CN110060860A - 一种电动汽车无线充电的线圈结构 - Google Patents
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Abstract
一种电动汽车无线充电的线圈结构，包括：发射线圈、接收线圈、发射端导磁单元、接收端导磁单元、传动清洁机构以及散热系统；所述发射线圈设置在地表上，所述接收线圈设置在电动汽车底盘下，所述发射线圈与接收线圈通过电磁耦合给电动汽车电池充电；所述发射端导磁单元紧贴在所述发射线圈底部；所述接收端导磁单元紧贴在所述接收线圈的上部；所述传动清洁机构设置在所述发射线圈的两侧，所述散热系统与所述发射端导磁单元相连，该发明采用科学的结构设计，即增大了无线充电的工作效率，增高了电能的传输距离，又能很好的解决金属进入无线充电工作区域所引发的火灾隐患，同时利用简单的物理原理设计的降温结构，较好的延长了设备的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车无线充电技术领域，尤其是一种电动汽车无线充电的线圈结构。
背景技术
近年来，随着环境污染的日益加重，清洁能源的出行方式越来越得到国家的扶持与重视，石油是人类生存必不可少的资源，但是石油属于不可再生能源，面对石油消耗终端不断增大(庞大的汽车数量)和不断减少的石油储量，电动汽车有全面替代传统汽车的趋势，推广电动汽车的障碍在于电动汽车的充电难题；
目前，电动汽车的充电机充电方式有三种：有线充电结构、无线充电结构和更换电池方案；
有线充电技术成熟，成本低，但是面临着雨雪天气有触电的危险，而且频繁的插拔街头，以及有限充电对设备，充电距离的限制，都让如今日益紧张的停车关系显得更加捉襟见肘；
更换电池的方案看似完美，但是不同汽车产商之间的电池差异明显，不具有普遍性，而且汽车电池的更换相对专业，普通人很难完成安全规定下的更换操作，而且不同车辆的电池结构不同，很难形成统一的电池规格及规范，这也是换电池模式无法推广的原因之一；
无线充电是近年来兴起的耦合充电方式，虽然技术不够成熟，成本高，但是，它具有便捷、安全的优势，引起社会的广泛关注；
无线电能传输的研究可以追溯到19世纪末，尼古拉·特斯拉就梦想着实现隔空传能，但是由于技术原因未能实现。无线电能传输经过一百多年缓慢发展，直到2007年麻省理工大学的物理教授带领的研究团队在《Science》发表了谐振式无线电能传输技术的论文后，引起学术界的轰动，带来无线电能传输的研究热潮。随之，各大企业也纷纷展开无线电能传输的应用开发；
但现有的汽车无线充电系统中，其发射线圈与接收线圈的设计不能满足高质量的能量传输，造成了充电难、效率低、辐射大以及耦合差等不足；磁芯材料和线圈绕组的形状、大小和位置对无线充电性能起着至关重要的作用，两线圈间的耦合系数越大，传输电能的效率越高，而且，在高质量传递电能时，提供一种结构简单，节能环保，能更好的降低发射线圈的做功发热，避免过热烧毁设备的散热系统，将会更有利于汽车无线充电的普及发展，同时应该保证发射线圈与接收线圈之间没有金属碎片，避免充电时金属形成涡流，导致过热燃烧，引发事故。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种电动汽车无线充电的线圈结构，通过对发射线圈与接收线圈的结构改进，使得无线充电作业区域内的电能传递效率大大提升，且保证了其间无金属残留的隐患，通过简单的散热结构设计，充分利用物理现象与结构结合，大大降低了发射线圈的过热现象，且安全环保，无需复杂的设计散热系统。
一种电动汽车无线充电的线圈结构，包括：发射线圈、接收线圈、发射端导磁单元、接收端导磁单元、传动清洁机构以及散热系统；
进一步的，所述发射线圈设置在地表上，所述接收线圈设置在电动汽车底盘下，所述发射线圈与接收线圈通过电磁耦合给电动汽车电池充电；所述发射端导磁单元紧贴在所述发射线圈底部；所述接收端导磁单元紧贴在所述接收线圈的上部；所述传动清洁机构设置在所述发射线圈的两侧，所述散热系统与所述发射端导磁单元相连；
进一步的，所述发射线圈的上表面设置有上表面结构，所述上表面结构采用阻燃的非金属材料加工定型，保护发射线圈不受外界雨水杂质侵袭，延长使用寿命；
进一步的，所述接收线圈的下表面设置有下表面结构，所述下表面结构采用阻燃的非金属材料加工定型，保护接收线圈不受外界泥水杂质侵袭，延长使用寿命；
进一步的，所述发射端导磁单元包括：两根对称设置的导磁条结构；所述导磁条结构包括主导磁结构与边缘导磁结构，所述边缘导磁结构固定的连接在所述主导磁结构上，所述主导磁结构中心内部设置有前后贯通的主风道，所述边缘导磁结构中心内部设置有侧风道，并与所述主风道贯通；
作为一种举例说明，所述主导磁结构为一长方条，所述边缘导磁结构为多组方条结构，均垂直设置在所述长方条的一侧；
进一步的，所述接收端导磁单元包括：两根对称设置的导磁条结构；其内部未开设风道，但外部结构与形状和所述发射端导磁单元保持一致；
作为一种举例说明，所述导磁条结构材质为铁氧体；
进一步的，所述传动清洁机构包括：传动滚筒、动力滚筒、支架、刮板以及非金属阻燃传动带；所述传动滚筒设置在所述支架的一侧，所述动力滚筒设置在所述支架的另一侧，所述非金属阻燃传动带为一整体结构，套在所述传动滚筒与动力滚筒外侧并拉紧，所述非金属阻燃传动带紧贴在所述上表面结构上；所述刮板设置在所述传动滚筒上方，通过距离调节按钮调整所述刮板，使其压紧在所述非金属阻燃传动带的上方，用于刮掉金属等杂物；
作为一种举例说明，所述动力滚筒的表面设置有纹路，用于增大摩擦，带动所述非金属阻燃传动带传动时，不会发生打滑现象；
进一步的，所述散热系统为两台小型的静音轴流风机，通过风管分别与所述两根对称设置的导磁条结构的主风道连通；
为了更好的说明本发明的工作设计，现简要介绍其工作过程如下：
步骤一、当电动汽车驶入无线充电区域内时，传动清洁机构开始动作，动力滚筒带动非金属阻燃传动带，在传动滚筒的配合下，在发射线圈上表面结构做滚动一圈操作，通过刮板刮掉所述非金属阻燃传动带上的杂质，达到清理金属，杜绝金属杂质涡流产生的火灾隐患；
步骤二、发射线圈开始通电，与接收线圈电磁感应，完成无线充电，通过设计的发射线圈的主导磁结构与边缘导磁结构，使得整个发射线圈的磁通量均匀分布，使得线圈围绕中心的对称分布的磁通容易建立，增强了无线充电的工作效率；当接收线圈采用同样的导磁结构设计后，更加增加了无线充电的电磁传导距离，增强了能量接收的效率；
步骤三、发射线圈工作过程产生大量的热，采用发射端导磁单元紧贴发射线圈的结构，可以利用导磁单元自身作为散热体，传导散热；考虑到自然散热时的效果较低，通过散热系统连接，采用流动风带走热量的方式，进行较高的快速散热，同时采用文氏效应的物理结构设计，利用较少数量的轴流风机，即可完成大面积的风冷散热效果，使得风机噪音很低，设备投入较少，散热效果均匀，还不会引起像传统散热的大风机对吹发射线圈产生的杂物进入无线充电工作区域的不足；
作为一种举例说明，为了加强发射线圈的导热效果，所述发射端导磁单元通过导热胶与金属铝板的一侧紧密贴合，所述金属铝板的另一侧与所述发射线圈紧密贴合；
步骤四、采用接收端导磁单元紧贴接收线圈的结构，可以达到接收线圈的良好降温效果，利用接收端导磁单元即作为导磁结构，又作为散热片，使得结构紧凑，占地小；
有益效果：
该发明采用科学的结构设计，即增大了无线充电的工作效率，增高了电能的传输距离，又能很好的解决金属进入无线充电工作区域所引发的火灾隐患，同时利用简单的物理原理设计的降温结构，较好的延长了设备的使用寿命，制造简单，维护方便。
附图说明
图1是本发明一种电动汽车无线充电的线圈结构之整体安装效果示意图
图2是本发明一种电动汽车无线充电的线圈结构之发射端导磁单元结构示意图
图3是本发明一种电动汽车无线充电的线圈结构之接收端导磁单元结构示意图
图4是本发明一种电动汽车无线充电的线圈结构之传动清洁结构左侧结构示意图
图5是本发明一种电动汽车无线充电的线圈结构之传动清洁结构右侧结构示意图
图6是本发明一种电动汽车无线充电的线圈结构之物理结构(文氏)举例说明示意图
具体实施方式
下面，参考附图1至图6所示，一种电动汽车无线充电的线圈结构，包括：发射线圈101、接收线圈102、发射端导磁单元103、接收端导磁单元104、传动清洁机构105以及散热系统106；
进一步的，所述发射线圈101设置在地表上，所述接收线圈102设置在电动汽车底盘下，所述发射线圈101与接收线圈102通过电磁耦合给电动汽车电池充电；所述发射端导磁单元103紧贴在所述发射线圈101底部；所述接收端导磁单元104紧贴在所述接收线圈102的上部；所述传动清洁机构105设置在所述发射线圈的两侧，所述散热系统106与所述发射端导磁单元103相连；
进一步的，所述发射线圈101的上表面设置有上表面结构107，所述上表面结构107采用阻燃的非金属材料加工定型，保护发射线圈101不受外界雨水杂质侵袭，延长使用寿命；
进一步的，所述接收线圈102的下表面设置有下表面结构108，所述下表面结构采用阻燃的非金属材料加工定型，保护接收线圈102不受外界泥水杂质侵袭，延长使用寿命；
进一步的，所述发射端导磁单元103包括：两根对称设置的导磁条结构201；所述导磁条结构201包括主导磁结构202与边缘导磁结构203，所述边缘导磁结构203固定的连接在所述主导磁结构202上，所述主导磁结构202中心内部设置有前后贯通的主风道204，所述边缘导磁结构203中心内部设置有侧风道205，并与所述主风道204贯通；
作为一种举例说明，所述主导磁结构202为一长方条，所述边缘导磁结构203为多组方条结构，均垂直设置在所述长方条的一侧；
作为一种优选举例说明，所述边缘导磁结构的数量为六组，两边各对称设置三组；
进一步的，所述接收端导磁单元104包括：两根对称设置的导磁条结构；其内部未开设风道，但外部结构与形状和所述发射端导磁单元保持一致；
作为一种举例说明，所述导磁条结构201材质为铁氧体；
进一步的，所述传动清洁机构105包括：传动滚筒301、动力滚筒302、支架303、刮板304以及非金属阻燃传动带；所述传动滚筒301设置在所述支架303的一侧，所述动力滚筒302设置在所述支架303的另一侧，所述非金属阻燃传动带为一整体结构，套在所述传动滚筒301与动力滚筒302外侧并拉紧，所述非金属阻燃传动带紧贴在所述上表面结构107上；所述刮板304设置在所述传动滚筒301上方，通过距离调节按钮305调整所述刮板304，使其压紧在所述非金属阻燃传动带的上方，用于刮掉金属等杂物；
作为一种举例说明，所述支架303安装在所述发射线圈101两侧，保证所述传动滚筒301、动力滚筒302、支架303以及刮板304不在所述发射线圈101投影工作区域的上方；
作为一种举例说明，所述动力滚筒302的表面设置有纹路，用于增大摩擦，带动所述非金属阻燃传动带传动时，不会发生打滑现象；
进一步的，所述散热系统106为两台小型的静音轴流风机，通过风管分别与所述两根对称设置的导磁条结构201的主风道204连通；
为了更好的说明本发明的工作设计，现简要介绍其工作过程如下：
步骤一、当电动汽车驶入无线充电区域内时，传动清洁机构105开始动作，动力滚筒302带动非金属阻燃传动带，在传动滚筒301的配合下，在发射线圈101上表面结构做滚动一圈操作，通过刮板304刮掉所述非金属阻燃传动带上的杂质，达到清理金属，杜绝金属杂质涡流产生的火灾隐患；
步骤二、发射线圈101开始通电，与接收线圈102电磁感应，完成无线充电，通过设计的发射线圈的主导磁结构202与边缘导磁结构203，使得整个发射线圈101的磁通量均匀分布，发射线圈围绕中心的对称分布的磁通容易建立，增强了无线充电的工作效率；当接收线圈102采用同样的导磁结构设计后，更加增加了无线充电的电磁传导距离，增强了能量接收的效率；
步骤三、发射线圈101工作过程产生大量的热，采用发射端导磁单元103紧贴发射线圈101的结构，可以利用导磁单元自身作为散热体，传导散热；考虑到自然散热时的效果较低，通过散热系统106连接，采用流动风带走热量的方式，进行较高的快速散热，同时采用文氏效应的物理结构设计，利用较少数量的轴流风机，即可完成大面积的风冷散热效果，使得风机噪音很低，设备投入较少，散热效果均匀，还不会像传统散热的大风机对吹产生的杂物进入无线充电工作区域的不足；
步骤四、采用接收端导磁单元104紧贴接收线圈的结构，可以达到接收线圈102的良好降温效果，利用接收端导磁单元104即作为导磁结构又作为散热片，使得结构紧凑，占地小，适合车体下侧安装；
文氏效应的概念，是物理学证明的一种通道效应，即，在一个快速流通单向风量的管道内，当侧壁打开一个缺口，就会在该缺口处产生负压吸附效果，该吸附效果具备换气的功能，采用该物理现象的结构设计，完美的解决了整体吹风产生的扬尘，杂物，尤其金属杂物对充电区域内产生安全破坏，而且该文氏结构的应用，使得降温的风机用量很少，整体噪音低，安装数量少而简单，后期维护的工作量也不大；
该发明采用科学的结构设计，即增大了无线充电的工作效率，增高了电能的传输距离，又能很好的解决金属进入无线充电工作区域所引发的火灾隐患，同时利用简单的物理原理设计的降温结构，较好的延长了设备的使用寿命，制造简单，维护方便。
以上公开的仅为本申请的一个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。
Claims (7)
1.一种电动汽车无线充电的线圈结构，其特征在于，包括：发射线圈、接收线圈、发射端导磁单元、接收端导磁单元、传动清洁机构以及散热系统；
所述发射线圈设置在地表上，所述接收线圈设置在电动汽车底盘下，所述发射线圈与接收线圈通过电磁耦合给电动汽车电池充电；所述发射端导磁单元紧贴在所述发射线圈底部；所述接收端导磁单元紧贴在所述接收线圈的上部；所述传动清洁机构设置在所述发射线圈的两侧，所述散热系统与所述发射端导磁单元相连；
所述发射线圈的上表面设置有上表面结构，所述上表面结构采用阻燃的非金属材料加工定型；所述接收线圈的下表面设置有下表面结构，所述下表面结构采用阻燃的非金属材料加工定型；
所述发射端导磁单元包括：两根对称设置的导磁条结构；所述导磁条结构包括主导磁结构与边缘导磁结构，所述边缘导磁结构固定的连接在所述主导磁结构上，所述主导磁结构中心内部设置有前后贯通的主风道，所述边缘导磁结构中心内部设置有侧风道，并与所述主风道贯通；
所述接收端导磁单元包括：两根对称设置的导磁条结构；其内部未开设风道，但外部结构与形状和所述发射端导磁单元保持一致；
所述传动清洁机构包括：传动滚筒、动力滚筒、支架、刮板以及非金属阻燃传动带；所述传动滚筒设置在所述支架的一侧，所述动力滚筒设置在所述支架的另一侧，所述非金属阻燃传动带为一整体结构，套在所述传动滚筒与动力滚筒外侧并拉紧，所述非金属阻燃传动带紧贴在所述上表面结构上；所述刮板设置在所述传动滚筒上方，通过距离调节按钮调整所述刮板，使其压紧在所述非金属阻燃传动带的上方；
所述散热系统为两台小型的静音轴流风机，通过风管分别与所述两根对称设置的导磁条结构的主风道连通。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车无线充电的线圈结构，其特征在于，所述主导磁结构为一长方条，所述边缘导磁结构为多组方条结构，均垂直设置在所述长方条的一侧。
3.根据权利要求2所述的一种电动汽车无线充电的线圈结构，其特征在于，所述边缘导磁结构的数量为六组，两边各对称设置三组。
4.根据权利要求3所述的一种电动汽车无线充电的线圈结构，其特征在于，所述导磁条结构材质为铁氧体。
5.根据权利要求4所述的一种电动汽车无线充电的线圈结构，其特征在于，所述动力滚筒的表面设置有纹路，用于增大摩擦，带动所述非金属阻燃传动带传动时，不会发生打滑现象。
6.根据权利要求1所述的一种电动汽车无线充电的线圈结构，其特征在于，基于一种电动汽车无线充电的线圈结构充电方法，包括如下步骤：
步骤一、当电动汽车驶入无线充电区域内时，传动清洁机构开始动作，动力滚筒带动非金属阻燃传动带，在传动滚筒的配合下，在发射线圈上表面结构做滚动一圈操作，通过刮板刮掉所述非金属阻燃传动带上的杂质，达到清理金属，杜绝金属杂质涡流产生的火灾隐患；
步骤二、发射线圈开始通电，与接收线圈电磁感应，完成无线充电，通过设计的发射线圈的主导磁结构与边缘导磁结构，使得整个发射线圈的磁通量均匀分布，使得线圈围绕中心的对称分布的磁通容易建立，增强了无线充电的工作效率；当接收线圈采用同样的导磁结构设计后，更加增加了无线充电的电磁传导距离，增强了能量接收的效率；
步骤三、发射线圈工作过程产生大量的热，采用发射端导磁单元紧贴发射线圈的结构，利用发射线圈导磁单元自身作为散热体，传导散热；通过与散热系统连接，采用流动风带走热量的方式，进行较高的快速散热，同时采用文氏效应的物理结构设计，利用较少数量的轴流风机，即可完成大面积的风冷散热效果；
步骤四、采用接收端导磁单元紧贴接收线圈的结构，可以达到接收线圈的良好降温效果，利用接收端导磁单元即作为导磁结构，又作为散热片，使得结构紧凑，占地小。
7.根据权利要求5所述的一种电动汽车无线充电的线圈结构，其特征在于，为了加强发射线圈的导热效果，所述发射端导磁单元通过导热胶与金属铝板的一侧紧密贴合，所述金属铝板的另一侧与所述发射线圈紧密贴合。
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