【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种应用于无线电能传输领域的新型磁芯结构，尤其涉及一种基于铁基纳米晶磁芯的容感一体化磁耦合机构。
技术介绍
1、载工具电动化是应对气候变化、推动绿色发展的重要战略举措。无线电能传输作为一种新兴的非接触式能量传输技术能够为各式运载工具如电动汽车，火车及轮船等提供更安全便捷的充电方案，有效解决运载工具电动化进程中带来的“充电难”问题。自动驾驶将是未来电动汽车的发展趋势，而无线电能传输技术能够与自动驾驶结合，实现车辆行驶充电全自动化，是推动车路网协同智能网联目标的重要技术支撑。此外，在特定应用场合中，如智能工厂无人物料运输车，港口工程物流车以及水下探测机械等，对无线充电技术的需求更为迫切。
2、经过多年的技术研发，静态无线电能传输技术已经初步达到商用化的技术要求。然而功率密度较低，成本偏高仍然是阻碍无线电能传输技术在电动载具充电领域进一步市场化推广的主要障碍。其中，磁耦合机构作为无线充电系统里体积占比最大的部件，其设计对系统整体功率密度的影响至关重要。目前以铁氧体磁芯为主的磁耦合机构，磁饱和强度较低，磁滞损耗较大，从本质上制约了功率密度的进一步提升。
3、在"characterization ofnanocrystalline flake ribbon for high frequencymagnetic cores"中的相关实验指出，铁氧体磁芯的磁饱和强度较低约为0.3t，并且当磁芯温度高于85℃时，其磁芯损耗与温度呈正相关特性。在"highly efficient 11.1kwwireless
4、另一方面，由于无线电能传输系统主要工作于谐振状态，若采用串联谐振补偿，其谐振电容的耐压值往往需要达到2kv-3kv rms。因此需要大量的单体电容串并联组合构成最终的谐振电容。以electronic concepts 5pt系列的薄膜电容为例，若搭建一个20-30kw的无线充电系统，其在谐振电容上的成本约500-700美元。此外，其他谐振补偿拓扑如lcc补偿网络则需要更多的补偿电容，这将使系统整体体积更大，且成本更高。
5、铁基纳米晶是一种金属基软磁材料，具有较低的磁滞损失和较高的磁饱和阈值(高达1t)，使用铁基纳米晶材料构成wpt系统中的磁耦合机构能够有效避免磁饱和问题，降低磁芯损耗。同时，将谐振电容集成于磁芯之中可显著地提高系统的功率密度。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决当前wpt系统中磁芯体积较大、成本较高的问题，提出了一种基于薄层叠压铁基纳米晶磁芯的容感一体化磁耦合机构。该机构主要应用于无线电能传输系统，采用薄层铁基纳米晶与有机绝缘薄膜进行相互叠压作为磁芯替代传统的铁氧体磁芯，并利用铁基纳米晶的高电导率磁材作为极板，磁材基底有机绝缘薄膜作为电介质，将谐振电容集成于磁芯之中，构成容感一体化磁耦合机构。本专利技术提出的基于铁基纳米晶磁芯的容感一体化磁耦合机构将谐振电容集成于磁芯之中，取代了传统谐振变换器中昂贵的薄膜电容，免去体积庞大的电容空间，能够显著提升系统功率密度与经济性。
2、本专利技术的目的至少可以通过如下技术方案之一实现。
3、一种基于铁基纳米晶磁芯的容感一体化磁耦合机构，包括发射侧磁耦合机构、接收侧磁耦合机构；电能通过发射侧磁耦合机构产生的交变磁场传递到接收侧磁耦合机构；
4、所述发射侧磁耦合机构、接收侧磁耦合机构均包含屏蔽层，所述屏蔽层包括铁基纳米晶带和有机绝缘薄膜，铁基纳米晶带和有机绝缘薄膜交错叠压；
5、所述屏蔽层上设有双d线圈，双d线圈和屏蔽层构成双d线圈组，两个d线圈反向串联，使其流入线圈的电流方向相反，从而等效为磁铁的南北极，为磁通提供闭合磁路；双d线圈组将谐振补偿电路中的电感与电容同时集成于磁耦合机构之内。
6、进一步地，双d线圈由利兹线绕制而成。
7、进一步地，双d线圈由两个方形线圈并排铺设。
8、进一步地，铁基纳米晶带和有机绝缘薄膜交错叠压，层叠方向与主磁通方向相互垂直。
9、进一步地，采用铁基纳米晶带和有机绝缘薄膜层叠组成磁芯，利用铁基纳米晶的高导电性作为多层薄膜电容器的电极，每个纳米晶层之间的有机绝缘薄膜被用作电介质层，构成谐振电容，从而将电容集成到磁芯中，实现电容电感一体化。
10、进一步地，有机绝缘薄膜为聚酯薄膜或聚亚酰胺薄膜。
11、进一步地，铁基纳米晶和有机绝缘薄膜制成带状形状。
12、进一步地，铁基纳米晶带材的厚度为16～18μm，有机绝缘薄膜带的厚度为10～30μm。
13、进一步地，利用铁基纳米晶带作为多层薄膜电容器的电极，每个纳米晶层之间的有机绝缘薄膜被用作电介质层，构成谐振电容；相邻的铁基纳米晶带材之间实施水平偏移放置，构建多层薄膜电容器，奇数的纳米晶层作为正电极，偶数的纳米晶层作为负电极，通过改变不同有机绝缘薄膜材料或改变其自身厚度调整电容容值。
14、进一步地，负载为纯阻性负载、阻感性质或者阻容性质负载。
15、进一步地，负载为纯阻性负载、阻感性质或者阻容性质负载。
16、与现有的技术相比，本专利技术的有益效果为：
17、利用铁基纳米晶带状磁芯的低磁滞损失和高磁饱和度的特点作为无线电能传输系统中的磁芯，同时铁基纳米晶带的高导电性能作为多层薄膜电容器的电极加以利用，每个纳米晶层之间的有机绝缘薄膜被用作电介质层，构成无线电能传输系统中的谐振电容，从而将无线电能传输系统中昂贵且体积庞大的谐振补偿电容消除了，大大提高了系统的功率密度。铁基纳米晶的低磁滞损失和高磁饱和度的特点也使得系统的传输功率能进一步得到提高。
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1.一种基于铁基纳米晶磁芯的容感一体化磁耦合机构，其特征在于，包括发射侧磁耦合机构、接收侧磁耦合机构；电能通过发射侧磁耦合机构产生的交变磁场传递到接收侧磁耦合机构；
2.根据权利要求1所述的一种基于铁基纳米晶磁芯的容感一体化磁耦合机构，其特征在于，双D线圈由利兹线绕制而成。
3.根据权利要求1所述的一种基于铁基纳米晶磁芯的容感一体化磁耦合机构，其特征在于，双D线圈由两个方形线圈并排铺设。
4.根据权利要求1所述的一种基于铁基纳米晶磁芯的容感一体化磁耦合机构，其特征在于，铁基纳米晶带和有机绝缘薄膜交错叠压，层叠方向与主磁通方向相互垂直。
5.根据权利要求1所述的一种基于铁基纳米晶磁芯的容感一体化磁耦合机构，其特征在于，采用铁基纳米晶带和有机绝缘薄膜层叠组成磁芯，利用铁基纳米晶的高导电性作为多层薄膜电容器的电极，每个纳米晶层之间的有机绝缘薄膜被用作电介质层，构成谐振电容，从而将电容集成到磁芯中，实现电容电感一体化。
6.根据权利要求1所述的一种基于铁基纳米晶磁芯的容感一体化磁耦合机构，其特征在于，有机绝缘薄膜为聚酯薄膜或聚亚
7.根据权利要求6所述的一种基于铁基纳米晶磁芯的容感一体化磁耦合机构，其特征在于，铁基纳米晶和有机绝缘薄膜制成带状形状。
8.根据权利要求6所述的一种基于铁基纳米晶磁芯的容感一体化磁耦合机构，其特征在于，铁基纳米晶带材的厚度为16～18μm，有机绝缘薄膜带的厚度为10～30μm。
9.根据权利要求1～8任一项所述的一种基于铁基纳米晶磁芯的容感一体化磁耦合机构，其特征在于，利用铁基纳米晶带作为多层薄膜电容器的电极，每个纳米晶层之间的有机绝缘薄膜被用作电介质层，构成谐振电容；相邻的铁基纳米晶带材之间实施水平偏移放置，构建多层薄膜电容器，奇数的纳米晶层作为正电极，偶数的纳米晶层作为负电极，通过改变不同有机绝缘薄膜材料或改变其自身厚度调整电容容值。
10.根据权利要求9所述的一种基于铁基纳米晶磁芯的容感一体化磁耦合机构，其特征在于，负载为纯阻性负载、阻感性质或者阻容性质负载。
...【技术特征摘要】
1.一种基于铁基纳米晶磁芯的容感一体化磁耦合机构，其特征在于，包括发射侧磁耦合机构、接收侧磁耦合机构；电能通过发射侧磁耦合机构产生的交变磁场传递到接收侧磁耦合机构；
2.根据权利要求1所述的一种基于铁基纳米晶磁芯的容感一体化磁耦合机构，其特征在于，双d线圈由利兹线绕制而成。
3.根据权利要求1所述的一种基于铁基纳米晶磁芯的容感一体化磁耦合机构，其特征在于，双d线圈由两个方形线圈并排铺设。
4.根据权利要求1所述的一种基于铁基纳米晶磁芯的容感一体化磁耦合机构，其特征在于，铁基纳米晶带和有机绝缘薄膜交错叠压，层叠方向与主磁通方向相互垂直。
5.根据权利要求1所述的一种基于铁基纳米晶磁芯的容感一体化磁耦合机构，其特征在于，采用铁基纳米晶带和有机绝缘薄膜层叠组成磁芯，利用铁基纳米晶的高导电性作为多层薄膜电容器的电极，每个纳米晶层之间的有机绝缘薄膜被用作电介质层，构成谐振电容，从而将电容集成到磁芯中，实现电容电感一体化。
6.根据权利要求1所述的一种基于...
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