一种复合屏蔽层的应用

技术领域：

本发明属于电磁学技术领域，涉及一种复合屏蔽层的应用，将六边型铁氧体磁片、纳米晶带材及铝箔构成的复合屏蔽层用于无线电能传输DD型磁耦合器。

背景技术：

电磁耦合器(也称磁耦合器)是电磁感应式和电磁谐振式无线电能传输(充电)系统发射、接收端的连接环节，其结构、参数的设计将直接影响系统的性能。现有电磁耦合器由能量发射机构和能量接收机构两个部分组成，如图1中的虚框所示，能量发射机构由发射线圈L

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，设计提供一种复合屏蔽层的应用，用于无线电能传输DD型磁耦合器。

为了实现上述目的，本发明所述复合屏蔽层用于无线电能传输DD型磁耦合器，所述复合屏蔽层包括发射机构屏蔽层和接收机构屏蔽层，发射机构屏蔽层和接收机构屏蔽层均由三层屏蔽层组成，由外到内依次为铝箔、纳米晶带材、铁氧体磁片，其中发射线圈设置在发射机构屏蔽层的铁氧体磁片内侧，接收线圈设置在接收机构屏蔽层的铁氧体磁片内侧，接收机构固定在金属底板上，接收线圈与发射线圈之间为传输距离。

本发明所述铁氧体磁片的单个磁片形状为六边形，全部磁片呈均匀平行排列且中间留有气隙。

本发明所述线电能传输DD型磁耦合器的发射线圈和接收线圈都为DD型线圈，DD型线圈包括单体D线圈形状为方形的DD线圈、单体D线圈形状为半圆形以及单体D线圈形状方形圆角的DD线圈。

本发明与现有技术相比，整体屏蔽层厚度小于目前用于DD型磁耦合器的单层或双层屏蔽层厚度，重量及成本低均较低，可广泛用于无线电能传输系统中。

附图说明：

图1为现有技术中的无线充电系统组成示意图。

图2为为现有技术中的单屏蔽层DD磁耦合器发射机构俯视图。

图3为现有技术中的双屏蔽层DD磁耦合器发射机构俯视图。

图4为单屏蔽层DD磁耦合器耦合区域划分图。

图5为本发明所述复合屏蔽层DD磁耦合器截面图。

图6为本发明所述复合屏蔽层DD磁耦合器发射机构俯视图。

图7为本发明所述复合屏蔽层DD磁耦合器的六边型铁氧体片结构图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步详细地说明。

实施例1：

本实施例所述复合屏蔽层能用于无线电能传输DD型磁耦合器,所述复合屏蔽层包括发射机构屏蔽层和接收机构屏蔽层，发射机构屏蔽层包括三层屏蔽层组成，最里层(紧挨线圈)为铁氧体磁片3、中间层为纳米晶带材2、最外层为铝箔1；接收机构屏蔽层的最里层(紧挨线圈)为铁氧体磁片6、中间层为纳米晶带材7、最外层为铝箔8，接受机构固定在金属板9上，发射线圈4设置在发射机构屏蔽层的铁氧体磁片3内侧，接收线圈5设置在发射机构屏蔽层的铁氧体磁片6内侧，接收机构固定在金属底板9上，发射线圈4和接收线圈5之间为传输距离。

本实施例所述发射线圈和接收线圈都为DD型线圈，图2-图6中给出的是单体D线圈形状为方形的DD型线圈，所述复合屏蔽层也适用于单体D线圈形状为半圆形以及方形圆角的DD型线圈。

本实施例所述接收机构屏蔽层铁氧体磁片3与发射机构屏蔽层的铁氧体磁片6为并列排列的六边型结构，其分布位置是通过对DD型磁耦合器的自耦与互耦区域的划分决定的，图4为DD型磁耦合器的耦合区域划分图，为达到增大DD磁耦合器耦合系数的目的，减小自耦合区域的铁氧体用量，使铁氧体集中在互耦合区域，因此铁氧体磁片3和6的分布位置不包括线圈沿x方向的边缘和线圈沿y方向的边缘，铁氧体磁芯内部磁通密度较大，产生较大的磁芯损耗，对DD型条型铁氧体内部磁通密度进行分析，得知条形铁氧体内部的磁通密度由中间部分向两侧逐渐降低，因此，为均匀铁氧体内部的磁通密度并降低其最大磁通密度，从而减小磁芯损耗，铁氧体磁片3和6的宽度从中间向两侧逐渐减小，形状为六边形。

实施例2：

本实施例将实施例1所述复合屏蔽层应用于电动叉车的无线充电，开关频率为85kHz，输出功率为360W，发射线圈4设置在发射机构屏蔽层的铁氧体磁片3内侧，接收线圈5设置在接收机构屏蔽层的铁氧体磁片6内侧，接收机构固定在金属底板9上，接收线圈4与发射线圈5之间为传输距离。

本实施例中发射线圈与接收线圈为DD型绕制，并采用相同尺寸，线圈长240mm、宽150mm、厚5mm，绕线共2层，单体D线圈绕线的宽度为20mm，发射线圈4和接收线圈5之间的传输距离为60mm；铁氧体磁片3和6的结果如图7所示，单个磁片形状为六边形、全部磁片呈均匀平行排列且中间留有气隙，平行排列的铁氧体条数为5，每条铁氧体尺寸a取14mm，b取210mm，x取3；纳米晶带材长250mm，宽160mm，层数为2层，每层厚度为18um；铝箔取0.2mm厚，长260mm，宽170mm。

本实施例采用传统的双层屏蔽结构搭建与本实施例耦合系数相等的磁耦合器结构，对两者进行对比，本实施例所述复合屏蔽结构相较于传统双层屏蔽结构减少了41.2％的铁氧体用量，并减少了80％的铝用量，而纳米晶带材较薄较轻，重量体积在整个磁耦合器中几乎可以忽略不计；本实施例所述六边型铁氧体内部的最大磁通密度相较传统双层屏蔽结构的铁氧体内部最大磁通密度减小了17％，磁通密度分布更均匀；且本实施例的复合屏蔽结构相较传统双层屏蔽结构在x方向对漏磁的屏蔽效果增加了10％，在y方向对漏磁的屏蔽效果增加了20％。