[發(fā)明專利]一種基于磁性液體的磁耦合機構(gòu)及電動大巴無線充電系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN107640047B
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發(fā)明（設計）人: 何為;劉小虎
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學
• 主分類號: B60L53/12
• 分類號: B60L53/12;H01F1/44;H01F38/14
• 代理公司: 11275 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 趙榮之

本發(fā)明涉及一種基于磁性液體的磁耦合機構(gòu)及電動大巴無線充電系統(tǒng)，涉及能量傳輸及無線充電領域。包含對稱設置的一次側(cè)U形鐵芯和二次側(cè)U形鐵芯；二次側(cè)U形鐵芯設置在電動大巴內(nèi)部并繞有二次側(cè)線圈，二次側(cè)線圈用于向電動大巴的電池組充電；一次側(cè)U形鐵芯設置在電動大巴外部，用于與二次側(cè)U形鐵芯耦合，一次側(cè)U形鐵芯上繞有一次側(cè)線圈，用于與二次側(cè)線圈進行功率交換；一次側(cè)U形鐵芯和二次側(cè)U形鐵芯之間還設置有兩個磁流體裝置，在一次側(cè)U形鐵芯和二次側(cè)U形鐵芯通過磁耦合進行能量傳輸時，一次側(cè)U形鐵芯和二次側(cè)U形鐵芯的兩端通過磁流體實現(xiàn)柔性連接。本發(fā)明在不改變一次側(cè)線圈匝數(shù)和電流的情況下，產(chǎn)生更大的磁通密度，大幅度提高磁耦合效率。

技術領域

本發(fā)明涉及能量傳輸及無線充電領域，涉及一種基于磁性液體的磁耦合機構(gòu)及電動大巴無線充電系統(tǒng)。

背景技術

在無線能量傳輸領域，能量的大容量，高效率的快速傳輸一直是科研工作者的追求目標。當今的無線傳能方式主要有感應耦合式、磁共振式、電場感應式、微波以及激光。電場感應式的傳輸方式對人體輻射較大，應用領域受到限制；微波以及激光適用于遠距離的能量傳輸，由于電磁波在空氣中的遠距離傳輸會大幅度衰減，所以傳輸容量受限；由于感應耦合式和磁共振式的無線傳能方式更有希望在人們的日常生活中得到普及，所以目前二者是無線傳能領域的研究熱點。

對于感應式耦合和磁共振兩種無線傳能方式，就目前的研究成果來看，雖然取得了較大的研究進展，但仍然有很多瓶頸需要突破，其中著重需要解決的問題是增大能量的傳輸容量、效率以及減小充電時間。無線傳能領域的科學工作者從各個方面尋求解決上述問題的方法，諸如改善一二次線圈的結(jié)構(gòu)，加中繼線圈，降低磁場頻率，但都沒有取得實質(zhì)性的效果。問題的核心在于磁路結(jié)構(gòu)，即一二次線圈之間存在空氣間隙。根據(jù)磁路理論，當整個磁回路存在很小間距的空氣間隙時，整個磁回路的磁阻會迅速增加，為了得到較大的磁通量，必須增大整個回路的磁動勢，而增大磁動勢的方法有兩個，即增大一次線圈的線圈匝數(shù)，其次是增大勵磁電流。前者會使整個無線傳能裝置的體積增大、成本增加，而后者則會增大系統(tǒng)損耗，降低能量傳輸效率。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于磁性液體的磁耦合機構(gòu)及電動大巴無線充電系統(tǒng)，從而實現(xiàn)不改變一次側(cè)線圈匝數(shù)和電流的情況下，產(chǎn)生更大的磁通密度，大幅度提高磁耦合效率。

為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

一種基于磁性液體磁耦合的磁耦合機構(gòu)，包含對稱設置的一次側(cè)U形鐵芯和二次側(cè)U形鐵芯；所述一次側(cè)U形鐵芯和二次側(cè)U形鐵芯分別繞制有一次側(cè)線圈和二次側(cè)線圈；

所述一次側(cè)U形鐵芯的兩端上均設置有一容器，所述容器用于盛放磁流體；

當所述一次側(cè)線圈和二次側(cè)線圈進行能量傳輸時，所述容器中的磁流體將所述一次側(cè)U形鐵芯和二次側(cè)U形鐵芯的兩端分別連接起來，形成磁通路。

一種電動大巴無線充電系統(tǒng)，包含磁耦合機構(gòu)；所述磁耦合機構(gòu)的二次側(cè)U形鐵芯設置在電動大巴內(nèi)部，所述二次側(cè)U形鐵芯上繞有二次側(cè)線圈，所述二次側(cè)線圈用于向電動大巴的電池組充電；

所述磁耦合機構(gòu)的一次側(cè)U形鐵芯設置在電動大巴外部，用于與所述二次側(cè)U形鐵芯耦合，所述一次側(cè)U形鐵芯上繞有一次側(cè)線圈，用于與所述二次側(cè)線圈進行功率交換；

在電動大巴進行充電時，所述磁耦合機構(gòu)的磁流體將所述一次側(cè)U形鐵芯和二次側(cè)U形鐵芯的兩端分別磁連通。

進一步，所述磁耦合機構(gòu)的容器分別固接于所述一次側(cè)U形鐵芯的兩端，所述一次側(cè)U形鐵芯的兩端均貫穿所述容器的下表面，所述一次側(cè)U形鐵芯的兩端的上表面均低于所述容器的上表面。

進一步，所述一次側(cè)U形鐵芯和二次側(cè)U形鐵芯均由非晶納米晶合金材料制成，具有相同的形狀和尺寸。

進一步，所述二次U形鐵芯設置在電動大巴的底盤上，并且所述二次側(cè)U形鐵芯的兩端有凸出。