CN106876116A - 新型双矩形结构无线充电线圈 - Google Patents

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宋亮
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Abstract

本发明公开了一种属于无线电能传输技术领域的新型双矩形结构无线充电线圈，该无线充电线圈包括对称的发射端和接收端两部分：发射端包括发射线圈层、发射端支撑层、发射端磁介质层和发射端磁屏蔽层，接收端包括接收线圈层、接收端支撑层、接收端磁介质层和接收端磁屏蔽层。本线圈用于无线充电时，发射端和接收端的磁场耦合程度较高，发射线圈和接收线圈品质因数较低，提高了电能传输的效率，适用于大功率无线充电，同时该线圈结构可以减少对周围环境产生的磁场辐射。

Description

新型双矩形结构无线充电线圈
技术领域
本发明涉及无线电能传输技术领域，特别是涉及一种带有磁介质层和磁屏蔽层新型双矩形结构无线充电线圈。
背景技术
近年来，随着电力电子技术的不断发展，无线充电系统的效率和功率不断提高，应用范围不断扩大。无线充电，目前主要的一个应用是电动汽车领域。由于电池技术瓶颈，相比较于内燃机汽车，电动汽车存在续航时间短、成本高昂等短期内无法解决的问题。利用无线充电技术可以避开电池的技术问题。通过在地下铺设发射线圈，电动汽车底盘固定接收线圈，电动汽车在停车场或者在道路上行驶时便可以实现充电。
无线电能传输目前采用的主流方法是将能量通过一对耦合的线圈进行传输。目前常见的线圈结构有圆形线圈、矩形线圈、螺线管型线圈等等。普通结构的线圈漏感较大、耦合系数较低，因而传输效率较低。普通结构的线圈发射端和接收端一般只有一个线圈，如果相应的电路拓扑结构有两个电感或多个电感的话，需要额外制作电感，增加了系统的复杂性。此外，由于电动汽车在充电的过程中，汽车底盘上的接收线圈与铺在地下的发射线圈不容易对齐，容易发生偏移。这种情况下普通结构的线圈传输效率会进一步降低。
发明内容
发明主要解决的技术问题是提供一种新型双矩形结构无线充电线圈，能够减少线圈漏感，提高线圈之间的耦合系数。应用于电动汽车无线充电时，能够更好的适应两侧线圈发生偏移的情况，从而可以提高传输效率。
为了实现上述目的，本发明是通过以下技术来实现的，本发明包括射端和接收端，发射端包括发射线圈层、发射端支撑层、发射端磁介质层和发射端磁屏蔽层，发射线圈层、发射端支撑层、发射端磁介质层和发射端磁屏蔽层从上到下依次固结；接收端包括接收线圈层、接收端支撑层、接收端磁介质层和接收端磁屏蔽层，接收线圈层、接收端支撑层、接收端磁介质层和接收端磁屏蔽层从上到下依次固结。
优选地，在本发明中，发射端和所述接收端结构关于与所述发射线圈层和所述接受线圈层距离相等的面对称。
优选地，在本发明中，发射端线圈和所述接收端线圈按照“8”字形缠绕组成双矩形结构。
优选地，在本发明中，发射端磁介质层和所述接收端磁介质层由功率铁氧体组成，所述功率铁氧体呈薄板状。
更优选地，在本发明中，发射端支撑层与所述接收端支撑层均采用采用亚克力板材料，所述发射端磁屏蔽层与所述接收端磁屏蔽层均由铝板组成。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：首先，相比于普通线圈结构，本发明采用了双矩形结构。由于双矩形结构的线圈磁场耦合程度较大，因而耦合系数较大，有效提高了线圈的传输效率。薄板状的功率铁氧体可以引导线圈下方的磁场沿着功率铁氧体流动，因而减少了漏感，增强了励磁电感，进一步提高了线圈的传输效率。其次，在线圈的外侧有屏蔽层，有效减少了磁场的辐射。此外，本发明能够更好地适应汽车在充电过程中发生偏移的情况。
附图说明
图1是本发明的电能传输示意图；
图2是本发明较佳实施例的立体结构示意图；
图3是本发明的磁介质层中的功率铁氧体板示意图；
图4是本发明用的发射线圈中电流流向示意图；
附图中各部件的标记如下：1、发射线圈层，2、发射端支撑层，3、发射端磁屏蔽层，4、接收线圈层，5、接收端支撑层，6、接收端磁屏蔽层，7、发射端磁介质层或接收端磁介质层，101、电源，102、接收端电路，103、发射线圈，104、接收线圈，105、接收端电路，106、负载。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
在本发明的描述中需要理解的是，术语“上”“下”“左”“右”指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位和位置关系，仅仅是为了方便描述本发明的结构和操作方式，而不是指示或者暗示所指的部分必须具有特定的方位、以特定的方位操作，因而不能理解为对本发明的限制。
图1所示的是本发明较佳实施实例立体结构图，包括：发射端，从下到上依次为发射端磁屏蔽层3、发射端磁介质层7、发射端支撑层2、发射线圈层1。接收端，从下到上依次为接收线圈层4、接收端支撑层5、接收端磁介质层6、接收端磁屏蔽层7。发射线圈层1由左右两部分按“8”字形缠绕形成双矩形结构固定在发射端支撑层2上面，发射线圈中电流流向示意图如图4所示。发射端支撑层2采用亚克力板材料，大小与发射线圈层1大小相同。发射端支撑层2与发射端磁屏蔽层3之间是发射端磁介质层7。发射端磁介质层7如图3所示，薄板状的功率铁氧体固结在发射端支撑层2下面组成。薄板状的功率铁氧体可以引导线圈下方的磁场沿着功率铁氧体流动，因而减少了漏感，增强了励磁电感。发射端磁介质层7下面是发射端磁屏蔽层3，由铝板组成，起到磁场屏蔽的作用。接收端结构与发射端结构关于距离发射线圈层1和接收线圈层4相等的面对称，因此接收端结构不再赘述。
图2所示的是一种基于新型双矩形结构无线充电线圈的电能传输系统示意图，包括：电源101，发射端电路102，线圈发射端103，线圈接收端104，接收端电路105，负载106。其中，电源101供给发射端电路102稳定的电能，发射端电路102将电流转变为高频交流电传输给线圈发射端103，通过磁场耦合线圈接收端104线圈层中感应出高频交流电，从而电能由发射端传输到了接收端，然后电能经过接收端电路105供给负载。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种新型双矩形结构无线充电线圈，包括射端和接收端，其特征在于，发射端包括发射线圈层、发射端支撑层、发射端磁介质层和发射端磁屏蔽层，发射线圈层、发射端支撑层、发射端磁介质层和发射端磁屏蔽层从上到下依次固结；接收端包括接收线圈层、接收端支撑层、接收端磁介质层和接收端磁屏蔽层，接收线圈层、接收端支撑层、接收端磁介质层和接收端磁屏蔽层从上到下依次固结。
2.根据权利要求1所述的新型双矩形结构无线充电线圈，其特征在于，所述发射端和所述接收端结构关于与所述发射线圈层和所述接受线圈层距离相等的面对称。
3.根据权利要求2所述的一种新型双矩形结构无线充电线圈，其特征在于，所述发射端线圈和所述接收端线圈按照“8”字形缠绕组成双矩形结构。
4.根据权利要求3所述的一种新型双矩形结构无线充电线圈，其特征在于，所述发射端磁介质层和所述接收端磁介质层由功率铁氧体组成，所述功率铁氧体呈薄板状。
5.根据权利要求4所述的一种新型双矩形结构无线充电线圈，其特征在于，所述发射端支撑层与所述接收端支撑层均采用采用亚克力板材料，所述发射端磁屏蔽层与所述接收端磁屏蔽层均由铝板组成。
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