CN107786005A - 应用于电动汽车无线供电的磁耦合机构的双层屏蔽接收端 - Google Patents

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王松岑
徐翀
高超
吴晓康
徐锦星
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Abstract

应用于电动汽车无线供电的磁耦合机构的双层屏蔽接收端，属于无线电能传输技术领域，解决了电动汽车无线供电系统的车载电能接收端的电磁屏蔽方式对系统电能传输效率影响较大的问题。所述双层屏蔽接收端：第一层电磁屏蔽结构包括由高磁导率、低电导率材料制成的N个条形屏蔽磁芯，能够较强地削弱矩形平板线圈的辐射磁场。第二层电磁屏蔽结构包括由高磁导率、低电导率材料制成的N+1个平板屏蔽磁芯，其磁导率低于条形屏蔽磁芯，该层结构在进一步削弱矩形平板线圈的辐射磁场的同时，使得所述双层屏蔽接收端对无线供电系统的电能传输效率的影响较小。在矩形平板线圈的上端面上，平板屏蔽磁芯与条形屏蔽磁芯上下设置，并且横向无缝交错设置。

Description

应用于电动汽车无线供电的磁耦合机构的双层屏蔽接收端
技术领域
本发明涉及一种磁耦合机构的屏蔽接收端，属于无线电能传输技术领域。
背景技术
近年来，随着电动汽车的普及，电动汽车无线充电技术受到了越大越多的关注。电动汽车无线充电技术是将无线供电系统的电能发射端设置在地面下，并使电能发射端与车载电能接收端之间通过交变磁场实现电能的无线传输。基于无线供电系统，电动汽车能够实现动、静态无线充电。
在制约电动汽车无线充电技术发展的众多技术难题中，无线供电系统的电磁辐射问题是亟待解决的一个。目前，主要通过电磁屏蔽的方式来减小无线供电系统的电磁辐射。
现有电动汽车无线供电系统的电磁屏蔽方式主要分为主动电磁屏蔽方式和被动电磁屏蔽方式两种。主动电磁屏蔽方式通过设置屏蔽线圈，使其产生与向外辐射磁场方向相反的磁场以抵消对外的辐射。这种主动电磁屏蔽方式虽然具有屏蔽效果好和应用灵活的优点，但是也存在着控制与结构设计难度大及降低无线供电系统的电能传输效率的问题。因此，这种主动电磁屏蔽方式在电动汽车无线供电系统的实际建设中尚未得到很好的应用。被动电磁屏蔽方式主要是设置由高电导率材料制成的屏蔽体，向外辐射磁场使屏蔽体表面产生电流涡流，电流涡流产生的磁场与向外辐射磁场的方向相反，进而起到屏蔽电磁辐射的作用。然而，屏蔽体中的涡流会产生额外的电能损耗，同样会降低无线供电系统的电能传输效率。
发明内容
本发明为解决现有电动汽车无线供电系统的车载电能接收端的电磁屏蔽方式对系统电能传输效率影响较大的问题，提出了一种应用于电动汽车无线供电的磁耦合机构的双层屏蔽接收端。
本发明所述的应用于电动汽车无线供电的磁耦合机构的双层屏蔽接收端包括矩形平板线圈1、N个条形屏蔽磁芯2和N+1个平板屏蔽磁芯3，N≥1且N为整数；
矩形平板线圈1的中心部分为矩形镂空区域，围成所述矩形镂空区域的四条边分别为1号边～4号边，其中1号边与4号边相对；
N个条形屏蔽磁芯2沿着1号边的长度方向、等间距地平铺固设在矩形平板线圈1的上端面上，并分布在2号边与3号边之间；
每个条形屏蔽磁芯2的长边均与2号边平行设置，N个条形屏蔽磁芯2的同向端平齐；
1号条形屏蔽磁芯的上表面的外侧长边和N号条形屏蔽磁芯的上表面的外侧长边分别与2号边和3号边纵向对齐；
N+1个平板屏蔽磁芯3沿着1号边的长度方向、平铺固设在N个条形屏蔽磁芯2上；
每个平板屏蔽磁芯3的长边均与条形屏蔽磁芯2的长边平行设置，N+1个平板屏蔽磁芯3的同向端平齐；
每个条形屏蔽磁芯2的两侧上方分别有平板屏蔽磁芯3；
对于一个条形屏蔽磁芯2与其一侧的平板屏蔽磁芯3，该平板屏蔽磁芯3的下表面与该条形屏蔽磁芯2的上表面接触，或者该条形屏蔽磁芯2的上表面的一侧长边与同侧的该平板屏蔽磁芯3的上表面的长边纵向对齐；
条形屏蔽磁芯2和平板屏蔽磁芯3均采用高磁导率、低电导率材料制成，其中，条形屏蔽磁芯2的磁导率高于平板屏蔽磁芯3的磁导率。
作为优选的是，矩形平板线圈1采用利兹线或多股漆包线绞制而成。
本发明所述的应用于电动汽车无线供电的磁耦合机构的双层屏蔽接收端包括矩形平板线圈和两层电磁屏蔽结构。第一层电磁屏蔽结构包括由高磁导率、低电导率材料制成的N个条形屏蔽磁芯，能够较强地削弱矩形平板线圈的辐射磁场。第二层电磁屏蔽结构包括由高磁导率、低电导率材料制成的N+1个平板屏蔽磁芯，平板屏蔽磁芯的磁导率低于条形屏蔽磁芯，在进一步削弱矩形平板线圈的辐射磁场的同时，使得所述双层屏蔽接收端对无线供电系统的电能传输效率的影响较小。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明所述的应用于电动汽车无线供电的磁耦合机构的双层屏蔽接收端进行更详细的描述，其中：
图1为实施例提及的矩形平板线圈的结构示意图；
图2为实施例提及的上端面上设置有条形屏蔽磁芯的矩形平板线圈的结构示意图；
图3为实施例所述的双层屏蔽接收端的结构示意图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明所述的应用于电动汽车无线供电的磁耦合机构的双层屏蔽接收端作进一步说明。
实施例：下面结合图1至图3详细地说明本实施例。
本实施例所述的应用于电动汽车无线供电的磁耦合机构的双层屏蔽接收端包括矩形平板线圈1、四个条形屏蔽磁芯2和五个平板屏蔽磁芯3；
矩形平板线圈1的中心部分为矩形镂空区域，围成所述矩形镂空区域的四条边分别为1号边～4号边，其中1号边与4号边相对；
四个条形屏蔽磁芯2沿着1号边的长度方向、等间距地平铺固设在矩形平板线圈1的上端面上，并分布在2号边与3号边之间；
每个条形屏蔽磁芯2的长边均与2号边平行设置，四个条形屏蔽磁芯2的同向端平齐；
1号条形屏蔽磁芯的上表面的外侧长边和4号条形屏蔽磁芯的上表面的外侧长边分别与2号边和3号边纵向对齐；
五个平板屏蔽磁芯3沿着1号边的长度方向、平铺固设在四个条形屏蔽磁芯2上；
每个平板屏蔽磁芯3的长边均与条形屏蔽磁芯2的长边平行设置，五个平板屏蔽磁芯3的同向端平齐；
每个条形屏蔽磁芯2的两侧上方分别有平板屏蔽磁芯3；
对于一个条形屏蔽磁芯2与其一侧的平板屏蔽磁芯3，该平板屏蔽磁芯3的下表面与该条形屏蔽磁芯2的上表面接触，或者该条形屏蔽磁芯2的上表面的一侧长边与同侧的该平板屏蔽磁芯3的上表面的长边纵向对齐；
本实施例的条形屏蔽磁芯2采用铁氧体材料制成，相对磁导率大于1000。
本实施例的平板屏蔽磁芯3采用吸波材料或铁基合金软磁粉制成，相对磁导率大于1000且小于条形屏蔽磁芯2的磁导率。
本实施例的平板屏蔽磁芯3的厚度小于条形屏蔽磁芯2。
本实施例的条形屏蔽磁芯2和平板屏蔽磁芯3的电阻率均为106μΩ·m级。
本实施例的矩形平板线圈1采用利兹线或多股漆包线绞制而成。
在实际应用中，根据车载端磁耦合机构的传输性能确定条形屏蔽磁芯2的尺寸和数量，根据对车载端磁耦合机构的磁场辐射要求确定平板屏蔽磁芯3的尺寸，并根据条形屏蔽磁芯2的数量确定其数量。
本实施例的四个条形屏蔽磁芯2和五个平板屏蔽磁芯3分别构成第一层电磁屏蔽结构和第二层电磁屏蔽结构，第一层电磁屏蔽结构和第二层电磁屏蔽结构的整体尺寸均根据工程需要设计。
本实施例所述的双层屏蔽接收端采用由高磁导率材料制成的屏蔽体，为传递区域的主磁通与对外的漏磁通提供一个低磁阻路径，起到约束磁场的作用。
本实施例所述的双层屏蔽接收端能够有效地保证电磁环境的安全，对无线供电系统的影响小，应用灵活。第一层电磁屏蔽结构的设计以实现无线供电系统的性能为目标，尽可能降低成本。第二层电磁屏蔽结构的设计以实现电磁环境安全要求为目标，削弱第一层电磁屏蔽结构因降低成本设计而导致的磁场泄漏。
本实施例的第一层电磁屏蔽结构和第二层电磁屏蔽结构均采用铁磁材料制成，能够提高电能接收端与电能发射端的耦合性能。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (2)

1.应用于电动汽车无线供电的磁耦合机构的双层屏蔽接收端，其特征在于，所述双层屏蔽接收端包括矩形平板线圈(1)、N个条形屏蔽磁芯(2)和N+1个平板屏蔽磁芯(3)，N≥1且N为整数；
矩形平板线圈(1)的中心部分为矩形镂空区域，围成所述矩形镂空区域的四条边分别为1号边～4号边，其中1号边与4号边相对；
N个条形屏蔽磁芯(2)沿着1号边的长度方向、等间距地平铺固设在矩形平板线圈(1)的上端面上，并分布在2号边与3号边之间；
每个条形屏蔽磁芯(2)的长边均与2号边平行设置，N个条形屏蔽磁芯(2)的同向端平齐；
1号条形屏蔽磁芯的上表面的外侧长边和N号条形屏蔽磁芯的上表面的外侧长边分别与2号边和3号边纵向对齐；
N+1个平板屏蔽磁芯(3)沿着1号边的长度方向、平铺固设在N个条形屏蔽磁芯(2)上；
每个平板屏蔽磁芯(3)的长边均与条形屏蔽磁芯(2)的长边平行设置，N+1个平板屏蔽磁芯(3)的同向端平齐；
每个条形屏蔽磁芯(2)的两侧上方分别有平板屏蔽磁芯(3)；
对于一个条形屏蔽磁芯(2)与其一侧的平板屏蔽磁芯(3)，该平板屏蔽磁芯(3)的下表面与该条形屏蔽磁芯(2)的上表面接触，或者该条形屏蔽磁芯(2)的上表面的一侧长边与同侧的该平板屏蔽磁芯(3)的上表面的长边纵向对齐；
条形屏蔽磁芯(2)和平板屏蔽磁芯(3)均采用高磁导率、低电导率材料制成，其中，条形屏蔽磁芯(2)的磁导率高于平板屏蔽磁芯(3)的磁导率。
2.如权利要求1所述的应用于电动汽车无线供电的磁耦合机构的双层屏蔽接收端，其特征在于，矩形平板线圈(1)采用利兹线或多股漆包线绞制而成。
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