避免無線充電系統發射端磁心鐵氧體進入深度飽和的方法技術方案

本發明專利技術提供一種避免無線充電系統發射端磁心鐵氧體進入深度飽和的方法，包括：耦合機構發射端，所述耦合機構發射端包括：背板，所述背板的中間區域上設有磁心，所述磁心上設有線圈，所述磁心由多塊鐵氧體組成，當磁通一定時，調控增大各塊鐵氧體之間磁通所通過的橫截面積以能夠實現每一塊鐵氧體上的磁感應強度均小于鐵氧體上飽和磁感應強度；這樣不僅能夠解決工藝不足所帶來的鐵氧體排布異常的問題出現，更能夠避免鐵氧體進入深度飽和的問題發生，使得整個耦合系統運行工作在良好的磁場環境下，有利于無線充電系統的性能。有利于無線充電系統的性能。有利于無線充電系統的性能。

【技術實現步驟摘要】
避免無線充電系統發射端磁心鐵氧體進入深度飽和的方法


[0001]本專利技術涉及電動汽車無線充電
，具體涉及一種避免無線充電系統發射端磁心鐵氧體進入深度飽和的方法。

技術介紹

[0002]由于能源緊缺、環境污染等多種原因，交通運輸系統的電氣化已成為趨勢。在鐵路系統中，電力機車已經發展了很多年。火車在固定的軌道上運行，利用受電弓滑塊很容易從導體軌中獲得電力。
[0003]然而，對于電動汽車(ev)來說，高度的靈活性使其不容易以類似的方式獲得電力。如果電池電量耗盡，電動汽車無法像油車那般立即準備就緒。為了克服這個問題，車主需要找到任何可能的機會為電池充電。人們可能會忘記插電，從而無法出行；地面上充電線可能帶來絆倒危險；開裂舊電纜的泄漏，特別是在寒冷地區，會給業主帶來額外的危險。此外，人們不得不冒著戶外的惡劣天氣為電車充電。這為人們的生活帶來了很多困擾，而無線充電的誕生有希望講人們從電車的困擾中解放出來，真正成為電車的主人。
[0004]通過無線傳輸能量到電動汽車，電車充電變得十分簡單方便。對于一個固定的WPT系統，司機只需要停車和離開。對于動態WPT系統，這意味著電動汽車可以在行駛時供電；電動汽車可以一直不停地運行。此外，與有線充電的電動汽車相比，無線充電的電動汽車電池容量可減少20％以上。
[0005]汽車無線充電一般采用磁諧振耦合式，基本原理是兩個具有相同諧振頻率的物體之間可以實現較高的能量交換，實現這一能量交換的部件稱之為耦合機構。
[0006]耦合機構由發射端和接收端組成，發射端整體結構尺寸有限，各板件排布緊湊，且熱源較大，熱量難以有效導出，最終致使發射端整體溫度過高。發射端損耗(熱源)主要有線圈銅損、鐵氧體鐵損以及金屬屏蔽部件的渦流損耗。
[0007]鐵損占整個發射端損耗的較大部分，鐵氧體的合理設計可以有效減小鐵氧體損耗。但是由于鐵氧體自身制造成型以及排布工藝的影響，鐵氧體往往存在異常排布的現象，在無線充電系統的實際運行過程中鐵氧體異常排布會導致鐵氧體進入深度飽和狀態，從而導致鐵氧體局部較大的損耗，也會增加部分金屬件的渦流損耗，最終造成耦合機構的局部熱點，抬升整體溫度。
[0008]鐵氧體深度飽和是指鐵氧體上的磁感應強度B(T)達到鐵氧體飽和值。如圖1所示為所采用的鐵氧體BH曲線(磁特性曲線)，縱坐標為B，橫坐標為H，Bs為該材料的飽和值。當B≥Bs時，磁感應強度B不再隨H增大而增大，即磁導率于0。飽和后的鐵氧體電磁性能會急劇惡化，造成一系列的不良后果。
[0009]在實際生產中，最常見的也是最容易發生的鐵氧體異常排布情況如圖2所示，鐵氧體四周表面的過度粗糙會導致鐵氧體之間的接觸不完全，圖2(a)為鐵氧體接觸面積為50％情況，圖2(b)為鐵氧體接觸面積為10％情況。同時由于鐵氧體排布工藝的影響，鐵氧體之間難以保持完全水平和豎直，存在角度和傾斜的現象，如圖2(c)。通過有限元仿真軟件計算得
到，僅存在此三種異常狀態的磁心損耗比理想排布的磁心損耗大8％。這僅是三處異常排布，現實情況中異常排布的情況非常多，異常排布導致的損耗增加也格外大，不容忽視。
[0010]過高的溫度會使得部分元器件工作異常，甚至導致產品完全失效，造成較大的經濟損失和安全事故。此外，鐵氧體的深度飽和還會進一步減小品質因數以及線圈自感，這對整個無線充電系統的性能都是不利的。

技術實現思路

[0011]為了解決上述技術問題，本專利技術提供的一種避免無線充電系統發射端磁心鐵氧體進入深度飽和的方法，不僅能夠解決工藝不足所帶來的鐵氧體排布異常的問題出現，更能夠避免鐵氧體進入深度飽和的問題發生，使得整個耦合系統運行工作在良好的磁場環境下，有利于無線充電系統的性能。
[0012]為了達到上述目的，本專利技術的技術方案如下：
[0013]本專利技術提供一種避免無線充電系統發射端磁心鐵氧體進入深度飽和的方法，包括：耦合機構發射端，所述耦合機構發射端包括：背板，所述背板的中間區域上設有磁心，所述磁心上設有線圈，所述磁心由多塊鐵氧體組成；當磁通一定時，調控增大各塊鐵氧體之間磁通所通過的橫截面積，并且使得各塊鐵氧體之間磁通所通過的橫截面積差異趨近于0以能夠實現每一塊鐵氧體上的磁感應強度均小于鐵氧體上飽和磁感應強度。
[0014]本專利技術提供的一種避免無線充電系統發射端磁心鐵氧體進入深度飽和的方法，不僅能夠解決工藝不足所帶來的鐵氧體排布異常的問題出現，更能夠避免鐵氧體進入深度飽和的問題發生，使得整個耦合系統運行工作在良好的磁場環境下，有利于無線充電系統的性能。
[0015]作為優選技術方案，調控增大各塊鐵氧體之間磁通所通過的橫截面積，并且使得各塊鐵氧體之間磁通所通過的橫截面積差異趨近于0所依據的計算公式如下：
[0016]B＝φ/S
[0017]式中，φ為磁通，S為磁通所通過的橫截面積，B為鐵氧體上的磁感應強度。
[0018]作為優選技術方案，調控增大各塊鐵氧體之間磁通所通過的橫截面積，并且使得各塊鐵氧體之間磁通所通過的橫截面積差異趨近于0，包括以下步驟：
[0019]S1初步確定每兩塊相鄰鐵氧體之間間隔值d大小的可能范圍；
[0020]S2進一步劃定每兩塊相鄰鐵氧體之間間隔值最小值為d
min
；
[0021]S3進一步劃定每兩塊相鄰鐵氧體之間間隔值最大值為d
max
；
[0022]S4確定d值：劃定d的范圍為d
min
～d
max
，d值取值通過以下公式計算d＝(d
min
+d
max
)/2，計算得到d值；
[0023]S5使用厚度為d值的均勻絕緣材料設置于每兩塊鐵氧體之間等間隔排布以能夠形成等間隔正常排布的磁心。
[0024]作為優選技術方案，步驟S1初步確定每兩塊相鄰鐵氧體之間間隔值d大小的可能范圍，包括以下步驟：建立耦合機構發射端電磁仿真，設置不同的鐵氧體間隔值d，分析不同的鐵氧體間隔值d下耦合機構發射端的自感、互感和耦合系數，初步確定每兩塊相鄰鐵氧體之間間隔值d大小的可能范圍。
[0025]作為優選技術方案，調控增大各塊鐵氧體之間磁通所通過的橫截面積，并且使得
各塊鐵氧體之間磁通所通過的橫截面積差異趨近于0，還包括以下步驟：S6建立等間隔正常排布的磁心下的耦合機構發射端和非等間隔異常排布的磁心下的耦合機構發射端進行溫升實驗，整理溫升數據，繪制溫升曲線，依據繪制溫升曲線比對溫升數據。
[0026]作為優選技術方案，所述d
min
為0.3mm。
[0027]作為優選技術方案，所述d
max
為0.7mm。
[0028]本專利技術提供的避免無線充電系統發射端磁心鐵氧體進入深度飽和的方法，具有以下有益效果：
[0029]1)本專利技術提供的避免無線充電系統發射端磁心鐵氧體進入深度飽和的方法，采用此方法優化后的磁心可以有效防止鐵氧體因深度飽和而帶來的高本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種避免無線充電系統發射端磁心鐵氧體進入深度飽和的方法，其特征在于，包括：耦合機構發射端，所述耦合機構發射端包括：背板，所述背板的中間區域上設有磁心，所述磁心上設有線圈，所述磁心由多塊鐵氧體組成；當磁通一定時，調控增大各塊鐵氧體之間磁通所通過的橫截面積，并且使得各塊鐵氧體之間磁通所通過的橫截面積差異趨近于0以能夠實現每一塊鐵氧體上的磁感應強度均小于鐵氧體上飽和磁感應強度。2.根據權利要求1所述的避免無線充電系統發射端磁心鐵氧體進入深度飽和的方法，其特征在于，調控增大各塊鐵氧體之間磁通所通過的橫截面積，并且使得各塊鐵氧體之間磁通所通過的橫截面積差異趨近于0所依據的計算公式如下：B＝φ/S式中，φ為磁通，S為磁通所通過的橫截面積，B為鐵氧體上的磁感應強度。3.根據權利要求1所述的避免無線充電系統發射端磁心鐵氧體進入深度飽和的方法，其特征在于，調控增大各塊鐵氧體之間磁通所通過的橫截面積，并且使得各塊鐵氧體之間磁通所通過的橫截面積差異趨近于0，包括以下步驟：S1初步確定每兩塊相鄰鐵氧體之間間隔值d大小的可能范圍；S2進一步劃定每兩塊相鄰鐵氧體之間間隔值最小值為d
min
；S3進一步劃定每兩塊相鄰鐵氧體之間間隔值最大值為d
max
；S4確定d值：劃定d的范圍為d
min
～d
max
，d值取值...

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡蔡飛，孟浩，陳松林，
申請(專利權)人：安潔無線科技蘇州有限公司，
類型：發明
國別省市：