[发明专利]基于金属转轴的感应供电线圈装置

说明书

本发明提供了一种基于金属转轴的感应供电线圈装置，包括发射线圈、接收线圈、导磁屏蔽材料、U型高导磁芯以及金属转轴，其中：所述发射线圈绕制于所述U型高导磁芯上；所述导磁屏蔽材料覆于所述金属转轴上表面；所述发射接收线圈绕制于所述导磁屏蔽材料上；所述U型高导磁芯与所述金属转轴存在间隙，U型高导磁芯的开口朝向所述金属转轴。本发明通过导磁材料覆于金属转轴上，阻滞发射线圈产生的磁力线向金属转轴传播，减小金属的涡流损耗；本发明的发射线圈和接收线圈的距离相近，减少了磁力线在空气中的漏磁；本发明的发射线圈采用三段式按照U型高导磁芯的外形绕制，且U型高导磁芯两侧的发射线圈的绕制方向相反，极大减少了磁力线的泄露。

技术领域

本发明涉及感应供电技术领域，具体地，涉及基于金属转轴的感应供电线圈装置。

背景技术

感应供电具有安全、方便、环保等特点，在很多工业应用中越来越受到重视。感应供电技术涉及到电力电子技术、磁耦合技术、自动控制理论、通信协议等多方面内容。近年来，作为感应供电技术的一个重要应用——解决在移动和高速旋转环境下设备的用电和通信问题得到了极大的推动，国内外各大研究机构都纷纷加入到这项技术的研究中来。

由于电感耦合无线电能传输系统中发射线圈和接收线圈是相互分离的，中间存在较大的间隙(根据介质不同，其磁路也不同)，因此发射线圈和接收线圈会存在较大的漏感，系统的耦合系数K比较低。为了提高电感耦合无线电能传输效率，可以通过增加发射线圈的电流，但这样做就会到导致整个系统重量、体积、成本增加。高速旋转的金属轴在交变磁场中会产生很大的涡流损耗，从而影响到系统的供能效率，同时由于涡流损耗，也会影响到系统的耦合系数，且不能够采用传统的同轴线圈感应结构。采用在金属轴外面包覆柔性导磁材料的磁屏蔽技术可以阻滞磁力线向金属轴的传播，从而减小金属涡流损耗，提高耦合系数。但仅仅通过屏蔽磁力线来提高耦合系数的方法得到的效果有限，需要在引导磁力线的方面采取一些技术措施来改善系统的耦合系数。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于金属转轴的感应供电线圈装置。

根据本发明提供的一种基于金属转轴的感应供电线圈装置，包括发射线圈、接收线圈、导磁屏蔽材料、U型高导磁芯以及金属转轴，其中：所述发射线圈绕制于所述U型高导磁芯上；所述导磁屏蔽材料覆于所述金属转轴上表面；所述接收线圈绕制于所述导磁屏蔽材料上；所述U型高导磁芯与所述金属转轴存在间隙，U型高导磁芯的开口朝向所述金属转轴。

优选地，所述发射线圈自U型高导磁芯的一端开始沿U型高导磁芯本体呈螺旋状绕制，自U型高导磁芯的另一端绕制结束。

优选地，所述发射线圈呈三段式绕制于所述U型高导磁芯的两侧以及中间端，所述U型高导磁芯的两侧和U型高导磁芯的中间段的线圈匝数比为2:1。

优选地，所述U型高导磁芯的两侧的发射线圈的绕制方向保证三段线圈的瞬时磁力线的方向一致。

优选地，所述U型高导磁芯与所述金属转轴的间隙长度在1mm和9cm之间。

优选地，所述导磁屏蔽材料包括柔性导磁片。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明通过导磁材料覆于金属转轴上，阻滞发射线圈产生的磁力线向金属转轴传播，减小金属的涡流损耗，提高耦合系数；

2、本发明的发射线圈和接收线圈的距离相近，减少了磁力线在空气中的漏磁；

3、本发明的发射线圈采用三段式按照U型高导磁芯的外形绕制，且U型高导磁芯两侧的发射线圈的绕制方向相反，极大减少了磁力线的泄露。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：