CN105185556A - 用于电动汽车无线供电的桥臂绕制型多相平板磁芯接收端装置 - Google Patents

Abstract

用于电动汽车无线供电的桥臂绕制型多相平板磁芯接收端装置，属于无线电能传输技术领域，本发明为解决现有无线供电装置均存在电动汽车与导轨之间耦合系数较小、侧向偏移能力较差、磁场泄露较大、电磁兼容性差、制造成本较高、电能稳定性差的问题。本发明包括M×N个底端平板磁芯、M个连接桥臂和M×(N-1)个线圈；底端平板磁芯依次并行等间距放置；第M个连接桥臂依次跨接在第M个、第2M个、……、第M×N个底端平板磁芯之间；M个连接桥臂在底端平板磁芯上依次平行布置；连接桥臂为梳状结构，N个竖直梁和一个水平横梁依次均匀连接为框架，N个竖直梁将水平横梁平均分为N-1个分段，每个分段上居中缠绕一个线圈。本发明用于电动汽车。

Description

用于电动汽车无线供电的桥臂绕制型多相平板磁芯接收端装置

技术领域

本发明涉及一种用于电动汽车无线供电的桥臂绕制型多相平板磁芯接收端装置，属于无线电能传输技术领域。

背景技术

目前，在电动汽车的发展中存在两大瓶颈问题：第一是电动汽车使用的电池问题，第二是地面的充电基础设施的问题。现有技术中，电池存在体积大、重量大、价格高、材料稀缺、安全性差、充电速度慢、寿命短等多方面问题，并且，电池的生产过程属于高污染、耗费资源、破坏生态环境的过程，这给电动汽车的产业化带来一定的困难。针对地面的充电基础设施问题，一方面，由于充电时间长，需要大量的充电或换电设施，这给市政建设带来很大困难，这些设施需要占用大量的地面面积，且不利于统一管理，运营维护成本高；另一方面，电动汽车需要频繁的停车充电，给车辆使用者带来极大的不便，且续驶里程短的问题造成了电动汽车无法长途适应旅行。电动汽车的无线供电技术能够解决上述两大瓶颈问题。

电动汽车动、静态无线供电系统可以使电动汽车停在停车场或停车位、等红绿灯以及在公路上的行驶过程中，均可以实时使用无线供电或者为电池补充电能。无线供电技术不仅可以大幅度甚至无限制的提高电动汽车的续驶里程，而且车载动力电池的数量也可以大幅度降低，变为原来用量的几分之一，地面上将不再需要设置充电站和换电站。所有的无线供电设施均设置在地面以下，不需要占用大量的地面面积。而且驾驶员不需要再考虑充电问题，电能问题均由地面下的供电网络自动解决。而在实现对电动汽车的无线供电中，无线电能传输的结构对系统性能及建设成本起到极其重要的作用，这些性能包括供电效率、最大传输能力、空气间隔、侧移能力、耐久度、电磁辐射强度、对环境影响程度等等多个方面。通过对供电轨道铁氧体磁芯结构以及电能接收装置的结构进行合理的设计，可以极大改善上述性能。

现有的无线供电装置均存在电动汽车与导轨之间耦合系数较小，侧向偏移能力较差，磁场泄露较大、对环境带来较大的危害，电磁兼容性差，制造成本较高，电能稳定性较差的问题。

发明内容

本发明目的是为了解决现有无线供电装置均存在电动汽车与导轨之间耦合系数较小、侧向偏移能力较差、磁场泄露较大、电磁兼容性差、制造成本较高、电能稳定性较差的问题，提供了一种用于电动汽车无线供电的桥臂绕制型多相平板磁芯接收端装置。

本发明所述用于电动汽车无线供电的桥臂绕制型多相平板磁芯接收端装置，它包括M×N个底端平板磁芯、M个连接桥臂和M×(N-1)个线圈，所述M和N均为大于1的整数；

M×N个底端平板磁芯依次并行等间距放置；第1个连接桥臂依次跨接在第1个底端平板磁芯、第M+1个底端平板磁芯、第2M+1个底端平板磁芯、……和第(N-1)×M+1个底端平板磁芯之间；第2个连接桥臂依次跨接在第2个底端平板磁芯、第M+2个底端平板磁芯、第2M+2个底端平板磁芯、……和第(N-1)×M+2个底端平板磁芯之间；……；第M个连接桥臂依次跨接在第M个底端平板磁芯、第2M个底端平板磁芯、第3M个底端平板磁芯、……和第M×N个底端平板磁芯之间；M个连接桥臂在底端平板磁芯上依次平行布置；

连接桥臂为梳状结构，包括N个竖直梁和一个水平横梁，N个竖直梁和一个水平横梁依次均匀连接为框架，N个竖直梁将水平横梁平均分为N-1个分段，每个分段上居中缠绕一个线圈。

本发明的优点：本发明所述的用于电动汽车无线供电的桥臂绕制型多相平板磁芯接收端装置由铁氧体磁芯和绕制在其上的线圈构成。这种能量接收端结构与双极型发射导轨配合使用。结合双极型发射导轨产生的磁场分布提出的一种由桥臂绕制型多相平板磁芯接收端机构与双极型发射导轨单元组成的无线电能传输结构。这种接收端结构简单、轻薄，与原边导轨耦合程度高，不易发生磁饱和，且对磁场屏蔽效果好，电磁兼容性高，还能保证电能传输的功率与效率。

本发明有以下优点：

1、在相同的要求下，与已知的其他类型的接收端结构相比，本发明采用桥臂绕制型多相平板磁芯接收端装置，与导轨的耦合系数更高；

2、接收端采用平板磁芯结构，使接收端相对于发射导轨的侧向偏移能力更强；

3、接收端采用桥臂将底端平板磁芯连接，行成完整的磁回路，能够保证接收端上方磁场泄露极小，电磁兼容性好；

4、接收端只采用桥臂和底端平板磁芯构成，使结构更轻薄，节省磁芯材料，降低了制造成本；

5、线圈绕制在桥臂上，降低了线圈的绕制难度，且在相同长度的情况下，导线能够获得更大的电感量，降低了制造成本；

6、多相电能接收单元一方面能够接收更大的功率，另一方面保证了电能接收的稳定性。

附图说明

图1是本发明所述用于电动汽车无线供电的桥臂绕制型多相平板磁芯接收端装置的结构示意图，其中M为2，N为2；

图2是图1的A向视图；

图3是图1的俯视图；

图4是图1的B向视图；

图5是当M为2、N为2时具体实施方式四的结构示意图；

图6是图5的主视图；

图7是图5的俯视图图；

图8是图5的侧视图；

图9是本发明所述用于电动汽车无线供电的桥臂绕制型多相平板磁芯接收端装置的结构示意图，其中M为2，N为3；

图10是本发明所述用于电动汽车无线供电的桥臂绕制型多相平板磁芯接收端装置的结构示意图，其中M为3，N为2。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1-图4、图9和图10说明本实施方式，本实施方式所述用于电动汽车无线供电的桥臂绕制型多相平板磁芯接收端装置，它包括M×N个底端平板磁芯1、M个连接桥臂2和M×(N-1)个线圈3，所述M和N均为大于1的整数；

M′N个底端平板磁芯1依次并行等间距放置；第1个连接桥臂2依次跨接在第1个底端平板磁芯1、第M+1个底端平板磁芯1、第2M+1个底端平板磁芯1、……和第(N-1)′M+1个底端平板磁芯1之间；第2个连接桥臂2依次跨接在第2个底端平板磁芯1、第M+2个底端平板磁芯1、第2M+2个底端平板磁芯1、……和第(N-1)×M+2个底端平板磁芯1之间；……；第M个连接桥臂2依次跨接在第M个底端平板磁芯1、第2M个底端平板磁芯1、第3M个底端平板磁芯1、……和第M×N个底端平板磁芯1之间；M个连接桥臂2在底端平板磁芯1上依次平行布置；

连接桥臂2为梳状结构，包括N个竖直梁和一个水平横梁，N个竖直梁和一个水平横梁依次均匀连接为框架，N个竖直梁将水平横梁平均分为N-1个分段，每个分段上居中缠绕一个线圈3。

具体实施方式二：本实施方式对实施方式一作进一步说明，线圈3由绞合线或多股绝缘漆包线绕制。

具体实施方式三：本实施方式对实施方式一作进一步说明，连接桥臂2的N个竖直梁和一个水平横梁连接为矩形框架或弧形框架。

具体实施方式四：下面结合图5-图8说明本实施方式，本实施方式对实施方式三作进一步说明，该多相平板磁芯接收端装置接收信号的发射端为双极型发射导轨，双极型发射导轨相邻的两个相邻磁极上的磁场方向相反。

本实施方式中，当单相平板磁芯接收端装置的中心与发射导轨磁极中心重合时，单相平板磁芯接收端装置具有最大的传输功率。

具体实施方式五：下面结合图5-图8说明本实施方式，本实施方式对实施方式四作进一步说明，N个底端平板磁芯1、1个连接桥臂2和绕制在连接桥臂2上的N-1个线圈3组成一个单相平板磁芯接收端单元，每个单相平板磁芯接收端单元相邻两个底端平板磁芯1的中线的距离与发射导轨相邻两个磁极的中线的距离相等。

本发明中，多相平板磁芯接收端装置由多个单相平板磁芯接收端单元沿车辆行驶方向交叉排列构成，对M相平板磁芯接收端装置，各个单相平板磁芯接收端装置的底端平板磁芯1的宽度为略小于发射导轨两个磁极中心间隔的1/M，以二相电能接收单元为例，底端平板磁芯1的宽度为略小于发射导轨两个磁极中心间隔的1/2，保证相邻底端平板磁芯1存留气隙。

本发明的工作原理为：该多相平板磁芯接收端装置接收的信号发射端为双极型发射导轨，双极型发射导轨相邻的两个磁极上的磁场方向相反，双极型发射导轨交变的电流通过供电线缆在相邻的磁场上产生实时相反的交变磁场；每个单相平板磁芯接收端单元的两个底端平板磁芯1分别对应双极型发射导轨相邻的两个磁极；双极型发射导轨与多相平板磁芯接收端装置通过磁场耦合实现电能的无线传输。

Claims (5)

1.用于电动汽车无线供电的桥臂绕制型多相平板磁芯接收端装置，其特征在于，它包括M×N个底端平板磁芯(1)、M个连接桥臂(2)和M×(N-1)个线圈(3)，所述M和N均为大于1的整数；

M×N个底端平板磁芯(1)依次并行等间距放置；第1个连接桥臂(2)依次跨接在第1个底端平板磁芯(1)、第M+1个底端平板磁芯(1)、第2M+1个底端平板磁芯(1)、……和第(N-1)×M+1个底端平板磁芯(1)之间；第2个连接桥臂(2)依次跨接在第2个底端平板磁芯(1)、第M+2个底端平板磁芯(1)、第2M+2个底端平板磁芯(1)、……和第(N-1)×M+2个底端平板磁芯(1)之间；……；第M个连接桥臂(2)依次跨接在第M个底端平板磁芯(1)、第2M个底端平板磁芯(1)、第3M个底端平板磁芯(1)、……和第M×N个底端平板磁芯(1)之间；M个连接桥臂(2)在底端平板磁芯(1)上依次平行布置；

连接桥臂(2)为梳状结构，包括N个竖直梁和一个水平横梁，N个竖直梁和一个水平横梁依次均匀连接为框架，N个竖直梁将水平横梁平均分为N-1个分段，每个分段上居中缠绕一个线圈(3)。

2.根据权利要求1所述的用于电动汽车无线供电的桥臂绕制型多相平板磁芯接收端装置，其特征在于，线圈(3)由绞合线或多股绝缘漆包线绕制。

3.根据权利要求1所述的用于电动汽车无线供电的桥臂绕制型多相平板磁芯接收端装置，其特征在于，连接桥臂(2)的N个竖直梁和一个水平横梁连接为矩形框架或弧形框架。

4.根据权利要求1所述的用于电动汽车无线供电的桥臂绕制型多相平板磁芯接收端装置，其特征在于，该多相平板磁芯接收端装置接收信号的发射端为双极型发射导轨，双极型发射导轨相邻的两个相邻磁极上的磁场方向相反。

5.根据权利要求4所述的用于电动汽车无线供电的桥臂绕制型多相平板磁芯接收端装置，其特征在于，N个底端平板磁芯(1)、1个连接桥臂(2)和绕制在连接桥臂(2)上的N-1个线圈(3)组成一个单相平板磁芯接收端单元，每个单相平板磁芯接收端单元相邻两个底端平板磁芯(1)的中线的距离与发射导轨相邻两个磁极的中线的距离相等。