[发明专利]应用于WPT系统的松耦合变压器结构及其LCC-S补偿方法

说明书

本发明提供了应用于WPT系统的松耦合变压器结构及其LCC‑S补偿方法。该松耦合变压器结构可以设置成多端轴式变压器或者端面变压器组合，多端轴式变压器包括同轴线的内轴铁心、外轴铁心、原边线圈和副边线圈，内轴铁心的结构为外壁带有多个外槽的圆管，外轴铁心的结构为内壁带多个内槽的圆管，原边线圈绕于内轴铁心的外槽内，副边线圈缠绕于外轴铁心的内槽内。本发明能做到提高各个线圈产生的磁通的利用率，其传输的功率相比于多个单端松耦合变压器简单相加更大；在传输同样功率的情况下，使用的铁心材料更少，即减小变压器在重量；进一步的，不同线圈可以通过互联来实现变比的改变，使其应用场景更加广泛。

技术领域

本发明属于无线输电技术领域，具体涉及应用于WPT系统的松耦合变压器结构及其LCC-S补偿方法。

背景技术

无线电能传输(Wireless Power Transmission，WPT)技术摆脱了传统输电技术中导线的束缚，实现了电能的无物理接触传输，具有低磨损率、低短路率、安全性能高等优势。电磁感应式无线输电已经成为WPT技术的研究热点之一，电磁感应式无线电能传输系统的传输功率主要由松耦合变压器的传输特性决定，目前学者主要聚焦于单对原副线圈的单端变压器WPT系统的研究，然而单个变压器传输功率极其有限，限制了无线输电的推广应用，亟待更大功率WPT系统的提出与研究。

发明内容

本发明是针对现有电磁感应式WPT技术的单体传输功率不足，提供一种应用于WPT系统的大额传输功率的松耦合变压器结构，松耦合变压器结构可以设置成多端轴式变压器或者端面变压器组合，并提出了适用于松耦合变压器的LCC-S补偿方法。

为了克服现有技术存在的一系列缺陷，本发明的目的在于针对上述问题，提供应用于WPT系统的松耦合变压器结构，包括多端轴式变压器，所述多端轴式变压器包括同轴线的内轴铁心1、外轴铁心2、原边线圈Ⅰ3和副边线圈Ⅰ4，其特征在于，所述内轴铁心1的结构为外壁带有多个外槽的圆管，所述外轴铁心2的结构为内壁带多个内槽的圆管，所述原边线圈Ⅰ3绕于内轴铁心1的外槽内，所述副边线圈Ⅰ4缠绕于外轴铁心2的内槽内。

优选的，所述内轴铁心1的外槽槽宽相等，每个外槽的两端为内轴铁心1的外凸起结构，且两个相邻外槽之间只有一个外凸起结构；所述外轴铁心2的内槽槽宽与内轴铁心1的外槽槽宽相等，每个内槽两端为外轴铁心2的内凸起结构，且两个相邻的内槽之间只有一个内凸起结构。

优选的，所述内轴铁心1的外凸起都与外轴铁心2的内凸起一一对应设置，且相对应的外凸起和内凸起位于同一个垂直于轴线的水平面上；相对应的外凸起和内凸起之间为铁心气隙(7)。

优选的，所述内轴铁心1的外凸起和所述外轴铁心2的内凸起上均分别开设有对称设置的进线柱孔5和出线柱孔6，其中，在同一个水平面上，位于外凸起上进线柱孔5和出线柱孔6的圆心连线重合于位于内凸起上进线柱孔5和出线柱孔6的圆心连线并与内轴铁心1的轴线相交；内轴铁心1和外轴铁心2的进线柱孔5和出线柱孔6的轴线均与内轴铁心1的轴线平行。

优选的，原边线圈Ⅰ3分别通过内轴铁心1外凸起的进线柱孔5和出线柱孔6入线和出线，副边线圈Ⅰ4分别通过外轴铁心2内凸起的进线柱孔5和出线柱孔6入线和出线，其中，原边线圈Ⅰ3的进线柱孔5靠近副边线圈Ⅰ4的出线柱孔6，原边线圈Ⅰ3的出线柱孔6靠近副边线圈Ⅰ4的进线柱孔5。

优选的，对于相邻的两组原副线圈对，若其在中间凸起处的磁感线为同方向，则两组原副线圈对中间的凸起厚度大于位于上方的一组原副线圈对的上侧凸起的厚度；对于相邻的两组原副线圈对，若其在中间凸起处的磁感线为反方向，则两组原副线圈对中间的凸起厚度小于位于上方的一组原副线圈对的上侧凸起的厚度。