本申请提供了一种磁耦合机构、能量发射端及无线充电系统，该磁耦合机构包括：排成一列的多个磁齿，至少一对相邻的两个磁齿间隔设置，每个磁齿包括两个磁芯，至少一个磁齿的两个磁芯间隔设置，每个磁芯包括极靴、极身和极轭，极靴和极轭连接于极身相对的两端；供电线缆缠绕于磁齿的两个极身外侧，以形成用于向副边线圈发射能量的原边线圈，极靴位于原边线圈朝向副边线圈的一侧。本申请通过对磁齿进行模块化设计，使得磁齿之间能够实现空间解耦，由此降低了磁耦合机构在整个生产加工流程中的实施难度。实施难度。实施难度。
【技术实现步骤摘要】
一种磁耦合机构、能量发射端及无线充电系统
[0001]本申请涉及无线充电
，并且更具体地，涉及一种磁耦合机构、能量发射端及无线充电系统。
技术介绍
[0002]近年来，随着全球能源和环境问题的凸显，具有零排放、低噪声和能源利用率高等优点的电动汽车受到社会各界的广泛关注，相关的研究、产量和销售都逐步得到提升，世界各国也纷纷制定了禁售燃油车的时间表。为了解决电动汽车的车载电池体积大、充电焦虑和里程焦虑等问题，动态无线充电系统(dynamic wireless charging system，DWCS)应运而生。
[0003]DWCS包括能量发射端和能量接收端，能量发射端铺设于路面上，包括发射端控制装置和磁耦合机构。发射端控制装置为磁耦合机构提供高频交流电源，磁耦合机构埋设于路面下，包括磁齿和供电线缆，供电线缆缠绕于磁齿之上以形成用于发射电能的原边线圈(即发射线圈)。能量接收端设于电动汽车上，包括接收端控制装置和副边线圈(即接收线圈)，副边线圈通常设置于汽车底盘上，用于接收原边线圈发射的电能，接收端控制装置用于对该电能进行调制(例如整流)后输送至电机或者车载电池。能量发射端与公共设施相结合，能以非接触的方式为行驶中的电动汽车的能量接收端持续地提供能量，实现对电动汽车的便捷化和智能化充电。这种方式可以极大地降低电池组容量、延长电动汽车的续航里程，同时使得电能补给变得更加快捷。
[0004]磁耦合机构通常包括多个磁齿，该多个磁齿沿着路面的延伸方向排成一列，供电线缆缠绕于该多个磁齿之上以形成多个原边线圈，行驶中的电动汽车的副边线圈与该多个原边线圈依次产生相互作用，从而能够实现一边行驶一边充电。相关技术中，磁耦合机构相邻的两个磁齿之间通过极轭等导磁材料在空间上连接成一个整体结构(耦合)，导致磁耦合机构整体较长，在磁耦合机构的加工、运输、仓储、填埋等各个环节都存在较大的难度，降低了生产效率，不利于磁耦合机构的实施。
技术实现思路
[0005]本申请提供一种磁耦合机构、能量发射端及无线充电系统。通过对磁齿进行模块化设计，使得磁齿之间能够实现空间解耦，由此降低了磁耦合机构在整个生产加工流程中的实施难度。
[0006]第一方面，提供了一种磁耦合机构，包括：排成一列的多个磁齿，至少一对相邻的两个所述磁齿间隔设置，每个所述磁齿包括两个磁芯，至少一个所述磁齿的两个所述磁芯间隔设置，每个所述磁芯包括极靴、极身和极轭，所述极靴和所述极轭连接于所述极身相对的两端；供电线缆，缠绕于所述磁齿的两个所述极身外侧，以形成用于向副边线圈发射能量的原边线圈，所述极靴位于所述原边线圈朝向所述副边线圈的一侧。
[0007]根据本申请实施例提供的磁耦合机构，至少一对相邻的两个磁齿之间相互间隔设
置，使得磁耦合机构能够被分割成多个部分，该多个部分彼此之间相互独立并且不相接触(连接)，进而实现了磁耦合机构的模块化(单元化)设计，该多个部分彼此之间能够实现空间上的解耦，各个部分可以分开单独进行加工、运输、存储以及填埋等操作，而无需将磁耦合机构作为一个整体来进行操作，由此降低了磁耦合机构在上述各个环节的实施难度，提高了生产效率，有利于磁耦合机构的推广和实施。
[0008]现有的磁耦合机构相邻的两个磁齿之间通常通过极轭物理连接，实际工程经验表明，两个极轭的连接处在加工过程中不可避免存在气隙(该气隙通常在1～2毫米)，尤其是在长距离铺设过程中，不可避免出现配合间隙，由此降低了原边自感和原副边互感，影响系统的性能。该气隙对磁耦合机构性能参数的影响是指数型影响，在毫米量级内影响较大，大于毫米尺度影响较小。本申请实施例提供的磁耦合机构人为的将至少一对相邻的两个磁齿物理断开(即将磁耦合机构的极轭断开)，通过人为制造气隙的方式来提高磁耦合机构的安装一致性(降低对安装精度要求)，安装一致性提高了使得磁耦合机构的性能也得以提高，由此能够弥补由于气隙存在而造成的性能损失。
[0009]例如，磁耦合机构至少一对相邻的两个磁齿物理断开后，相对于现有未断开的磁耦合机构，互感和耦合系数会下降20～30％，但是由于安装一致性的提高，可以进行更高精度的谐振补偿网络匹配，大大降低了系统电抗，弥补这一部分性能损失，使得最终磁耦合机构的整体性能并未得到损失。另一方面，由于至少一对相邻磁齿的物理断开，能够降低施工难度，便于工人的安装，同时节省了导磁材料的用量，降低了生产成本，磁耦合机构的重量也得以降低，由此能够方便加工、运输、填埋等操作，有利于提高生产效率。
[0010]模拟结果表明，磁齿的中心部分磁感应强度较低，在该区域不设置导磁材料对磁耦合机构的性能参数影响较小。有鉴于此，本申请实施例提供的磁齿包括两个磁芯，至少一个磁齿的两个磁芯相互独立并且间隔设置，也就是说，至少一个磁齿的两个磁芯相互断开(不连通)，由此能够进一步节省导磁材料的用量，降低生产成本，并且降低磁耦合机构的重量。
[0011]根据本申请实施例提供的磁耦合机构，磁芯还包括位于极身上方的极靴，计算结果表明，通过设置极靴能够增大原边线圈和副边线圈的单匝互感和耦合系数，从而能够获得更大的副边输出功率。也就是说，本申请通过设置极靴提高了磁耦合机构的电能传输效率。
[0012]在一种可能的设计中，任意相邻的两个所述磁齿间隔设置，每个所述磁齿的两个所述磁芯均间隔设置。
[0013]通过以上设置，能够实现磁耦合机构的“模块最小化”，此时，磁耦合机构的任意两个相邻的磁齿彼此之间相互独立并且不相接触(连接)，各个磁齿可以分开单独进行加工、运输、存储以及填埋等操作，由此进一步降低了磁耦合机构在上述各个环节的实施难度，提高了生产效率，有利于磁耦合机构的推广和实施。此外，本申请实施例提供的磁耦合机构人为的将任意相邻的两个磁齿物理断开(即将磁耦合机构的极轭断开)，由此进一步提高了磁耦合机构的安装一致性以及使用性能。本申请实施例提供的每个磁齿的两个磁芯均相互独立并且间隔设置，也就是说，每磁齿的两个磁芯均相互断开(不连通)，由此能够进一步节省导磁材料的用量，降低生产成本，并且降低磁耦合机构的重量。
[0014]在一种可能的设计中，所述极靴、所述极身以及所述极轭均呈平板状结构，同一个
所述磁芯的所述极靴和所述极轭相互平行，所述极身垂直设置于所述极靴和所述极轭之间。
[0015]通过以上设置，能够方便对磁齿进行掩埋定位。在进行预埋操作时，可以先在路面上挖出底面为水平面的沟槽，之后将极轭贴合于沟槽底面上即可保证磁芯被垂直埋设于该沟槽内。此时，极靴和极轭均平行于路面，极身垂直于路面，极身上的原边线圈的磁场方向将垂直于路面，从而能够提高原边线圈与副边线圈的耦合系数，提高了磁耦合结构的能量传输效率。
[0016]此外，以上设置也能够保证极靴与原边线圈的磁场方向相互垂直，从而能够使得极靴具有足够的有效面积系数，使极靴能够最大程度的强化磁场强度，提高了磁耦合结构的能量传输效率。
[0017]可选地，为了给磁齿提供更好的支撑与保护，磁齿可以使用电木、玻璃钢、陶瓷或者硬塑料等不导电不本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种磁耦合机构，其特征在于，包括：排成一列的多个磁齿(110)，至少一对相邻的两个所述磁齿(110)间隔设置，每个所述磁齿(110)包括两个磁芯(110a)，至少一个所述磁齿(110)的两个所述磁芯(110a)间隔设置，每个所述磁芯(110a)包括极靴(111)、极身(112)和极轭(113)，所述极靴(111)和所述极轭(113)连接于所述极身(112)相对的两端；供电线缆(120)，缠绕于所述磁齿(110)的两个所述极身(112)外侧，以形成用于向副边线圈发射能量的原边线圈(114)，所述极靴(111)位于所述原边线圈(114)朝向所述副边线圈的一侧。2.根据权利要求1所述的磁耦合机构，其特征在于，任意相邻的两个所述磁齿(110)间隔设置，每个所述磁齿(110)的两个所述磁芯(110a)均间隔设置。3.根据权利要求2所述的磁耦合机构，其特征在于，所述极靴(111)、所述极身(112)以及所述极轭(113)均呈平板状结构，同一个所述磁芯(110a)的所述极靴(111)和所述极轭(113)相互平行，所述极身(112)垂直设置于所述极靴(111)和所述极轭(113)之间。4.根据权利要求3所述的磁耦合机构，其特征在于，所述磁芯(110a)整体呈“工”字形结构，所述极身(112)沿着所述多个磁齿(110)的排列方向设置。5.根据权利要求3所述的磁耦合机构，其特征在于，所述磁芯(110a)整体呈“C”字形结构，所述极身(112)垂直于所述多个磁齿(110)的排列方向，每个所述磁齿(110)的两个所述“C”字形结构的开口相背。6.根据权利要求3
‑
5中任一项所述的磁耦合机构，其特征在于，所述极靴(111)的面积小于所述极轭(113)的面积。7.根据权利要求2
‑
6中任一项所述的磁耦合机构，其特征在于，相邻两个所述磁齿(110)之间的间隔长度为0.1t～0.3t，其中，t为相邻两个所...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜金海，周星健，张剑韬，那拓扑，朱春波，武志贤，
申请(专利权)人：华为数字能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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