[发明专利]一种基于磁性液体的磁耦合机构及电动大巴无线充电系统

说明书

本发明涉及一种基于磁性液体的磁耦合机构及电动大巴无线充电系统，涉及能量传输及无线充电领域。包含对称设置的一次侧U形铁芯和二次侧U形铁芯；二次侧U形铁芯设置在电动大巴内部并绕有二次侧线圈，二次侧线圈用于向电动大巴的电池组充电；一次侧U形铁芯设置在电动大巴外部，用于与二次侧U形铁芯耦合，一次侧U形铁芯上绕有一次侧线圈，用于与二次侧线圈进行功率交换；一次侧U形铁芯和二次侧U形铁芯之间还设置有两个磁流体装置，在一次侧U形铁芯和二次侧U形铁芯通过磁耦合进行能量传输时，一次侧U形铁芯和二次侧U形铁芯的两端通过磁流体实现柔性连接。本发明在不改变一次侧线圈匝数和电流的情况下，产生更大的磁通密度，大幅度提高磁耦合效率。

技术领域

本发明涉及能量传输及无线充电领域，涉及一种基于磁性液体的磁耦合机构及电动大巴无线充电系统。

背景技术

在无线能量传输领域，能量的大容量，高效率的快速传输一直是科研工作者的追求目标。当今的无线传能方式主要有感应耦合式、磁共振式、电场感应式、微波以及激光。电场感应式的传输方式对人体辐射较大，应用领域受到限制；微波以及激光适用于远距离的能量传输，由于电磁波在空气中的远距离传输会大幅度衰减，所以传输容量受限；由于感应耦合式和磁共振式的无线传能方式更有希望在人们的日常生活中得到普及，所以目前二者是无线传能领域的研究热点。

对于感应式耦合和磁共振两种无线传能方式，就目前的研究成果来看，虽然取得了较大的研究进展，但仍然有很多瓶颈需要突破，其中着重需要解决的问题是增大能量的传输容量、效率以及减小充电时间。无线传能领域的科学工作者从各个方面寻求解决上述问题的方法，诸如改善一二次线圈的结构，加中继线圈，降低磁场频率，但都没有取得实质性的效果。问题的核心在于磁路结构，即一二次线圈之间存在空气间隙。根据磁路理论，当整个磁回路存在很小间距的空气间隙时，整个磁回路的磁阻会迅速增加，为了得到较大的磁通量，必须增大整个回路的磁动势，而增大磁动势的方法有两个，即增大一次线圈的线圈匝数，其次是增大励磁电流。前者会使整个无线传能装置的体积增大、成本增加，而后者则会增大系统损耗，降低能量传输效率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于磁性液体的磁耦合机构及电动大巴无线充电系统，从而实现不改变一次侧线圈匝数和电流的情况下，产生更大的磁通密度，大幅度提高磁耦合效率。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于磁性液体磁耦合的磁耦合机构，包含对称设置的一次侧U形铁芯和二次侧U形铁芯；所述一次侧U形铁芯和二次侧U形铁芯分别绕制有一次侧线圈和二次侧线圈；

所述一次侧U形铁芯的两端上均设置有一容器，所述容器用于盛放磁流体；

当所述一次侧线圈和二次侧线圈进行能量传输时，所述容器中的磁流体将所述一次侧U形铁芯和二次侧U形铁芯的两端分别连接起来，形成磁通路。

一种电动大巴无线充电系统，包含磁耦合机构；所述磁耦合机构的二次侧U形铁芯设置在电动大巴内部，所述二次侧U形铁芯上绕有二次侧线圈，所述二次侧线圈用于向电动大巴的电池组充电；

所述磁耦合机构的一次侧U形铁芯设置在电动大巴外部，用于与所述二次侧U形铁芯耦合，所述一次侧U形铁芯上绕有一次侧线圈，用于与所述二次侧线圈进行功率交换；

在电动大巴进行充电时，所述磁耦合机构的磁流体将所述一次侧U形铁芯和二次侧U形铁芯的两端分别磁连通。

进一步，所述磁耦合机构的容器分别固接于所述一次侧U形铁芯的两端，所述一次侧U形铁芯的两端均贯穿所述容器的下表面，所述一次侧U形铁芯的两端的上表面均低于所述容器的上表面。

进一步，所述一次侧U形铁芯和二次侧U形铁芯均由非晶纳米晶合金材料制成，具有相同的形状和尺寸。

进一步，所述二次U形铁芯设置在电动大巴的底盘上，并且所述二次侧U形铁芯的两端有凸出。