[发明专利]交错U型磁芯以及导轨式交错U型耦合结构无线供电系统

说明书

交错U型磁芯以及导轨式交错U型耦合结构无线供电系统，涉及有轨道限制的无线供电系统的耦合机构设计领域。针对现有的无线电能传输技术中，E型、U型、S型等拾取机构耦合性能不高，双环形及Y型拾取机构在传输大功率时磁芯易于饱和，并且S型、双环形及Y型等拾取机构不能在单轨吊车的供电系统中得到应用的问题，本申请提供了交错U型磁芯，磁芯由三部分组成，第一部分为U型结构；第二部分与第一部分形状一致，第三部分为两个长条形结构；第一和第二部分采用交错式固定连接，两个长条形结构分别固定在第一部分和第二部分相连组成的平板上；和应用上述磁芯的无线供电系统；适用于采用动态无线电能传输技术的单轨吊车系统中。

技术领域

涉及有轨道限制的无线供电系统的耦合机构设计领域，具体涉及交错U型磁芯以及导轨式交错U型耦合结构无线供电系统。

背景技术

绿色智慧矿山的规划建设对处于高瓦斯粉尘的矿井下用电设备的安全用电性提出了更高的要求。目前矿井下用电设备的供能方式主要有三类，即受电弓架线接触性供电、柴油机供能和蓄电池供电。单轨吊车以其牵引能力强、工作效率高的优势已经被广泛应用于国内外的煤矿开采运输系统中。采用接触性供电方式会因电线的接触而产生火花，甚至爆炸现象；采用柴油机供能方式易污染环境，且柴油不可再生，非绿色环保；采用蓄电池供电方式受电池容量的限制，需要不定时返回井上进行充电，无法进行远距离的施工操作。而采用动态无线电能传输技术的单轨吊车系统，既避免了受电弓架线接触性供电带来的安全性问题和柴机油供能造成的井下环境污染问题，又可以降低车载电池容量需求，增加续驶里程，提高电能补给的便捷性。

对于采用动态无线电能传输技术的单轨吊车系统，由于有轨道限制，属于导轨式无线电能传输系统。耦合机构作为实现无线电能传输的桥梁，是系统设计中最重要的一环，耦合机构包括能量发射机构和能量拾取机构。在导轨式无线电能传输技术中的发射机构多为长导轨式，而拾取机构的结构却是变化多样。早期的研究中有E型、U型、S型等拾取机构。此后，陆续有文献提出了双环形拾取机构、Y型拾取机构。其中E型、U型、S型等拾取机构造型简单，制作方便，但耦合性能不高，双环形及Y型拾取机构耦合性能较高，但在传输大功率时磁芯易于饱和。

对于井下单轨吊车供电系统的发射导轨，需要将其悬挂在空中，因此对拾取机构的磁芯形状也有所要求，即耦合机构要能顺利地通过发射导轨的过渡节点处。基于这一限制，S型、双环形及Y型等拾取机构不能在单轨吊车的供电系统中得到应用。

发明内容

针对现有的无线电能传输技术中，E型、U型、S型等拾取机构造型简单，制作方便，但耦合性能不高，双环形及Y型拾取机构耦合性能较高，但在传输大功率时磁芯易于饱和，并且S型、双环形及Y型等拾取机构不能在单轨吊车的供电系统中得到应用的问题，本申请采用的技术方案为：

本申请提供了交错U型磁芯，所述的磁芯由三部分组成，第一部分为U型结构，所述的U型结构的凹槽宽度为L；第二部分与第一部分形状一致，第三部分为两个长条形结构；所述的第一和第二部分采用交错式固定连接，所述的第一部分和所述的第二部分分别通过自身侧壁的侧面相连，开口朝向同一方向，其中所述的第一部分和第二部分的侧壁相连组成的平板定义为平板Q；所述的两个长条形结构分别固定在所述的平板Q上，具体位置为靠近所述U型结构开口处的边缘的两侧，所述的长条形结构沿所述的U型结构的凹槽宽度方向的宽度小于0.7L。

进一步，所述的长条形结构的长度与所述的平板Q的长度一致。

进一步，所述的长条形结构的长度比所述的平板Q的长度长5mm。