一種用于電動汽車無線充電的松散耦合變壓器裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電動汽車無線充電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于電動汽車無線充電的松散耦合變壓器裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前市場上，電動汽車的充電方式主要采用接觸式，即采用導(dǎo)線將充電設(shè)備與電動汽車直接接觸充電。采用接觸式充電，主要存在安全性能低，操作不便，對環(huán)境適應(yīng)能力差的特點(diǎn)，而采用無線充電的方式能夠克服接觸式存在的問題。由于無線充電技術(shù)不需要物理線路的連接，因此相比于普通的接觸式充電系統(tǒng)具有更高的安全系數(shù)，更加適用于嚴(yán)苛的充電環(huán)境，如礦場作業(yè)，雨雪天氣等。電動汽車在節(jié)能環(huán)保的大環(huán)境下具有更好的應(yīng)用前景，但是儲能密度不高，電池體積過大一直限制電動汽車的發(fā)展。應(yīng)用無線充電技術(shù)可以減小電池體積，同時提供方便、安全的充電環(huán)境。
[0003]決定無線充電系統(tǒng)效率的主要因素是松散耦合變壓器，因此需要合適的方法來優(yōu)化變壓器的結(jié)構(gòu)特性以及電路參數(shù)特性，達(dá)到系統(tǒng)效率的最優(yōu)化。由于體積、空間的限制，松散耦合變壓器一般采用平面結(jié)構(gòu)；如圖1所示的螺線管結(jié)構(gòu)裝置是一種適合汽車無線充電的變壓器結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)射、接收線圈耦合性能好，偏移條件下傳輸?shù)墓β矢?，一般主要分成線圈和磁芯兩部分，磁芯是為了引導(dǎo)更多的發(fā)射端磁場耦合到接收端，增強(qiáng)發(fā)射、接收線圈的耦合；但是從線圈周圍的磁場分布來看，主要的問題是螺線管背部漏磁大，導(dǎo)致電磁輻射嚴(yán)重。
[0004]為了減少電磁輻射問題，需要增加屏蔽裝置。目前主要存在的屏蔽方案是在發(fā)射、接收裝置背部增加金屬板。通常金屬板的材料是鋁或者銅，從經(jīng)濟(jì)和系統(tǒng)重量的角度出發(fā)，一般采用鋁金屬。金屬板由于對電磁場有屏蔽作用，因此能夠削弱大部分電磁輻射問題，但是由于在無線充電系統(tǒng)工作時，金屬板中存在渦流，因此損耗大，并且金屬板主要的作用是抵消背部漏磁，因此一般情況沒有考慮利用背部漏磁，導(dǎo)致整個變壓器性能不高。因背部漏磁是整個磁場分布重要組成部分，如果僅通過金屬板裝置吸收，就會使得整體的耦合性能下降，并且輻射問題相對嚴(yán)重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問題，從利用背部漏磁的角度出發(fā)，本發(fā)明提供了一種用于電動汽車無線充電的松散耦合變壓器裝置，具有提升發(fā)射接收裝置的耦合性能的作用，因此發(fā)射、接收耦合特性高，屏蔽性能好，簡易牢固，整體效率高。
[0006]—種用于電動汽車無線充電的松散耦合變壓器裝置，包括相互耦合的發(fā)射模塊和接收模塊以及兩塊屏蔽蓋板；其中，發(fā)射模塊置于地表，接收模塊置于車體底盤；所述的發(fā)射模塊和接收模塊均嵌套于對應(yīng)的屏蔽蓋板內(nèi)；所述的屏蔽蓋板內(nèi)面兩側(cè)及其對應(yīng)兩邊蓋沿內(nèi)側(cè)均貼有導(dǎo)磁磁芯，所述的導(dǎo)磁磁芯用于引導(dǎo)發(fā)射模塊的部分背部漏磁耦合至接收模塊，增強(qiáng)發(fā)射接收模塊之間的耦合性能，并且減少屏蔽板損耗。
[0007]所述的發(fā)射模塊和接收模塊均由一磁芯以及繞置于磁芯上的線圈組成，所述線圈的中心線與對應(yīng)屏蔽蓋板內(nèi)的導(dǎo)磁磁芯垂直。
[0008]進(jìn)一步地，所述屏蔽蓋板內(nèi)的導(dǎo)磁磁芯由多片條形磁芯整體拼接而成，用于增強(qiáng)變壓器的耦合系數(shù)，減少屏蔽蓋板上的損耗。
[0009]進(jìn)一步地，所述發(fā)射模塊或接收模塊的磁芯由兩塊絕緣板以及粘接于兩塊絕緣板之間的多排磁芯組構(gòu)成，每排磁芯組由多片條形磁芯首尾拼接而成。
[0010]進(jìn)一步地，所述的線圈由至少兩股利茲線并聯(lián)而成，線圈的并聯(lián)匝數(shù)根據(jù)電流和功率而定。
[0011 ] 進(jìn)一步地，所述的屏蔽蓋板采用金屬材料，優(yōu)選采用鋁板。
[0012]進(jìn)一步地，所述發(fā)射模塊、接收模塊以及屏蔽蓋板所采用的條形磁芯均由鐵氧體材料構(gòu)成。
[0013]進(jìn)一步地，所述的屏蔽蓋板內(nèi)面兩側(cè)開有用于放置導(dǎo)磁磁芯的導(dǎo)槽，以使導(dǎo)磁磁芯貼合后與屏蔽蓋板內(nèi)面齊平。
[0014]本發(fā)明采用屏蔽蓋板對變壓器的背部漏磁起到良好的屏蔽作用，屏蔽蓋板內(nèi)的導(dǎo)磁磁芯結(jié)構(gòu)能夠引導(dǎo)背部漏磁的流向，提高原副邊的耦合系數(shù)，同時減少蓋板上的損耗，提高整體裝置的效率；同時，本發(fā)明變壓器采用多股利茲線并聯(lián)形成線圈能減少變壓器的線圈損耗，條狀磁芯能減少變壓器重量和提高原副邊耦合系數(shù)，絕緣板便于固定磁芯和線圈。由此，本發(fā)明變壓器裝置屏蔽性能好，簡易牢固，原副邊耦合特性高，整體效率高，非常適用于電動汽車的無線充電。
【附圖說明】
[0015]圖1為通電螺線管發(fā)射線圈和接收線圈的磁力線示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明變壓器裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3為本發(fā)明發(fā)射及接收裝置內(nèi)部磁芯和絕緣板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4為本發(fā)明屏蔽裝置屏蔽和引導(dǎo)磁場的原理示意圖。
[0019]圖5為本發(fā)明屏蔽裝置鋁板的剖視圖。
[0020]圖6為本發(fā)明屏蔽裝置的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ] 為了更為具體地描述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0022]如圖2所示，本發(fā)明電動汽車無線充電松散耦合變壓器，包括發(fā)射端鋁板132、發(fā)射端引導(dǎo)磁芯131、發(fā)射端絕緣板140、發(fā)射端磁芯120、發(fā)射端線圈110、接收端鋁板230、接收端線圈210、接收端磁芯220、接收端絕緣板240。發(fā)射、接收裝置由導(dǎo)線纏繞磁芯而成，尤其地，在本實(shí)施例中，發(fā)射端線圈110、接收端線圈210纏繞的中心線方向與發(fā)射端磁芯120、接收端磁芯220方向一致。發(fā)射端絕緣板140和接收端絕緣板240由塑料或木板絕緣材料構(gòu)成，用于固定內(nèi)部磁芯120、磁芯220和電氣絕緣。屏蔽裝置由發(fā)射端鋁板132、接收端鋁板230和發(fā)射端引導(dǎo)磁芯131構(gòu)成，用于漏磁場屏蔽和引導(dǎo)，增大耦合系數(shù)。
[0023]電動汽車無線充電裝置一般分為發(fā)射和接收裝置。發(fā)射裝置一般置于地表下面，接收裝置一般置于汽車底盤處。發(fā)射線圈通入頻率為20kHz?100kHz的交流電流情況下，周圍產(chǎn)生磁場，將電信號轉(zhuǎn)化為磁信號。根據(jù)