CN106059109A - 一种磁路机构非接触电能传输装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁路机构非接触电能传输装置，涉及非接触电能传输技术领域。该装置的磁路机构原边是由若干个相互独立的磁能发射机构并联而成，磁路机构副边是由若干个相互独立的磁能拾取机构串联而成；磁能发射机构布置在机车运行轨道上，磁能拾取机构对应安装在机车底部；磁能发射机构和磁能拾取机构结构相同，均由接收线圈和电能变换电路组成；接收线圈至少包括两个绕制的导线圈，各个导线圈分别连接整流模块，整流模块输出电能。优点：电路拓扑结构简单，***功率传输能力大；拾取机构磁芯不易饱和，各个拾取机构之间互不干涉，原边磁能利用率高，***效率较高，适合为导轨式非接触电能传输***提供大功率高效能量传输。
Description
技术领域
本发明涉及非接触电能传输技术领域，具体是一种磁路机构非接触电能传输装置。
背景技术
非接触电能传输技术的出现很好的解决了某些特定环境下电能安全、可靠、灵活的传输。经过近20年来国内外学者对这一领域的关注和研究，非接触电能传输技术在理论研究方面取得了较大的突破，并在非接触供电导轨电车、公交车快速非接触供电、智能人体器官体外供电、家庭便携式设备充电、水下机器人实时供电等领域进行了相关产品的开发。而在导轨式非接触电能传输***中，其导轨线圈通常是一根长直导线，拾取线圈是一组集中绕线，导轨线圈和拾取线圈是完全电气绝缘的两个独立部分，由于导轨线圈只有一部分参与磁路耦合，从而极大地浪费了导轨线圈发射磁能利用率。为提高导轨式非接触电能传输***的功率传输能力和效率，目前采用的措施主要有几下几种：
(1)提高***输入电压，从而增大***功率传输能力。这种方法一定程度上提高了***的功率传输能力，但间接的增大了***设计的成本，对器件的耐压和耐流特性要求较高，不是提高***功率传输能力的根本方法。
(2)对磁路机构优化设计，增加拾取线圈通过的磁通量。通过优化设计磁芯机构，一定程度上可以有效提高磁能的利用率，但受制于磁路机构的松耦合特性，***效率得不到大幅提升。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种磁路机构非接触电能传输装置，用于提高导轨式非接触电能传输***的功率传输能力，并提高导轨线圈发射磁能的利用率，从而有效的提高导轨式非接触电能传输***的效率。
本发明是以如下技术方案实现的：一种磁路机构非接触电能传输装置，包括磁路机构原边和磁路机构副边；所述的磁路机构原边是由若干个相互独立的磁能发射机构并联而成，磁路机构副边是由若干个相互独立的磁能拾取机构串联而成；磁能发射机构布置在机车运行轨道上，两个相邻的磁能发射机构之间有间隔；磁能拾取机构对应安装在机车底部；所述的磁能发射机构和磁能拾取机构结构相同，均由接收线圈和电能变换电路组成；所述的接收线圈至少包括两个绕制的导线圈，各个导线圈分别连接整流模块，各个整流模块的输出端串联或并联或混联输出电能。
优选的，所述的磁能发射机构为一导轨线圈，在每个导轨线圈的输入端串联一原边谐振补偿原件；所述的磁能拾取机构为拾取线圈，磁路机构副边的输出端串联一副边谐振补偿原件。
优选的，所述的原边谐振补偿原件为一电容。
优选的，所述的副边谐振补偿原件为一电容。
本发明的有益效果是：电路拓扑结构简单，由于采用多磁能发射机构并联工作模式，可以有效的提高导轨式非接触电能传输***的功率传输能力；采用多磁能拾取机构串联工作模式，拾取机构磁芯不易饱和，各个拾取机构之间互不干涉，通过将各个拾取线圈拾取到的磁能串联叠加，可以有效的提高原边导轨式磁能发射机构磁能的利用率；从而有效的提高整体***的效率。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
图1是现有技术非接触电能传输***等效电路示意图；
图2是本发明结构示意图
图中：1、高频交流电源；2、原边谐振补偿原件，3、磁路机构原边；4、磁路机构副边，5、副边谐振补偿原件，6、负载。
具体实施方案
如图1所示，非接触电能传输***由磁路机构原边和磁路机构副边组成；磁路机构原边与磁路机构副边之间通过磁场耦合，实现了能量从磁路机构原边经磁路机构副边向负载的非接触传输。
如图2所示，一种磁路机构非接触电能传输装置有一磁路机构原边3和磁路机构副边4。所述的磁路机构原边3是由若干个相互独立的磁能发射机构并联而成，磁路机构副边4是由若干个相互独立的磁能拾取机构串联而成；相邻磁能发射机构间隔分布在机车运行轨道上，磁能拾取机构全部安装在机车底部，分别与其对应的磁能发射机构耦合。磁能发射机构和磁能拾取机构结构相同，均由接收线圈和电能变换电路组成；所述的接收线圈至少包括两个绕制的导线圈，各个导线圈分别连接整流模块，各个整流模块的输出端串联或并联或混联输出电能。
以导轨式非接触电能传输***为例来说明本发明：
在导轨式非接触电能传输***中，高频交流电源输出端并联有多个磁能发射机构，磁能发射机构为导轨线圈，在每个线圈的输入端串联一原边谐振补偿原件2；磁能拾取机构为拾取线圈，磁路机构副边的输出端串联一副边谐振补偿原件5。所述的原边谐振补偿原件为一电容，该电容的容量是根据各个磁能发射机的线圈电感单独设计的。所述的副边谐振补偿原件为一电容，该电容的容量是根据所有拾取机构的总电感设计的。各个导轨线圈相互之间以一定的间隔分布在机车运行轨道上，所有的磁能拾取机构对应安装在机车底部，分别与其对应的磁能发射机构耦合。各个磁能拾取机构绕线方向相同，跟随移动电气设备一起移动，磁能拾取机构分布位置分别与机车轨道上的导轨线圈相对应，相互之间互不干涉，通过磁场感应，分别从各自对应的导轨线圈中获取磁能，各个拾取线圈串联在一起，从而将获取到的磁能叠加，经过副边补偿原件后向负载供电。
工作过程：高频交流电源1经过磁路机构原边3及原边谐振补偿原件2后，产生高频磁场，通过耦合作用，磁路机构副边4获得能量，经过副边谐振补偿原件5后向负载6提供电能。
由于采用多导轨并联方式，从而有效的提高了导轨式非接触电能传输***的功率传输能力，而采用分布式拾取机构模式，可以有效的提高原边导轨发射磁能的利用率，从而有效的提高***的效率。通过理论分析和实际试验验证，通过优化原边并联导轨条数和副边拾取机构的个数，可以有效实现导轨式非接触电能传输***传输功率、效率、成本、可靠性等各项指标全局优化。
Claims (4)
1.一种磁路机构非接触电能传输装置，包括磁路机构原边和磁路机构副边；其特征在于：所述的磁路机构原边是由若干个相互独立的磁能发射机构并联而成，磁路机构副边是由若干个相互独立的磁能拾取机构串联而成；磁能发射机构布置在机车运行轨道上，两个相邻的磁能发射机构之间有间隔；磁能拾取机构对应安装在机车底部；所述的磁能发射机构和磁能拾取机构结构相同，均由接收线圈和电能变换电路组成；所述的接收线圈至少包括两个绕制的导线圈，各个导线圈分别连接整流模块，各个整流模块的输出端串联或并联或混联输出电能。
2.根据权利要求1所述的一种磁路机构非接触电能传输装置，其特征在于：所述的磁能发射机构为一导轨线圈，在每个导轨线圈的输入端串联一原边谐振补偿原件；所述的磁能拾取机构为拾取线圈，磁路机构副边的输出端串联一副边谐振补偿原件。
3.根据权利要求2所述的一种磁路机构非接触电能传输装置，其特征在于：所述的原边谐振补偿原件为一电容。
4.根据权利要求2所述的一种磁路机构非接触电能传输装置，其特征在于：所述的副边谐振补偿原件为一电容。
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