本发明专利技术提供了一种沥青基磁芯、制作方法及路面无线充电系统，该沥青基磁芯自上而下包括上圆柱和下圆柱；上圆柱的半径与沥青基磁芯对应基础线圈的内径相同，上圆柱的高度为内芯高度；下圆柱的半径与沥青基磁芯对应基础线圈的外径相同，下圆柱的高度为磁芯厚度。本发明专利技术提供的沥青基磁芯通过将上圆柱和下圆柱的半径分别对应设置为与基础线圈的内径与外径相同，提高了基础线圈的耦合效果，并根据基础线圈的自感系数、及其与次级线圈之间的互感系数和耦合系数确定内芯高度和磁芯厚度，提高了路面无线充电系统的电能传输效率，还采用铁氧体和沥青组成的混合材料，使得本沥青基磁芯成本低廉且不易破碎，解决了铁氧体磁芯成本高且易破碎的技术问题。的技术问题。的技术问题。
【技术实现步骤摘要】
一种沥青基磁芯、制作方法及路面无线充电系统
[0001]本专利技术涉及路面工程
，具体涉及一种沥青基磁芯、制作方法及路面无线充电系统。
技术介绍
[0002]路面无线充电系统是一种可供运行中的电动汽车进行无物理接触式的充电基础设施，相较于使用充电桩，它具有不占用路面空间，安全性高、可实现长距离续航等优点。
[0003]路面无线充电系统主要包括集成于路面内的电磁发射装置和位于车辆底盘的接收装置；路面发射装置主要包括提供输出电压的电源、输出高频电流的转换器和磁场发射装置三部分，其中磁场发射装置主要由导电线圈、铁氧体磁芯、底板等组成，用于发射与次级线圈产生感应耦合的高频磁场。铁氧体磁芯是一种磁导率高、工作频率范围广的材料，它具有实现磁路诱导改善磁场分布、提高线圈自感互感，提高电能传输效率的优点；但铁氧体具有成本高且易破碎的缺点，不适用于路面无线充电系统。
[0004]因此，亟需设计出一种成本低廉、不易破碎且能提高电能传输效率的磁芯。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，有必要提供一种沥青基磁芯、制作方法及路面无线充电系统，用以解决现有技术中路面无线充电系统中铁氧体磁芯成本高且易破碎的技术问题。
[0006]一方面，本专利技术提供了一种沥青基磁芯，所述沥青基磁芯自上而下包括上圆柱和下圆柱；
[0007]所述上圆柱的半径与所述沥青基磁芯对应基础线圈的内径相同，所述上圆柱的高度为内芯高度；
[0008]所述下圆柱的半径与所述沥青基磁芯对应基础线圈的外径相同，所述下圆柱的高度为磁芯厚度；
[0009]所述上圆柱和所述下圆柱均由铁氧体和沥青混合组成；
[0010]其中，所述内芯高度和所述磁芯厚度之间的厚高组合根据所述基础线圈的自感系数、及其与次级线圈之间的互感系数和耦合系数所确定。
[0011]可选的，所述内芯高度和所述磁芯厚度根据标准铁氧体磁芯厚度确定；
[0012]其中，所述标准铁氧体磁芯为用于进行电磁发射的磁芯。
[0013]另一方面，本专利技术基于上述沥青基磁芯提出了一种沥青基磁芯的制作方法，所述方法包括：
[0014]根据涡流大小、磁通量分布情况以及功率应用情况选取圆形线圈作为基础线圈；
[0015]基于所述基础线圈的耦合效应选择倒T圆柱形作为磁芯形状；
[0016]根据铁氧体磁芯厚度确定所述沥青基磁芯的初始尺寸；
[0017]基于所述初始尺寸和所述磁芯形状构建包括所述沥青基磁芯的目标充电模型；
[0018]根据所述目标充电模型进行电磁仿真实验，获得电能传输效率实验数据；
[0019]基于所述电能传输效率实验数据确定所述沥青基磁芯的磁芯厚度与内芯高度；
[0020]根据所述磁芯厚度、所述内芯高度和所述磁芯形状进行磁芯制作，得到所述沥青基磁芯。
[0021]可选的，所述基于所述基础线圈的耦合效应选择倒T圆柱形作为磁芯形状，包括：
[0022]对所述基础线圈进行耦合效应测试，获得耦合测试结果；
[0023]根据所述耦合测试结果选择所述基础线圈的内径为所述沥青基磁芯的内芯半径，选择所述基础线圈的外径为所述沥青基磁芯的磁芯外径，确定所述沥青基磁芯的形状为倒T圆柱形。
[0024]可选的，所述基于所述初始尺寸和所述磁芯形状构建包括所述沥青基磁芯的目标充电模型，包括：
[0025]基于COMSOL构建初始充电模型，所述初始充电模型包括所述沥青基磁芯、所述基础线圈、沥青路面、次级线圈和铁氧体磁芯；
[0026]根据道路充电实际要求对所述基础线圈的匝数和内外径、所述沥青路面的高度、所述次级线圈的匝数和内外径、所述铁氧体磁芯的厚度进行设置；
[0027]根据所述初始尺寸、所述磁芯形状以及所述基础线圈的内外径大小对所述沥青基磁芯进行设置，得到目标充电模型。
[0028]可选的，所述根据所述目标充电模型进行电磁仿真实验，获得电能传输效率实验数据，包括：
[0029]基于所述目标充电模型对不同厚高组合的所述沥青基磁芯进行电磁仿真实验，获得所述不同厚高组合对应的电磁实验参数；
[0030]根据所述电磁实验参数，采用串
‑
串联结构耦合电路进行电能传输效率计算，获得多组电能传输效率实验数据。
[0031]可选的，所述串
‑
串联结构耦合电路对应的电能传输效率计算公式为：
[0032][0033]式中，η为电能传输效率、R1为初级线圈电阻、R2为次级线圈电阻、R
L
为负载电阻、L1为初级线圈自感、L2为次级线圈自感、k为耦合系数、w为电路角频率。
[0034]可选的，所述基于所述电能传输效率实验数据确定所述沥青基磁芯的磁芯厚度与内芯高度，包括：
[0035]根据所述电能传输效率实验数据对所述电能传输效率与所述沥青基磁芯的厚高组合之间的变量关系进行分析，得到变量分析结果；
[0036]根据所述变量分析结果选取最大所述电能传输效率对应的所述厚高组合作为所述沥青基磁芯的所述磁芯厚度与所述内芯高度。
[0037]进一步的，本专利技术还提供一种路面无线充电系统，包括集成于路面的电磁发射装置和设置于车辆底盘的接收装置；
[0038]所述电磁发射装置包括电源、转换器和磁场发射器；
[0039]其中，所述磁场发射器包括如权利要求1
‑
2任一项所述的沥青基磁芯及其对应的基础线圈。
[0040]可选的，所述磁场发射器埋置于沥青路面内，其埋层深度为110mm。
[0041]采用上述实施例的有益效果是：本专利技术提供的沥青基磁芯自上而下包括上圆柱和下圆柱；上圆柱的半径与沥青基磁芯对应基础线圈的内径相同，上圆柱的高度为内芯高度；下圆柱的半径与沥青基磁芯对应基础线圈的外径相同，下圆柱的高度为磁芯厚度；上圆柱和下圆柱均由铁氧体和沥青混合组成；其中，内芯高度和磁芯厚度之间的厚高组合根据基础线圈的自感系数、及其与次级线圈之间的互感系数和耦合系数所确定。本专利技术提供的沥青基磁芯通过将上圆柱和下圆柱的半径分别对应设置为与基础线圈的内径与外径相同，提高了基础线圈的耦合效果，并根据基础线圈的自感系数、及其与次级线圈之间的互感系数和耦合系数确定内芯高度和磁芯厚度，进一步提高了路面无线充电系统电能传输效率，还采用铁氧体和沥青组成的混合材料，使得本沥青基磁芯成本低廉且不易破碎，解决了现有技术中路面无线充电系统中铁氧体磁芯成本高且易破碎的技术问题。
附图说明
[0042]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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。
[0043]图1为本专利技术提供的沥青基磁芯一实施例的磁芯结构示意图；
[0044]图2为本专利技术提供的沥青基磁芯的制作方法的一实施例流程示意图；...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种沥青基磁芯，其特征在于，所述沥青基磁芯自上而下包括上圆柱和下圆柱；所述上圆柱的半径与所述沥青基磁芯对应基础线圈的内径相同，所述上圆柱的高度为内芯高度；所述下圆柱的半径与所述沥青基磁芯对应基础线圈的外径相同，所述下圆柱的高度为磁芯厚度；所述上圆柱和所述下圆柱均由铁氧体和沥青混合组成；其中，所述内芯高度和所述磁芯厚度之间的厚高组合根据所述基础线圈的自感系数、及其与次级线圈之间的互感系数和耦合系数所确定。2.根据权利要求1所述的沥青基磁芯，其特征在于，所述内芯高度和所述磁芯厚度根据标准铁氧体磁芯厚度确定；其中，所述标准铁氧体磁芯为用于进行电磁发射的磁芯。3.一种制作方法，用于制作如权利要求1
‑
2任一项所述的沥青基磁芯，其特征在于，所述方法包括：根据涡流大小、磁通量分布情况以及功率应用情况选取圆形线圈作为基础线圈；基于所述基础线圈的耦合效应选择倒T圆柱形作为磁芯形状；根据铁氧体磁芯厚度确定所述沥青基磁芯的初始尺寸；基于所述初始尺寸和所述磁芯形状构建包括所述沥青基磁芯的目标充电模型；根据所述目标充电模型进行电磁仿真实验，获得电能传输效率实验数据；基于所述电能传输效率实验数据确定所述沥青基磁芯的磁芯厚度与内芯高度；根据所述磁芯厚度、所述内芯高度和所述磁芯形状进行磁芯制作，得到所述沥青基磁芯。4.根据权利要求3所述的沥青基磁芯的制作方法，其特征在于，所述基于所述基础线圈的耦合效应选择倒T圆柱形作为磁芯形状，包括：对所述基础线圈进行耦合效应测试，获得耦合测试结果；根据所述耦合测试结果选择所述基础线圈的内径为所述沥青基磁芯的内芯半径，选择所述基础线圈的外径为所述沥青基磁芯的磁芯外径，确定所述沥青基磁芯的形状为倒T圆柱形。5.根据权利要求3所述的沥青基磁芯的制作方法，其特征在于，所述基于所述初始尺寸和所述磁芯形状构建包括所述沥青基磁芯的目标充电模型，包括：基于COMSOL构建初始充电模型，所述初始充电模型包括所述沥青基磁芯、所述基础线圈、沥青路...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗蓉，黄姣，黄婷婷，张泽宇，马浩瑀，黄庆，贺传杰，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：
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