水冷式无线能量拾取装置

1.本发明涉及无线能量传输技术，具体地说，涉及一种水冷式无线能量拾取装置。


背景技术：

2.无线电能传输(wireless power transmission，wpt)又称无线电力传输，非接触电能传输，是通过发射器将电能转换为其他形式的中继能量(如电磁场能、激光、微波及机械波等)，隔空传输一段距离后，在通过接收器将中继能量转换为电能，实现无线电能传输。
3.根据能量传输过程中中继能量形式的不同，无线电能传输可分为:磁(场) 耦合式、电(场)耦合式、电磁辐射式(如太阳辐射)、机械波耦合式(超声)。其中，磁耦合式是目前(21世纪初)研究最为火热的一种无线电能传输方式，也就是将高频电源加载到发射线圈，使发射线圈在电源激励下产生高频磁场，接收线圈在此高频磁场作用下，耦合产生电流，实现无线电能传输。
4.在无线能量传输过程中，当系统持续工作时，由于金属导体的电阻率有正的温度系数，温度升高的同时耦合线圈的电阻随之增大，同时过高的温度还会导致电路器件的性能下降，超过其极限时会发生击穿、短路、断路等器件损坏性事故，严重影响无线能量传输系统的安全稳定运行。因此针对上述问题，提出一种优化的装置显得颇有意义。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本发明提供一种水冷式无线能量拾取装置，在无线电能持续传输的过程中，利用外部冷却液循环同时对无线能量拾取线圈及无线能量拾取电路降温，以确保系统稳定运行，提高无线供电效率，从而解决背景技术中所阐述的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明所采用的具体技术方案如下：
7.一种水冷式无线能量拾取装置，其关键在于：包括导磁材料构成的底壳，设置于所述底壳中的无线能量拾取线圈，铺设在所述无线能量拾取线圈上方的磁芯，设置于所述磁芯上方的金属散热件，设置于所述金属散热件上的无线能量拾取电路，以及壳盖，所述无线能量拾取电路与所述无线能量拾取线圈电性连接，在所述金属散热件的内部设置有水冷通道。
8.更进一步地，所述金属散热件包括金属壳体，所述金属壳体的下表面为平面且作为金属屏蔽板，所述金属壳体中的水冷通道采用迂回式设置，其进液口和出液口位于所述金属壳体的一侧。
9.更进一步地，所述水冷通道按照所述无线能量拾取电路中的二极管、电容pcb板和功率管的位置依次对应设置有第一迂回区域、第二迂回区域和第三迂回区域，所述无线能量拾取电路中的四个二极管紧贴在所述第一迂回区域所对应的金属壳体上，所述无线能量拾取电路中的电容pcb板紧贴在所述第二迂回区域所对应的金属壳体上，所述无线能量拾取电路中的多个功率管紧贴在所述第二迂回区域所对应的金属壳体上。
10.更进一步地，所述无线能量拾取线圈为平面线圈，且绕制在所述底壳内部的底壁
上。
11.更进一步地，所述磁芯为多块矩形磁片沿同一平面拼接而成。
12.更进一步地，在所述无线能量拾取线圈与所述磁芯间设置有第一绝缘导热板。
13.更进一步地，在所述磁芯与所述金属散热件之间还设置有第二绝缘导热板第二绝缘导热板。
14.更进一步地，在所述壳盖与所述无线能量拾取电路之间还设置有盖板绝缘膜。
15.更进一步地，所述底壳中央设置有第一连接座，所述无线能量拾取电路上设置有与第一连接座配合的第二连接座，在所述第一绝缘导热板、所述磁芯、所述第二绝缘导热板和所述金属散热件上均对应所述第二连接座开设有避让口。
16.更进一步地，在所述金属散热件上还设置有能量传输通道接口和信号传输通道接口。
17.本发明的显著效果是：
18.1、将循环流动的冷却液通过水冷通道引入到金属散热件中，使得冷却液带走无线能量拾取线圈和无线能量拾取电路的热量，降低电路器件的温度以减少能量损耗，使得无线电能传输更加高效。
19.2.通过控制水冷通道中冷却液的流速能够控制电路器件的温度，以确保拾取装置稳定工作，避免其在进行大功率电能传输作业时过载，从而降低电路器件击穿、短路、断路等损坏性事故风险，有利于提升装置的使用寿命。
附图说明
20.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
21.图1为实施例一的立体图；
22.图2为实施例一的爆炸图；
23.图3为实施例一的俯视图；
24.图4为实施例一在a-a方向上的剖视图；；
25.图5为电路器件相对水冷通道的分布图；
26.图中标注：1-底壳、2-无线能量拾取线圈、3-磁芯、4-金属散热件、5
‑ꢀ
无线能量拾取电路、6-壳盖、7-底壳、8-水冷通道、9-二极管、10-功率管、11-电容pcb、12-进液口、13-出液口、14-矩形磁片、15-第一绝缘导热板、 16-第二绝缘导热板、17-盖板绝缘膜、18-第一连接座、19-第二连接座、20
‑ꢀ
透气阀。
具体实施方式
27.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
28.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限
制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
29.图1至图4示出了本发明的第一种实施例：一种水冷式无线能量拾取装置，包括导磁材料构成的底壳71，设置于所述底壳71中的无线能量拾取线圈2，铺设在所述无线能量拾取线圈2上方的磁芯3，设置于所述磁芯3上方的金属散热件4，设置于所述金属散热件4上的无线能量拾取电路5，以及壳盖6，所述无线能量拾取电路5与所述无线能量拾取线圈2电性连接，在所述金属散热件4的内部设置有水冷通道8。
30.如图5所示，具体实施时，为了使确保无线电能定向传输，金属散热件4 包括金属壳体，所述金属壳体的下表面为平面且作为金属屏蔽板；为了延长冷却液对易发热电路器件的作用时间，以获得更好的散热降温效果，所述金属壳体中的水冷通道8采用迂回式设置，其进液口12和出液口13位于所述金属壳体的一侧。作为优选，所述水冷通道8按照所述无线能量拾取电路5中的二极管9、电容pcb11板和功率管10的位置依次对应设置有第一迂回区域、第二迂回区域和第三迂回区域，所述无线能量拾取电路5中的四个二极管9紧贴在所述第一迂回区域所对应的金属壳体上，所述无线能量拾取电路5中的电容 pcb11板紧贴在所述第二迂回区域所对应的金属壳体上，所述无线能量拾取电路5中的多个功率管10紧贴在所述第二迂回区域所对应的金属壳体上。更进一步地，所述金属壳体的四周向上凸起形成与底壳1侧壁配合的侧边21，所述壳盖6设置在所述侧边21上。具体的，在所述壳盖6上开设有第一定位孔，在所述金属壳体的侧边21上开设有第二定位孔，在所述底壳1的侧壁上开设有第三定位孔，且所述壳盖6、所述金属壳体和所述底壳1通过螺栓连接固定。优选地，为了更好的适应无线能量拾取电路5中各电器元件的凸起，在所述金属壳体的上表面适应性设置有凹槽22。
31.从图2和图4可以看出，为了增大无线能量拾取线圈2散热面积，从而提高散热效果，所述无线能量拾取线圈2为平面线圈，且绕制在所述底壳71内部的底壁上。同理，为了使磁性与无线能量拾取线圈2的尺寸相适应，以在增大功率的同时提升导热效果，所述磁芯3为多块矩形磁片14沿同一平面拼接而成。
32.如图1和图3所示，为了避免热量囤积于装置中造成装置内压力过大，在所述底壳71的壳壁上还设置透气阀20。
33.从图2可以看出，具体应用场景下，在所述无线能量拾取线圈2与所述磁芯3间设置有第一绝缘导热板15。在所述磁芯3与所述金属散热件4之间还设置有第二绝缘导热板16第二绝缘导热板16。采用导热绝缘材料构成的第一绝缘导热板15和第二绝缘导热板16一方面能够避免无线能量传输线圈和无线能量传输电路周边的部件带电，从而降低安全隐患，另一方面能够确保热量通过第一绝缘导热板15和第二绝缘导热板16传递到金属散热件4上，再由水冷通道8中流通的冷却液将热量带走，以达到为电路器件高效降温的技术效果。作为优选，为了避免壳盖6带电，在所述无线能量拾取电路5与所述壳盖6 之间还设置有盖板绝缘膜17。
34.如图2所示，为了方便各部件的装配，所述底壳71中央设置有第一连接座18，所述无线能量拾取电路5上设置有与第一连接座18配合的第二连接座 19，在所述第一绝缘导热板15、所述磁芯3、所述第二绝缘导热板16和所述金属散热件4上均对应所述第二连接座19开设有避让口。具体地，在所述金属散热件上还设置有能量传输通道接口和信号传输通道接口。
35.综上所述，将循环流动的冷却液通过水冷通道8引入到金属散热件4中，使得冷却液带走无线能量拾取线圈2和无线能量拾取电路5的热量，降低电路器件的温度以减少能量损耗，使得无线电能传输更加高效。通过控制水冷通道 8中冷却液的流速能够控制电路器件的温度，以确保拾取装置稳定工作，避免其在进行大功率电能传输作业时过载，从而降低电路器件击穿、短路、断路等损坏性事故风险，有利于提升装置的使用寿命。
36.最后需要说明的是，以上所揭露的技术方案仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。