專利名稱：用于電力線通信的電感耦合器的殼體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力線通信，并且尤其涉及用于電力線通信的數(shù)據(jù)耦合 器的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
電力線通信(PLC),也被稱為寬帶電力線(BPL),是一種通過(guò)現(xiàn)有 的電力線，也就是傳輸電流的導(dǎo)線，以高頻完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)。用于 PLC的數(shù)據(jù)耦合器在電力線與例如調(diào)制解調(diào)器的通信設(shè)備之間耦合數(shù)據(jù) 信號(hào)。
這種數(shù)據(jù)耦合器的一個(gè)例子是電感耦合器，所述電感耦合器包括磁 芯和纏繞在磁芯部分的線圏。電感耦合器用作變壓器，其中，所述磁芯 位于電力線上，以使得電力線作為變壓器的初級(jí)線圏，以及電感耦合器 的線圏為變壓器的次級(jí)線圈。
磁芯典型地由例如鐵氧體、能量金屬(powered metal)的磁性材料 或納米材料構(gòu)成。磁芯通過(guò)與電力線的接觸通電并且需要與次級(jí)線圈絕 緣。典型地，通過(guò)將磁芯和次級(jí)線圏嵌入到例如硅的電絕緣材料內(nèi)，磁 芯和次級(jí)線圈絕緣。
有時(shí)，電力應(yīng)用司線員(electric utility lineman)可能需要在例如高 壓電力線的帶電介質(zhì)上安裝電感耦合器。在這種情況下，電感耦合器需 要滿足安全性要求，以避免傷害執(zhí)行安裝、維護(hù)或拆除上述裝置的人員。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種電感耦合器，所述電感耦合器包括(a)殼體，所 述殼體具有縱向延伸穿過(guò)所述殼體的孔、沿所述殼體的側(cè)面縱向延伸 的間隙，以及能夠使所述間隙打開(kāi)或閉合的柔性區(qū)域，其中當(dāng)所述間隙
5被打開(kāi)時(shí)，通過(guò)將所述導(dǎo)體穿過(guò)所述孔使得所述電感耦合器安裝在導(dǎo)體
上。所述電感耦合器還包括(b)磁芯；以及(c)線圏，所述線圏繞在 所述磁芯的一部分周圍。所述磁芯和所述線圈固定到所述殼體上，從而 所述磁芯的位置和所述線圏的位置彼此相對(duì)地保持，當(dāng)所述電感耦合器 被安裝在所述導(dǎo)體上時(shí)，通過(guò)所述磁芯在所述導(dǎo)體和所述線圏之間耦合 信號(hào)。


圖l是在打開(kāi)位置的電感耦合器的三維視圖； 圖1A是在部分閉合位置的圖1的電感耦合器的三維視圖； 圖IB是在完全閉合位置的圖1的電感耦合器的三維^L圖； 圖2是圖1的電感耦合器的剖視圖3是位于電力線周圍的在部分打開(kāi)位置的電感耦合器的三維視圖； 圖4是設(shè)有橡膠條的電感耦合器的三維視圖； 圖4A是電力線上的在關(guān)閉位置的圖4的電感耦合器的三維視圖； 圖5是在打開(kāi)位置的電感耦合器的三維視圖6是臨近電力線的電感耦合器和帶電操作桿(hot stick)的三維視
圖6A是利用帶電操作桿保持在打開(kāi)位置的圖6的電感耦合器的三維 視圖6B是位于電力線上的在部分打開(kāi)位置的圖6的電感耦合器的三維 視圖6C是位于電力線上的在閉合位置的圖6的電感耦合器的三維視圖； 圖7是一種電感耦合器的三維視圖。
具體實(shí)施例方式
在PLC系統(tǒng)中，電力電流典型地通過(guò)電力線以50-60Hz范圍的頻率 傳輸。在低壓線^^中，電力電流以大約90至600伏特之間的電壓傳輸， 在中等電壓線路中，電力電流以大約2400至35000伏特之間的電壓傳輸。數(shù)據(jù)信號(hào)的頻率大于或等于1兆赫茲(MHz),數(shù)據(jù)信號(hào)的電壓范圍從幾
伏特到幾十伏特。
圖1是電感耦合器100在打開(kāi)位置的三維視圖，其被定位成安裝在 電力線150和155上。電感耦合器100包括殼體105,所述殼體是一片式、 單一主體(uni-body)結(jié)構(gòu)。殼體105由硬塑料材料、彈性材料或彈力材 料構(gòu)成。彈性材料能夠在拉伸或變形之后部分或全部恢復(fù)到原始長(zhǎng)度或 形狀。彈性材料優(yōu)選地具有利用ASTMD1456-86測(cè)試方法，也就是在特 定應(yīng)力下針對(duì)橡膠延伸性能的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法大約10%至大約900%的延 伸率。當(dāng)彈性變形時(shí)彈力材料吸收能量，并且隨后在卸載時(shí)可恢復(fù)地釋 放能量。
殼體105包括孔103,所述孔沿縱向穿過(guò)殼體105。電力線150和155 穿過(guò)所述孔103。殼體105還包括^f茲芯200 (在圖2中示出)以及包圍在 磁芯200周圍的線圈145 (winding)。線圈145從殼體105突出并且連接 到PLC系統(tǒng)中的其他電子設(shè)備(未示出)。電感耦合器IOO作為變壓器， 其中，例如，電力線150是初級(jí)線圏，線圈145是次級(jí)線圈，并且通過(guò) i茲芯200在電力線150和線圏145之間耦合信號(hào)。
殼體105具有沿殼體105的側(cè)面縱向延伸的間隙108(以虛線表示)。 間隙108位于面107和面109之間。殼體105具有允許面107和109(a) 彼此隔開(kāi)從而打開(kāi)間隙108,或(b)彼此相向從而閉合間隙108的柔性 區(qū)域130。因此，柔性區(qū)域130與4交鏈的功能相似。在圖1中，間隙108 以打開(kāi)位置示出。
殼體105包括帶115和凸起110。帶115在接頭129處與殼體105連 接，并且所述帶115具有孔洞120、凹槽125和凹槽127。帶115可以配 置為殼體105的整體部件或在接頭129處與殼體105連接的非整體部件。 殼體105還包括具有一對(duì)凸緣即凸緣135的端面。電纜接頭140( cable tie) (圖l所示的兩個(gè))位于凸緣135上。下面參考圖1A和1B描述帶115、 孔洞120、凹槽125、凹槽127、凸起IIO、凸緣135和電纜接頭140的 重要性。
圖1A是電感耦合器IOO在部分閉合位置的三維視圖。帶115朝向凸
7起110彎曲以使得凹槽125與凸起110接合。電纜接頭140是自接合的 (self-engaged),并且形成為包圍凸緣135周界。如果電纜接頭140收緊， 所述周界減小，因此拉拽凸緣135彼此相向。
圖1B是安裝在電力線150和155上的處于完全閉合結(jié)構(gòu)的電感耦合 器100的三維視圖。電纜接頭140被收緊以使得殼體105閉合。帶115 已經(jīng)彎曲成使得凹槽127與凸起110接合。電纜接頭140中的張力為將 電力線150和155捆綁在一起提供了附加支持。
圖2是電感耦合器100在打開(kāi)位置的剖視圖。如前面提到的，電感 耦合器100包括 磁芯200。 一磁芯200配置有芯部200A和芯部200B。柔 性區(qū)域130允許半芯200A和200B彼此相對(duì)移動(dòng)。將磁芯200配置為兩 部分，即，芯部200A和芯部200B,便于電力線150上的電感耦合器100 的布置。芯部200A、芯部200B以及線圏145的環(huán)部由殼體105包圍。 從而，殼體105保持線圈145、芯部200A和芯部200B之間的空間關(guān)系。 也就是說(shuō)，磁芯200和線圏145被固定到殼體105,使得磁芯200的位置 和線圈145的位置相對(duì)于彼此保持。
為了將電感耦合器IOO安裝在電力線150和155上，或?yàn)榱藢㈦姼?耦合器IOO從電力線150和155上移除，司線員可以使用通常稱為 "帶電操作桿(hot stick)"的長(zhǎng)絕緣工具。帶電操作桿具有接合孔洞120 的鉤子，以使得司線員移動(dòng)帶115以便凹槽125或凹槽127接合凸起110 或與凸起110脫開(kāi)。
盡管圖1、 1A、 1B和2示出了安裝在兩根電力線，即電力線150和 155上的電感耦合器100,電感耦合器IOO可以安裝在單根電力線上，并 且更通常地可以安裝在 一根或多根電力線上。
在回顧中，電感耦合器100包括殼體105、磁芯200和線圈145?？?103縱向延伸穿過(guò)殼體105，并且間隙108沿面107和109之間的殼體105 的側(cè)面縱向延伸。柔性區(qū)域130使得間隙108能夠打開(kāi)或關(guān)閉。柔性區(qū) 域130可以是例如鉸鏈。當(dāng)被打開(kāi)時(shí)，間隙108允許電感耦合器100安 裝到穿過(guò)孔103的導(dǎo)體上。線圏145繞在磁芯200的一部分上。進(jìn)一步 地，磁芯200和線圈145以這樣的方式固定到殼體105上，以保持彼此的相對(duì)位置。當(dāng)電感耦合器100被安裝在導(dǎo)體上時(shí)，所述電感耦合器通 過(guò)磁芯200在導(dǎo)體和線圈145之間耦合信號(hào)。
圖3是安裝在電力線350和電力線355周圍的在部分打開(kāi)位置的電 感耦合器300的三維視圖。電感耦合器300包括殼體305,所述殼體具有 縱向延伸穿過(guò)殼體305的孔303。電感耦合器300還包括萬(wàn)茲芯200 (在圖 3中未示出)和線圏145 (在圖3中未示出)。電力線350和355穿過(guò)所 述孔303。線圏145包圍在,茲芯200的一部分周圍。來(lái)自線圈145的導(dǎo) 線345從殼體305突出并連接到PLC系統(tǒng)的元件(未示出)上。
殼體105是一片式、單一主體結(jié)構(gòu)，并且由硬塑料材料、彈性材料 或彈力材料構(gòu)成。殼體305提供磁芯200的結(jié)構(gòu)支撐。殼體305還具有 柔性區(qū)域330、帶315、凸起310和凸緣335。帶315從殼體305延伸， 并在接頭329處與所述殼體305連接。帶315具有孔洞320和凹槽325。 凸起310和凹槽325配置為彼此接合。用戶可以在孔洞320處獲得帶315 上的把手，并且通過(guò)拉動(dòng)所述把手，使得帶315繞接頭329彎曲，并且 因此使得凹槽325和凸起310接合，以將電感耦合器300固定在閉合結(jié) 構(gòu)中。
每個(gè)凸緣335包括孔337。 一個(gè)電纜接頭340穿過(guò)所述在一個(gè)凸緣 335上的孔337,并且另 一個(gè)電纜接頭340穿過(guò)另 一個(gè)凸緣335上的孔， 以將電力線350和355與電感耦合器300彼此固定。
盡管圖3表示出電感耦合器300安裝在兩根電力線上，即電力線350 和355上，并且電纜接頭340收緊在電力線350和355周圍，但電感耦 合器300還可以安裝在單根電力線上，并且更通常地，安裝在一根或多 根電力線上，并且電纜接頭340收緊在一根或多根電力線周圍。
圖4是電感耦合器400的三維視圖。電感耦合器400類似于電感耦 合器300,因?yàn)殡姼旭詈掀?00包括殼體405、帶415、凹槽425、凸起 410和凸緣435。殼體405是一片式、單一主體結(jié)構(gòu)，并且由硬塑料材料、 彈性材料或彈力材料構(gòu)成。不同于電感耦合器300，電感耦合器400包括 橡膠條440 (如圖4中所示的兩個(gè))。橡膠條440將凸緣435包圍在一個(gè) 周界中。當(dāng)電力線450在橡膠條440上施加接觸力時(shí)，在橡膠條440上
9的產(chǎn)生的張力使得所述周界減小，以使得凸緣435被彼此相向拉拽。
圖4A是圍繞電力線450的在閉合位置的電感耦合器400的三維視 圖。橡膠條440靠著電力線450施加張力，并且凸起410接合凹槽425。 圖5是電力線550附近的在打開(kāi)結(jié)構(gòu)中的電感耦合器500的三維視 圖。電感耦合器500具有殼體505,所述殼體包括縱向穿過(guò)殼體505的孔 503、沿殼體505的側(cè)面縱向延伸的間隙508和柔性區(qū)域530。殼體505 是一片式、單一主體結(jié)構(gòu)，并且由硬塑料材料、彈性材料或彈力材料構(gòu) 成。電感耦合器500類似于電感耦合器400,除了電感耦合器500采用驅(qū) 動(dòng)器540( actuator X圖5中所示的兩個(gè))取代凸緣435周圍的橡膠條440。 驅(qū)動(dòng)器540是一體驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，即，殼體505的一體部分。采用非一體驅(qū) 動(dòng)器的設(shè)計(jì)也是可行的。也就是說(shuō)，不是殼體505的整體部分的驅(qū)動(dòng)器， 例如橡膠條。
驅(qū)動(dòng)器540橋接間隙508。當(dāng)電力線550向著孔503被推靠在制動(dòng)器 540上，驅(qū)動(dòng)器540從間隙508離開(kāi)。殼體505在柔性區(qū)域530附近彎曲，
圖6是臨近電力線650的電感耦合器600和帶電操:作桿660的三維 視圖。電感耦合器600具有殼體605,所述殼體包括縱向穿過(guò)殼體605 的孔603。殼體605是一片式、單一主體結(jié)構(gòu)，并且由硬塑料材料、彈性 材料或彈力材料構(gòu)成。殼體605包括凸起610和具有孔洞620和凹槽625 的帶615。殼體605還包括結(jié)塊642 (nub)、帶652、帶652A和帶652B。 帶652A將帶652連接到殼體605的頂部。帶652B將帶652連接到殼體 605的底部。帶652具有孔洞653。
帶電操作桿660包括鉤子665、鉸鏈667、殼體670和齒675。在圖 6中，鉤子665以打開(kāi)位置被示出，并且穿過(guò)孔洞653。鉤子665可以縮 進(jìn)殼體670,因此迫使鉤子665關(guān)閉。
圖6A是通過(guò)帶電操作桿660接合以便保持在打開(kāi)位置的電感耦合器 600的三維視圖。在圖6A中，與圖6相比，鉤子665縮進(jìn)殼體670,由 此迫使帶652A和帶652B^皮此非常近。殼體605具有柔性區(qū)域630。由 于帶652A和帶652B被迫彼此靠得很近，殼體605在柔性區(qū)域630附近打開(kāi)。因此利用殼體605打開(kāi)，電力線650可以被引入孔603。
圖6B是位于電力線650上的在幾乎閉合位置的電感耦合器600的三 維視圖。電感耦合器600和帶電操作桿660，以及它們各自的部件如圖6 中所描繪，除了在圖6B中，鉤子665通過(guò)孔洞620與帶615接合，并且 電感耦合器600大部分靠近電力線650周圍。用戶可以將帶615向下以 使得孔洞620和凸起610接合。
圖6C是位于電力線650上的在閉合位置的電感耦合器600的三維視 圖。電感耦合器600和帶電才喿作桿660,以及它們各自的部件如圖6A中 所描繪，除了在圖6C中的，用戶使得凹槽625和凸起610接合，由此固 定地在電力線650上安裝電感耦合器600。
在圖6C中，齒675與結(jié)塊642互鎖。該互鎖使得在鉤子665套過(guò)孔 洞620之后(見(jiàn)圖6B)殼體670產(chǎn)生相反的力并且縮進(jìn)殼體670。當(dāng)帶 615纟皮向下拉進(jìn)殼體670時(shí)，凹槽625位于凸起610上方以^是供耦合器 600繞電力線650的強(qiáng)制閉合(positive closing )。
電感耦合器600具有嵌入殼體605內(nèi)的磁芯，類似于磁芯200。當(dāng)電 感耦合器600繞電力線650閉合，即安裝在電力線650上時(shí)，殼體605 保持電力線650和磁芯彼此的相對(duì)位置。
圖7是靠近電力線750的在打開(kāi)位置的電感耦合器700的三維視圖。 電感耦合器700包括殼體705、磁芯753和線圈745。
殼體705是一片式、單一主體結(jié)構(gòu)，并且由彈性材料構(gòu)成。殼體705 具有柔性區(qū)域730、凸起710和具有孔洞720和凹槽725的帶715。殼體 705還具有孔703，所述孔縱向延伸通過(guò)殼體705。
磁芯753設(shè)有芯部753A和芯部753B。線圈745繞在所述芯部753A 周圍。磁芯753不完全地嵌入在殼體705中，但是替代地，具有面對(duì)孔 703的暴露表面。線圈745沒(méi)有嵌入殼體705。通常，對(duì)于每個(gè)電感耦合 器100、 300、 400、 500和600，磁芯或線圈都不需要完全嵌入殼體中， 但是替代地，可以類似磁芯753和線圈745的方式暴露。
殼體705還包括驅(qū)動(dòng)器740。驅(qū)動(dòng)器740使得芯部753A和芯部753B 彼此拉開(kāi)，因此增加孔703的尺寸。然后電感耦合器700定位在電力線
ii750的周圍。最初地，外力通過(guò)帶手套的手和帶電才喿作桿(未示出)施加 到電感耦合器700上，以保持電感耦合器700打開(kāi)。 一旦移除該力，驅(qū) 動(dòng)器740收縮以松弛地將電感耦合器700閉合在電力線750上。孔洞720 因此可以通過(guò)鉤子接合，從而帶715可以拉下以使凹槽725和凸起710 接合，從而建立圍繞電力線750的電感耦合器700的強(qiáng)制閉合。
1權(quán)利要求
1、一種電感耦合器，其特征在于，包括(a)殼體，所述殼體具有縱向延伸穿過(guò)所述殼體的孔；沿所述殼體的側(cè)面縱向延伸的間隙；以及能夠使所述間隙打開(kāi)或閉合的柔性區(qū)域，其中當(dāng)所述間隙被打開(kāi)時(shí)，通過(guò)將所述導(dǎo)體穿過(guò)所述孔使得所述電感耦合器安裝在導(dǎo)體上；(b)磁芯；以及(c)線圈，所述線圈繞在所述磁芯的一部分周圍，其中，所述磁芯和所述線圈固定到所述殼體上，從而所述磁芯的位置和所述線圈的位置彼此相對(duì)地保持，以及其中，當(dāng)所述電感耦合器被安裝在所述導(dǎo)體上時(shí)，通過(guò)所述磁芯在所述導(dǎo)體和所述線圈之間耦合信號(hào)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電感耦合器，其特征在于，所述殼體由彈 性材料制成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電感耦合器，其特征在于，所述殼體配置 為單一主體裝置，并且所述柔性區(qū)域是所述殼體的一體元件。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電感耦合器，其特征在于，當(dāng)所述電感耦 合器安裝在所述導(dǎo)體上時(shí)，所述殼體還相對(duì)于所述^f茲芯位置保持所述導(dǎo) 體的位置。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電感耦合器，其特征在于，還包括將所述 間隙固定在閉合位置的緊固器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電感耦合器，其特征在于， 其中所述殼體包括凸起，以及其中所述緊固器設(shè)有帶，所述帶具有接合所述凸起的凹槽。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電感耦合器，其特征在于，所述緊固器是 所述殼體的一體元件的帶。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電感耦合器，其特征在于，其中所述殼體包括具有第一凸緣和第二凸緣的端面，并且 其中所述電感耦合器進(jìn)一步包括一種條，所述條將所述第一和第二凸緣包圍在所述條的周界內(nèi)，從而當(dāng)所述周界減小時(shí)，所述第一和第二凸緣彼此相向拉拽。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電感耦合器，其特征在于，所述條選自電 纜接頭和橡膠條構(gòu)成的組。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電感耦合器，其特征在于， 其中所述殼體包括具有凸緣的端面， 其中所述電感耦合器進(jìn)一步包括電纜接頭，并且其中，當(dāng)所述電感耦合器安裝在所述導(dǎo)體上時(shí)，所述電纜接頭將所 述凸緣和所述導(dǎo)體的一部分包圍在所述電纜接頭的周界內(nèi)，從而當(dāng)所述 周界減小時(shí)，所述凸緣和所述導(dǎo)體彼此相向拉拽。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電感耦合器，其特征在于， 進(jìn)一步包括橋接所述間隙的條，其中，當(dāng)所述電感耦合器安裝在所述導(dǎo)體上時(shí)，所述導(dǎo)體在一點(diǎn)接 觸所述條并且施加力，使得所述點(diǎn)遠(yuǎn)離所述間隙，并引起所述間隙閉合。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的電感耦合器，其特征在于，所述條是所 述殼體的一體部件。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電感耦合器，其特征在于，進(jìn)一步包括 所述柔性區(qū)域的第一側(cè)的第一部件；以及所述柔性區(qū)域的第二側(cè)的第二部件，其中，當(dāng)所述第一部件和第二部件彼此相向移動(dòng)時(shí)所述間隙是打開(kāi)的。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的電感耦合器，其特征在于，所述第一部 件是帶，所述帶是所述殼體的一體元件。
15、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電感耦合器，其特征在于，所述磁芯和 所述線圏嵌入所述殼體中。
16、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電感耦合器，其特征在于，所述磁芯具有面對(duì)所述孔的暴露表面。
17、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電感耦合器，其特征在于，進(jìn)一步包括 驅(qū)動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)器將力施加在所述柔性區(qū)域，以閉合所述間隙。
18、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電感耦合器，其特征在于， 其中所述殼體由彈性材料制成；以及其中當(dāng)所述殼體靜止時(shí)，所述間隙處于基本閉合位置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電感耦合器，所述電感耦合器包括(a)殼體，所述殼體具有縱向延伸穿過(guò)所述殼體的孔、沿所述殼體的側(cè)面縱向延伸的間隙，以及能夠使所述間隙打開(kāi)或閉合的柔性區(qū)域，其中當(dāng)所述間隙被打開(kāi)時(shí)，通過(guò)將導(dǎo)體穿過(guò)所述孔，使得所述電感耦合器安裝在所述導(dǎo)體上。所述電感耦合器還包括(b)磁芯；以及(c)線圈，所述線圈繞在所述磁芯的一部分周圍。所述磁芯和所述線圈被固定到所述殼體上，從而使得所述磁芯的位置和所述線圈的位置彼此相對(duì)地保持，當(dāng)所述電感耦合器被安裝在所述導(dǎo)體上時(shí)，通過(guò)所述磁芯在所述導(dǎo)體和所述線圈之間耦合信號(hào)。
文檔編號(hào)H01F17/06GK101501793SQ200780030085
公開(kāi)日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2007年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月14日
發(fā)明者埃里克·S.·默克, 戴維·戈德布拉特, 拉姆·達(dá)斯·S.·拉奧, 科庫(kù)·A.·阿梅菲亞 申請(qǐng)人:安比恩特公司