CN107104522A - 高效无线电能传输线圈聚磁屏蔽结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效无线电能传输线圈聚磁屏蔽结构，采用高导磁率低电导率材料制备，包括底部，底部带凸缘和中心凸起，底部、凸缘和中心凸起的中心轴重合；凸缘的形状与无线电能传输线圈外缘的形状匹配，中心凸起的形状与无线电能传输线圈内缘的形状匹配，凸缘和中心凸起的尺寸要使得无线电能传输线圈可嵌入凸缘和中心凸起间，凸缘和中心凸起的高度均高于无线电能传输线圈厚度；底部由若干小板构成，若干小板位于同一平面，均匀分布于中心凸起周围，且均指向中心凸起，各小板的一端连接中心凸起外侧，另一端连接凸缘内侧。本发明可显著提高能量传输效率，还可减少屏蔽材料用量，减轻屏蔽结构重量，降低成本，有利于无线电能传输技术的广泛运用。
Description
技术领域
本发明属于无线电能传输技术领域，尤其涉及一种高效无线电能传输线圈聚磁屏蔽结构。
背景技术
目前无线电能传输技术中常用的线圈，主要分为两种结构，一种是螺旋形结构线圈，另一种是涡状结构线圈。螺旋形结构线圈主要用于传输距离较远的无线电能传输系统，涡状结构线圈主要用于距离较近的无线电能传输系统。涡状结构线圈相对于螺旋形结构线圈，在传输相同电能的情况下，体积减小，但聚磁作用弱，向外辐射的磁场多，传输效率低。实际运用时为了提高传输效率，增强聚磁，减小电磁辐射，通常需要对涡状线圈加装聚磁和屏蔽结构。
常用的磁屏蔽结构为由高导磁材料制成的一块完整屏蔽板，完整的覆盖在涡状线圈非能量传输的一侧。这个屏蔽结构笨重，且未充分利用导磁材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效无线电能传输线圈聚磁屏蔽结构。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高效无线电能传输线圈聚磁屏蔽结构，采用高导磁率低电导率材料制备，包括底部，底部带凸缘和中心凸起，底部、凸缘和中心凸起的中心轴重合；凸缘的形状与无线电能传输线圈外缘的形状匹配，中心凸起的形状与无线电能传输线圈内缘的形状匹配，凸缘和中心凸起的尺寸要使得无线电能传输线圈可嵌入凸缘和中心凸起间，凸缘和中心凸起的高度均高于无线电能传输线圈厚度；所述的底部由若干小板构成，若干小板位于同一平面，均匀分布于中心凸起周围，且均指向中心凸起，各小板的一端连接中心凸起外侧，另一端连接凸缘内侧；所述的高导磁率低电导率材料为相对磁导率不小于100μ0的半导体材料，μ0表示真空磁导率。
进一步的，小板呈扇形、矩形或梯形。
进一步的，凸缘和中心凸起同时呈圆形或圆角方形。
和现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
(1)在减少磁场向外泄露的同时，还可以约束磁场方向，使尽可能多的磁场参与无线电能传输过程中。
(2)在保证屏蔽效果的条件下，还可减少屏蔽材料用量，减轻屏蔽结构重量，降低屏蔽结构的成本，有利于无线电能传输技术的广泛运用。
附图说明
图1为加装聚磁屏蔽结构的涡状线圈的结构示意图；
图2为图1所示涡状线圈的截面示意图；
图3为图1所加装的聚磁屏蔽结构的俯视图；
图4～6为不同的聚磁屏蔽结构的示意图。
图中，101-涡状线圈，102-聚磁屏蔽结构，2010-中心凸起，2020-凸缘，2030-底部，2040-小板。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明作进一步具体的说明。
图1所示为加装聚磁屏蔽结构的涡状线圈的结构示意图，聚磁屏蔽结构102包括中心凸起2010、凸缘2020和底部2030，底部2030由若干小板2040构成，若干小板2040位于同一平面，均匀分布于中心凸起2010周围，且均指向中心凸起2010，各小板2040的一端连接中心凸起2010外侧，另一端连接凸缘2020内侧。涡状线圈101利用导线由内层开始，在平面内按照特定形状沿着顺时针或逆时针方向绕制，相邻导线间隔一定距离，并保持绝缘状态。将涡状线圈101嵌入聚磁屏蔽结构102的中心凸起2010和凸缘2020间，聚磁屏蔽结构102可完全包覆涡状线圈101进行能量传输的面。凸缘2020和中心凸起2010的形状与涡状线圈101的形状匹配，且凸缘2020和中心凸起2010的尺寸要使得涡状线圈101可嵌入凸缘2020和中心凸起2010间。具体的，凸缘2020的形状与涡状线圈101外缘的形状匹配，中心凸起2010的形状与涡状线圈101内缘的形状匹配。
图2所示为图1所示涡状线圈的截面示意图，图中，涡状线圈101位于聚磁屏蔽结构102上方，涡状线圈101下表面距聚磁屏蔽结构102底部2030上表面1mm，涡状线圈101和聚磁屏蔽结构102的中心轴重合。
图3为图1所加装的聚磁屏蔽结构的俯视图，本具体实施方式中，聚磁屏蔽结构102的中心凸起2010为半径20mm、高度5mm的圆柱体结构，底部2030由6块扇形的小板2040构成，小板2040的厚度为2mm，内半径为20mm，外半径为97mm，圆心角为20°。6块扇形的小板2040围绕中心凸起2010均匀分布，相邻小板2040间夹角为40°，小板2040下底面与中心凸起2010下底面位于同一平面。凸缘2020是内半径为97mm、外半径为100mm、高度为5mm、截面为矩形的圆环结构。中心凸起2010、凸缘2020、底部2030的下表面位于同一平面，且中心凸起2010、凸缘2020和底部2030的中心轴重合，构成一个整体。
图4所示聚磁屏蔽结构，本具体实施方式中，该聚磁屏蔽结构的中心凸起2010是半径20mm、高度5mm的圆柱体结构。底部2030由6块矩形的小板2040构成，各小板2040的厚度为2mm，宽度为10mm，长度为77mm，小板2040与中心凸起2010、凸缘2020连接的边呈弧形，弧度分别与中心凸起2010的外侧、凸缘2020的内侧匹配。小板2040与中心凸起2010连接的弧形边，其半径为20mm；小板2040与凸缘2020连接的弧形边，其半径为97mm。6块小板2040在同一平面上相隔相同角度围绕中心凸起2010分布。凸缘2020为内半径为97mm、外半径为100mm、高度为5mm、截面为矩形的圆环结构。中心凸起2010、凸缘2020、底部2030的下表面位于同一平面，且中心凸起2010、凸缘2020和底部2030的中心轴重合，构成一个整体。
图5所示聚磁屏蔽结构，本具体实施方式中，该聚磁屏蔽结构102的中心凸起2010是半径为20mm、高度为5mm的圆柱体结构。底部2030由6块小板2040构成，小板2040的厚度为2mm，长度77mm。小板2040与中心凸起2010、凸缘2020连接的边呈弧形，弧度分别与中心凸起2010的外侧、凸缘2020的内侧匹配。小板2040与中心凸起2010连接的弧形边，其半径为20mm，弧长为12mm；小板2040与凸缘2020连接的弧形边，其半径为97mm，弧长为10mm。6块小板2040在同一平面上相隔相同角度围绕中心凸起2010分布。凸缘2020是内半径为97mm、外半径为100mm、高度为5mm、截面为矩形的圆环结构。中心凸起2010、凸缘2020、底部2030的下表面位于同一平面，且中心凸起2010、凸缘2020和底部2030的中心轴重合，构成一个整体。
图6所示聚磁屏蔽结构，本具体实施方式中，该聚磁屏蔽结构102的中心凸起2010为边长40mm、圆角半径2mm、高度5mm的方柱体结构。底部2030由8块矩形的小板2040构成，小板2040的厚度为2mm、宽度为10mm，其中，4块小板2040的两端分别与中心凸起2010外侧直边和凸缘2020内侧直边连接，该4块小板2040的长度为77mm。另4块小板2040的两端分别与中心凸起2010外侧弧形边和凸缘2020内侧弧形边连接。8块小板2040在同一平面上相隔相同角度围绕中心凸起2010分布。凸缘2020为外边长100mm、内边长97mm、圆角半径4mm、厚度5mm、截面为矩形的方环结构。中心凸起2010、凸缘2020、底部2030的下表面位于同一平面，且中心凸起2010、凸缘2020和底部2030的中心轴重合，构成一个整体。
本发明聚磁屏蔽结构的材料根据实际需求选取，本具体实施中聚磁屏蔽结构的材料采用相对磁导率为2500的锰锌铁氧体，但不限于此。
使用时，将本发明聚磁屏蔽结构安装于无线电能传输线圈(即涡状线圈)未进行能量传输的一侧，与涡状线圈间存在空隙，并处于绝缘状态。
Claims (3)
1.高效无线电能传输线圈聚磁屏蔽结构，其特征是：
采用高导磁率低电导率材料制备，包括底部，底部带凸缘和中心凸起，底部、凸缘和中心凸起的中心轴重合；凸缘的形状与无线电能传输线圈外缘的形状匹配，中心凸起的形状与无线电能传输线圈内缘的形状匹配，凸缘和中心凸起的尺寸要使得无线电能传输线圈可嵌入凸缘和中心凸起间，凸缘和中心凸起的高度均高于无线电能传输线圈厚度；所述的底部由若干小板构成，若干小板位于同一平面，均匀分布于中心凸起周围，且均指向中心凸起，各小板的一端连接中心凸起外侧，另一端连接凸缘内侧；所述的高导磁率低电导率材料为相对磁导率不小于100μ0的半导体材料，μ0表示真空磁导率。
2.如权利要求1所述的高效无线电能传输线圈聚磁屏蔽结构，其特征是：
所述的小板呈扇形、矩形或梯形。
3.如权利要求1所述的高效无线电能传输线圈聚磁屏蔽结构，其特征是：
所述的凸缘和中心凸起同时呈圆形或圆角方形。
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