(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210638598.1 (22)申请日 2022.06.08 (71)申请人 广西电网有限责任公司柳州供电局 地址 545001 广西壮 族自治区柳州市海关 路23号 申请人 广西电网有限责任公司电力科 学研 究院 (72)发明人 胡峰铭　陈李寿　王双喜　谢贤　 陈冠霖　陈炜智　方涛　汪环宇　 赵嘉骏　陶中云　姜钦云　肖静　 吴宇　黄琨　王伟亮　 (74)专利代理 机构 重庆敏创专利代理事务所 (普通合伙) 50253 专利代理师 刘思言(51)Int.Cl. H01F 38/30(2006.01) H02J 50/00(2016.01) H02J 50/10(2016.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 基于电流互感器的磁能量收集系统及其参 数设计方法 (57)摘要 本发明提供一种基于电流互感器的磁能量 收集系统及其参数设计方法， 磁能量收集系统的 取能部分包括磁芯和线圈绕组， 其特征在于： 所 述磁芯采用二分裂磁环结构卡接扣合而成， 在其 中一段磁环结构上绕制所述线圈绕组， 在所述磁 芯中间预留有供输电线缆穿过的通孔。 其效果 是： 能够通过对磁 芯截面积和绕组匝数的优化设 计使系统工作在最大功率点， 满足功率需求， 提 高系统的功率密度， 减小系统的重量和体积。 按 照本发明提出的参数设计方法进行参数设计， 能 够在特定工作环境需求下快速对其参数进行最 优设计， 提高供电功率。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 114883095 A 2022.08.09 CN 114883095 A 1.一种基于电流互感器的磁能量收集系统， 取能部分包括磁芯和线圈绕组， 其特征在 于： 所述磁芯采用二分裂磁环结构卡接扣合而成， 在其中一段磁环结构上绕制所述线圈绕 组， 在所述磁芯中间预留有供输电线缆 穿过的通 孔。 2.根据权利要求1所述的基于电流互感器的磁能量收集系统， 其特征在于： 在所述线圈 绕组的末端设置有功率变换电路。 3.根据权利要求2所述的基于电流互感器的磁能量收集系统， 其特征在于： 所述功率变 换电路包括整流电路和DC /DC变换模块。 4.根据权利要求2或3所述的基于电流互感器的磁能量收集系统， 其特征在于： 在所述 功率变换电路的输出端连接有负载。 5.根据权利要求2或3所述的基于电流互感器的磁能量收集系统， 其特征在于： 所述负 载为纯阻性负载。 6.根据权利要求1所述的基于电流互感器的磁能量收集系统， 其特征在于： 所述磁芯外 侧设置有一对半弧形的绝缘导磁容置槽， 所述二分裂磁环结构中的上下两 半弧形的磁芯分 别卡设在所述 绝缘导磁容置 槽内。 7.一种如权利要求1 ‑6任一所述的基于电流互感器的磁能量收集系统的参数设计方 法， 其特征在于， 包括以下步骤： S1： 将输电线电流视为理想正弦电流源， 并确定输电线电流幅值IP、 电流角频率ω、 所需 输出功率PL和饱和磁感应强度Bs； S2： 确定最大功率输出时的取能时间ts； S3： 按照 确定线圈绕组的匝数N； S4： 按照 确定磁芯截面积Acore。 8.根据权利要求7所述的基于电流互感器的磁能量收集系统的参数设计方法， 其特征 在于， 步骤S2中取能时间ts设计为6.81m s。 9.根据权利要求7或8所述的基于电流互感器的磁能量收集系统的参数设计方法， 其特 征在于， 根据步骤S4所确定的磁芯截面积Acore和输电线的粗细确定磁芯的长度和厚度。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114883095 A 2基于电流互感器的磁能量收集系统及其参数设计方 法 技术领域 [0001]本发明涉及磁感应取能技术， 具体涉及一种基于电流互感器的磁能量收集系统及 其参数设计方法。 背景技术 [0002]磁感应取能技术以法拉第电磁感应定律为基础， 对环境中的磁能量进行收集， 并 通过磁电转换感应出 交流电， 从而实现传感设备或其它用电负载的自供电。 近些年来， 智能 电网发展迅速， 其中， 输电线路状态实时监测是智能电网发展的重要基础。 无线传感网络能 够实时监控输电线路及设备 的运行状态， 因此， 如何实现传感器的持续稳定供电逐渐成为 国内外的研究热点。 [0003]随着输电线路总里程的不断增加和传感检测 设备的迅速发展， 如攀爬机器人、 视 觉相机等设备得到了大量应用， 使得对磁能收集器的自供电需求越来越大； 且为了满足输 电线路的安全问题， 磁能收集器的体积和重量不宜过大， 因此， 需要对取能参数或取能电路 进行合理地优化与设计， 使其功率密度尽可能增大。 [0004]为了提高功率输出， 有的学者采用附加绕组对磁场进行调控以延缓磁芯的饱和、 采用取能CT(current  transformer， 电流互感器)和电池协同供电或通过增加磁芯截面积 或对取能电路进行优化控制来提高功 率输出。 然而， 这些方法带来额外的器件， 会造成取能 设备体积重量增 加， 给输电线路的安全运行 带来隐患。 [0005]在某些应用场合需求下， 磁能量收集器的体积和重量要求存在限制， 为了满足取 能的需求， 需对磁能量收集器的前端部分进行合理的优化设计， 使得磁能量收集器能够以 最小的体积达 到所需功率要求。 发明内容 [0006]基于上述需求， 本发明的首要目的在于提出一种基于电流互感器的磁能量收集系 统， 该磁能量收集系统的结构简单， 绕线匝数和磁芯截面积能够根据不同的应用场景做出 快速的调整， 使其可以工作在最大功 率点， 提高取能设备的功 率密度， 以最小的体积实现传 感设备的自供电要求。 [0007]为了实现上述目的， 本发明所采用的具体技 术方案如下： [0008]一种基于电流互感器 的磁能量收集系统， 取能部分包括磁芯和线圈绕组， 其关键 在于： 所述磁芯采用二分裂磁环结构卡接扣合而成， 在其中一段磁环结构上绕制所述线圈 绕组， 在所述磁芯中间预留有供输电线缆 穿过的通 孔。 [0009]可选地， 在所述线圈绕组的末端设置有功率变换电路。 [0010]可选地， 所述功率变换电路包括整流电路和DC /DC变换模块。 [0011]可选地， 在所述功率变换电路的输出端连接有负载。 [0012]可选地， 所述负载为纯阻性负载。 [0013]可选地， 所述磁芯外侧 设置有一对半弧形的绝缘导磁容置槽， 所述二分裂磁环结说　明　书 1/5 页 3 CN 114883095 A 3