應用于電動汽車無線供電的多重凸型磁耦合機構能量發射端的制作方法
【專利摘要】應用于電動汽車無線供電的多重凸型磁耦合機構能量發射端，屬于無線能量傳輸技術領域。本發明是為了解決現有電動無線供電設備磁芯間沒有間隙，不方便結構調整，并且磁芯用量大的問題。它的n個磁極沿長度方向依次排列，相鄰磁極的距離為q；每個磁極包括至少一個凸型磁芯，相鄰兩個磁極包括至少三個凸型磁芯，每個磁極中的所有凸型磁芯沿長度方向依次排列，相鄰凸型磁芯的距離為d；每個凸型磁芯由長條形底面磁芯分部和長條形立面磁芯分部連接組成，凸型磁芯在俯視方向呈回字形；供電線纜順次纏繞在每一個磁極的所有長條形立面磁芯分部上。本發明作為電動汽車無線供電的能量發射端。
【專利說明】
應用于電動汽車無線供電的多重凸型磁耦合機構能量發射端
技術領域
[0001]本發明涉及應用于電動汽車無線供電的多重凸型磁耦合機構能量發射端，屬于無線能量傳輸技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著環境問題與能源壓力的突出，電動汽車的推廣受到了世界各國的青睞。電動汽車無線充電技術相比傳統插拔式充電技術有著更好的安全性和靈活性，應用前景十分廣闊。其中，動態無線充電技術可有效的提升電動汽車的續航里程，并減少電池組數目，既降低了電動汽車的成本，又延長了其使用壽命，使得電能補給更加安全可靠。
[0003]目前，具有磁芯結構的軌道式無線供電設備憑借其優越的耦合性能，能夠獲得較高的傳輸功率及傳輸效率，如公開號為105186707A的中國專利《應用于電動汽車無線供電的空心T型供電軌道及含有該供電軌道的軌道設備》、公開號為105048653A的中國專利《一種用于電動汽車無線供電的工口交替型磁耦合機構及其實現方法》及公開號為105186708A的中國專利《應用于電動汽車無線供電的雙C并聯交替排列型供電軌道》等，其有提高無線能量傳輸效率方面均取得了一定的進步，但這些軌道式的電動無線供電設備均存在以下弊端:
[0004]1、磁芯結構較復雜，磁芯制造成型難度大；
[0005]2、由于磁芯結構位置固定，在應對不同形式的接收機構時難以調整，靈活性較差；
[0006]3、基于復雜的磁芯結構，繞線難度較大，不利于施工；
[0007]4、一旦某部分磁芯或線纜出現損壞，替換較難，維護不便。
[0008]5、磁芯用量大，成本較高。

【發明內容】

[0009]本發明目的是為了解決現有電動無線供電設備磁芯間沒有間隙，不方便結構調整，并且磁芯用量大的問題，提供了一種應用于電動汽車無線供電的多重凸型磁耦合機構能量發射端。
[0010]本發明所述應用于電動汽車無線供電的多重凸型磁耦合機構能量發射端，它包括供電線纜、m個凸型磁芯和η個磁極，m為大于或者等于3的整數，η為大于或者等于2的整數；
[0011]η個磁極沿長度方向依次排列，相鄰磁極的距離為q;每個磁極包括至少一個凸型磁芯，相鄰兩個磁極包括至少三個凸型磁芯，每個磁極中的所有凸型磁芯沿長度方向依次排列，相鄰凸型磁芯的距離為d;d30，q3 0;
[0012]每個凸型磁芯由長條形底面磁芯分部和長條形立面磁芯分部連接組成，長條形立面磁芯分部居中連接于長條形底面磁芯分部的上表面，長條形立面磁芯分部的長和寬相對應小于長條形底面磁芯分部的長和寬，凸型磁芯在俯視方向呈回字形；
[0013]供電線纜順次纏繞在每一個磁極的所有長條形立面磁芯分部上。
[0014]供電線纜順次纏繞在每一個磁極的所有長條形立面磁芯分部上的第一種具體方式為:
[0015]將供電線纜分為左側線纜和右側線纜，左側線纜和右側線纜的起始端連接在一起，以每個磁極為單位，將左側線纜呈正弦波的形式依次纏繞在每一個磁極的所有長條形立面磁芯分部上，右側線纜與左側線纜呈鏡像對稱的形式依次纏繞在每一個磁極的所有長條形立面磁芯分部上。
[0016]供電線纜順次纏繞在每一個磁極的所有長條形立面磁芯分部上的第二種具體方式為:
[0017]以每個磁極為單位，由第一個磁極的起始端開始，在第一個磁極的所有長條形立面磁芯分部上沿順時針或逆時針方向繞制N匝加半匝供電線纜，在第二個磁極的所有長條形立面磁芯分部上沿逆時針或順時針方向繞制N匝加半匝供電線纜，順次向后按照與相鄰前一個相反的方向在磁極的所有長條形立面磁芯分部上繞制N匝加半匝供電線纜，直至在最后一個磁極的所有長條形立面磁芯分部上繞制N+M+1匝供電線纜;再按相同的方式順次向前在后續的每個磁極的所有長條形立面磁芯分部上繞制M匝加半匝供電線纜，使每個磁極上均繞制N+M+1匝供電線纜;其中N為零或正整數，M為零或正整數。
[0018]所述凸型磁芯為鐵氧體磁芯。
[0019]本發明的優點:本發明具備電能傳輸功率高、效率高、輻射水平低、施工容易、泛用性強、布局靈活及制造成本低等特點，具體如下:
[0020]1、供電線纜緊繞凸型磁芯繞制，使得磁場集中于凸型磁芯上方，有利于傳遞的能量與接收端的耦合，提高了耦合性能，同時凸型磁芯能夠有效限制漏磁，提高電磁安全性。
[0021]2、磁芯采用上窄下寬的規則型幾何構造，在工藝制造上更加容易，在施工布局上使得線纜繞制難度大大降低，在機械應力的承受上也更加優秀。
[0022]3、多重凸型磁芯的尺寸和數目布局靈活，可以靈活的適應不同尺寸的接收裝置，能夠為不同規格的無線電動車充電。
[0023]4、將單元模塊的形式應用在磁極的排布上，使得磁芯及線纜的替換更為容易，有效降低了維護成本。
[0024]5、本發明的多氣隙磁芯結構在獲取相同電能傳輸能力的同時使用更少的磁芯用料，制造成本低。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發明所述應用于電動汽車無線供電的多重凸型磁耦合機構能量發射端的供電線纜采用第一種繞制方式的立體結構示意圖；
[0026]圖2是圖1的主視圖；
[0027]圖3是圖1的俯視圖；
[0028]圖4是圖1的側視圖；
[0029]圖5是本發明所述應用于電動汽車無線供電的多重凸型磁耦合機構能量發射端的供電線纜采用第二種繞制方式的立體結構示意圖；
[0030]圖6是圖5的主視圖；
[0031]圖7是圖5的俯視圖；
[0032]圖8是圖5的側視圖。
【具體實施方式】
[0033]【具體實施方式】一:下面結合圖1至圖4說明本實施方式，本實施方式所述應用于電動汽車無線供電的多重凸型磁耦合機構能量發射端，它包括供電線纜l、m個凸型磁芯2和η個磁極3，m為大于或者等于3的整數，η為大于或者等于2的整數；
[0034]η個磁極3沿長度方向依次排列，相鄰磁極3的距離為q;每個磁極3包括至少一個凸型磁芯2，相鄰兩個磁極3包括至少三個凸型磁芯2，每個磁極3中的所有凸型磁芯2沿長度方向依次排列，相鄰凸型磁芯2的距離為d;d30，q30;
[0035]每個凸型磁芯2由長條形底面磁芯分部和長條形立面磁芯分部連接組成，長條形立面磁芯分部居中連接于長條形底面磁芯分部的上表面，長條形立面磁芯分部的長和寬相對應小于長條形底面磁芯分部的長和寬，凸型磁芯2在俯視方向呈回字形；
[0036]供電線纜I順次纏繞在每一個磁極3的所有長條形立面磁芯分部上。
[0037]供電線纜I順次纏繞在每一個磁極3的所有長條形立面磁芯分部上的具體方式為:
[0038]將供電線纜I分為左側線纜和右側線纜，左側線纜和右側線纜的起始端連接在一起，以每個磁極3為單位，將左側線纜呈正弦波的形式依次纏繞在每一個磁極3的所有長條形立面磁芯分部上，右側線纜與左側線纜呈鏡像對稱的形式依次纏繞在每一個磁極3的所有長條形立面磁芯分部上。
[0039]所述凸型磁芯2為鐵氧體磁芯。
[0040]本實施方式中供電線纜I的左側線纜和右側線纜其實是一根線纜，其纏繞終端的兩個線圈端頭與下一段多重凸型結構的供電線纜的輸入接口接在一起，如果沒有下一段多重凸型結構，則這兩個端頭就短接在一起。
[0041]【具體實施方式】二:下面結合圖5至圖8說明本實施方式，本實施方式所述應用于電動汽車無線供電的多重凸型磁耦合機構能量發射端，它包括供電線纜l、m個凸型磁芯2和η個磁極3，m為大于或者等于3的整數，η為大于或者等于2的整數；
[0042]η個磁極3沿長度方向依次排列，相鄰磁極3的距離為q;每個磁極3包括至少一個凸型磁芯2，相鄰兩個磁極3包括至少三個凸型磁芯2，每個磁極3中的所有凸型磁芯2沿長度方向依次排列，相鄰凸型磁芯2的距離為d;d30，q30;
[0043]每個凸型磁芯2由長條形底面磁芯分部和長條形立面磁芯分部連接組成，長條形立面磁芯分部居中連接于長條形底面磁芯分部的上表面，長條形立面磁芯分部的長和寬相對應小于長條形底面磁芯分部的長和寬，凸型磁芯2在俯視方向呈回字形；
[0044]供電線纜I順次纏繞在每一個磁極3的所有長條形立面磁芯分部上。
[0045]供電線纜I順次纏繞在每一個磁極3的所有長條形立面磁芯分部上的具體方式為:
[0046]以每個磁極3為單位，由第一個磁極3的起始端開始，在第一個磁極3的所有長條形立面磁芯分部上沿順時針或逆時針方向繞制N匝加半匝供電線纜I，在第二個磁極3的所有長條形立面磁芯分部上沿逆時針或順時針方向繞制N匝加半匝供電線纜1，順次向后按照與相鄰前一個相反的方向在磁極3的所有長條形立面磁芯分部上繞制N匝加半匝供電線纜I，直至在最后一個磁極3的所有長條形立面磁芯分部上繞制N+M+1匝供電線纜I;再按相同的方式順次向前在后續的每個磁極3的所有長條形立面磁芯分部上繞制M匝加半匝供電線纜I，使每個磁極3上均繞制N+M+1匝供電線纜I;其中N為零或正整數，M為零或正整數。
[0047]所述凸型磁芯2為鐵氧體磁芯。
[0048]本實施方式中，相鄰磁極3的長條形立面磁芯分部上的供電線纜I繞制方向相反，最終所有磁極3上的繞線匝數相同。供電線纜I的匝數至少為I匝。
[0049]本發明中供電線纜I在纏繞時，以每個磁極3整體作為單位，將每個磁極3中所有凸型磁芯2的長條形立面磁芯分部作為一個整體，進行纏繞，即每個磁極3上形成一個線圈。形成凸型磁芯2的兩長方形的長與長、寬與寬相互平行，其俯視圖為回字型，縱截圖為凸字型。d和q的取值可以為零，為零時相鄰凸型磁芯2之間無間隙，連接在一起。
[0050]本發明所述能量發射端分段式應用于電動汽車無線供電的凸型供電機構中，每段供電機構應至少包含2個磁極3，并首尾銜接以直線敷設，每段供電機構分別通過系統控制單元控制其導通或關斷。
[0051]工作原理:交變電流經供電線纜I在磁極3上產生交變磁場，相鄰磁極3的磁場方向相反，由于凸型磁芯2凸型結構的特點，其上方的磁場集中性好，再通過磁場耦合實現電能的無線傳輸。
【主權項】
1.一種應用于電動汽車無線供電的多重凸型磁耦合機構能量發射端，其特征在于，它包括供電線纜(l)、m個凸型磁芯(2)和η個磁極(3)，m為大于或者等于3的整數，η為大于或者等于2的整數； η個磁極(3)沿長度方向依次排列，相鄰磁極(3)的距離為q;每個磁極(3)包括至少一個凸型磁芯(2)，相鄰兩個磁極(3)包括至少三個凸型磁芯(2)，每個磁極(3)中的所有凸型磁芯(2)沿長度方向依次排列，相鄰凸型磁芯(2)的距離為d;d30，q30; 每個凸型磁芯(2)由長條形底面磁芯分部和長條形立面磁芯分部連接組成，長條形立面磁芯分部居中連接于長條形底面磁芯分部的上表面，長條形立面磁芯分部的長和寬相對應小于長條形底面磁芯分部的長和寬，凸型磁芯(2)在俯視方向呈回字形； 供電線纜(I)順次纏繞在每一個磁極(3)的所有長條形立面磁芯分部上。2.根據權利要求1所述的應用于電動汽車無線供電的多重凸型磁耦合機構能量發射端，其特征在于，供電線纜(I)順次纏繞在每一個磁極(3)的所有長條形立面磁芯分部上的具體方式為: 將供電線纜(I)分為左側線纜和右側線纜，左側線纜和右側線纜的起始端連接在一起，以每個磁極(3)為單位，將左側線纜呈正弦波的形式依次纏繞在每一個磁極(3)的所有長條形立面磁芯分部上，右側線纜與左側線纜呈鏡像對稱的形式依次纏繞在每一個磁極(3)的所有長條形立面磁芯分部上。3.根據權利要求1所述的應用于電動汽車無線供電的多重凸型磁耦合機構能量發射端，其特征在于，供電線纜(I)順次纏繞在每一個磁極(3)的所有長條形立面磁芯分部上的具體方式為: 以每個磁極(3)為單位，由第一個磁極(3)的起始端開始，在第一個磁極(3)的所有長條形立面磁芯分部上沿順時針或逆時針方向繞制N匝加半匝供電線纜(I)，在第二個磁極(3)的所有長條形立面磁芯分部上沿逆時針或順時針方向繞制N匝加半匝供電線纜(I)，順次向后按照與相鄰前一個相反的方向在磁極(3)的所有長條形立面磁芯分部上繞制N匝加半匝供電線纜(I)，直至在最后一個磁極(3)的所有長條形立面磁芯分部上繞制N+M+1匝供電線纜(I);再按相同的方式順次向前在后續的每個磁極(3)的所有長條形立面磁芯分部上繞制M匝加半匝供電線纜(I)，使每個磁極(3)上均繞制N+M+1匝供電線纜(I);其中N為零或正整數，M為零或正整數。4.根據權利要求1、2或3所述的應用于電動汽車無線供電的多重凸型磁耦合機構能量發射端，其特征在于，所述凸型磁芯(2)為鐵氧體磁芯。
【文檔編號】H02J50/10GK106059102SQ201610638281
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月5日 公開號201610638281.2, CN 106059102 A, CN 106059102A, CN 201610638281, CN-A-106059102, CN106059102 A, CN106059102A, CN201610638281, CN201610638281.2
【發明人】朱春波, 周少聰, 崔淑梅, 王志遠
【申請人】哈爾濱工業大學