CN215751958U - 一种无线充电接收端结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无线充电接收端结构，包括从下至上依次设置的底盘、线圈绕组、平铺磁芯、外壳，还包括内壁与所述平铺磁芯的周侧相互贴合的环状磁芯，所述环状磁芯用于降低无线充电接收端与无线充电发射端之间的磁阻。与现有技术相比，本实用新型通过在平铺磁芯的周侧增加一圈环状磁芯，增大了磁芯相对于线圈绕组的覆盖面积，使发射端与接收端之间的磁阻减小，提高了传输能力。

Description

一种无线充电接收端结构

技术领域

本实用新型属于电动汽车无线充电技术领域，特别是一种无线充电接收端结构。

背景技术

随着我国近年来在电动汽车领域的高速发展，如何实现电动汽车的安全、便捷和快速的充电意义重大。电动汽车充电的传统方案是通过充电桩从电网直接获取电能，然而电动汽车进行有线充电时，充电插座或者电缆线通常有裸露在外的部分，在大功率充电时，容易产生电火花和电弧，存在重大安全隐患；同时传统的有线充电需要用户进行手动操作，人为的疏忽和充电插座的频繁插拔产生的硬件磨损均容易造成接触不良的现象，导致发生大功率环境下的人身安全事件。

为解决以上问题，通常采用近距离无线输电技术来实现电动汽车无线充电。电动汽车无线充电技术，通常是在电动汽车底盘安装一个接收端，并通过安装在地面或地下的发射端产生的磁场来产生感应电流，经整流成直流后向电动汽车电池充电，然而由于接收端与发射端的距离较大，耦合系数较低，其电磁辐射与涡流损耗都较大。

因此，如何设计一种能够提高传输效率的无线充电接收端结构是业界亟待解决的技术问题。

实用新型内容

针对现有技术中，无线充电接收端的能量传输效率不高的问题，本实用新型提出了一种无线充电接收端结构。

本实用新型的技术方案为，提出了一种无线充电接收端结构，包括从下至上依次设置的底盘、线圈绕组、平铺磁芯、外壳，还包括内壁与所述平铺磁芯的周侧相互贴合的环状磁芯，所述环状磁芯用于降低无线充电接收端与无线充电发射端之间的磁阻。

进一步，所述平铺磁芯由多个相互贴合的块状磁芯相互拼接构成，每个所述块状磁芯没有与其它块状磁芯相邻的边上设有与之贴合并盖住该边的条形磁芯，多个所述条形磁芯首尾相连形成所述环状磁芯。

进一步，所述平铺磁芯由多个相互贴合的块状磁芯相互拼接构成，每个所述块状磁芯没有与其他块状磁芯相邻的边上设有与所述块状磁芯一体成型的条形凸起，所述平铺磁芯外侧任意两个相邻的块状磁芯上的条形凸起相互贴合，使多个所述条形凸起首尾连接形成所述环状磁芯。

进一步，所述环状磁芯在所述平铺磁芯的周侧向下延伸，使磁通沿所述环状磁芯的延伸部分向下导出。

进一步，还包括设于所述平铺磁芯上的第一盖板磁芯，所述平铺磁芯上设有用于走线的缺口，所述第一盖板磁芯设于所述平铺磁芯上的缺口处，并盖住所述缺口使缺口两侧的平铺磁芯通过所述第一盖板磁芯连通。

进一步，还包括设于所述平铺磁芯上的第二盖板磁芯，所述第二盖板磁芯设于任意两个所述块状磁芯的相互连接处，并盖住相邻两个块状磁芯相互连接处的间隙。

进一步，所述底盘上设有容纳所述线圈绕组放置的走线槽，所述走线槽的形状与所述线圈绕组相匹配，使每圈所述线圈绕组均置于走线槽内。

进一步，所述外壳朝向所述平铺磁芯的一面设有至少一处波浪状凸起，所述波浪状凸起避开相邻两个块状磁芯之间的间隙设置。

进一步，还包括设于所述平铺磁芯与所述外壳之间的导热胶，所述导热胶连接所述外壳和平铺磁芯，用于通过所述外壳向外部散热，所述导热胶为具有粘性的导热胶。

进一步，所述平铺磁芯上设有至少一个通孔，所述底盘与所述外壳上设有相互匹配的安装结构，并通过所述通孔实现所述底盘与所述外壳螺钉固定。

与现有技术相比，本实用新型至少具有如下有益效果：

1、通过设置一圈包围平铺磁芯周侧的环状磁芯，增大了磁芯相对于线圈绕组的覆盖面积，使发射端与接收端之间的磁阻减小，提高了传输能力。

2、在平铺磁芯上设置有第一盖板磁芯和第二盖板磁芯，降低了平铺磁芯的漏磁，减少磁力线切割线圈和在外壳上产生涡流引起的损耗。

3、环状磁芯可以与平铺磁芯一体成型，通过位于平铺磁芯上的条形凸起首尾相连形成环状磁芯，减少磁芯的种类，便于生产加工。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型无线充电接收端结构示意图；

图2为本实用新型第一盖板磁芯和第二盖板磁芯的设置示意图；

图3为本实用新型块状磁芯的一种设计示意图；

图4为本实用新型块状磁芯的另一种设计示意图；

图5为未设置环状磁芯时的磁通示意图；

图6为设置环状磁芯后的磁通示意图；

图7为设置第一盖板磁芯后的磁通示意图。

其中，1为底盘、11为走线槽、2为线圈绕组、3为平铺磁芯、31为块状磁芯、32为条形磁芯、33第一盖板磁芯、34为条形凸起、35为第二盖板磁芯、4为外壳。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本实用新型的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本实用新型的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。

下面结合附图以及实施例对本实用新型的原理及结构进行详细说明。

现有技术中，无线充电装置的实现过程通常是在电动汽车底盘安装一个接收端，并通过安装在地面或地下的发射端产生的磁场来产生感应电流，经整流成直流后向电动汽车电池充电，然而由于接收端与发射端的距离较大，耦合系数较低，其电磁辐射与涡流损耗都较大，能量传输效率不高。本实用新型的思路在于，在接收端中的平铺磁芯处设置一个磁场整形组件，该磁场整形组件为内壁与平铺磁芯的周侧贴合的环状磁芯，通过环状磁芯的设置变相增加了平铺磁芯相对于线圈绕组的覆盖面积，从而降低发射端与输出端之间的磁阻，提高传输效率。

具体的,请参见图1，本实用新型提出的无线充电接收端结构包括：底盘1、线圈绕组2、平铺磁芯3、外壳4。其中，底盘1设置在无线充电接收端结构的最底处，用于固定线圈绕组2和起到支撑作用，为确保磁场的能量传输，其一般采用塑料材料；线圈绕组2设置于底盘1上，并通过底盘1上的走线槽11起到固定作用，其由至少一根利兹线绕制而成，能够与磁场作用产生交变的电流，该交变的电流经过整流后可以提供给汽车的高压电池进行充电；平铺磁芯3设于线圈绕组2上方，并覆盖线圈绕组2，用于降低接收端与发射端之间的磁阻，能够让发射端产生的磁通更多的集中到与接收端的磁通耦合路径上，增大耦合系数，并提高传输能力；外壳4设于装置的最顶端，其与底盘1安装在一起，形成无线充电接收端的壳体，并将线圈绕组2和平铺磁芯3置于壳体内部，其一般采用金属材料，如铝制材料，由于发射端与接收端之间的距离一般较远，耦合路径较长，通常会产生较大的漏磁，通过金属外壳4的设置，能够吸收漏磁，避免其对接收端上方的工作电路产生影响。

进一步的，在平铺磁芯的周侧设置有一圈磁场整形部件，通过磁场整形部件将平铺磁芯3的周侧包围起来，变相增加了平铺磁芯3的面积，从而增大平铺磁芯3相对于线圈绕组2的覆盖率，降低发射端与接收端之间的磁阻，提高传输效率。其中，磁场整形部件为内壁与平铺磁芯3的周侧相互贴合的环状磁芯，通过环状磁芯将平铺磁芯3的周侧包围起来，增大平铺磁芯3的面积，从而提高传输效率。

在本实用新型一实施例中，平铺磁芯3为一方形磁芯，其通过多个块状磁芯31相互拼接构成，在每个块状磁芯31没有与其他块状磁芯31相邻的边上设置有条形磁芯32，从图1中可以很明显的看出，块状磁芯31没有与其他磁芯相邻的边即为平铺磁芯3的四个侧边，在每个块状磁芯31没有与其他块状磁芯31相邻的边上设置条形磁芯32，并使这些条形磁芯32和与其相邻的条形磁芯32首尾相连后，即可形成环状磁芯，用来提高传输效率，其包围住中间的平铺磁芯3，可以在一定程度上可以降低漏磁。

请参见图3和图4，在本实用新型另一实施例中，块状磁芯31未与其他块状磁芯31相连的变上设有条形凸起34，该条形凸起34与块状磁芯31一体成型设计，使其只用在设计块状磁芯31时改变其形状即可，不用再额外增设相应的条形磁芯32，便用产品的生产的加工。与设计条形磁芯32的方案相比，本实施例中平铺磁芯3的设计与之相同，均通过多个块状磁芯31相互拼接而成，与之不同的是，本实施例中将条形磁芯32改为与块状磁芯31一体成型的条形凸起34，使其能够在提高传输效率的同时，便于产品的生产。

优选的，环状磁芯31在平铺磁芯3的周侧向下延伸长，使磁通沿环状磁芯31的延伸部分向下导出，进而降低磁通的损耗。

具体的，请对照图5和6，图5为平铺磁芯3的周侧未设置环状磁芯时的示意图，从图中可以看出未加磁场整形部件的环状磁芯时，其磁通离开时较为分散，不少磁通离开平铺磁芯3向上，这部分磁通会在外壳4上产生涡流损耗，降低效率并使外壳4产生额外的热量，图6为加上环状磁芯后的磁通示意图，大部分磁通通过环状磁芯导向下方，更多的磁通参与耦合，耦合系数提高，减少了上方产生涡流损耗的磁通，漏磁减少带来的好处包括：接收端与发射端耦合系数提高，电磁辐射强度减弱，金属外壳及汽车内部金属零件涡流损耗降低，降低热风险。

进一步的，请参见图2，在平铺磁芯3上设有用于走线的缺口，由于线圈绕组2产生的交变电流需要传输到接收端上方的电路中，其需要通过走线连接，故该缺口是不可避免的。但由于该缺口的设置，将会导致此处的磁芯不连贯，部分磁通会进入到空气中，成为漏磁，其会切割线圈并在外壳4上产生涡流，从而产生额外损耗。本实施例中，在平铺磁芯3的缺口处设置有第一盖磁芯33，通过第一盖板磁芯33将平铺磁芯3上的缺口盖住，并将位于缺口两侧的平铺磁芯3连通，通过第一盖板磁芯33的设置，能够将磁通维持在平铺磁芯3内部，进而减少漏磁的产生和影响。

请参见图7，其为本实用新型设置第一盖板磁芯33后的磁通示意图，从图7中可以看出，从缺口处流过的磁通能够通过第一盖板磁芯33流入到缺口另一侧的平铺磁芯3中，从而避免了该磁通流入空气，产生漏磁的问题。

优选的，还包括设于平铺磁芯3上的第二盖板磁芯35，第二盖板磁芯35设于平铺磁芯3上块状磁芯31的相互连接处，由于平铺磁芯3由多个块状磁芯31相互拼接构成，由于拼接工艺或块状磁芯31形状的设计，在两个块状磁芯31的拼接处容易产生间隙，其与平铺磁芯31上的缺口相同，会导致此处的磁芯不连贯，从而产生额外损耗，为避免上述问题的发生，在任意两个块状磁芯31的相互连接处设置由第二盖板磁芯35，第二盖板磁芯35设置为条状，能够阻挡两个块状磁芯31之间产生的间隙，通过第二盖板磁芯35的设置，能够进一步避免漏磁的产生，在一定程度上提高了能量传输的效率。

进一步，在底盘1上设有容纳线圈绕组2放置的走线槽11，其用于更好的安装线圈绕组2，以保证线圈绕组2的稳定性，走线槽11的形状与线圈绕组2的形状相匹配，线圈绕组2由至少一根利兹线绕制而成，整体呈涡流形，走线槽11的形状也呈涡流形，使得每一圈线圈绕组2均能置于走线槽11内，起到良好的固定效果，避免线圈绕组2发生偏移影响感应电流的产生。

进一步，在外壳4与平铺磁芯3之间填充有导热胶，由于无线充电接收端在进行工作时会产生热量，如果热量过高容易烧坏器件，故在平铺磁芯3与外壳4之间填充有导热胶，由于外壳4为无线充电接收端壳体的一部分，其与外部相互连接，使得导热胶能够通过外壳4将热量散发出去，避免器件的损坏。

在无线充电接收端工作时，由于其热胀冷缩较为明显，容易造成导热胶连接不牢固，从而松开与平铺磁芯之间的连接，从而导致散热效果不佳，为解决上述问题，本实用新型中采用粘性强的导热胶，如聚氨酯胶等材料，能够增强平铺磁芯3与外壳4之间的粘结效果。

进一步的，在外壳4朝向平铺磁芯3的一面设置有波浪状的凸起，其设置有至少一处，通过波浪状的凸起与导热胶连接，能够进一步增强导热胶与外壳4之间的连接，同时，波浪状的凸起还能够增大外壳4与导热胶的接触面积，从而提高散热效果，在本实用新型一些其他实施例中，还可以将凸起的形状设计为方形等，只要能起到增大接触面积的效果即可。

进一步，在平铺磁芯3上设置有至少一个通孔，外壳4与底盘1上设有相互匹配的安装结构，使其能够通过该通孔实现螺钉固定，通过螺钉固定能够增加装置整体的结构强度。由于底盘1一般为塑料材质，其强度不高，通过螺钉穿过通孔使外壳4和底盘1固定，能够将平铺磁芯3和线圈绕组2稳定的固定在装置内部，增加了整体的强度，需要说明的时，线圈绕组2为利兹线绕组而成，其中间一般留有一定的空间，故不需要再对线圈绕组2进行打孔设置。

与现有技术相比，本实用新型通过磁场整形部件，即环状磁芯的设置，提高了发射端与接收端之间的耦合系数，从而提高了能量传输的效率，另一方面，通过盖板磁芯的设计，降低了磁芯的损耗，在一定程度上也提高了能量传输效率。同时，通过导热胶和外壳上波浪状凸起的设置，提高了散热效果，避免了导热胶脱落导致器件过热造成的损坏。

上述实施例仅用于说明本实用新型的具体实施方式。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和变化，这些变形和变化都应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种无线充电接收端结构，包括从下至上依次设置的底盘、线圈绕组、平铺磁芯、外壳，其特征在于，还包括内壁与所述平铺磁芯的周侧相互贴合的环状磁芯，所述环状磁芯用于降低无线充电接收端与无线充电发射端之间的磁阻。

2.根据权利要求1所述的无线充电接收端结构，其特征在于，所述平铺磁芯由多个相互贴合的块状磁芯相互拼接构成，每个所述块状磁芯没有与其它块状磁芯相邻的边上设有与之贴合并盖住该边的条形磁芯，多个所述条形磁芯首尾相连形成所述环状磁芯。

3.根据权利要求1所述的无线充电接收端结构，其特征在于，所述平铺磁芯由多个相互贴合的块状磁芯相互拼接构成，每个所述块状磁芯没有与其他块状磁芯相邻的边上设有与所述块状磁芯一体成型的条形凸起，所述平铺磁芯外侧任意两个相邻的块状磁芯上的条形凸起相互贴合，使多个所述条形凸起首尾连接形成所述环状磁芯。

4.根据权利要求1所述的无线充电接收端结构，其特征在于，所述环状磁芯在所述平铺磁芯的周侧向下延伸，使磁通沿所述环状磁芯的延伸部分向下导出。

5.根据权利要求1所述的无线充电接收端结构，其特征在于，还包括设于所述平铺磁芯上的第一盖板磁芯，所述平铺磁芯上设有用于走线的缺口，所述第一盖板磁芯设于所述平铺磁芯上的缺口处，并盖住所述缺口使缺口两侧的平铺磁芯通过所述第一盖板磁芯连通。

6.根据权利要求2或3所述的无线充电接收端结构，其特征在于，还包括设于所述平铺磁芯上的第二盖板磁芯，所述第二盖板磁芯设于任意两个所述块状磁芯的相互连接处，并盖住相邻两个块状磁芯相互连接处的间隙。

7.根据权利要求1所述的无线充电接收端结构，其特征在于，所述底盘上设有容纳所述线圈绕组放置的走线槽，所述走线槽的形状与所述线圈绕组相匹配，使每圈所述线圈绕组均置于走线槽内。

8.根据权利要求6所述的无线充电接收端结构，其特征在于，所述外壳朝向所述平铺磁芯的一面设有至少一处波浪状凸起，所述波浪状凸起避开相邻两个块状磁芯之间的间隙设置。

9.根据权利要求7所述的无线充电接收端结构，其特征在于，还包括设于所述平铺磁芯与所述外壳之间的导热胶，所述导热胶连接所述外壳和平铺磁芯，用于通过所述外壳向外部散热，所述导热胶为具有粘性的导热胶。

10.根据权利要求1所述的无线充电接收端结构，其特征在于，所述平铺磁芯上设有至少一个通孔，所述底盘与所述外壳上设有相互匹配的安装结构，并通过所述通孔实现所述底盘与所述外壳螺钉固定。

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