用于电力线通信的电感耦合器制造技术

本发明专利技术提供了一种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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电力线通信，并且尤其涉及用于电力线通信的数据耦 合器的结构。
技术介绍
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圏，和电感耦 合器的线圏为变压器的次级线圏。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圏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-皮裂。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。
技术实现思路
本专利技术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)缠绕磁芯部分的线圏， 其中通过磁芯信号在线圈和导线之间耦合，(c)位于线圏和磁芯之间 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 芯和下磁芯的剖一见图。具体实施例方式在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 圏130。线圏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，线圏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。下兹芯125由可压缩材津牛包裹，所述可压缩材^H勾成内层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的可压缩材津牛具 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为上石兹芯12(M是供环 境密封。外层145A、内层145B、端层145C和端层145D的可压缩材泮牛具 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。外层140A和145A、内层140B和145B和端层140C、 140D、 5C、 145D的可压缩材料优选具有邵氏A型硬度计读数从大约IO到大约100 的硬度。这种材料的一个实施例是乙烯丙烯二烃单体(EPDM)。由美 国试验与材料协会，ASTM D2 24 0 - 04提供硬度测试程序。在实际操作中，电感耦合器IOO会遇到各种温度和环境条件，例 如，酷署、寒冬、雨、雪和水等。由于上磁芯120和层150之间的热 膨胀系数的差别，在上磁芯120和层150之间会产生缝隙。缝隙内会 积存水，其后水会结冰和膨胀，也就是冻胀，进一步加重缝隙，并且 导致在上磁芯120和层150内形成裂缝。电感耦合器100内的这些缝 隙和裂缝能够导致放电，引起射频噪声，这对于电力线通信系统的运 行是有害的。放电还会引起层150的电绝缘材料的损耗，长时间会导致不能实现绝缘。外层140A、端层140C和端层140D密封这些缝隙和 裂缝，并且因此减少放电发生的机会。此外，外层140A、内层104B、 端层140C和端层140D吸收能够损坏上磁芯120的物理冲击和^振动。 外层145A、内层145B、端层145C和端层145D对于层155和下磁芯 125提供类似益处。外层140A和145A、内层140B和145B、和端层140C、 140D、 145C 和145D的可压缩材料还优选具有半导体电性特性。因此，当遇到电 荷时，外层140A和145A、和内层140B和145B中的每一个在其各自 的体积、上散布电荷，并且提供等电位体积、 ( equipotential volume )。 在优选的实施例中，外层140A和145A、和内层140B和145B的高电 阻率在大约5到1000欧姆-厘米之间，因此上磁芯120和下磁芯125 之间的电压差不会超过电力线IIO上的电压的2%。外层140A、内层140B、端层140C和端层140D与外层145A、内 层145B、端层145C和端层145D物理地并且电接触。因此，上磁芯 120和下磁芯125彼此连接并且具有共同的电位，使可能会引起在上 磁芯120和下磁芯125之间放电的电位差最小化。外层140A和145A、 内层140B和145B、和端层140C、 140D、 145C和145D共同形成半导 体外壳，所述半导体外壳使电感耦合器100内的局部放电或者电晕最 小化。图2为具有围绕磁芯的可压缩层的电感耦合器的上磁芯和下磁芯 的剖视图。上磁芯120具有极面200，下磁芯125具有极面205。极 面200和极面205通过气隙210彼此分离。术语气隙指得是磁芯之间具有非磁性材料的区域。在高电流 等级，气隙改善磁路的磁性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于耦合信号到导线的电感耦合器，包括：　　　　磁芯，所述磁芯具有所述导线穿过的孔；　　　　缠绕磁芯的一部分的线圈，其中所述信号通过所述磁芯在所述线圈和所述导线之间耦合；　　　　位于所述线圈和所述磁芯之间的电绝缘材料；和　　　　位于所述磁芯和所述电绝缘材料之间的可压缩材料，　　　　其中，所述压缩材料具有比所述电绝缘材料的硬度小的硬度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-5-20 11/133,6711.一种用于耦合信号到导线的电感耦合器，包括磁芯，所述磁芯具有所述导线穿过的孔；缠绕磁芯的一部分的线圈，其中所述信号通过所述磁芯在所述线圈和所述导线之间耦合；位于所述线圈和所述磁芯之间的电绝缘材料；和位于所述磁芯和所述电绝缘材料之间的可压缩材料，其中，所述压缩材料具有比所述电绝缘材料的硬度小的硬度。2. 根据权利要求1所述的电感耦合器，其特征在于，所述可压缩材 料的所述硬度具有邵氏A型硬度计读数从大约10到大约100的硬度。3. 根据权利要求1所述的电感耦合器，其特征在于，所述可压缩材 料具有半导体电性特征。4. 根据权利要求1所述的电感耦合器，其特征在于，所述可压缩材 料具有大约5到IOOO欧姆-厘米之间的电阻率。5. 根据权利要求1所述的电感耦合器，还包括在所述磁芯的外表面 上的可压缩材料。6. 根据权利要求1所述的电感耦合器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：耶胡达塞伦，埃里克S默克，
申请(专利权)人：安比恩特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]