[发明专利]一种用于电动汽车供电的无线能量发射装置

说明书

本发明涉及一种用于电动汽车供电的无线能量发射装置，采用磁耦合谐振式无线电能收发方式，其电磁发射部分包括发射线圈、线圈增强铁芯，线圈增强铁芯包括铁芯细轴圆柱和位于其两端的铁芯两端圆台，两端圆台，靠近铁芯细轴圆柱的底面均为下底面；所述的发射线圈紧贴铁芯细轴圆柱缠绕；铁芯两端圆台的上底面半径r₁与R相同；所述的铁芯两端圆台的下底面半径r₂与接收线圈的半径R₂相同；铁芯两端圆台的高度h为铁芯细轴圆柱的长度L的1/4；r₂大于r₁。本发明在铁芯体积和线圈用量都明显减小的情况下，增大了退磁磁力线的路径，减小了铁芯细轴圆柱轴线上各点的轴向损耗参数。

技术领域

本发明属于无线电能传输技术领域，涉及一种用于电动汽车供电的无线能量发射装置。

背景技术

无线电能传输技术主要有四种实现方式：电磁辐射式，电场耦合式，磁场耦合式，超声波等。电场耦合式无线电能传输中，由于电场对人体的危害比磁场严重，因此目前研究的比较少；辐射式传输虽然能够实现远距离的无线电能传输，但是其复杂的跟踪定位系统以及较低的传输效率，影响了其发展；磁耦合感应式无线电能传输技术利用电磁感应原理，将两个线圈放置于邻近位置上，当电流在一个线圈中流动时，所产生的磁通量成为媒介，导致另一个线圈中也产生电动势，但该种技术的传输距离很近，且当距离增大后，传输效率急剧下降。而磁耦合谐振式无线电能传输通过2个谐振在相同频率上的电感线圈之间的近场磁耦合来传输能量，较之耦合感应式传能，在传输距离上有了很大的扩展；相比于辐射式传能，其对电磁环境的影响较小，且传输功率较大，因此受到越来越广泛的关注和研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种安全可靠的用于电动汽车供电的无线能量发射装置，解决无线电能传输系统远距离传输能量时，由于磁耦合作用减弱导致系统传输效率下降的问题，避免传统电动汽车供电系统中的输电线路之间的摩擦。本发明通过以下技术方案予以实现：

一种用于电动汽车供电的无线能量发射装置，采用磁耦合谐振式无线电能收发方式，其电磁发射部分包括发射线圈、线圈增强铁芯，其特征在于，所述的线圈增强铁芯包括铁芯细轴圆柱和位于其两端的铁芯两端圆台，两端圆台，靠近铁芯细轴圆柱的底面均为下底面；所述的发射线圈紧贴铁芯细轴圆柱缠绕；所述的发射线圈的高度与铁芯细轴圆柱的长度L相等；所述的铁芯细轴圆柱的横截面半径R与发射线圈的半径R₁相等。所述的铁芯两端圆台的上底面半径r₁与R相同；所述的铁芯两端圆台的下底面半径r₂与接收线圈的半径R₂相同；所述铁芯两端圆台的高度h为铁芯细轴圆柱的长度L的1/4；r₂大于r₁；所述的铁芯两端圆台的锥角定义为α，r₁以α/2对应的斜率线性均匀的变化到r₂，设线圈增强铁芯的最小损耗参数为F，按照下式计算得到铁芯细轴圆柱的长度L：

其中：r₂＝R₂，r₁＝R₁，h＝L/4。

可按下式计算出铁芯两端圆台的锥角α，即

设发射线圈的匝数为N₁、铜线的线径为d_wire，按下式分别计算出发射线圈的层数K_layer和发射线圈的总线长l_wire，即

K_layer＝N₁d_wire/L

l_wire＝2πN₁ R₁+πN₁²d_wire/L。