偏移敏感型耦合机构及刀闸分合到位判定系统技术方案

本发明专利技术公开了一种偏移敏感型耦合机构及刀闸分合到位判定系统，耦合机构包括能量发射线圈、能量发射线圈磁芯、能量接收线圈和能量接收线圈磁芯，能量接收线圈沿预设轨迹移动，在能量发射线圈的中心位置竖直设置有正对导磁磁芯，在预设轨迹上靠近能量发射线圈预设有一个偏移点，且正对偏移点竖直设置有偏移导磁磁芯，当能量接收线圈与能量发射线圈正对时，正对导磁磁芯的上端正对能量接收线圈的中心区域，当能量接收线圈移动到偏移点时，偏移导磁磁芯的上端正对能量接收线圈的中心区域。其效果是：能量接收线圈发生偏移的过程中，耦合系数变化率更大，有助于系统更好地识别电压变化，提高刀闸检测系统可靠性。提高刀闸检测系统可靠性。提高刀闸检测系统可靠性。

【技术实现步骤摘要】
偏移敏感型耦合机构及刀闸分合到位判定系统


[0001]本专利技术涉及无线电能传输技术及其应用，尤其涉及一种偏移敏感型耦合机构及刀闸分合到位判定系统。

技术介绍

[0002]无线电能传输通过磁场、电场、激光及微波等媒介，实现电能的非电气接触传输。该技术可以有效地解决传统有线取电方式引起的设备灵活性受限和安全隐患的问题。目前，在电动汽车、消费电子产品、家用电器等应用领域，国内外的专家学者对该技术已展开了研究并获得了较多的理论成果。
[0003]感应耦合式无线电能传输系统通常是设置有能量发射线圈和能量接收线圈，能量发射端将电能转变为高频交流信号，通过能量发射线圈转变为磁场能量，隔空传输一段距离后，通过能量接收线圈拾取能量，从而实现无线电能传输。
[0004]而现有的研究成果中，大多数关注的焦点在于如何提升无线电能传输效率以及如何提升电磁耦合机构的抗偏移能力，使其能量接收线圈即使在偏移状态下也能很好的实现无线能量的接收。如中国专利：202110323214.2公开的抗偏移磁耦合机构及其设计方法、电动汽车无线充电系统，以及202110951828.5公开的一种无线充电抗偏移耦合机构。
[0005]然而在部分应用场景中却存在偏移敏感型耦合机构的需求，比如本研究团队曾提出的中国专利申请：202210224235.3所公开的基于无线电能传输副边电压刀闸分合到位判别系统，在刀闸一次侧安装无源接收线圈；在刀闸二次侧安装磁能发射线圈，其电源由刀闸机构箱引出；二次侧的磁能发射线圈和一次侧的无源接收线圈通过耦合磁场传递电能。由于传递的电能与线圈之间的偏移程度即耦合系数有关，所以将能量接收线圈感应到的电压与提前设置好的阈值电压进行比较，即可判断刀闸是否合位。
[0006]然而系统可靠性与感应电压的检测精度有关，如果感应电压的变化率更大，即在能量接收线圈偏移距离相同时，感应电压发生更大的变化，就会使系统可靠性大大增强。因此需要一种可以在线圈发生相同偏移距离的情况下，耦合系数可以产生较大变化的磁耦合机构，来增加刀闸分合到位判别系统的可靠性。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术的首要目的在于提供一种偏移敏感型耦合机构，使其发生偏移时，能量发射线圈和能量接收线圈之间的耦合系数变化速率更快，从而基于感应电压的变化更加方便准确的实现偏移检测。
[0008]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0009]一种偏移敏感型耦合机构，包括能量发射线圈、能量发射线圈磁芯、能量接收线圈和能量接收线圈磁芯，其关键在于，所述能量接收线圈沿预设轨迹移动，在所述能量发射线圈的中心位置竖直设置有正对导磁磁芯，在所述预设轨迹上靠近所述能量发射线圈预设有一个偏移点，且正对所述偏移点竖直设置有偏移导磁磁芯，当所述能量接收线圈与所述能
量发射线圈正对时，所述正对导磁磁芯的上端正对所述能量接收线圈的中心区域，当所述能量接收线圈移动到所述偏移点时，所述偏移导磁磁芯的上端正对所述能量接收线圈的中心区域。
[0010]可选地，所述能量发射线圈和所述能量接收线圈均为螺旋管式线圈。
[0011]可选地，所述能量发射线圈和所述能量接收线圈形状和尺寸相同，底面半径为R1，高为h1。
[0012]可选地，所述能量发射线圈磁芯为平面磁芯，厚度均为h2，其中能量发射线圈磁芯的两端呈半圆状，半径均为R2，两端半圆的中心分别正对所述正对导磁磁芯和所述偏移导磁磁芯，两端之间的磁芯材料沿着所述预设轨迹分布，其中R2大于R1。
[0013]可选地，所述能量接收线圈磁芯为平面磁芯，且成圆形，半径为R2。
[0014]可选地，所述偏移导磁磁芯与所述正对导磁磁芯均为圆柱体磁芯，二者尺寸相同，高为h3，底面半径R3，且R3小于R1。
[0015]可选地，所述正对导磁磁芯的轴线与所述能量发射线圈的轴线重合，所述正对导磁磁芯的轴线与所述偏移导磁磁芯的轴线与平行设置，且两轴线间的距离为2R1。
[0016]可选地，所述预设轨迹为平面圆弧形轨迹。
[0017]基于上述耦合机构，本专利技术的另一目的还在于提供一种刀闸分合到位判定系统，其关键在于，采用前文所述偏移敏感型耦合机构，所述能量发射线圈、所述能量发射线圈磁芯、所述正对导磁磁芯和所述偏移导磁磁芯固定设置在刀闸低压端，所述能量接收线圈和所述能量接收线圈磁芯设置在刀闸上，刀闸分合的过程中带动所述能量接收线圈和所述能量接收线圈磁芯沿着所述预设轨迹移动，当刀闸合位到位时，所述能量接收线圈位于所述能量发射线圈的正上方。
[0018]可选地，在所述能量发射线圈上连接有无线能量发射电路，在所述能量接收线圈上连接有无线能量接收电路，通过检测所述能量接收线圈所拾取的电压来判定刀闸分合是否到位。
[0019]本专利技术的显著效果是：
[0020](1)本专利技术所提出的磁耦合机构在能量接收线圈发生偏移的过程中，耦合系数变化率更大，有助于系统更好地识别电压变化，提高刀闸检测系统可靠性。
[0021](2)本专利技术所提出的磁耦合机构有助于提高能量发射线圈和能量接收线圈之间正对时的耦合系数，使副边接收到的电压更大，有利于系统检测识别电压变化。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本专利技术具体实施例中偏移敏感型耦合机构的结构示意图；
[0024]图2为本专利技术具体实施例中能量接收线圈的移动路径图；
[0025]图3为本专利技术具体实施例中偏移敏感型耦合机构的参数设计流程图；
[0026]图4为本专利技术具体实施例中能量接收线圈偏移过程中的磁场分布状态图；
[0027]图5为本专利技术具体实施例中偏移敏感型耦合机构与常规磁耦合机构的耦合系数对比图；
[0028]图6为本专利技术具体实施例中刀闸分合到位判定系统的电路原理图；
[0029]图7为本专利技术具体实施例中刀闸分合到位判定系统的安装结构示意图。
具体实施方式
[0030]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0031]在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0032]如图1、图2所示，本实施例提供了一种偏移敏感型耦合机构，包括能量发射线圈、能量发射线圈磁芯、能量接收线圈和能量接收线圈磁芯，能量发射线圈和能量接收线圈通常采用螺旋管式线圈，二者形状和尺寸相同，底面半径为R1，高为h1，能量发射线圈磁芯和能量接收线圈磁芯均为平面磁芯，厚度均为h2，能量发射线圈磁芯位于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种偏移敏感型耦合机构，包括能量发射线圈、能量发射线圈磁芯、能量接收线圈和能量接收线圈磁芯，其特征在于，所述能量接收线圈沿预设轨迹移动，在所述能量发射线圈的中心位置竖直设置有正对导磁磁芯，在所述预设轨迹上靠近所述能量发射线圈预设有一个偏移点，且正对所述偏移点竖直设置有偏移导磁磁芯，当所述能量接收线圈与所述能量发射线圈正对时，所述正对导磁磁芯的上端正对所述能量接收线圈的中心区域，当所述能量接收线圈移动到所述偏移点时，所述偏移导磁磁芯的上端正对所述能量接收线圈的中心区域。2.根据权利要求1所述的偏移敏感型耦合机构，其特征在于，所述能量发射线圈和所述能量接收线圈均为螺旋管式线圈。3.根据权利要求2所述的偏移敏感型耦合机构，其特征在于，所述能量发射线圈和所述能量接收线圈形状和尺寸相同，底面半径为R1，高为h1。4.根据权利要求3所述的偏移敏感型耦合机构，其特征在于，所述能量发射线圈磁芯为平面磁芯，厚度均为h2，其中能量发射线圈磁芯的两端呈半圆状，半径均为R2，两端半圆的中心分别正对所述正对导磁磁芯和所述偏移导磁磁芯，两端之间的磁芯材料沿着所述预设轨迹分布，其中R2大于R1。5.根据权利要求4所述的偏移敏感型耦合机构，其特征在于，所述能量接收线圈磁芯为平面磁芯，且成圆形，半...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯永全，马立方，梅霜，方涛，吴波，王晶晶，张森，张玉龙，任刚，孙安冉，夏晨阳，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：