一种具有高耦合系数的制造技术

本发明专利技术提出一种高耦合系数

【技术实现步骤摘要】
一种具有高耦合系数的
‘
工
’
字型铁氧体


[0001]本专利技术涉及无线电能传输，特别涉及一种具有高耦合系数的
‘
工
’
字型铁氧体
。

技术介绍

[0002]在电动汽车无线充电方面，由于磁耦合谐振技术具有较高的能量传输功率和效率
、
较远的传输距离，以及传输方向要求不严格等优势，已成为主要的充电方式
。
无线电能传输系统耦合机构中除了收发线圈之外，通常会放置铁氧体磁芯来增强收发线圈的耦合程度，但铁氧体磁芯的加入往往造成收发线圈之间磁场的非线性失真，使无线充电系统耦合机构周围电磁环境发生变化
。
同时，铁氧体磁芯引起收发线圈之间磁场的变化是非线性，因而铁氧体磁芯的设计无法使用基于公式的理论进行推导，所以对于磁芯结构的优化研究意义重大
。

技术实现思路

[0003]本专利技术目的在于提出一种高耦合系数
‘
工
’
字型铁氧体，以提升车无线电能传输系统耦合系数
。
[0004]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种高耦合系数
‘
工
’
字型铁氧体，包括铁氧体磁芯
、
接收线圈
、
金属屏蔽板，其中：
[0005]铁氧体磁芯采用由铁氧体片形成的
‘
工
’
字型结构；接收线圈为
DD
型补偿线圈；屏蔽模块为全覆盖铁氧体形式的铝板；接收线圈端平铺在铁氧体磁芯上，金属屏蔽层放置于线圈外侧，三者中心位于同一直线
。
[0006]进一步的，铁氧体片的位置通过深度学习模型确定，将每个铁氧体片的分布状态作为神经网络输入参数，将互感作为神经网络的输出参数，通过
Ansys
环境仿真实验来获得多组数据训练出深度学习模型后，即可利用模型计算出不同铁氧体片数时互感最高的分布状态
。
[0007]进一步的，铁氧体磁芯由
40
个
100
×
150
×
2.5mm
铁氧体片组成，设置6×8的位置矩阵，则第
1、6
行放置8列铁氧体片，第
2、3、4、5
行放置6个铁氧体片，同时所有铁氧体片的放置满足中心对称，即将8处区域
[(2,1)(3,1)(4,1)(5,1)(2,8)(3,8)(4,8)(5,8)]不设置铁氧体片，其余位置设置铁氧芯片
。
[0008]进一步的，将
DD
型补偿线圈平铺在接收端铁氧体磁芯上，布置范围不超过
‘
工
’
字型铁氧体磁芯，其中单一
D
线圈最边缘线圈尺寸为
300mm
×
600mm
，左右侧
D
线圈绕制方向相反，左右侧
D
线圈匝间距
、
匝数相同，匝间距
2.1mm。
[0009]进一步的，金属屏蔽板位置设置在收发线圈两侧距离收发线圈
10mm
处，使用全覆盖铁氧体磁芯的形式，尺寸为
810mm
×
910mm。
[0010]本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：第
1、8
列只保留四角的铁氧体片，其余位置不设置铁氧体片，减少了铁氧体磁芯用料，同时提高耦合系数
、
增强抗偏移能力
。
附图说明
[0011]图1是接收线圈侧
‘
工
’
型铁氧体示意图
。
[0012]图2是算法的运行流程
。
[0013]图3是
‘
工
’
型铁氧体磁芯结构，深灰色为不放置铁氧体，浅灰色为放置铁氧体片
。
[0014]图4是高耦合系数的
‘
工
’
字型铁氧体系统俯视图
[0015]图5是
‘
工
’
字型与扁平型铁氧体耦合机构
x、y、z
轴偏移仿真结果
。
具体实施方式
[0016]为了使本申请的目的
、
技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明
。
应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请
。
[0017]如图1所示，一种高耦合系数
‘
工
’
字型铁氧体，包括铁氧体磁芯
、
接收线圈和金属屏蔽板，铁氧体磁芯采用由铁氧体片形成的
‘
工
’
字型结构，接收线圈端平铺在铁氧体磁芯上，金属屏蔽层放置于线圈外侧
。
[0018]1)
铁氧体磁芯：
[0019]标准家用停车位
(2500
×
5500mm)
的无线充电系统，其发射端一般可固定为
2000
×
2500mm
，且考虑到收发端具备一定抗偏移以及一般新能源汽车底盘可用尺寸，本专利技术具有高耦合系数的
‘
工
’
字型铁氧体系统最外层尺寸为
810
×
910mm
，将常规扁平铁氧体磁芯分成一个个铁氧体片，选择的铁氧体片尺寸为
100
×
150
×
2.5mm。
[0020]同时，基于深度学习，将每个铁氧体片的分布状态作为神经网络输入参数，将互感作为神经网络的输出参数，确定铁氧体磁芯的布置
。
[0021]如图2所示，铁氧体磁芯结构设计的学习算法操作机制中，输入参数为6×8的二维矩阵，在放置铁氧体片的情况下，相应的位置用“1”表示，在不放置铁氧体片的情况下，相应的位置用“0”表示，只有互感是要训练的变量，进行学习算法训练
。
铁氧体片状态选择后，将选择的信息输入到
Ansys Maxwell
环境中，运行仿真后，环境返回收发线圈的互感作为算法的奖励，通过使用存储在神经网络中的累积奖励数据来选择在收发线圈之间产生高耦合系数的铁氧体片位置
。
[0022]前期共计生成了
100
次随机位置，具有较高互感和耦合系数的部分数据如表1所示
。
[0023]耦合系数
k
的定义为：
[0024][0025]M
为收发线圈互感，
L1、L2
分别为发射线圈
、
接收线圈自感
。
[0026]表1部分训练数据
[0027][0028]得到如图3所示的
‘
工
’
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高耦合系数
‘
工
’
字型铁氧体，其特征在于，包括铁氧体磁芯
、
接收线圈
、
金属屏蔽板，其中：铁氧体磁芯采用由铁氧体片形成的
‘
工
’
字型结构；接收线圈为
DD
型补偿线圈；屏蔽模块为全覆盖铁氧体形式的铝板；接收线圈端平铺在铁氧体磁芯上，金属屏蔽层放置于线圈外侧，三者中心位于同一直线
。2.
根据权利要求1所述的高耦合系数
‘
工
’
字型铁氧体，其特征在于，铁氧体片的位置通过深度学习模型确定，将每个铁氧体片的分布状态作为神经网络输入参数，将互感作为神经网络的输出参数，通过
Ansys
环境仿真实验来获得多组数据训练出深度学习模型后，即可利用模型计算出不同铁氧体片数时互感最高的分布状态
。3.
根据权利要求1所述的高耦合系数
‘
工
’
字型铁氧体，其特征在于，铁氧体磁芯由
40
个
100
×
150
×
2.5mm
铁氧体片组成，设置6×8的位置矩阵，则第
1、...

【专利技术属性】
技术研发人员：闻枫，衡宇康，寇杨明，李浩月，王磊，梁硕，尧智军，马建行，高江涛，王星皓，孙坤元，王宇轩，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：