一种提升浮标水下供电系统电磁耦合效率的新型磁芯结构的制作方法

本发明属于节能领域，尤其是一种提升浮标水下供电系统电磁耦合效率的新型磁芯结构。

背景技术：

海洋浮标是海洋监测系统的重要环节，而电能供给问题是海洋浮标系统能否实现对海洋环境实时监测的关键，为了解决海洋浮标系统供电难的问题，目前提出了一种基于电磁耦合原理的非接触电能传输系统。该系统将固定海洋浮标用的钢缆和传输电能用的电缆分开，用一个和钢缆线平行的电缆环专门用于电能传输。电能传输系统的核心部件电磁耦合器主要是选择U型铁氧体磁性对接的方式，实验表明，该系统传输效率约为57％，基本能够实现非接触电能的小功率传输，对解决海洋浮标的电能供给问题具有一定的意义，但是目前随着社会发展，仪器设备多样化，这种浮标水下供电方式的电能传输效率太低，主要原因是电磁耦合器的两个U型磁性对接不能达到完全无隙，而导致实际使用时电磁耦合器中间有空气间隙，由于空气的磁导率极低，导致整个电磁耦合器的电磁耦合效率低下，电能转换效率不高，本发明主要是发明一种新型电磁耦合器磁芯结构，解决上面提到的电磁耦合器空气间隙问题，提高浮标水下供电电能转换效率。

现有的电磁耦合器结构参见附图1所示是两个U型结构磁性对接，中间穿过电缆线形成电磁耦合的两级，现有结构实际使用时，采用电磁耦合器有空隙的ansys电磁仿真可以发现在空隙处，磁力线不完全是沿着U型磁芯的对接面直接耦合，部分进入空气，沿着空气路径耦合，这就是该结构效率低下的主要原因。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种提升浮标水下供电系统电磁耦合效率的新型磁芯结构,解决上面提到的电磁耦合器空气间隙问题，提高浮标水下供电电能转换效率。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种提升浮标水下供电系统电磁耦合效率的新型磁芯结构，其特征在于：两个磁芯结构对接使用，两个磁芯结构对接使用，磁芯结构的一端上部制有上部磁力对接端，磁芯结构的另一端下部制有下部磁力对接端，两个磁芯结构相对嵌装配合，在相对配合的上部磁力对接端与下部磁力对接端之间的横向端面及纵向端面之间均形成磁力。

而且，所述磁芯结构的具体结构为：结构侧板为一矩形平板，结构侧板的横向一侧上部后方制有一上直角折弯，直角折弯下方的结构侧板的横向一侧下部制有四分之一的直角切槽；结构侧板的横向另一侧后方制有缠线侧板，缠线侧板的后侧上部制有直角切槽，直角切槽后端内侧制有一下直角折弯；缠绕线圈位置为直角切槽前方的缠线侧板上。

而且，两个磁芯结构的对接位置，其中一个磁芯结构的上直角折弯扣接在另一个磁芯结构的下直角折弯的上，同时，另一个磁芯结构的上直角折弯扣接在一个磁芯结构的下直角折弯的上方；两个磁芯结构之间水平方向的形成磁力，同时，在两个磁芯结构对接的位置还形成垂直方向磁力。

而且，具体使用步骤：

⑴将一个磁芯作为与水下系统电路直接连接的部分，在该磁芯上缠绕线圈作为电磁耦合器的次级，水下系统电路的初级；

⑵缠绕线圈的时完全缠绕包裹磁芯结构中部，但缠绕位置不越过上直角折弯及下直角折弯；

⑶缠绕完线圈后，将磁芯进行密封；磁芯密封时，没有线圈的磁芯后部采用有弹性的胶水，只露出端部位置；

⑷最后将密封后的磁芯对接并拧紧螺丝，保证电磁耦合器磁芯接触良好。

本发明的优点和积极效果是：

本发明消除现有结构中空气间隙对电磁耦合器的影响，提高电磁耦合器的相对磁导率，提升电磁耦合效率，使浮标水下供电系统电能转换效率大大提高，使得浮标水下系统相关探测仪器可安装更多，水文探测更加多样化。

附图说明

图1为本发明的磁芯结构；

图2为本磁芯的主视图；

图3为本磁芯的左视图；

图4为本磁芯的俯视图；

图5为磁芯缠线位置示意图；

图6为两个磁芯对接位置示意图。

图7为现有结构两个U型磁性结构示意图；

图8为现有结构的ansys电磁仿真图；

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种提升浮标水下供电系统电磁耦合效率的新型磁芯结构，两个磁芯结构对接使用，磁芯结构的一端上部制有上部磁力对接端，磁芯结构的另一端下部制有下部磁力对接端，两个磁芯结构相对嵌装配合，在相对配合的上部磁力对接端与下部磁力对接端之间的横向端面及纵向端面之间均形成磁力；

磁芯结构的具体结构以附图2所示的主视图方向进行描述，结构侧板1为一矩形平板，结构侧板的横向一侧上部后方制有一上直角折弯5，直角折弯下方的结构侧板的横向一侧下部制有四分之一的直角切槽；结构侧板的横向另一侧后方制有缠线侧板2，缠线侧板的后侧上部制有直角切槽3，直角切槽后端内侧制有一下直角折弯4；缠绕线圈位置为直角切槽前方的缠线侧板上。

使用时，两个磁芯结构相对接位置示意图参见图6，其中一个磁芯结构的上直角折弯扣接在另一个磁芯结构的下直角折弯的上，同时，另一个磁芯结构的上直角折弯扣接在一个磁芯结构的下直角折弯的上方；两个磁芯结构之间水平方向的形成磁力，同时，在两个磁芯结构对接的位置还形成垂直方向磁力。

本磁芯结构的原理是：磁力线沿着磁导率最高的路径形成，主要结构相当于在之前的水平方向磁芯结构基础上加了一组垂直方向的磁芯，这样的结果就是下面磁芯的空隙上方正好是上面磁芯的本体，所以下面磁芯中磁力线传输时候遇到下面磁芯的空隙会转而进入上面磁芯体中，上面磁芯同理，这样相当于消除了大部分空隙间隙的影响，提升了整个电磁耦合器的相对磁导率，大大提高了电磁耦合效率，而且结构简单，成本较低。

具体使用时候，其中一个磁芯作为与水下系统电路直接连接的部分，图5所示在磁芯箭头所指A处缠绕线圈作为电磁耦合器的次级，水下系统电路的初级，注意，缠绕线圈的时候将磁芯最厚处都包裹进去，而且注意缠绕位置不要越过上图左侧中间那根横线所示位置，如果越过，将导致电磁耦合器磁芯对接无法操作，因为线圈会挡住对接位置。

缠绕完线圈后，将磁芯进行密封，密封后裸露部分如图5所示，只露出端部。对接磁芯直接密封，密封效果同理。最后将密封后的磁芯对接并拧紧螺丝，由于磁芯密封时，没有线圈的磁芯后部采用有弹性的胶水，因此对接后拧紧螺丝能保证电磁耦合器磁芯接触良好。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。