專利名稱：錐形結(jié)構(gòu)電磁耦合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種錐形結(jié)構(gòu)電磁耦合器。
背景技術(shù)：
在基于電磁感應(yīng)原理的非接觸式電能傳輸系統(tǒng)中，電磁耦合器的性能直接影響系統(tǒng)的傳輸特性，尤其是耦合器磁芯的間隙的變化會使耦合電感、耦合系數(shù)等參數(shù)變化，從而改變系統(tǒng)狀態(tài)，不利于系統(tǒng)傳輸。為提高系統(tǒng)傳輸能力和穩(wěn)定性，需保證耦合器初級和次級線圈之間具有相對穩(wěn)定的耦合系數(shù)。目前非接觸式電能傳輸系統(tǒng)普遍采用平面耦合結(jié)構(gòu)，線圈采用平面盤繞方式，耦合器初級和次級對接后，初、次級線圈之間平面平行，通過磁芯間隙形成耦合磁路。當(dāng)耦合器定位精度不高時，線圈平面之間發(fā)生相對橫向偏移，不僅磁路被改變，線圈之間的耦合狀態(tài)也發(fā)生改變，耦合系數(shù)降低。為保證系統(tǒng)穩(wěn)定的耦合系數(shù)，需借助外部定位機(jī)構(gòu)。這不僅使結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，而且增加了耦合器的磨損，將低了使用壽命。因此，如何提高耦合器對接精度不高引起的橫向偏移適應(yīng)性，是非接觸式電能傳輸系統(tǒng)研究的重要課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決現(xiàn)有非接觸式電能傳輸系統(tǒng)中電磁耦合器對間隙的橫向偏移適應(yīng)性不強(qiáng)的問題，提供了一種對間隙的橫向偏移適應(yīng)性強(qiáng)的錐形結(jié)構(gòu)電磁耦合器。本發(fā)明的技術(shù)方案
錐形結(jié)構(gòu)電磁耦合器，包括電能發(fā)射組件和電能拾取組件，其特征在于所述電能發(fā)射組件包括初級磁芯、初級線圈、初級磁芯安裝座，所述初級磁芯安裝在初級磁芯安裝座內(nèi)， 其外壁與初級磁芯安裝座的內(nèi)壁貼合；所述初級線圈繞制成內(nèi)壁是圓錐孔形、外壁是圓柱形的線圈，所述初級線圈安裝在初級磁芯內(nèi)，其外壁與初級磁芯的內(nèi)壁貼合；所述初級線圈的圓錐孔的開口方向與初級磁芯、初級磁芯安裝座的開口方向一致；
所述電能拾取組件包括次級磁芯、次級線圈、次級磁芯安裝板，所述次級磁芯與次級磁芯安裝板同軸安裝；所述次級線圈繞制成內(nèi)壁是圓柱形、外壁是圓錐形的線圈，所述次級線圈的圓柱形內(nèi)壁與次級磁芯的中心柱外壁貼合，其圓錐底面與次級磁芯的內(nèi)平面貼合；
所述電能拾取組件安裝在電能發(fā)射組件內(nèi)，所述初級線圈的內(nèi)壁與次級線圈的外壁相對，并設(shè)有間隙；所述初級磁芯和次級磁芯之間設(shè)有間隙，所述初級磁芯、所述初級磁芯和次級磁芯之間的間隙、所述次級磁芯構(gòu)成耦合磁路。進(jìn)一步，所述次級磁芯外緣直徑大于所述初級磁芯外緣直徑。進(jìn)一步，所述初級磁芯是一杯形結(jié)構(gòu)的初級磁芯。進(jìn)一步，所述次級磁芯是一 T形結(jié)構(gòu)的次級磁芯。工作原理本發(fā)明的工作以初級線圈和次級線圈之間的電磁耦合為基礎(chǔ)，進(jìn)行電能傳輸。初級線圈與次級線圈分別安裝于電能發(fā)射組件與電能拾取組件中，不存在電氣連接，可自由分離。兩組件對接后通過初級磁芯、次級磁芯及磁芯間隙形成耦合磁路，兩線圈之間可進(jìn)行高頻交流電能傳輸。所述初級磁芯為杯形，其內(nèi)側(cè)安裝圓錐孔形的初級線圈； 所述次級磁芯為“T”形，其內(nèi)柱上安裝圓錐形次級磁芯。所述次級磁芯外緣直徑比初級磁芯外緣直徑要大。兩側(cè)進(jìn)行對接時，電能拾取組件插入電能發(fā)射組件內(nèi)，使初級磁芯與次級磁芯通過間隙形成耦合磁路，同時初級線圈的圓錐孔面與次級磁芯圓錐面相對，也形成一定間隙。當(dāng)兩側(cè)組件由于外部原因發(fā)生橫向偏移時，次級線圈在初級線圈內(nèi)移動，使一側(cè)間隙變大，另一側(cè)變小；同時，由于次級磁芯外緣比初級磁芯外緣大，發(fā)生橫向偏移時，磁芯間隙也不會發(fā)生變化。由于上述結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，耦合器的電感與耦合系數(shù)不會隨著橫向偏移發(fā)生很大變化，有利于保持系統(tǒng)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。本發(fā)明的有益效果
(1)本發(fā)明采用繞制為圓錐孔形的初級線圈和圓錐形的次級線圈，當(dāng)耦合器發(fā)生橫向偏移時，可以保持穩(wěn)定的耦合系數(shù)。(2)本發(fā)明采用杯形初級磁芯和“T”形次級磁芯，且次級磁芯外緣直徑大于初級磁芯外緣直徑，當(dāng)耦合器發(fā)生橫向偏移時，磁芯間隙保持不變，磁路可保持穩(wěn)定，有利于系統(tǒng)傳輸。(3)采用錐形耦合器結(jié)構(gòu)，兩側(cè)組件對接簡單，可相對轉(zhuǎn)動，不需要夾緊機(jī)構(gòu)和限位機(jī)構(gòu)，避免了結(jié)構(gòu)磨損帶來的系統(tǒng)不穩(wěn)定。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的初級線圈外形結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明的初級磁芯結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明的次級線圈外形結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明的次級磁芯結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式參照圖1-5，錐形結(jié)構(gòu)電磁耦合器，包括電能發(fā)射組件和電能拾取組件，所述電能發(fā)射組件包括初級磁芯1、初級線圈2、初級磁芯安裝座3，所述初級磁芯1安裝在初級磁芯安裝座3內(nèi)，其外壁10與初級磁芯安裝座3的內(nèi)壁貼合；所述初級線圈2繞制成內(nèi)壁8是圓錐孔形、外壁7是圓柱形的線圈，所述初級線圈2安裝在初級磁芯1內(nèi)，其外壁7與初級磁芯1的內(nèi)壁9貼合；所述初級線圈2的圓錐孔的開口方向與初級磁芯1、初級磁芯安裝座 3的開口方向一致；
所述電能拾取組件包括次級磁芯4、次級線圈5、次級磁芯安裝板6，所述次級磁芯4與次級磁芯安裝板6同軸安裝；所述次級線圈5繞制成內(nèi)壁11是圓柱形、外壁12是圓錐形的線圈，所述次級線圈5的圓柱形內(nèi)壁11與次級磁芯4的中心柱外壁13貼合，其圓錐底面與次級磁芯4的內(nèi)平面14貼合；
所述電能拾取組件安裝在電能發(fā)射組件內(nèi)，所述初級線圈2的內(nèi)壁與次級線圈5的外壁相對，并設(shè)有間隙；所述初級磁芯1和次級磁芯4之間設(shè)有間隙，所述初級磁芯1、所述初級磁芯1和次級磁芯4之間的間隙、所述次級磁芯4構(gòu)成耦合磁路。所述次級磁芯4外緣直徑大于所述初級磁芯1外緣直徑。
所述初級磁芯1是一杯形結(jié)構(gòu)的初級磁芯1。所述次級磁芯4是一 T形結(jié)構(gòu)的次級磁芯4。工作原理本發(fā)明的工作以初級線圈2和次級線圈5之間的電磁耦合為基礎(chǔ)，進(jìn)行電能傳輸。初級線圈2與次級線圈5分別安裝于電能發(fā)射組件與電能拾取組件中，不存在電氣連接，可自由分離。兩組件對接后通過初級磁芯1、次級磁芯4及磁芯間隙形成耦合磁路，兩線圈之間可進(jìn)行高頻交流電能傳輸。所述初級磁芯1為杯形，其內(nèi)側(cè)安裝圓錐孔形的初級線圈2 ；所述次級磁芯4為“T”形，其內(nèi)柱上安裝圓錐形次級磁芯5。所述次級磁芯 4外緣直徑比初級磁芯1外緣直徑要大。兩側(cè)進(jìn)行對接時，電能拾取組件插入電能發(fā)射組件內(nèi)，使初級磁芯1與次級磁芯4通過間隙形成耦合磁路，同時初級線圈2的圓錐孔面與次級磁芯5圓錐面相對，也形成一定間隙。當(dāng)兩側(cè)組件由于外部原因發(fā)生橫向偏移時，次級線圈 5在初級線圈2內(nèi)移動，使一側(cè)間隙變大，另一側(cè)變??；同時，由于次級磁芯5外緣比初級磁芯1外緣大，發(fā)生橫向偏移時，磁芯間隙也不會發(fā)生變化。由于上述結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，耦合器的電感與耦合系數(shù)不會隨著橫向偏移發(fā)生很大變化，有利于保持系統(tǒng)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍的不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求
1.錐形結(jié)構(gòu)電磁耦合器，包括電能發(fā)射組件和電能拾取組件，其特征在于所述電能發(fā)射組件包括初級磁芯、初級線圈、初級磁芯安裝座，所述初級磁芯安裝在初級磁芯安裝座內(nèi)，其外壁與初級磁芯安裝座的內(nèi)壁貼合；所述初級線圈繞制成內(nèi)壁是圓錐孔形、外壁是圓柱形的線圈，所述初級線圈安裝在初級磁芯內(nèi)，其外壁與初級磁芯的內(nèi)壁貼合；所述初級線圈的圓錐孔的開口方向與初級磁芯、初級磁芯安裝座的開口方向一致；所述電能拾取組件包括次級磁芯、次級線圈、次級磁芯安裝板，所述次級磁芯與次級磁芯安裝板同軸安裝；所述次級線圈繞制成內(nèi)壁是圓柱形、外壁是圓錐形的線圈，所述次級線圈的圓柱形內(nèi)壁與次級磁芯的中心柱外壁貼合，其圓錐底面與次級磁芯的內(nèi)平面貼合；所述電能拾取組件安裝在電能發(fā)射組件內(nèi)，所述初級線圈的內(nèi)壁與次級線圈的外壁相對，并設(shè)有間隙；所述初級磁芯和次級磁芯之間設(shè)有間隙，所述初級磁芯、所述初級磁芯和次級磁芯之間的間隙、所述次級磁芯構(gòu)成耦合磁路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錐形結(jié)構(gòu)電磁耦合器，其特征在于所述次級磁芯外緣直徑大于所述初級磁芯外緣直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的錐形結(jié)構(gòu)電磁耦合器，其特征在于所述初級磁芯是一杯形結(jié)構(gòu)的初級磁芯。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的錐形結(jié)構(gòu)電磁耦合器，其特征在于所述次級磁芯是一T形結(jié)構(gòu)的次級磁芯。
全文摘要
錐形結(jié)構(gòu)電磁耦合器，包括電能發(fā)射組件和電能拾取組件，所述電能發(fā)射組件包括初級磁芯、初級線圈，所述初級磁芯安裝在初級磁芯安裝座內(nèi)；所述初級線圈繞制成內(nèi)壁是圓錐孔形、外壁是圓柱形的線圈，所述初級線圈安裝在初級磁芯內(nèi)；所述電能拾取組件包括次級磁芯、次級線圈板，所述次級磁芯與次級磁芯安裝板同軸安裝；所述次級線圈繞制成內(nèi)壁是圓柱形、外壁是圓錐形的線圈，所述次級線圈的圓柱形內(nèi)壁與次級磁芯的中心柱外壁貼合；所述電能拾取組件安裝在電能發(fā)射組件內(nèi)，所述初級線圈的內(nèi)壁與次級線圈的外壁相對，并設(shè)有間隙；所述初級磁芯和次級磁芯之間設(shè)有間隙，所述初級磁芯、所述初級磁芯和次級磁芯之間的間隙、所述次級磁芯構(gòu)成耦合磁路。
文檔編號H02J17/00GK102360870SQ20111016625
公開日2012年2月22日 申請日期2011年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月21日
發(fā)明者劉健, 吳雄喜, 甘偉, 高奇峰 申請人:浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院