一种非接触变压器制造技术

本发明专利技术公开了一种非接触变压器，其副边磁芯包括现有的基本结构和本发明专利技术的延伸部分，其中延伸部分磁芯可沿三维任意组合方向立体扩展。通过本发明专利技术的不对称的磁芯结构，增加副边磁芯的延伸部分，给原本直接经由原边闭合的部分散磁通提供了经由副边耦合闭合的磁通路径，减小了原副边耦合磁路上的磁阻，提高了非接触变压器的耦合系数；而且，不对称的原副边磁芯结构、副边磁芯横向面积的增大，给原本在气隙变化、发生错位等原副边位置改变时将要向外扩散的那部分散磁通提供了一个低磁阻的耦合路径，在一定程度上抵消了气隙增大、错位等情况对耦合系数的削弱程度，从而减小了非接触变压器的错位敏感度。适用于大多数非接触式电能传输场合。

【技术实现步骤摘要】
一种非接触变压器
本专利技术涉及非接触供电技术，尤指一种不对称磁芯结构的非接触变压器。
技术介绍
非接触供电利用磁场耦合实现无线供电，即采用原副边完全分离的非接触变压 器，通过高频磁场的耦合传输电能，使得在能量传递过程中原边（供电侧）和副边（用电 侦U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，其相比于紧耦合变压器存在的低 耦合、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%以上。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耦合系数。由此可见， 提高非接触变压器的耦合系数是提高非接触系统效率的关键。 为了获得高耦合系数，目前，多采用平面化的非接触变压器结构，以及利用高导磁 率的磁芯控制磁通路径来实现。其中，平面化的非接触变压器结构可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耦合磁路的磁阻不会过大，尽可能地提高了非 接触变压器的耦合系数。另外，在一定的平面尺寸的条件下，采用高导磁率的磁芯控制磁通 路径是提高非接触变压器耦合系数的另一个有效方法。 在基于平面化和利用高导磁率的磁芯材料控制磁通路径的两个提高非接触变压 器耦合系数的基本思路之下，相关文献给出了多种非接触变压器的优化设计结构，大致包 括：采用磁芯分割方法在保持耦合系数几乎不变的基础上，解决了全部面积铺设磁芯重量 过大的问题。还有文献表明，通过平面化的绕组结构和边沿扩展型的磁芯结构，在有限的 尺寸内优化了非接触变压器的耦合系数，获得了较好的耦合系数。然而，当变压器原副边的 相对位置改变，变压器的各参数会发生较大变化，从而影响变换器的整体效率。因此，非接 触变压器不仅要尽量提高大气隙条件下的耦合系数，还要尽量减小非接触变压器原、副边 的相对位置发生改变时其参数的变化量，即减小非接触变压器参数对错位的敏感性。
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，能够提高非接触变压器 的耦合系数，同时减小非接触变压器的错位敏感度。 为了达到本专利技术目的，本专利技术提供了一种非接触变压器，包括原边磁芯、原边绕 组、副边磁芯、副边绕组；其中，原边绕组和副边绕组分绕在两个磁芯边柱上，且两个磁芯边 柱上的两部分绕组顺向串联成一个原边绕组和一个副边绕组； 所述副边磁芯包括已有的基本结构和延伸部分，其中延伸部分的磁芯沿三维任意 组合方向立体扩展。 所述延伸部分包括一个或一个以上。 所述延伸部分的气隙垂直方向的平面几何形状为三角形、或四边形、或圆形、或扇 形、或多边形，或其任意组合形状。 所述延伸部分覆盖位于所述副边绕组的气隙外侧或者内侧。 所述延伸部分覆盖部分所述副边绕组，或者完全覆盖所述副边绕组。 所述延伸部分与所述副边磁芯的基本结构之间有气隙、或无气隙。 所述原边磁芯和/或副边磁芯的基本结构为：采用U型、和/或I型，和/或两边 柱底部沿侧边向外扩展的边沿扩展型。 所述原边磁芯和/或副边磁芯由整块磁芯实现，或由多块磁芯采用阵列式方法拼 装组合而成。 所述原边磁芯和/或副边磁芯采用硅钢片、或铁氧体、或非晶、或微晶、或超微晶、 或坡莫合金、或粉芯材料，或它们的组合来实现。 所述原边绕组和所述副边绕组的导线选用实心导线、或Litz线、或铜皮、或铜 管，或印刷电路板PCB绕组。 所述原边和/或副边外侧采用磁屏蔽； 所述磁屏蔽材料采用粉芯、或磁薄膜、或铁氧体、或非晶、或微晶、或超微晶、或坡 莫合金的磁性材料；或者，采用铜、或银、或铝、或铅的导电但不导磁的金属材料，并由其组 成屏蔽所需的板、或箔、或膜，或由屏蔽材料编织而成的屏蔽网或屏蔽布。 所述原边磁芯外侧采用粉芯、或磁薄膜、或铁氧体、或非晶、或微晶、或超微晶、或 坡莫合金的磁性材料作屏蔽时； 所述原边屏蔽部分与原边磁芯不相连。 与现有技术相比，本申请技术方案的非接触变压器的副边磁芯包括现有的基本结 构和本专利技术的延伸部分，其中延伸部分磁芯可沿三维任意组合方向立体扩展。通过本专利技术 的不对称的磁芯结构，增加副边磁芯的延伸部分，给原本直接经由原边闭合的部分散磁通 提供了经由副边耦合闭合的磁通路径，减小了原副边耦合磁路上的磁阻，提高了非接触变 压器的耦合系数；而且，不对称的原副边磁芯结构、副边磁芯横向面积的增大，给原本在气 隙变化、发生错位等原副边位置改变时将要向外扩散的那部分散磁通提供了一个低磁阻的 耦合路径，在一定程度上抵消了气隙增大、错位等情况对耦合系数的削弱程度，从而减小了 非接触变压器的错位敏感度。适用于大多数非接触式电能传输场合。 本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利 要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。 【附图说明】 此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中： 图1为本专利技术非接触变压器第一实施例的结构示意图； 图2为本专利技术非接触变压器第二实施例的结构示意图； 图3为本专利技术非接触变压器第三实施例的结构示意图； 图4为本专利技术非接触变压器第四实施例的结构示意图； 图5为本专利技术非接触变压器第五实施例的结构示意图； 图6为本专利技术非接触变压器第六实施例的结构示意图； 图7为本专利技术非接触变压器第七实施例的结构示意图； 图8为本专利技术非接触变压器第八实施例的结构示意图； 图9为本专利技术非接触变压器第九实施例的结构示意图； 图10(a)为现有边沿扩展型结构的对称磁芯结构的非接触变压器的磁场仿真图； 图10(b)为现有边沿扩展型结构的对称磁芯结构的非接触变压器原、副边的耦合 系数仿真值； 图10(c)为本专利技术不对称磁芯结构的非接触变压器的磁场仿真图； 图10(d)为本专利技术不对称磁芯结构的非接触变压器的原、副边的耦合系数仿真 值； 图11 (a)为现有边沿扩展型结构的对称磁芯结构的非接触变压器在原、副边相对 位置发生横向错位情况下的磁场仿真图； 图11 (b)为现有边沿扩展型结构的对称磁芯结构的非接触变压器在原、副边相对 位置发生横向错位情况下的耦合系数仿真值； 图11 (C)为本专利技术不对称磁芯结构的非接触变压器在原、副边相对位置发生横向 错位情况下的磁场仿真图； 图11 (d)为本专利技术不对称磁芯结构的非接触变压器在原、副边相对位置发生横向 错位情况下的耦合系数仿真值。 【具体实施方式】 为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本专利技术 的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例 中的特征可以相互任意组合。 本专利技术本文档来自技高网...

【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、副边绕组；其中，原边绕组和副边绕组分绕在两个磁芯边柱上，且两个磁芯边柱上的两部分绕组顺向串联成一个原边绕组和一个副边绕组；其特征在于，所述副边磁芯包括已有的基本结构和延伸部分，其中延伸部分的磁芯沿三维任意组合方向立体扩展。

【技术特征摘要】
1. 一种非接触变压器，包括原边磁芯、原边绕组、副边磁芯、副边绕组；其中，原边绕组 和副边绕组分绕在两个磁芯边柱上，且两个磁芯边柱上的两部分绕组顺向串联成一个原边 绕组和一个副边绕组；其特征在于， 所述副边磁芯包括已有的基本结构和延伸部分，其中延伸部分的磁芯沿三维任意组合 方向立体扩展。2. 根据权利要求1所述的非接触变压器，其特征在于，所述延伸部分包括一个或一个 以上。3. 根据权利要求2所述的非接触变压器，其特征在于，所述延伸部分的气隙垂直方向 的平面几何形状为三角形、或四边形、或圆形、或扇形、或多边形，或其任意组合形状。4. 根据权利要求2所述的非接触变压器，其特征在于，所述延伸部分覆盖位于所述副 边绕组的气隙外侧或者内侧。5. 根据权利要求2所述的非接触变压器，其特征在于，所述延伸部分覆盖部分所述副 边绕组，或者完全覆盖所述副边绕组。6. 根据权利要求2所述的非接触变压器，其特征在于，所述延伸部分与所述副边磁芯 的基本结构之间有气隙、或无气隙。7. 根据权利要求1?6任一项所述的非接触变压器，其特征在于，所述原边磁芯和/或 副边磁芯的基本结构为：采用U型、和/或I型，和/或两边柱底部沿侧边向外扩展的边沿...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈乾宏，侯佳，孙枕戈，阮新波，田锋，周建平，罗勇，赵勇，刘俊强，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，南京航空航天大学，中兴新能源汽车有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东;44