CN107769391A - 一种多线圈串联的无线充电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多线圈串联的无线充电系统，根据不同的输入功率、输出功率以及安装场地的空间限制，利用多个相互串联的绕组模块代替传统无线充电领域松耦合变压器结构固定的原边绕组和副边绕组。本发明所述的一种多线圈串联的无线充电系统，其结构合理，具有结构简单、使用方便、布置灵活、空间利用率高等优点，有效解决传统松耦合变压器体积过大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电动车的无线充电设备领域，尤其是涉及一种多线圈串联的无线充电系统。
背景技术
已知在电动车的无线充电领域，特别是在充电装置布置比较密集的区域，比如停车场、车库等，目前的无线充电系统的核心装置松耦合变压器一般都是圆形、正方形、DD、DDQ等形状，为保证传递足够的功率以上形状的送耦合变压器的体积都比较大，难以满足在一些立体车库，地下车库或者停车位狭窄的地方安装松耦合变压器，限制了无线充电的使用场合。
而有线充电设备因为有较长的输出电缆，在立体车库、地下车库等需要频繁升降移动车位的场合容易使电缆相互纠缠，存在安全隐患，因而并不适用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服上述中存在的问题，提供了一种多线圈串联的无线充电系统，其结构合理，具有结构简单、使用方便、布置灵活、空间利用率高等优点，有效解决传统松耦合变压器体积过大的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多线圈串联的无线充电系统，根据不同的输入功率、输出功率以及安装场地的空间限制，利用多个相互串联的绕组模块代替传统无线充电领域松耦合变压器结构固定的原边绕组和副边绕组。
进一步地，所述的绕组模块包括设置在金属板上的磁芯以及设置在磁芯上的线圈。
进一步地，所述的绕组模块由四个串联的线圈组成，相邻线圈的线缆在交汇处绕线方向一致，每个相邻的交汇处的线缆绕线方向相反。
进一步地，所述的磁芯是由整块铁氧体磁芯或者多块小面积铁氧体磁芯拼接后均匀平铺设置于金属板上。
进一步地，所述的金属板是铝板或者铝合金板。
进一步地，所述的线圈是由线缆绕制的若干个扁平盘状子线圈层叠固定制成。
本发明的有益效果是：一种多线圈串联的无线充电系统，绕组模块的数量可以任意串联组合，单个线圈的体积也可以根据传输功率的需要、可利用空间和绕线模块数量灵活调整、配置绕组模块数量和单个绕组模块的体积。其结构合理，具有结构简单、使用方便、布置灵活、空间利用率高等优点，有效解决传统松耦合变压器体积过大的问题。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明所述一种多线圈串联的无线充电系统的绕组模块俯视结构示意图；
图2是本发明所述一种多线圈串联的无线充电系统的绕组模块侧视结构示意图；
图3是在忽略绕线所占用的面积的情况下相同面积内绕制三个线圈或两个线圈的绕组结构示意图。
附图中标记分述如下：1、金属板，2、磁芯，3、线圈，4、子线圈，5、绕组模块，6、第一交汇处，7、第二交汇处。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1、图2所示的一种多线圈串联的无线充电系统，根据不同的输入功率、输出功率以及安装场地的空间限制，利用多个相互串联的绕组模块5代替传统无线充电领域松耦合变压器结构固定的原边绕组和副边绕组。
所述的绕组模块5包括固定设置在金属板1上的磁芯2以及设置在磁芯2 上的线圈3。
在一种实施例中，分别以一个或多个绕组模块5充当松耦合变压器的原边绕组和副边绕组，原边绕组和副边绕组两两相对，并以固定装置连接固定原边绕组和副边绕组之间的距离以确保其正常工作，当然原边绕组和副边绕组外部仍需安装变压器常规安全防护设备，由于这些设备属于已知技术，故不再赘述。
所述的绕组模块5由四个串联的线圈3组成，两个相邻线圈3的线缆在交汇处绕线方向一致(如第一交汇处6或者第二交汇处7)，每个相邻的交汇处的线缆绕线方向相反，如第一交汇处6的绕线方向与第二交汇处7的绕线方向相反。
在一种实施例中，所述的磁芯2是由整块铁氧体磁芯2或者多块小面积铁氧体磁芯2拼接后均匀平铺规定设置于金属板1上。
在一种实施例中，所述的金属板1是铝板或者铝合金板。
在一种实施例中，所述的线圈3是由线缆绕制的若干个扁平盘状子线圈4 层叠固定制成，根据功率的需要和可用安装空间限制可更改子线圈4的平面大小和层叠高度，以改变其产生的功率和体积。
在一定绕制面积中绕制相等匝数N个线圈串联产生的自感大于相同绕制面积中绕制相等匝数M(N＞M)个线圈串联产生的自感，根据如下公式：
L＝μ0×μr×N2×A/l
L＝电感单位 亨利(H)
μ0＝自由空间的磁导率＝4π×10-7
μr＝磁芯材料的相对磁导率
N＝匝数
A＝环绕的横断面积(m2)
l＝盘绕长度(m)
在一种实施例中，如忽略绕线所占用的面积对比相同面积内三个线圈和两个线圈的电感，如图3所示，每个线圈的匝数都为1匝：
则3个绕线圈的电感为：
2个线圈的电感为：
互感Lp为原边自感，Ls为副边自感，在相同的耦合系数K 时原副边电感越大产生的互感越大。
又因为根据P＝(WMI)2/R传输功率P和互感的2次方成正比，所以在相同绕制面积里相同匝数的3个线圈相比2个线圈可以传输更大的功率，在传输功率一定时，采用多个线圈串联组合的方式所以占用的绕制面积更小，有利于松耦合变压器的小型化，在一些安装场地受限制的立体车库或者地下车库等有更好的实用性，使电动车的充电更加便利，同时由于有较高的M，在传输相同功率时原边励磁电流I相比传统线圈更小，所以由P铜＝I2×R铜可知，线圈的损耗也会降低，提高原边线圈的效率。
本发明所述的一种多线圈串联的无线充电系统，其结构合理，绕组模块的数量可以任意串联组合，单个线圈的体积也可以根据传输功率的需要、可利用空间和绕线模块数量灵活调整、配置绕组模块数量和单个绕组模块的体积。其结构合理，具有结构简单、使用方便、布置灵活、空间利用率高等优点，有效解决传统松耦合变压器体积过大的问题。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (6)
1.一种多线圈串联的无线充电系统，其特征是：根据不同的输入功率、输出功率以及安装场地的空间限制，利用多个相互串联的绕组模块(5)代替传统无线充电领域松耦合变压器结构固定的原边绕组和副边绕组。
2.根据权利要求1所述的一种多线圈串联的无线充电系统，其特征是：所述的绕组模块(5)包括设置在金属板(1)上的磁芯(2)以及设置在磁芯(2)上的线圈(3)。
3.根据权利要求2所述的一种多线圈串联的无线充电系统，其特征是：所述的绕组模块(5)由四个串联的线圈(3)组成，相邻线圈(3)的线缆在交汇处绕线方向一致，每个相邻的交汇处的线缆绕线方向相反。
4.根据权利要求2所述的一种多线圈串联的无线充电系统，其特征是：所述的磁芯(2)是由整块铁氧体磁芯(2)或者多块小面积铁氧体磁芯(2)拼接后均匀平铺设置于金属板(1)上。
5.根据权利要求2所述的一种多线圈串联的无线充电系统，其特征是：所述的金属板(1)是铝板或者铝合金板。
6.根据权利要求2所述的一种多线圈串联的无线充电系统，其特征是：所述的线圈(3)是由线缆绕制的若干个扁平盘状子线圈(4)层叠固定制成。
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