CN106059102A - 应用于电动汽车无线供电的多重凸型磁耦合机构能量发射端 - Google Patents

Abstract

应用于电动汽车无线供电的多重凸型磁耦合机构能量发射端，属于无线能量传输技术领域。本发明是为了解决现有电动无线供电设备磁芯间没有间隙，不方便结构调整，并且磁芯用量大的问题。它的n个磁极沿长度方向依次排列，相邻磁极的距离为q；每个磁极包括至少一个凸型磁芯，相邻两个磁极包括至少三个凸型磁芯，每个磁极中的所有凸型磁芯沿长度方向依次排列，相邻凸型磁芯的距离为d；每个凸型磁芯由长条形底面磁芯分部和长条形立面磁芯分部连接组成，凸型磁芯在俯视方向呈回字形；供电线缆顺次缠绕在每一个磁极的所有长条形立面磁芯分部上。本发明作为电动汽车无线供电的能量发射端。

Description

应用于电动汽车无线供电的多重凸型磁耦合机构能量发射端

技术领域

本发明涉及应用于电动汽车无线供电的多重凸型磁耦合机构能量发射端，属于无线能量传输技术领域。

背景技术

随着环境问题与能源压力的突出，电动汽车的推广受到了世界各国的青睐。电动汽车无线充电技术相比传统插拔式充电技术有着更好的安全性和灵活性，应用前景十分广阔。其中，动态无线充电技术可有效的提升电动汽车的续航里程，并减少电池组数目，既降低了电动汽车的成本，又延长了其使用寿命，使得电能补给更加安全可靠。

目前，具有磁芯结构的轨道式无线供电设备凭借其优越的耦合性能，能够获得较高的传输功率及传输效率，如公开号为105186707A的中国专利《应用于电动汽车无线供电的空心T型供电轨道及含有该供电轨道的轨道设备》、公开号为105048653A的中国专利《一种用于电动汽车无线供电的工口交替型磁耦合机构及其实现方法》及公开号为105186708A的中国专利《应用于电动汽车无线供电的双C并联交替排列型供电轨道》等，其有提高无线能量传输效率方面均取得了一定的进步，但这些轨道式的电动无线供电设备均存在以下弊端：

1、磁芯结构较复杂，磁芯制造成型难度大；

2、由于磁芯结构位置固定，在应对不同形式的接收机构时难以调整，灵活性较差；

3、基于复杂的磁芯结构，绕线难度较大，不利于施工；

4、一旦某部分磁芯或线缆出现损坏，替换较难，维护不便。

5、磁芯用量大，成本较高。

发明内容

本发明目的是为了解决现有电动无线供电设备磁芯间没有间隙，不方便结构调整，并且磁芯用量大的问题，提供了一种应用于电动汽车无线供电的多重凸型磁耦合机构能量发射端。

本发明所述应用于电动汽车无线供电的多重凸型磁耦合机构能量发射端，它包括供电线缆、m个凸型磁芯和n个磁极，m为大于或者等于3的整数，n为大于或者等于2的整数；

n个磁极沿长度方向依次排列，相邻磁极的距离为q；每个磁极包括至少一个凸型磁芯，相邻两个磁极包括至少三个凸型磁芯，每个磁极中的所有凸型磁芯沿长度方向依次排列，相邻凸型磁芯的距离为d；d≧0，q≧0；

每个凸型磁芯由长条形底面磁芯分部和长条形立面磁芯分部连接组成，长条形立面磁芯分部居中连接于长条形底面磁芯分部的上表面，长条形立面磁芯分部的长和宽相对应小于长条形底面磁芯分部的长和宽，凸型磁芯在俯视方向呈回字形；

供电线缆顺次缠绕在每一个磁极的所有长条形立面磁芯分部上。

供电线缆顺次缠绕在每一个磁极的所有长条形立面磁芯分部上的第一种具体方式为：

将供电线缆分为左侧线缆和右侧线缆，左侧线缆和右侧线缆的起始端连接在一起，以每个磁极为单位，将左侧线缆呈正弦波的形式依次缠绕在每一个磁极的所有长条形立面磁芯分部上，右侧线缆与左侧线缆呈镜像对称的形式依次缠绕在每一个磁极的所有长条形立面磁芯分部上。

供电线缆顺次缠绕在每一个磁极的所有长条形立面磁芯分部上的第二种具体方式为：

以每个磁极为单位，由第一个磁极的起始端开始，在第一个磁极的所有长条形立面磁芯分部上沿顺时针或逆时针方向绕制N匝加半匝供电线缆，在第二个磁极的所有长条形立面磁芯分部上沿逆时针或顺时针方向绕制N匝加半匝供电线缆，顺次向后按照与相邻前一个相反的方向在磁极的所有长条形立面磁芯分部上绕制N匝加半匝供电线缆，直至在最后一个磁极的所有长条形立面磁芯分部上绕制N+M+1匝供电线缆；再按相同的方式顺次向前在后续的每个磁极的所有长条形立面磁芯分部上绕制M匝加半匝供电线缆，使每个磁极上均绕制N+M+1匝供电线缆；其中N为零或正整数，M为零或正整数。

所述凸型磁芯为铁氧体磁芯。

本发明的优点：本发明具备电能传输功率高、效率高、辐射水平低、施工容易、泛用性强、布局灵活及制造成本低等特点，具体如下：

1、供电线缆紧绕凸型磁芯绕制，使得磁场集中于凸型磁芯上方，有利于传递的能量与接收端的耦合，提高了耦合性能，同时凸型磁芯能够有效限制漏磁，提高电磁安全性。

2、磁芯采用上窄下宽的规则型几何构造，在工艺制造上更加容易，在施工布局上使得线缆绕制难度大大降低，在机械应力的承受上也更加优秀。

3、多重凸型磁芯的尺寸和数目布局灵活，可以灵活的适应不同尺寸的接收装置，能够为不同规格的无线电动车充电。

4、将单元模块的形式应用在磁极的排布上，使得磁芯及线缆的替换更为容易，有效降低了维护成本。

5、本发明的多气隙磁芯结构在获取相同电能传输能力的同时使用更少的磁芯用料，制造成本低。

附图说明

图1是本发明所述应用于电动汽车无线供电的多重凸型磁耦合机构能量发射端的供电线缆采用第一种绕制方式的立体结构示意图；

图2是图1的主视图；

图3是图1的俯视图；

图4是图1的侧视图；

图5是本发明所述应用于电动汽车无线供电的多重凸型磁耦合机构能量发射端的供电线缆采用第二种绕制方式的立体结构示意图；

图6是图5的主视图；

图7是图5的俯视图；

图8是图5的侧视图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述应用于电动汽车无线供电的多重凸型磁耦合机构能量发射端，它包括供电线缆1、m个凸型磁芯2和n个磁极3，m为大于或者等于3的整数，n为大于或者等于2的整数；

n个磁极3沿长度方向依次排列，相邻磁极3的距离为q；每个磁极3包括至少一个凸型磁芯2，相邻两个磁极3包括至少三个凸型磁芯2，每个磁极3中的所有凸型磁芯2沿长度方向依次排列，相邻凸型磁芯2的距离为d；d≧0，q≧0；

每个凸型磁芯2由长条形底面磁芯分部和长条形立面磁芯分部连接组成，长条形立面磁芯分部居中连接于长条形底面磁芯分部的上表面，长条形立面磁芯分部的长和宽相对应小于长条形底面磁芯分部的长和宽，凸型磁芯2在俯视方向呈回字形；

供电线缆1顺次缠绕在每一个磁极3的所有长条形立面磁芯分部上。

供电线缆1顺次缠绕在每一个磁极3的所有长条形立面磁芯分部上的具体方式为：

将供电线缆1分为左侧线缆和右侧线缆，左侧线缆和右侧线缆的起始端连接在一起，以每个磁极3为单位，将左侧线缆呈正弦波的形式依次缠绕在每一个磁极3的所有长条形立面磁芯分部上，右侧线缆与左侧线缆呈镜像对称的形式依次缠绕在每一个磁极3的所有长条形立面磁芯分部上。

所述凸型磁芯2为铁氧体磁芯。

本实施方式中供电线缆1的左侧线缆和右侧线缆其实是一根线缆，其缠绕终端的两个线圈端头与下一段多重凸型结构的供电线缆的输入接口接在一起，如果没有下一段多重凸型结构，则这两个端头就短接在一起。

具体实施方式二：下面结合图5至图8说明本实施方式，本实施方式所述应用于电动汽车无线供电的多重凸型磁耦合机构能量发射端，它包括供电线缆1、m个凸型磁芯2和n个磁极3，m为大于或者等于3的整数，n为大于或者等于2的整数；

n个磁极3沿长度方向依次排列，相邻磁极3的距离为q；每个磁极3包括至少一个凸型磁芯2，相邻两个磁极3包括至少三个凸型磁芯2，每个磁极3中的所有凸型磁芯2沿长度方向依次排列，相邻凸型磁芯2的距离为d；d≧0，q≧0；

每个凸型磁芯2由长条形底面磁芯分部和长条形立面磁芯分部连接组成，长条形立面磁芯分部居中连接于长条形底面磁芯分部的上表面，长条形立面磁芯分部的长和宽相对应小于长条形底面磁芯分部的长和宽，凸型磁芯2在俯视方向呈回字形；

供电线缆1顺次缠绕在每一个磁极3的所有长条形立面磁芯分部上。

供电线缆1顺次缠绕在每一个磁极3的所有长条形立面磁芯分部上的具体方式为：

以每个磁极3为单位，由第一个磁极3的起始端开始，在第一个磁极3的所有长条形立面磁芯分部上沿顺时针或逆时针方向绕制N匝加半匝供电线缆1，在第二个磁极3的所有长条形立面磁芯分部上沿逆时针或顺时针方向绕制N匝加半匝供电线缆1，顺次向后按照与相邻前一个相反的方向在磁极3的所有长条形立面磁芯分部上绕制N匝加半匝供电线缆1，直至在最后一个磁极3的所有长条形立面磁芯分部上绕制N+M+1匝供电线缆1；再按相同的方式顺次向前在后续的每个磁极3的所有长条形立面磁芯分部上绕制M匝加半匝供电线缆1，使每个磁极3上均绕制N+M+1匝供电线缆1；其中N为零或正整数，M为零或正整数。

所述凸型磁芯2为铁氧体磁芯。

本实施方式中，相邻磁极3的长条形立面磁芯分部上的供电线缆1绕制方向相反，最终所有磁极3上的绕线匝数相同。供电线缆1的匝数至少为1匝。

本发明中供电线缆1在缠绕时，以每个磁极3整体作为单位，将每个磁极3中所有凸型磁芯2的长条形立面磁芯分部作为一个整体，进行缠绕，即每个磁极3上形成一个线圈。形成凸型磁芯2的两长方形的长与长、宽与宽相互平行，其俯视图为回字型，纵截图为凸字型。d和q的取值可以为零，为零时相邻凸型磁芯2之间无间隙，连接在一起。

本发明所述能量发射端分段式应用于电动汽车无线供电的凸型供电机构中，每段供电机构应至少包含2个磁极3，并首尾衔接以直线敷设，每段供电机构分别通过系统控制单元控制其导通或关断。

工作原理：交变电流经供电线缆1在磁极3上产生交变磁场，相邻磁极3的磁场方向相反，由于凸型磁芯2凸型结构的特点，其上方的磁场集中性好，再通过磁场耦合实现电能的无线传输。

Claims (4)

1.一种应用于电动汽车无线供电的多重凸型磁耦合机构能量发射端，其特征在于，它包括供电线缆(1)、m个凸型磁芯(2)和n个磁极(3)，m为大于或者等于3的整数，n为大于或者等于2的整数；

n个磁极(3)沿长度方向依次排列，相邻磁极(3)的距离为q；每个磁极(3)包括至少一个凸型磁芯(2)，相邻两个磁极(3)包括至少三个凸型磁芯(2)，每个磁极(3)中的所有凸型磁芯(2)沿长度方向依次排列，相邻凸型磁芯(2)的距离为d；d≧0，q≧0；

每个凸型磁芯(2)由长条形底面磁芯分部和长条形立面磁芯分部连接组成，长条形立面磁芯分部居中连接于长条形底面磁芯分部的上表面，长条形立面磁芯分部的长和宽相对应小于长条形底面磁芯分部的长和宽，凸型磁芯(2)在俯视方向呈回字形；

供电线缆(1)顺次缠绕在每一个磁极(3)的所有长条形立面磁芯分部上。

2.根据权利要求1所述的应用于电动汽车无线供电的多重凸型磁耦合机构能量发射端，其特征在于，供电线缆(1)顺次缠绕在每一个磁极(3)的所有长条形立面磁芯分部上的具体方式为：

将供电线缆(1)分为左侧线缆和右侧线缆，左侧线缆和右侧线缆的起始端连接在一起，以每个磁极(3)为单位，将左侧线缆呈正弦波的形式依次缠绕在每一个磁极(3)的所有长条形立面磁芯分部上，右侧线缆与左侧线缆呈镜像对称的形式依次缠绕在每一个磁极(3)的所有长条形立面磁芯分部上。

3.根据权利要求1所述的应用于电动汽车无线供电的多重凸型磁耦合机构能量发射端，其特征在于，供电线缆(1)顺次缠绕在每一个磁极(3)的所有长条形立面磁芯分部上的具体方式为：

以每个磁极(3)为单位，由第一个磁极(3)的起始端开始，在第一个磁极(3)的所有长条形立面磁芯分部上沿顺时针或逆时针方向绕制N匝加半匝供电线缆(1)，在第二个磁极(3)的所有长条形立面磁芯分部上沿逆时针或顺时针方向绕制N匝加半匝供电线缆(1)，顺次向后按照与相邻前一个相反的方向在磁极(3)的所有长条形立面磁芯分部上绕制N匝加半匝供电线缆(1)，直至在最后一个磁极(3)的所有长条形立面磁芯分部上绕制N+M+1匝供电线缆(1)；再按相同的方式顺次向前在后续的每个磁极(3)的所有长条形立面磁芯分部上绕制M匝加半匝供电线缆(1)，使每个磁极(3)上均绕制N+M+1匝供电线缆(1)；其中N为零或正整数，M为零或正整数。

4.根据权利要求1、2或3所述的应用于电动汽车无线供电的多重凸型磁耦合机构能量发射端，其特征在于，所述凸型磁芯(2)为铁氧体磁芯。