一种非接触变压器制造技术

技术编号:11718754 阅读:156 留言:0更新日期:2015-07-10 13:17
本实用新型专利技术公开了一种非接触变压器,该非接触变压器,包括原边磁芯、原边绕组、副边磁芯和副边绕组;所述非接触变压器副边绕组包括副边主绕组和辅助绕组,该辅助绕组采用两段式或多段式,辅助绕组的各段绕组与副边主绕组重叠、部分重叠或不重叠绕制。通过将辅助绕组的各段绕组分布在非接触变压器副边磁芯的不同区域,形成一个、两个或多个辅助绕组单元,实现在不同方向以及不同程度错位条件下,自动切换磁通耦合效果最佳的辅助绕组单元,进而通过各辅助绕组输出单元与副边主绕组的组合输出,避免感应盲点处出现的无功率传输情况,有效补偿副边主绕组的功率传输,减小非接触变压器输出特性的错位敏感度,提高非接触变压器的功率传输能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及非接触供电技术,具体设及一种副边绕组附加两段或多段辅助绕组, 与副边主绕组组合输出的非接触变压器
技术介绍
非接触供电利用磁场禪合实现"无线供电",即采用原副边完全分离的非接触变压 器,通过高频磁场的禪合传输电能,使得在能量传递过程中原边(供电侧)和副边(用电 侦。无物理连接。与传统的接触式供电相比,非接触供电使用方便、安全,无火花及触电危 险,无积尘和接触损耗,无机械磨损和相应的维护问题,可适应多种恶劣天气和环境,便于 实现自动供电,具有良好的应用前景。 尽管非接触供电技术使用方便、优点突出,但是,其相比于紧禪合变压器存在的低 禪合、大漏感的缺点却降低了系统效率,同时也制约了非接触供电技术的推广和应用。有关 损耗测试和分析结果表明;满载情况下,变压器的损耗占到系统总损耗的70%W上。而现 有技术中明确指出,要提高变压器的传输效率,须尽量提高变压器的禪合系数。由此可见, 提高非接触变压器的禪合系数是提高非接触系统效率的关键。 为了获得高禪合系数,目前,多采用平面化的非接触变压器结构,通过增大变压器 的正对面积,从而保证大气隙时非接触变压器原副边禪合磁路的磁阻不会过大,尽可能地 提高了非接触变压器的禪合系数。目前已有非接触变压器原副边绕组的磁通禪合特性是 在原副边磁巧完全正对时,禪合磁通最多,禪合系数最大,系统的功率传输能力和效率特性 通常也最佳。随着原副边磁巧错位程度的加深,经原边闭合的漏磁通对应的磁路磁阻特 性变化不大,但原副边禪合的磁通部分所对应磁路的磁阻特性则因磁通路径的延长和有 效导磁面积的显著减小而明显增大,导致禪合系数减小明显。为了解决该一问题,韩国 S.Lee,J.Huh,C.Park,N. -S.Choi,G. -H.ChoandC. -T.Rim, "On-LineElectricVehicle usinginductivepowertransfersystem,"inIEEEEnergyConversionCongressand Exposition(ECCE),2010,pp. 1598-1601结合轨道式非接触供电应用,对原边和副边的磁 巧形状进行优化,提出了鱼骨式的磁巧结构,大大减小原边激励侧的磁巧面积,使得气隙变 化、错位时,导磁面积变化不明显,改善非接触变压器禪合系数对气隙变化和错位的敏感 度;G.A.Covic,J.T.Boys,M.L.G.KissinandH.G.Lu,"AThree-PhaseInductivePower TransferSystemforRoadway-PoweredVehicles,"IEEETransactionsonIndustrial Electronics,vol. 54,no. 6,pp. 3370 - 3378结合轨道式非接触供电应用,提出了立相原边 绕组激励的方式,减小磁场分布沿轨道宽度横向方向分布的变化,减小对横向偏移的敏感; 南京航空航天大学,中兴新能源汽车有限责任公司,陈乾宏,侯佳等提出的"一种非接触变 压器,CN104319076"专利提出了一种不对称的磁巧结构,通过副边磁巧横向面积的增大,减 小了非接触变压器禪合系数的错位敏感度。 对于现有的原边绕组分段绕制、禪合磁通方向变化的非接触变压器结构,错 位还可能使得副边绕组禪合到的进、出的磁通完全抵消,进而使得禪合系数几乎为 零,非接触变压器丧失功率传输能力。前面给出的几种改善禪合系数错位能力的非 接触变压器结构对此无效。奥克兰Mickel Bu化ia, JohnT. Boys, GrantA. Covic and Chang-YuHuang, "Development of a Single-Sided Flux Magnetic Coupler for Electric Vehicle IPT Charging Systems"IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 60, no. 1, January 2013提出在非接触变压器副边两绕组(被简称孤绕 组)中间叠加与副边绕组重叠的第=绕组(被简称Q绕组),减小次级输出功率的横向错位 敏感度,较好地解决了错位时处于"进、出磁通完全抵消"的"感应盲点"而影响功率传输能 力的问题。然而该种变压器结构虽然对于横向或纵向错位都不敏感,但是当发生角向错位, 如原副边绕组的轴线垂直,发生90度角向错位,该种"DDQ"的绕组结构会丧失功率传输能 力。考虑到实际应用中变压器原副边错位的不确定性,横向错位、纵向错位、角向错位W及 它们的任意组合情况均有可能发生,需要进一步优化非接触变压器的结构。
技术实现思路
为了解决上述技术问题,本专利技术提供一种非接触变压器,在已有的非接触变压器 副边绕组的基础上,附加两段或多段辅助绕组,能够自适应非接触变压器原副边在各个方 向的错位情况,有效减小非接触变压器输出特性对错位的敏感度。 本专利技术的具体技术方案如下;[000引一种非接触变压器,包括原边磁巧、原边绕组、副边磁巧和副边绕组; 所述非接触变压器副边绕组包括副边主绕组和辅助绕组,该辅助绕组采用两段式 或多段式,辅助绕组的各段绕组与副边主绕组重叠、部分重叠或不重叠绕制。 本专利技术的进一步设计在于: 所述辅助绕组的各段绕组直接输出或各段绕组相互连接后输出,形成若干个输出 单元;所述各段绕组的相互连接方式采用串联、并联或串并联。 所述若干个输出单元与副边主绕组组合输出,其组合输出方式采用串联、并联或 串并联连接,再经整流后输出,其绕组连接方式使得磁巧正对情况下原边绕组与各段辅助 绕组的磁通禪合效果不一致,或组合输出方式采用整流后再串联、并联或串并联输出。 其绕组连接方式使得磁巧正对情况下原边绕组与各段辅助绕组的磁通禪合效果 不一致,正向禪合和反向禪合同时存在,理想情况下原边绕组与辅助绕组的禪合系数为零。 其中,辅助绕组优选为两段绕组,两段绕组结构相同,且沿纵向对称绕制在副边 磁巧两侧,两段绕组直接输出,形成两个输出单元,并与副边主绕组经整流后串联或并联输 出。 其中,原边绕组和副边主绕组为单一绕组、两段绕组或多段绕组,每段绕组形成一 个磁极区域,原/副边各段绕组串联、并联或串并联连接形成一个或多个原/副边绕组。 其中,辅助绕组的各段绕组可沿垂直于气隙的平面的任意方向扩展,辅助绕组的 各段绕组在垂直于气隙的平面上的几何形状为=角形、四边形、圆形、扇形、多边形,或W上 形状的组合。 所述辅助绕组与所述副边主绕组各段绕组应数相等或不等。 所述辅助绕组与所述副边主绕组分段绕组数相等或不等。 其中,原边磁巧和/或副边磁巧的结构可选用;U型、I型、两边柱底部沿侧边向外 扩展的边沿扩展型、十字形或者上述形状的组合。 其中,所述原边磁巧和副边磁巧均可选用整块磁巧、或由多块磁巧采用阵列式方 法拼装组合而成。 其中,所述原边磁巧和副边磁巧均可选用导磁材料娃钢片、铁氧体、非晶、微晶、超 微晶、坡莫合金、或粉巧材料制成;或者非导磁材料空气、陶瓷、环氧或塑料制成;或者由一 种或多种导磁材料和/或一种或多种非导磁材料组合来实现。[002引其中,原边绕组、副边主绕组和辅助绕组的导线均可选用实本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种非接触变压器,包括原边磁芯、原边绕组、副边磁芯和副边绕组;其特征在于,所述非接触变压器副边绕组包括副边主绕组和辅助绕组,该辅助绕组采用两段式或多段式,辅助绕组的各段绕组与副边主绕组重叠、部分重叠或不重叠绕制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:陈乾宏柯光洁徐立刚任小永
申请(专利权)人:南京航空航天大学
类型:新型
国别省市:江苏;32

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