CN105835724B - 应用于移动设备动态无线供电的n型供电轨道 - Google Patents

Abstract

应用于移动设备动态无线供电的n型供电轨道，属于移动设备无线供电技术领域。本发明是为了解决现有的移动设备动态无线供电的供电轨道存在的传输效率低、成本高及漏磁严重的问题。它包括m个磁极、m‑1个连接磁芯和供电线缆，m个磁极的结构相同；m为大于或者等于2的整数；磁极呈n型，m个磁极呈直线式排布，相邻两个磁极中前一磁极的后臂与后一磁极的前臂通过一个连接磁芯连接；供电线缆缠绕在每个磁极上；供电线缆的缠绕方式为8字型交叉缠绕或者顺序缠绕；本发明用于移动设备的无线供电。

Description

应用于移动设备动态无线供电的n型供电轨道

技术领域

本发明涉及应用于移动设备动态无线供电的n型供电轨道，属于移动设备无线供电技术领域。

背景技术

随着环境污染与石油危机的爆发，低碳环保、绿色节能意识的增强，采用电能作为移动设备的动力来源的优势越来越突出，常见的供电方式有滑动接触式、电缆拖链式和电池供电式三种。其中接触式供电受到接口限制，供电轨道及移动设备之间存在接触损耗，需频繁维护。电池则受到电池体积、重量、成本的制约，影响移动设备的行驶里程。同时地面上需要建设足够的基础充电设施。供电不便、运行效率低、续航能力差、维护成本高及安全等问题制约了移动设备无线供电的发展。而采用无线电能传输技术进行无线供电能很好地解决这些问题。

移动设备的无线供电技术可以保证移动设备在移动过程中实时供电或为其携带电池充电。这样可以有效提升移动设备的续航里程，减少设备上携带的电池数量，地面上不需要充电站、换电站，供电设施均在地面以下。同时也克服了接触式供电接触头存在的弊端。

目前，已有人开发出多种用于移动设备动态无线供电的供电轨道结构，如韩国科学技术研究院KAIST团队开发的E型、U型、I型结构等供电轨道。但其中E型、U型供电轨道存在磁芯用量大、轨道过宽、漏磁较高、电磁辐射较大的问题，I型结构存在磁芯成本高、稳定性不好等缺点。

发明内容

本发明目的是为了解决现有的移动设备动态无线供电的供电轨道存在的传输效率低、成本高及漏磁严重的问题，提供了一种应用于移动设备动态无线供电的n型供电轨道。

本发明所述应用于移动设备动态无线供电的n型供电轨道，它包括m个磁极、m-1个连接磁芯和供电线缆，m个磁极的结构相同；m为大于或者等于2的整数；

磁极呈n型，m个磁极呈直线式排布，相邻两个磁极中前一磁极的后臂与后一磁极的前臂通过一个连接磁芯连接；

供电线缆缠绕在每个磁极上；

供电线缆的缠绕方式为8字型交叉缠绕或者顺序缠绕；

8字型交叉缠绕方式为：供电线缆沿第一个磁极一侧延伸至第二个磁极另一侧，再延伸至第三个磁极一侧，……，直至延伸至第m个磁极的相应侧后，返程沿相对应的路线继续延伸直至第一个磁极的另一侧后，形成相邻两个磁极上供电线缆为8字型缠绕的方式；

顺序缠绕方式为：供电线缆依次缠绕第一个磁极的前臂、后臂，第二个磁极的前臂、后臂，……，直至第m个磁极的前臂、后臂，并且同一磁极上供电线缆的绕制方向相同，相邻两个磁极上供电线缆的绕制方向相反。

所述磁极和连接磁芯采用铁磁材料制成。

该n型供电轨道包括多个分段，多个分段首尾相接或者相隔预定间距通过导线连接。

本发明的优点：本发明所述供电轨道将主磁通固定在轨道上方，具备能量传输性能好、成本低、结构稳定、电磁辐射小等特点。同现有其他类型供电轨道相比，n型供电轨道发射端与接收端之间耦合性能更好，对轨道两侧电磁辐射较小，同时极大节约了铁氧体磁芯材料，制作难度、结构强度上也较优，适用于移动设备动态无线供电领域。

本发明适用于电动汽车动态无线供电。

附图说明

图1是本发明所述应用于移动设备动态无线供电的n型供电轨道的磁极和连接磁芯的连接结构示意图；

图2是供电线缆的缠绕方式为8字型交叉缠绕的n型供电轨道的结构示意图；

图3是图2的俯视图；

图4是图2的仰视图；

图5是图2的主视图；

图6是供电线缆的缠绕方式为顺序缠绕的n型供电轨道的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式所述应用于移动设备动态无线供电的n型供电轨道，它包括m个磁极1、m-1个连接磁芯2和供电线缆3，m个磁极1的结构相同；m为大于或者等于2的整数；

磁极1呈n型，m个磁极1呈直线式排布，相邻两个磁极1中前一磁极的后臂与后一磁极的前臂通过一个连接磁芯2连接；

供电线缆3缠绕在每个磁极1上；

供电线缆3的缠绕方式为8字型交叉缠绕或者顺序缠绕；

8字型交叉缠绕方式为：供电线缆3沿第一个磁极1一侧延伸至第二个磁极1另一侧，再延伸至第三个磁极1一侧，……，直至延伸至第m个磁极1的相应侧后，返程沿相对应的路线继续延伸直至第一个磁极1的另一侧后，形成相邻两个磁极1上供电线缆3为8字型缠绕的方式；

顺序缠绕方式为：供电线缆3依次缠绕第一个磁极1的前臂、后臂，第二个磁极1的前臂、后臂，……，直至第m个磁极1的前臂、后臂，并且同一磁极上供电线缆3的绕制方向相同，相邻两个磁极上供电线缆3的绕制方向相反。

所述m个磁极1完全相同。连接磁芯2为平板型磁芯，每个连接磁芯2两侧各连接一个磁极1。8字型交叉缠绕方式中，供电线缆3沿磁极1的外表面缠绕。各个磁极1和各个连接磁芯2的厚度需保证不出现磁饱和情况；相邻磁极1的磁场方向相反。供电线缆3的两端连接供电电源。

本实施方式中，供电线缆3采用8字型交叉缠绕方式工作时，交变电流通过供电线缆产生交变磁场，在磁极的约束下，相邻磁极上磁场方向相反，磁通约束在轨道上方，能够减少对轨道两侧的漏磁。此时轨道上方存在能量接收设备，在磁场耦合作用下在接收设备上感应出电动势，通过合理的参数匹配可以实现高效的无线电能传输。

具体实施方式二：本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述磁极1和连接磁芯2采用铁磁材料制成。

具体实施方式三：本实施方式对实施方式一或二作进一步说明，该n型供电轨道包括多个分段，多个分段首尾相接或者相隔预定间距通过导线连接。

本发明所述的n型供电轨道可由多块平板磁芯拼接而成，也可由较大体积材料直接铸造成n型轨道整体结构。当n型供电轨道包括多段上述的n型供电轨道结构时，多段上述的n型供电轨道结构位于一条线上，首尾相连或间隔一定距离，每段供电轨道结构均通过相连接的控制系统控制其开通或关断。

Claims (3)

1.一种应用于移动设备动态无线供电的n型供电轨道，其特征在于，它包括m个磁极(1)、m-1个连接磁芯(2)和供电线缆(3)，m个磁极(1)的结构相同；m为大于或者等于2的整数；

磁极(1)呈n型，m个磁极(1)呈直线式排布，相邻两个磁极(1)中前一磁极的后臂与后一磁极的前臂通过一个连接磁芯(2)连接；连接磁芯(2)为平板型磁芯，每个连接磁芯(2)两侧各连接一个磁极(1)；

供电线缆(3)缠绕在每个磁极(1)上；

供电线缆(3)的缠绕方式为8字型交叉缠绕或者顺序缠绕；

8字型交叉缠绕方式为：供电线缆(3)沿第一个磁极(1)一侧延伸至第二个磁极(1)另一侧，再延伸至第三个磁极(1)一侧，……，直至延伸至第m个磁极(1)的相应侧后，返程沿相对应的路线继续延伸直至第一个磁极(1)的另一侧后，形成相邻两个磁极(1)上供电线缆(3)为8字型缠绕的方式；

顺序缠绕方式为：供电线缆(3)依次缠绕第一个磁极(1)的前臂、后臂，第二个磁极(1)的前臂、后臂，……，直至第m个磁极(1)的前臂、后臂，并且同一磁极上供电线缆(3)的绕制方向相同，相邻两个磁极上供电线缆(3)的绕制方向相反。

2.根据权利要求1所述的应用于移动设备动态无线供电的n型供电轨道，其特征在于，所述磁极(1)和连接磁芯(2)采用铁磁材料制成。

3.根据权利要求1或2所述的应用于移动设备动态无线供电的n型供电轨道，其特征在于，该n型供电轨道包括多个分段，多个分段首尾相接或者相隔预定间距通过导线连接。