[發(fā)明專利]一種基于鐵芯的陣列布置的無線充電裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310527987.8
• 申請日: 2013-10-31
• 公開（公告）號: CN103532257A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 常輝;王軍華;劉開培
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及線圈中加入陣列布置的鐵芯來增大線圈的電磁感應(yīng)強(qiáng)度的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是涉及一種基于鐵芯的陣列布置的無線充電裝置。

背景技術(shù)

電能的傳輸主要是由導(dǎo)線直接接觸進(jìn)行的，電氣設(shè)備一般通過插頭和插座等電連接器的直接接觸進(jìn)行供電。這種傳輸方式由于存在摩擦、磨損和裸露導(dǎo)線等原因，很容易產(chǎn)生接觸火花，影響了供電的安全性和可靠性，縮短電氣設(shè)備的使用壽命。在礦井、油田鉆采等場合，采用傳統(tǒng)的導(dǎo)線直接接觸供電方式，因接觸摩擦產(chǎn)生的微小電火花，很容易引起爆炸，造成重大事故。在水下場合，導(dǎo)線直接接觸供電存在電擊的潛在危險。在給運(yùn)動設(shè)備進(jìn)行供電時，采用滑動接觸供電的方式，存在滑動磨損、碳積、接觸火花和不安全裸露導(dǎo)線等缺點(diǎn)。在人類的日常生活中，眾多的家用電器、電子產(chǎn)品充電器的連接線錯綜復(fù)雜，給人們帶來的極大的不便。在航空航天、機(jī)器人、醫(yī)療器械、照明、便攜式電子產(chǎn)品等場合，非接觸感應(yīng)電能傳輸技術(shù)也有廣泛的應(yīng)用前景。非接觸感應(yīng)電能傳輸技術(shù)解決了傳統(tǒng)導(dǎo)線直接接觸供電的缺陷，是一種有效、安全的電能傳輸方法。

目前的無接觸電能傳輸技術(shù)，比較成熟的是基于電磁感應(yīng)的無接觸電能傳輸技術(shù)?；陔姶鸥袘?yīng)原理的無接觸電能傳輸?shù)脑硗瑹o接觸式變壓器的能量傳輸原理基本相同，即發(fā)射線圈與交流電源相連，當(dāng)通有交流電后，基于電磁感應(yīng)原理，發(fā)射線圈與接收線圈之間便會產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場在接收線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，當(dāng)接收線圈連有負(fù)載時，負(fù)載便開始工作，這便實(shí)現(xiàn)了電能的無接觸傳遞。但基于電磁感應(yīng)原理的無接觸電能傳輸技術(shù)的傳輸距離僅在10cm范圍以內(nèi)，傳能效率仍然有提升的空間，而且線圈的位移對傳輸效率有很大的影響。

基于鐵芯的陣列布置的方式來增大線圈的電磁感強(qiáng)度，應(yīng)用于無線電能傳輸領(lǐng)域，可以提高無線電能傳輸效率，增大無線電能傳輸?shù)木嚯x?；阼F芯的陣列布置的方式來增大線圈的電磁感強(qiáng)度，是將鐵芯按照一定的規(guī)則（比如渦旋狀或者是某種陣列布置）放置于線圈其中，由于鐵芯對線圈產(chǎn)生的電磁場有一定的聚合作用，陣列布置的鐵芯使線圈產(chǎn)生的大部分電磁場按照某一特定的路徑傳輸，使得接收線圈可以接收到的電磁場增加，從而提高電磁場的傳輸效率。另外，在傳輸效率滿足的一定范圍內(nèi)可以降低無線電能傳輸?shù)念l率，降低無線電能傳輸系統(tǒng)受其他設(shè)備干擾的可能性，也為生命安全提供保障?；阼F芯的陣列布置的方式來增大線圈的電磁感強(qiáng)度，是一種簡單而又行之有效的提高無線電能傳輸效率的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問題；提供了一種用于基于電磁感應(yīng)或磁共振的無接觸電能傳輸領(lǐng)域，增大無接觸電能傳輸?shù)膫鬏斁嚯x，提高電能傳輸?shù)男实囊环N基于鐵芯的陣列布置的無線充電裝置。

本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的：

一種基于鐵芯的陣列布置的無線充電裝置，其特征在于，包括依次連接的電源、逆變電路、發(fā)射端；以及依次連接的接收端和整流電路，所述發(fā)射端包括一組陣列線圈，所述發(fā)射端的線圈均繞制在陣列布置的鐵芯上或者鐵芯按照陣列線圈規(guī)則來布置，所述接收端也為一組含有鐵芯的陣列線圈。

在上述的一種基于鐵芯的陣列布置的無線充電裝置，所述發(fā)射端的一組線圈為若干個圓形渦旋線圈，并且均勻排列成花瓣形，每個圓形渦旋線圈均繞制在一個鐵芯上；所述接收端的線圈的尺寸、結(jié)構(gòu)與發(fā)射端陣列線圈相同，或者接收端的線圈的尺寸是基于發(fā)射端線圈的等比例放大或縮小數(shù)倍。

作為另一種實(shí)施方案，在上述的一種基于鐵芯的陣列布置的無線充電裝置，所述發(fā)射端的的一組線圈包括一個圓形渦旋線圈以及若干個扇形渦旋線圈，所述若干個扇形渦旋線圈以圓形渦旋線圈為中心均勻排列成一個較大的圓形，每個扇形渦旋線圈和圓形渦旋線圈均繞制有一個鐵芯；所述接收端的線圈的尺寸、結(jié)構(gòu)與發(fā)射端的線圈相同，或者接收端的線圈的尺寸是基于發(fā)射端的線圈的等比例放大或縮小倍數(shù)。

作為另一種實(shí)施方案，在上述的一種基于鐵芯的陣列布置的無線充電裝置，所述發(fā)射端的線圈為一個圓形渦旋線圈，鐵芯包括至少三個子鐵心，三個子鐵心的一端固定在一個固定塊上，所述子鐵心上端面橫向均勻設(shè)有若干線槽，渦旋線圈設(shè)置在線槽內(nèi)。