[发明专利]一种用于电动汽车的无线充电装置

权利要求书

1.一种用于电动汽车的无线充电装置，采用磁耦合谐振式无线电能收发方式，电源、转换电路和电磁发射部分铺设在公路下，转换电路将电源输入的交流电转换为适应负载要求的交流电，电磁发射部分用来发射转换电路部分输入的交变电磁场；电磁接收部分位于汽车底部，通过谐振耦合的方式接收电磁发射部分发射的交变电磁场；处理电路对电磁接收部分输入的交变电流进行处理，输出恒压的直流电，储存在蓄电池组中，为电动汽车供电；电磁发射部分由发射线圈、发射线圈补偿电容组成，并通过发射线圈补偿电容使发射线圈的谐振频率与电源的中心频率进行匹配；电磁接收部分由接收线圈、接收线圈补偿电容和耦合增强铁芯组成，并通过接收线圈补偿电容使接收线圈的谐振频率与电源的中心频率进行匹配；接收线圈的中心还设置有耦合增强铁芯，利用铁芯磁化时产生的磁场，增强接收线圈的磁通量，将空间多数磁场约束在铁芯内，进而增强发射线圈和接收线圈间的磁耦合作用，所述的耦合增强铁芯包括铁芯中部圆柱和位于其两端的铁芯两端圆柱；所述的接收线圈紧贴铁芯中部圆柱缠绕；所述发射线圈，耦合增强铁芯和接收线圈的轴心重合，铁芯中部圆柱和铁芯两端圆柱的轴心重合，发射线圈与接收线圈没有直接的电性连接；

当铁芯受到外磁场作用时，会发生显著地磁化，在两端形成南、北两个磁极，产生退磁磁场，退磁磁场H_in与磁化强度M的关系由损耗参数F来描述，即

H_in＝F×M

铁芯内部的有效磁场为

H_eff＝H_ex-H_in

式中：H_ex为作用在铁芯上的外磁场；

对于椭球体铁芯，其损耗参数为：

式中：a、b、c分别为椭球体的长轴、短轴和长度，

因式A通过以下式子进行计算：

其中d＝(1-b²/c²)^1/2；

则铁芯中部圆柱的损耗参数为：

F_c＝F_e(0.85(0.5K)^0.13)

其中，K＝L/R，L和R分别为铁芯中部圆柱的长度和横截面半径；

铁芯中部圆柱的损耗参数为：

设所述的铁芯中部圆柱的横截面半径R与接收线圈的半径R₂相等；所述的铁芯两端圆柱的高度h为铁芯中部圆柱的长度L的1/4，b＝R、c＝L，即d＝(1-R²/L²)^1/2，根据给定的铁芯中部圆柱的横截面半径R和最小损耗参数F_min，令F_c＝F_min，计算出铁芯中部圆柱的长度L；

根据铁芯中部圆柱的横截面半径R、铁芯中部圆柱的长度L、接收线圈的匝数N和接收线圈的线径d_wire，分别计算出接收线圈的层数K_layer和接收线圈的总线度l_wire，即

K_layer＝N d_wire/L

l_wire＝2πNR+πN²d_wire/L。