本發(fā)明涉及一種磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移模塊及其電流轉(zhuǎn)移方法，特別是涉及一種利用磁場感應(yīng)來實現(xiàn)電流產(chǎn)生或轉(zhuǎn)移的電氣裝置。

背景技術(shù)：

直流斷路器是直流供電系統(tǒng)安全運行的保證，因為直流電流中沒有自然過零點，采用直接開斷的方式將受到很大的制約，解決這一問題的有效思路是基于電流轉(zhuǎn)移創(chuàng)造電流過零點的新型開斷方式。電流轉(zhuǎn)移的方式可以分為自然電流轉(zhuǎn)移和強制電流轉(zhuǎn)移兩種方式。其中自然電流轉(zhuǎn)移方式的效果受到元件參數(shù)、元件配合、工作條件等多種因素的影響，工程實際應(yīng)用有諸多限制。與之相比，強制電流轉(zhuǎn)移的方式有更高的工程應(yīng)用價值。直流系統(tǒng)短路電流具有幅值高、上升快、危害巨大的特點，而如何安全、可靠及快速地將電流強制轉(zhuǎn)移則是這一新型開斷方式所面臨的首要問題。

專利文獻(xiàn)cn201610854069.x公開了一種隔離注入式電流轉(zhuǎn)移電路，該文獻(xiàn)通過在轉(zhuǎn)移電流電路中增加一種互感器，通過互感器將電流強制轉(zhuǎn)移至電容器，并實現(xiàn)控制側(cè)與直流系統(tǒng)之間的隔離，顯著地減小了充電單元的電壓等級與體積，提高工作可靠性。

專利文獻(xiàn)cn201610854068.5公開了一種瞬變磁脈沖感應(yīng)式電流轉(zhuǎn)移電路，可以應(yīng)用于直流斷路器等諸多領(lǐng)域。該文獻(xiàn)通過在轉(zhuǎn)移電流電路中增加一種互感器，通過互感器直接將電流轉(zhuǎn)移至避雷器，省去了傳統(tǒng)技術(shù)的轉(zhuǎn)移過程，動作速度快，原、副邊隔離，具有廣泛的應(yīng)用前景。

上述文獻(xiàn)均使用了磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移方法，但是，上述專利文獻(xiàn)僅僅涉及電流轉(zhuǎn)移電路和轉(zhuǎn)移方法，理論性較強，而對磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移模塊本身的實現(xiàn)缺乏探討，成為限制該種轉(zhuǎn)移方式更好應(yīng)用的原因之一。另一方面，目前市面上已出現(xiàn)的互感器雖然種類眾多，但是其工作電流較小，電流-體積比低，難以適應(yīng)大容量電力系統(tǒng)動輒數(shù)千安的電流要求。針對以上問題，本專利旨在提供一種磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移模塊。該磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移模塊在保留了磁感應(yīng)絕緣特性的同時，具有很高的互感系數(shù)和工作電流范圍，并且體積小、易于加工、加工成本低、加工重復(fù)性好，能大大推進(jìn)強制電流轉(zhuǎn)移技術(shù)的發(fā)展。

本專利的應(yīng)用并不止于上述提及的方面，發(fā)明人認(rèn)為本專利在交、直流斷路器，交、直流限流器，脈沖變壓器，交、直流電源等領(lǐng)域內(nèi)均有應(yīng)用價值。在背景技術(shù)部分中公開的上述信息僅僅用于增強對本發(fā)明背景的理解，因此可能包含不構(gòu)成在本國中本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足或缺陷，本發(fā)明的目的在于提出一種磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移模塊及其電流轉(zhuǎn)移方法，通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，能實現(xiàn)能量在磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移模塊原邊和副邊相互傳遞，進(jìn)而完成電流的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)移。并且由于該磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移模塊原邊和副邊相互隔離，可以實現(xiàn)強、弱電分離，隔絕相互干擾，保護(hù)低壓電路元件。本發(fā)明的磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移模塊結(jié)構(gòu)簡單、部件少，大大減少了加工成本和加工難度。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。

本發(fā)明的一方面，一種磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移模塊包括電感和接入端，電感包括原邊電感和副邊電感，接入端包括原邊接入端和副邊接入端，所述原邊電感兩端通過原邊接入端實現(xiàn)與外部電路的連接，副邊電感兩端通過副邊接入端實現(xiàn)與外部電路連接；所述原邊電感與副邊電感通過磁場耦合且原邊電感與副邊電感通相互之間電氣絕緣。

在所述的磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移模塊中，所述電感扁平螺旋環(huán)繞，匝與相鄰匝間沿電感徑向延伸。

在所述的磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移模塊中，原邊電感和副邊電感沿電感軸向擺放，且原邊電感與副邊電感平面相互平行，原邊電感的內(nèi)外徑與副邊電感相同或者不相同。

在所述的磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移模塊中，所述電感和/或接入端由銅、鐵、鋁等及其合金的導(dǎo)電材料構(gòu)成。

在所述的磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移模塊中，所述電感截面和接入端截面為矩形、方形、圓形或橢圓。

在所述的磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移模塊中，所述磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移模塊包含鐵芯。

在所述的磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移模塊中，所述鐵芯是鐵磁材料。

在所述的磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移模塊中，所述鐵芯閉合或者不閉合。

在所述的磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移模塊中，所述電感纏繞在鐵芯上或放置在鐵芯。

在所述的磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移模塊中，所述螺旋環(huán)繞包括螺旋圓形環(huán)繞、螺旋方形環(huán)繞或螺旋橢圓環(huán)繞。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述的磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移方法包括以下步驟：

在第一步驟中，原邊電感兩端通過原邊接入端實現(xiàn)與外部電路的連接，電感產(chǎn)生磁感應(yīng)。

在第二步驟中，所述原邊電感與副邊電感通過磁場耦合，副邊電感兩端通過副邊接入端實現(xiàn)電流轉(zhuǎn)移。

本發(fā)明對比已有技術(shù)優(yōu)勢在于：原邊電感和副邊電感通過徑向繞制、軸向擺放，加工出來的感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移模塊體積小，耦合系數(shù)高，便于安裝固定，在數(shù)十千安電流下仍能穩(wěn)定工作。通過對電感器截面面積的控制，可以方便地調(diào)節(jié)磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移模塊的電流通流能力和涌流能力，并且調(diào)節(jié)上限遠(yuǎn)高于一般方案。通過對電感間距和隔擋材料的控制，可以調(diào)節(jié)原邊線圈和副邊線圈的耐壓等級，以適應(yīng)不同系統(tǒng)電壓等級。

附圖說明

參照附圖，上述以及其他本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點，通過本發(fā)明實施例的以下說明性且非限制性詳細(xì)描述將被更好地理解，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移模塊三維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移模塊三維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明一個帶有閉合鐵芯的實施例二維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明另一個帶有閉合鐵芯的實施例二維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明一個帶有非閉合鐵芯的實施例二維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明另一個帶有非閉合鐵芯的實施例二維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明另一個帶有非閉合鐵芯的實施例二維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移方法的步驟示意圖。

其中：1是原邊電感，2是副邊電感，3是原邊接入端，4是副邊接入端，5是鐵芯。

所有附圖都是示意性的，不是必須完全一致的。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖1-8和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋。以下詳細(xì)描述實際上僅是示例性的而并不意欲限制應(yīng)用和使用。此外，并不意欲受以上技術(shù)領(lǐng)域、背景、簡要概述或以下詳細(xì)描述中呈現(xiàn)的任何明確或暗示的理論約束。除非明確地具有相反的描述，否則詞語“包括”及其不同的變型應(yīng)被理解為隱含包括所述的部件但不排除任意其他部件。

本發(fā)明的實施例描述了一種磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移模塊，如圖1所示的根據(jù)本發(fā)明一個實施例三維結(jié)構(gòu)示意圖，其包括電感和接入端兩部分，電感包括原邊電感1和副邊電感2，接入端包括原邊接入端3和副邊接入端4。電感通過相應(yīng)的接入端與外部電路相連。電感可以從外部電路獲取能量，也可以輸出能量給外部電路。由于原邊電感和副邊電感可以通過磁場相互耦合，當(dāng)通過原邊接入端3向原邊電感1注入電流時，副邊電感2會產(chǎn)生感應(yīng)電壓，利用該感應(yīng)電壓，可以實現(xiàn)與副邊接入端4相連的外部回路電流的強制轉(zhuǎn)移。相對于常規(guī)自然轉(zhuǎn)移方式，強制轉(zhuǎn)移方式受元件參數(shù)、元件配合、工作條件等因素的影響較小，具有很高的工程應(yīng)用價值。本發(fā)明所述的磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移模塊，可以應(yīng)用于交、直流斷路器，交、直流限流器，脈沖變壓器，交、直流電源等領(lǐng)域，具有電流轉(zhuǎn)移速度快，能量利用率高，可靠性好，成本低廉等優(yōu)點。

在所述的磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移模塊的優(yōu)選實施例中，所述電感扁平螺旋環(huán)繞，匝與相鄰匝間沿電感徑向延伸。

在所述的磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移模塊的優(yōu)選實施例中，原邊電感1和副邊電感2沿電感軸向擺放，且原邊電感1與副邊電感2平面相互平行，原邊電感1的內(nèi)外徑與副邊電感2相同或者不相同。

在所述的磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移模塊的優(yōu)選實施例中，所述電感和/或接入端由銅、鐵、鋁等及其合金的導(dǎo)電材料構(gòu)成。

在所述的磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移模塊的優(yōu)選實施例中，所述電感截面和接入端截面為矩形、方形、圓形或橢圓。

在所述的磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移模塊的優(yōu)選實施例中，所述電感匝與相鄰匝間沿電感徑向延伸，螺旋環(huán)繞制成。環(huán)繞方法包含但不限于螺旋圓形環(huán)繞、方形環(huán)繞、橢圓環(huán)繞等及其變形。如圖2所示，示出了一種可能實施的方形環(huán)繞磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移模塊。

有利的，根據(jù)本發(fā)明的磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移模塊，可以應(yīng)用鐵芯束縛磁場，以減少磁場擴(kuò)散和提高耦合系數(shù)，鐵芯可以是閉合的，也可以是非閉合的。圖3和圖4示出了兩種可能實施的閉合鐵芯的磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移模塊結(jié)構(gòu)示意圖。在圖3中，鐵芯5是閉合的，鐵芯5束縛磁場，以減少磁場擴(kuò)散和提高耦合系數(shù)。在圖4中，鐵芯5在中間設(shè)有一個開口。

圖5-圖7示出了三種可能實施的非閉合鐵芯的磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移模塊結(jié)構(gòu)示意圖。圖5-7示出了鐵芯5是不閉合的各種情況，但本發(fā)明并不僅限于此，鐵芯5的不閉合還可以根據(jù)需要設(shè)置成其他變型。

本發(fā)明的另一方面，根據(jù)所述的磁感應(yīng)電流轉(zhuǎn)移方法包括以下步驟：

在第一步驟s1中，原邊電感1兩端通過原邊接入端3實現(xiàn)與外部電路的連接，電感產(chǎn)生磁感應(yīng)。

在第二步驟s2中，所述原邊電感1與副邊電感通2過磁場耦合，副邊電感2兩端通過副邊接入端4實現(xiàn)電流轉(zhuǎn)移。

盡管以上結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方案進(jìn)行了描述，但本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方案和應(yīng)用領(lǐng)域，上述的具體實施方案僅僅是示意性的、指導(dǎo)性的，而不是限制性的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本說明書的啟示下和在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍的情況下，還可以做出很多種的形式，這些均屬于本發(fā)明保護(hù)之列。