CN103997133A - 平板式非接触拾电器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平板式非接触拾电器，属于非接触供电系统的技术领域。本发明由与原边电缆进行电磁耦合的平板式拾电模块和电能变换模块组成，平板式拾电模块用于将拾取得到的电能输出到电能变换模块，电能变换模块用于将得到电能变换成各电压等级负载所需的电能；平板式拾电模块包括电磁装置，电磁装置由铁氧体磁芯和绕制在铁氧体磁芯上的铜芯绕组组成。本发明采用了平板式非接触结构可以方便地用于各类用电设备，拾电器和原边电缆之间无需复杂机构配合；拾电器与原边电缆实时保持耦合，电磁耦合效率高，拾取变换出的电压稳定安全、灵活多变。

Description

平板式非接触拾电器

技术领域

本发明涉及一种拾电器，具体讲是一种平板式非接触拾电器，属于非接触供电系统的技术领域。

背景技术

目前工业自动化领域广泛应用的自动引导小车（AGV——Automatic Guided Vehicle）大部分都是通过蓄电池进行供电，当蓄电池电压低于预定电压值时，需要用户使用充电器对其充电。由于这种充电过程是接触式的，充电设备和蓄电池的连接端子在长期的工作中会被磨损、被氧化导致接触不良，为了解决上述问题，非接触式供电技术得以广泛研究与使用。

非接触供电技术可以用来实现电能的非接触传输，其电能传输的核心部分是加载有高频正弦交流电的原边电缆和开放式取电装置发生松耦合电磁感应，开放式取电装置经过高频电磁耦合感应后获取电能给设备供电。非接触供电与传统方式相比有以下优点：1、原边电缆和开放式取电装置之间无任何接触、无摩擦、易维护；2、不受负载运动速度的限制；3、无噪声污染；4、能在各种恶劣的条件下工作( 如水下、冰雪天气和地下等)；5、可采用高频，使体积减小。

2014年1月15日，中国发明专利CN102075017B公开了一种移动式无接触不间断供电装置，其初级绕组沿线路铺设，并间隔一定距离安装有初级绕组固定支架。供电装置中设置了接近位置传感器和离开位置传感器，给次级开关发出合闸或分闸信号。电磁铁吸合装置位于次级铁心的两个极板上。初级绕组无接触地穿过次级绕组及铁心，两者间形成电磁耦合结构。该装置通过在次级非闭合铁心中附设电磁铁吸合装置，使原来的非闭合铁心磁路得以闭合，降低了能耗，实现了节能；同时减小了次级漏磁场，提高了初、次级耦合效率，也消除了由此产生的电磁泄漏，解决了电磁兼容性问题。

但上述发明采用了类似于E型结构的拾电结构，需要通过初级、次级之间的耦合来实现拾电，导致其结构复杂、安装使用不便、适应性较差；同时，由于次级绕组每通过初级绕组固定支架时电磁铁吸合装置均需要呈非闭合结构，导致在磁路中形成气隙，这样不但降低了拾电效率，而且不同程度地导致电磁泄漏，降低装置的电磁兼容性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术缺陷，提供一种结构简单、使用方便、适应性好且拾电性能稳定的平板式非接触拾电器。

为了解决上述技术问题，本发明提供的平板式非接触搭电器由与原边电缆进行电磁耦合的平板式拾电模块和电能变换模块组成；所述平板式拾电模块用于拾取电能并输送到电能变换模块，所述电能变换模块用于将得到电能变换成各电压等级负载所需的电能；所述平板式拾电模块包括电磁装置，所述电磁装置由铁氧体磁芯和绕制在铁氧体磁芯上的铜芯绕组组成。

本发明中，所述铜芯绕组绕制在铁氧体磁芯的中部。

本发明中，所述电能变换模块由依次连接的谐振电路、整流电路和升降压电路组成。

本发明中，所述谐振电路为由电磁装置中的电感、5个相互串并联的电容和3个相互串并联的电感组成的L-C-L谐振滤波电路。

本发明中，所述相互串并联电感的输入端和输出端分别串联电阻。

本发明中，所述整流电路为全波桥式整流电路，由4个相互并联的二极管组成。

本发明中，所述整流电路中每个二极管上均并联钳位电容。

本发明中，所述升降压电路为Buck-Boost电路。

本发明中，所述电磁装置通过固定条和固定螺栓固定在主体板盒内，所述固定条和固定螺栓均为塑料材质，所述主体板盒为木质。

本发明的有益效果在于：（1）、本发明采用了平板式非接触结构其可以方便地安装在AGV等各类用电设备上，原边电缆和拾电器之间无需复杂机构配合，降低了系统的复杂程度，提高了拾电器的适应性；（2）、在拾电过程中，拾电器与原边电缆实时保持耦合，提高了拾电效率，有效地防止磁泄漏，提高了拾电器的电磁兼容性能；（3）、通过电能变换模块将可以拾到的电能变化转换成各种电压等级的电能，适应了各类设备对不同电压等级的需要；（4）、本发明配套使用的原边电缆安装简便、占用复杂空间小，能适应各类现场环境。

附图说明

图1为本发明平板式非接触拾电器的结构示意图；

图2为本发明平板式拾电模块的俯视图；

图3为本发明平板式拾电模块的侧视图；

图4为本发明电流变换模块示意图；

图5为本发明用于AGV的安装示意图；

图6为与图5中原边电缆安装示意图。

具体实施方式

下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明。

如图1所示，本发明平板式非接触拾电器，由平板式拾电模块1和与其连通电能变换模块2组成，其中平板式拾电模块1包括机械结构部分1a和电磁结构部分1b，电能变换模块2由谐振电路2a、与谐振电路2a连接整流电路2b 和与连接整流电路2b连接升降压电路2c组成，升降压电路2c输出各种电压等级。平板式拾电模块1通过与原边电缆进行电磁场耦合，拾取得到电磁能，产生了高频的不规则电能，经由电流变换模块2中的谐振电路2a，将其不规则电能中的谐波以及强干扰进行滤除，再经过整流电路2b整流变换出直流电能，最后根据实际的负载要求经升降压电路2c处理得到各种电压等级。 

如图2、3所示，本发明中平板式拾电模块1机械结构部分1a采用平板式结构，由2个出线孔4、中间镂空部分、固定条6和固定螺栓7组成；其螺栓7和固定条6均采用塑料材质、拾电器主体板盒由木质制作成，以保证了对平板式电磁场耦合时不产生干扰，保证拾电器的工作效果。平板式拾电模块1电磁部分2b包括铁氧体磁芯3以及铜芯绕组5两部分，其中铜芯绕组5绕制在铁氧体磁芯3的中间部分，以便获取最大的电磁场能量，铁氧体磁芯3通过固定条6和固定螺栓7固定在拾电器主体板盒内。铜芯绕组5经由出线孔4抽出两相导线将拾取的两相电能经a、b输出至电能变换模块2。

如图4所示，电能变换模块2由依次连接的谐振电路2a、整流电路2b 和升降压电路2c组成。由于平板式拾电模块1所拾得的两相电能是通过高频磁场耦合所得到的，必须要经过谐振滤波才能进行接下来的电能变换步骤。谐振电路2a是由电容与电感以及图1中电磁机构中的自身电感组成L-C-L型谐振滤波电路，其中电容由5个小电容经过串并联的方式组成、电感也是由3个小电感串并联组成的，这样的组合方式将更高效地进行谐振滤波作用；为防止过电流在a输入端与c输出端分别串联两个电阻，使得两相电能中谐波以及强干扰滤能有效地滤除，谐振滤波后的电能再经c、d输出到整流电路2b进行整流变换。拾取到的高频交变电能通过LC谐振网络，实现原副边的谐振软开关工作，大大减少了开关器件的损耗。整流电路2b采用全波形式整流电路，由4个二极管并联组成，每个二极管上均并联钳位电容，确保其正向导通。整流电路2b经过整流得到较为平整的直流电能波形再经由e、f输出到升降压电路2c进行升降压电能变换。降压电路2c采用Buck-Boost电路，其通过改变开关S的占空比来实现输出各种等级的电压，最后经g、h输出给各类负载。

如图5所示，本发明平板式非接触拾电器安装在AGV的下方，与原边电缆非物理接触；平板式拾电器分别给AGV的导航模块（24V、5V）、嵌入式中央控制器系统（24V、5V）驱动器（5V）和电机（38V）进行供电，可以看出本发明可以提供所有的标准电压等级的电压，提高了AGV实用性。

如图6所示，与本发明平板式非接触拾电器配套的原边电缆的铺设在地面上的电缆槽内，完全不影响AGV的正常行驶，保证了其可靠安全稳定运行。与传统的原边电缆铺设相比，其铺设过程简单方便、占用空间小、运行维护成本低。

本发明的工作过程如下：平板式非接触拾电器通过电磁耦合从原边电缆拾取得到电能经输出到谐振电路2a，谐振电路2a进行谐振滤波后输出到整流电路2b，整流电路2b将整流得到的直流电能输出到升降压电路2c，经升降压电路2c处理得到了各电压等级负载的所需电能后再输出。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种平板式非接触拾电器，其特征在于：所述搭电器由与原边电缆进行电磁耦合的平板式拾电模块(1)和电能变换模块(2)组成；所述平板式拾电模块(1)用于拾取电能并输送到电能变换模块(2)，所述电能变换模块(2)用于将得到电能变换成各电压等级负载所需的电能；所述平板式拾电模块(1)包括电磁装置(1b)，所述电磁装置(1b)由铁氧体磁芯(3)和绕制在铁氧体磁芯(3)上的铜芯绕组(4)组成。

2.根据权利要求1所述平板式非接触拾电器，其特征在于：所述铜芯绕组绕制(4)在铁氧体磁芯(3)的中部。

3.根据权利要求2所述平板式非接触拾电器，其特征在于：所述电能变换模块(2)由依次连接的谐振电路(2a)、整流电路(2b)和升降压电路(2c)组成。

4.根据权利要求3所述平板式非接触拾电器，其特征在于：所述谐振电路(2a)为由电磁装置(1b)中的电感、5个相互串并联的电容和3个相互串并联的电感组成的L-C-L谐振滤波电路。

5.根据权利要求4所述平板式非接触拾电器，其特征在于：所述相互串并联电感的输入端和输出端分别串联电阻。

6.根据权利要求3所述平板式非接触拾电器，其特征在于：所述整流电路(2b)为全波桥式整流电路，由4个相互并联的二极管组成。

7.根据权利要求6所述平板式非接触拾电器，其特征在于：所述整流电路(2b)中每个二极管上均并联钳位电容。

8.根据权利要求3所述平板式非接触拾电器，其特征在于：所述升降压电路(2c)为Buck-Boost电路。

9.根据权利要求1至8任一项所述平板式非接触拾电器，其特征在于：所述电磁装置(1b)通过固定条(6)和固定螺栓(7)固定在主体板盒内，所述固定条(6)和固定螺栓(7)均为塑料材质，所述主体板盒为木质。