[发明专利]一种具有屏蔽功能的Halbach型耦合器

说明书

本发明涉及一种具有屏蔽功能的Halbach型耦合器。该耦合器由一个发射端和一个接受端构成，其中发射端和接受端分别由两个主线圈和三个辅助线圈组成。发射端和接受端的五个线圈分别按照不同的Halbach阵列的顺序排列。在无线输电系统工作时，由于主线圈和辅助线圈产生磁场的叠加作用，使得该耦合器内部的耦合磁场增强，耦合器外部两侧的磁场减弱，从而即增加了发射端和接受端的耦合程度，又达到了磁屏蔽的目的。

技术领域

本发明属于无线输电技术领域

背景技术

无线输电技术作为一种理想的电能传输方式，可以实现在非接触条件下把能量从电源侧向设备侧传输。由于其具有安全、可靠、灵活等优势，因此其被广泛应用于各种电能传输过程中，如手机充电，电动汽车充电、无人机充电等。

无线输电系统在工作过程中容易产生漏磁，进而导致能量传输效率的降低。同时，无线输电系统的磁通影响范围较大，当磁通穿过其他金属器件时，会产生涡流损耗，降低能量传输效率。大部分学者采用在耦合机构中添加铁氧体等导磁材料实现无线传能系统的磁屏蔽，这就不可避免的导致无线传能系统制造成本的增加，耦合机构重量的增加。

综上所述，提出一种具有磁屏蔽功能的耦合器显得尤为重要。

发明内容

未解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种具有屏蔽功能的Halbach型耦合器，其特征在于，包括：

发射端：包括两个主线圈和三个辅助线圈；

接收端：包括两个主线圈和三个辅助线圈；

发射端和接受端的五个线圈均按照Halbach阵列的顺序排列。

在上述的一种具有屏蔽功能的Halbach型耦合器，发射端包括线圈A、线圈B、线圈C、线圈D和线圈E；其中线圈B和线圈D为主线圈，线圈A、线圈C和线圈E为辅助线圈，五个线圈按照Halbach阵列的顺序排列，同时使其首尾相接，组成发射端。

在上述的一种具有屏蔽功能的Halbach型耦合器，接收端包括线圈A1、线圈B1、线圈C1、线圈D1和线圈E1；其中线圈B1和线圈D1为主线圈，线圈A1、线圈C1和线圈E1为辅助线圈，五个线圈按照逆向Halbach阵列的顺序排列，同时使其首尾相接，组成接收端。

在上述的一种具有屏蔽功能的Halbach型耦合器，对于发射端和接收端的Halbach阵列，在某一瞬间，根据右手螺旋定则，保证线圈内部产生的磁场的方向是右、上、左、下、右，或反向。

在上述的一种具有屏蔽功能的Halbach型耦合器，对于发射端和接收端的逆向Halbach阵列，在某一瞬间，根据右手螺旋定则，保证线圈内部产生的磁场的方向是左、上、右、下、左，或反向。

附图说明

图1是具有磁屏蔽功能的Halbach型耦合器整体结构图。

图2是发射端结构及其内部电流流向。

图3是接收端结构及其内部电流流向。

图4是发射端内部磁场方向。

图5是接收端内部磁场方向。

图6是耦合器工作时内部磁场方向及磁场削弱部位。

图7是发射线圈尺寸参数示意图。

具体实施方式

如图1-5所示，该耦合器有发射端5和接收端6组成，其中发射端5和接受端6分别由两个主线圈1、3和三个辅助线圈2、4组成。发射端和接受端的五个线圈分别按照不同的Halbach阵列的顺序排列。