[发明专利]一种大功率无线充电磁耦合机构及其电能传输系统

说明书

本发明公开了一种大功率无线充电磁耦合机构及其电能传输系统，属于无线充电领域。磁耦合机构包括原边机构和副边机构，原边机构和副边机构完全对称。原边机构由下至上依次是铝壳散热罩、风机、散热器组件、磁芯组件、绝缘板组件、线圈层、硅胶层和绝缘压板，超过百千瓦功率在原边机构和副边机构进行无线传输。本发明中无线充电磁耦合机构应用于高能量密度传输场景，原边机构和副边机构在远距离下仍能保持高耦合系数水平，减少了无线充电过程中的能量损耗，同时拥有优异的散热性能和磁屏蔽性能，实现了大功率无线充电的轻量化。

技术领域

本发明属于无线充电技术领域，更具体地，涉及一种大功率无线充电磁耦合机构及其电能传输系统。

背景技术

电磁感应式无线充电在电动交通工具中已经得到广泛成熟的应用，但目前功率只有千瓦级。针对功率超过百千瓦的大功率无线充电系统，要求无线充电磁耦合机构具有较高的功率密度，以及紧凑简单的结构，对系统稳定性要求较高，同时为了减少漏磁，对磁屏蔽的要求也更高。

目前大功率无线充电的磁耦合机构多采用平板结构，即采用圆形线圈背部贴合一整块平面磁芯的做法，这种结构方式结构简单，传输效率和抗偏移特性较好，但是由于其没有充分利用耦合机构的高度，加强耦合机构高度方向的磁场，导致耦合机构尽管可以做到较薄，但是其面积太大，功率密度较低，损耗较大，磁屏蔽效果较差，同时也大多没有考虑磁耦合机构的散热问题。由此可见，现有的大功率无线充电磁耦合机构在结构方面还需改进。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种大功率无线充电磁耦合机构及其电能传输系统，其目的在于提供一种适用于功率超过百千瓦的大功率无线充电的磁耦合机构。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种大功率无线充电磁耦合机构，包括：对称分布的原边机构和副边机构；所述原边机构包括从下至上依次分布的散热器组件、磁芯组件、绝缘板组件、线圈层、硅胶层和绝缘压板；

散热器组件设置有凹槽，磁芯组件嵌于凹槽内；绝缘板组件固定于磁芯组件层和线圈层之间，实现电气绝缘；硅胶层设置在线圈层和绝缘压板之间，用于绝缘和散热；绝缘压板用于防尘防水；

其中，磁芯组件采用分层结构，由标准长方体铁氧体磁芯堆叠而成，按磁感应曲线方向排列，根据线圈层不同位置的磁场强度设置不同的厚度；线圈层采用利兹线缠绕，由两个八字型结构的椭圆线盘上下堆叠而成；线圈层内形成交流电流进行无线功率传输。

进一步地，所述磁芯组件为三层结构；最下层和中间层为完整立方体结构；最下层厚度最大，中间层厚度最小；中间层宽度大于最下层；最上层由两个小立方体凸台组成，分别设置于线圈层磁场最强的位置。

进一步地，绝缘板组件采用环氧树脂材料，对应磁芯组件中的两个立方体凸台位置设置有通孔，使绝缘板组件与磁芯组件完全贴合。

进一步地，所述机构还包括：铝壳散热罩和风机；

多个风机嵌于散热器组件内，用于机构中的热量排出；

所述铝壳散热罩完全包裹多个风机和散热器组件，用于机构的固定、机械防护和磁屏蔽。

进一步地，散热器组件背面装有插片，便于热量排出；侧面打有螺孔，用于固定风机和铝壳散热罩。

进一步地，绝缘压板采用环氧树脂材料。

按照本发明的另一方面，提供了一种大功率无线充电磁耦合机构的电能传输系统，包括上述大功率无线充电磁耦合机构、直流电源、高频逆变器、原边机构补偿电容、副边机构补偿电容、高频整流器和负载；

所述直流电源与高频逆变器一端连接，用于提供大功率电能；高频逆变器另一端与原边结构补偿电容连接，将直流电源提供的直流电压转换为高频交流电压；