CN105186709B - 应用于电动汽车无线供电的磁极缠绕式t型供电轨道 - Google Patents

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Abstract

应用于电动汽车无线供电的磁极缠绕式T型供电轨道，属于电动汽车无线电能传输技术领域。解决了现有的电动汽车无线电能传输装置中的轨道宽度大，电磁兼容性差，漏磁严重，对道路两侧电磁辐射水平较高，施工难度大的问题。它包括长条形磁芯、供电线缆和多个T型磁极；在长条形磁芯上，多个T型磁极沿长条形磁芯长度方向上按照预设间隔d依次排列，供电线缆的绕线排布分为上、下两层，上层一路供电线缆沿长条形磁芯的首端至末端的方向上，对多个T型磁极依次缠绕，下层一路供电线缆沿长条形磁芯的末端至首端的方向上，对多个T型磁极依次缠绕，且上层一路供电线缆的末端与下层一路供电线缆的首端连接。它主要应用在电动汽车上。

Description

应用于电动汽车无线供电的磁极缠绕式T型供电轨道
技术领域
本发明属于电动汽车无线电能传输技术领域。
背景技术
目前电动汽车发展中存在两大瓶颈问题，一个是车上的电池问题，从近期的技术角度看，存在体积、重量、价格、材料、安全、充电速度、寿命等多方面问题，此外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，这些特点给电动汽车的产业化带来困难；另一个是地面上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，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，且续驶里程短造成了无法长途旅行。而电动汽车无线供电技术刚好解决了这两大瓶颈问题。
电动汽车动、静态无线供电系统可以使电动汽车无论在停车场、停车位、等红灯以及在公路上行驶过程中，均可以实时供电或者为电池补充电能。该技术不仅可以大幅度甚至无限制的提高车辆的续驶里程，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，地面上将不再有充电站、换电站。所有供电设施均在地面以下。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无线供电中，无线电能传输结构对系统的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。
发明内容
本发明是为了解决现有的电动汽车无线电能传输装置中的轨道宽度大，电磁兼容性差，漏磁严重，对道路两侧电磁辐射水平较高，施工难度大的问题，本发明提供了一种应用于电动汽车无线供电的磁极缠绕式T型供电轨道。
应用于电动汽车无线供电的磁极缠绕式T型供电轨道，它包括长条形磁芯、供电线缆和多个T型磁极；
在长条形磁芯上，多个T型磁极沿长条形磁芯长度方向上按照预设间隔d依次排列，
所述的预设间隔d为沿长条形磁芯长度方向上相邻的两个T型磁极中，前一个T型磁极的尾端与后一个T型磁极的首端之间的距离，
供电线缆采用磁极缠绕式的走线方式，供电线缆的绕线排布分为上、下两层，上层一路供电线缆沿长条形磁芯的首端至末端的方向上，对多个T型磁极依次缠绕，下层一路供电线缆沿长条形磁芯的末端至首端的方向上，对多个T型磁极依次缠绕，且上层一路供电线缆的末端与下层一路供电线缆的首端连接，
上层一路供电线缆的首端与下层一路供电线缆的末端用于接收电能，
上层一路供电线缆与下层一路供电线缆构成电流回路，两路供电线缆上流经的电流大小相等、方向相反；
交变电流通过供电线缆，在T型磁极上产生交变的磁场，相邻的T型磁极上磁场方向相反，通过磁场耦合实现电能的无线传输。
工作原理为：
交变的电流通过供电线缆产生交变的磁场，在铁氧体磁芯的约束下，使磁束尽可能的限制在轨道上方，同时减小轨道下方的漏磁，此时若轨道上方存在电能接收单元，具体参见图5至图8，在磁场耦合作用下便能在接收单元上感应出电流，通过合理的参数配置可以实现电能的高效无线传输。
与现有技术相比，本发明有以下优点。
1、在相同的要求下，同已知的其他类型的供电轨道相比，采用磁极缠绕式T型供电轨道结构，供电线缆与接收线圈间的耦合系数更高，这是电能高效大功率传输的前提。
2、供电轨道中供电线缆采用磁极缠绕式的走线方式，同交叉绕制方式相比，达到相同的电感量线缆的用量更少，同时磁极与磁极间两路线缆均为单线连接方式，极大的节约了磁极间隔中线缆的使用，这一点在多匝大磁极间隔的情况下尤为突出。
3、磁场泄露极小，电磁兼容性好。
4、磁极缠绕式T型供电轨道宽度非常窄，极大的节约了供电轨道制作所需原材料，同时极大降低了施工难度。
附图说明
图1为本发明所述的应用于电动汽车无线供电的磁极缠绕式T型供电轨道的结构示意图；
图2为图1的主视图；
图3为图1的俯视图；
图4为图1的侧视图；
图5为本发明所述的应用于电动汽车无线供电的磁极缠绕式T型供电轨道与一种二相四线圈接收装置的相对位置关系图；
图6为图5的主视图；
图7为图5的俯视图；
图8为图5的侧视图。
具体实施方式
具体实施方式一：参见图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述的应用于电动汽车无线供电的磁极缠绕式T型供电轨道，它包括长条形磁芯3、供电线缆2和多个T型磁极1；
在长条形磁芯3上，多个T型磁极1沿长条形磁芯3长度方向上按照预设间隔d依次排列，
所述的预设间隔d为沿长条形磁芯3长度方向上相邻的两个T型磁极1中，前一个T型磁极1的尾端与后一个T型磁极1的首端之间的距离，
供电线缆2采用磁极缠绕式的走线方式，供电线缆2的绕线排布分为上、下两层，上层一路供电线缆2沿长条形磁芯3的首端至末端的方向上，对多个T型磁极1依次缠绕，下层一路供电线缆2沿长条形磁芯3的末端至首端的方向上，对多个T型磁极1依次缠绕，且上层一路供电线缆2的末端与下层一路供电线缆2的首端连接，
上层一路供电线缆2的首端与下层一路供电线缆2的末端用于接收电能，
上层一路供电线缆2与下层一路供电线缆2构成电流回路，两路供电线缆2上流经的电流大小相等、方向相反；
交变电流通过供电线缆2，在T型磁极1上产生交变的磁场，相邻的T型磁极1上磁场方向相反，通过磁场耦合实现电能的无线传输。
本实施方式，通过将多段独立开关控制的磁极缠绕式T型供电轨道依次铺设，配合相应的控制系统，可以组成长距离的供电轨道。
两路供电线缆2构成电流回路，工作时，任意时刻两路供电线缆2中电流大小相等，方向一去一回。
具体实施方式二：参见图1至图4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一所述的应用于电动汽车无线供电的磁极缠绕式T型供电轨道的区别在于，所述的T型磁极1为T字型结构，供电线缆2在T字型结构的竖杆上缠绕。
本实施方式中，T字型结构极大的节约了供电轨道制作所需原材料，同时极大降低了施工难度。
具体实施方式三：参见图1至图4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式二所述的应用于电动汽车无线供电的磁极缠绕式T型供电轨道的区别在于，所述的T字型结构的横杆在垂直于长条形磁芯3长度方向上的宽度大于或等于长条形磁芯3的宽度。
本实施方式，供电轨道3的宽度非常窄，极大的节约了供电轨道制作所需原材料，同时极大降低了施工难度。
具体实施方式四：参见图1至图4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式二所述的应用于电动汽车无线供电的磁极缠绕式T型供电轨道的区别在于，所述T字型结构的竖杆在垂直于长条形磁芯3长度方向上的宽度小于或等于长条形磁芯3的宽度。
具体实施方式五：参见图1至图4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一、二或三所述的应用于电动汽车无线供电的磁极缠绕式T型供电轨道的区别在于，所述的T型磁极1和长条形磁芯3均采用铁氧体磁极实现。
本实施方式，本发明所述的磁极缠绕式T型供电轨道正常工作时，供电线缆2中电流产生的磁场通过铁氧体磁芯进行引导，使得供电轨道5上相邻磁极上的磁场方向相反，轨道上某一时刻的磁场方向参见图6所示。
具体实施方式六：参见图1至图4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一所述的应用于电动汽车无线供电的磁极缠绕式T型供电轨道的区别在于，所述的长条形磁芯3为长直型轨道。
本实施方式中，长直型的好处一方面是便于制作，另一方面，在实际情况下，长直型轨道符合绝大多数的应用需求。
具体实施方式七：参见图1至图4说明本实施方式本实施方式与具体实施方式一所述的应用于电动汽车无线供电的磁极缠绕式T型供电轨道的区别在于，所述的每个T型磁极1上供电线缆2缠绕的圈数大于或等于两圈。
具体实施方式八：参见图1至图4说明本实施方式本实施方式与具体实施方式二所述的应用于电动汽车无线供电的磁极缠绕式T型供电轨道的区别在于，所述的供电线缆2采用多匝绕制的方式实现。

Claims (6)

1.应用于电动汽车无线供电的磁极缠绕式T型供电轨道，它包括长条形磁芯(3)、供电线缆(2)和多个T型磁极(1)；
在长条形磁芯(3)上，多个T型磁极(1)沿长条形磁芯(3)长度方向上按照预设间隔d依次排列，
所述的预设间隔d为沿长条形磁芯(3)长度方向上相邻的两个T型磁极(1)中，前一个T型磁极(1)的尾端与后一个T型磁极(1)的首端之间的距离，
其特征在于，供电线缆(2)采用磁极缠绕式的走线方式，供电线缆(2)的绕线排布分为上、下两层，上层一路供电线缆(2)沿长条形磁芯(3)的首端至末端的方向上，对多个T型磁极(1)依次缠绕，下层一路供电线缆(2)沿长条形磁芯(3)的末端至首端的方向上，对多个T型磁极(1)依次缠绕，且上层一路供电线缆(2)的末端与下层一路供电线缆(2)的首端连接，
上层一路供电线缆(2)的首端与下层一路供电线缆(2)的末端用于接收电能，
上层一路供电线缆(2)与下层一路供电线缆(2)构成电流回路，两路供电线缆(2)上流经的电流大小相等、方向相反；
交变电流通过供电线缆(2)，在T型磁极(1)上产生交变的磁场，相邻的T型磁极(1)上磁场方向相反，通过磁场耦合实现电能的无线传输；
所述的T型磁极(1)为T字型结构，供电线缆(2)在T字型结构的竖杆上缠绕；
所述的T字型结构的横杆在垂直于长条形磁芯(3)长度方向上的宽度大于或等于长条形磁芯(3)的宽度。
2.根据权利要求1所述的应用于电动汽车无线供电的磁极缠绕式T型供电轨道，其特征在于，所述T字型结构的竖杆在垂直于长条形磁芯(3)长度方向上的宽度小于或等于长条形磁芯(3)的宽度。
3.根据权利要求1所述的应用于电动汽车无线供电的磁极缠绕式T型供电轨道，其特征在于，所述的T型磁极(1)和长条形磁芯(3)均采用铁氧体磁极实现。
4.根据权利要求1所述的应用于电动汽车无线供电的磁极缠绕式T型供电轨道，其特征在于，所述的长条形磁芯(3)为长直型轨道。
5.根据权利要求1所述的应用于电动汽车无线供电的磁极缠绕式T型供电轨道，其特征在于，所述的每个T型磁极(1)上供电线缆(2)缠绕的圈数大于或等于两圈。
6.根据权利要求1所述的应用于电动汽车无线供电的磁极缠绕式T型供电轨道，其特征在于，所述的供电线缆(2)采用多匝绕制的方式实现。
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