电磁感应供电设备的制作方法

本公开涉及一种电磁感应供电设备，更特别地，涉及一种通过使用线路和电流互感器之间的电磁感应现象来产生电力以向负载供电的电磁感应供电设备。

背景技术：

近来，随着对使用电磁感应现象的供电方法的兴趣增加，已经开发了各种类型的电磁感应供电设备。

电磁感应型供电设备包括安装在电力线处的电流互感器，大容量的电流在该电力线(诸如输电线或配电线)中流动。电磁感应型供电设备将通过电磁感应现象从电流互感器获得的电力转换为直流电(dc)，以将dc提供给负载。

由于传统的电磁感应型供电设备(在下文中，称为电磁感应供电设备)在单个电流互感器中可以产生的功率量较低，因此当低电流流过线路时，难以产生所需的功率(即，功耗)。

为了补充这一点，已经开发了使用多个电流互感器的电磁感应供电设备。传统的电磁感应供电设备将在多个电流互感器中产生的ac电流转换成dc功率，并且然后将该dc功率的总和提供给负载。

为此目的，传统的电磁感应供电设备被配置为包括与多个电流互感器一对一连接的多个转换器。

此时，存在如下问题：在转换器中转换功率(即，将ac电流转换为dc功率)的过程中在传统的电磁感应供电设备中发生了损耗，从而降低了功率获取效率。

另外，存在如下问题：由于传统的电磁感应供电设备需要为每个电流互感器安装转换器，因此安装部件的数量增加，从而增加了安装成本和维护成本。

另外，存在如下问题：由于在当小电流流过线路时在电流互感器中感应电流以及将所感应的电流转换成dc电力的过程中发生的损耗(该损耗等于或小于干扰)，传统的电磁感应设备无法在小电流流过线路产生所需的功率(功率源)。

另外，存在如下问题：在传统的电磁感应供电设备中，部件被在初始操作时产生的具有高电压的浪涌电压损坏。

技术实现要素：

技术问题

本公开旨在解决上述传统问题，并且本公开的目的在于提供一种电磁感应供电设备，该电磁感应供电设备具有围绕电流互感器铁芯卷绕的、彼此具有不同匝数的多个线圈，并且基于电路互感器中感应的电压进行切换，以使得该电磁感应供电设备的至少一个线圈串联连接到整流单元，从而即使在感应到参考电压之外的电压的状态下，也能产生在预定范围内的功率。

另外，本发明的另一目的是提供一种电磁感应供电设备，该电磁感应供电设备在初始操作时的设定时间期间切换，以使具有最小匝数的单元线圈串联连接到整流单元，从而防止部件在初始操作时由于过大的浪涌电压而损坏。

技术方案

为了实现这些目的，根据本公开的实施例的电磁感应供电设备包括：电流互感器，该电流互感器被安装在电力线处并且具有用于感应电压的多个单元线圈；感测单元，该感测单元用于感测电流互感器中感应的电压；整流单元，该整流单元用于对电流互感器中感应的电压进行整流；以及开关单元，该开关单元用于基于感测单元中感测的电压切换以使得多个单元线圈中的至少一个单元线圈连接到整流单元。

开关单元可以在初始操作时的设定时间期间切换以使多个单元线圈中具有最小匝数的单元线圈连接到整流单元，并且可以在从初始操作起经过设定时间之后切换以使多个单元线圈中的至少一个单元线圈基于在感测单元中感测的电压连接到整流单元。此时，当感测单元中感测的电压低于最小参考电压时，开关单元可以切换使得多个单元线圈中的两个或更多个单元线圈连接到整流单元，并且当感测单元中感测的电压超过最大参考电压时，开关单元可以切换使得多个单元线圈中具有最小匝数的单元线圈连接到整流单元。

有益效果

根据本公开，电磁感应供电设备可以根据电力线中感应的电压切换，使得具有不同匝数的多个单元线圈中的至少一个单元线圈串联连接到整流单元，从而根据电力线中的电流变化调节功率感应比，以向负载提供恒定的功率。

另外，电磁感应供电设备可以根据电力线中感应的电压切换，使得具有不同匝数的多个单元线圈中的至少一个单元线圈串联连接到整流单元，从而即使感应到处于参考电压之外的电压(即，低于参考电压的电压，超过参考电压的电压)的状态下，也产生在负载所需范围内的功率。

另外，当电力线中感应的电压低于参考时，电磁感应供电设备可以切换使得多个单元线圈串联连接到整流单元，从而即使在电力线中感应的电压低的状态下，也能提供在负载所需范围内的功率。

另外，当电力线中感应的电压超过参考时，电磁感应供电设备可以切换使得在多个单元线圈中具有最小匝数的单元线圈串联连接到整流单元，从而即使在电力线中感应的电压过大的状态下，也供给在负载所需的范围内的功率。

另外，即使在电力线的电流变化时，电磁感应供电设备也可以感应恒定的功率，以降低整流单元的复杂性或减小整流单元的容量，从而容易实现最佳系统，并且降低制造成本。

另外，电磁感应供电设备可以在初始操作时的设定时间期间利用具有最小匝数的单元线圈来切换，以减小在初始操作时发生的高电压的浪涌电压，从而防止部件被浪涌电压损坏。

另外，电磁感应供电设备可以稳定输入电压，从而减小电压损耗并增大功率获取效率。

另外，电磁感应供电设备可以根据电力线中感应的电压来控制开关单元，以将多个单元线圈中的至少一个单元线圈串联连接，从而使得在正常操作部分(即，感应电压等于或高于最小参考电压并且等于或低于最大参考电压的部分)中能够进行有效的能量控制。

附图说明

图1是用于说明根据本公开的实施例的电磁感应供电设备的图。

图2是用于说明图1的感测单元的图。

图3至图7是用于说明图1的开关单元的图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本公开的最优选的实施例，使得本公开所属领域的技术人员可以容易地实践本公开的技术精神。首先，在向每个附图中的部件添加附图标记时，应当注意，即使相同的部件在不同的附图中示出，相同的部件也由相同的附图标记表示。另外，在本公开的以下描述中，当确定已知配置或功能使本公开的主题模糊不清时，将省略对该已知配置或功能的详细描述。

参照图1，电磁感应供电设备100被配置为包括电流互感器110、感测单元120、开关单元130和整流单元140。

电流互感器110被安装在大容量电流流过的电力线200处，以从流过电力线200的大容量的电流感应出电压(或电流、功率)。电流互感器110被形成为可以从电力线200拆卸并附接到电力线200的结构，诸如夹钳类型。例如，电流互感器110将电流互感器110内的铁芯112分成两部分，以便容易地从电力线200拆卸以及附接到电力线200，从而构成上铁芯和下铁芯。

多个单元线圈114围绕铁芯112卷绕。此时，多个单元线圈114中的至少两个单元线圈被卷绕成具有彼此不同的匝数。

例如，电流互感器110设置有铁芯112，以及第一单元线圈114a和第二单元线圈114b，第一单元线圈114a和第二单元线圈114b被配置为围绕铁芯112卷绕并且彼此具有不同数量的绕组。在本文中，为了容易地解释电磁感应供电设备100，尽管已经描述了电流互感器110包括第一单元线圈114a和第二单元线圈114b，但是该电流互感器110包括的单元线圈的数量不限于此，并且电流互感器110还可以被配置为包括三个或更多个单元线圈114。

铁芯112被配置为包括上铁芯和下铁芯。此时，上铁芯和下铁芯中的至少一个形成有第一单元线圈114a和第二单元线圈114b。

第一单元线圈114a由围绕铁芯112卷绕多次的线圈构成。此时，第一单元线圈114a的表面可以涂覆有绝缘材料。

第二单元线圈114b由卷绕多次的线圈构成。第二单元线圈114b可以卷绕在与第一单元线圈114a不同的位置处，或者可以卷绕在与第一单元线圈114a相同的位置处以被重叠。此时，第二单元线圈114b的表面可以涂覆有绝缘材料。

同时，第一单元线圈114a和第二单元线圈114b形成为具有约3：1的匝数比。例如，当第一单元线圈114a由围绕铁芯112卷绕150次的线圈构成时，第二单元线圈114b由围绕铁芯112卷绕50次的线圈构成。

此时，第一单元线圈114a和第二单元线圈114b的两端均连接到开关单元130。

感测单元120感测在电流互感器110中感应的电压。此时，感测单元120与整流单元140并联连接，以感测电流互感器110中感应的电压。感测单元120将感测的电压传输到开关单元130。在本文中，感测单元120还可以基于感测的电压产生切换信号，以将切换信号传输到开关单元130。

同时，参照图1，可以理解，感测单元120被设置在整流单元140和负载300之间，以感测恒定电压(即，提供给负载的电压)。

然而，图1所示的整流单元140是将电流互感器110中所感应的电压转换为dc电压的配置，并且在实际的配置中，dc-dc转换器(未示出)被设置在感测单元120和负载300之间，该dc-dc转换器将在整流单元140中转换的dc电压转换为负载中所需的电压。

因此，在感测单元120中感测的电压值表示在整流单元140中从在电流互感器110中感应的ac电压转换的dc电压的值。

另一方面，虽然在图1中已经示出了感测单元120被设置在整流单元140和负载300之间以与整流单元140并联连接，但是感测单元120的设置方式不限于此，并且感测单元120还被设置在开关单元130和整流单元140之间，以感测通过开关单元施加的ac电压(即，在电流互感器110中感应的电压)的值。

开关单元130基于电磁感应供电设备100是否处于初始操作以及感测单元120中感测的电压切换，使得多个单元线圈114中的至少一个单元线圈串联连接到整流单元140。

在电磁感应供电设备100的初始操作时的设定时间(例如，约1分钟)期间，开关单元130切换使得多个单元线圈114中具有最小匝数的单元线圈114串联连接到整流单元140。

即，由于在电磁感应供电设备100的初始操作时在电流互感器110中感应到的电压等于或高于最大参考电压，因此构成电磁感应供电设备100的元件或构成负载300的元件可能被损坏。

因此，在初始操作时的设定时间期间，开关单元130切换以使得多个单元线圈114中具有最小匝数的单元线圈114串联连接到整流单元140，使得等于或低于最大参考电压的电压被施加到整流单元140。此时，当感测单元120中感测的电压不存在或者对电磁感应供电设备100的供电被切断时，开关单元130还可以默认被设置为切换，使得具有最小匝数的单元线圈114串联连接到整流单元140。

因此，开关单元130将施加到整流单元140的电压维持为等于或低于最大参考电压的电压，从而防止构成电磁感应供电设备100和负载300的元件被损坏。

在自电磁感应供电设备100的初始操作起经过设定的时间之后，开关单元130基于在感测单元120中感测的电压切换以使得多个单元线圈114中的至少一个单元线圈串联连接到整流单元140。

此时，当感测单元120中感测的电压低于最小参考电压时，开关单元130切换以使得多个单元线圈114串联连接到整流单元140，从而将在电流互感器110中感应的所有电压施加到整流单元140。在本文中，开关单元130还可以切换以使得多个单元线圈114中的一些单元线圈114(即，两个或更多个)串联连接到整流单元140，从而将等于或高于最小参考电压的电压施加到整流单元140。

当感测单元120中感测的电压等于或高于最小参考电压并且等于或低于最大参考电压时，开关单元130切换以使得在多个单元线圈114中具有最大匝数的单元线圈114串联连接到整流单元140，从而将在最大匝数的单元线圈114中感应的电压施加到整流单元140。

当感测单元120中感测的电压超过最大参考电压时，开关单元130切换以使得多个单元线圈114中具有最小匝数的单元线圈114串联连接到整流单元140，从而将在最小匝数的单元线圈中感应的电压施加到整流单元140。

如图2所示，电流互感器110由彼此间隔开并围绕铁芯112卷绕的第一单元线圈114a和第二单元线圈114b构成，并且例如，当第一单元线圈114a的匝数高于第二单元线圈114b的匝数时，开关单元130被配置为包括连接到第一单元线圈114a和第二单元线圈114b的多个输入端子132a至132d、连接到整流单元140的一对输出端子134a、134b以及多个转向开关136a到136c。

即，开关单元130可以包括连接到第一单元线圈114a的一端(第一端部)的第一输入端子132a、连接到第一单元线圈114a的另一端(第二端部)的第二输入端子132b、连接到第二单元线圈114b的一端(第一端部)的第三输入端子132c以及连接到第二单元线圈114b的另一端(第二端部)的第四输入端子132d。

在本文中，第一单元线圈114a的一端对应于如权利要求中所述的第一单元线圈的第一端部，并且第一单元线圈114a的另一端对应于如权利要求中所述的第一单元线圈的第二端部。第二单元线圈114b的一端对应于如权利要求中所述的第二单元线圈的第一端部，并且第二单元线圈114b的另一端对应于如权利要求中所述的第二单元线圈的第二端部。

开关单元130可以包括分别连接到两条连接线的第一输出端子134a和第二输出端子134b，这两条连接线连接到整流单元140。

开关单元130可以包括：第一转向开关136a、第二转向开关136b以及第三转向开关136c，该第一转向开关136a用于将第一输出端子134a切换到第一输入端子132a或第三输入端子132c；该第二转向开关136b用于将第二输出端子134b切换到第二输入端子132b或第四输入端子132d；该第三转向开关136c用于切换第二输入端子132b和第三输入端子132c的连接。

基于电流互感器110中感应的电压或者电磁感应供电设备100是否处于初始操作，开关单元130切换输入端子和输出端子的连接，以将电流互感器110的第一单元线圈114a和第二单元线圈114b中的至少一个串联连接到整流单元140。

由于当电流互感器110中感应的电压低于最小参考电压时施加了低于负载300中所需电压的电压，因此在第一单元线圈114a和第二单元线圈114b中感应的电压应当全部被施加到整流单元140。

因此，如图3所示，开关单元130切换第三转向开关136c以将第一单元线圈114a和第二单元线圈114b串联连接，切换以使得第一转向开关136a连接第一输入端132a和第一输出端134a，并且切换以使得第二转向开关136b连接到第四输入端132d和第二输出端134b，从而使第一单元线圈114a和第二单元线圈114b串联连接到整流单元140。

因此，通过将第一单元线圈114a和第二单元线圈114b串联连接而配置的线圈中感应的电压被施加到整流单元140。

同时，当电流互感器110中感应的电压等于或高于最小参考电压并且等于或低于最大参考电压时，在负载300中所需的电压范围内的电压被施加到整流单元140。

因此，如图4所示，开关单元130切换使得第一转向开关136a连接到第一输入端子132a和第一输出端子134a，并且切换使得第二转向开关136b连接到第二输入端子132b和第二输出端子134b，从而将在具有相对大的匝数的第一单元线圈114a中感应的电压施加到整流单元140。

另一方面，当电流互感器110中感应的电压超过最大参考电压时，构成整流单元140的元件可能被损坏。

因此，如图5所示，开关单元130切换使得第一转向开关136a连接到第三输入端子132c和第一输出端子134a，并且切换使得第二转向开关136b连接到第四输入端子132d和第二输出端子134b，从而将在具有相对小的匝数的第二单元线圈114b中感应的电压施加到整流单元140。

同时，参照图6和图7，当在电磁感应供电设备100的初始操作中施加超过最大参考电压的浪涌电压时，构成电磁感应供电设备100的元件或负载300的元件可能被损坏。

因此，在电磁感应供电设备100的初始操作时的设定时间期间，开关单元130切换使得第一转向开关136a连接到第三输入端子132c和第一输出端子134a，并且切换使得第二转向开关136b连接到第四输入端子132d和第二输出端子134b，从而将在具有相对小的匝数的第二单元线圈114b中感应的电压施加到整流单元140。

因此，无论电流互感器110中感应的电压如何，开关单元130都可以将设定范围内的电压施加到整流单元140，从而防止元件被损坏。

整流单元140通过连接线对从开关单元130施加的电压进行整流，以将该电压转换为dc，从而将dc供给到负载300。整流单元140可以由由多个二极管构成的全波整流电路或半波整流电路构成。整流单元140根据开关单元130的切换操作将在第一单元线圈114a和第二单元线圈114b中的至少一个中感应的电压转换为dc，以将dc提供给负载300。

如上所述，电磁感应供电设备可以根据在电力线中感应的电压进行切换，使得具有彼此不同的匝数的多个单元线圈中的至少一个单元线圈串联连接到整流单元，从而根据电力线中的电流变化调节功率感应比，以向负载提供恒定的功率。

另外，电磁感应供电设备可以根据在电力线中感应的电压进行切换，使得具有彼此不同的匝数的多个单元线圈中的至少一个单元线圈串联连接到整流单元，从而即使感应到处于参考电压之外的电流(即，电流低于参考，电流超过参考)的状态下，也产生在负载所需范围内的功率。

另外，当电力线中感应的电压低于参考时，电磁感应供电设备可以切换使得多个单元线圈串联连接到整流单元，从而即使在电力线中感应的电压低的状态下，也能提供在负载所需范围内的功率。

另外，当电力线中感应的电压超过参考时，电磁感应供电设备可以切换使得在多个单元线圈中具有最小匝数的单元线圈串联连接到整流单元，从而即使在电力线中感应的电压过大的状态下，也提供在负载所需的范围内的功率。

另外，即使在电力线的电流变化时，电磁感应供电设备也可以感应恒定的功率，以降低整流单元的复杂性或减小整流单元的容量，从而容易实现最佳系统，并且降低制造成本。

另外，电磁感应供电设备可以利用在初始操作时的设定时间期间具有最小匝数的单元线圈来切换，以减小在初始操作时发生的高电压的浪涌电压，从而防止部件被浪涌电压损坏。

另外，电磁感应供电设备可以稳定输入电压，从而减小电压损耗并增大功率获取效率。

另外，电磁感应供电设备可以根据电力线中感应的电压来控制开关单元，以将多个单元线圈中的至少一个串联连接，从而使得在正常操作部分(即，感应电压等于或高于最小参考电压并且等于或低于最大参考电压的部分)中能够进行有效的能量控制。

如以上所描述，虽然已经描述了本公开的优选的实施例，但是应当理解，在不脱离本发明的权利要求的情况下，本领域技术人员可以将该实施例修改为各种形式，并且可以对实施例进行各种变型和改变。