CN109835201A - 一种电动汽车无线充电***电磁机构及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种电动汽车无线充电***电磁机构及其制作方法,属于电动汽车无线充电领域。本发明包括无线充电***的电磁机构及其电磁机构的制作方法;无线充电的电磁机构包括:“8”字型原边发射机构和“十”字型副边接收机构;“十”字型副边接收机构位于“8”字型原边发射机构内的位置;“十”字型副边接收机构中的主线圈M、AB线圈、CD线圈三组线圈分别接对应的补偿拓扑,并联输出;“十”字型副边接收机构中的主线圈M与一对辅助线圈AB线圈、CD线圈之间互感为零。优点:实现了电动汽车在充电区域任意停车位置、任意停车方向均可拾取近似相同的能量,保证电动汽车无线充电***的高效稳定充电;即停即充,方便快捷,无机械接触,安全可靠,适用性强。
Description
技术领域
本发明涉及一种电动汽车无线充电领域,,特别是一种电动汽车无线充电***电磁机 构及其制作方法。
背景技术
发展电动汽车是能源与环境的必然要求,是汽车产业应对能源安全、气候变化和结构 升级问题的重要突破口。电池作为电动汽车的主要或者辅助能量存储***,目前仍是电动 汽车商业发展的瓶颈。受电动汽车电池容量的限制,目前电动汽车的续航里程较短,电池 充电站的建设成为制约电动汽车应用于发展的最大瓶颈。
现有的电动汽车充电方式为插电式充电方式和无线充电方式。
插电式充电方式,存在如下弊端:插电式充电为有线充电方法,充电线缆的存在造成 操作不方便,插拔式充电存在机械接触造成磨损、氧化、腐蚀等现象,插电头金属裸露存在较大安全隐患,恶劣天气会影响外置充电桩的使用。
无线充电方式:为实现电动汽车高效无线充电,提高无线充电***的原边磁能发射板 与副边磁能接收板之间的互感耦合是重要途径。目前主要有以下几种方法。(1)要求无线 充电***的原边磁能发射板与副边磁能接收板之间尽可能的高精度对准,这就要求驾驶员 有较好的停车技术,并导致停车时间较长;(2)添加额外的线圈辅助对齐***,将导致过 程缓慢,制造成本增加;(3)提高磁路机构的抗偏移容错能力。显然,上述方式(3)相比于方式(1)和方法(2),具有更好的研究与发展前景。
现有的方式(3)对磁路机构抗偏移容忍度的研究主要是采用谐振补偿网络设计、闭 环鲁棒控制、磁路机构优化设计等方法,然而对于这类方法,目前的主要不足在于抗偏移 容忍度范围不够大、存在“感应盲点”等问题。
发明内容
本发明的目的是要提供一种电动汽车无线充电***电磁机构及其制作方法,解决电动 汽车静态无线充电时,停车位置不精准导致***传输功率下降、传输效率降低的问题;实 现电动汽车在充电区域任意停车位置、任意停车方向均可拾取近似相同的能量,保证电动 汽车无线充电***的高效稳定充电。
本发明的目的是这样实现的:本发明包括无线充电***的电磁机构及其电磁机构的制 作方法;
无线充电的电磁机构包括:“8”字型原边发射机构和“十”字型副边接收机构;“十”字型副边接收机构位于“8”字型原边发射机构内的位置;
“十”字型副边接收机构中的主线圈M和辅助线圈AB、CD结构上不直接相连,经 独立补偿、整流后串联,再与负载相连;“十”字型副边接收机构中的主线圈M与辅助线 圈AB之间的互感为零,“十”字型副边接收机构中的主线圈M与辅助线圈CD之间互感 为零。
所述的“8”字型原边发射机构的多个线圈由一根利兹线绕制而成,采用“8”字书写的方式绕制,S型前进绕线,交叉反向绕回,最终绕制成一个栅条形线圈结构;“8”字型 原边发射机构中线圈的宽度为W,单个线圈的长度为L;有效地避免多根利兹线绕制的多 个线圈之间产生互感,在同一个线圈内的同一等高面上产生的磁感应强度的竖直分量近似 均匀,相邻两个线圈产生的磁场方向相反。
所述的“十”字型副边接收机构由一个主线圈M和A、B、C、D四个辅助线圈,共 5个线圈复合而成,A和B、C和D分别组合成AB线圈和CD线圈;AB线圈位于主线圈 M的前后两边,CD线圈位于主线圈M的左右两边。
所述的主线圈M为一个正方形线圈,边长等于原边“8”字型线圈的单个线圈的宽度L,由一根利兹线绕制而成;A、B、C、D四个辅助线圈大小相等;A辅助线圈、B辅助 线圈两个线圈由一根利兹线绕制而成,A辅助线圈顺时针绕线,B辅助线圈逆时针绕线, 两个辅助线圈串联;C辅助线圈、D辅助线圈两个线圈由一根利兹线绕制而成,C辅助线 圈顺时针绕线,D辅助线圈逆时针绕线,两个线圈串联。
所述的辅助线圈的形状为长方形,一条边长长度与主线圈M边长相等,另一条边长长度为主线圈M边长的一半;主线圈M和辅助线圈AB线圈、CD线圈结构上不直接相 连,经独立补偿、整流后串联,再与负载相连。
电磁机构的制作方法:
“8”字型原边发射机构在同一个线圈内的同一等高面上产生磁感应强度的竖直分量 近似均匀的磁场,相邻两个线圈产生的磁场方向相反;
“十”字型副边接收机构的主线圈M与辅助线圈AB线圈、CD线圈复合结构,“十” 字型副边接收机构的多个线圈的有效叠加组合,在不同的位置,由不同的线圈起主要作用,其他线圈起补偿作用;
“十”字型副边接收机构在同一等高面上任意方向上平行移动、任意角度旋转,均可 在“8”字型原边发射机构所产生的交错磁场中接收到近似相等的磁通量。
电磁机构制作方法的具体步骤为:
步骤(1)、根据充电区域的实际情况,确定“8”字型原边发射机构中线圈的宽度W;根据汽车底盘高度确定磁路机构的原副边线圈之间的间隔H,再根据以上两个参数计算出在“8”字型原边发射机构的上方高度H平面处可产生磁感应强度的竖直分量近似均匀的 磁场所需要的线圈长度L;
步骤(2)、根据步骤(1)所设计出的“8”字型原边发射机构的线圈长度L,确定“十”字型副边接收机构中的主线圈M的边长l,其中l=L;再根据“十”字型副边接收机构 中的主线圈M的边长l,确定“十”字型副边接收机构中A、B、C、D四个辅助线圈的 尺寸,每一个辅助线圈的边长分别为l和l/2;
步骤(3)、绕制上“8”字型原边发射机构的原边线圈匝数,建立N1匝“8”字型原边发射机构的自感和内阻表达式;根据实际电路拓扑结构,结合***额定输出功率等级要求,基于交流阻抗分析法建立线圈机构效率的表达式,分析其满载情况下,***效率与内阻之间的关系,得到效率与匝数N1之间的关系,当效率最高时对应的匝数即为最优原边匝数;
步骤(4)、根据“8”字型原边发射机构已优化的线圈参数、原边电流和频率参数、***额定输出功率等级要求,计算出原副边线圈之间的互感值、副边线圈输出电流等级,选“十”字型副边接收机构所需利兹线的线径,利用Maxwell仿真得出“十”字型副边接 收机构匝数N2,其中“十”字型副边接收机构中的主线圈M和辅助线圈的匝数相等。
有益效果,由于采用了上述方案,该磁路机构包括“8”字型原边发射机构和“十”字型副边接收机构,“8”字型原边发射机构采用“8”字型交错绕法绕制成一个栅条形线 圈结构,在同一栅条形线圈上面一定高度内的同一等高面上产生磁感应强度的竖直分量近似均匀的磁场,相邻两个栅条形线圈产生的磁场大小相等,方向相反;“十”字型副边接 收机构采用1个主线圈与4个辅助线圈复合结构,基于磁场叠加原理,当“十”字型副边 接收机构处于“8”字型原边发射机构上方一定高度下不同的位置时,通过1个主线圈与 4个辅助线圈之间的配合,由不同的线圈起主要作用,其他线圈起辅助作用,并优化设计 磁路耦合结构及参数,以实现“十”字型副边接收机构在“8”字型原边发射机构上方一 定高度下,同一等高面上任意方向上平行移动、任意角度旋转,均可在“8”字型原边发 射机构所产生的交错磁场中接收到近似相等的磁通量,实现电动汽车在充电区域任意停车 位置、任意停车方向均可拾取近似相同的能量,得到稳定不变的传输功率效率。
设计“8”字型原边发射机构和“十”字型副边接收机构,副边接收机构由1个主线圈与2对辅助线圈共同组成一个“十”字型拾取机构,其目标是在“8”字型原边发射机 构区域范围内,保证“十”字型副边接收机构接收到的磁场有效面积在同一水平高度下水 平方向任意移动时保持不变,以达到原副边线圈的互感不变,进而保证的电动汽车高效高 稳定无线充电。
解决了电动汽车静态无线充电时,停车位置不精准导致***传输功率下降、传输效率 降低的问题;实现了电动汽车在充电区域任意停车位置、任意停车方向均可拾取近似相同 的能量,保证电动汽车无线充电***的高效稳定充电。达到了本发明的目的。
优点:本发明设备外不存在线缆,即停即充,方便快捷,无需插拔、无机械接触、无外部裸露金属,安全可靠,不受恶劣天气的影响,适用性强。
附图说明
图1为本发明的磁路机构模型图。
图2(a)为本发明“8”字型原边发射机构尺寸示意图。
图2(b)为本发明“十”字型副边接收机构尺寸示意图。
图3为本发明“8”字型原边发射机构绕线方式结构示意图。
图4为本发明“8”字型原边发射机构的磁场分布示意图。
图5(a)为本发明“十”字型副边接收机构主线圈绕线方式结构示意图。
图5(b)为本发明“十”字型副边接收机构辅助线圈绕线方式结构示意图。
图6为本发明原副边线圈可能存在的几种特殊相对位置示意图。
图7为本发明原副边线圈存在常见相对位置示意图。
图8为本发明只存在一对辅助线圈时,原副边线圈可能存在的特殊相对位置示意图。
图9为原副边线圈存在旋转时相对位置示意图。
图10为本发明该磁路机构采用的补偿拓扑结构图。
图11为本发明原副边线圈之间互感值随竖直方向偏移的变化曲线图。
图12为本发明原副边线圈之间互感值随旋转角度的变化曲线图。
其中,1、“8”字型原边发射机构,2、“十”字型副边接收机构,3、主线圈M,4、 辅助线圈。
具体实施方式
本发明包括无线充电***的电磁机构及其电磁机构的制作方法;
无线充电的磁路机构包括:“8”字型原边发射机构1和“十”字型副边接收机构2;“十”字型副边接收机构2位于“8”字型原边发射机构内的位置1;
“十”字型副边接收机构2中的主线圈M和辅助线圈4AB、CD结构上不直接相连, 经独立补偿、整流后串联,再与负载相连;“十”字型副边接收机构中的主线圈M与辅助 线圈4AB之间的互感为零,“十”字型副边接收机构中的主线圈M3与辅助线圈CD之 间互感为零。
所述的“8”字型原边发射机构1的多个线圈由一根利兹线绕制而成,采用“8”字书写的方式绕制,S型前进绕线,交叉反向绕回,最终绕制成一个栅条形线圈结构;“8”字 型原边发射机构中线圈的宽度为W,单个线圈的长度为L;有效地避免多根利兹线绕制的 多个线圈之间产生互感,在同一个线圈内的同一等高面上产生的磁感应强度的竖直分量近 似均匀,相邻两个线圈产生的磁场方向相反。
所述的“十”字型副边接收机构2由一个主线圈M和A、B、C、D四个辅助线圈, 共5个线圈复合而成,A和B、C和D分别组合成AB线圈和CD线圈;AB线圈位于主 线圈M的前后两边,CD线圈位于主线圈M的左右两边。
所述的主线圈M为一个正方形线圈,边长等于原边“8”字型线圈的单个线圈的宽度L,由一根利兹线绕制而成;A、B、C、D四个辅助线圈大小相等;A辅助线圈、B辅助 线圈两个线圈由一根利兹线绕制而成,A辅助线圈顺时针绕线,B辅助线圈逆时针绕线, 两个辅助线圈串联;C辅助线圈、D辅助线圈两个线圈由一根利兹线绕制而成,C辅助线 圈顺时针绕线,D辅助线圈逆时针绕线,两个线圈串联。
所述的辅助线圈的形状为长方形,一条边长长度与主线圈M边长相等,另一条边长长度为主线圈M边长的一半;主线圈M和辅助线圈AB线圈、CD线圈结构上不直接相 连,经独立补偿、整流后串联,再与负载相连。
电磁机构的制作方法:
“8”字型原边发射机构在同一个线圈内的同一等高面上产生磁感应强度的竖直分量 近似均匀的磁场,相邻两个线圈产生的磁场方向相反;
“十”字型副边接收机构的主线圈M与辅助线圈AB线圈、CD线圈复合结构,“十” 字型副边接收机构的多个线圈的有效叠加组合,在不同的位置,由不同的线圈起主要作用,其他线圈起补偿作用;
“十”字型副边接收机构在同一等高面上任意方向上平行移动、任意角度旋转,均可 在“8”字型原边发射机构所产生的交错磁场中接收到近似相等的磁通量。
电磁机构制作方法的具体步骤为:
步骤(1)、根据充电区域的实际情况,确定“8”字型原边发射机构中线圈的宽度W;根据汽车底盘高度确定磁路机构的原副边线圈之间的间隔H,再根据以上两个参数计算出在“8”字型原边发射机构的上方高度H平面处可产生磁感应强度的竖直分量近似均匀的 磁场所需要的线圈长度L;
步骤(2)、根据步骤(1)所设计出的“8”字型原边发射机构的线圈长度L,确定“十”字型副边接收机构中的主线圈M的边长l,其中l=L;再根据“十”字型副边接收机构 中的主线圈M的边长l,确定“十”字型副边接收机构中A、B、C、D四个辅助线圈的 尺寸,每一个辅助线圈的边长分别为l和l/2;
步骤(3)、绕制上“8”字型原边发射机构的原边线圈匝数,建立N1匝“8”字型原边发射机构的自感和内阻表达式;根据实际电路拓扑结构,结合***额定输出功率等级要求,基于交流阻抗分析法建立线圈机构效率的表达式,分析其满载情况下,***效率与内阻之间的关系,得到效率与匝数N1之间的关系,当效率最高时对应的匝数即为最优原边匝数;
步骤(4)、根据“8”字型原边发射机构已优化的线圈参数、原边电流和频率参数、***额定输出功率等级要求,计算出原副边线圈之间的互感值、副边线圈输出电流等级,选“十”字型副边接收机构所需利兹线的线径,利用Maxwell仿真得出“十”字型副边接 收机构匝数N2,其中“十”字型副边接收机构中的主线圈M和辅助线圈的匝数相等。
为了使本发明的目的、技术方案、优点呈现地更加清楚明白,以下结合附图与实施例, 对其技术方案进行清楚完整地描述。
本实施方式所述的一种应用于电动汽车静态无线充电的磁路机构,它包括:“8”字型 原边发射机构和“十”字型副边接收机构,如图1所示。
“8”字形原边发射机构尺寸和“十”字形副边接收机构尺寸示意图如图2所示;
“8”字形原边发射机构采用“8”字书写方式绕线,具体绕制方式如图3所示,产生的磁场分布示意图如图4所示。
副边电能接收线圈中线圈位置示意图如图2(b)所示,主线圈绕制方式如图5(a)所示, 辅助线圈绕制方式如图5(b)所示。
根据充电区域的实际情况,确定“8”字型原边发射机构中线圈的宽度W,根据汽车地盘高度确定磁路机构的原副边线圈之间的间隔H,再根据以上两个参数计算出在“8” 字型原边发射机构的上方高度H平面处可产生磁感应强度的竖直分量近似均匀的磁场所 需要的线圈长度L。根据所设计出的“8”字型原边发射机构的线圈长度L,确定“十” 字型副边接收机构中的主线圈的边长l,其中l=L。再根据“十”字型副边接收机构中的 主线圈的边长l,确定“十”字型副边接收机构中副边线圈的尺寸,边长分别为l和l/2。
“十”字型副边接收机构由多个线圈复合而成,在不同的位置,由不同的线圈起主要 作用,其他线圈起补偿作用,以实现“十”字型副边接收机构在同一等高面上任意方向上平行移动、任意角度旋转,均可在“8”字型原边发射机构所产生的交错磁场中接收到近 似相等的磁通量。
如图6所示,当主线圈完全位于一个方向的磁场强度内时,辅助线圈位于磁场方向相 同的不同线圈内,由于两个辅助线圈绕向相反,此时辅助线圈接收到的有效面积为0;当主线圈恰好位于两种磁场中间,此时主线圈接收到的磁场刚好抵消,主线圈接收到的有效面积为0,整个磁场有效面积完全由辅助线圈提供。如图7所示,当主线圈处于两种磁场 方向之上时,两个辅助线圈恰也在不同的磁场方向之上,由于两个辅助线圈绕向相反,接 收到磁场有效面积属于叠加关系,刚好抵消主线圈不同磁场所消的有效面积,保证了整个 线圈所接受的有效面具始终不变。
将接收端的主线圈和两对辅助线圈一次记为线圈1、2、3,则接收端的总有效面积可 表示为:S=S1+S2+S3。如图7所示,当主线圈完全位于一个方向的磁场强度内时,S1=wl,S2=0,S3=0,S=S1+S2+S3=wl;当主线圈恰好位于两种磁场中间,辅助线圈位于不同的 磁场方向内时,S1=0,S2=2·w·l/2=wl,S3=0,S=S1+S2+S3=wl;当主线圈恰好位于两 种磁场之上,但不正处于中间位置时,记偏移距离为x,S1=w·(l-x)-w·x=w(l-2x), S2=w·l/2+w·x-w·(l/2-x)=2wx,S3=0,S=S1+S2+S3=wl。
如果只有侧面一对辅助线圈时,如图8所示,原边发射机构旋转90°时,原边发射机构存在水平面移动时,两个辅助线圈接收到的磁通量相等,由于二者绕制方式相反,即磁通量抵消为0,主线圈将得不到补偿。
如图9所示,当“十”字型副边接收机构相对于“8”字型原边发射机构旋转时,两对辅助线圈均可接收到磁通量,但不全部用于补偿,两对辅助线圈中接收到磁通量较大者用于补偿主线圈,另一对辅助线圈不起作用。
该磁路机构采用LCL-S拓扑补偿,拓扑补偿结构图如图10所示。“8”字型原边发射机构采用LCL拓扑补偿,原边实现恒流输出,记原边输出的恒定电流为IP;“十”字型副 边接收机构中三组线圈均采用S型拓扑补偿、整流后,两对辅助线圈中整流电压大者与主 线圈整流电压串联输出,可实现恒压输出。原理如下:
US1=jωM1IP,US2=jωM2IP,US3=jωM3IP;
UO1=k·US1,UO2=k·US2,UO3=k·US3;
UO=UO1+UO2(UO3)=k·US1+k·US2(US3)=k·jωIP·(M1+M2(M3))
该磁路机构实现了“十”字型副边接收机构中的主线圈与“8”字型原边发射机构的互 感、“十”字型副边接收机构中的辅助线圈与“8”字型原边发射机构的互感相加维持稳定, 进而实现负载端恒压输出,在充电区域任意停车位置、任意停车方向拾取相同的功率。
实施例:如图1所示,本发明实施例磁路机构具体包括“8”字型原边发射机构和“十” 字型副边接收机构。根据实际情况确定“8”字型原边发射机构中线圈的宽度W=350cm, 根据汽车地盘高度确定磁路机构的原副边线圈之间的间隔H=15cm,再根据以上两个参数 计算出在“8”字型原边发射机构的上方高度H=15cm平面处可产生磁感应强度的竖直分 量近似均匀的磁场所需要的线圈长度L=70cm。根据所设计出的“8”字型原边发射机构 的线圈长度L,确定“十”字型副边接收机构中的主线圈的边长l=L=70cm。再根据图2参数和“十”字型副边接收机构中的主线圈的边长l,确定“十”字型副边接收机构中副 边线圈的尺寸为70cm×35cm。
表1是实施例中按照所涉及磁路机构中副边线圈相对原边线圈在水平方向上移动时, 原边发射线圈与副边主线圈、辅助线圈、副边组合线圈的互感值(互感值已取绝对值)。依据数据计算可得到,磁路机构中副边线圈相对原边线圈在水平方向上移动时,互感值变化为±0.75%。
表2是实施例中按照所涉及磁路机构中副边线圈相对原边线圈在竖直方向上偏移时, 原边发射线圈与副边主线圈、辅助线圈、副边组合线圈的互感值(互感值已取绝对值)。依据数据计算可得到,磁路机构中副边线圈相对原边线圈在竖直方向上移动时,互感值变化为±7.16%。
表3是实施例中按照所涉及磁路机构中副边线圈相对原边线圈旋转时,原边发射线圈 与副边主线圈、辅助线圈、副边组合线圈的互感值(互感值已取绝对值)。表中加粗的数 据为两对辅助线圈中互感值较大者,即被选取与主线圈叠加的辅助线圈对。依据数据计算 可得到,磁路机构中副边线圈相对原边线圈在旋转时,互感值变化为±2.06%。
如图10所示,以曲线形式展示出副边线圈相对原边线圈在竖直方向上偏移时,互感值 的变化情况,M1代表原边线圈与副边线圈的主线圈的互感,M2代表原边线圈与副边线圈的辅助线圈的互感,M代表原边线圈与副边组合线圈的互感。
如图11所示,以曲线形式展示出副边线圈相对原边线圈旋转时,互感值的变化情况, M1代表原边线圈与副边线圈的主线圈的互感,M2代表原边线圈与副边线圈的辅助线圈的互感,这里M2不是某一对辅助线圈的互感值,而是两对辅助线圈互感值较大者,M代 表原边线圈与副边组合线圈的互感。
表1
表2
表3
Claims (7)
1.一种电动汽车无线充电***电磁机构,其特征是:无线充电的电磁机构包括:“8”字型原边发射机构和“十”字型副边接收机构;“十”字型副边接收机构位于“8”字型原边发射机构内的位置;
“十”字型副边接收机构中的主线圈M和辅助线圈AB、CD结构上不直接相连,经独立补偿、整流后串联,再与负载相连;“十”字型副边接收机构中的主线圈M与辅助线圈AB之间的互感为零,“十”字型副边接收机构中的主线圈M与辅助线圈CD之间互感为零。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车无线充电***电磁机构,其特征是:所述的“8”字型原边发射机构的多个线圈由一根利兹线绕制而成,采用“8”字书写的方式绕制,S型前进绕线,交叉反向绕回,最终绕制成一个栅条形线圈结构;“8”字型原边发射机构中线圈的宽度为W,单个线圈的长度为L;有效地避免多根利兹线绕制的多个线圈之间产生互感,在同一个线圈内的同一等高面上产生的磁感应强度的竖直分量近似均匀,相邻两个线圈产生的磁场方向相反。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车无线充电***电磁机构,其特征是:所述的“十”字型副边接收机构由一个主线圈M和A、B、C、D四个辅助线圈,共5个线圈复合而成,A和B、C和D分别组合成AB线圈和CD线圈;AB线圈位于主线圈M的前后两边,CD线圈位于主线圈M的左右两边。
4.根据权利要求3所述的一种电动汽车无线充电***电磁机构,其特征是:所述的主线圈M为一个正方形线圈,边长等于原边“8”字型线圈的单个线圈的宽度L,由一根利兹线绕制而成;A、B、C、D四个辅助线圈大小相等;A辅助线圈、B辅助线圈两个线圈由一根利兹线绕制而成,A辅助线圈顺时针绕线,B辅助线圈逆时针绕线,两个辅助线圈串联;C辅助线圈、D辅助线圈两个线圈由一根利兹线绕制而成,C辅助线圈顺时针绕线,D辅助线圈逆时针绕线,两个线圈串联。
5.根据权利要求3所述的一种电动汽车无线充电***电磁机构,其特征是:所述的辅助线圈的形状为长方形,一条边长长度与主线圈M边长相等,另一条边长长度为主线圈M边长的一半;主线圈M和辅助线圈AB线圈、CD线圈结构上不直接相连,经独立补偿、整流后串联,再与负载相连。
6.实施权利要求1所述的一种电动汽车无线充电***电磁机构的制作方法,其特征是:电磁机构的制作方法:
“8”字型原边发射机构在同一个线圈内的同一等高面上产生磁感应强度的竖直分量近似均匀的磁场,相邻两个线圈产生的磁场方向相反;
“十”字型副边接收机构的主线圈M与辅助线圈AB线圈、CD线圈复合结构,“十”字型副边接收机构的多个线圈的有效叠加组合,在不同的位置,由不同的线圈起主要作用,其他线圈起补偿作用;
“十”字型副边接收机构在同一等高面上任意方向上平行移动、任意角度旋转,均可在“8”字型原边发射机构所产生的交错磁场中接收到近似相等的磁通量。
7.根据权利要求6所述的一种电动汽车无线充电***电磁机构的制作方法,其特征是:电磁机构制作方法的具体步骤为:
步骤(1)、根据充电区域的实际情况,确定“8”字型原边发射机构中线圈的宽度W;根据汽车底盘高度确定磁路机构的原副边线圈之间的间隔H,再根据以上两个参数计算出在“8”字型原边发射机构的上方高度H平面处可产生磁感应强度的竖直分量近似均匀的磁场所需要的线圈长度L;
步骤(2)、根据步骤(1)所设计出的“8”字型原边发射机构的线圈长度L,确定“十”字型副边接收机构中的主线圈M的边长l,其中l=L;再根据“十”字型副边接收机构中的主线圈M的边长l,确定“十”字型副边接收机构中A、B、C、D四个辅助线圈的尺寸,每一个辅助线圈的边长分别为l和l/2;
步骤(3)、绕制上“8”字型原边发射机构的原边线圈匝数,建立N1匝“8”字型原边发射机构的自感和内阻表达式;根据实际电路拓扑结构,结合***额定输出功率等级要求,基于交流阻抗分析法建立线圈机构效率的表达式,分析其满载情况下,***效率与内阻之间的关系,得到效率与匝数N1之间的关系,当效率最高时对应的匝数即为最优原边匝数;
步骤(4)、根据“8”字型原边发射机构已优化的线圈参数、原边电流和频率参数、***额定输出功率等级要求,计算出原副边线圈之间的互感值、副边线圈输出电流等级,选“十”字型副边接收机构所需利兹线的线径,利用Maxwell仿真得出“十”字型副边接收机构匝数N2,其中“十”字型副边接收机构中的主线圈M和辅助线圈的匝数相等。
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