一種用于無(wú)線供電機(jī)車的能量接收線圈的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于無(wú)線供電機(jī)車的能量接收線圈，主要包括諧振式耦合接收線圈(2)和感應(yīng)耦合接收線圈(3)。本發(fā)明將諧振式無(wú)線傳能與感應(yīng)式無(wú)線傳能相結(jié)合，優(yōu)化了現(xiàn)有單一的無(wú)線傳能線圈的結(jié)構(gòu)，結(jié)合兩種傳能方式在各自傳能距離內(nèi)的優(yōu)勢(shì)，提高了能量傳輸?shù)男逝c距離。該設(shè)計(jì)施工方便，僅需在現(xiàn)有無(wú)線供電的線圈結(jié)構(gòu)上改造即可實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，安全性高，且市場(chǎng)前景廣闊。
【專利說(shuō)明】一種用于無(wú)線供電機(jī)車的能量接收線圈
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]無(wú)線電能傳輸技術(shù)是目前電氣工程領(lǐng)域最活躍的熱點(diǎn)研究方向之一，它集基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究為一體，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工業(yè)界探索的一個(gè)多學(xué)科、強(qiáng)交叉的新的研究領(lǐng)域和前沿課題，涵蓋電磁場(chǎng)、電力電子技術(shù)、電力系統(tǒng)、控制技術(shù)、物理學(xué)、材料學(xué)、信息技術(shù)等諸多【技術(shù)領(lǐng)域】。采用無(wú)線供電方式能夠有效克服電線連接方式存在的各類缺陷，實(shí)現(xiàn)電子電器的自由供電，具有重要的應(yīng)用預(yù)期和廣闊的發(fā)展前景。
[0002]本發(fā)明一種用于無(wú)線供電機(jī)車的能量接收線圈涉及一種施工方便，系統(tǒng)便捷、運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠的無(wú)線電能接收線圈，為無(wú)線供電線圈提供了技術(shù)模型。將諧振耦合式無(wú)線電能傳輸與傳統(tǒng)感應(yīng)式無(wú)線電能傳輸相結(jié)合，提高了現(xiàn)有無(wú)線供電技術(shù)的接收效率，且市場(chǎng)前景廣闊。
【背景技術(shù)】
[0003]無(wú)線電能傳輸技術(shù)可分為三種:第一種為感應(yīng)稱合式電能傳輸，它利用松稱合變壓器原理進(jìn)行傳能，適合小功率，短距離的應(yīng)用場(chǎng)合。第二種為電磁耦合諧振式電能傳輸，通過(guò)高品質(zhì)因數(shù)的諧振器上電感與分布式電容發(fā)生諧振傳輸能量適合中等距離的能量傳輸。第三種為電磁福射式電能傳輸，在該技術(shù)中電能被轉(zhuǎn)換為微波形式，傳輸距離超過(guò)數(shù)千米，可實(shí)現(xiàn)電能的遠(yuǎn)程傳送。其中電磁耦合諧振技術(shù)利用非輻射電磁場(chǎng)近場(chǎng)區(qū)域完成電能傳輸，一方面較之電磁感應(yīng)式傳能，在傳輸距離上有了很大的擴(kuò)展；另一方面相比電磁福射式傳能，近場(chǎng)區(qū)域能量具有非輻射的特點(diǎn)，該技術(shù)有較好的安全性，因此目前得到很大的關(guān)注和研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提出了一種用于無(wú)線供電機(jī)車的能量接收線圈，擴(kuò)展了無(wú)線電能傳輸?shù)慕邮辗绞?，將諧振耦合式無(wú)線電能傳輸與傳統(tǒng)感應(yīng)式無(wú)線電能傳輸相結(jié)合，較之傳統(tǒng)單一模式下的無(wú)線電能傳輸效果更好，提出了具體實(shí)在的技術(shù)模型。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種用于無(wú)線供電機(jī)車的能量接收線圈，設(shè)置有電磁場(chǎng)發(fā)射線路(I)，用于發(fā)射前級(jí)電路輸入的交變電磁場(chǎng)；諧振式耦合接收線圈(2)，通過(guò)近場(chǎng)諧振原理接收電磁場(chǎng)發(fā)射線路(I)發(fā)射出的交變磁場(chǎng)；感應(yīng)耦合接收線圈(3)，通過(guò)電磁感應(yīng)方式接收電磁場(chǎng)發(fā)射線路(I)發(fā)射出的交變磁場(chǎng)。
[0006]所述的電磁場(chǎng)發(fā)射線路(I)由外加絕緣層的金屬導(dǎo)體組成，其諧振頻率與電源頻率保持一致，以保證較低的反射系數(shù)，用于發(fā)射斬波功率振蕩電路產(chǎn)生的交變電磁場(chǎng)。
[0007]所述的諧振式耦合接收線圈(2)由多匝金屬導(dǎo)體繞制成的線圈組成，接收線圈在制作時(shí)就考慮了電源的頻率，制作出的接收線圈與電源頻率保持一致，以保證接收線圈在運(yùn)行中保持諧振狀態(tài)，以通過(guò)諧振耦合的方式實(shí)現(xiàn)能量的高效傳遞。
[0008]所述的感應(yīng)耦合接收線圈(3)由多匝金屬導(dǎo)體繞制成的線圈組成，以感應(yīng)耦合的方式接收空間中的交變電磁場(chǎng)，在諧振式耦合接收線圈(2)諧振耦合的基礎(chǔ)上，增加線圈系統(tǒng)接收到的效率，減少空間漏磁。
[0009]本發(fā)明一種用于無(wú)線供電機(jī)車的能量接收線圈，是采用諧振式耦合接收線圈(2)和感應(yīng)耦合接收線圈(3)組成的接收系統(tǒng)，將諧振耦合式無(wú)線電能傳輸與傳統(tǒng)感應(yīng)式無(wú)線電能傳輸相結(jié)合，較之傳統(tǒng)單一模式下的無(wú)線電能傳輸效果更好，提出了具體實(shí)在的技術(shù)模型。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是無(wú)線供電系統(tǒng)的整體功能框圖；
[0011]圖2是無(wú)線供電結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]其中:
[0013]I:電磁場(chǎng)發(fā)射線路 2:諧振式耦合接收線圈
[0014]3:感應(yīng)耦合接收線圈 4:并聯(lián)補(bǔ)償電容
[0015]5:接收線圈磁芯
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明一種用于無(wú)線供電機(jī)車的能量接收線圈做出詳細(xì)地說(shuō)明。
[0017]如圖1所示，電磁場(chǎng)發(fā)射線路(I)，連接前級(jí)功率驅(qū)動(dòng)電路，用于發(fā)射斬波功率振蕩電路產(chǎn)生的交變電磁場(chǎng)，該線路在架設(shè)之后使用之前測(cè)定過(guò)固有諧振頻率，并通過(guò)并聯(lián)電容與輸入的功率的中心頻率進(jìn)行匹配，匹配后的發(fā)射線路(I)諧振頻率與所加功率的中心頻率一致，以保證較低的反射系數(shù)，圖中箭頭所示方向?yàn)槟骋粫r(shí)刻電流在導(dǎo)體中的流向，這樣的連接方式會(huì)使相鄰兩導(dǎo)體間的磁場(chǎng)方向相同，磁場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng)；諧振式耦合接收線圈
(2)，由外加絕緣層的金屬導(dǎo)體組成，接收電磁場(chǎng)發(fā)射線路(I)發(fā)射出的交變磁場(chǎng)，該線圈在使用前已經(jīng)與電磁場(chǎng)發(fā)射線路(I)的自有諧振頻率進(jìn)行了匹配，匹配方式為根據(jù)諧振式耦合接收線圈(2)的自有諧振頻率與發(fā)射線路(I)的頻率進(jìn)行比較，通過(guò)并聯(lián)電容，使線圈的自有諧振頻率與所發(fā)射功率的中心頻率保持一致，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的諧振式供電；此外，諧振式耦合接收線圈(2)的內(nèi)部還安裝有一個(gè)感應(yīng)耦合接收線圈(3)，由外加絕緣層的金屬導(dǎo)體組成，用以接收空間中存在的漏磁，以提高線圈的接收功率，使輸出給負(fù)載的功率增大，以驅(qū)動(dòng)大功率負(fù)載；諧振式耦合接收線圈(2)和感應(yīng)耦合接收線圈(3)串聯(lián)連接，接入后級(jí)電路，為負(fù)載供電。
[0018]如圖2所示，所述的諧振式耦合接收線圈(2)和感應(yīng)耦合接收線圈(3)位于電磁場(chǎng)發(fā)射線路(I)的正下方，諧振式耦合接收線圈(2)和感應(yīng)耦合接收線圈(3)由外加絕緣層的金屬導(dǎo)體組成，并通過(guò)并聯(lián)補(bǔ)償電容(4)將諧振式耦合接收線圈(2)諧振頻率匹配至與電源相等，諧振式耦合接收線圈(2)將通過(guò)近場(chǎng)諧振耦合從電磁場(chǎng)發(fā)射線路(I)中獲取功率，同時(shí)感應(yīng)耦合接收線圈(3)還通過(guò)電磁感應(yīng)的方式從發(fā)射線路(I)中獲取功率，諧振式耦合接收線圈(2)與感應(yīng)耦合接收線圈(3)串聯(lián)，兩個(gè)線圈協(xié)同工作，將兩種原理的無(wú)線供電方式相結(jié)合，滿足了近距離和中等距離下無(wú)線電能傳輸?shù)男Ч纠兄C振式耦合接收線圈(2)使用半徑2_的銅線繞制了 16匝的螺線管線圈，螺線管線圈的小半徑50_，軸向節(jié)距8mm，感應(yīng)耦合接收線圈(3)使用半徑2mm的銅線繞制了 8匝，線間距8mm的方形漸開線圈，內(nèi)半徑240mm，外半徑336mm，諧振式耦合接收線圈(2)和感應(yīng)耦合接收線圈(3)的中心重合，諧振式耦合接收線圈(2)安裝在感應(yīng)耦合接收線圈(3)的中心，兩線圈位于同一水平面上，兩線圈的下方裝有磁芯(5)，本例中選用牌號(hào)PC44的鐵氧體燒制而成，磁芯為正方形，邊長(zhǎng)360mm,厚度5mm,磁芯中心與兩線圈中心重合,線圈選用材料、型號(hào)與阻數(shù)可根據(jù)要求調(diào)整。
【權(quán)利要求】
1.一種用于無(wú)線供電機(jī)車的能量接收線圈，其特征在于設(shè)置有諧振式耦合接收線圈(2)和感應(yīng)耦合接收線圈(3)，結(jié)合諧振式無(wú)線傳能與感應(yīng)式無(wú)線傳能在不同距離接收能量的效率，設(shè)計(jì)了一種諧振式無(wú)線傳能與感應(yīng)式無(wú)線傳能協(xié)同工作的能量接收線圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于無(wú)線供電機(jī)車的能量接收線圈，其特征還在于，所述的諧振式耦合接收線圈(2)和感應(yīng)耦合接收線圈(3)由線徑相同帶絕緣的導(dǎo)體制成，且諧振式耦合接收線圈(2)內(nèi)半徑大于感應(yīng)耦合接收線圈(3)的外半徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于無(wú)線供電機(jī)車的能量接收線圈，其特征還在于，所述的諧振式耦合接收線圈(2)和感應(yīng)耦合接收線圈(3)中心重合，且兩線圈位于同一平面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于無(wú)線供電機(jī)車的能量接收線圈，其特征還在于，所述的諧振式耦合接收線圈(2)和感應(yīng)耦合接收線圈(3)串聯(lián)連接，接入后級(jí)電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于無(wú)線供電機(jī)車的能量接收線圈，其特征還在于，所述的諧振式耦合接收線圈(2)和感應(yīng)耦合接收線圈(3)安裝在接收線圈磁芯(5)上，且磁芯的邊長(zhǎng)大于諧振式耦合接收線圈(2)的外徑。
【文檔編號(hào)】H02J17/00GK103560600SQ201310589739
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】章鵬程, 張獻(xiàn), 楊慶新, 金亮, 李陽(yáng), 趙倩宇 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)