CN107276249A - 一种磁耦合谐振式无线电能传输碗状原边线圈 - Google Patents
一种磁耦合谐振式无线电能传输碗状原边线圈 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107276249A CN107276249A CN201710439349.9A CN201710439349A CN107276249A CN 107276249 A CN107276249 A CN 107276249A CN 201710439349 A CN201710439349 A CN 201710439349A CN 107276249 A CN107276249 A CN 107276249A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coil
- bowl
- shape
- coil group
- group
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 29
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 3
- 206010052428 Wound Diseases 0.000 abstract 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
- H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
- H01F38/14—Inductive couplings
-
- H02J7/025—
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
本发明公开了一种磁耦合谐振式无线电能传输碗状原边线圈，由7个相同的平面圆形线圈组叠绕形成碗状的立体结构，7个相同的平面圆形线圈组相互为串联连接，每个平面线圈组顺时针绕制并且绕制后使得线圈电流形成的磁感线方向均朝向同一面。本发明碗状线圈使得充电平台在传输距离较长的情况下，电压传输特性以及距离传输特性得到了大幅度提高；碗状发射线圈在保持无线充电的各项优点的同时，电压传输与距离传输特性改善将对今后小功率无线充电的实际应用提供更好的用户体验。经过实际测量，本发明3D碗状线圈的电压传输特性以及距离传输特性均明显优于现有其他方案。
Description
技术领域
本发明属于无线供电技术领域，具体涉及一种磁耦合谐振式无线电能传输碗状原边线圈。
背景技术
无线电能传输技术解决了传统导线直接接触供电的缺陷，是一种有效、安全的电能传输方法，因而被美国《技术评论》杂志评选为未来十大科研方向之一，而电磁谐振式则是无线电能传输技术中重要的一种原理。通过对无损振荡系统不同工作频率下的能量交换情况的现有研究，得出了磁耦合谐振式无线电能传输技术的必要条件之一是保持振荡系统具有相同的固有谐振频率。
公开号为CN104576003A的中国专利提出了一种用于磁耦合谐振式无线电能传输系统的传输线圈，其线圈结构为平面螺旋结构。为了解决现有线圈的结构匝间寄生电容大而导致传输效率低的问题，目前针对磁耦合谐振式无线电能传输系统的效率方面研究主要集中在对于系统拓扑以及线圈平面形状与阵列排布方面。
公开号为CN105720704A的中国专利提出了一种六面体内无线供电的发射模型，其中所述谐振线圈耦合的3D无极六面体发射模型，结构上线圈形成正立方体结构；公开号为CN105634151A的中国专利提出了一种谐振线圈耦合的球体模型，即在结构上线圈构成球体模型；公开号为CN105846552A的中国专利提出了一种无线供电谐振线圈耦合的两极模型用于解决球体和半球体环境中的使用电器的无线供电问题。
上述这些专利提出的3D传输线圈模型，处于磁场环境中无线为用电器供电，可以自由地获得电能，解决了用电器使用中的自由、防水、安全性问题，但是无线电能传输效率与传输范围有待增强。
发明内容
针对现有磁耦合谐振式无线电能传输范围非常窄的问题，本发明提供了一种磁耦合谐振式无线电能传输碗状原边线圈，其利用碗状线圈在空间上磁感线的交互影响，设计出一种3D的碗状线圈，使得在保证传输距离较长的情况下，副边线圈在与原边线圈距离相同的平面内的扩展性与均匀性同时得到了提高。
一种磁耦合谐振式无线电能传输碗状原边线圈，包括多个圆形的线圈组，其中一个线圈组作为中心线圈组且水平放置，其余线圈组均匀环绕所述中心线圈组且与其之间存有一定夹角以呈现碗状型结构，周围每一线圈组与中心线圈组在水平投影面上均存有部分重叠，各线圈组相互串联连接且每个线圈组均为顺时针绕制，使得线圈电流形成的磁感线方向均朝向同一面。
优选地，所述碗状原边线圈包括7个圆形的线圈组。
进一步地，其余线圈组与中心线圈组之间的夹角为45°～75°；优选地，夹角为60°。
进一步地，所述圆形线圈组的直径为5～25cm；优选地，直径为13.5cm。
进一步地，每一线圈组由5～20匝线圈绕制而成；优选地，匝数为10匝。
在上述参数范围内，原边线圈对于无线电能的传输仍可以保持较好的电压传输特性和距离传输特性。
本发明碗状线圈使得充电平台在传输距离较长的情况下，电压传输特性以及距离传输特性得到了大幅度提高；碗状发射线圈在保持无线充电的各项优点的同时，电压传输与距离传输特性改善将对今后小功率无线充电的实际应用提供更好的用户体验。经过实际测量，本发明3D碗状线圈的电压传输特性以及距离传输特性均明显优于现有其他方案。
附图说明
图1为本发明碗状线圈结构的正视图。
图2为本发明碗状线圈结构的俯视图。
图3为不同方案线圈的电压传输特性对比示意图。
具体实施方式
为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1和图2所示，本发明磁耦合谐振式无线电能传输碗状原边线圈，包括7个相同的平面圆形线圈组叠绕形成碗状的立体结构，中心平放一个圆形线圈组，6个圆形线圈均匀环绕中心线圈组，并且周围每一个线圈组与中心线圈组之间夹角60度，周围每一个线圈组与中心线圈组底部相重叠，7个相同的平面圆形线圈组相互为串联连接，每个平面线圈组顺时针绕制并且绕制后使得线圈电流形成的磁感线方向均朝向同一面。
本实施方式中，每一个线圈组由10匝线圈绕制，线宽为1mm，线圈组直径均为13.5厘米。根据实验情况，具体参数可以进行适当的拓宽：周围每一个线圈组与中心线圈组之间夹角可以扩展到45°～75°，线圈匝数可以扩展到5～20匝，每一组小线圈的直径范围可以达到5～25cm。在此范围内，原边线圈对于无线电能的传输仍可以保持较好的电压传输特性和距离传输特性。
本实施方式中原边线圈侧通过半桥逆变电路供电，产生频率可变的方波；原边线圈与谐振电容为串联关系，副边线圈接整流桥向负载传输直流电压。通过向原边电路提供10V的直流电压，副边负载可以在0～30cm范围内收到较高电压，且当距离较近时，电压传输的效率较高；副边线圈与原边线圈不完全平行也可以收到较大的电压，空间传输范围较宽。
针对本发明碗状线圈同时对其他影响传输特性的因素进行了优化设计，例如谐振频率以及负载大小。经过实际测量，本发明3D碗状线圈的电压传输特性以及距离传输特性均明显优于现有其他方案，数据比较结果如图3所示。
上述对实施例的描述是为便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对上述实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种磁耦合谐振式无线电能传输碗状原边线圈，其特征在于：包括多个圆形的线圈组，其中一个线圈组作为中心线圈组且水平放置，其余线圈组均匀环绕所述中心线圈组且与其之间存有一定夹角以呈现碗状型结构，周围每一线圈组与中心线圈组在水平投影面上均存有部分重叠，各线圈组相互串联连接且每个线圈组均为顺时针绕制，使得线圈电流形成的磁感线方向均朝向同一面。
2.根据权利要求1所述的碗状原边线圈，其特征在于：包括7个圆形的线圈组。
3.根据权利要求1所述的碗状原边线圈，其特征在于：其余线圈组与中心线圈组之间的夹角为45°～75°。
4.根据权利要求3所述的碗状原边线圈，其特征在于：其余线圈组与中心线圈组之间的夹角为60°。
5.根据权利要求1所述的碗状原边线圈，其特征在于：所述圆形线圈组的直径为5～25cm。
6.根据权利要求5所述的碗状原边线圈，其特征在于：所述圆形线圈组的直径为13.5cm。
7.根据权利要求1所述的碗状原边线圈，其特征在于：每一线圈组由5～20匝线圈绕制而成。
8.根据权利要求7所述的碗状原边线圈，其特征在于：每一线圈组由10匝线圈绕制而成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710439349.9A CN107276249A (zh) | 2017-06-12 | 2017-06-12 | 一种磁耦合谐振式无线电能传输碗状原边线圈 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710439349.9A CN107276249A (zh) | 2017-06-12 | 2017-06-12 | 一种磁耦合谐振式无线电能传输碗状原边线圈 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107276249A true CN107276249A (zh) | 2017-10-20 |
Family
ID=60067553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710439349.9A Pending CN107276249A (zh) | 2017-06-12 | 2017-06-12 | 一种磁耦合谐振式无线电能传输碗状原边线圈 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107276249A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109004768A (zh) * | 2018-06-26 | 2018-12-14 | 华为技术有限公司 | 一种无线充电的装置和方法 |
| CN110277646A (zh) * | 2019-05-28 | 2019-09-24 | 上海紫光乐联物联网科技有限公司 | 用于电子设备的无线充电立体天线 |
| CN112104102A (zh) * | 2020-08-21 | 2020-12-18 | 广东希荻微电子有限公司 | 一种无线充电发射端及无线充电器 |
| CN113890197A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-04 | 江南大学 | 一种高充电效率的碗状无线充电装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202523502U (zh) * | 2012-03-29 | 2012-11-07 | 成都信息工程学院 | 用于磁聚焦的三维空间线圈排布阵列 |
| CN103021618A (zh) * | 2012-12-13 | 2013-04-03 | 成都信息工程学院 | 一种基于磁聚焦的等比例线圈阵列 |
| CN105355636A (zh) * | 2015-08-20 | 2016-02-24 | 苏州科阳光电科技有限公司 | 半导体图像传感器件的制造方法 |
| CN106712227A (zh) * | 2015-07-29 | 2017-05-24 | 比亚迪股份有限公司 | 无线充电发射装置 |
-
2017
- 2017-06-12 CN CN201710439349.9A patent/CN107276249A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202523502U (zh) * | 2012-03-29 | 2012-11-07 | 成都信息工程学院 | 用于磁聚焦的三维空间线圈排布阵列 |
| CN103021618A (zh) * | 2012-12-13 | 2013-04-03 | 成都信息工程学院 | 一种基于磁聚焦的等比例线圈阵列 |
| CN106712227A (zh) * | 2015-07-29 | 2017-05-24 | 比亚迪股份有限公司 | 无线充电发射装置 |
| CN105355636A (zh) * | 2015-08-20 | 2016-02-24 | 苏州科阳光电科技有限公司 | 半导体图像传感器件的制造方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 何亚伟 等: "磁耦合谐振式无线电能传输线圈的磁聚焦仿真", 《天津工业大学学报》 * |
| 蒋春: "基于磁聚焦和固态开关的脉冲磁场发生器的研制", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 科技信息辑》 * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109004768A (zh) * | 2018-06-26 | 2018-12-14 | 华为技术有限公司 | 一种无线充电的装置和方法 |
| US11923690B2 (en) | 2018-06-26 | 2024-03-05 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Wireless charging apparatus and method |
| CN110277646A (zh) * | 2019-05-28 | 2019-09-24 | 上海紫光乐联物联网科技有限公司 | 用于电子设备的无线充电立体天线 |
| CN110277646B (zh) * | 2019-05-28 | 2021-03-05 | 超级智慧家(上海)物联网科技有限公司 | 用于电子设备的无线充电立体天线 |
| CN112104102A (zh) * | 2020-08-21 | 2020-12-18 | 广东希荻微电子有限公司 | 一种无线充电发射端及无线充电器 |
| US11909225B2 (en) | 2020-08-21 | 2024-02-20 | Halo Microelectronics Co., Ltd. | Wireless charging transmitter and wireless charger |
| CN113890197A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-04 | 江南大学 | 一种高充电效率的碗状无线充电装置 |
| CN113890197B (zh) * | 2021-09-30 | 2023-10-10 | 江南大学 | 一种高充电效率的碗状无线充电装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107276249A (zh) | 一种磁耦合谐振式无线电能传输碗状原边线圈 | |
| JP6065838B2 (ja) | 無線給電システム及び無線給電方法 | |
| KR102423618B1 (ko) | 무선 전력 송신기 | |
| CN202513644U (zh) | 一种可无线充电的可携带的系统 | |
| CN205004794U (zh) | 磁耦合电能无线传输充电装置 | |
| CN203660624U (zh) | 多发射端单接收端的无线充电装置 | |
| CN104350664A (zh) | 用于无线分配电力的系统 | |
| CN103986245A (zh) | 基于双层双向螺旋线圈的无线电能传输系统及方法 | |
| Singh et al. | Wireless transmission of electrical power overview of recent research & development | |
| CN105429315B (zh) | 应用于移动运输设备无线供电的重叠线圈多相接收装置 | |
| CN104617681B (zh) | 一种磁耦合谐振式无线电能多向传输三维空心线圈 | |
| CN103915907B (zh) | 主从自耦合磁共振无线电能传输装置及其操作方法 | |
| CN104993614A (zh) | 插入中继线圈的不对称的无线输电系统及方法 | |
| CN206237207U (zh) | 垂直型电力传输方式的无线电力传输及充电装置 | |
| CN204721105U (zh) | 插入中继线圈的不对称的无线输电系统 | |
| Alhamrouni et al. | Application of inductive coupling for wireless power transfer | |
| CN102255399A (zh) | 基于自谐振电磁感应耦合的无线能量传输装置 | |
| CN108092417A (zh) | 一种无线充电装置及其控制方法 | |
| CN104242483A (zh) | 具有负载隔离特性的磁耦合谐振式多负载无线电能链状传输网络 | |
| CN202206193U (zh) | 一种无线电力传输实验平台 | |
| CN202150726U (zh) | 电动车用无线充电系统 | |
| CN204012949U (zh) | 基于双层双向螺旋线圈的无线电能传输系统 | |
| CN204992793U (zh) | 一种用于无线电能传输的装置 | |
| CN107017704A (zh) | 一种线圈嵌入式绝缘子为中继的无线电能传输装置 | |
| EP3378076B1 (en) | A wireless power transfer system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20171020 |