CN214541828U - 一种无线充电的松耦合变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无线充电的松耦合变压器，包括发射端和接收端；发射端包括导热壳体、线圈、导热绝缘纸、磁芯和导热灌封胶，导热壳体、导热绝缘纸和导热灌封胶均采用导热材料制备；导热壳体上部开口，线圈位于导热壳体底部，导热绝缘纸位于线圈和磁芯之间，线圈在导热绝缘纸上的投影面积小于导热绝缘纸的面积；导热壳体内填充有导热灌封胶，用于将线圈、导热绝缘纸和磁芯固定在导热壳体内，线圈两端伸出导热灌封胶外；接收端和发射端的结构相同；本实用新型解决了线圈热量积聚的技术问题，散热效果好。

Description

一种无线充电的松耦合变压器

技术领域

本实用新型属于无线充电装置技术领域，具体涉及一种无线充电的松耦合变压器。

背景技术

无线电能传输技术能够摆脱机械连接束缚，实现无线设备不受空间限制的能量供给，具有无接插环节、无裸露导体、无漏电触电危险等优势。磁耦合谐振式无线电能传输技术是最近几年提出的技术方案，相对于其他无线电能传输方式，具有以下几方面优势：首先，采用近场耦合磁场传输能量，传输距离远于感应耦合方式，可达到几十厘米以上。能量传输距离和传输范围适中，符合生活及办公场合的距离要求；其次，在充电过程中允许一定范围的自由移动，使用较灵活；第三，其传输功率等级在几瓦到几千瓦之间，基本满足常用无线设备的需求；第四，磁场穿透能力强于电磁波，而且该技术采用的频率低于强辐射的频率范围，辐射损耗较小。随着无线电能传输技术的发展，其线圈散热成为设备研发必须考虑的因数，现有的线圈与磁芯之间的绝缘基板会阻断大部分热量向磁芯传递，导致热量积聚，线圈温度上升。线圈温度太高会破坏线圈自身漆包层的绝缘性能，损坏线圈内部绝缘结构，从而影响整个无线充电系统的运行。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种无线充电的松耦合变压器，解决了线圈热量积聚的技术问题，散热效果好。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种无线充电的松耦合变压器，包括发射端和接收端；所述发射端包括导热壳体、线圈、导热绝缘纸、磁芯和导热灌封胶，导热壳体、导热绝缘纸和导热灌封胶均采用导热材料制备；所述导热壳体上部开口，线圈位于导热壳体底部，导热绝缘纸位于线圈和磁芯之间，线圈在导热绝缘纸上的投影面积小于导热绝缘纸的面积；所述导热壳体内填充有导热灌封胶，用于将线圈、导热绝缘纸和磁芯固定在导热壳体内，线圈两端伸出导热灌封胶外；所述接收端和发射端的结构相同。

本实用新型中，在线圈和磁芯之间设置导热绝缘纸，能够保证线圈与磁芯之间的绝缘强度，且线圈、磁芯和导热绝缘纸通过导热灌封胶固定在导热壳体内，线圈的热量可以向磁芯和导热灌封胶传递，提高线圈的散热性能，解决了线圈中热量积聚的问题，同时磁芯的热量也可以向导热灌封胶传递，导热灌封胶接收的热量可通过导热壳体散发到外部，从而不仅能够解决线圈热量积聚的问题，且热量能够散发到外部，散热效果好。另外，本实用新型中发射端中的线圈和磁芯组成松耦合变压器的原边，接收端中的线圈和磁芯组成松耦合变压器的副边，且本实用新型中将线圈设置在导热壳体底部，发射端通过线圈和磁芯可通过导热壳体传输磁场能量到接收端的线圈和磁芯；将磁芯设置在线圈上方，在将发射端和接收端分别安装在供电设备和充电设备上时，磁芯位于线圈与供电设备或充电设备中的电板之间，磁芯可为线圈产生的磁力线提供通路，降低磁损，还可防止线圈产生的磁场对电路板产生干扰。

对本实用新型技术方案的进一步限定，所述线圈为单层空心线圈。本实用新型采用单层空心线圈，可以调整发射端和接收端的厚度，使得变压器更轻薄。

对本实用新型技术方案的进一步限定，所述导热壳体底部设有定位柱，线圈套设于定位柱上。本实用新型中设置定位柱，在具体实施时将线圈套设在定位柱上，可对线圈进行定位，在填充导热灌封胶时，避免线圈受到导热灌封胶的冲击而移位。

对本实用新型技术方案的进一步限定，所述导热绝缘纸和磁芯上开设有通孔，导热绝缘纸和磁芯套设于定位柱上，线圈的一端穿过通孔伸出导热灌封胶外。本实用新型中线圈设置在导热壳体底部，且采用单层空心线圈，线圈的两端分别位于线圈的内圈和外圈，在导热绝缘纸和磁芯上开设有通孔，可用于容纳线圈内圈的一端通过；在具体实施时将导热绝缘纸和磁芯可通过通孔套设在定位柱上，对导热绝缘纸和磁芯进行定位，在填充导热灌封胶时，避免导热绝缘纸和磁芯受到导热灌封胶的冲击而移位。

对本实用新型技术方案的进一步限定，所述导热壳体上部开口的周边设有安装孔。本实用新型导热壳体上开设的安装孔，方便导热壳体的安装，从而方便将发射端和接收端安装在所需位置。

对本实用新型技术方案的进一步限定，所述导热壳体上开设有散热槽。本实用新型中设置散热槽可进一步提高导热壳体的散热效果。

对本实用新型技术方案的进一步限定，所述导热壳体上开设有导线槽。本实用新型在安装发射端和接收端时，外部设备需要与导热壳体内部连接的导线，可从导线槽引出。

本实用新型有益效果是：1）本实用新型与现有技术相比，解决了线圈热量积聚的技术问题，散热效果好。

2）本实用新型在实施时，将发射端和接收端分别安装在供电设备和充电设备上，可实现无线充电功能，具体的，本实用新型可用在电动车和机器人等设备上，实现这些设备无线充电的功能，从而为无线充电设备在中等功率应用场合的使用提供了一种新的途径。

3）本实用新型在实施时，将发射端和接收端分别安装在供电电板和充电电板上，可实现无线充电设备的量产，例如无线充电机。

附图说明

图1为本实用新型发射端的结构示意图。

图2为本实用新型导热壳体的结构示意图。

图3为本实用新型发射端线圈、导热绝缘纸和磁芯的结构示意图。

图4为无线充电机供电端的结构示意图。

图中：导热壳体1；定位柱11；安装孔12；散热槽13；导线槽14；线圈2；导热绝缘纸3；磁芯4；导热灌封胶。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

一种无线充电的松耦合变压器，包括发射端和接收端。

如图1、图2和图3所示，发射端包括导热壳体1、线圈2、导热绝缘纸3、磁芯4和导热灌封胶，导热壳体1、导热绝缘纸3和导热灌封胶均采用导热材料制备；导热壳体1上部开口，线圈2位于导热壳体1底部，导热绝缘纸3位于线圈2和磁芯4之间，线圈2在导热绝缘纸3上的投影面积小于导热绝缘纸3的面积；导热壳体1内填充有导热灌封胶，用于将线圈2、导热绝缘纸3和磁芯4固定在导热壳体1内，线圈2两端伸出导热灌封胶外。

本实施例中，接收端和发射端的结构相同，发射端中的线圈2和磁芯4组成松耦合变压器的原边，接收端中的线圈2和磁芯4组成松耦合变压器的副边，发射端通过线圈2和磁芯4可通过导热壳体1传输磁场能量到接收端的线圈2和磁芯4。

本实施例中，线圈2为单层空心线圈；导热壳体1底部设有定位柱11，线圈2套设于定位柱11上；导热绝缘纸3和磁芯4上开设有通孔，导热绝缘纸3和磁芯4套设于定位柱11上，线圈2的一端穿过通孔伸出导热灌封胶外。具体的，本实施例中导热壳体1采用导热系数高的ABS材质；线圈2采用多股丝包线螺旋状绕制构成；导热绝缘纸3采用硅胶材质，导热系数为1.2W//m·k，厚度为1mm，导热绝缘纸3上开设通孔；磁芯4采用铁氧体材质的磁条拼接组成，磁芯4上开设有通孔；导热灌封胶采用环氧树脂胶，采用双组份环氧灌封胶7026A与7026B，混合体积比为1:1，导热系数大于0.8W/m·k。

本实施例在具体制备时：1）将线圈2套在壳体1内的定位柱11上，线圈2的两端向远离导热壳体1底部的方向伸出；

2）将导热绝缘纸3和磁芯4依次套在定位柱11上，在操作时，线圈2位于空心位置的一端穿过导热绝缘纸3和磁芯4上的通孔，另外，线圈2、导热绝缘纸3和磁芯4的形状如图3所示，导热绝缘纸3和磁芯4与导热壳体1的内壁之间存在空隙，如图1所示线圈2的另一端从该空隙中伸出；

3）将混合好的导热灌封胶注入导热壳体1内，再将浇灌好的导热壳体1放进真空干燥箱内进行真空脱泡并加热固化,在真空环境下脱泡固化，可有效减少环氧树脂胶内部气泡数量，提升环氧树脂胶的密度，提升导热性能。

本实施例中，所述导热壳体1上开设有散热槽13和导线槽14。具体的，散热槽13和导线槽14贯穿导热壳体1内外两侧。散热槽13和导线槽14开设在导热壳体1侧边的上部，散热槽13和导线槽14的最低点高于磁芯4，从而即将导热灌封胶注入导热壳体1内时，在保证线圈2、导热绝缘纸3和磁芯4的固定的前提下，可避免导热灌封胶的溢出。

如图1和图2所示所示，本实施例中所述导热壳体1上部开口的周边设有安装孔12。具体的，安装孔12设置为螺纹孔。图4为无线充电机供电端的结构示意图，该无线充电机为本实施例的一个具体应用，该供电端包括供电电板5和本实施例中的发射端，在具体应用时，本实施例中的接收端和充电电板构成无线充电机的充电端，无线充电机中的供电电板和充电电板是现有技术中的常规技术手段，其本身并不是本实用新型的改进点，在此不作详细叙述。在将发射端安装在供电电板上时，需在供电电板上设有与安装孔适配的预留孔，先根据实际需要将线路连接好，然后将螺钉穿过预留孔后拧入安装孔，从而将发射端安装在供电电板上。接收端和充电电板之间的安装操作与发射端和供电电板之间的安装操作相同，在此不作赘述。

Claims (7)

1.一种无线充电的松耦合变压器，其特征在于：包括发射端和接收端；

所述发射端包括导热壳体（1）、线圈（2）、导热绝缘纸（3）、磁芯（4）和导热灌封胶，导热壳体（1）、导热绝缘纸（3）和导热灌封胶均采用导热材料制备；

所述导热壳体（1）上部开口，线圈（2）位于导热壳体（1）底部，导热绝缘纸（3）位于线圈（2）和磁芯（4）之间，线圈（2）在导热绝缘纸（3）上的投影面积小于导热绝缘纸（3）的面积；

所述导热壳体（1）内填充有导热灌封胶，用于将线圈（2）、导热绝缘纸（3）和磁芯（4）固定在导热壳体（1）内，线圈（2）两端伸出导热灌封胶外；

所述接收端和发射端的结构相同。

2.根据权利要求1所述的一种无线充电的松耦合变压器，其特征在于：所述线圈（2）为单层空心线圈。

3.根据权利要求2所述的一种无线充电的松耦合变压器，其特征在于：所述导热壳体（1）底部设有定位柱（11），线圈（2）套设于定位柱（11）上。

4.根据权利要求3所述的一种无线充电的松耦合变压器，其特征在于：所述导热绝缘纸（3）和磁芯（4）上开设有通孔，导热绝缘纸（3）和磁芯（4）套设于定位柱（11）上，线圈（2）的一端穿过通孔伸出导热灌封胶外。

5.根据权利要求1所述的一种无线充电的松耦合变压器，其特征在于：所述导热壳体（1）上部开口的周边设有安装孔（12）。

6.根据权利要求1所述的一种无线充电的松耦合变压器，其特征在于：所述导热壳体（1）上开设有散热槽（13）。

7.根据权利要求1所述的一种无线充电的松耦合变压器，其特征在于：所述导热壳体（1）上开设有导线槽（14）。

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