[发明专利]高效能量收集器及其方法

说明书

技术领域

本发明的领域总体涉及能量收集，并且更具体地，涉及从源提取能量的电流传感器。

背景技术

能量收集是用于回收系统中电力的过程，否则该电力就会耗散或损失。例如，已知的能量收集可以用于由光、热、风、振动、电流等获得能量。在许多已知的系统中，所收集的能量可以结合电池电力使用以向电子装置提供电力或为电池充电。

传感器组件通常用于工业设置中以监测相关机械设备及其操作的状况。已知的传感器组件通常是电池供电的。与定期为电池充电相关的人工成本限制了商业活力，特别是如果传感器位于远程或不可接近位置处时。此外，由于电池的寿命有限，因此丢弃电池对环境造成不利影响。

发明内容

在一个实施例中，提供一种电流传感器（current transducer）。该电流传感器包括磁芯，磁芯被构造成至少部分地围绕由导体产生的磁通。至少一个线圈联接至磁芯并且磁性包括超透磁合金（superm-alloy）材料。

优选地，所述磁芯包括裂芯，其形状是以下至少一种：大体上圆形、多边形、大体上环形。所述磁芯包括穿过其中的开口以用于接收所述导体。所述至少一个线圈包括围绕所述芯基本均匀地间隔开的至少一组绕组。

在另一个实施例中，提供一种能量收集系统。该能量收集系统包括电流传感器，电流传感器包括磁芯和联接至芯的至少一个线圈。电流传感器被构造成至少部分地围绕由导体产生的磁通并且能够操作以由导体产生电压。该能量收集系统还包括升压变压器，升压变压器电联接至电流传感器，以接收由电流传感器产生的电压。升压变压器使由电流传感器产生的电压放大，以为电装置提供电力。磁芯包括超透磁合金材料。

优选地，所述磁芯包括裂芯，其形状是以下至少一种：大体上圆形、多边形、大体上环形。所述磁芯包括穿过其中延伸的开口以用于接收所述导体。所述能量收集系统还包括延伸穿过所述开口的载流电缆。所述至少一个线圈包括围绕所述芯基本均匀地间隔开的至少一组绕组。所述电装置是无线传感器、无线发射器、和无线系统中的至少一个。

在又一个实施例中，公开一种组装能量收集系统的方法。该方法包括提供电流传感器，电流传感器包括磁芯和联接至芯的至少一个线圈。电流传感器被构造成至少部分地围绕由导体产生的磁通并且能够操作以由导体产生电压。该方法还包括提供升压变压器，升压变压器电联接至电流传感器以接收由电流传感器产生的电压。升压变压器放大由电流传感器产生的电压以为电装置提供电力并且磁芯包括超透磁合金材料。

优选地，所述方法包括将无线传感器、无线发射器、和无线系统中的至少一个电联接至所述升压变压器，以接收由所述电流传感器产生的电压。

在再一个实施例中，公开一种收获能量的方法。该方法包括提供电联接至升压变压器的电流传感器。电流传感器包括磁芯和联接至芯的至少一个线圈并且磁芯包括超透磁合金。该方法还包括将电流传感器定位成至少部分地围绕由导体产生的磁通并且通过电流传感器产生电压。该方法还包括通过升压变压器放大所产生的电压。

优选地，所述方法还包括将放大的电压输送至负载和储能装置中的至少一个。

附图说明

图1是示例性电力系统的示意图；以及

图2是与图1的系统一起使用的示例性电流传感器的示意图。

具体实施方式

图1是示例性电力系统10的示意图。总体而言，在示例性实施例中，电力系统10包括能量收集装置12，在使用期间，能量收集装置12通过升压变压器16向负载或储能器14提供电力。此外，在示例性实施例中，能量收集装置12可以是感应电流传感器30，感应电流传感器30通过感应将来自导体18的电流（例如交流电流）转换成较小的二次交流电流22，从而供给负载或储能器14所使用的电力。在示例性实施例中，负载14可以是电子装置，例如无线传感器、现场仪表、无线发射器、无线系统、或者其它的监测装置。在示例性实施例中，导体18是绝缘电缆20。备选地，导体18可以是非绝缘电缆或者能够传导电流的任何其它的材料。

电流源24通过电缆20向装置26提供电流。在示例性实施例中，装置26是电机28。备选地，装置26可以是电气系统、工业机械设备，诸如此类。在示例性实施例中，升压变压器16电连接在电流传感器30与负载14之间，以有利于使从电流传感器30接收到的电压放大。因此，能量收集装置12从电缆20提取能量以为负载14提供电力。电流传感器30可以提供足够的电力来操作负载14，从而消除对电池或辅助电源的需要。