[发明专利]用于在配电系统中使用的耦合器

说明书

一种耦合器、耦合器外壳和铁氧体磁芯及其相关联的元件和概念以及其用于具体地与感应电力传输系统或分布式电力系统一起的使用。

本发明涉及一种用于在配电系统中使用的并且更具体地用于在对高频交流(AC)电进行分配的系统中使用的耦合器。该耦合器被用作一种用于以一种感应的方式从电源向负载传输电力的装置。

WO2010/106375中披露了一种配电系统。本申请中披露的耦合器理想地适用于在那种配电系统中使用。

WO2010/106375中披露了一种用于与在配电系统中与其一起使用的耦合器。然而，就其效率和到配电系统上的安装简易度而言，WO2010/106375中所示的耦合器实施例具有局限性。本发明披露了一种具有各种优化特征的显著改进的耦合器以提高效率和具体地安装简易度。其还解决了其他问题，如保持两部分或更多部分式变压器清洁以优化电力传输能力的要求。

当按照高频交流电流或电压分配电力时，令人希望的是限制HFAC电路的电感(其增加电路电压并且使良好的电流控制恶化)和使其生成大的交变磁场(H-磁场)、损耗和干扰源的能力最小化。如果HFAC发送和返回路径几乎完全相同，则可以实现这两者。双绞线电缆(本领域中是公知的)实现此要求，增加其小磁场的连续转动，由此通过在适度距离处的对消来进一步减小H-磁场，并且允许轻易地分开导线以供使用。

目前，高效且适调的耦合器为不可分裂变压器磁芯，例如，环形磁芯，它们可以保证一致且充足的磁能力。这些需要HFAC承载导线穿过它们的中心。这不符合快速安装和维护。移除这种耦合器链中的失效单元格外恶劣。

只将HFAC电缆的一匝或两匝用作其初级线圈的耦合器可以传输的电力与那条电缆中的电流成比例。耦合器通过使用非常高的回路电流实现良好的电力传输。这些强电流加剧了HFAC辐射损耗和干扰的所有前述缺点。对系统的附加损害在于，当在强电流下操作时，电流回路将具有高静电电缆损耗。当集肤效应使大直径导线与其截面面积成比例地越来越多损耗时，在高频率下使得这种情况更糟糕。较细导线上的较弱电流代表了铺设电缆的成本与性能的更加好得多的平衡。

有待用耦合器变压器磁芯的设计解决的问题是生产可以与双绞线电缆一起工作并且仅用适度的回路电流提供大量电力传输的可分裂式变压器磁芯。需要合适的几何形状、材料和工艺来给予例外的电感和截面面积以实现此性能，并且采取对污染和反复使用的变化无常进行管理的合适措施来缓和与这些必要的磁参数的冲突。

为了可以更加快速地理解本发明，并且从而使得可以认识本发明的进一步的特征，现在将通过示例参照附图描述本发明的实施例，在附图中：

图1为配电系统的示意图；

图2向前示出了体现本发明的耦合器及其相关联的组件。

图1中所示的配电系统使用狭长的导线3A、4A的双绞线，该双绞线形成用于绝缘导线的单回路，该绝缘导线被对折并且被扭绞以形成双绞线2A。导线3A、4A的自由端5A、6A被定位成彼此相邻并且连接到高频交流电源7A。

高频交流电源7A优选地将大约50Hz或60Hz下的或47Hz到63Hz范围内的110V或240V交流市电转换成但不限于大致50Hz下的高频交流电。高频交流电源优选地是电流受调或受限的。

高频交流电源优选地提供但不限于在150V与1KV之间的大于10kHz的操作频率的电压。操作频率优选地为10kHz到200kHz，但最优选地在50kHz或60kHz的范围内的频率。双绞线2A限定的回路相当于连接到高频交流电源7A的变压器线圈的一匝。

配电系统1A结合了一个电力分接元件10，此处为“耦合器”，该电力分接元件包括一个以可分裂式铁氧体元件为形式的铁氧体磁芯12，该铁氧体磁芯充当变压器。本发明的多个方面涉及该铁氧体元件、该耦合器、和可以包括其他元件的耦合器外壳。

图2中示出了体现本发明的耦合器10。