专利名称：用于电力线通信的电感耦合器，具有提供用于闪络向地放电的预定通路的部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力线通信，更确切的说，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),也被称为电力线宽带(BPL)，是一种包括通 过现有的电力线，即，用于承载电流的导线，在高频上进行数据传输 的技术。用于电力线通信的数据耦合器在电力线和诸如调制解调器这 种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包含一组铁心和环绕在部分铁心 上的绕组的电感耦合器。所述电感耦合器像变压器一样工作，铁心被 置于电力线上使得电力线作为变压器的一次绕组，而电感耦合器的线 圏被作为变压器的二次绕组。
铁心典型地是由磁性材料所构成的，例如铁氧体，粉末金属，或 纳米晶材料。铁心通过与电力线接触被通电并且要与二次绕组相绝 缘。典型地，通过把铁心和二次绕组都嵌入像环氧树脂这样的电绝缘 材料内而在铁心和二次绕组间提供绝缘。
电感耦合器必须符合安全要求以避免在进行安装、维护和拆除通 信设备时对人造成伤害。有时可能会发生电压超过公用线额定电压等 级的现象。在这样高的电压下，空气、水或者任何其他出现在室外环 境中的杂质气体、液体或固体颗粒能够成为导电通路从而在固体绝缘 体表面上产生击穿放电。在工业上将这种现象称作闪络(参见IEEE 4-1995标准，高压测试技术)。对电感耦合器的被绝缘的导线的闪络 可能会穿透导线的绝缘体，并/或毁坏导线自身。这种穿透或毁坏被 看作是电感耦合器的失效，并且应该避免。
发明内容
提供了 一种用于把信号耦合到电力线的电感耦合器。所述电感耦
合器包括(a)具有开孔的磁芯，电力线穿过该开孔而确定路线，(b) 缠绕在部分磁芯上的绕组，信号通过磁芯在绕组和电力线之间被耦 合，和(c)在电感耦合器外部上的导电部件，所述导电部件为闪络 电流提供电接地通^各。
图l为安装在电力线上的电感耦合器的三维视图
电接地放电的预定位置；
图2为图1所示的电感耦合器的剖面图； 图2A为图1中所示的电感耦合器的局部示意图； 图3为安装在电力线上的电感耦合器的三维视图，
器具有闪络至耦合器的已接地的二次绕组的预定通路
具体实施例方式
在PLC系统中，电流典型地在50-60赫兹(Hz)范围内的频率上 通过电力线被传输。在低压线内，电流以约90到600伏之间的电压 被传输，并且在中压线内，电流以约2400伏到35000伏之间的电压 被传输。数据信号的频率大于或等于约1兆赫(匪z)，并且数据信号 的电压范围为从几分之一伏到几十伏。
图1所示为在导线即电力线120上的电感耦合器100的三维视图。 电感耦合器100包括磁芯(未示出)，和缠绕在一部分磁芯上的绕组 (参见图2,附图标记为205 )。磁芯通常是圆柱形的，并具有圆柱体 长度的开孔，并且电力线120穿过所述开孔而设定路线。电感耦合器 100像变压器一样工作，其中电力线120作为变压器的一次绕组，而 绕组205为变压器的二次绕组。
当电力线120上的电压相对电接地显著升高时，该电压可能会到 达某一量级，在此量级上在电力线120和具有接地电位的表面之间会
示出了闪络向
所述电感耦合发生闪络现象。如果存在离电力线120有相似的距离的多个表面，并 且如果这些表面中的一些表面是导体而另一些表面是非导体，则在电 力线120和这些导电表面之一之间更容易发生闪络现象。
接地电缆IIO和同轴电缆115伸出电感耦合器100的侧面之外。 接地电缆110的棵露端被固定到接地棒(未示出)上。同轴电缆用于 连接调制解调器或其他通信设备(未示出)。
当接地电缆IIO脱离电感耦合器100时，电缆护套配件105A护 罩着接地电缆IIO。当同轴电缆115脱离电感耦合器时，电缆护套配 件105B护罩着同轴电缆115。电缆护套配件105A和105B分别为接地 电缆IIO和同轴电缆115提供穿过电感耦合器IOO的护罩的不漏液体 的电缆出口 (cable strain relief ),。电缆护套配件105A和105B 都由导电材料制成。如下面将要解释的，电缆护套配件105A和105B 也用于闪络电流至电接地的优选通路内。
图2是电感耦合器100的另一个示例，并且示出了几个内部部件 的结构。如前所述，电感耦合器100包括绕组205。绕组205为长的 导电材^K例如电线，并具有两个端点，即，绕组边205A和绕组边 205B。
图2A所示为电感耦合器100的几个部件之间的电连接的示意图。 同轴电缆115具有中心导体225,导电外部护套，即护套220, 和同轴电缆外壳240。同轴电缆外壳240提供电缆护套配件105B和护 套220之间的绝缘。电连接230把绕组边205B连接到中心导体225 上，并且电连接235把绕组边205A连接到护套220上。因此，数据 信号能够通过同轴电缆115在绕组边205A和205B与通信设备(未示 出)之间一皮耦合。
接地电缆外壳245提供导体250和电缆护套配件105A之间的绝 缘，并且如上所述，同轴电缆外壳240提供电缆护套配件105B和护 套220之间的绝缘。然而，电连接20(U巴电缆护套配件105A和105B 连接到绕组边205A上，并且电连接210把绕组边205A连接到接地电 缆110的棵露的导体即导体250上。因此，电缆护套配件105A和105B
5是电接地的。如果闪络将通过接地电缆外壳245或同轴电缆外壳240 放电，则所述绝缘将会被闪络电流损坏。然而，因为电缆护套配件105A 和105B是导电的并且是电接地的，电缆护套配件105A和105B会吸 引闪络电流，并且通过电连接200、绕组边205A、电连接210和接地 线IIG提供接地通路。
如上所述，图2A是示意图。因此，图2A意味着是模拟的电连接， 并不需要是连接的物理实体。例如，电连接200可能是金属板的形式， 并且直接被连接到接地电缆110上而不是绕组边205A上。总之，电 缆护套配件105A和105B、电连"l妻200、绕组边205A、电连^妄210和 接地线110均是电接地电位的，并且均具有足够的尺寸来容纳任何期 望它们处理的电流。
图3显示了电感耦合器300，其中绕组205与电缆310相连接以 便连接到电感耦合器300的导线上有棵露的表面305。如图3所示， 表面305是位于绕组205与电缆31G的连接点处的导电连接器的表面。 如果电缆310通向把绕组205连接到电接地的电设备(未示出)，则 电缆310的棵露的导电表面、和/或棵露的表面305、以及绕组205 的在耦合器绝缘体315下的棵露部分能够独立的或共同的具有用于闪 络电流接地通路的功能。
本说明书所描述的技术是示范性的，并且不应该被解释为包含有 任何对本发明的特殊限制。应该理解本领域技术人员可以进行各种选 择、组合或修改。本发明意图覆盖落入所附权利要求保护范围内的所 有这些选择、修改和变化。
权利要求
1. 一种用于把信号耦合到导线上的电感耦合器，所述电感耦合器包括具有开孔的磁芯，当所述电感耦合器被装在所述导线上时，所述导线穿过所述开孔而设定路线；缠绕在一部分所述磁芯上的绕组，所述信号通过所述磁芯在所述绕组和所述导线之间被耦合；和位于所述电感耦合器外部上的导电部件，所述导电部件为闪络电流提供电接地通路。
2. 根据权利要求1所述的电感耦合器，其特征在于，还包括把所述导 电部件连接到所述电接地的连接。
3. 根据权利要求1所述的电感耦合器，其特征在于，所述导电部件处 于电4妻地电位。
4. 根据权利要求1所述的电感耦合器，其特征在于，所述导电部件是 在所述电感耦合器表面上的配件。
5. 根据权利要求1所述的电感耦合器，其特征在于，所述导电部件是 连接到所述电感耦合器上的导线上的棵露表面。
6. —种用于把信号耦合到导体上的电感耦合器，所述电感耦合器包括 具有开孔的磁芯，当所述电感耦合器被装在所述导线上时，所述导线穿 过所述开孔而设定路线；缠绕在一部分所述^i芯上的绕组，所述信号通过所述》兹芯在所述绕 组和所述导线之间被耦合；和位于所述电感耦合器表面上的部件，所述部件是导电的、处于电接 地电位、并且为闪络电流提供电接地通路。
7. —种用于把信号耦合到电力线上的电感耦合器，所述电感耦合器包 括具有开孔的磁芯，当所述电感耦合器被装在所述电力线上时，所述电 力线通过所述开孔而设定路线；缠绕在一部分所述磁芯上的绕组，所述信号通过所述磁芯在所述绕 组和所述电力线之间被耦合；和在所述磁芯外部上的导体，所述导体具有棵露的表面，且处于电接 地电位，并且为闪络电流提供电接地通路。
全文摘要
本发明提出了一种用于把信号耦合到电力线的电感耦合器。所述电感耦合器包括(a)具有开孔的磁芯，电力线穿过所述开孔而设定路线，(b)缠绕在部分磁芯上的绕组，信号通过磁芯在绕组和电力线之间被耦合，和(c)在电感耦合器外部上的导电部件，所述导电部件为闪络电流提供电接地通路。
文档编号H01F17/04GK101449345SQ200680017397
公开日2009年6月3日 申请日期2006年5月19日 优先权日2005年5月20日
发明者埃里克·S·默克 申请人:安比恩特公司