用于厨房电器无线供电的磁耦合器

1.本发明涉及磁耦合器制作领域，尤其涉及到用于厨房电器无线供电的磁耦合器。


背景技术：

2.磁耦合器是无线电能传输系统的关键部件之一，高频交流电通过磁耦合器的发射侧线圈后，产生同频的交变磁场，磁耦合器中的接收侧线圈在交变磁场中感应出高频交流电压，从而将能量从发射侧无线传输到接收侧。磁耦合器的发射侧线圈和接收侧线圈在空间上是非接触的，具有一定的气隙，从而发射侧和接收侧线圈之间会产生漏磁，并导致耦合系数较小。漏磁会对周围电路板产生干扰，影响电路板的正常工作；还会对人和动物造成一定的损害。耦合系数较小会导致系统的传输效率较低。为了解决磁耦合器耦合系数小，并减小磁耦合器对电路板和生物的影响，国内外专家学者们提出了一些磁耦合器，主要有：
[0003]“experimental evaluation of layered dd coil structure in a wireless power transfer system”【《ieee transactions on electromagnetic compatibility》，2020，62(4)：1477-1484】(“无线电能传输系统中分层dd线圈结构的实验评估”《ieee电磁兼容性汇刊》)提出了基于铁氧体和铝板的屏蔽层结构，改善了磁耦合器漏磁的影响，但是这种结构存在以下不足，磁耦合器耦合系数增加不明显，漏磁屏蔽效果不理想；并且体积和重量较大。“design of magnetic coupler for wireless power transfer”【《energies》，2019，12(15)：1-12】(“无线电能传输磁耦合器的设计”《能源》)提出了基于铁氧体、纳米晶和铝板的屏蔽层结构，增强了屏蔽效果，但是存在所需屏蔽材料较多，成本较高，损耗较大的缺点。
[0004]
对于厨房电器的无线供电系统，接收侧线圈和接收侧屏蔽层需要安装在厨房电器中，现有的接收侧线圈和接收侧屏蔽层会导致厨房电器的成本、体积及重量较大。因此设计用于厨房电器无线供电的磁耦合器具有重要的意义和价值。


技术实现要素：

[0005]
本发明旨在克服现有技术的缺点和不足，针对厨房电器磁耦合器耦合系数较小，成本、体积及重量较高的问题，提出一种能够提高耦合系数、成本低、体积小、重量轻的磁耦合器。
[0006]
为了实现上述目的，本发明提出了一种用于厨房电器无线供电的磁耦合器，包括发射侧和接收侧，所述发射侧依次包括发射侧纳米晶带材叠层、发射侧铁氧体磁片和发射侧线圈，所述接收侧依次包括接收侧线圈、接收侧铁氧体磁片和接收侧纳米晶带材叠层，所述接收侧线圈和发射侧线圈通过互感耦合；
[0007]
将所述发射侧纳米晶带材叠层和接收侧纳米晶带材叠层统称为纳米晶带材叠层、发射侧铁氧体磁片和接收侧铁氧体磁片统称为铁氧体磁片、发射侧线圈和接收侧线圈统称为线圈，所述纳米晶带材叠层的横截面形状、所述铁氧体磁片的横截面形状为圆形或圆环形或方形或回字形，所述线圈的横截面形状为圆环形或回字形或圆dd形或方dd形，其中，所
述圆dd形即dd线圈横截面的外轮廓为圆形，所述方dd形即dd线圈横截面的外轮廓为方形；
[0008]
所述发射侧中的发射侧纳米晶带材叠层、发射侧铁氧体磁片和发射侧线圈的具体结构为以下8种组合中的任意一种，所述接收侧的接收侧线圈、接收侧铁氧体磁片和接收侧纳米晶带材叠层的具体结构也为以下8种组合中的任意一种，所述8种组合为：
[0009]
组合1，纳米晶带材叠层为圆形，铁氧体磁片为圆形，线圈为圆环形；
[0010]
组合2，纳米晶带材叠层为圆环形，铁氧体磁片为圆环形，线圈为圆环形，纳米晶带材叠层和铁氧体磁片按照线圈的形状镂空中间；
[0011]
组合3，纳米晶带材叠层为圆形，铁氧体磁片为圆环形，线圈为圆环形，铁氧体磁片按照线圈的形状镂空中间；
[0012]
组合4，纳米晶带材叠层为方形，铁氧体磁片为方形，线圈为回字形；
[0013]
组合5，纳米晶带材叠层为回字形，铁氧体磁片为回字形，线圈为回字形，纳米晶带材叠层和铁氧体磁片按照线圈的形状镂空中间；
[0014]
组合6，纳米晶带材叠层为方形结构，铁氧体磁片为回字形，线圈为回字形，铁氧体磁片按照线圈的形状镂空中间；
[0015]
组合7，纳米晶带材叠层为方形，铁氧体磁片为方形，线圈为方dd形；
[0016]
组合8，纳米晶带材叠层为圆形，发射侧铁氧体磁片为圆形，线圈为圆dd形。
[0017]
优选地，所述铁氧体磁片的厚度为0.1mm-5mm。
[0018]
优选地，所述纳米晶带材叠层依次由保护膜、n层制作为一体的纳米晶带材、双面胶和双面胶保护膜组成；
[0019]
磁耦合器制作时，将双面胶保护膜撕下，利用双面胶把纳米晶带材叠层粘贴到铁氧体磁片上。
[0020]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0021]
1、本发明磁耦合器采用薄的铁氧体磁片和纳米晶带材，从而减少了磁性材料的用量，降低了成本、体积及重量，且便于安装在体积较小的厨房电器中，满足厨房电器无线供电系统对磁耦合器的要求。
[0022]
2、本发明磁耦合器能够提高耦合系数。
[0023]
3、发明具有体积小、重量轻、成本低、效率高等特点，可以广泛用于电动汽车、巡检无人机、植入式医疗设备、智能割草机、自动导向车、水下无人航行器、电动自行车、轨道列车、手机等无线充/供电系统。
附图说明
[0024]
图1是本发明实施例中磁耦合器整体结构示意图；
[0025]
图2是本发明实施例中组合1的结构示意图；
[0026]
图3是本发明实施例中组合2的结构示意图；
[0027]
图4是本发明实施例中组合3的结构示意图；
[0028]
图5是本发明实施例中组合4的结构示意图；
[0029]
图6是本发明实施例中组合5的结构示意图；
[0030]
图7是本发明实施例中组合6的结构示意图；
[0031]
图8是本发明实施例中组合7的结构示意图；
[0032]
图9是本发明实施例中组合8的结构示意图；
[0033]
图10是本发明实施例中纳米晶带材叠层的结构示意图。
[0034]
其中，1.发射侧纳米晶带材叠层；2.发射侧铁氧体磁片；3.发射侧线圈；4.接收侧线圈；5.接收侧铁氧体磁片；6.接收侧纳米晶带材叠层；7.保护膜；8.纳米晶带材；9.双面胶；10.双面胶保护膜。
具体实施方式
[0035]
下面结合附图和实施例对本发明做更进一步的说明。
[0036]
图1是本发明实施例中磁耦合器整体结构示意图，图10是本发明实施例中纳米晶带材叠层的结构示意图。由图1、图10可见，本发明一种用于厨房电器无线供电的磁耦合器，包括发射侧和接收侧，所述发射侧依次包括发射侧纳米晶带材叠层1、发射侧铁氧体磁片2和发射侧线圈3，所述接收侧依次包括接收侧线圈4、接收侧铁氧体磁片5和接收侧纳米晶带材叠层6，所述接收侧线圈4和发射侧线圈3通过互感耦合。
[0037]
将所述发射侧纳米晶带材叠层1和接收侧纳米晶带材叠层6统称为纳米晶带材叠层、发射侧铁氧体磁片2和接收侧铁氧体磁片5统称为铁氧体磁片、发射侧线圈3和接收侧线圈4统称为线圈，所述纳米晶带材叠层的横截面形状、所述铁氧体磁片的横截面形状为圆形或圆环形或方形或回字形，所述线圈的横截面形状为圆环形或回字形或圆dd形或方dd形，其中，所述圆dd形即dd线圈横截面的外轮廓为圆形，所述方dd形即dd线圈横截面的外轮廓为方形。
[0038]
所述发射侧中的发射侧纳米晶带材叠层1、发射侧铁氧体磁片2和发射侧线圈3的具体结构为以下8种组合中的任意一种，所述接收侧的接收侧线圈4、接收侧铁氧体磁片5和接收侧纳米晶带材叠层6的具体结构也为以下8种组合中的任意一种。所述8种组合为：
[0039]
组合1，纳米晶带材叠层为圆形，铁氧体磁片为圆形，线圈为圆环形。图2给出了发射侧该种组合的具体结构。
[0040]
组合2，纳米晶带材叠层为圆环形，铁氧体磁片为圆环形，线圈为圆环形，纳米晶带材叠层和铁氧体磁片按照线圈的形状镂空中间。图3给出了发射侧该种组合的具体结构。
[0041]
组合3，纳米晶带材叠层为圆形，铁氧体磁片为圆环形，线圈为圆环形，铁氧体磁片按照线圈的形状镂空中间。图4给出了发射侧该种组合的具体结构。
[0042]
组合4，纳米晶带材叠层为方形，铁氧体磁片为方形，线圈为回字形。图5给出了发射侧该种组合的具体结构。
[0043]
组合5，纳米晶带材叠层为回字形，铁氧体磁片为回字形，线圈为回字形，纳米晶带材叠层和铁氧体磁片按照线圈的形状镂空中间。图6给出了发射侧该种组合的具体结构。
[0044]
组合6，纳米晶带材叠层为方形结构，铁氧体磁片为回字形，线圈为回字形，铁氧体磁片按照线圈的形状镂空中间。图7给出了发射侧该种组合的具体结构。
[0045]
组合7，纳米晶带材叠层为方形，铁氧体磁片为方形，线圈为方dd形。图8给出了发射侧该种组合的具体结构。
[0046]
组合8，纳米晶带材叠层为圆形，发射侧铁氧体磁片为圆形，线圈为圆dd形。图9给出了发射侧该种组合的具体结构。
[0047]
在本实施例中，所述铁氧体磁片的厚度为0.1mm-5mm。
[0048]
在本实施例中，所述纳米晶带材叠层依次由保护膜7、n层制作为一体的纳米晶带材8、双面胶9和双面胶保护膜10组成。
[0049]
磁耦合器制作时，将双面胶保护膜10撕下，利用双面胶9把纳米晶带材叠层粘贴到铁氧体磁片上。
[0050]
为了验证本发明的技术效果，以组合2为例进行了性能测试，测试结果见表1。
[0051]
表1实施例与对比例磁耦合器的性能
[0052][0053]
通过表1结果可见，实施例磁耦合器的厚度薄、体积小、重量轻及效率高。充分说明本技术的磁耦合器减少了磁性材料的用量，降低了成本、体积及重量，且便于安装在体积较小的厨房电器中，满足厨房电器无线供电系统对磁耦合器的要求。

技术特征：
1.一种用于厨房电器无线供电的磁耦合器，其特征在于，包括发射侧和接收侧，所述发射侧依次包括发射侧纳米晶带材叠层(1)、发射侧铁氧体磁片(2)和发射侧线圈(3)，所述接收侧依次包括接收侧线圈(4)、接收侧铁氧体磁片(5)和接收侧纳米晶带材叠层(6)，所述接收侧线圈(4)和发射侧线圈(3)通过互感耦合；将所述发射侧纳米晶带材叠层(1)和接收侧纳米晶带材叠层(6)统称为纳米晶带材叠层、发射侧铁氧体磁片(2)和接收侧铁氧体磁片(5)统称为铁氧体磁片、发射侧线圈(3)和接收侧线圈(4)统称为线圈，所述纳米晶带材叠层的横截面形状、所述铁氧体磁片的横截面形状为圆形或圆环形或方形或回字形，所述线圈的横截面形状为圆环形或回字形或圆dd形或方dd形，其中，所述圆dd形即dd线圈横截面的外轮廓为圆形，所述方dd形即dd线圈横截面的外轮廓为方形；所述发射侧中的发射侧纳米晶带材叠层(1)、发射侧铁氧体磁片(2)和发射侧线圈(3)的具体结构为以下8种组合中的任意一种，所述接收侧的接收侧线圈(4)、接收侧铁氧体磁片(5)和接收侧纳米晶带材叠层(6)的具体结构也为以下8种组合中的任意一种，所述8种组合为：组合1，纳米晶带材叠层为圆形，铁氧体磁片为圆形，线圈为圆环形；组合2，纳米晶带材叠层为圆环形，铁氧体磁片为圆环形，线圈为圆环形，纳米晶带材叠层和铁氧体磁片按照线圈的形状镂空中间；组合3，纳米晶带材叠层为圆形，铁氧体磁片为圆环形，线圈为圆环形，铁氧体磁片按照线圈的形状镂空中间；组合4，纳米晶带材叠层为方形，铁氧体磁片为方形，线圈为回字形；组合5，纳米晶带材叠层为回字形，铁氧体磁片为回字形，线圈为回字形，纳米晶带材叠层和铁氧体磁片按照线圈的形状镂空中间；组合6，纳米晶带材叠层为方形结构，铁氧体磁片为回字形，线圈为回字形，铁氧体磁片按照线圈的形状镂空中间；组合7，纳米晶带材叠层为方形，铁氧体磁片为方形，线圈为方dd形；组合8，纳米晶带材叠层为圆形，发射侧铁氧体磁片为圆形，线圈为圆dd形。2.根据权利要求1所述的一种用于厨房电器无线供电的磁耦合器，其特征在于，所述铁氧体磁片的厚度为0.1mm-5mm。3.根据权利要求1所述的一种用于厨房电器无线供电的磁耦合器，其特征在于，所述纳米晶带材叠层依次由保护膜(7)、n层制作为一体的纳米晶带材(8)、双面胶(9)和双面胶保护膜(10)组成；磁耦合器制作时，将双面胶保护膜(10)撕下，利用双面胶(9)把纳米晶带材叠层粘贴到铁氧体磁片上。

技术总结
本发明公开了一种用于厨房电器无线供电的磁耦合器，涉及磁耦合器制作领域。该磁耦合器包括发射侧纳米晶带材叠层、发射侧铁氧体磁片、发射侧线圈、接收侧线圈、接收侧铁氧体磁片和接收侧纳米晶带材叠层，所述接收侧线圈和发射侧线圈通过互感耦合。给出了纳米晶带材、铁氧体磁片和线圈组合的8种结构，且磁耦合器的发射侧和接收侧均可以取其中任意一种进行组配。由于纳米晶带材叠层上布设了双面胶，易于粘贴在铁氧体磁片上，方便安装。本发明磁耦合器采用薄的铁氧体磁片和纳米晶带材，从而减少了磁性材料的用量，降低了成本、体积及重量，便于安装在体积较小的厨房电器中，满足厨房电器无线供电系统对磁耦合器的要求。无线供电系统对磁耦合器的要求。无线供电系统对磁耦合器的要求。


技术研发人员：魏芝浩 王春芳
受保护的技术使用者：青岛大学
技术研发日：2023.05.12
技术公布日：2023/8/13