一种移动式充电设备和充电电池充电流水线的制作方法

本实用新型涉及一种充电设备，具体涉及一种移动式充电设备。

背景技术：

目前市面上的大电流充电设备均为固定式充电设备，比如电动汽车的充电桩或电动汽车用的电池充电站，充电桩要求电动汽车固定在充电桩附近一定的时间，而电池充电站要求电动汽车更换电池。

另外，市面上存在的固定式充电设备在进行批量式充电时，需要一次性将一批待充电产品分别接到固定式充电设备上，由于流水线作业需要保证充电产品移动，若采用固定的方式充电则易导致一部分时间处于静置状态，不利于流水作业，导致效率变低。

技术实现要素：

本实用新型提出一种移动式充电设备，可让被充电设备在移动过程中充电，并且使三相交变电流变为直流电，通过改变输入的三相电的参数，可以使得输出的直流电的参数跟随改变，为移动的充电设备充电，让批量带充电的产品实现流水作业。

为了实现上述发明目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种移动式充电设备，其特征在于，包括定子装置、动子装置、整流器和导轨，动子装置滑动连接在导轨上，定子装置和导轨均呈线型，所述定子装置和导轨的路径相应，定子装置包括定子铁芯和通有三相交流电的定子激磁绕组，动子装置包括动子铁芯和三相动子感应绕组，所述定子激磁绕组缠绕固定于定子铁芯上，所述动子感应绕组缠绕固定于动子铁芯上，整流器的输入端与动子感应绕组电连接，整流器的输出端设有充电装置。

与现有技术相比，采用了上述技术方案的移动式充电设备，具有如下有益效果：

一、本实用新型提供的移动式充电设备，动子装置在移动过程中切割定子装置产生的磁场，可以在动子装置的动子感应绕组内产生感应电流，经过整流器整流后的电流可以为充电产品提供电能，可以边走边充电，降低充电设备静置所浪费的时间，有利于让批量带充电的产品实现流水作业，大大提高效率。

二、定子装置内的定子激磁绕组所使用的电流为交变的三相电流，该电流产生的感应磁场是沿定子装置方向单向高速移动的，即动子装置的动子感应绕组在相对定子装置不动时，依旧在切割磁场，感应电流依旧能够产生，因此本实用新型中的动子装置在低速移动或不动时依旧可以产生电流，不受移动速度制约。

三、由于定子激磁绕组所接的电源为三相电，通过改变电源的电压或频率，可以使得动子感应绕组产生的感应电流或电压数值跟随其改变，进而改变接电端的电流或电压，可控性更高，操作性更强。

为了增强定子装置产生的磁场，本实用新型优选的，移动式充电设备还包括外定子铁芯，所述动子感应绕组位于外定子铁芯和定子装置之间，通过增设外定子铁芯，可减小定子磁场磁路的磁阻，增强磁场，提高效率。

与上述原因相反，所述导轨优选采用不可磁化的金属材料，防止定子铁芯产生的磁场被可磁化的导轨分流，降低效率。

优选的，所述导轨包括有直线部分的曲线型导轨和直线型导轨，所述定子装置的定子铁芯的布置与导轨的直线部分相应。通过增设曲线段的导轨使动子装置在移动过程中可以生成多种路径。而定子铁心在转弯处是没有用的，而且成本太高，故弯曲部分不设施定子线圈。

优选的，所述动子装置由一套可设置速度的公知驱动系统驱动，以使动子在符合要求的速度下运行。

优选的，所述的充电装置为充电枪或插头，以适应不同的使用场合，比如，当给电动车充电时；优选充电枪，当给充电电池充电时，优选插头。

优选的，所述动子装置上设有放置整流器和充电装置的盒子，当动子在非工作状态时，将整流器和充电装置置于该盒子中，起到保护和运输作用。

根据上述设备，本实用新型还提出一种移动式充电方法，其充电步骤为：

①.定子装置内的定子激磁绕组通三相交流电，电流在定子装置的线型方向产生高速移动的磁场；

②.动子装置在外力驱动下移动，动子感应绕组切割定子装置产生的磁场，进而产生感应电动势；

③.当充电装置接入待充电设备后，动子感应绕组产生感应电流，感应电流经过整流器转化为直流电，向待充电设备供电。

本实用新型还提出一种充电电池充电流水线，包括坠落区域、充电区域和推进区域，所述充电区域内设有上述的移动式充电设备，动子装置还包括有夹持机构，所述夹持机构包括用于同电池两端夹持的夹持部、通电可驱动夹持部夹紧电池的夹持驱动器，所述夹持驱动器与充电装置相连接，夹持部上设有接电触头，所述接电触头与充电装置相连；所述导轨贯穿三个区域，推进区域上设有用于将电池托举使其放置于夹持部之间的支撑底板，所述支撑底板位于动子装置的下方，所述充电电池充电流水线还包括用于带动动子装置于导轨上移动的外驱动器。

与现有技术相比，采用了上述技术方案的充电电池充电流水线，具有如下有益效果：

一、外驱动器带动动子装置切割定子装置产生的感应磁场，动子感应绕组产生电流，通过充电装置为夹持驱动器和接电触头供电，夹持驱动器使夹持部将电池夹紧，接电触头向电池输送电能，完成充电。

二、当动子装置带动电池进入充电区域后，由于充电区域内有定子装置的感应磁场，使得电池被自动夹持并充电，此期间可以对被夹紧的电池表面打标或其他附加工艺，有效的提高生产效率，使时间利用更为有效。

三、在动子装置从推进区域进入充电区域时，由于动子装置进入定子装置的感应磁场区域，动子感应绕组内产生感应电流使夹持部自动夹紧电池；在动子装置从充电区域进入坠落区域时，由于定子装置的感应磁场消失，故动子感应绕组内不再产生电流，夹持驱动器断电导致夹持部不再夹紧电池，使得电池自动从动子装置上脱落，该过程均是自动的工作过程因此自动化程度更高，适于流水线操作，效率高。

四、在动子装置带着电池进入充电区域后，由于定子装置内通的是三相交变电流，其磁场是高速移动的，因此即使动子装置不动依旧可以将电池夹紧并充电，因此动子装置在该区域内可以更灵活的活动，甚至不移动也不会造成电池脱落。

为保证夹持部在夹持驱动器断电后能够更稳定的打开，优选的，所述夹持机构上设有用于夹持驱动器断电时可使夹持部复位分离的复位件，通过复位件提供稳定的弹力。

由于在推进过程中，夹持驱动器使夹持部夹紧电池时需要一定的时间，因此需要将支撑底板进行相应一小段延长，优选的，所述充电区域同推进区域的交界处设有延长底板，所述延长底板与支撑底板连接，通过延长底板为夹持部夹紧提供充足的时间。

上述充电电池充电流水线的充电工艺：

①预装阶段：推进区域内，将待充电的电池放入动子装置的夹持机构内，支撑底板将电池托举并限位在夹持机构的两个夹持部之间；

②推进阶段：外驱动器带动动子装置前移并进入充电区域，动子装置由支撑底板进入延长底板；

③夹持阶段：在定子装置磁场的作用下，动子装置内的动子感应绕组产生感应电流，并经过整流器在充电装置产生直流电，向夹持驱动器和接电触头供电，夹持驱动器活动并使夹持部夹紧电池的两端；

④充电阶段：夹持部夹紧后，接电触头与电池两端连通，构成反电势回路，将电能储存在电池内；

⑤坠落阶段：动子装置从充电区域过渡至坠落区域，定子装置的电磁力消失，动子感应绕组不再产生电流，夹持驱动器断电，复位件作用使夹持部弹开，致使电池从夹持部内脱离掉落，完成整个自动夹持-充电-脱离的过程。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构简图；

图2为本实用新型实施例1中动子铁芯、定子铁芯和外定子铁芯的结构示意图；

图3动子感应绕组和整流器的电路图；

图4定子铁芯的结构示意图；

图5定子激磁绕组铺设方式示意图；

图6为本实用新型实施例1中定子装置及导轨弯曲段和直线段的示意图；

图7为本实用新型实施例2充电电池充电流水线中各个部件的连接示意图；

图8为本实用新型实施例2流水线中推进区域、充电区域和坠落区域的分布图；

图9为图8中A处的局部放大图。

图中：1、定子装置；10、定子铁芯；11、定子激磁绕组；2、动子装置；3、导轨；4、外定子铁芯；5、整流器；50、充电装置；60、夹持驱动器；61、夹持部；62、接电触头；63、复位件；70、支撑底板；71、延长底板；90、推进区域；91、充电区域；92、坠落区域。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步描述。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明，本实用新型特征及优点将更加明显。

实施例1：

如图1所示，本实用新型提供的移动式充电设备，包括定子装置1、动子装置2和导轨3，定子装置1和导轨3相平行且均为曲线型或直线型；

定子装置1包括定子铁芯10和定子激磁绕组11，定子激磁绕组11内接通对称的三相交流电，使定子装置1产生移动磁场，磁场移动方向如图1所示；定子铁心如图4所示，用0.35-0.5mm厚的硅钢片冲片，每片上涂有绝艳漆，然后多片叠压而成。以6个槽为一个模数构成一个模块，多个模块拼接而成。

定子激磁绕组11的铺设如图7所示，三相对称绕组均匀分布放在定子的槽中，如A相绕组的两个边放在1’和4’号槽中，B相绕组的两个边放在3’和6’号槽中，C相绕组的两个边放在5’和2’号槽中，以1’-6’号槽为一个模数，其余类推。

动子装置2可以为1个或者多个，动子装置2包括动子铁芯和动子感应绕组，动子铁芯的结构与定子铁芯结构相近，可铺设动子感应绕组，动子感应绕组为三相对称绕组(与定子激磁绕组相对应)。动子感应绕组在相对定子装置1的感应磁场运动时，动子感应绕组切割磁场，在动子感应绕组(接线端50两端接通时)内产生感应电流，产生的感应电流经过整流器5后,将产生的三相交流感应电流整合为直流电，将直流电输送至充电装置50，整流器5的电路图如图3所示，整流器5与动子感应绕组的连接方式也可参照图3。

动子铁芯的结构与定子铁芯结构相似，由0.35mm-0.5mm厚的硅钢片压制而成，动子铁心整体厚度在6mm-8mm之间。

为保证动子装置2切割定子装置1的磁场具有足够的磁场强度，因此需要对动子和定子之间的间距进行控制，避免磁场过弱转化效率过低，因此本实施例中动子2与定子装置1之间的距离为0.1-3mm。

移动式充电设备还包括可被定子装置1磁化增强磁场力的外定子铁芯4，动子感应绕组位于外定子铁芯4和定子装置1之间。导轨3和外定子铁芯4均采用不可磁化的材料，如各种工程塑料、瓷材料等。

所述动子装置由一套可设置速度的公知驱动系统驱动，以使动子在符合要求的速度下运行。

所述的充电装置为充电枪或插头，以适应不同的使用场合，比如，当给电动车充电时；优选充电枪，当给充电电池充电时，优选插头。

所述动子装置上设有放置整流器和充电装置的盒子，当动子在非工作状态时，将整流器和充电装置置于该盒子中，起到保护和运输作用。

如图6所示，定子装置1包括曲线型定子装置1和直线型定子装置1，导轨3形状与定子装置1的形状相对应，通过增设曲线型的定子装置1，可以使整个移动式充电设备的动子装置移动行程变得多变可控，甚至可以形成闭合的移动路径。

本实用新型的工作过程如下：在定子平面内的三相对称绕组中，接入对称的三相交流电，则可建立移动的磁场；在磁场的设有异步移动的动子，动子上铺设有三相对称感应绕组，那么就在感应绕组中感应出电动势，将这个感应电势整流变成直流，即可向电池充电。

由于动子装置接通过可控整流器接到电池上，相当于在动子感应绕组上接有反电势，如图5所示，

整流器输出电流Id的表达式为

s是转差率，

其中，v_s是磁场的运动速度,v_s＝2τ_pf,τ_p运动磁场的极距，f是电流的频率，v_r是动子的运动速度，E_r0是动子感应绕组开路时的相感应电动势的有效值，X_r0是动子感应绕组漏电抗，R_D是动子感应绕组整流器管子的等效电阻，R_L是串联电感的等效电阻，α_p是可控整流器控制角。E_d是电池的电动势值。当动子的运动速度固定时，则转差率s为常数。这样就可以通过整流器的控制角α_p来控制充电电流的大小。动子整流器的输出功率就是给电池充电的功率为

P_s＝E_dI_d根据上述实施例中提到的移动式充电设备，本实施例还提出一种移动式充电方法，其充电步骤为：

①.定子装置1内的定子激磁绕组通三相电流，电流在定子装置1的线型方向产生单侧高速移动的磁场；

②.动子装置2在外力驱动下，动子感应绕组切割定子装置1产生的磁场，动子感应绕组产生电动势；

③.当充电装置50接入接电设备后，动子感应绕组产生电流，电流经过整流器5变化为直流电，向接电设备供电。

上述的移动式充电设备可以应用于多种场合，本实施例列举一下若干应用场合；

应用例1：将上述移动式充电设备用于充电电池的充电，将电池放置在动子装置2的充电装置50两端上，之后一边在导轨3上移动，一遍用于对电池充电。

应用例2：用于电动车的充电，在规定的路道上设置本实施例中提到的定子装置1和轨道2，通过将电动车的蓄电池和动子装置2的充电装置50之间连接导线，电动车可以一边移动一边充电，可架设在高速公路等距离较长的路段上，一边充电一边前进，有效节省时间。

实施例2：

一种充电电池充电流水线，包括坠落区域92、充电区域91、推进区域90和实施例1中的移动式充电设备，充电区域91内设有定子装置1，导轨3贯穿三个区域。

动子装置2还包括有夹持机构，夹持机构包括用于同电池两端夹持的夹持部61、通电可驱动夹持部61夹紧电池的夹持驱动器，夹持驱动器与充电装置50相连接，夹持部61上设有接电触头62，接电触头62与动子感应绕组充电装置50相连；导轨3贯穿三个区域，推进区域90上设有用于将电池托举使其放置于夹持部61之间的支撑底板70，支撑底板70位于动子装置2的下方，充电电池充电流水线还包括用于带动动子装置2于导轨3上移动的外驱动器。夹持机构上设有用于夹持驱动器断电时可使夹持部61复位分离的复位件63。

充电区域91同推进区域90的交界处设有延长底板71，延长底板71与支撑底板70连接。

上述充电电池充电流水线的操作过程如下：

①预装阶段：推进区域90内，将待充电的电池放入动子装置2的夹持机构内，支撑底板70将电池托举并限位在夹持机构的两个夹持部61之间；

②推进阶段：驱动系统带动动子装置2前移并进入充电区域91，动子装置2由支撑底板70进入延长底板71；

③夹持阶段：在定子装置1磁场的作用下，动子装置2内的动子感应绕组产生电流，并经过整流器5在充电装置50产生直流电，向夹持驱动器和接电触头62供电，夹持驱动器活动并使夹持部61夹紧电池的两端，延长底板71提供夹持部足够的夹持时间；

④充电阶段：夹持部61夹紧后，接电触头62与电池两端连通，构成反电势回路，将电能储存在电池内；

⑤坠落阶段：动子装置2从充电区域91过渡至坠落区域92，定子装置1的电磁力消失，动子感应绕组不再产生电流，夹持驱动器断电，复位件63作用使夹持部61弹开，致使电池从夹持部61内脱离掉落，完成整个自动夹持-充电-脱离的过程。

上述充电电池充电流水线具有如下优点：

一、外驱动器带动动子装置切割定子装置产生的感应磁场，在动子装置的充电装置产生电流，为夹持驱动器和接电触头供电，夹持驱动器使夹持部将电池夹紧，接电触头向电池输送电能，完成充电。

二、当动子装置带动电池进入充电区域后，由于充电区域内有定子装置的感应磁场，使得电池被自动夹持并充电，此期间可以对被夹紧的电池表面打标或其他附加工艺，有效的提高生产效率，使时间利用更为有效。

三、在动子装置从推进区域进入充电区域时，由于动子装置进入定子装置的感应磁场区域，动子感应绕组内产生感应电流使夹持部自动夹紧电池；在动子装置从充电区域进入坠落区域时，由于定子装置的感应磁场消失，故动子感应绕组内不再产生电流，夹持驱动器断电导致夹持部不再夹紧电池，使得电池自动从动子装置上脱落，该过程均是自动的工作过程因此自动化程度更高，适于流水线操作，效率高。

四、在动子装置带着电池进入充电区域后，由于定子装置内通的是三相交变电流，其磁场是高速移动的，因此即使动子装置不动依旧可以将电池夹紧并充电，因此动子装置在该区域内可以更灵活的活动，甚至不移动也不会造成电池脱落。

上述实施例是对本实用新型的说明，不是对本实用新型的限定，任何对本实用新型简单变换后的方案均属于本实用新型的保护范围。

以上所述使本实用新型的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为本实用新型的保护范围。