CN103972736A - 电磁感应插头插座 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁感应插头插座，包括插头和插座，其特征在于所述插头包括插头外壳，所述插头外壳设有中心轴磁芯，中心轴磁芯上绕设有的插头线圈，所述插座包括插座外壳，插座外壳内设有环形线圈，以及与所述环形线圈配合的环形磁芯，插头插入插座后，环形线圈套设在插头线圈外。因为本发明的初次级的互感是在同一个磁轴上，和铁芯的磁通量，铁芯的导磁率等没关系，铁芯构成的磁回路作用在初次级线圈上只是决定了它的电感量，只要驱动的频率或者脉宽时间与之相匹配就行了，所以插头插座内的铁芯磁回路不会因为存在铁芯间隙而影响传递功率和效率。本发明的优点在于电磁耦合感应力强，传递效率高。

Description

电磁感应插头插座

技术领域

本发明涉及电插头插座领域，具体涉及一种电磁感应插头插座。

背景技术

电磁感应插头插座是一种靠电磁耦合来传递电能的，因此它没有金属导电接触点，使用中非常安全可靠。但是以往一些传递电能的感应装置承载能力差，效率也不高，使应用受到了局限。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构独特，电磁偶合感应力强，传递效率高的电磁感应插头插座。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种电磁感应插头插座，包括插头和插座，其特征在于所述插头包括插头外壳，所述插头外壳内设有中心轴磁芯，中心轴磁芯上绕设有的插头线圈，所述插座包括插座外壳，插座外壳内设有环形线圈，以及与所述环形线圈配合的环形磁芯，插头插入插座后，环形线圈套设在插头线圈外。所述环形磁芯包括一磁套，环形线圈设置在该磁套内，环形线圈的两侧还设有磁环。所述插头还设有与插头线圈相配合的感应线圈，插头线圈通过一开关电路与电源输入端连接，所述感应线圈与开关电路的控制端或正反馈激励端连接。

当插头插入插座时，插座的环形线圈套在插头线圈及其中心轴磁芯外，这样的结构初次级间的耦合系数是最大的且相对不变的，因为初次级的互感是在同一个磁轴上，和铁芯的磁通量，铁芯的导磁率等没关系，铁芯构成的磁回路作用在初次级线圈上只是决定了它的电感量，只要驱动的频率或者脉宽时间与之相匹配就行了，所以插头插座内的铁芯磁回路不会因为存在铁芯间隙（插头，插座的外壳壁厚）而影响传递功率和效率，经实验，传递效率可提高50%以上。本发明的优点在于电磁耦合感应力强，传递效率高。

附图说明

图1为本发明的插头的结构示意图。

图2为本发明的插座的结构示意图。

图3为插头插入插座的示意图。

图4为本发明的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明作详细说明。

一种电磁感应插头插座，包括插头1和插座2，其特征在于所述插头1包括插头外壳3，所述插头外壳3内设有中心轴磁芯4，中心轴磁芯4上绕设有的插头线圈L1，所述插座2包括插座外壳，插座外壳内设有环形线圈L4，以及与所述环形线圈L4配合的环形磁芯，插头插入插座后，环形线圈套设在插头线圈外，初次级在同一个磁轴上形成耦合。所述环形磁芯包括一磁套14，环形线圈L4设置在该磁套14内，环形线圈L4的两侧还设有磁环13。所述插头还设有与插头线圈L1相配合的感应线圈L2、L3，插头线圈L1通过一开关电路与电源输入端连接，所述感应线圈L2、L3与开关电路的控制端或正反馈激励端连接。

图1为本发明的插头的结构示意图。如图所示，插头外壳3内设有一圆柱形的中心轴磁芯4，该中心轴磁芯4设有两个凹槽，在所述凹槽内分别绕设有插头线圈L1和两个正反馈线圈（第一正反馈线圈L2和第二正反馈线圈L3）该插头外壳3内还设有一线路板6，所述插头线圈和两个正反馈线圈均通过线圈引出线7与该线路板6连接，同时该线路板6还与电源输入线8连接。电源由电源线输入经开关电路转换线路板转换成比较高的频率驱动插头线圈，在磁芯内产生出相对应的交变磁场，两个正反馈线圈用作开关电路转换线路板上自激振荡或者反馈控制的激励信号。为了防水整个壳体内用树脂灌封。

图2为本发明的插座的结构示意图。插座设有环形线圈及与其配合的环形磁芯。如图所示，插座外壳10设有一用于插入插头的插孔11，在插孔11外围设有一环形线圈骨架15，环形线圈骨架15内绕设有环形线圈L4，环形线圈L4的两侧设有两个磁环13，在所述环形线圈L4和磁环13外套有一磁套14，所述环形线圈L4通过一套整流滤波电路12与电源输出线16连接。为了防水整个壳体内用树脂灌封。来自插头的交变磁场在作为次级的环形线圈内产生磁感电势，与之相对应的交变电势经整流，滤波由电源输出线输出。

图3为插头1插入插座2时的示意图。由于插头插座是通过磁感应来传递电能的，插头由输入的电能经插头线圈L1（等效变压器的初级）转换成磁能，插座感应磁能由环形线圈L4（等效变压器的次级）转换成电能输出，负载所消耗的电能也就是环形线圈L4消耗的磁能，所以插头线圈L1、环形线圈L4的磁耦合和磁漏感对传递电能的功率，效率至关重要，

当插头插座插在一起时，初级线圈在内次级线圈在外（如图3所示），就好像都是绕设在中心轴磁芯上那样形成耦合，这样的结构初次级间的耦合系数是最大的且相对不变的（也可以次级线圈在内初级线圈在外），因为初次级的互感是在同一个磁轴上，和铁芯的磁通量，铁芯的导磁率等没关系，铁芯构成的磁回路作用在初次级线圈上只是决定了它的电感量，只要驱动的频率或者脉宽时间与之相匹配就行了，所以插头插座内的铁芯磁回路不会因为存在铁芯间隙而影响传递功率和效率。

由于插头插座所形成的（壳体壁厚），使得初级和次级间隙比较大，磁芯间隙比较大，因此会使初级和次级漏感比较大，磁芯间隙处磁阻比较大，为此作以下弥补。

采用磁套，磁环和中心轴磁芯，形成以中心轴磁芯为圆心，磁环，磁套为磁回路的整个导磁环路，这样可以克服或补偿由于初次级的间隙所造成的漏感，封闭了磁外泄。加大了磁合面的面积（磁环的轴向长度和中心轴磁芯王字形两端轴向长度）减小了由于磁芯的间隙所造成的磁阻，提高了磁回路的磁通量，因为磁回路均布在整个磁套的圆周上（轴向），所以磁套的壁厚可以较薄，有利减小插座的体积。适当提高驱动频率，改善初次级的耦合度和电感量的要求，提高承载能力。根据本发明的优选实施例，由于插头插座的壳壁约1mm，使得插头磁芯线圈与插座的环形线圈之间的间隙达到2~3mm时，因此，我们对此进行实验，实践证明，当所述中心轴磁芯的直径为14~18mm，设置插头线圈L1的凹槽的深度为3~5mm，长度为8~12mm，环形线圈的轴向长度为20~24mm，环形线圈两端磁环的轴向长度和中心轴磁芯两端未设置凹槽处的轴向长度为8~12mm，磁环的壁厚为3~5mm，磁套的壁厚为1~3mm，采用这样结构的插头插座能达到25w以上的传递功率。

图4为本发明的电路图。在插头插座分离时，作为输入部件的插头没有停止工作，不仅消耗了能源，还有磁污染，为了避免这种情况的发生，在本发明中还在插头中加入了与插头线圈（初级）相配合的反馈线圈。其中反馈线圈包括第一反馈线圈L2和第二反馈线圈L3，开关电路包括第一电子开关和第二电子开关，第一反馈线圈L2与第一电子开关的控制端连接，第二反馈线圈L3与第二电子开关的控制端连接，电源输入端与整流电路的输入端连接，整流电路的输出端分别通过第一电子开关和第二电子开关与插头线圈连接。

当插头插入插座时中心轴磁芯4和环形磁芯形成磁回路，第一线圈L1和第二线圈L4及反馈线圈L2L3处在同一个磁回路中，第一线圈L1通电，则第二线圈L4产生感生电动势，使得插座得电，同时反馈线圈产生感生电动势，控制开关电路导通或激励开关电路震荡，使得第一线圈持续通电。如图所示，此时插头内的磁芯和插座内的磁芯形成磁回路3。

根据本发明的具体实施例，其中第一电子开关和第二电子开关分别为第一三极管T1和第二三极管T2，第一反馈线圈L2的一端与第一三极管T1的发射极连接，第一反馈线圈L2的另一端通过电容和电阻与第一三极管T1的基极连接，第二反馈线圈L3的一端与第二三极管T2的发射极连接，第二反馈线圈L3的另一端通过电容和电阻与第二三极管T2的基极连接，整流电路的一端与第一三极管T1的发射极连接，第一三极管T1的集电极与第二三极管T2的发射极连接，第二三极管T2的集电极与整流电路的另一端连接，第一三极管T1的集电极与第一线圈L1的第一端连接，第一线圈L1的第二端分别通过第一电容和第二电容与整流电路的两个输出端连接。

根据本发明的实施例，由于电源输入端为插头，因此插头设置的是初级线圈和反馈线圈，而插座设置的是次级线圈，本领域的技术人员应当理解，当电源输入端为插座时，初级线圈和反馈线圈则是设置在插座上的，插头设置的就应为次级线圈。

Claims (4)

1.一种电磁感应插头插座，包括插头和插座，其特征在于所述插头包括插头外壳，所述插头外壳设有中心轴磁芯，中心轴磁芯上绕设有的插头线圈，所述插座包括插座外壳，插座外壳内设有环形线圈，以及与所述环形线圈配合的环形磁芯，插头插入插座后，环形线圈套设在插头线圈外。

2.按权利要求1所述的磁感应插头插座，其特征在于：所述环形磁芯包括一磁套，环形线圈设置在该磁套内，环形线圈的两侧还设有磁环。

3.按权利要求2所述的磁感应插头插座，其特征在于：所述插头还设有与插头线圈相配合的感应线圈，插头线圈通过一开关电路和电源输入端连接，所述感应线圈与开关电路的正反馈激励端连接。

4.按权利要求3所述的磁感应插头插座，其特征在于：其中反馈线圈包括第一反馈线圈和第二反馈线圈，开关电路包括第一电子开关和第二电子开关，第一反馈线圈与第一电子开关的控制端连接，第二反馈线圈与第二电子开关的控制端连接，电源输入端与整流电路的输入端连接，整流电路的输出端分别通过第一电子开关和第二电子开关与插头线圈连接。