[发明专利]偏移敏感型耦合机构及刀闸分合到位判定系统

说明书

本发明公开了一种偏移敏感型耦合机构及刀闸分合到位判定系统，耦合机构包括能量发射线圈、能量发射线圈磁芯、能量接收线圈和能量接收线圈磁芯，能量接收线圈沿预设轨迹移动，在能量发射线圈的中心位置竖直设置有正对导磁磁芯，在预设轨迹上靠近能量发射线圈预设有一个偏移点，且正对偏移点竖直设置有偏移导磁磁芯，当能量接收线圈与能量发射线圈正对时，正对导磁磁芯的上端正对能量接收线圈的中心区域，当能量接收线圈移动到偏移点时，偏移导磁磁芯的上端正对能量接收线圈的中心区域。其效果是：能量接收线圈发生偏移的过程中，耦合系数变化率更大，有助于系统更好地识别电压变化，提高刀闸检测系统可靠性。

技术领域

本发明涉及无线电能传输技术及其应用，尤其涉及一种偏移敏感型耦合机构及刀闸分合到位判定系统。

背景技术

无线电能传输通过磁场、电场、激光及微波等媒介，实现电能的非电气接触传输。该技术可以有效地解决传统有线取电方式引起的设备灵活性受限和安全隐患的问题。目前，在电动汽车、消费电子产品、家用电器等应用领域，国内外的专家学者对该技术已展开了研究并获得了较多的理论成果。

感应耦合式无线电能传输系统通常是设置有能量发射线圈和能量接收线圈，能量发射端将电能转变为高频交流信号，通过能量发射线圈转变为磁场能量，隔空传输一段距离后，通过能量接收线圈拾取能量，从而实现无线电能传输。

而现有的研究成果中，大多数关注的焦点在于如何提升无线电能传输效率以及如何提升电磁耦合机构的抗偏移能力，使其能量接收线圈即使在偏移状态下也能很好的实现无线能量的接收。如中国专利：202110323214.2公开的抗偏移磁耦合机构及其设计方法、电动汽车无线充电系统，以及202110951828.5公开的一种无线充电抗偏移耦合机构。

然而在部分应用场景中却存在偏移敏感型耦合机构的需求，比如本研究团队曾提出的中国专利申请：202210224235.3所公开的基于无线电能传输副边电压刀闸分合到位判别系统，在刀闸一次侧安装无源接收线圈；在刀闸二次侧安装磁能发射线圈，其电源由刀闸机构箱引出；二次侧的磁能发射线圈和一次侧的无源接收线圈通过耦合磁场传递电能。由于传递的电能与线圈之间的偏移程度即耦合系数有关，所以将能量接收线圈感应到的电压与提前设置好的阈值电压进行比较，即可判断刀闸是否合位。

然而系统可靠性与感应电压的检测精度有关，如果感应电压的变化率更大，即在能量接收线圈偏移距离相同时，感应电压发生更大的变化，就会使系统可靠性大大增强。因此需要一种可以在线圈发生相同偏移距离的情况下，耦合系数可以产生较大变化的磁耦合机构，来增加刀闸分合到位判别系统的可靠性。

发明内容

有鉴于此，本发明的首要目的在于提供一种偏移敏感型耦合机构，使其发生偏移时，能量发射线圈和能量接收线圈之间的耦合系数变化速率更快，从而基于感应电压的变化更加方便准确的实现偏移检测。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种偏移敏感型耦合机构，包括能量发射线圈、能量发射线圈磁芯、能量接收线圈和能量接收线圈磁芯，其关键在于，所述能量接收线圈沿预设轨迹移动，在所述能量发射线圈的中心位置竖直设置有正对导磁磁芯，在所述预设轨迹上靠近所述能量发射线圈预设有一个偏移点，且正对所述偏移点竖直设置有偏移导磁磁芯，当所述能量接收线圈与所述能量发射线圈正对时，所述正对导磁磁芯的上端正对所述能量接收线圈的中心区域，当所述能量接收线圈移动到所述偏移点时，所述偏移导磁磁芯的上端正对所述能量接收线圈的中心区域。

可选地，所述能量发射线圈和所述能量接收线圈均为螺旋管式线圈。

可选地，所述能量发射线圈和所述能量接收线圈形状和尺寸相同，底面半径为R₁，高为h₁。