一种新型轨道无线供电系统用磁耦合装置的制作方法

本实用新型属于无线充电装置技术领域，具体涉及一种新型轨道无线供电系统用磁耦合装置。

背景技术：

无线供电技术是一种安全方便的新技术，通过非电气接触的方式为静止或移动中的用电设备实时地提供能量供给。该技术是一种以感应耦合原理为基础的无线电能传输模式，主要以磁场作为电能传输的媒介，基于变压器疏松感应耦合的构造，通过电力电子技术提高磁场频率、降低气隙损耗，实现无线电能的传输。这种无线输电技术的特点是传输功率大，能达千瓦级别，在极近距离内效率很高。

轨道无线供电技术的耦合机构包括发射线圈，接收线圈及磁芯，利用磁芯的导磁效果，使接收线圈中产生高频交变磁场，从而感应出电流。现有技术中，磁芯结构多为e型磁芯或u型磁芯，但是由于e型或u型磁芯一侧磁芯未闭合，不能形成导磁回路，会导致磁芯在开口处有较大的漏磁，这会导致耦合装置的传输效率降低，进而导致系统输出功率及效率降低。

技术实现要素：

本实用新型针为解决传统e型或u型磁芯传输效率较低的问题，提出一种新型轨道无线供电系统用磁耦合装置，通过对磁芯结构进行改进，有效提高耦合装置的电能传输能力，提高输出功率。

本实用新型是采用以下的技术方案实现的：一种新型轨道无线供电系统用磁耦合装置，所述轨道无线供电系统用以为可移动设备供电，可移动设备沿轨道移动，所述磁耦合装置包括拾取器和交流轨道线，所述拾取器固定在可移动设备上，所述拾取器包括磁芯和接收线圈，接收线圈缠绕在磁芯上，交流轨道线穿过所述磁芯设置；

所述磁芯包括由上磁板、左磁板、下磁板和右磁板顺次连接围成的一体式矩形框架，矩形框架内的中间位置设置有一平行于上磁板和下磁板的中部磁板，中部磁板上下两侧形成两个凹槽，所述接收线圈缠绕在所述中部磁板上；所述左磁板上设置有两个与所述凹槽相对应的开口，且开口的长度l1小于凹槽的边长l2，所述交流轨道线包括两条，分别对应的穿过上下两个凹槽的中心，且两条交流轨道线内电流方向相反。

进一步的，所述交流轨道线通过支架支撑以保持水平，支架设置在轨道上，所述支架上设置有两个用以支撑交流轨道线的支架臂，所述支架臂伸入磁芯的凹槽内。

进一步的，所述交流轨道线的外侧设置有硬质绝缘套管，硬质绝缘套管固定在支架臂上，以进一步保证整条交流轨道线位于同一同水平面上。

进一步的，所述开口远离中部磁板设置，在减少开口漏磁的同时，削弱了两侧磁场在磁芯中上方的相互抵消，进一步减小漏磁，大大增加了两侧线圈的耦合效率。

进一步的，所述磁芯的两个开口设置在与凹槽中心相对应的位置。

进一步的，所述磁芯的两个开口中，其中一个设置在靠近上磁板的一侧，另一个设置在靠近下磁板的一侧。

进一步的，所述磁芯的两个开口中，其中一个开口设置在与凹槽中心相对应的位置，另一个开口设置在靠近上磁板或靠近下磁板的一侧。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：

本方案针对无线供电系统拾取器磁芯结构进行了改进，设计了特殊的磁芯结构，该磁芯结构相对于现有技术而言具有更好的聚磁效果，使得环绕交流轨道线缆的磁场线能够尽可能的汇聚于磁芯内，降低了磁芯的漏磁问题，提高了供电装置的能量输出效率；且该磁芯为一体化结构，无需补充附加的磁芯结构，更便于设备的安装和维护。

附图说明

图1为本实用新型实施例1所述磁耦合装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1所述拾取器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例1传统e型磁芯的磁场线分布示意图；

图4为本实用新型实施例1所述磁芯结构的磁场线分布示意图；

图5为本实用新型实施例2所述磁芯结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚的理解本实用新型的上述目的和优点，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细地描述，需要说明的是，本实施例中所述的上、下、左、右等位置关系以图2所示方向为准，且位置关系仅做解释用，对具体方案并不做限定：

实施例1，一种新型轨道无线供电装置用磁耦合装置，如图1-2所示，包括拾取器和交流轨道线3，所述拾取器包括磁芯1和接收线圈2，所述磁芯1包括由上磁板、左磁板、下磁板和右磁板顺次连接围成的一体式矩形框架，矩形框架内的中间位置设置有一平行于上磁板和下磁板的中部磁板，中部磁板上、下两侧形成两个凹槽，所述接收线圈2缠绕在所述中部磁板上；如图2所示，所述左磁板上设置有两个与所述凹槽相对应的开口11，且开口11的长度l1小于凹槽的边长l2，所述交流轨道线3包括两条，分别对应的穿过上下两个凹槽的中心，且两条交流轨道线3内电流方向相反。

对于现有轨道供电技术，由于交流轨道线缆自身具有一定质量，将其悬空时会导致每段线缆中间部分下垂。为了保证整条轨道线路处于同一水平面上，每间隔一小段距离就需要设置一个支架来支撑轨道线，每个支架的距离根据轨道线的参数随之变化，保证轨道线因自重产生的下垂不会影响拾取器滑动，因此，为保证拾取器能顺利滑动，磁芯必须设置两个开口，使磁芯能通过轨道线支架，磁芯开口必定会导致磁芯产生漏磁现象，降低耦合机构的能量传输效率，而不设置开口又无法相对轨道滑动。

具体的，轨道6为可移动设备行进的固定路线，用电设备(可移动设备)悬挂于轨道6上并沿轨道6移动。在不影响用电设备移动的前提下，设置用来固定轨道线3的支架5，并在支架末端位置伸出两个细长支架臂，伸入拾取器磁芯凹槽内。为了进一步保证整条交流轨道线处于同一水平面，使用硬质绝缘套管4对交流轨道线3进行包裹后，再将轨道线3固定于支架臂上。

本方案所提出的磁耦合装置的工作原理如下：

需要说明的是，轨道无线供电系统是为可移动设备供电的，该系统允许用电设备在移动或静止时拾取电能，因此，磁芯1和接收线圈2的部分是与可移动设备固定在一起的，并跟随着设备的延固定线路一起移动。交流轨道线3的线路与设备移动线路基本一致，因此，系统在运作时，磁芯1将沿着交流轨道3的路径移动，两条交流轨道线3中通入高频交流电，其周围产生高频交变磁场，磁场沿磁芯1形成磁力线，进而使接收线圈2中感应出高频交流电，完成电能传输；其中，两条轨道线3处于磁芯1凹槽的中间位置，且两条轨道线3内的电流方向是相反的，因此两条轨道线产生的磁场在磁芯1中间部分是同一方向，相当于将单根轨道线的磁场加倍。

如图3所示，为传统e型磁芯的磁场线分布示意图。可以看到，磁芯开口处没有磁芯导磁，导致该结构具有较大的漏磁，且由于两侧轨道线磁场在该e型磁芯结构中上方有一定的抵消，导致漏磁更为严重。如图4所示，为本实施例的磁芯磁场线分布示意图。在磁芯1一条长边的一侧以各自轨道线为中点留出开口，此开口的距离略大于轨道线3的直径及轨道线支架5支架臂的宽度，开口11越小越好，但需要保证拾取器能够顺利安装并且在拾取器滑动过程中与支架无摩擦、磕碰现象。

本方案所设计的磁芯结构减少了磁芯开口，且所述开口远离磁芯的中部磁板，在减少开口漏磁的同时，削弱了两侧磁场在磁芯1中上方的相互抵消，进一步减小漏磁，大大增加了两侧线圈的耦合效率。

一般而言，轨道无线供电装置中常用的是采用两条交流轨道线。对于只有一条交流轨道线3的情况而言，只需要设置一个c型磁芯结构即可。对于单个c型磁芯来说，接收线圈的绕制位置可以在没有开口的三个磁芯面任选一处，接收线圈位置的不同不会影响耦合机构的能量输出，具体情况可根据本方案思路做出相应的改进，在此不做赘述。

实施例2，如图5所示，本实施例与实施例1的区别在于，将磁芯的两个开口完全设置在中部磁板的两侧靠近上磁板和下磁板的位置，使该结构横截面成双g型。该结构可以最大程度降低磁芯1中上方的磁场相互抵消作用，使两侧线圈间的耦合效率进一步增大，提高电能传输能力。但相应的，轨道线支架5的结构也要进行相应改变，使轨道线始终处于磁芯1凹槽的中间位置，以达到最优的电能传输状态。

另外，所述磁芯开口的位置可以根据项目要求进行改变，在凹槽中间到磁芯最外侧的范围内进行设置，均可以进行高效的能量传输。在此基础上，磁芯的两个开口位置甚至可以选择不同位置，如一个开口与凹槽中间相对应，另一个开口靠近磁芯上磁板或下磁板的一侧。其中，开口位置越靠近磁芯上下两侧，其耦合机构的能量传输效率越高。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。