[发明专利]基于港口岸电的多相紧耦合无线充电耦合装置及系统

说明书

本发明公开了一种基于港口岸电的多相紧耦合无线充电耦合装置及系统，发射端设置呈矩形插槽结构，在矩形插槽结构的底面和四周侧面上分别设置一个发射线圈；接收端设置呈矩形插头结构，在矩形插头结构的顶面和四周侧面上分别设置一个接收线圈，矩形插头结构与矩形插槽结构的形状和尺寸相匹配，当矩形插头结构插入矩形插槽结构中时，每一个面上的发射线圈与对应的一个面上的接收线圈耦合实现无线能量传输。其效果是：避免传统船舶无线充电由于水流波动导致的原副边相对位置改变使得耦合机构互感变化和系统传输功率波动，且磁场分布相对集中，有效避免能量传输过程中对其它电子设备造成干扰。

技术领域

本发明涉及无线能量传输技术，具体地说，涉及一种基于港口岸电的多相紧耦合无线充电耦合装置及系统。

背景技术

随着我国经济的发展，交通运输、海上作业和旅游观光等行业发展越来越快，传统船舶采用燃油提供动力，其排放量大、污染重等特点严重阻碍了行业可持续发展。特别是船舶停靠港口作业期间，为了维持生产生活需要，就需要开动船上的辅助发电机发电以提供必要的动力，由此会产生大量的有害物质排放。根据统计，船舶靠港停泊期间由其辅助发电机所产生的碳排量占港口总排碳量的40％至70％，是影响港口及所在城市空气质量的重要因素。因此，为了降低船舶靠岸期间造成的污染，打造绿色港口，国内部分港口已经在推行船舶岸电技术。

船舶岸电充电装置是为了保证船舶在海上航行时各个用电设备能够正常工作，目前大部分系统都是采用的低压供电，因为其电源质量高，技术相对容易实现，且成本较低，成为目前国内大多数船舶岸电供电系统的首选。

然而，传统的船舶停靠码头时，都会进行系缆作业，固定船舶，当船舶需要充电时，通过岸上电缆连接即可为船舶供电，但是由于近岸设备所处环境空气潮湿，有线连接的方式容易造成接插件的磨损，易产生电火花，长期使用可能导致接触不良或是漏电，严重还可能造成船上设备短路损坏，甚至威胁工作人员的安全，因此对绝缘保护等级要求较高。此外，有线缆连接方式还存在零电位不同的风险，会导致船体和水发生电解作用，损坏船体。

相较于通过有线进行的充电方式，无线电能传输具有安全便捷，适应潮湿环境的优点，目前的无线电能传输的方式主要以磁场作为能量传输的介质，电感线圈将电能转换为磁能从发射端传递到接收端，然后转换为电能为电池充电，但用于船舶的无线电能传输系统传输效率易受以下两方面的影响：一是船舶容易波动移位，当发射端与接收端产生错位时，导致传输效率下降。此外，普通耦合机构磁场分布比较发散，单一线圈传输功率有限，而且容易对船舶上的电子设备产生电磁干扰，影响设备的正常运行甚至导致设备失效。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明首先提供一种基于港口岸电的多相紧耦合无线充电耦合装置，采用插拔式结构进行发射端与接收端的配合，限定耦合线圈的相对位置，避免传统船舶无线充电由于水流波动导致的原副边相对位置改变使得耦合机构互感变化和系统传输功率波动，耦合机构设置多个线圈，且磁场分布相对集中，有效避免能量传输过程中对其它电子设备造成干扰。

为实现上述目的，本发明所采用的具体技术方案如下：

一种基于港口岸电的多相紧耦合无线充电耦合装置，包括发射端和接收端，其关键在于：所述发射端设置呈矩形插槽结构，在所述矩形插槽结构的底面和四周侧面上分别设置一个发射线圈；所述接收端设置呈矩形插头结构，在所述矩形插头结构的顶面和四周侧面上分别设置一个接收线圈，所述矩形插头结构与所述矩形插槽结构的形状和尺寸相匹配，当所述矩形插头结构插入所述矩形插槽结构中时，每一个面上的发射线圈与对应的一个面上的接收线圈耦合实现无线能量传输。

可选地，在所述矩形插槽结构内部的每个角上倾斜设置有一块限位板，在所述矩形插头结构外侧的每个角上倾斜开设有一条与所述限位板相适应的限位槽。

可选地，所述矩形插槽结构和所述矩形插头结构的端部外轮廓呈正方形，所述限位板和所述限位槽在对应角落呈45°倾斜设置。

可选地，所述限位板采样铝质材料制作。