一种适用于无线电能传输的电缆及其传输系统技术方案

本发明专利技术提供了一种适用于无线电能传输的电缆及其传输系统，包括正向导线、反向导线、外护套、金属套、屏蔽层、绝缘层；正向导线与反向导线交错排布，屏蔽层包裹正向导线和反向导线；绝缘层填充屏蔽层内部，使正向导线与反向导线相互相切，形成矩阵式排布；金属套包裹屏蔽层，外护套包裹金属层。本发明专利技术有益效果：提高无线充电系统的传输效率和安全性，抑制周围金属对电缆产生的影响降低涡流损耗。属对电缆产生的影响降低涡流损耗。属对电缆产生的影响降低涡流损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于无线电能传输的电缆及其传输系统


[0001]本专利技术属于无线电能传输
，尤其是涉及一种适用于无线电能传输的电缆及其传输系统。

技术介绍

[0002]随着电动汽车行业的飞速发展，电动汽车无线充电技术也开始逐渐从理论走向实践。作为电动汽车充电的重要组成部分，无线充电系统在实际应用中的发射端电缆通常会被布置在地下，并与发射线圈紧密连接。然而，在现有的设计中，由于电缆周围的金属会受到导线产生的感应磁场的影响，从而在电缆上产生涡流损耗。这不仅降低了系统的传输效率，同时还会导致电缆周围的磁场泄露，从而对系统的安全运行带来潜在的风险，针对问题，现有的无线充电系统，发射端电缆多采用平行双导线、同轴导线、多芯导线，然而这些电缆存在一些问题：平行双导线产生的磁场会在周围形成两个磁场强度峰值，在金属导体上产生涡流损耗，并带来邻近金属的局部过热，导致系统发热现象严重；同轴导线的磁场分布主要集中在电导线中心轴线附近，磁场随着与导线距离的增加而逐渐减弱，造成同轴导线周围金属导体的局部过热；多芯导线周围的磁场随距离增加衰减更快。在电动汽车无线充电场景下，电力线缆铺设环境周围存在很多金属，金属的存在会对上述三种电缆产生影响，使得损耗变大，降低传输效率。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种适用于无线电能传输的电缆及其传输系统，以提高无线充电系统的传输效率和安全性，抑制周围金属对电缆产生的影响降低涡流损耗。
[0004]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0005]一种适用于无线电能传输的电缆及其传输系统。
[0006]进一步的，一种适用于无线电能传输的电缆，包括正向导线、反向导线、外护套、金属套、屏蔽层、绝缘层；正向导线与反向导线交错排布，屏蔽层包裹正向导线和反向导线；绝缘层填充屏蔽层内部，使正向导线与反向导线相互相切，形成矩阵式排布；金属套包裹屏蔽层，外护套包裹金属层；所述正向导线与反向导线的矩阵式排布满足以下关系：
[0007]f(K,N)＝FD,if(K+N)mod2＝0；RD,if(K+N)mod2≠0；
[0008]其中，f(K,N)
‑
第K行第N列的导线方向；FD
‑
正向导线；RD
‑
反向导线；mod2
‑
模运算(计算(K+N)除以2的余数)；K、N
‑
索引数。
[0009]进一步的，所述外护套材质为高密度聚乙烯(PE)；所述金属套材质为铅套；所述屏蔽层材质为金属化纸作为屏蔽层的内层,外扎铜带作为屏蔽层的外层；所述绝缘层材质为高密度聚乙烯(PE)。
[0010]进一步的，一种适用于无线电能传输的传输系统，包括所述的一种适用于无线电能传输的电缆，包括若干发射线圈、接收线圈，发射线圈埋于地下，接收线圈位于地上，发射线圈配合接收线圈形成感应电流，实现无线电能传输；若干发射线圈之间通过所述电缆连
接，用于降低电缆周围金属造成的涡流损耗。
[0011]进一步的，所述传输系统满足以下关系：
[0012][0013][0014]其中，B
‑
电缆周围一点处所产生的磁场磁感应强度，d1‑
正向导线到测点的距离；d2‑
反向导线到测点的距离；B
total
‑
传输系统总磁场；N
‑
正向导线和反向导线的匝数；μ0‑
真空的磁导率；I
‑
电缆电流；r
i
、r
j
‑
第i匝正向导线到电缆表面处距离、第j匝正向导线到电缆表面处距离；x
‑
观察点到电缆表面的距离。
[0015]进一步的，所述外护套、金属套、屏蔽层、绝缘层的厚度对所述传输系统的影响满足以下关系：
[0016][0017][0018]λ＝sqrt(2/(μσω))；
[0019]其中，R
i
‑
外护套的厚度R1、金属套的厚度R2、屏蔽层的厚度R3、绝缘层的厚度R4中任一个；B
layer_i
‑
该层对磁场的影响；B
final
‑
总磁场；λ
‑
该层对磁场的衰减常数；μ
‑
材料的磁导率；σ
‑
材料的电导率；ω
‑
磁场的角频率。
[0020]进一步的，利用梯度下降法优化所述电缆的配置，优化方法如下：
[0021]T1、初始化参数：选择一组初始的厚度R
i
和衰减常数λ；
[0022]T2、计算目标函数：使用给定的R
i
和λ，计算磁场强度B
final
；
[0023]T3、计算梯度：计算B
final
对每个参数R
i
和λ的偏导数，这些偏导数构成梯度；
[0024]T4、更新参数：按照梯度的反方向更新R
i
和λ，更新的步长由学习率learning_rate控制。
[0025]T5、判断B
final
是否大于设置阈值φ，若否回到T2，根据已更新的参数调整输入值进行重复计算目标函数、计算梯度和更新参数；若是则转到T6；
[0026]T6、输出结果：输出最后的R
i
和λ，以及对应的B
final
。
[0027]进一步的，一种电子设备，包括处理器以及与处理器通信连接，且用于存储所述处理器可执行指令的存储器，所述处理器用于执行上述的优化方法。
[0028]相对于现有技术，本专利技术所述的一种适用于无线电能传输的电缆及其传输系统具有以下有益效果：
[0029](1)本专利技术所述的一种适用于无线电能传输的电缆，多匝正向导线与反向导线交错排列，相互相切，称矩阵形状布置形成线芯，效果是正向与反向导线在临近金属上相同位置产生的磁场大小相等方向相反，从而在一定程度上抵消转轴金属内的磁场；
[0030](2)本专利技术所述的一种适用于无线电能传输的传输系统，提出基于毕奥－萨伐尔定律的传输系统平衡方程，可以优化无线电能传输系统的性能，提高传输效率和距离，这些模型有助于理解系统行为，预测和控制磁场强度，以及设计和选择更好的材料，此外，这些
优化可以提高系统在各种条件下的可靠性和稳定性，为电动汽车无线充电提供测试方法和保障。
附图说明
[0031]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0032]图1为本专利技术实施例所述的无线电能传输系统发射线圈电缆铺设示意图；
[0033]图2为本专利技术实施例所述的电缆洞穿周围金属局部示意图；
[0034]图3为本专利技术实施例所述的电缆横截面结构示意图；
[0035]图4为本专利技术实施例所述的电缆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于无线电能传输的电缆，其特征在于：包括正向导线、反向导线、外护套、金属套、屏蔽层、绝缘层；正向导线与反向导线交错排布，屏蔽层包裹正向导线和反向导线；绝缘层填充屏蔽层内部，使正向导线与反向导线相互相切，形成矩阵式排布；金属套包裹屏蔽层，外护套包裹金属层；所述正向导线与反向导线的矩阵式排布满足以下关系：f(K，N)＝FD，if(K+N)mod2＝0；RD，if(K+N)mod2≠0；其中，f(K，N)
‑
第K行第N列的导线方向；FD
‑
正向导线；RD
‑
反向导线；mod2
‑
模运算(计算(K+N)除以2的余数)；K、N
‑
索引数。2.根据权利要求1所述的一种适用于无线电能传输的电缆，其特征在于：所述外护套材质为高密度聚乙烯(PE)；所述金属套材质为铅套；所述屏蔽层材质为金属化纸作为屏蔽层的内层，外扎铜带作为屏蔽层的外层；所述绝缘层材质为高密度聚乙烯(PE)。3.一种适用于无线电能传输的传输系统，包括权利要求1
‑
2任一项所述的一种适用于无线电能传输的电缆，其特征在于：包括若干发射线圈、接收线圈，发射线圈埋于地下，接收线圈位于地上，发射线圈配合接收线圈形成感应电流，实现无线电能传输；若干发射线圈之间通过所述电缆连接，用于降低电缆周围金属造成的涡流损耗。4.根据权利要求3所述的一种适用于无线电能传输的传输系统，其特征在于：所述传输系统满足以下关系：系统满足以下关系：其中，B
‑
电缆周围一点处所产生的磁场磁感应强度，d1‑
正向导线到测点的距离；d2‑
反向导线到测点的距离；B
total
‑
传输系统总磁场；N
‑
正向导线和反向导线的匝数；μ0‑
真空的磁导率；I
‑
电缆电流；r
i
、r
j
‑
第i匝正向导线到电缆表面处距离、第j匝正...

【专利技术属性】
技术研发人员：张献，史兴，袁文江，陈婷，代中余，许飞，李小宁，薛明，杨兰馨，马瑞峰，李欣，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：