[發明專利]交錯U型磁芯以及導軌式交錯U型耦合結構無線供電系統

有效

• 申請號: 202111305284.1
• 申請日: 2021-11-05
• 公開（公告）號: CN114093619B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 董帥;尹永平;宋貝貝;高逸凡;林晨;朱春波;逯仁貴
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01F27/24
• 分類號: H01F27/24;H01F38/14;H02J50/00;H02J50/10
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張宏威

交錯U型磁芯以及導軌式交錯U型耦合結構無線供電系統，涉及有軌道限制的無線供電系統的耦合機構設計領域。針對現有的無線電能傳輸技術中，E型、U型、S型等拾取機構耦合性能不高，雙環形及Y型拾取機構在傳輸大功率時磁芯易于飽和，并且S型、雙環形及Y型等拾取機構不能在單軌吊車的供電系統中得到應用的問題，本申請提供了交錯U型磁芯，磁芯由三部分組成，第一部分為U型結構；第二部分與第一部分形狀一致，第三部分為兩個長條形結構；第一和第二部分采用交錯式固定連接，兩個長條形結構分別固定在第一部分和第二部分相連組成的平板上；和應用上述磁芯的無線供電系統；適用于采用動態無線電能傳輸技術的單軌吊車系統中。

技術領域

涉及有軌道限制的無線供電系統的耦合機構設計領域，具體涉及交錯U型磁芯以及導軌式交錯U型耦合結構無線供電系統。

背景技術

綠色智慧礦山的規劃建設對處于高瓦斯粉塵的礦井下用電設備的安全用電性提出了更高的要求。目前礦井下用電設備的供能方式主要有三類，即受電弓架線接觸性供電、柴油機供能和蓄電池供電。單軌吊車以其牽引能力強、工作效率高的優勢已經被廣泛應用于國內外的煤礦開采運輸系統中。采用接觸性供電方式會因電線的接觸而產生火花，甚至爆炸現象；采用柴油機供能方式易污染環境，且柴油不可再生，非綠色環保；采用蓄電池供電方式受電池容量的限制，需要不定時返回井上進行充電，無法進行遠距離的施工操作。而采用動態無線電能傳輸技術的單軌吊車系統，既避免了受電弓架線接觸性供電帶來的安全性問題和柴機油供能造成的井下環境污染問題，又可以降低車載電池容量需求，增加續駛里程，提高電能補給的便捷性。

對于采用動態無線電能傳輸技術的單軌吊車系統，由于有軌道限制，屬于導軌式無線電能傳輸系統。耦合機構作為實現無線電能傳輸的橋梁，是系統設計中最重要的一環，耦合機構包括能量發射機構和能量拾取機構。在導軌式無線電能傳輸技術中的發射機構多為長導軌式，而拾取機構的結構卻是變化多樣。早期的研究中有E型、U型、S型等拾取機構。此后，陸續有文獻提出了雙環形拾取機構、Y型拾取機構。其中E型、U型、S型等拾取機構造型簡單，制作方便，但耦合性能不高，雙環形及Y型拾取機構耦合性能較高，但在傳輸大功率時磁芯易于飽和。

對于井下單軌吊車供電系統的發射導軌，需要將其懸掛在空中，因此對拾取機構的磁芯形狀也有所要求，即耦合機構要能順利地通過發射導軌的過渡節點處。基于這一限制，S型、雙環形及Y型等拾取機構不能在單軌吊車的供電系統中得到應用。

發明內容

針對現有的無線電能傳輸技術中，E型、U型、S型等拾取機構造型簡單，制作方便，但耦合性能不高，雙環形及Y型拾取機構耦合性能較高，但在傳輸大功率時磁芯易于飽和，并且S型、雙環形及Y型等拾取機構不能在單軌吊車的供電系統中得到應用的問題，本申請采用的技術方案為：

本申請提供了交錯U型磁芯，所述的磁芯由三部分組成，第一部分為U型結構，所述的U型結構的凹槽寬度為L；第二部分與第一部分形狀一致，第三部分為兩個長條形結構；所述的第一和第二部分采用交錯式固定連接，所述的第一部分和所述的第二部分分別通過自身側壁的側面相連，開口朝向同一方向，其中所述的第一部分和第二部分的側壁相連組成的平板定義為平板Q；所述的兩個長條形結構分別固定在所述的平板Q上，具體位置為靠近所述U型結構開口處的邊緣的兩側，所述的長條形結構沿所述的U型結構的凹槽寬度方向的寬度小于0.7L。

進一步，所述的長條形結構的長度與所述的平板Q的長度一致。

進一步，所述的長條形結構的長度比所述的平板Q的長度長5mm。