CN107833729A - 六角地砖型线圈模块及阵列线圈 - Google Patents

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魏斌
高超
徐翀
吴晓康
徐锦星
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China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
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Abstract

本发明公开了六角地砖型线圈模块及阵列线圈，涉及磁耦合谐振式无线能量传输技术领域。六角地砖型线圈模块，应用于无线供电中，包括：一六边形砖体；一金属线圈，呈平面螺旋形嵌入于所述六边形砖体内部；一对引线，分别连接所述金属线圈的首端和尾端，用以将所述金属线圈从所述六边形砖体中引出。六角地砖型线圈模块具有多种功能，能够灵活的满足包括静态无线供电、动态无线供电、大区域无线供电等各种场合的需求；谐振电容可分布在线圈上，简化了结构；六角地砖型线圈模块的结构便于工程应用及产业化实现。

Description

六角地砖型线圈模块及阵列线圈
技术领域
本发明属于磁耦合谐振式无线能量传输技术领域，尤其涉及一种用于设备静态或动态无线供电系统的六角地砖型线圈模块及阵列线圈。
背景技术
随着环境污染与石油危机的爆发，采用电能作为移动设备的动力来源的优势越来越突出。然而，传统采用接触式供电或者携带电池的方式存在大量问题。接触式供电受到接口的限制，供电轨道及移动设备的接收头存在接触损耗，需要频繁维护。携带电池则会受到电池体积、重点、成本的制约，影响移动设备的行驶里程。同时需要地面上建设足够的基础充电设施。供电不便、续航能力差、维护成本及安全等问题制约了移动设备无线供电的发展。而采用无线能量传输技术进行无线供电能很好地解决这些问题。
无线供电可以保证移动设备在移动过程中实施供电或为其携带电池充电。这样可以有效提升移动设备的续航里程，也可以减少其携带的电池。同时也克服了接触式供电接触头存在的弊端。地面也无需充电站、换电站的建设。
在移动设备的无线供电中，无线供电系统的结构对系统传输性能起到了至关重要的影响，包括了对传输效率、传输功率、传输距离、侧移能力、电磁辐射强度等多方面。对无线供电系统发射端与接收端的结构设计可以很好地改善其性能。
发明内容
本发明解决了无线供电系统线圈结构不稳定、一致性差的问题，为阵列线圈式动态无线供电系统提供了一种便于工程应用模块化及产业化的六角地砖型线圈模块及阵列线圈。
本发明提供了一种六角地砖型线圈模块，应用于无线供电中，包括：
一六边形砖体；
一金属线圈，呈平面螺旋形嵌入于所述六边形砖体内部；
一对引线，分别连接所述金属线圈的首端和尾端，用以将所述金属线圈从所述六边形砖体中引出。
优选的，所述六边形砖体采用非导电且非导磁的材料制成。
优选的，所述金属线圈通过所述一对引线连接发射端高频交流源，以形成发射线圈，用以定点静态无线供电。
优选的，所述金属线圈通过所述一对引线在所述六边形砖体外部短接，以形成中继线圈。
优选的，所述金属线圈采用利兹线或者多股绝缘漆包线绕制。
本发明公开了一种基于上述的六角地砖型线圈模块的阵列线圈，应用于运行路线固定的动态无线供电系统中，包括：
复数个尺寸相同的所述六角地砖型线圈模块，复数个所述六角地砖型线圈模块沿直线或折线铺设，形成阵列线圈。
本发明还公开了一种基于上述的六角地砖型线圈模块的阵列线圈，应用于运行路线不定的动态无线供电系统中，所述阵列线圈由复数个所述六角地砖型线圈模块组成，所述阵列线圈中相邻的所述六角地砖型线圈模块之间没有间隙。
上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。
本发明的有益效果在于，六角地砖型线圈模块具有多种功能，能够灵活的满足包括静态无线供电、动态无线供电、大区域无线供电等各种场合的需求；谐振电容可分布在线圈上，简化了结构；六角地砖型线圈模块的结构便于工程应用及产业化实现。
附图说明
图1为本发明所述的六角地砖型线圈模块的整体结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为图1的正视图；
图4为本发明中基于六角地砖型线圈模块的阵列线圈的一种实施例的结构示意图；
图5为本发明中基于六角地砖型线圈模块的阵列线圈的另一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
如图1-图3所示，一种六角地砖型线圈模块，应用于无线供电中，包括：
一六边形砖体1；
一金属线圈2，呈平面螺旋形嵌入于六边形砖体1内部；
一对引线3，分别连接金属线圈2的首端和尾端，用以将金属线圈2从六边形砖体1中引出。
进一步地，六边形砖体1采用非导电且非导磁的材料制成；金属线圈2采用利兹线或者多股绝缘漆包线绕制。金属线圈2的大小，及线圈绕制的松散程度可根据实际需要进行设计，线圈的分布电容与自身的电感需在规定频率下谐振。
在本实施例中，六角地砖型线圈模块具有多种功能，能够灵活的满足包括静态无线供电、动态无线供电、大区域无线供电等各种场合的需求；谐振电容可分布在线圈上，简化了结构；六角地砖型线圈模块的结构便于工程应用及产业化实现。
在优选的实施例中，金属线圈2通过一对引线3连接发射端高频交流源，以形成发射线圈，用以工作于发射模式下定点静态无线供电。
在本实施例中，六角地砖型线圈模块可以单个存在，连接高频发射交流源，用于定点静态无线供电。设备可在六角地砖型线圈模块上方实现无线充电。
在优选的实施例中，金属线圈2通过一对引线3在六边形砖体1外部短接，以形成中继线圈。
如图4所示，本发明公开了一种基于上述的六角地砖型线圈模块的阵列线圈，应用于运行路线固定的动态无线供电系统中，包括：
复数个尺寸相同的六角地砖型线圈模块，复数个六角地砖型线圈模块沿直线或折线铺设，形成阵列线圈。
在本实施例中，六角地砖型线圈模块沿直线或折线成组铺设，形成阵列线圈，受电设备在该路线上行驶时能够实现无线充电。本应用方式可用于运行路线固定的动态无线供电系统，如AGV(Automated Guided Vehicle)的无线供电系统。
如图5所示，本发明还公开了一种基于权利要求1的六角地砖型线圈模块的阵列线圈，应用于运行路线不定的动态无线供电系统中，阵列线圈由复数个六角地砖型线圈模块组成，阵列线圈中相邻的六角地砖型线圈模块之间没有间隙。
在本实施例中，六角地砖型线圈模块还可大面积铺设，形成无线供电区域。受电设备在该区域内移动均可实现无线充电，且移动路线不受限制。本应用方式可用于路线不定的动态无线供电系统。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (7)

1.一种六角地砖型线圈模块，应用于无线供电中，其特征在于，包括：
一六边形砖体(1)；
一金属线圈(2)，呈平面螺旋形嵌入于所述六边形砖体(1)内部；
一对引线(3)，分别连接所述金属线圈(2)的首端和尾端，用以将所述金属线圈(2)从所述六边形砖体(1)中引出。
2.根据权利要求1所述的六角地砖型线圈模块，其特征在于，所述六边形砖体(1)采用非导电且非导磁的材料制成。
3.根据权利要求1所述的六角地砖型线圈模块，其特征在于，所述金属线圈(2)通过所述一对引线(3)连接发射端高频交流源，以形成发射线圈，用以定点静态无线供电。
4.根据权利要求1所述的六角地砖型线圈模块，其特征在于，所述金属线圈(2)通过所述一对引线(3)在所述六边形砖体(1)外部短接，以形成中继线圈。
5.根据权利要求1所述的六角地砖型线圈模块，其特征在于，所述金属线圈(2)采用利兹线或者多股绝缘漆包线绕制。
6.一种基于权利要求1所述的六角地砖型线圈模块的阵列线圈，应用于运行路线固定的动态无线供电系统中，其特征在于，包括：
复数个尺寸相同的所述六角地砖型线圈模块，复数个所述六角地砖型线圈模块沿直线或折线铺设，形成阵列线圈。
7.一种基于权利要求1所述的六角地砖型线圈模块的阵列线圈，应用于运行路线不定的动态无线供电系统中，其特征在于，所述阵列线圈由复数个所述六角地砖型线圈模块组成，所述阵列线圈中相邻的所述六角地砖型线圈模块之间没有间隙。
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