平板式非接觸拾電器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種平板式非接觸拾電器，屬于非接觸供電系統的【技術領域】。本發明由與原邊電纜進行電磁耦合的平板式拾電模塊和電能變換模塊組成，平板式拾電模塊用于將拾取得到的電能輸出到電能變換模塊，電能變換模塊用于將得到電能變換成各電壓等級負載所需的電能；平板式拾電模塊包括電磁裝置，電磁裝置由鐵氧體磁芯和繞制在鐵氧體磁芯上的銅芯繞組組成。本發明采用了平板式非接觸結構可以方便地用于各類用電設備，拾電器和原邊電纜之間無需復雜機構配合；拾電器與原邊電纜實時保持耦合，電磁耦合效率高，拾取變換出的電壓穩定安全、靈活多變。
【專利說明】平板式非接觸拾電器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種拾電器，具體講是一種平板式非接觸拾電器，屬于非接觸供電系統的【技術領域】。
【背景技術】
[0002]目前工業自動化領域廣泛應用的自動引導小車(AGV——Automatic GuidedVehicle)大部分都是通過蓄電池進行供電，當蓄電池電壓低于預定電壓值時，需要用戶使用充電器對其充電。由于這種充電過程是接觸式的，充電設備和蓄電池的連接端子在長期的工作中會被磨損、被氧化導致接觸不良，為了解決上述問題，非接觸式供電技術得以廣泛研究與使用。
[0003]非接觸供電技術可以用來實現電能的非接觸傳輸，其電能傳輸的核心部分是加載有高頻正弦交流電的原邊電纜和開放式取電裝置發生松耦合電磁感應，開放式取電裝置經過高頻電磁耦合感應后獲取電能給設備供電。非接觸供電與傳統方式相比有以下優點:1、原邊電纜和開放式取電裝置之間無任何接觸、無摩擦、易維護；2、不受負載運動速度的限制；3、無噪聲污染；4、能在各種惡劣的條件下工作(如水下、冰雪天氣和地下等)；5、可采用聞頻，使體積減小。
[0004]2014年I月15日，中國發明專利CN102075017B公開了一種移動式無接觸不間斷供電裝置，其初級繞組沿線路鋪設，并間隔一定距離安裝有初級繞組固定支架。供電裝置中設置了接近位置傳感器和離開位置傳感器，給次級開關發出合閘或分閘信號。電磁鐵吸合裝置位于次級鐵心的兩個極板上。初級繞組無接觸地穿過次級繞組及鐵心，兩者間形成電磁耦合結構。該裝置通過在次級非閉合鐵心中附設電磁鐵吸合裝置，使原來的非閉合鐵心磁路得以閉合，降低了能耗，實現了節能；同時減小了次級漏磁場，提高了初、次級耦合效率，也消除了由此產生的電磁泄漏，解決了電磁兼容性問題。
[0005]但上述發明采用了類似于E型結構的拾電結構，需要通過初級、次級之間的耦合來實現拾電，導致其結構復雜、安裝使用不便、適應性較差；同時，由于次級繞組每通過初級繞組固定支架時電磁鐵吸合裝置均需要呈非閉合結構，導致在磁路中形成氣隙，這樣不但降低了拾電效率，而且不同程度地導致電磁泄漏，降低裝置的電磁兼容性能。
【發明內容】
[0006]本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術缺陷，提供一種結構簡單、使用方便、適應性好且拾電性能穩定的平板式非接觸拾電器。
[0007]為了解決上述技術問題，本發明提供的平板式非接觸搭電器由與原邊電纜進行電磁耦合的平板式拾電模塊和電能變換模塊組成；所述平板式拾電模塊用于拾取電能并輸送到電能變換模塊，所述電能變換模塊用于將得到電能變換成各電壓等級負載所需的電能；所述平板式拾電模塊包括電磁裝置，所述電磁裝置由鐵氧體磁芯和繞制在鐵氧體磁芯上的銅芯繞組組成。[0008]本發明中，所述銅芯繞組繞制在鐵氧體磁芯的中部。
[0009]本發明中，所述電能變換模塊由依次連接的諧振電路、整流電路和升降壓電路組成。
[0010]本發明中，所述諧振電路為由電磁裝置中的電感、5個相互串并聯的電容和3個相互串并聯的電感組成的L-C-L諧振濾波電路。
[0011]本發明中，所述相互串并聯電感的輸入端和輸出端分別串聯電阻。
[0012]本發明中，所述整流電路為全波橋式整流電路，由4個相互并聯的二極管組成。
[0013]本發明中，所述整流電路中每個二極管上均并聯鉗位電容。
[0014]本發明中，所述升降壓電路為Buck-Boost電路。
[0015]本發明中，所述電磁裝置通過固定條和固定螺栓固定在主體板盒內，所述固定條和固定螺栓均為塑料材質，所述主體板盒為木質。
[0016]本發明的有益效果在于:(I)、本發明采用了平板式非接觸結構其可以方便地安裝在AGV等各類用電設備上，原邊電纜和拾電器之間無需復雜機構配合，降低了系統的復雜程度，提高了拾電器的適應性；(2)、在拾電過程中，拾電器與原邊電纜實時保持耦合，提高了拾電效率，有效地防止磁泄漏，提高了拾電器的電磁兼容性能；(3)、通過電能變換模塊將可以拾到的電能變化轉換成各種電壓等級的電能，適應了各類設備對不同電壓等級的需要；(4)、本發明配套使用的原邊電纜安裝簡便、占用復雜空間小，能適應各類現場環境。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明平板式非接觸拾電器的結構示意圖；
圖2為本發明平板式拾電模塊的俯視圖；
圖3為本發明平板式拾電模塊的側視圖；
圖4為本發明電流變換模塊示意圖；
圖5為本發明用于AGV的安裝示意圖；
圖6為與圖5中原邊電纜安裝示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對發明的技術方案進行詳細說明。
[0019]如圖1所示，本發明平板式非接觸拾電器，由平板式拾電模塊I和與其連通電能變換模塊2組成，其中平板式拾電模塊I包括機械結構部分Ia和電磁結構部分lb，電能變換模塊2由諧振電路2a、與諧振電路2a連接整流電路2b和與連接整流電路2b連接升降壓電路2c組成，升降壓電路2c輸出各種電壓等級。平板式拾電模塊I通過與原邊電纜進行電磁場耦合，拾取得到電磁能，產生了高頻的不規則電能，經由電流變換模塊2中的諧振電路2a，將其不規則電能中的諧波以及強干擾進行濾除，再經過整流電路2b整流變換出直流電能，最后根據實際的負載要求經升降壓電路2c處理得到各種電壓等級。
[0020]如圖2、3所示，本發明中平板式拾電模塊I機械結構部分Ia采用平板式結構，由
2個出線孔4、中間鏤空部分、固定條6和固定螺栓7組成；其螺栓7和固定條6均采用塑料材質、拾電器主體板盒由木質制作成，以保證了對平板式電磁場耦合時不產生干擾，保證拾電器的工作效果。平板式拾電模塊I電磁部分2b包括鐵氧體磁芯3以及銅芯繞組5兩部分，其中銅芯繞組5繞制在鐵氧體磁芯3的中間部分，以便獲取最大的電磁場能量，鐵氧體磁芯3通過固定條6和固定螺栓7固定在拾電器主體板盒內。銅芯繞組5經由出線孔4抽出兩相導線將拾取的兩相電能經a、b輸出至電能變換模塊2。
[0021 ] 如圖4所示，電能變換模塊2由依次連接的諧振電路2a、整流電路2b和升降壓電路2c組成。由于平板式拾電模塊I所拾得的兩相電能是通過高頻磁場耦合所得到的，必須要經過諧振濾波才能進行接下來的電能變換步驟。諧振電路2a是由電容與電感以及圖1中電磁機構中的自身電感組成L-C-L型諧振濾波電路，其中電容由5個小電容經過串并聯的方式組成、電感也是由3個小電感串并聯組成的，這樣的組合方式將更高效地進行諧振濾波作用；為防止過電流在a輸入端與c輸出端分別串聯兩個電阻，使得兩相電能中諧波以及強干擾濾能有效地濾除，諧振濾波后的電能再經c、d輸出到整流電路2b進行整流變換。拾取到的高頻交變電能通過LC諧振網絡，實現原副邊的諧振軟開關工作，大大減少了開關器件的損耗。整流電路2b采用全波形式整流電路，由4個二極管并聯組成，每個二極管上均并聯鉗位電容，確保其正向導通。整流電路2b經過整流得到較為平整的直流電能波形再經由e、f輸出到升降壓電路2c進行升降壓電能變換。降壓電路2c采用Buck-Boost電路，其通過改變開關S的占空比來實現輸出各種等級的電壓，最后經g、h輸出給各類負載。
[0022]如圖5所示，本發明平板式非接觸拾電器安裝在AGV的下方，與原邊電纜非物理接觸；平板式拾電器分別給AGV的導航模塊(24V、5V)、嵌入式中央控制器系統(24V、5V)驅動器(5V)和電機(38V)進行供電，可以看出本發明可以提供所有的標準電壓等級的電壓，提高了 AGV實用性。
[0023]如圖6所示，與本發明平板式非接觸拾電器配套的原邊電纜的鋪設在地面上的電纜槽內，完全不影響AGV的正常行駛，保證了其可靠安全穩定運行。與傳統的原邊電纜鋪設相比，其鋪設過程簡單方便、占用空間小、運行維護成本低。
[0024]本發明的工作過程如下:平板式非接觸拾電器通過電磁耦合從原邊電纜拾取得到電能經輸出到諧振電路2a，諧振電路2a進行諧振濾波后輸出到整流電路2b，整流電路2b將整流得到的直流電能輸出到升降壓電路2c，經升降壓電路2c處理得到了各電壓等級負載的所需電能后再輸出。
[0025]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下還可以做出若干改進，這些改進也應視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種平板式非接觸拾電器，其特征在于:所述搭電器由與原邊電纜進行電磁耦合的平板式拾電模塊(I)和電能變換模塊(2)組成；所述平板式拾電模塊(I)用于拾取電能并輸送到電能變換模塊(2)，所述電能變換模塊(2)用于將得到電能變換成各電壓等級負載所需的電能；所述平板式拾電模塊(I)包括電磁裝置(Ib)，所述電磁裝置(Ib)由鐵氧體磁芯⑶和繞制在鐵氧體磁芯⑶上的銅芯繞組⑷組成。
2.根據權利要求1所述平板式非接觸拾電器，其特征在于:所述銅芯繞組繞制(4)在鐵氧體磁芯(3)的中部。
3.根據權利要求2所述平板式非接觸拾電器，其特征在于:所述電能變換模塊(2)由依次連接的諧振電路(2a)、整流電路(2b)和升降壓電路(2c)組成。
4.根據權利要求3所述平板式非接觸拾電器，其特征在于:所述諧振電路(2a)為由電磁裝置(Ib)中的電感、5個相互串并聯的電容和3個相互串并聯的電感組成的L-C-L諧振濾波電路。
5.根據權利要求4所述平板式非接觸拾電器，其特征在于:所述相互串并聯電感的輸入端和輸出端分別串聯電阻。
6.根據權利要求3所述平板式非接觸拾電器，其特征在于:所述整流電路(2b)為全波橋式整流電路，由4個相互并聯的二極管組成。
7.根據權利要求6所述平板式非接觸拾電器，其特征在于:所述整流電路(2b)中每個二極管上均并聯鉗位電容。
8.根據權利要求3所述平板式非接觸拾電器，其特征在于:所述升降壓電路(2c)為Buck-Boost 電路。
9.根據權利要求1至8任一項所述平板式非接觸拾電器，其特征在于:所述電磁裝置(Ib)通過固定條(6)和固定螺栓(7)固定在主體板盒內，所述固定條(6)和固定螺栓(7)均為塑料材質，所述主體板盒為木質。
【文檔編號】H02J17/00GK103997133SQ201410199901
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月13日 優先權日:2014年5月13日
【發明者】錢曉明, 樓佩煌, 孟凱, 徐凱, 楊天旭, 陳峰雷 申請人:南京航空航天大學