本發(fā)明屬于磁場取能裝置，用于導(dǎo)線通電之后形成的磁場中進行取能，具體是一種變電站磁場取能裝置。

背景技術(shù)：

目前現(xiàn)有的磁場取能裝置采用圓環(huán)形的磁芯[1]。整體裝置包括：圓環(huán)形狀的磁芯11和線圈12。該取能裝置工作時，高電壓導(dǎo)線從圓環(huán)磁芯中心處穿過，導(dǎo)線中的交變電流產(chǎn)生交變磁場使線圈感應(yīng)出電壓，并為用電器輸出電能(如圖1所示)。該裝置不足之處是磁芯為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，因此只能適用于電流源為普通圓柱形導(dǎo)線的取能環(huán)境。然而在變電站的開關(guān)柜中，扁平形狀的導(dǎo)線的應(yīng)用十分廣泛，但是上述取能裝置因為形狀的不匹配，無法以該種導(dǎo)線為電流源進行取能。

[1]劉亞東,盛戈皞,王又佳,等.基于功率控制法的電流互感器取電電源設(shè)計[j].電力系統(tǒng)自動化,2010,34(3):70-74。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種變電站磁場取能裝置，解決了在扁平型導(dǎo)線上的安裝問題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種變電站磁場取能裝置，其特點在于，包括：用于感應(yīng)電壓和輸出電能的多匝銅質(zhì)線圈和呈c型的第一段磁芯；所述的線圈沿同一方向纏繞在第一段磁芯上，每兩匝線圈的間距小，使得兩匝線圈完全緊靠在一起，且保留有線圈抽頭。

進一步，還包括呈c型的第二段磁芯，所述的線圈沿同一方向纏繞 在第二段磁芯上，每兩匝線圈的間距小，使得兩匝線圈完全緊靠在一起，所述的第一段磁芯與第二段磁芯相對放置、且第一段磁芯與第二段磁芯之間留有氣隙。

所述的氣隙的長度為0.1mm至5mm。通過調(diào)整所述氣隙的大小控制取能裝置的最大輸出電壓和功率。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)效果是：

1)由兩段可分離的類c型磁芯為主體結(jié)構(gòu)，因此可以安裝在扁平的導(dǎo)線上，為用電器提供電能。不同安裝方式的選取為取能裝置的安裝和維護帶來了更大的靈活度。

2)可以通過調(diào)整氣隙的大小從而控制取能裝置的最大輸出電壓和功率；

3)可以通過調(diào)整氣單端磁芯的尺寸從而控制取能裝置的最大輸出電壓和功率。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中磁場取能裝置的示意圖。

圖2為本發(fā)明的磁場取能裝置的示意圖。

圖3為本發(fā)明的磁場取能裝置的第i類安裝模式示意圖。

圖4為本發(fā)明的磁場取能裝置的第ii類安裝模式示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

請參閱圖2，圖2為本發(fā)明的磁場取能裝置的示意圖，如圖所示，一種變電站磁場取能裝置，包括：用于感應(yīng)電壓和輸出電能的多匝銅質(zhì)線圈1和呈c型的第一段磁芯2；所述的線圈沿同一方向纏繞在第一段磁芯上，每兩匝線圈的間距小，使得兩匝線圈完全緊靠在一起，且保留有線圈抽頭。還包括呈c型的第二段磁芯3，所述的線圈沿同一方向纏繞在第二段磁芯上，每兩匝線圈的間距小，使得兩匝線圈完全緊靠在一起，所述的第一段磁芯2與第二段磁芯3相對放置、且第一段磁芯2與 第二段磁芯3之間留有氣隙。

多匝銅質(zhì)線圈1用于感應(yīng)電壓和輸出電能；兩段可分離的類c型磁芯用于增強磁場取能裝置內(nèi)部的磁感應(yīng)強度；線圈抽頭4用于外接用電器或磁芯之間的互聯(lián)；可以通過調(diào)整氣隙的大小從而控制取能裝置的最大輸出電壓和功率。當(dāng)導(dǎo)線中流過交變電流產(chǎn)生交變磁場時，多匝線圈會感應(yīng)出電壓并將電能輸出到用電器中；通過調(diào)整兩段磁芯間的安裝距離(氣隙)，可以調(diào)節(jié)線圈輸出電壓和功率的范圍。該發(fā)明裝置可以在有交流磁場的空間中獲取電能，并為用電器提供電能，且可分離的磁芯可以方便磁能裝置在導(dǎo)線上的安裝。

多匝線圈的特征：

a材料為銅質(zhì)漆包線

b直徑為0.15mm

c線圈沿同一方向纏繞在磁芯上，具體繞線方式見附圖1。

d每兩匝線圈的間距應(yīng)該盡可能小，使兩匝線圈完全緊靠在一起。

e當(dāng)兩端分離的磁芯需要用線圈的端口連接(串聯(lián))時，應(yīng)使兩段磁芯上線圈的繞線方向一致，從而保證輸出電壓和功率的最大化。

兩段分離類c型磁芯的特征：

a形狀為類c型

b材料為非晶磁芯

一般來講，根據(jù)用電器所需功率或安裝環(huán)境的不同，本發(fā)明中的取能裝置有兩種不同的安裝方式。在兩種安裝方式下，磁芯、氣隙和線圈抽頭的特點各不相同。

i兩段可分離類c型磁芯均安裝在導(dǎo)線上(如圖3)，該安裝方式所具有的特征是：

a磁芯的幾何參數(shù)可以根據(jù)扁平導(dǎo)線的幾何特征進行適當(dāng)改變。當(dāng)扁平導(dǎo)線的寬度較大時，類c型磁芯的長邊寬度可以增大以適應(yīng)安裝需求。

b兩段磁芯間氣隙的寬度直接影響取能裝置的最大輸出功率和輸出 電壓。當(dāng)用電器的額定功率和額定電壓較大時，氣隙的寬度可以適當(dāng)縮??；當(dāng)用電器的額定功率和額定電壓較小時，氣隙的寬度可以適當(dāng)增大?？梢愿鶕?jù)取能環(huán)境的條件和用電器的電壓、功率需求進行調(diào)節(jié)。

c根據(jù)用電器的額定電壓和額定功耗，兩段磁芯間的安裝距離(氣隙)的一般范圍為0.1mm至5mm。

d該安裝方式下，線圈存在四個抽頭，為增大輸出功率，可以將導(dǎo)線同側(cè)的兩個抽頭連接實現(xiàn)兩段磁芯上線圈的串聯(lián)，增大輸出電壓和功率；另一側(cè)的兩個線圈抽頭作為取能裝置的輸出。

ii僅安裝一段類c型磁芯在導(dǎo)線上(如圖4)，該安裝方式所具有的特征是：

a因為磁芯只有一段被安裝在導(dǎo)線上，所以磁芯的尺寸與扁平導(dǎo)線的幾何參數(shù)相對獨立

b磁芯的幾何參數(shù)可以根據(jù)用電器所需的電壓和功率進行調(diào)整。磁芯的厚度和長度越大，其輸出的電壓和功率越大。

c該安裝方式下，線圈只存在兩個抽頭，直接作為取能裝置的輸出端。

安裝完成后，當(dāng)導(dǎo)線中流過交變電流產(chǎn)生交變磁場時，多匝線圈會感應(yīng)出電壓并將電能輸出到用電器中。在第i種安裝方式下，通過調(diào)整兩段磁芯間的安裝間距，可以調(diào)節(jié)線圈輸出電壓和功率的范圍。在第ii種安裝方式下，單側(cè)的磁芯更加方便安裝，且尺寸設(shè)計與導(dǎo)線的幾何參數(shù)相對獨立，可以適應(yīng)更為復(fù)雜的安裝環(huán)境。

最后所應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種變電站磁場取能裝置，包括：用于感應(yīng)電壓和輸出電能的多匝銅質(zhì)線圈和呈C型的第一段磁芯；還包括呈C型的第二段磁芯，所述的第一段磁芯與第二段磁芯相對放置、且第一段磁芯與第二段磁芯之間留有氣隙。本發(fā)明可以安裝在扁平的導(dǎo)線上，為用電器提供電能，不同安裝方式的選取為取能裝置的安裝和維護帶來了更大的靈活度。

技術(shù)研發(fā)人員：王國興;余恒威;徐巍;陳銘易
受保護的技術(shù)使用者：上海交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2016.03.31
技術(shù)公布日：2017.10.24