一种导轨式无线电能发射装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种导轨式无线电能发射装置，包括线圈和磁芯，所述磁芯由若干根弓形磁体按相同的间距卧式并排而成，所述弓形磁体两端的凹槽向上，所述线圈绕制成矩形且线圈的两侧嵌设在所述弓形磁体的凹槽中。其显著效果是：既能够约束能量发射线圈的磁场分布，又能作为线圈的物理承载体，有效约束线圈的铺设轨迹，防止线圈因为路面挤压而变形。同时，基于各种参数优化设计，能够满足无线充电汽车动态能量传输需要。

【技术实现步骤摘要】
一种导轨式无线电能发射装置
本专利技术涉及无线电能传输
，具体涉及一种导轨式无线电能发射装置。
技术介绍
电动汽车相对于传统汽车具有节能、环保和低碳经济等优势，但是现实中电动汽车也存在一些发展的瓶颈。随着电动汽车的发展，便捷多样的充电方式越来越受欢迎。现有电动汽车多采用有线充电式，充电时间较长，占用空间大，同时频繁拔插电源电线既不安全，也容易造成设备老化磨损，因此无线电能传输技术在电动汽车的应用受到越来越多的关注。无线电能传输技术（WirelessPowerTransferTechnology）泛指一种借助存在于物理空间中的传能介质，实现将电能以电气隔离的形式由源级传输至受电级的全新电能供给模式，其有效地解决了电源的便捷、安全接入问题，解决了传统依靠电导体直接进行物理接触的电源直接接触式输电模式所带来的插电火花、积碳、不易维护、易产生磨损等问题，特别是在特殊环境下用电存在的安全隐患问题。无线电能传输技术具有环境亲和力强、绿色环保、便捷、灵活、安全等接触式电能传输所无法比拟的优点，目前已经得到了较为广泛的应用。但是，无线电能传输技术最关键的技术是耦合装置的设计，包括耦合装置参数设计，原副线圈结构设计，磁芯设计等，如何优化这些结构以保证电磁能量转换效率最高是耦合装置的重点和难点。现有的无线电能传输耦合装置大多采用平面线圈定点传输，停滞时间较长，针对电动汽车无线充电而言，要想实现行进过程中动态充电，目前还缺乏相对高效的能量耦合装置。
技术实现思路
本专利技术提供一种导轨式无线能量发射装置，结合无线充电专用道路应用需要，可以沿道路铺设，使其在汽车行进过程中，能够实现高效率的无线电能传输。为解决上述问题，本专利技术采用如下技术方案实现：一种导轨式无线电能发射装置，所述装置预埋在无线充电专用道路中，包括线圈和磁芯，所述磁芯由若干根弓形磁体按相同的间距卧式并排而成，所述弓形磁体两端的凹槽向上，所述线圈绕制成矩形且线圈的两侧嵌设在所述弓形磁体的凹槽中。进一步地，所述弓形磁体厚度为1cm~2cm，宽度为3cm~5cm，两端凹槽端面高度为3cm~5cm，两端凹槽槽底长度为9cm~11cm，中间凸梁长度为40cm~44cm。进一步地，所述弓形磁体厚度为1cm，宽度为4cm，两端凹槽端面高度为4cm，两端凹槽槽底长度分别为10cm，中间凸梁长度为42cm。进一步地，所述线圈由线径为13mm~15mm的高频励磁线绕制而成，所述矩形长度为390cm~410cm、宽度为63cm~65cm。进一步地，所述线圈由线径为14mm的高频励磁线绕制而成，所述矩形长度为400cm、宽度为64cm。进一步地，所述高频励磁线按双层四匝绕制，每匝线圈之间的距离为1mm~2mm。进一步地，所述磁芯包括20~22根弓形磁体，每根弓形磁体间的距离为14cm~16cm。进一步地，所述磁芯包括21根弓形磁体，每根弓形磁体间的距离为15cm。进一步地，所述弓形磁体由磁性材料一体成型。进一步地，所述弓形磁体由多块矩形磁块拼接而成。与现有技术相比，本专利技术提供的技术方案，具有的技术效果或优点是：本装置结合无线充电专用道路需要，利用弓形磁体并排形成磁芯，既能够约束电能发射线圈的磁场分布，又能作为线圈的物理承载体，能有效约束线圈的铺设轨迹，防止线圈因为路面挤压而变形；通过各种参数优化设计，能够满足无线充电汽车动态电能传输需要。附图说明图1为本专利技术结构示意图，其中1为线圈，2为弓形磁体。图2为弓形磁体的结构示意图。图3为无磁芯情况下线圈磁场分布效果图。图4为有磁芯情况下线圈磁场分布效果图。具体实施方式如图1和图2所示，一种导轨式无线能量发射装置，包括线圈1和磁芯，所述磁芯由若干根弓形磁体2按预定的间距卧式并排而成，弓形磁体2两端的凹槽向上，所述线圈1绕制成矩形且线圈的两侧嵌设在所述弓形磁体2的凹槽中。基于上述设计，导轨是高频电流的主要载体，此高频电流用以在导轨周围产生高频交变磁场，线圈利用电磁感应原理，从交变磁场中感应出电流。电能耦合机构的状态决定着整个系统的性能，为了使线圈达到最好效果（高传输效率、高频率稳定性），导轨的设计就显得尤其重要。如图1所示，每节无线充电导轨的磁芯由20~22根弓形磁体2卧式并排而成，每根弓形磁体2间的距离为14cm~16cm。如图2所示，每根弓形磁体2两端的凹槽向上，线圈1绕制成长度为390cm~410cm、宽度为63cm~65cm的矩形且线圈1的两侧嵌设在所述弓形磁体2的凹槽中。并且，线圈1由线径为13mm~15mm的高频励磁线按双层四匝绕制而成，每匝线圈之间的距离为1mm~2mm。同时，弓形磁体2厚度为1cm~2cm，宽度为3cm~5cm，两端凹槽端面高度为3cm~5cm，两端凹槽槽底长度为9cm~11cm，中间凸梁长度为40cm~44cm。在本实施例中，所述弓形磁体2厚度为1cm，宽度为4cm，两端凹槽端面高度为4cm，两端凹槽槽底长度分别为10cm，中间凸梁长度为42cm，线圈1是由线径14mm的高频励磁线绕制而成，长度为400cm，宽度为64cm，线圈1分为两层，每一层两匝，通过图2可以看出，线圈1在弓形磁体2两端的凹槽中按双层四匝绕制，同侧左右两匝线圈之间的距离为1mm，左右两侧的磁芯和线圈1均对称，能有效减弱高频条件下线与线之间的临近效应，从而降低交流内阻。结合线圈尺寸需要，每一节无线充电导轨的磁芯2是由21根弓形磁体2按15cm的间距卧式并排而成。在具体实施过程中，弓形磁体2可以由磁性材料一体成型，也可以通过多块矩形磁块拼接而成，然后利用固定装置安装固定。在应用过程中，上述装置通常预埋在无线充电专用道路中。为了进一步说明上述装置的技术效果，本专利技术通过仿真实验对其进行了验证，当导轨中通过频率为85kHz、有效值为100A的交流电时，由电磁感应定律可知，导轨周围将产生分布均匀的电磁场，通过仿真软件COMSOLMultiphysics5.2得到图3和图4。比较图3和图4可知，弓形磁体2的增加有效的将空间的磁场聚焦于导轨周围；距离导轨50cm的外侧的电磁环境相对于内测有个大幅度减弱，能防止通电导轨对于公众场所的电磁辐射。通过具体测试还发现，相较于无磁芯导轨结构，弓型磁体2导轨结构在距离导轨30cm高度处依然能有均匀而强烈的磁场环境，能有效保证导轨和拾取机构之间的耦合，从而提高无线电能传输的电磁转换效率。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导轨式无线电能发射装置，其特征在于：所述装置预埋在无线充电专用道路中，包括线圈和磁芯，所述磁芯由若干根弓形磁体按相同的间距卧式并排而成，所述弓形磁体两端的凹槽向上，所述线圈绕制成矩形且线圈的两侧嵌设在所述弓形磁体的凹槽中。

【技术特征摘要】
1.一种导轨式无线电能发射装置，其特征在于：所述装置预埋在无线充电专用道路中，包括线圈和磁芯，所述磁芯由若干根弓形磁体按相同的间距卧式并排而成，所述弓形磁体两端的凹槽向上，所述线圈绕制成矩形且线圈的两侧嵌设在所述弓形磁体的凹槽中。2.根据权利要求1所述的一种导轨式无线电能发射装置，其特征在于：所述弓形磁体厚度为1cm~2cm，宽度为3cm~5cm，两端凹槽端面高度为3cm~5cm，两端凹槽槽底长度为9cm~11cm，中间凸梁长度为40cm~44cm。3.根据权利要求1所述的一种导轨式无线电能发射装置，其特征在于：所述弓形磁体厚度为1cm，宽度为4cm，两端凹槽端面高度为4cm，两端凹槽槽底长度分别为10cm，中间凸梁长度为42cm。4.根据权利要求1所述的一种导轨式无线电能发射装置，其特征在于：所述线圈由线径为13mm~15mm的高频励磁线绕制而成，所述矩形长度为390cm~...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝文姬，肖静，高立克，杨艺云，吴敏，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广西,45