CN208939667U - 一种用于无线电能传输系统的电磁装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于无线电能传输技术领域，公开了用于无线电能传输系统的电磁装置，设置有环形线圈和平面磁芯；环形线圈焊接在平面磁芯上端，环形线圈和平面磁芯的圆心上下对齐；平面磁芯的半径大于环形磁芯的半径；环形线圈首端和尾端通过焊接在环形线圈上端的连接导线连接，环形线圈的缠绕导线中间间隔有空隙。本实用新型平面磁芯为扁平状，排列十分紧密，体积小巧，散热性能好，环形线圈的缠绕导线之间通过空隙绝缘互不接触，改善了高温环境下的绝缘老化问题；还可以根据需求修改线圈匝数或者激励电流，从而达到降低欧姆损耗，增大传输效率的效果。

Description

一种用于无线电能传输系统的电磁装置

技术领域

本实用新型属于仿真设计技术领域，尤其涉及一种用于无线电能传输系统的电磁装置。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：

非接触电能传输又称无线电力传输，无线电能传输，是指通过发射器将电能转换为其他形式的中继能量(如电磁场能、激光、微波及机械波等)，隔空传输一段距离后，再通过接收器将中继能量转换为电能，根据能量传输过程中中继能量形式的不同，非接触电能传输可分为：磁(场)耦合式、电(场)耦合式、电磁辐射式(如太阳辐射)、机械波耦合式(超声)。基本上所有的CPT系统都由两个部分组成分别为能量发射装置与能量接收装置，其中能量发射装置由整流滤波电路、高频逆变电路、发射绕组组成；而能量接收装置由接收绕组、整流滤波电路、逆变电路组成。能量发射装置的原理是电网交流电源流经整流滤波电路将自身电流转化为稳定的直流电流，再经高频逆变电路将自身电流转化为高频交流电流，作用在发射绕组上，使其产生高频的交变磁场。而能量接收装置则是在空气中将该能量拾取到接收绕组中，通过电磁感应耦合原理，绕组中会出现交变感应电动势，该交变电动势流经整流滤波电路后为直流负载提供电能，如需为交流负载提供电能时只需在整流滤波电路后加一个逆变电路即可。且可实现一配多，即一个能量发射装置同时为多个能量接收装置供电。

由于在电磁能量传输过程过有一大部分磁路为空气磁路，该电磁能量传输过程中的绝大部分磁动势降都在空气磁路上，随着无线供电距离的增加，其空气磁路的磁阻也随之增长，此时低频情况下耦合感应较弱，能量传递困难，导致CPT系统的传输效率较低。

在CPT电磁机构中，绕组与磁芯是其最重要的两个元件，这两个元件材料的选择尤为关键，既要考虑到其性能，又要考虑成本。绕组，通过高频交流电流作用向自身周围辐射磁场。传统磁芯绕组多采用漆包线绝缘方法，这种绝缘方式存在着高温容易碳等绝缘老化问题。磁芯，为该磁场提供磁路，强化该磁场。目前磁芯基本采用E型磁芯、C型磁芯、U型磁芯，如果按电子设备与充电器背部贴合进行耦合充电，那么会造成电子设备与充电器的厚度将大于等于磁芯的长度，体积较大，使用不方便，违背了人们对美的追求。而如果按电子设备与充电器侧边贴合进行耦合充电，则无法实现以一充多的设计初衷。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)传统磁芯绕组多采用漆包线绝缘方法，这种绝缘方式存在着高温容易碳等绝缘老化问题；

(2)目前常用的磁芯会造成电子设备与充电器的体积较大，使用不方便，不美观，而且无法实现以一充多。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种用于无线电能传输系统的电磁装置。

本实用新型是这样实现的，一种用于无线电能传输系统的电磁装置设置有：

环形线圈和平面磁芯；

环形线圈焊接在平面磁芯上端，环形线圈和平面磁芯的圆心上下对齐；

平面磁芯的半径大于环形磁芯的半径；

环形线圈首端和尾端通过焊接在环形线圈上端的连接导线连接，环形线圈的缠绕导线中间间隔有空隙。

本实用新型具有以下优点：

小型化，平面磁芯为扁平状，排列十分紧密，没有传统磁芯中的镂空部分，体积小巧，散热性能好；

生产方便，传统磁芯一般需要人工绕线，但由于工人状态不一，少一匝多一匝、绕组间距不一都将对电磁机构的传输效率带来影响，而环形线圈由机械加工，保证绕组质量；

绝缘好，传统磁芯绕组多采用漆包线绝缘方法，这种绝缘方式存在着高温容易碳等绝缘老化问题。而环形线圈的缠绕导线之间通过空隙绝缘互不接触，改善了高温环境下的绝缘老化问题；

而且，还可以根据需求修改线圈匝数或者激励电流，从而达到降低欧姆损耗，增大传输效率的效果。

进一步，环形线圈的导线截面为正方形。

进一步，环形线圈的导线采用铜质导线。

本实用新型选择电阻率仅次于银且较为廉价的“铜”作为绕组材料，具有优异的导电性，即电阻率较小，且成本较低。

进一步，平面磁芯为铁质磁芯。

由于电磁装置要工作在高频情况下，而该频率越高则磁芯的损耗就越大，其磁滞损耗也会增大，故选择磁芯材料是需考虑一下几点：①磁导率高②电阻率搞③电磁损耗小④矫顽力小，磁滞回线狭窄⑤饱和磁感应强度大⑥成本较低⑦居里温度高，因此，选用成本较低，其他性能居于中上的铁质磁芯。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的用于无线电能传输系统的电磁装置结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的环形线圈结构示意图；

图中：1、环形线圈；2、平面磁芯；3、空隙；4、连接导线。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的用于无线电能传输系统的电磁装置包括：环形线圈1、平面磁芯2、空隙3、连接导线4。

环形线圈1焊接在平面磁芯2上端，环形线圈1和平面磁芯2的圆心上下对齐；

环形线圈1首端和尾端通过焊接在环形线圈1上端的连接导线4连接，环形线圈1的缠绕导线中间间隔有空隙3。

作为优选，环形线圈1的导线截面为正方形。

作为优选，环形线圈1的导线采用铜质导线。

作为优选，平面磁芯2为铁质磁芯。

平面磁芯2圆心区域电流密度弱，在环形线圈1覆盖区域中，中间环部分由于绕组电流密度互相叠加，故中间环部分电流密度最强，两边较弱故形成中-强-中的区域分布。平面磁芯的正下方有一块电流密度集中区，这个区域处于绕组中间环且又是绕组首尾连接处，双方相互作用，形成了这个电流密度集中区。

本实用新型可以根据需求降低线圈匝数或者激励电流，从而达到降低欧姆损耗，增大传输效率的效果，并且这种无线电能传输系统平面磁芯电磁机构体积小，且其扁平状方便散热，确保了安全性，生产方便，由机械加工制得，可以保证绕组的安全，绕组之间空气绝缘，改善了高温环境下绝缘老化的问题。

以上所述仅是对本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种用于无线电能传输系统的电磁装置，其特征在于，所述用于无线电能传输系统的电磁装置设置有：

环形线圈和平面磁芯；

环形线圈焊接在平面磁芯上端，环形线圈和平面磁芯的圆心上下对齐；

平面磁芯的半径大于环形磁芯的半径；

环形线圈首端和尾端通过焊接在环形线圈上端的连接导线连接，环形线圈的缠绕导线中间间隔有空隙。

2.如权利要求1所述的用于无线电能传输系统的电磁装置，其特征在于，环形线圈的导线截面为正方形。

3.如权利要求1所述的用于无线电能传输系统的电磁装置，其特征在于，环形线圈的导线采用铜质导线。

4.如权利要求1所述的用于无线电能传输系统的电磁装置，其特征在于，平面磁芯为铁质磁芯。