[发明专利]用于电力线通信的电感耦合器

说明书

技术领域

本发明涉及电力线通信，并且尤其涉及用于电力线通信的数据耦合器的结构。

背景技术

电力线通信(PLC)，还称为电力线宽带(BPL)，是一种包括通过现有的电力线，也就是用于传输电流的导线进行高频数据传输的技术。用于电力线通信的数据耦合器在电力线和例如调制解调器的通信设备之间耦合数据信号。

这种数据耦合器的一个例子是电感耦合器，所述电感耦合器包括一组磁芯，和缠绕一部分磁芯的线圈。电感耦合器用作变压器，其中，磁芯位于电力线上，以使得电力线作为变压器的初级线圈，和电感耦合器的线圈为变压器的次级线圈。

磁芯典型地由磁性材料，例如铁氧体、能量金属(powered metal)或纳米晶体材料构成。通过与电力线的接触磁芯通电并且磁芯需要与次级线圈绝缘。典型地，通过将磁芯和次级线圈嵌入到电绝缘材料例如环氧树脂内，在磁芯和次级线圈之间设置绝缘材料。在成型过程中，电绝缘材料达到一个较高的温度。当液态的电绝缘材料围绕磁芯流动时，其开始冷却和收缩。电绝缘材料的热膨胀系数典型地比磁芯的热膨胀系数高，因此，在从液态到固态的转变中，会发生电绝缘材料的应力破裂。

在现场操作中，由于振动或者热膨胀，由脆性材料制成的硬化保持(stiffly held)磁芯会破裂。需要一种能够避免这种破裂的电感耦合器。

发明内容

本发明提供了一种用于耦合信号到导线的电感耦合器。电感耦合器包括(a)具有导线穿过的孔的磁芯，(b)缠绕磁芯部分的线圈，其中通过磁芯信号在线圈和导线之间耦合，(c)位于线圈和磁芯之间的电绝缘材料，和(d)位于磁芯和电绝缘材料之间的可压缩材料。可压缩材料具有比电绝缘材料的硬度小的硬度。

附图说明

图1为电力线上的电感耦合器的主视图和剖视图；

图2为具有围绕磁芯的压缩层的电感耦合器的上磁芯和下磁芯的剖视图；

图3为具有压缩层的电感耦合器的上磁芯和下磁芯的横剖视图，上磁芯和下磁芯暴露磁芯面(expose the core faces)；

图4为具有作为围绕磁芯的压缩层的绝缘体的电感耦合器的上磁芯和下磁芯的剖视图。

具体实施方式

在PLC系统中，电流通过电力线以50-60赫兹(Hz)频率范围传输。在低压线上，电流以90-600伏特的电压传输，在中压线上，电流以大约2400-35000伏特电压传输。数据信号的频率大于或者等于1兆赫兹(MHz)，并且数据信号的电压在零点几伏特到几十伏特之间。

图1是在导线即电力线上的电感耦合器100的用虚线表示的可视的内部部件的主视图，以及剖视图。电感耦合器100具有由上磁芯120和下磁芯125构成的分离磁芯，所述上磁芯和下磁芯被成型以使得当上磁芯和下磁芯被彼此相邻放置在一起时，提供孔105，电力线110通过所述孔105。电感耦合器100还具有围绕一部分下磁芯125的线圈130。线圈130用于与调制解调器或者其他通信设备(未示出)连接。在图1中，线圈130表示为围绕下磁芯125缠绕一次，但是在实际操作中，线圈130可以缠绕两次或者更多次。通过分离磁芯，数据信号在线圈130和电力线110之间耦合。

上磁芯120由可压缩材料包裹，所述可压缩材料构成内层140B、外层140A、端层140C和端层140D。电绝缘材料的层150设置在外层140A、端层140C和端层140D上方。

下磁芯125由可压缩材料包裹，所述可压缩材料构成内层145B、外层145A、端层145C和端层145D。电绝缘材料的层155设置在内层145B、外层145A、端层140C和端层140D上方。层155还包裹缠绕在磁芯125上的线圈130部分。

内层140B、外层140A、端层140C和端层140D的可压缩材料具有比层150的电绝缘材料的硬度小的硬度。在成型的过程中，当层150固化(cure)、冷却和收缩时，外层140A、端层140C和端层140D收缩(compress)。在冷却阶段，这种收缩避免了层150的破裂。而且，外层140A、内层140B、端层140C和端层140D为上磁芯120提供环境密封。

外层145A、内层145B、端层145C和端层145D的可压缩材料具有比层155的电绝缘材料的硬度小的硬度。在成型的过程中，当层155固化、冷却和收缩时，外层145A、内层145B、端层145C和端层145D收缩。这样的收缩避免了在冷却阶段层155的破裂。外层145A、内层145B、端层145C和端层145D还为下磁芯125提供环境密封。