一种UT型磁芯和导轨式UT型耦合结构无线供电系统,涉及涉及有轨道限制的无线供电系统的耦合机构设计领域。针对现有的无线电能传输技术中，E型等拾取机构造型简单，耦合性能不高，双环形及Y型拾取机构耦磁芯易于饱和，S型等拾取机构不能在单轨吊车的供电系统中应用的问题，本申请采用的技术方案为：导轨式UT型耦合结构无线供电系统，包括：发射导轨、接收线圈和磁芯；发射导轨至少一段，磁芯为应用于导轨式无线供电系统的UT型磁芯，由两部分组成，一部分为E型结构，另一部分为平板型结构，接收线圈缠绕在E型结构中间的立柱上；磁芯与发射导轨耦合。适合应用于采用动态无线电能传输技术的单轨吊车系统中。术的单轨吊车系统中。术的单轨吊车系统中。
【技术实现步骤摘要】
一种UT型磁芯和导轨式UT型耦合结构无线供电系统
[0001]涉及有轨道限制的无线供电系统的耦合机构设计领域，具体涉及一种UT型磁芯和导轨式UT型耦合结构无线供电系统。
技术介绍
[0002]绿色智慧矿山的规划建设对处于高瓦斯粉尘的矿井下用电设备的安全用电性提出了更高的要求。目前矿井下用电设备的供能方式主要有三类，即受电弓架线接触性供电、柴油机供能和蓄电池供电。单轨吊车以其牵引能力强、工作效率高的优势已经被广泛应用于国内外的煤矿开采运输系统中。采用接触性供电方式会因电线的接触而产生火花，甚至爆炸现象；采用柴油机供能方式易污染环境，且柴油不可再生，非绿色环保；采用蓄电池供电方式受电池容量的限制，需要不定时返回井上进行充电，无法进行远距离的施工操作。而采用动态无线电能传输技术的单轨吊车系统，既避免了受电弓架线接触性供电带来的安全性问题和柴机油供能造成的井下环境污染问题，又可以降低车载电池容量需求，增加续驶里程，提高电能补给的便捷性。
[0003]对于采用动态无线电能传输技术的单轨吊车系统，由于有轨道限制，属于导轨式无线电能传输系统。耦合机构作为实现无线电能传输的桥梁，是系统设计中最重要的一环，耦合机构包括能量发射机构和能量拾取机构。在导轨式无线电能传输技术中的发射机构多为长导轨式，而拾取机构的结构却是变化多样。早期的研究中有E型、U型、S型等拾取机构。此后，陆续有文献提出了双环形拾取机构、Y型拾取机构。其中E型、U型、S型等拾取机构造型简单，制作方便，但耦合性能不高，双环形及Y型拾取机构耦合性能较高，但在传输大功率时磁芯易于饱和。
[0004]对于井下单轨吊车供电系统的发射导轨，需要将其悬挂在空中，因此对拾取机构的磁芯形状也有所要求，即耦合机构要能顺利地通过发射导轨的过渡节点处。基于这一限制，S型、双环形及Y型等拾取机构不能在单轨吊车的供电系统中得到应用。
技术实现思路
[0005]针对现有的无线电能传输技术中，E型、U型、S型等拾取机构造型简单，制作方便，但耦合性能不高，双环形及Y型拾取机构耦合性能较高，但在传输大功率时磁芯易于饱和，并且S型、双环形及Y型等拾取机构不能在单轨吊车的供电系统中得到应用的问题。
[0006]本申请包括两个主题，分别为：UT型磁芯、导轨式UT型耦合结构无线供电系统，具体方案为：
[0007]一种UT型磁芯，其特征在于，所述的磁芯由两部分组成，一部分为E型结构，另一部分为平板型结构，所述的平板型结构固定并覆盖在所述的E型结构的中间的立板的顶端、且与E型结构的底面平行，所述E型结构的凹槽的宽度为L，所述平板型结构的侧边与E型结构凹槽的内侧壁之间的距离大于0.3L。
[0008]进一步，所述的平板型结构具体为：长方形。
[0009]进一步，所述的平板型结构的厚度与所述的E型结构的底面的厚度相同。
[0010]导轨式UT型耦合结构无线供电系统，包括：导轨；其特征在于，所述系统包括：发射导轨、接收线圈、磁芯和供电装置；所述的发射导轨至少一段，每一段包括：两段直线导线和用于将所述两段直线导线首尾相连形成闭环的两段连接导线，所述的两段直线导线互相平行，所述的连接导线又连接供电装置；所述至少一段的发射导轨呈一字型排列；所述的供电装置用于给所述发射导轨供电；所述的磁芯为权利要求1所述的一种UT型磁芯，所述的接收线圈缠绕在所述的E型结构中间的立柱上；所述的发射导轨的两根直线导线分别穿过所述的磁芯的两个凹槽。
[0011]进一步，所述的连接导线为拱形结构。
[0012]进一步，所述的连接导线为折线型结构，且所述折线型的夹角小于120
°
.
[0013]进一步，所述的折线型的夹角为45
°
。
[0014]进一步，所述的折线型的夹角为60
°
。
[0015]进一步，所述的发射导轨每一段的长度为1.25m。
[0016]进一步，所述的发射导轨每一段的长度为1m。
[0017]本申请的有益之处在于：本申请的第一个主题的有益之处在于：
[0018]克服了现有技术偏见,在现有的单轨吊车动态无线电能传输技术中,因为要在节约电能的前提下设计发射导轨,所以本领域技术人员通常采用分段式设计的发射导轨,而顶部封闭式的磁芯无法在相应的导轨中自由移动,所以本领域技术人员只采用在现有磁芯形状不变的情况下,通过增加磁芯的体积以达到向吊车传输更多的电能的目的,而没有考虑采用在原有结构的基础上增加新的特征,来达到向吊车传输更多的电能的目的；本申请提供的UT型磁芯通过在原有E型磁芯的基础上,在其顶部增加一个没有将E型结构的开口封闭的平板结构,增加了互感系数,同时又不会妨碍磁芯在相应的导轨中自由移动。该种磁芯结构与现有磁芯结构差异不是特别大，但结构的改变不是本领域的惯常设计手段，并且，该种结构改变解决了现有磁芯结构解决不了的技术问题、并获得了预料不到的技术结果，具体为：
[0019]1.UT型磁芯较现有的E型磁芯在中间的立柱的顶端有行车方向上的延长，使该磁芯在行车方向捕获更多的磁场；同时UT型磁芯在与行车方向水平垂直的方向上有延长，减少耦合机构主磁路部分的磁阻。
[0020]2.在原有E型磁芯的基础上设置平板型磁芯，使得UT型磁芯制作简单。
[0021]3.在传输相同功率时使用UT型磁芯，与同体积的其它现有磁芯相比较，具有更高的功率密度。
[0022]4.在传输相同功率时使用UT型磁芯，在保证相同的功率密度前提下，与其他现有磁芯相比，体积更小，降低了成本，同时由于体积小、重量也更轻，更适合应用于悬挂式的无线供电系统等需要轻量化的场景中。
[0023]本申请的第二个主题的有益之处在于：
[0024]相较于矿井下单轨吊车的实际应用环境，1、相同功率密度前提下UT型磁芯重量更轻；2、UT型的结构易于通过发射导轨的过渡节点，2、较传统的E型耦合机构，相同体积的UT型磁芯具有更好的耦合性能、更高的功率密度。
[0025]本专利技术所述的UT型磁芯适合应用于需要轻质量的环境中。
[0026]本专利技术所述的导轨式UT型耦合结构无线供电系统适合应用于采用动态无线电能传输技术的单轨吊车系统中。
附图说明
[0027]图1为实施方式一中提到的应用于导轨式无线供电系统的UT型磁芯的主体示意图；
[0028]图2为实施方式四中提到的导轨式UT型耦合结构无线供电系统的主体示意图；
[0029]图3为实施方式四中提到的导轨式UT型耦合结构无线供电系统的主视图；
[0030]图4为实施方式四中提到的导轨式UT型耦合结构无线供电系统的侧视图；
[0031]图5为实施方式四中提到的导轨式UT型耦合结构无线供电系统的俯视图；
[0032]图6为实施方式一中提到的UT型耦合磁芯的主视图和其尺寸标记；
[0033]图中单位为mm；
[0034]图7为实施方式一中提到的UT型耦合磁芯的侧视图和其尺寸标记；...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种UT型磁芯，其特征在于，所述的磁芯由两部分组成，一部分为E型结构，另一部分为平板型结构(21)，所述的平板型结构(21)固定并覆盖在所述的E型结构的中间的立板(25)的顶端、且与E型结构的底面(24)平行，所述E型结构的凹槽(23)的宽度为L，所述平板型结构(21)的侧边与E型结构凹槽的侧壁(22)之间的距离大于0.3L。2.根据权利要求1所述的一种UT型磁芯，其特征在于，所述的平板型结构(21)为：长方形。3.根据权利要求1所述的一种UT型磁芯，其特征在于，所述的平板型结构(21)的厚度与所述的E型结构的底面(24)的厚度相同。4.导轨式UT型耦合结构无线供电系统，包括：导轨；其特征在于，所述系统包括：发射导轨(1)、接收线圈(3)、磁芯(2)和供电装置；所述的发射导轨(1)至少一段，每一段包括：两段直线导线和用于将所述两段直线导线首尾相连形成闭环的两段连接导线，所述的两段直线导线互相平行，所述的连接导线又连接供电装置；所述至少一段的发射导轨(1)呈一字型排列；所述的供电装置用于给所述发射导轨(1)供电；...
【专利技术属性】
技术研发人员：董帅，尹永平，宋贝贝，高逸凡，林晨，朱春波，逯仁贵，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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