[發明專利]一種三相感應式無線電能傳輸系統的電磁耦合機構

有效

• 申請號: 201810345642.3
• 申請日: 2018-04-17
• 公開（公告）號: CN108448738B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 夏晨陽;馬念;朱文婷;劉利民;賈仁海;彭昱翔;陳俊
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: H02J50/10
• 分類號: H02J50/10;H04B5/00;H01F27/24;H01F27/28;H01F38/14
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 蔡天敏

一種三相感應式無線電能傳輸系統的電磁耦合機構，屬于電磁耦合機構。包括原邊能量發射部分與副邊能量拾取部分，原邊能量發射部分和副邊能量拾取部分相對設置且相互平行；原邊能量發射部分和副邊能量拾取部分均為四層結構，具體為磁芯層、A相線圈層、B相線圈層與C相線圈層，磁芯層是由結構尺寸相同的一組鐵氧體條組成的網格結構，A相線圈層與B相線圈層均是由兩個結構尺寸相同的矩形線圈組成，而且A相線圈層與B相線圈層正交疊放，C相線圈層是一個矩形線圈且放置在A相線圈層與B相線圈層的正上方。優點：該電磁耦合機構能夠使三相感應式無線電能傳輸系統中的A相、B相、C相之間無交叉耦合，大大簡化了整個系統的設計。

技術領域

本發明涉及一種電磁耦合機構，特別是一種三相感應式無線電能傳輸系統的電磁耦合機構。

背景技術

無線電能傳輸技術(Wireless Power Transfer，簡稱WPT)最早誕生于十九世紀的美國，其是一種借助空間無形軟介質(如磁場、電場、激光、微波等)，實現電能由源設備傳遞至受電設備的全新電能接入模式。該技術實現供受電設備之間電氣隔離，因此從根本上杜絕了傳統有線供電模式帶來的器件磨損、接觸不良、接觸火花等問題，是一種潔凈、安全、靈活的新型供電模式，被美國《技術評論》雜志評選為未來十大科研方向之一。

目前對感應耦合電能傳輸技術(Inductive Coupled Power Transfer,ICPT)的研究主要集中在單相ICPT系統，然而對于應用在大功率無線供電的場合單相ICPT系統存在傳輸功率較小、輸出紋波較大等不足，相比于單相ICPT系統，三相ICPT系統具有傳輸功率大、三相整流輸入、輸出紋波小的優勢，然而，由于三相ICPT系統磁路機構復雜、系統階數高、多線圈交叉耦合等問題，仍存在大量的技術難題需要解決。因此三相ICPT技術仍處于緩慢的理論研究階段。

目前國內外學者針對三相ICPT系統也進行了一定的研究，但是由于三相ICPT系統中原邊發射端與副邊拾取端各包括三個線圈，使得整個系統中存在15種耦合系數，其中有效耦合系數為3種，而其余12種交叉耦合系數的存在使得整個系統階數增高，從而大大增加了三相感應式無線電能傳輸系統建模分析的難度。在文章“A three-phase bi-directional IPT system for contactless charging of electric vehicles”中為簡化分析其所提出的三相ICPT系統，并沒有考慮系統中存在的交叉耦合系數的存在，但是在該文章中并未給出與此相對應的電磁耦合機構模型；文章“Aligned three-thase inductivecoupled structure applied to contactless charging paddle system for electricvehicles”提出一種三相ICPT系統的電磁耦合機構，但是該電磁耦合機構中15中耦合系數均存在，包括有效耦合系數與交叉耦合系數，使得系統的建模分析工作量大大增加，同時由于交叉耦合系數的存在，使得電磁耦合機構的三相之間存在耦合關系，因此造成該電磁耦合機構在設計時較為復雜。

發明內容

本發明的目的是要克服現有技術中的不足處，提供一種三相感應式無線電能傳輸系統的電磁耦合機構，解決現有三相感應式無線電能傳輸系統建模分析難度大的問題。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：三相感應式無線電能傳輸系統的電磁耦合機構，包括原邊能量發射部分與副邊能量拾取部分，原邊能量發射部分和副邊能量拾取部分相對設置且相互平行；原邊能量發射部分和副邊能量拾取部分均為四層結構，具體為磁芯層、A相線圈層、B相線圈層與C相線圈層，磁芯層是由結構尺寸相同的一組鐵氧體條組成的網格結構，A相線圈層與B相線圈層均是由兩個結構尺寸相同的矩形線圈組成，而且A相線圈層與B相線圈層正交疊放，C相線圈層是一個矩形線圈且放置在A相線圈層與B相線圈層的正上方。

優選的，所述磁芯層的鐵氧體條縱橫交叉排列，形成中心對稱結構，網格均勻分布，磁芯層、A相線圈層、B相線圈層與C相線圈層中心對齊放置。