[實(shí)用新型]一種用于電動(dòng)汽車無(wú)線供電的工口交替型磁耦合機(jī)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520683554.6
• 申請(qǐng)日: 2015-09-06
• 公開（公告）號(hào): CN204886437U
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱春波;魏國(guó);汪超;姜金海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J17/00
• 分類號(hào): H02J17/00;H01F27/26;H01F27/30
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 岳泉清

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于無(wú)線電能傳輸技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于電動(dòng)汽車無(wú)線供電的工口交替型磁耦合機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

目前電動(dòng)汽車發(fā)展中存在兩大瓶頸問(wèn)題，一個(gè)是車上的電池問(wèn)題，從近期的技術(shù)角度看，存在體積、重量、價(jià)格、材料、安全、充電速度、壽命等多方面問(wèn)題，此外電池的生產(chǎn)過(guò)程屬于高污染、耗費(fèi)資源、破壞生態(tài)環(huán)境的過(guò)程，這些特點(diǎn)給電動(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)化帶來(lái)困難；另一個(gè)是地面上的充電基礎(chǔ)設(shè)施問(wèn)題，一方面，由于充電時(shí)間長(zhǎng)，需要大量的充電或換電設(shè)施，給市政建設(shè)帶來(lái)很大困難，這些設(shè)施需要占用大量的地面面積，且不利于統(tǒng)一管理，運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本高，另一方面，電動(dòng)汽車需要頻繁的停車充電，給車輛使用者帶來(lái)極大的不便，且續(xù)駛里程短造成了無(wú)法長(zhǎng)途旅行。而電動(dòng)汽車無(wú)線供電技術(shù)剛好解決了這兩大瓶頸問(wèn)題。

電動(dòng)汽車動(dòng)、靜態(tài)無(wú)線供電系統(tǒng)可以使電動(dòng)汽車無(wú)論在停車場(chǎng)、停車位、等紅燈以及在公路上行駛過(guò)程中，均可以實(shí)時(shí)供電或者為電池補(bǔ)充電能。該技術(shù)不僅可以大幅度甚至無(wú)限制的提高車輛的續(xù)駛里程，而且車載動(dòng)力電池的數(shù)量也可以大幅度降低，變?yōu)樵瓉?lái)用量的幾分之一，地面上將不再有充電站、換電站。所有供電設(shè)施均在地面以下。而且駕駛員不需要再考慮充電問(wèn)題，電能問(wèn)題均由地面下的供電網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)解決。

而在實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車無(wú)線供電中，無(wú)線電能傳輸結(jié)構(gòu)對(duì)系統(tǒng)的性能及建設(shè)成本起到極其重要的作用，這些性能包括供電效率、最大傳輸能力、空氣間隔、側(cè)移能力、耐久度、電磁輻射強(qiáng)度、對(duì)環(huán)境影響程度等等多個(gè)方面。通過(guò)對(duì)供電軌道鐵氧體磁芯結(jié)構(gòu)以及電能接收裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，可以極大改善上述性能。

目前該技術(shù)在國(guó)外研究比較多，在一篇名為《AdvancesinWirelessPowerTransferSystemsforRoadway-PoweredElectricVehicles》的文章中介紹了電動(dòng)汽車的供電軌道的設(shè)計(jì)及電動(dòng)汽車內(nèi)的電能接收裝置的設(shè)計(jì)，但是這篇文章中提到的軌道上的磁極及供電電纜的結(jié)構(gòu)為：磁極構(gòu)成“S”形磁極，供電電纜穿過(guò)磁極構(gòu)成的“S”形磁極的上下兩個(gè)缺口并形成一個(gè)環(huán)路，這種結(jié)構(gòu)它的優(yōu)點(diǎn)是軌道極窄，所需材料少，缺點(diǎn)是耦合結(jié)構(gòu)耦合程度弱，表現(xiàn)為電能傳輸功率和傳輸效率較低,同時(shí)這種磁極構(gòu)成的軌道電磁兼容性差且道路兩側(cè)電磁輻射較強(qiáng)。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有的無(wú)線電能傳輸裝置存在的電能傳輸功率及效率較低，軌道寬度大、成本高，電磁兼容性差，對(duì)道路兩側(cè)電磁輻射水平較高、建設(shè)及維護(hù)的成本較高的問(wèn)題，提出了一種用于電動(dòng)汽車無(wú)線供電的工口交替型磁耦合機(jī)構(gòu)。

一種用于電動(dòng)汽車無(wú)線供電的工口交替型磁耦合機(jī)構(gòu)，它由兩部分組成，一部分是用于電能發(fā)送的供電軌道，另一部分是用于電能接收的多相電能接收裝置。通過(guò)綜合考量電能傳輸?shù)男阅堋⒅圃斐杀尽⑹┕るy度而設(shè)計(jì)出一種由工口供電軌道與多相電能接收裝置組成的無(wú)線電能傳輸結(jié)構(gòu)。在滿足基本電能傳輸技術(shù)要求的前提下，供電軌道具備制造成本低、施工難度小、輻射水平低、維修難度小等特點(diǎn)，電能接收端采用多相接收的結(jié)構(gòu)，保證了電能傳輸功率足夠大，同時(shí)還保證了傳輸功率的穩(wěn)定性。

一種用于電動(dòng)汽車無(wú)線供電的工口交替型磁耦合機(jī)構(gòu)，它包括電能發(fā)射裝置和電能接收裝置；

電能發(fā)射裝置為工口交替型供電軌道，工口交替型供電軌道包括長(zhǎng)直形鐵氧體磁芯5、供電電纜3和磁極；電能接收裝置為多相電能接收裝置，多相電能接收裝置包括n個(gè)單相m線圈電能接收單元，n為大于等于2的整數(shù)；每個(gè)單相電能接收單元均包括m個(gè)線圈和m個(gè)平板形鐵氧體磁芯51；m為偶數(shù)；

沿供電電纜長(zhǎng)度方向交替排列的磁極和位于磁極下方由通以大小相等、相位相差180度的交流電且構(gòu)成一個(gè)回路的兩路供電電纜相互作用產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)，交變的磁場(chǎng)在磁極和用于連接磁極的長(zhǎng)直形鐵氧體磁芯5的共同作用下使得相鄰的磁極上的磁場(chǎng)方向相反；

多相電能接收裝置中的線圈和平板形鐵氧體磁芯51與所述交變的磁場(chǎng)進(jìn)行磁場(chǎng)耦合作用，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，完成電能發(fā)射裝置和電能接收裝置之間電能的無(wú)線傳輸。

工口交替型供電軌道包括工型磁極1、口型磁極2、供電線纜3和長(zhǎng)直形鐵氧體磁芯5；工型磁極1和口型磁極2按照預(yù)設(shè)間隔交替排列，且均位于長(zhǎng)直形鐵氧體磁芯5的上表面；該預(yù)設(shè)間隔為供電軌道兩個(gè)磁極的中心軸線的間隔；長(zhǎng)直形鐵氧體磁芯5為長(zhǎng)直形；兩路供電線纜3穿過(guò)口型磁極2的內(nèi)部、緊貼工型磁極1的左右兩側(cè)，呈直線型排列。

工型磁極1和口型磁極2均為鐵氧體磁極。