CN111009384A - 一种磁耦合谐振式无线电能传输装置的分层式工装结构 - Google Patents

一种磁耦合谐振式无线电能传输装置的分层式工装结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种磁耦合谐振式无线电能传输装置的分层式工装结构,包括模具,在模具内叠设有相连的磁芯层、线圈层,所述磁芯层包括设于模具一侧的开口槽,开口槽内活动设有两块转动相连的垫板,两块垫板之间形成一用于放置磁芯的容置空间,在容置空间内可拆卸地设有两块以上用于夹持固定磁芯的夹板,模具一侧可拆卸地连接有一用于封堵开口槽槽口的挡板,分层化设计布局清晰,能够实现对线圈和磁芯的独立调整,同时也能对线圈、磁芯起到很好的保护作用;磁芯在模具中四周基本呈封闭状态,有效降低无线电能传输装置运输途中磁芯断裂的风险;同时固定磁芯的方式简单快捷,更换磁芯时,只需要拆开挡板,移出垫板即可更换。

Description

一种磁耦合谐振式无线电能传输装置的分层式工装结构
技术领域
本发明涉及磁耦合谐振式无线电能传输装置技术领域,特别涉及一种磁耦合谐振式无线电能传输装置的分层式工装结构。
背景技术
目前无线电能传输系统的研究都集中在性能的提升上,对无线电能传输系统一体化的讨论较少,实验中大多采用裸露在外的线圈、磁芯对无线电能传输系统进行研究,保护措施不完善,从实验到实际仍需改造,并且磁芯质地较脆,在运输途中与硬物碰撞易碎。在现有的研究中,磁芯通常固定在模具中,但无法实现磁芯的更换与位置的调整,并且无线电能传输系统中的部件更新可能会影响到其他零部件。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁耦合谐振式无线电能传输装置的分层式工装结构,以解决无法保护裸露在外的线圈、磁芯以及无法实现磁芯的更换与位置的调整的技术问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:
一种磁耦合谐振式无线电能传输装置的分层式工装结构,包括模具,所述模具内叠设有相连的磁芯层、线圈层,所述磁芯层包括设于所述模具一侧的开口槽,所述开口槽内活动设有两块转动相连的垫板,两块所述垫板之间形成一用于放置磁芯的容置空间,所述容置空间内可拆卸地设有两块以上用于夹持固定磁芯的夹板,所述模具一侧可拆卸地连接有一用于封堵所述开口槽槽口的挡板。
优选地,两块所述垫板位于所述容置空间内的一侧分别开设有两条以上间隔均匀的夹板槽,所述夹板插设于相对的夹板槽之间。
优选地,两块所述垫板背离所述容置空间外的一侧分别安装有可在所述开口槽内壁上滚动的活动轮。
优选地,所述模具包括接收端模具以及发射端模具,所述磁芯层包括设于接收端模具内的接收端磁芯层、以及设于发射端模具内的发射端磁芯层,所述线圈层包括设于接收端模具内的接收端线圈层、以及设于发射端模具内的发射端线圈层,所述接收端模具内还设有与所述接收端磁芯层连接的接收端铝板层,所述接收端铝板层叠设于所述接收端磁芯层上。
优选地,所述接收端线圈层背离所述接收端磁芯层的一侧连接有接收端线圈散热层,所述接收端模具的侧壁设有接收端航空插头,所述接收端航空插头与接收端线圈层以及接收端线圈散热层连接。
优选地,所述发射端线圈层背离所述发射端磁芯层的一侧连接有发射端线圈散热层,所述发射端模具的侧壁设有发射端航空插头,所述发射端航空插头与发射端线圈层以及发射端线圈散热层连接。
优选地,所述接收端铝板层包括设于所述接收端模具上的凹槽,所述凹槽内嵌装有铝板,所述铝板两侧预留有与所述凹槽相连通的间隙。
优选地,所述接收端模具对应的开口槽内的垫板上设有接收端磁芯散热层。
优选地,所述发射端磁芯层背离所述发射端线圈层的一侧连接有发射端磁芯散热层。
本发明的有益效果如下:
通过在模具内叠设有相连的磁芯层、线圈层,分层化设计布局清晰,能够实现对线圈和磁芯的独立调整,同时也能对线圈、磁芯起到很好的保护作用;
通过将磁芯置于模具开口槽中两块垫板形成的容置空间内,再通过两块夹板固定夹持在磁芯的两侧,最后通过挡板封堵开口槽的槽口,此时磁芯在模具中四周基本呈封闭状态,有效降低无线电能传输装置运输途中磁芯断裂的风险;同时固定磁芯的方式简单快捷,更换磁芯时,只需要拆开挡板,移出垫板即可更换。
附图说明
图1为根据本发明实施例提供的一种磁耦合谐振式无线电能传输装置的分层式工装结构的接收端模具截面示意图;
图2为根据本发明实施例提供的一种磁耦合谐振式无线电能传输装置的分层式工装结构的发射端模具截面示意图;
图3为图1、图2中航空插头的结构示意图;
图4为磁耦合谐振式无线电能传输装置中磁芯和铝板的铁损分布图;
图5为图1、图2中线圈散热层的结构示意图;
图6为图1中铝板散热层的结构示意图;
图7为图1中接收端磁芯散热层的结构示意图;
图8为图2中发射端磁芯散热层的结构示意图。
图中:1、接收端铝板层;2、接收端磁芯层;3、接收端线圈层;4、发射端线圈层;5、发射端磁芯层;6、活动轮;7、合页;8、垫板;9、磁芯;10、夹板;11、铝板散热层;12、间隙;21、接收端磁芯散热层;31、接收端线圈散热层;32、接收端航空插头;41、发射端线圈散热层;42、发射端航空插头;51、发射端磁芯散热层。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
需要说明,本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后…) 仅用于解释在某一特定姿态 (如附图所示) 下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。此外,术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如,可以是固定连接,可拆卸连接,或整体式构造;可以是机械连接,或电连接;可以是直接相连,或者是通过中间媒介间接相连,又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
参照图1、图2,本发明提供一种磁耦合谐振式无线电能传输装置的分层式工装结构,包括模具,在模具内叠设有相连的磁芯层、线圈层,所述磁芯层包括设于模具一侧的开口槽,开口槽内活动设有两块通过合页7转动相连的垫板8,两块垫板8之间形成一用于放置磁芯9的容置空间,在容置空间内可拆卸地设有两块以上用于夹持固定磁芯9的夹板10,模具一侧可拆卸地连接有一用于封堵开口槽槽口的挡板,通过在模具内叠设有相连的磁芯层、线圈层,分层化设计布局清晰,能够实现对线圈和磁芯的独立调整,同时也能对线圈、磁芯起到很好的保护作用;通过将磁芯置于模具开口槽中两块垫板形成的容置空间内,再通过两块夹板固定夹持在磁芯的两侧,最后通过挡板封堵开口槽的槽口,此时磁芯在模具中四周基本呈封闭状态,有效降低无线电能传输装置运输途中磁芯断裂的风险;同时固定磁芯的方式简单快捷,更换磁芯时,只需要拆开挡板,移出垫板即可更换。
参照图1、图2,在两块垫板8位于容置空间内的一侧分别开设有若干条间隔均匀的夹板槽,在这里,夹板槽优选为弓形槽,夹板10插设于相对的弓形槽之间,垫板8的弓形槽槽宽和夹板10宽度设为2mm,当磁芯9的宽度为(4n+2)mm时(n为正整数),夹板10紧贴磁芯9,当磁芯9宽度变化时,夹板10和磁芯9之间的间隙保持在0mm~4mm区间内,磁芯9在运输过程中的左右晃动幅度微小,通过弓形槽能够估测磁芯间距和磁芯宽度,在两块垫板8背离容置空间外的一侧分别安装有可在开口槽内壁上滚动的活动轮6,这样在更换磁芯9时,只需要拆开挡板,滑出垫板8即可更换磁芯9。
参照图1、图2,上述模具包括接收端模具以及发射端模具,磁芯层包括设于接收端模具内的接收端磁芯层2、以及设于发射端模具内的发射端磁芯层5,线圈层包括设于接收端模具内的接收端线圈层3、以及设于发射端模具内的发射端线圈层4,接收端模具内还设有与接收端磁芯层2连接的接收端铝板层1,接收端铝板层1叠设于接收端磁芯层2上。
参照图1、图2、图3,上述接收端线圈层3背离接收端磁芯层2的一侧连接有接收端线圈散热层31,接收端模具的侧壁设有接收端航空插头32,接收端航空插头32与接收端线圈层3以及接收端线圈散热层31连接,发射端线圈层4背离发射端磁芯层5的一侧连接有发射端线圈散热层41,发射端模具的侧壁设有发射端航空插头42,发射端航空插头42与发射端线圈层4以及发射端线圈散热层41连接。将航空插头的圆柱体插座孔嵌入线圈层和线圈散热层,方形贴片紧贴无线电能传输装置侧面,贴片四角用紧固螺栓固定,由于引线管脚的存在,航空插头的插座孔三分之一处固定于线圈层,剩余部分固定于线圈散热层。
参照图1,上述接收端铝板层1包括设于接收端模具上的凹槽,在凹槽内嵌装有铝板,在铝板两侧预留有与凹槽相连通的间隙12,留有空隙12的目的主要是考虑到无线电能传输过程中铝板因涡流效应受热膨胀。
参照图1、图2,上述接收端模具对应的开口槽内的垫板8上设有接收端磁芯散热层21,上述发射端磁芯层5背离发射端线圈层4的一侧连接有发射端磁芯散热层51。
参照图4,通过三维电磁仿真软件得到的磁耦合谐振式无线电能传输装置磁芯和铝板的铁损分布图,磁芯发热区域主要集中在发射端模具的中心部分并且铁损值由内而外均匀衰减,铝板发热区域主要集中在磁芯未覆盖的四周部分。
参照图5至图8,基于图2铁损分布散热开槽设计的铝板散热层11、发射端线圈散热层41、接收端磁芯散热层21和发射端磁芯散热层51的散热槽分布俯视图,其中,接收端线圈散热层31与发射端线圈散热层41示意图相同;由于接收端模具和发射端模具结构不同,发射端模具的垫板8需要开设与发射端磁芯散热层51相同分布的散热槽;线圈散热层考虑到线圈形状是双D型,采用双通道的散热形式;设计磁芯散热层时考虑到磁芯的铁损分布和模具强度,采用蜂窝状散热设计,散热孔数从中间向两侧递减,该散热孔形状散热效果较好,并且结构简单、强度较高。通过明确散热开槽位置,减少散热槽个数,提高模具硬度。
以上对本发明的较佳实施进行了具体说明,当然,本发明还可以采用与上述实施方式不同的形式,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下所作的等同的变换或相应的改动,都应该属于本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种磁耦合谐振式无线电能传输装置的分层式工装结构,其特征在于,包括模具,所述模具内叠设有相连的磁芯层、线圈层,所述磁芯层包括设于所述模具一侧的开口槽,所述开口槽内活动设有两块转动相连的垫板,两块所述垫板之间形成一用于放置磁芯的容置空间,所述容置空间内可拆卸地设有两块以上用于夹持固定磁芯的夹板,所述模具一侧可拆卸地连接有一用于封堵所述开口槽槽口的挡板。
2.根据权利要求1所述的一种磁耦合谐振式无线电能传输装置的分层式工装结构,其特征在于,两块所述垫板位于所述容置空间内的一侧分别开设有两条以上间隔均匀的夹板槽,所述夹板插设于相对的夹板槽之间。
3.根据权利要求1所述的一种磁耦合谐振式无线电能传输装置的分层式工装结构,其特征在于,两块所述垫板背离所述容置空间外的一侧分别安装有可在所述开口槽内壁上滚动的活动轮。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种磁耦合谐振式无线电能传输装置的分层式工装结构,其特征在于,所述模具包括接收端模具以及发射端模具,所述磁芯层包括设于接收端模具内的接收端磁芯层、以及设于发射端模具内的发射端磁芯层,所述线圈层包括设于接收端模具内的接收端线圈层、以及设于发射端模具内的发射端线圈层,所述接收端模具内还设有与所述接收端磁芯层连接的接收端铝板层,所述接收端铝板层叠设于所述接收端磁芯层上。
5.根据权利要求4所述的一种磁耦合谐振式无线电能传输装置的分层式工装结构,其特征在于,所述接收端线圈层背离所述接收端磁芯层的一侧连接有接收端线圈散热层,所述接收端模具的侧壁设有接收端航空插头,所述接收端航空插头与接收端线圈层以及接收端线圈散热层连接。
6.根据权利要求4或5所述的一种磁耦合谐振式无线电能传输装置的分层式工装结构,其特征在于,所述发射端线圈层背离所述发射端磁芯层的一侧连接有发射端线圈散热层,所述发射端模具的侧壁设有发射端航空插头,所述发射端航空插头与发射端线圈层以及发射端线圈散热层连接。
7.根据权利要求4或5所述的一种磁耦合谐振式无线电能传输装置的分层式工装结构,其特征在于,所述接收端铝板层包括设于所述接收端模具上的凹槽,所述凹槽内嵌装有铝板,所述铝板两侧预留有与所述凹槽相连通的间隙。
8.根据权利要求4或5所述的一种磁耦合谐振式无线电能传输装置的分层式工装结构,其特征在于,所述接收端模具对应的开口槽内的垫板上设有接收端磁芯散热层。
9.根据权利要求4或5所述的一种磁耦合谐振式无线电能传输装置的分层式工装结构,其特征在于,所述发射端磁芯层背离所述发射端线圈层的一侧连接有发射端磁芯散热层。
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