[發明專利]無線電控井蓋無線充電接收線圈的保護裝置

無效

• 申請號: 201310173435.1
• 申請日: 2013-05-13
• 公開（公告）號: CN103236333A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 趙捷;唐立文;吳夢江
• 申請（專利權）人: 昆明迪森電氣有限公司
• 主分類號: H01F5/00
• 分類號: H01F5/00;H02J17/00;H02J7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及無線充電，具體涉及無線電控井蓋無線充電接收線圈的保護裝置。

背景技術

電力井蓋是電力電纜隧道的出入通道。隨著城市進程化的加速，原架空布置的電力輸送線進入城市后均不可避免地轉入地下。電力隧道成為了城市供電系統的關鍵通道。

電力隧道出入口狀態的在線實時監控對于保障電力供應以及城市人民的生命安全至關重要。

長期以來，電力隧道入口的狀態監控一直沒有得到有效的改善，關鍵的因素之一是井蓋的使用環境極其惡劣，自然因素、人為因素均導致井蓋的狀態監測裝置必須具有防破壞、防水、無接觸供電和無線數據傳輸等功能。

在具有閉鎖機構的無線電控井蓋系統中，置于井蓋下的控制以及開鎖裝置的電力供應不可能永久持續，因此，無線充電已經成為了無線電控井蓋必須具備的功能。

在基于感應充電的無線充電方式中，電力接收線圈以及電力發送線圈之間不可有金屬物存在，否則，金屬物的存在將引起電渦流的產生，并由此改變發射線圈以及接收線圈的電感參數，進而擾亂發射線圈與接收線圈之間的電磁感應諧振頻率，導致充電效率急劇降低甚至無法充電。

為了滿足以上無線充電的要求，通常接收線圈都安裝于非金屬的絕緣材料之中，而且接收線圈距離發射線圈的距離不得過大，按照Qi標準的要求，該距離不得大于5毫米。這就迫使在接收線圈的結構設計時只能在接收線圈的上部安裝一個薄殼的非金屬保護罩。在實際使用環境的條件下，置于道路中的電力隧道井蓋安裝完成后，都要經過壓路機進行平整碾壓，很多情況下，小石子或異物會在碾壓的情況下嵌入到薄殼中，進而損壞接收線圈。為此，增加附設的金屬保護罩，在充電時才打開的辦法；在接收線圈之上加灌樹脂的辦法都已出現。

遺憾的是，增加一個附設的金屬保護罩，在充電時才打開以及在接收線圈之上加灌樹脂的辦法雖然能在施工過程中保證接收線圈不受損壞，但又引來了被人取掉金屬保護罩并用尖利物體鑿穿絕緣材料進而使接收線圈損壞的情況。

如何對接收線圈進行有效保護已經成為了無線電控井蓋實現無線充電所必須解決的主要問題。

發明內容

針對以上問題，本發明提供了一種無線電控井蓋無線充電接收線圈的保護裝置。

根據電磁感應原理，在線圈的兩端接入交流電壓，線圈中就產生磁通，隨著交流電流的交替變化，磁通方向也交替變化。此時，如果在線圈的前端放置一金屬物體，線圈產生的磁通將穿過金屬物體，金屬物體可以視為許多同心環狀導線所組成，在這些環狀導線上，由于感應將產生電渦流，產生電渦流的同時，還將產生一個與線圈磁通方向相反的一個感應磁通，由于感應磁通的作用，將導致線圈中的磁通減小。

由于線圈兩端的電勢等于線圈的匝數N乘以磁通的變化率dΦ/dt：

e?=?N*（dΦ/dt)

當線圈匝數N以及施加于線圈兩端的電勢e?為固定不變的值時，要使等式成立，只有增大磁通的變化率才能使等式成立。

線圈中交變電流的頻率一定時，磁通的變化率就可用磁通量的大小來衡量。

在線圈匝數為N，線圈截面積為S，與線圈截面相垂直的磁路長度為l?，通入線圈電流為I，線圈中磁性材料的相對導磁系數為u的磁路中，線圈所產生的磁通量φ的大小為：

φ?=?I*N*u*S?/?l

從上式可以看出，在匝數為N、相對導磁系數為1（空心線圈）、線圈截面積為S，磁路長度為l的空心線圈中，要增大磁通量，只有增加通入線圈的電流I。在線圈前端的金屬物體中產生的電渦流越強，線圈中流入的電流就越多。

電磁爐、高頻加熱爐就是依據此原理工作的。

通過以上原理的分析，我們也可以認識到，產生電渦流的重要條件是要在線圈上部的金屬物體中形成同心環狀回路。

如果將置于線圈上部的金屬物體制成同心開路形狀，使其無法產生電渦流回路，或者將置于線圈上部的金屬物體制成順時針方向回路數與反時針方向回路數相等的閉合回路結構，在金屬回路中形成大小相等，方向相反的電流，將阻止電渦流的產生。

居于以上分析，分別進行了將環狀開路結構以及順時針環路圈數與逆時針環路圈數相等的閉路結構的金屬片分別單獨置于通入交變電流線圈上部的測試試驗，試驗表明：具有以上結構特征的金屬片處于線圈上部時，并不會在金屬片中產生電渦流，同時，線圈產生的磁通能夠不受影響地穿過金屬片到達接收線圈。

居于以上測試試驗，本發明提供了一種無線電控井蓋無線充電接收線圈的保護裝置。