本發(fā)明涉及無(wú)線電能傳輸技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及無(wú)線能量發(fā)射機(jī)構(gòu)、無(wú)線能量接收機(jī)構(gòu)及電磁耦合機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

無(wú)線電能傳輸是利用一種特殊設(shè)備將電源的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榭蔁o(wú)線傳播的能量，在接收端又將無(wú)線能量轉(zhuǎn)變回電能，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)用電器的無(wú)線供電?，F(xiàn)有的無(wú)線電能傳輸大多采用非接觸式充電技術(shù)，利用電磁感應(yīng)原理，將兩個(gè)線圈靠近作為電磁耦合機(jī)構(gòu)，當(dāng)電流在一個(gè)線圈中流動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)成為媒介，導(dǎo)致另一個(gè)線圈中也產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。

電磁耦合機(jī)構(gòu)在傳遞能量的過(guò)程中，磁路是受磁阻影響的，空氣磁阻相對(duì)于磁芯磁阻較大，所以在環(huán)形線圈中，采用環(huán)形磁芯存在一個(gè)問(wèn)題，就是磁力線很容易在磁芯內(nèi)部形成回路，所以就會(huì)出現(xiàn)磁力線聚集在原邊線圈的磁芯部分，而不利于將磁力線引導(dǎo)至副邊線圈，導(dǎo)致傳遞能量的能力降低；而且較大的環(huán)形磁芯存在易碎、抗震能力差等問(wèn)題，汽車出現(xiàn)震動(dòng)是一種常見(jiàn)的現(xiàn)象，所以需滿足抗震動(dòng)要求的指標(biāo)，而環(huán)形抗震動(dòng)能力很弱，一旦磁芯斷裂，電磁耦合機(jī)構(gòu)便會(huì)被影響，使系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生改變，有可能使系統(tǒng)不再工作在諧振狀態(tài)，從而影響能量的傳輸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問(wèn)題在于提供一種重量輕且電能傳遞能力穩(wěn)定的無(wú)線能量發(fā)射機(jī)構(gòu)、無(wú)線能量接收機(jī)構(gòu)及電磁耦合機(jī)構(gòu)。

具體技術(shù)方案如下：

一種無(wú)線能量發(fā)射機(jī)構(gòu)，包括原邊線圈和原邊磁芯，其關(guān)鍵在于：所述原邊磁芯包括N條第一T型磁芯和N條第二T型磁芯，所述第一T型磁芯包括第一橫向磁芯和第一豎向磁芯，所述第一橫向磁芯的長(zhǎng)度小于所述第一豎向磁芯的長(zhǎng)度；所述第二T型磁芯包括第二橫向磁芯和第二豎向磁芯，所述第二橫向磁芯的長(zhǎng)度大于所述第二豎向磁芯的長(zhǎng)度，所述第一豎向磁芯的長(zhǎng)度大于所述第二豎向磁芯的長(zhǎng)度；所述原邊線圈為環(huán)形盤(pán)狀線圈，所述第一T型磁芯和第二T型磁芯相互交替地貼附在所述原邊線圈的環(huán)形環(huán)面上，二者分別呈中心對(duì)稱均勻分布，所述第一豎向磁芯和第二豎向磁芯均沿所述原邊線圈的環(huán)形盤(pán)面徑向設(shè)置。

無(wú)線能量發(fā)射機(jī)構(gòu)的技術(shù)方案原理，在原邊線圈上設(shè)置原邊磁芯，用于引導(dǎo)磁力線的走向，從而使更多的磁力線可以通過(guò)副邊線圈；中心對(duì)稱設(shè)置的第一T型磁芯和第二T型磁芯組合后，與鋪滿磁芯的引導(dǎo)磁力線的能力相同的情況下，第一T型磁芯和第二T型磁芯組合后的抗震性比鋪滿磁芯的抗震性更好，且第一T型磁芯和第二T型磁芯組合成的原邊磁芯重量較輕。

為更好實(shí)現(xiàn)一種無(wú)線能量發(fā)射機(jī)構(gòu)，可進(jìn)一步為：

所述第一橫向磁芯的內(nèi)側(cè)面靠近所述原邊線圈最外一匝繞線的邊緣；所述第二橫向磁芯的外側(cè)面靠近所述原邊線圈最外一匝繞線的邊緣，這樣設(shè)置的結(jié)構(gòu)，使原邊磁芯引導(dǎo)磁力線的效果更好，使磁場(chǎng)分布更均勻；

所述第一T型磁芯和第二T型磁芯均由條形鐵氧體拼接而成，所述第一橫向磁芯包括兩條所述條形鐵氧體，所述第一豎向磁芯包括一條所述條形鐵氧體；所述第二橫向磁芯包括一條所述條形鐵氧體，所述第二豎向磁芯包括兩條所述條形鐵氧體，鐵氧體的導(dǎo)磁能力比較強(qiáng)，利用條形鐵氧體拼接構(gòu)成原邊磁芯，使原邊磁芯的抗震性更好，導(dǎo)磁作用更穩(wěn)定。

一種無(wú)線能量接收機(jī)構(gòu)，包括副邊線圈和副邊磁芯，其關(guān)鍵在于：所述副邊磁芯包括N條T型副邊磁芯和N條條形副邊磁芯，所述T型副邊磁芯包括橫向副邊磁芯和豎向副邊磁芯，所述橫向副邊磁芯的長(zhǎng)度大于所述豎向副邊磁芯的長(zhǎng)度；

所述副邊線圈為矩形盤(pán)狀線圈，所述T型副邊磁芯和條形副邊磁芯相互交替地貼附在所述副邊線圈的盤(pán)面上，二者分別呈中心對(duì)稱均勻分布，在所述副邊線圈的盤(pán)面上設(shè)有以所述副邊線圈中心點(diǎn)為圓心的環(huán)形分布區(qū)，所述豎向副邊磁芯和條形副邊磁芯均沿所述環(huán)形分布區(qū)的徑向設(shè)置。

無(wú)線能量接收機(jī)構(gòu)的技術(shù)方案原理，在副邊線圈上設(shè)置副邊磁芯，用于引導(dǎo)磁力線的走向，從而使更多的磁力線可以穿過(guò)副邊線圈；中心對(duì)稱設(shè)置的T型副邊磁芯和條形副邊磁芯組合后，與鋪滿磁芯引導(dǎo)磁力線的能力相同的情況下，T型副邊磁芯和條形副邊磁芯組合后的抗震性比鋪滿磁芯的抗震性更好，且T型副邊磁芯和條形副邊磁芯組合成的副邊磁芯重量較輕。

為更好實(shí)現(xiàn)一種無(wú)線能量接收機(jī)構(gòu)，可進(jìn)一步為：

所述副邊磁芯包括四條所述T型副邊磁芯和四條所述條形副邊磁芯，四條所述條形副邊磁芯分別位于所述副邊線圈的兩條對(duì)角線上，四條所述橫向副邊磁芯的外側(cè)面靠近所述副邊線圈的最外一匝繞線的邊緣；這樣設(shè)置的結(jié)構(gòu)，使副邊磁芯引導(dǎo)磁力線的效果更好，使磁場(chǎng)分布更均勻；

所述T型副邊磁芯和條形副邊磁芯均由條形鐵氧體拼接而成，所述橫向副邊磁芯包括兩條所述條形鐵氧體，所述豎向副邊磁芯包括一條所述條形鐵氧體，所述條形副邊磁芯包括一條所述條形鐵氧體；鐵氧體的導(dǎo)磁能力比較強(qiáng)，利用條形鐵氧體拼接構(gòu)成副邊線圈，使副邊線圈的抗震性更好，導(dǎo)磁作用更穩(wěn)定。

基于上述發(fā)明中的無(wú)線能量發(fā)射機(jī)構(gòu)和無(wú)線能量接收機(jī)構(gòu)，還設(shè)計(jì)出另一種發(fā)明，電磁耦合機(jī)構(gòu)，其關(guān)鍵在于：將所述無(wú)線能量發(fā)射機(jī)構(gòu)與所述無(wú)線能量接收機(jī)構(gòu)相互耦合實(shí)現(xiàn)無(wú)線能量傳輸。

電磁耦合結(jié)構(gòu)的技術(shù)方案原理，當(dāng)原邊線圈和副邊線圈之間傳遞能量時(shí)，在所述原邊線圈和副邊線圈兩側(cè)分別設(shè)置原邊磁芯和副邊磁芯，用于引導(dǎo)原邊線圈和副邊線圈之間的磁力線，使更多磁力線穿過(guò)副邊線圈。

為更好的實(shí)現(xiàn)一種電磁耦合結(jié)構(gòu)，可進(jìn)一步為：

所述無(wú)線能量發(fā)射機(jī)構(gòu)還設(shè)置有原邊殼體，該原邊殼體包括第一殼體和第二殼體，在所述第一殼體的內(nèi)表面開(kāi)設(shè)有原邊線圈容置槽，所述原邊線圈固設(shè)在所述原邊線圈容置槽內(nèi)；在所述第二殼體的內(nèi)表面開(kāi)設(shè)有原邊磁芯容置槽，所述原邊磁芯容置槽包括第一T型磁芯容置槽和第二T型磁芯容置槽，所述第一T型磁芯和第二T型磁芯分別固設(shè)在所述第一T型磁芯容置槽和第二T型磁芯容置槽內(nèi)，這樣便于攜帶和安裝所述無(wú)線能量發(fā)射機(jī)構(gòu)；

所述無(wú)線能量接收機(jī)構(gòu)還設(shè)置有副邊殼體，該副邊殼體包括第三殼體和第四殼體，在所述第三殼體的內(nèi)表面開(kāi)設(shè)有副邊線圈容置槽，所述副邊線圈固設(shè)在所述副邊線圈容置槽內(nèi)；在所述第四殼體的內(nèi)表面開(kāi)設(shè)有副邊磁芯容置槽，所述副邊磁芯容置槽包括T型副邊磁芯容置槽和條形副邊磁芯容置槽，所述T型副邊磁芯和條形副邊磁芯分別固設(shè)在所述T型副邊磁芯容置槽和條形副邊磁芯容置槽內(nèi)，這樣便于攜帶和安裝所述無(wú)線能量接收機(jī)構(gòu)；

在所述第一殼體、第二殼體、第三殼體和第四殼體的內(nèi)表面上還分布有空槽，這樣能減輕原邊殼體和副邊殼體的重量，和減少生產(chǎn)原邊殼體及副邊殼體的用材。

本發(fā)明的有益效果為：原邊磁芯和副邊磁芯均采用多塊磁芯呈中心對(duì)稱的方式組成，在和鋪滿磁芯的引磁效果相同的情況下，分別減輕了無(wú)線能量發(fā)射機(jī)構(gòu)和無(wú)線能量接收機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)重量，便于生產(chǎn)和使用，同時(shí)，這種結(jié)構(gòu)相對(duì)鋪滿磁芯的抗震效果更好，從而使原邊磁芯和副邊磁芯的導(dǎo)磁效果更穩(wěn)定；原邊磁芯采用T型磁芯結(jié)構(gòu)，可有效防止磁場(chǎng)在原邊磁芯處形成閉環(huán)，使更多的磁力線穿過(guò)副邊線圈，使無(wú)線能量傳輸?shù)哪芰ψ兊酶鼜?qiáng)。

附圖說(shuō)明

圖1為一種無(wú)線能量發(fā)射機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為一種無(wú)線能量接收機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為原邊線圈和第一殼體的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為原邊磁芯和第二殼體的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為副邊線圈和第三殼體的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為副邊磁芯和第四殼體的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為連續(xù)圓環(huán)磁芯結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為斷續(xù)圓環(huán)磁芯結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為不同磁芯結(jié)構(gòu)下互感值隨拾取端偏移距離的變化表格；

圖10為不同磁芯結(jié)構(gòu)互感偏移曲線；

圖11為不同磁芯結(jié)構(gòu)互感變化曲線。

注釋：第一橫向磁芯為1-1，第一豎向磁芯為1-2，第二橫向磁芯為2-1，第二豎向磁芯為2-2，原邊線圈為3，橫向副邊磁芯為5-1，豎向副邊磁芯為5-2，條形副邊磁芯為4，副邊線圈為6，第一殼體為7-1，第二殼體為7-2，第三殼體為8-1，第四殼體為8-2，空槽為9，連續(xù)圓環(huán)磁芯為10，斷續(xù)圓環(huán)磁芯11。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。

如圖1所示：一種無(wú)線能量發(fā)射機(jī)構(gòu)，包括原邊線圈3和原邊磁芯，原邊磁芯包括四條第一T型磁芯和四條第二T型磁芯，第一T型磁芯包括第一橫向磁芯1-1和第一豎向磁芯1-2，第一橫向磁芯1-1的長(zhǎng)度小于第一豎向磁芯1-2的長(zhǎng)度；第二T型磁芯包括第二橫向磁芯2-1和第二豎向磁芯2-2，第二橫向磁芯2-1的長(zhǎng)度大于第二豎向磁芯2-2的長(zhǎng)度，第一豎向磁芯1-2的長(zhǎng)度大于第二豎向磁芯的長(zhǎng)度2-2；

原邊線圈3為環(huán)形盤(pán)狀線圈，第一T型磁芯和第二T型磁芯相互交替地貼附在原邊線圈3的環(huán)形環(huán)面上，二者分別呈中心對(duì)稱均勻分布，第一豎向磁芯1-2和第二豎向磁芯2-2均沿原邊線圈3環(huán)形盤(pán)面的徑向設(shè)置；第一橫向磁芯1-1的內(nèi)側(cè)面與原邊線圈3最外一匝繞線的邊緣在豎直方向上重合；第二橫向磁芯2-1的外側(cè)面與原邊線圈3最外一匝繞線的邊緣在豎直方向上重合；

第一T型磁芯和第二T型磁芯可以通過(guò)建模一體成型，也可以采用多塊標(biāo)準(zhǔn)化的條形鐵氧體拼接而成，本實(shí)施例中，第一T型磁芯和第二T型磁芯均由市場(chǎng)上標(biāo)準(zhǔn)尺寸的條形鐵氧體拼接而成，原邊磁芯中使用的條形鐵氧體尺寸為4cm*9cm*1cm，第一橫向磁芯1-1包括兩條條形鐵氧體，第一豎向磁芯1-2包括一條條形鐵氧體；第二橫向磁芯2-1包括一條條形鐵氧體，第二豎向磁芯2-2包括兩條條形鐵氧體，其中，條形鐵氧體的拼接關(guān)鍵在于，兩兩條形鐵氧體的端面相互重合。

如圖2所示：一種無(wú)線能量接收機(jī)構(gòu)，包括副邊線圈6和副邊磁芯，副邊磁芯包括四條T型副邊磁芯和四條條形副邊磁芯4，T型副邊磁芯包括橫向副邊磁芯5-1和豎向副邊磁芯5-2，橫向副邊磁芯5-1的長(zhǎng)度大于豎向副邊磁芯5-2的長(zhǎng)度；

副邊線圈6為矩形盤(pán)狀線圈，T型副邊磁芯和條形副邊磁芯4相互交替地貼附在副邊線圈6的盤(pán)面上，二者分別呈中心對(duì)稱均勻分布，在副邊線圈6的盤(pán)面上設(shè)有以副邊線圈6中心點(diǎn)為圓心的環(huán)形分布區(qū)，豎向副邊磁芯5-2和條形副邊磁芯4均沿環(huán)形分布區(qū)的徑向設(shè)置；

副邊磁芯包括四條T型副邊磁芯和四條條形副邊磁芯4，四條條形副邊磁芯4分別位于副邊線圈6的兩條對(duì)角線上，四條橫向副邊磁芯5-1的外側(cè)面與副邊線圈6的最外一匝繞線的邊緣在豎直方向上重合；

T型副邊磁芯和條形副邊磁芯4可以通過(guò)建模一體成型，也可以采用多塊標(biāo)準(zhǔn)化的條形鐵氧體拼接而成，本實(shí)施例中，T型副邊磁芯和條形副邊磁芯4均由市場(chǎng)上標(biāo)準(zhǔn)尺寸的條形鐵氧體拼接而成，副邊磁芯中使用的條形鐵氧體尺寸為4cm*4cm*1cm，橫向副邊磁芯5-1包括兩條條形鐵氧體，豎向副邊磁芯5-2包括一條所述條形鐵氧體，條形副邊磁芯4包括一條條形鐵氧體，其中，條形鐵氧體的拼接關(guān)鍵在于，兩兩條形鐵氧體的端面相互重合。

如圖1至圖6所示：一種電磁耦合機(jī)構(gòu)，包括實(shí)施例無(wú)線能量發(fā)射機(jī)構(gòu)和無(wú)線能量接收機(jī)構(gòu)中所述的所有技術(shù)特征外，將無(wú)線能量發(fā)射機(jī)構(gòu)與無(wú)線能量接收機(jī)構(gòu)相互耦合實(shí)現(xiàn)無(wú)線能量的傳輸；

無(wú)線能量發(fā)射機(jī)構(gòu)還設(shè)置有原邊殼體，原邊殼體的尺寸為50cm*50cm*3cm，原邊殼體包括第一殼體7-1和第二殼體7-2，在第一殼體7-1的內(nèi)表面開(kāi)設(shè)有原邊線圈容置槽，原邊線圈3固設(shè)在原邊線圈容置槽內(nèi)；在第二殼體7-2的內(nèi)表面開(kāi)設(shè)有原邊磁芯容置槽，原邊磁芯容置槽包括第一T型磁芯容置槽和第二T型磁芯容置槽，第一T型磁芯和第二T型磁芯分別固設(shè)在第一T型磁芯容置槽和第二T型磁芯容置槽內(nèi)；第一T型磁芯容置槽和第二T型磁芯容置槽的尺寸大小，剛好可以分別使第一T型磁芯和第二T型磁芯鑲嵌在里邊；第一殼體7-1和第二殼體7-2四個(gè)角由螺桿固定連接，二者扣合后使原邊磁芯剛好貼附在原邊線圈3的環(huán)形盤(pán)面上；

無(wú)線能量接收機(jī)構(gòu)還設(shè)置有副邊殼體，副邊殼體的尺寸為30cm*30cm*3cm，副邊殼體包括第三殼體8-1和第四殼體8-2，在第三殼體8-1的內(nèi)表面開(kāi)設(shè)有副邊線圈容置槽，副邊線圈6固設(shè)在副邊線圈容置槽內(nèi)；在第四殼體8-2的內(nèi)表面開(kāi)設(shè)有副邊磁芯容置槽，副邊磁芯容置槽包括T型副邊磁芯容置槽和條形副邊磁芯容置槽，T型副邊磁芯和條形副邊磁芯4分別固設(shè)在T型副邊磁芯容置槽和條形副邊磁芯容置槽內(nèi)，在第一殼體7-1、第二殼體7-2，第三殼體8-1和第四殼體8-2的內(nèi)表面上還分布有空槽9；T型副邊磁芯容置槽和條形副邊磁芯容置槽的尺寸大小，剛好可以分別使T型副邊磁芯和條形副邊磁芯4鑲嵌在里邊，起到固定T型副邊磁芯和條形副邊磁芯4作用，第三殼體8-1和第四殼體8-2四個(gè)角由螺桿固定連接，二者扣合后使副邊磁芯剛好貼附在副邊線圈6上；另外，為了便于原邊線圈3和副邊線圈6外接電源線，在原邊殼體和副邊殼體的側(cè)壁上還開(kāi)設(shè)有出線孔，原邊線圈3和副邊線圈6的兩個(gè)接線端頭分別通過(guò)出線孔向外引出。

為進(jìn)一步體現(xiàn)本發(fā)明的顯著效果，接下來(lái)針對(duì)T型磁芯、連續(xù)圓環(huán)磁芯和斷續(xù)圓環(huán)磁芯進(jìn)行對(duì)比分析，如圖7至圖11出示了在其他實(shí)驗(yàn)條件相同的情況下，三者不同磁芯結(jié)構(gòu)的互感值分別隨拾取端偏移距離變化的情況，其中發(fā)射端的電感量均為50uh，由圖9的表格和圖10的互感偏移曲線中可以看出，T型磁芯，即本發(fā)明中的原邊磁芯結(jié)構(gòu)，其在副邊線圈與原邊線圈之間的距離從0cm變化到15cm的過(guò)程中，互感值從47.184uh變化到22.307uh，相同情況下，連續(xù)圓環(huán)磁芯的互感值從31.858uh變化到14.225uh，斷續(xù)圓環(huán)磁芯的互感值從35.804uh變化到16.294uh，相對(duì)于另外兩種磁芯結(jié)構(gòu)的原邊磁芯，在副邊磁芯結(jié)構(gòu)相同，同時(shí)拾取端偏移距離變化的情況下，T型磁芯結(jié)構(gòu)使副邊線圈接收到的互感量始終最多；從圖11中可以看出，在副邊磁芯結(jié)構(gòu)相同，同時(shí)拾取端偏移距離變化的情況下，采用T型磁芯結(jié)構(gòu)原邊磁芯，原邊線圈和副邊線圈之間傳輸電感量的變化率最??；

綜上所述，原邊磁芯采用T型磁芯結(jié)構(gòu)，可有效防止磁場(chǎng)在原邊磁芯處形成閉環(huán)，保證有更多的磁力線通過(guò)副邊線圈，使無(wú)線能量傳輸?shù)男首兊酶摺?/p>