[发明专利]基波-谐波双通路并行感应无线电能传输系统的磁路耦合机构

说明书

本发明公开了一种基波‑谐波双通路并行感应无线电能传输系统的磁路耦合机构，包括原边能量发射部分和副边能量拾取部分，原边能量发射部分和副边能量拾取部分相对设置且相互平行；原边能量发射部分和副边能量拾取部分均为三层结构，具体为磁芯层、基波线圈层和谐波线圈层，磁芯层是由结构尺寸相同的一组铁氧体条组成的网格结构，基波线圈层和谐波线圈层均是由两个间隔设置的结构尺寸相同的矩形线圈组成，基波线圈层和谐波线圈层正交叠放。该磁路机构具有较高的耦合系数，而且可以使基波‑谐波双通路并行感应无线电能传输系统中基波能量通路与谐波能量通路的磁路机构互不影响，从而使基波‑谐波双通路并行感应无线电能传输系统正常稳定工作。

技术领域

本发明涉及一种基波-谐波双通路并行感应耦合无线电能传输系统的磁路耦合机构，属于无线电能传输技术。

背景技术

无线电能传输技术(Wireless Power Transfer，简称WPT)最早诞生于十九世纪的美国，其是一种借助空间无形软介质(如磁场、电场、激光、微波等)，实现电能由源设备传递至受电设备的全新电能接入模式。该技术实现共受电设备之间电气隔离，因此从根本上杜绝了传统有线供电模式带来的器件磨损、接触不良、接触火花等问题，是一种洁净、安全、灵活的新型供电模式，被美国《技术评论》杂志评选为未来十大科研方向之一。

基于电磁感应耦合原理的无线电能传输(Inductive Coupled Power Transfer，简称ICPT)技术以其功率传输容量大、效率高等特点，得到广泛的关注与研究，现有的ICPT技术都是以高频逆变器输出方波中的基波分量进行能量传输，但其会存在一些如输出电压调节范围不够宽、调压精度及系统效率不够高等问题。因此基于谐波的高频特性与能量特性、一种基波-谐波双通路并行感应耦合无线电能传输系统被提出，通过在逆变器输出之后建立基波能量通路与谐波能量通路，对逆变方波中的基波及谐波分量进行提取、利用，通过谐波能量通路的加入，不仅提高了整个系统的调压范围，而且利用谐波传输能量可以提高系统传输效率。该系统与常规基波通路单独工作方式相比，还可以解决传统移相控制方式中移相角不能过小的技术难题，使系统输出电压可以从零开始调节，增大系统电压调节精度。

无线电能传输系统中磁路耦合机构性能的好坏直接表征了无线电能传输系统的优劣，因此无线电能传输系统中磁路机构的研究设计就变得尤为重要，衡量无线电能传输磁路耦合机构性能最关键的指标就是耦合系数k，它可以考量一个磁路机构的耦合程度，k值越大表明磁路机构耦合越紧密，磁路耦合机构效率也就越高。

但在基波-谐波双通路并行感应耦合无线电能传输系统中，存在一个亟待解决的问题，就是基波能量通路的磁路耦合机构与谐波能量通路的磁路耦合磁路机构之间不能存在耦合关系或耦合关系很小，可以忽略不计，否则其会使整个系统无法正常运行。因此为使系统可以正常稳定工作，其原副边磁路耦合机构的设计不仅要具有较高的k值，而且使基波能量通路的磁路耦合机构与谐波能量通路的磁路耦合机构之间的影响很小，以至于其可以忽略不计。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基波-谐波双通路并行感应耦合无线电能传输系统的磁路耦合机构，该机构不但具有较高的耦合系数，而且可以消除基波-谐波双通路并行感应耦合无线电能传输系统中基波能量通路磁路耦合机构与谐波能量通路磁路机构之间的影响，从而使整个系统可以正常稳定工作。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基波-谐波双通路并行感应无线电能传输系统的磁路耦合机构，包括原边能量发射部分和副边能量拾取部分，原边能量发射部分和副边能量拾取部分相对设置且相互平行；原边能量发射部分和副边能量拾取部分均为三层结构，具体为磁芯层、基波线圈层和谐波线圈层，基波线圈层和谐波线圈层均由利兹线绕制而成，磁芯层是由结构尺寸相同的一组铁氧体条组成的网格结构，基波线圈层和谐波线圈层均是由两个间隔设置的结构尺寸相同的矩形线圈组成，基波线圈层和谐波线圈层正交叠放。