the plurality of connected power line energy harvesting devices. You can.
또 다른 예로 직렬 연결된 적어도 둘 이상의 전력선 에너지 하베스팅 장치의 전력 커넥터에 전력 케이블이 연결되고, 연결된 모든 전력 케이블들 중에서 특정 전력 케이블을 통해서만 하베스팅된 전력을 선택적으로 수집할 수도 있다.As another example, a power cable may be connected to the power connector of at least two power line energy harvesting devices connected in series, and harvested power may be selectively collected only through a specific power cable among all connected power cables.
이를 위해서, 하베스팅된 전력을 수집하기 위한 전력 케이블을 선별하거나, 스케쥴링하는 제어기능을 구현하는 별도의 제어 모듈이 추가될 수도 있다.To this end, a separate control module that implements a control function to select or schedule power cables for collecting harvested power may be added.
암수 핀 커넥터(221, 222)는 암 핀 커넥터(221)와 수 핀 커넥터(222)를 포함하고, 암 핀 커넥터(221)는 인접한 전력선 에너지 하베스팅 장치의 하우징에 부착된 수 핀 커넥터(201)와 탈부착되는 형태로 전기적으로 연결이 가능하다.The male and female pin connectors 221 and 222 include a female pin connector 221 and a male pin connector 222, and the female pin connector 221 is a male pin connector 201 attached to the housing of an adjacent power line energy harvesting device. It can be electrically connected in a detachable form.
한편, 수 핀 커넥터(222)는 인접한 전력선 에너지 하베스팅 장치의 하우징에 부착된 암 핀 커넥터(203)와 탈부착되는 형태로 전기적으로 연결이 가능하다.Meanwhile, the male pin connector 222 can be electrically connected to the female pin connector 203 attached to the housing of an adjacent power line energy harvesting device in a detachable form.
직병렬 전환 스위치(230)는 암수 핀 커넥터의 전기적 연결을 온오프 제어할 수 있다. The series-parallel switch 230 can control the electrical connection of the male and female pin connectors on and off.
일례로, 직병렬 전환 스위치(230)는 인접한 하우징의 핀 커넥터 간 전기적 연결을 개방 또는 단락되도록 암수 핀 커넥터의 연결을 제어할 수 있고, 인접한 전력선 에너지 하베스팅 장치와의 직렬 또는 병렬 연결을 스위칭할 수 있다.For example, the series-parallel switching switch 230 can control the connection of male and female pin connectors to open or short-circuit the electrical connection between pin connectors of adjacent housings, and can switch series or parallel connection with adjacent power line energy harvesting devices. You can.
암수 마그네틱 홀더(241, 242)는 암 마그네틱 홀더(241)와 수 마그네틱 홀더(242)를 포함하고, 인접한 하우징의 마그네틱 홀더에 자기력에 의해 고정되도록 서로 반대되는 극성을 갖는다.The male and female magnetic holders 241 and 242 include a female magnetic holder 241 and a male magnetic holder 242, and have opposite polarities so that they are fixed to magnetic holders in adjacent housings by magnetic force.
한편, 하우징(200)은 힌지와 상기 힌지와 반대측에 형성되는 고정장치를 포함하는 힌지부를 더 포함할 수 있다. 힌지부는 전력케이블에 탈부착되도록 힌지에 의해 적어도 두개의 부분으로 분리되어 일부가 개방되고, 전력케이블에 부착된 후에는 고정장치에 의해 분리된 두개의 부분이 고정되어 전력케이블에 장착되도록 할 수 있다.Meanwhile, the housing 200 may further include a hinge portion including a hinge and a fixing device formed on the opposite side of the hinge. The hinge portion is separated into at least two parts by a hinge so that it can be attached and detached to the power cable, and a portion is opened. After being attached to the power cable, the two separated parts are fixed by a fixing device so that they can be mounted on the power cable.
도 3은 일실시예에 따른 전력선 에너지 하베스팅 장치의 측면도를 설명하는 도면이다.FIG. 3 is a diagram illustrating a side view of a power line energy harvesting device according to an embodiment.
본 명세서에서는 하우징(200)에 전력 커넥터(210), 암수 핀 커넥터(221, 222), 직병렬 전환 스위치(230), 암수 마그네틱 홀더(241, 242)가 포함된다고 설명하고 있으나, 이는 하우징(200)의 일측에 해당 구성요소들이 장착되거나, 형성되는 것을 모두 포함하는 의미로 해석될 수 있다. 즉, 하우징(200)과 각 구성요소들은 별도의 모듈로 서로 탈부착될 수도 있고, 최초에 고정된 형태로써 형성될 수도 있다.In this specification, it is explained that the housing 200 includes a power connector 210, male and female pin connectors 221 and 222, a series-parallel switch 230, and a male and female magnetic holder 241 and 242. However, this is because the housing 200 ) can be interpreted to include all of the components being mounted on or formed on one side. That is, the housing 200 and each component may be attached and detached as separate modules, or may be initially formed in a fixed form.
일실시예에 따른 전력선 에너지 하베스팅 장치는 하우징(304, 305)과 하우징(304, 305)의 일측면에 형성 또는 탈부착되는 형태로 전력 커넥터(301), 직병렬 전환 스위치(302, 310), 수 핀 커넥터(303), 암 핀 커넥터(311), 힌지(306), 수 마그네틱 홀더(308), 암 마그네틱 홀더(309)를 포함할 수 있다.The power line energy harvesting device according to one embodiment includes a housing 304, 305, a power connector 301 formed on or detached from one side of the housing 304, 305, a series-parallel switch 302, 310, It may include a male pin connector 303, a female pin connector 311, a hinge 306, a male magnetic holder 308, and a female magnetic holder 309.
일실시예에 따른 하우징(304, 305)은 내부에 코일이 권선된 코아가 삽입될 수 있다. 또한, 하우징(304, 305)은 상측 하우징(304)과 하측 하우징(305)으로 구분될 수 있고, 상측 하우징(304)과 하측 하우징(305)은 서로 분리되어 힌지(306)을 통해 일측이 열림과 닫힘의 형태로 움직일 수 있다.The housings 304 and 305 according to one embodiment may have a core with a coil wound inserted therein. In addition, the housings 304 and 305 can be divided into an upper housing 304 and a lower housing 305, and the upper housing 304 and the lower housing 305 are separated from each other and one side is opened through a hinge 306. It can move in the form of and closed.
이를 위해, 코어 역시 서로 다른 두 개의 유닛으로 절단된 코어가 사용될 수 있다.For this purpose, a core cut into two different units may be used.
예를 들어, 일측이 열리게 되면, 열린 부분인 힌지(306)의 반대쪽으로 전력 케이블(312)을 삽입할 수 있다.For example, when one side is opened, the power cable 312 can be inserted into the other side of the hinge 306, which is the open portion.
또한, 힌지(306)의 반대측면에는 고정장치(307)가 구비되고, 전력 케이블(312)이 하우징(304, 305) 내에 고정되는 경우 고정장치(307)를 통해 하우징(304, 305)의 움직임을 고정시킬 수 있다.In addition, a fixing device 307 is provided on the opposite side of the hinge 306, and when the power cable 312 is fixed within the housings 304 and 305, the housings 304 and 305 are moved through the fixing device 307. can be fixed.
직병렬 전환 스위치(302, 310) 중에서 직병렬 전환 스위치(302)는 수 핀 커넥터(303)의 온오프를 제어할 수 있다.Among the serial-parallel switching switches 302 and 310, the serial-parallel switching switch 302 can control the on/off of the male pin connector 303.
수 핀 커넥터(303)는 인접한 전력선 에너지 하베스팅 장치의 암 핀 커넥터와 전기적으로 연결될 수 있으며, 직병렬 전환 스위치(302)는 수 핀 커넥터(303)와 인접한 전력선 에너지 하베스팅 장치의 암 핀 커넥터가 전기적으로 연결되거나 단락될 수 있도록 스위칭할 수 있다.The male pin connector 303 may be electrically connected to the female pin connector of the adjacent power line energy harvesting device, and the series-parallel switch 302 has the male pin connector 303 and the female pin connector of the adjacent power line energy harvesting device. It can be switched to be electrically connected or shorted.
한편, 암 핀 커넥터(311)는 인접한 전력선 에너지 하베스팅 장치의 수 핀 커넥터와 전기적으로 연결될 수 있으며, 직병렬 전환 스위치(310)는 암 핀 커넥터(311)와 인접한 전력선 에너지 하베스팅 장치의 수 핀 커넥터가 전기적으로 연결되거나 단락될 수 있도록 스위칭할 수 있다.Meanwhile, the female pin connector 311 may be electrically connected to the male pin connector of the adjacent power line energy harvesting device, and the series-parallel switch 310 may be connected to the male pin connector of the power line energy harvesting device adjacent to the female pin connector 311. The connector can be switched to be electrically connected or shorted.
또한, 수 마그네틱 홀더(308)는 인접한 전력선 에너지 하베스팅 장치의 암 마그네틱 홀더와 전기적으로 연결될 수 있으며, 암 마그네틱 홀더(309)는 인접한 전력선 에너지 하베스팅 장치의 수 마그네틱 홀더와 전기적으로 연결될 수 있다.Additionally, the male magnetic holder 308 may be electrically connected to a female magnetic holder of an adjacent power line energy harvesting device, and the female magnetic holder 309 may be electrically connected to a male magnetic holder of an adjacent power line energy harvesting device.
도 4는 일실시예에 따른 전력선 에너지 하베스팅 장치의 정면도를 설명하는 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating a front view of a power line energy harvesting device according to an embodiment.
일실시예에 따른 하우징(304, 305)은 내부에 코일이 권선된 코아가 삽입될 수 있다. 이를 위해, 코어 역시 도면부호 410의 상부 코어와, 도면부호 420의 하부코어로 구분되는 서로 다른 두 개의 유닛으로 절단된 코어가 사용될 수 있다.The housings 304 and 305 according to one embodiment may have a core with a coil wound inserted therein. For this purpose, a core cut into two different units, namely an upper core at 410 and a lower core at 420, may be used.
또한, 하우징(304, 305)은 상부 코어(410)가 위치하는 상측 하우징(304)과 하부코어(420)가 위치하는 하측 하우징(305)으로 구분될 수 있고, 각각의 코어가 위치하는 상측 하우징(304)과 하측 하우징(305)은 서로 분리되어 힌지(306)을 통해 일측이 열림과 닫힘의 형태로 움직일 수 있다.In addition, the housings 304 and 305 can be divided into an upper housing 304 where the upper core 410 is located and a lower housing 305 where the lower core 420 is located, and the upper housing where each core is located (304) and the lower housing (305) are separated from each other and one side can be moved in the form of opening and closing through the hinge (306).
도 5는 복수의 전력선 에너지 하베스팅 장치가 직렬 연결된 실시예(500)를 설명하는 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating an embodiment 500 in which a plurality of power line energy harvesting devices are connected in series.
제1 전력선 에너지 하베스팅 장치(510), 제2 전력선 에너지 하베스팅 장치(520), 및 제3 전력선 에너지 하베스팅 장치(530)는 암 핀 커넥터 및 수 핀 커넥터를 통해 전기적으로 연결되고, 암 마그네틱 홀더와 수 마그네틱 홀더를 통해 물리적으로 서로 고정될 수 있다.The first power line energy harvesting device 510, the second power line energy harvesting device 520, and the third power line energy harvesting device 530 are electrically connected through a female pin connector and a male pin connector, and have a female magnetic They can be physically fixed to each other through a holder and a male magnetic holder.
이를 위해, 암 마그네틱 홀더와 수 마그네틱 홀더는 자기력에 의해 고정되도록 서로 반대되는 극성의 자기력을 가질 수 있다.To this end, the female magnetic holder and the male magnetic holder may have magnetic forces of opposite polarities so that they are fixed by magnetic force.
도면부호 501은 제1 전력선 에너지 하베스팅 장치(510)와 제2 전력선 에너지 하베스팅 장치(520) 간 암수 핀 커넥터를 통해 전기적으로 연결되는 부분에 해당하고, 도면부호 502은 제1 전력선 에너지 하베스팅 장치(510)와 제2 전력선 에너지 하베스팅 장치(520) 간 암수 마그네틱 홀더를 통해 물리적으로 고정되는 부분에 해당한다.Reference numeral 501 corresponds to a portion electrically connected between the first power line energy harvesting device 510 and the second power line energy harvesting device 520 through a male and female pin connector, and reference numeral 502 refers to the first power line energy harvesting device 520. It corresponds to a part that is physically fixed between the device 510 and the second power line energy harvesting device 520 through a male and female magnetic holder.
결합되는 전력선 에너지 하베스팅 장치의 개수는 해당 부분의 전력 케이블에서 하베스팅되는 전력량에 따라 조절될 수 있고, 1개의 전력선 에너지 하베스팅 장치가 사용될 수도 있으나, 전력 케이블에서 하베스팅되는 전력량이 적은 경우 복수의 전력선 에너지 하베스팅 장치가 전기적/물리적으로 자유롭게 결합되어 하베스팅에 이용될 수 있다.The number of power line energy harvesting devices that are combined can be adjusted depending on the amount of power harvested from the power cable of the corresponding part. One power line energy harvesting device may be used, but if the amount of power harvested from the power cable is small, multiple power line energy harvesting devices may be used. The power line energy harvesting device can be freely combined electrically and physically and used for harvesting.
도 6은 복수의 전력선 에너지 하베스팅 장치가 직렬 연결된 회로 구조(600)를 설명하는 실시예이다.FIG. 6 illustrates an embodiment of a circuit structure 600 in which a plurality of power line energy harvesting devices are connected in series.
일실시예에 따른 회로 구조(600)는 전력선 에너지 하베스팅 장치#1(601), 전력선 에너지 하베스팅 장치#2(602), 전력선 에너지 하베스팅 장치#3(603)가 직렬 연결된 구조로 형성될 수 있다.The circuit structure 600 according to one embodiment is formed by connecting power line energy harvesting device #1 (601), power line energy harvesting device #2 (602), and power line energy harvesting device #3 (603) in series. You can.
또한, 전력선 에너지 하베스팅 장치 중에서 어느 하나로부터는 전력 커넥터를 통해 하베스팅된 전력을 외부로 전달 할 수 있다.Additionally, harvested power can be transmitted externally from any one of the power line energy harvesting devices through a power connector.
도 6의 실시예에서는 전력선 에너지 하베스팅 장치#1(601)의 전력 커넥터를 통해 하베스팅된 전력을 외부 PM회로(620)를 통해 센서(610)로 전달할 수 있다.In the embodiment of FIG. 6 , power harvested through the power connector of power line energy harvesting device #1 (601) can be transmitted to the sensor 610 through the external PM circuit 620.
결국, 본 발명을 이용하면 하베스터 간 단순 핀 결합 식의 입출력 형태로 하베스터 직병렬 연결을 간편하게 함으로써 설치의 용이성을 향상시킬 수 있다.Ultimately, using the present invention, ease of installation can be improved by simplifying series-parallel connection of harvesters in the form of simple pin combination input and output between harvesters.
일실시예에 따르면, 전력선 에너지 하베스팅 장치 설치 시 사용자가 편하게 설치할 수 있으며 배선이 적어 설치가 용이하며 유지보수를 위한 탈거 시 간편한 효과를 제공할 수 있다.According to one embodiment, when installing a power line energy harvesting device, a user can install it easily, installation is easy because wiring is required, and it can provide a simple effect when removing it for maintenance.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described with limited drawings as described above, various modifications and variations can be made by those skilled in the art from the above description. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components are used. Alternatively, appropriate results may be achieved even if substituted or substituted by an equivalent.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents of the claims also fall within the scope of the claims described below.
Claims (5)
코일이 권선되고 전력케이블이 통과하는 코어를 담을 수 있는 하우징;
상기 하우징의 일측에 형성되고,
하베스팅된 전력을 외부로 전달하기 위한 전력 커넥터;
인접한 하우징의 핀 커넥터에 전기적으로 연결되는 암수 핀 커넥터;
상기 암수 핀 커넥터의 전기적 연결을 온오프 제어하는 직병렬 전환 스위치; 및
인접한 하우징의 마그네틱 홀더에 자기력에 의해 고정되도록 서로 반대되는 극성을 갖는 암수 마그네틱 홀더
를 포함하는 전력선 에너지 하베스팅 장치.In a power line energy harvesting device that harvests magnetic energy generated from a power cable,
A housing capable of containing the core through which the coil is wound and the power cable passes;
Formed on one side of the housing,
A power connector for transmitting harvested power to the outside;
A male and female pin connector electrically connected to a pin connector of an adjacent housing;
A series-parallel switch that controls the electrical connection of the male and female pin connectors on and off; and
Male and female magnetic holders with opposite polarities to be held by magnetic force in the magnetic holders of adjacent housings
A power line energy harvesting device comprising a.
상기 하우징의 일측에 형성되고,
힌지와 상기 힌지와 반대측에 형성되는 고정장치를 포함하는 힌지부를 더 포함하고,
상기 전력케이블에 탈부착되도록 상기 힌지에 의해 적어도 두개의 부분으로 분리되어 일부가 개방되고, 상기 전력케이블에 부착된 후에는 상기 고정장치에 의해 상기 두개의 부분이 고정되어 상기 전력케이블에 장착되는 포함하는 전력선 에너지 하베스팅 장치.According to paragraph 1,
Formed on one side of the housing,
It further includes a hinge portion including a hinge and a fixing device formed on an opposite side of the hinge,
It is separated into at least two parts by the hinge so that it can be detached from the power cable, and a part is opened, and after being attached to the power cable, the two parts are fixed by the fixing device and mounted on the power cable. Power line energy harvesting device.
상기 전력선 에너지 하베스팅 장치는 인접한 적어도 1개 이상의 전력선 에너지 하베스팅 장치와 상기 암수 핀 커넥터를 통해 전기적으로 연결되고, 상기 암수 마그네틱 홀더를 통해 물리적으로 연결되며,
상기 인접한 적어도 1개 이상의 전력선 에너지 하베스팅 장치와 직렬 연결된 경우,
복수개가 연결된 전력선 에너지 하베스팅 장치 중에서 적어도 하나의 전력선 에너지 하베스팅 장치의 전력 커넥터에서만 하베스팅된 전력을 수집하도록 전력 케이블이 결합되는 것을 특징으로 하는 전력선 에너지 하베스팅 장치.According to paragraph 1,
The power line energy harvesting device is electrically connected to at least one adjacent power line energy harvesting device through the male and female pin connectors, and is physically connected through the male and female magnetic holders,
When connected in series with at least one adjacent power line energy harvesting device,
A power line energy harvesting device, characterized in that a power cable is coupled to collect harvested power only from the power connector of at least one power line energy harvesting device among a plurality of connected power line energy harvesting devices.
상기 직병렬 전환 스위치는,
상기 인접한 하우징의 핀 커넥터 간 전기적 연결을 개방 또는 단락되도록 암수 핀 커넥터의 연결을 제어하여, 인접한 전력선 에너지 하베스팅 장치와의 직렬 또는 병렬 연결을 스위칭하는 것을 특징으로 하는 전력선 에너지 하베스팅 장치.According to paragraph 1,
The series-parallel conversion switch is,
A power line energy harvesting device, characterized in that switching the series or parallel connection with an adjacent power line energy harvesting device by controlling the connection of the male and female pin connectors to open or short the electrical connection between the pin connectors of the adjacent housings.
상기 복수의 전력선 에너지 하베스팅 장치 중에서 적어도 하나로부터, 상기 직렬 연결된 복수의 전력선 에너지 하베스팅 장치에서 하베스팅된 전력을 센싱하는 센서
를 포함하고,
상기 직렬 연결된 복수의 전력선 에너지 하베스팅 장치는,
각각 구비된 암수의 핀 커넥터를 통해 전기적으로 연결되고, 각각 구비되고, 자기력을 갖는 암수의 마그네틱 홀더를 통해 물리적으로 고정되는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅 장치.A plurality of power line energy harvesting devices connected in series;
A sensor that senses power harvested from at least one of the plurality of power line energy harvesting devices, the plurality of power line energy harvesting devices connected in series.
Including,
The plurality of power line energy harvesting devices connected in series,
An energy harvesting device characterized in that it is electrically connected through male and female pin connectors, and is physically fixed through male and female magnetic holders respectively provided and having magnetic force.
Priority Applications (2)
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|---|
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Also Published As
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