[发明专利]应用于移动运输设备无线供电的线圈自去耦双相接收装置

说明书

技术领域

本发明属于磁耦合谐振式无线电能传输技术领域。

背景技术

随着低碳环保、绿色节能意识的增强，越来越多的移动运输设备采用电能作为其动力来源，常见的供电方式有滑动接触式、电缆拖链式和电池供电式三种。其中，滑动接触方式安全可靠性低，维护成本高，电缆拖链式对移动距离有严格限制，使用环境非常有限。在对设备的灵活性要求较高的场合，通常是用电池供电的方式。而电池供电方式存在两种缺点，一种是存在电池的体积、重量、价格、材料、安全、充电速度、寿命等多方面问题，还有电池的生产过程属于高污染、耗费资源、破坏生态环境的过程，这些缺点给电动汽车的产业化带来困难。另一种是地面上的充电基础设施问题，一方面表现在由于充电时间长，需要大量的充电或换电设施，这些设施需要占用大量的地面面积，同时需要频繁维护，另一方面表现在设备需要频繁的停下充电，较低了设备的运行效率。而利用无线电能传输技术刚好能够解决这些问题。

移动运输设备无线供电系统可以使设备在工作中可以实时供电或者为电池补充电能。该技术不仅可以大幅度甚至无限制的提高设备的续航时间，而且设备上需携带的动力电池的数量也可以大幅度降低，甚至可以完全不需要电池，地面上将不再有充电站、换电站。所有供电设施均在地面以下。设备不要再存在充电问题，电能问题均由地面下的供电网络自动解决。而在实现对移动运输设备无线供电中，无线电能传输结构对系统的性能及建设成本起到极其重要的作用，这些性能包括供电效率、最大传输能力、空气间隔、侧移能力、耐久度、电磁辐射强度、对环境影响程度等等多个方面。如何通过对供电轨道铁氧体磁芯结构以及电能接收装置的结构进行合理的设计，从而改善上述性能，是本领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是解决现有的移动运输设备的电力供给安全可靠性低、维护成本高、供电效率低的问题，提出了应用于移动运输设备无线供电的线圈自去耦双相接收装置。

应用于移动运输设备无线供电的线圈自去耦双相接收装置，该线圈自去耦双相接收装置配合双极型供电轨道实现无线电能传输；它包括一块平板磁芯4和2n个接收线圈，n大于等于1；

2n个接收线圈依次沿实际运动方向平铺排列，后一个接收线圈的前端压在前一个接收线圈的后端，且重叠区域等宽，平铺后的2n个接收线圈放置在平板磁芯4的上表面；且平板磁芯4至少覆盖2n个接收线圈的内边缘围成的区域；

从一侧算起，第1个接收线圈、第3个接收线圈、第5个接收线圈，……，及第2n-1个接收线圈组成第1相接收线圈1，第1相接收线圈1内的相邻两个接收线圈按异名端依次串接；

第2个接收线圈、第4个接收线圈、第6个接收线圈，……，及第2n个接收线圈组成第2相接收线圈2，第2相接收线圈2内的相邻两个接收线圈按异名端依次串接；

重叠区域的宽度为单个接收线圈的宽度的1/3～1/2之间。

相邻两个接收线圈的中心距离D为与线圈自去耦双相接收装置配合的双极型供电轨道中的相邻两个磁极的中心距离的1/2。

接收线圈采用LITZ线或者多股绝缘漆包线绕制。

应用于移动运输设备无线供电的线圈自去耦双相接收装置，线圈自去耦双相接收装置与双极型供电轨道配合使用，完成无线供电；双极型供电轨道包括供电线缆、磁极和铁氧体磁芯，磁极位于铁氧体磁芯上，供电线缆缠绕在磁极上，且相邻磁极上的磁场方向相反；发射线圈与原边补偿电容串联，利用高频逆变电源进行供电；

它还包括第1相谐振补偿电容5、第2相谐振补偿电容6和两个整流桥7；

第1相接收线圈1与第1相谐振补偿电容5串联，第1相谐振补偿电容5连接一个整流桥7；

第2相接收线圈2与第2相谐振补偿电容6串联，第2相谐振补偿电容6连接另一个整流桥7；

两个整流桥7串接后作为应用于移动运输设备无线供电的线圈自去耦双相接收装置的输出端。

本发明所述的接收装置配合双极型发射导轨(发射装置)进行电能的无线传输，要求导轨相邻磁极上磁场方向相反。接收装置结合发射装置工作时，交变的电流通过供电线缆在相邻的磁极上产生实时相反的交变的磁场，发射装置与接收装置通过磁场耦合作用即能实现电能的无线传输。

本发明的有益效果为：本发明的接收装置中，两相接收线圈利用线圈部分重叠的方式，通过合理设计线圈位置与尺寸，实现两相线圈的耦合系数为零，保证两相接收线圈谐振时不会相互影响。

与现有技术相比，本发明有以下优点：

1、接收装置沿供电轨道移动时，不存在功率零点，传输功率波动范围小；