CN108565982B - 线圈绕组结构和无线供电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种线圈绕组结构和无线供电系统，其中，线圈绕组结构包括：磁芯，磁芯沿第一方向延伸；线圈，线圈设置在磁芯的沿第一方向的一端，线圈在垂直于第一方向的投影平面内的正投影与磁芯在投影平面内的正投影部分重合。本发明解决了现有技术中因线圈绕组结构的结构形式不合理，从而使得线圈绕组结构之间的感应耦合效果差，以及造成线圈绕组结构存在严重的漏磁现象，影响了无线供电系统对设备的充电效率的问题。
Description
技术领域
本发明涉及无线充电技术领域，具体而言，涉及一种线圈绕组结构的磁芯和线圈的结构优化。
背景技术
新能源汽车领域中，能否对新能源汽车进行便捷、快速地充电，是衡量新能源汽车供电系统的重要参数指标。而无线充电技术在新能源汽车的充电作业中的应用，大大地提升了供电系统对新能源汽车的充电性能。
无线充电技术中的一种是利用基于谐振的电磁感应技术实现无线供电装置对电力接收装置电量补充，而实现对电池的充电作业。
在现有技术中，无线供电装置以及电力接收装置内的线圈绕组结构的结构形式不合理，这样不仅使得线圈绕组结构之间的感应耦合效果差，而且导致线圈绕组结构存在严重的漏磁现象，极大地影响了无线供电系统对设备的充电效率。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种线圈绕组结构和无线供电系统，以解决现有技术中，因线圈绕组结构的结构形式不合理，从而使得线圈绕组结构之间的感应耦合效果差，以及造成线圈绕组结构存在严重的漏磁现象，影响了无线供电系统对设备的充电效率的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种线圈绕组结构，包括：磁芯，磁芯沿第一方向延伸；线圈，线圈设置在磁芯的沿第一方向的一端，线圈在垂直于第一方向的投影平面内的正投影与磁芯在投影平面内的正投影部分重合。
进一步地，线圈的与磁芯的正投影重合的部分的线圈边的宽度大于线圈的与磁芯的正投影不重合的部分的线圈边的宽度。
进一步地，线圈由导线盘绕形成，且线圈的与磁芯的正投影重合的部分的线圈边的在第一方向上的盘绕厚度大于线圈的与磁芯的正投影不重合的部分的线圈边在第一方向上的盘绕厚度。
进一步地，线圈为矩形线圈，矩形线圈包括两条平行且间隔的第一线圈边和两条平行且间隔的第二线圈边，其中，两条第一线圈边在投影平面内的正投影与磁芯在投影平面内的正投影至少一部分重合，两条第二线圈边在投影平面内的正投影与磁芯在投影平面内的不重合。
进一步地，第二线圈边层叠的导线层数大于第一线圈边层叠的导线层数。
进一步地，第二线圈边层叠的导线层数为第一线圈边层叠的导线层数的两倍。
进一步地，磁芯沿第一方向的厚度沿远离磁芯与线圈的正投影重合的位置处减小。
进一步地，磁芯沿第一方向的厚度沿远离磁芯与线圈的正投影重合的位置处逐渐减小。
进一步地，磁芯包括两个边缘磁块和中间磁块，两个边缘磁块间隔设置，中间磁块位于两个边缘磁块之间，边缘磁块和中间磁块均沿第一方向延伸，其中，线圈设置在中间磁块上，边缘磁块在与第一方向垂直的第二方向上的宽度大于中间磁块在第二方向上的宽度。
根据本发明的另一方面，提供了一种无线供电系统，用于对电动车辆进行无线充电，包括无线供电装置和电力接收装置，其中，无线供电装置和/或电力接收装置具有上述的线圈绕组结构。
应用本发明的技术方案，通过优化线圈绕组结构的磁芯和线圈的相对位置布置，即将线圈设置在磁芯的沿第一方向的一端，且使线圈在垂直于第一方向的投影平面内的正投影与磁芯在投影平面内的正投影部分重合。这样，使得线圈的一部分处于磁芯的覆盖范围内，而线圈的另一部分处于磁芯的覆盖范围外，从而线圈通电后，能够优化其产生的磁感线在磁芯内的分布，进而提升了线圈绕组结构之间的感应耦合特性，提高了无线供电系统对设备的充电效率。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的一种可选实施例的线圈绕组结构在第一方向上的正视图；
图2示出了图1中的线圈绕组结构的磁芯在第一方向上的正视图；
图3示出了图1中的线圈绕组结构的线圈在第一方向上的正视图；
图4示出了图3中的线圈的第一线圈边的A-A处的剖视示意图；
图5示出了图3中的线圈的第二线圈边的B-B处的剖视示意图；
图6示出了图1中的线圈绕组结构在投影平面内的投影示意图；
图7示出了图1中的具有一种可选实施例的结构形式的磁芯的线圈绕组结构在C-C处的剖视示意图；
图8示出了图1中的具有另一种可选实施例的结构形式的磁芯的线圈绕组结构在C-C处的剖视示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
101、第一方向；102、投影平面；103、第二方向；104、第一投影部分；105、第二投影部分；106、重叠投影部分；10、磁芯；11、边缘磁块；12、中间磁块；20、线圈；21、第一线圈边；22、第二线圈边。
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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。
为了解决现有技术中，因线圈绕组结构的结构形式不合理，从而使得线圈绕组结构之间的感应耦合效果差，以及造成线圈绕组结构存在严重的漏磁现象，影响了无线供电系统对设备的充电效率的问题，本发明提供了一种线圈绕组结构和无线供电系统，其中，无线供电系统，用于对电动车辆进行无线充电，无线供电系统包括无线供电装置和电力接收装置，无线供电装置和/或电力接收装置具有上述和下述的线圈绕组结构。
如图1至图3以及图6所示，线圈绕组结构包括磁芯10和线圈20，磁芯10沿第一方向101延伸，线圈20设置在磁芯10的沿第一方向101的一端，线圈20在垂直于第一方向101的投影平面102内的正投影与磁芯10在投影平面102内的正投影部分重合。
通过优化线圈绕组结构的磁芯10和线圈20的相对位置布置，即将线圈20设置在磁芯10的沿第一方向101的一端，且使线圈20在垂直于第一方向101的投影平面102内的正投影与磁芯10在投影平面102内的正投影部分重合。这样，使得线圈20的一部分处于磁芯10的覆盖范围内，而线圈20的另一部分处于磁芯10的覆盖范围外，从而线圈20通电后，能够优化其产生的磁感线在磁芯10内的分布，进而提升了线圈绕组结构之间的感应耦合特性，提高了无线供电系统对设备的充电效率。
需要说明的是，在本申请的实施例中，如图4所示，第一投影部分104为磁芯10沿第一方向101在投影平面102内的正投影，而第二投影部分105为线圈20沿第一方向101在投影平面102内的正投影，而线圈20的被磁芯10覆盖的部分在投影平面102内形成的正投影便是图4中第一投影部分104和第二投影部分105的重叠投影部分106。
如图1和图3所示，线圈20的与磁芯10的正投影重合的部分的线圈边的宽度大于线圈20的与磁芯10的正投影不重合的部分的线圈边的宽度。这种结构形式的线圈绕组结构，线圈20通电后，其产生的主要电磁场方向为横向，即在图1中磁感线沿左右方向穿过磁芯10，进一步提升了线圈绕组结构之间的感应耦合特性，同时还可靠地减小磁芯10覆盖范围之外的线圈20的漏磁。
在本申请的图示实施例中，线圈20由导线盘绕形成，且线圈20的与磁芯10的正投影重合的部分的线圈边的在第一方向101上的盘绕厚度大于线圈20的与磁芯10的正投影不重合的部分的线圈边在第一方向101上的盘绕厚度。这样，将盘绕形成线圈20安装在磁芯10上后，自然会使得线圈20的与磁芯10的正投影重合的部分的线圈边的宽度大于线圈20的与磁芯10的正投影不重合的部分的线圈边的宽度。
如图1至图3以及图6所示，在为本申请的一个具体实施例，线圈20为矩形线圈，矩形线圈包括两条平行且间隔的第一线圈边21和两条平行且间隔的第二线圈边22，其中，两条第一线圈边21在投影平面102内的正投影与磁芯10在投影平面102内的正投影至少一部分重合，两条第二线圈边22在投影平面102内的正投影与磁芯10在投影平面102内的不重合。在该实施例中，两条第一线圈边21的正下方有磁芯10，而两条第二线圈边22的正下方没有磁芯。
可选地，第二线圈边22层叠的导线层数大于第一线圈边21层叠的导线层数。
如图3至图5所示，第二线圈边22层叠的导线层数为第一线圈边21层叠的导线层数的两倍。
如图7和图8所示，磁芯10沿第一方向101的厚度沿远离磁芯10与线圈20的正投影重合的位置处减小。线圈20通电后，由于离线圈20最近的位置的电磁场是最强的，此处的磁芯10的需求量最多，而其它地方的磁芯10的需要量较小，能够少用一些磁芯10，从而通过合理优化磁芯10的结构，对线圈绕组结构的整体特性不造成过大影响的前提下，有效地减小了磁芯10的使用量，不仅能够减少线圈绕组结构的整体加工制造成本，而且能够降低线圈绕组结构的整体重量，进一步提高了无线供电系统的市场竞争力和实用性。
如图8所示，为了便于对磁芯10的加工制造，磁芯10沿第一方向101的厚度沿远离磁芯10与线圈20的正投影重合的位置处逐渐减小。在该实施例中，磁芯10在沿第一方向101的底面为光滑的曲面。这种形式的磁芯10的结构更合理，更便于加工制造。
如图1和图2所示，磁芯10包括两个边缘磁块11和中间磁块12，两个边缘磁块11间隔设置，中间磁块12位于两个边缘磁块11之间，边缘磁块11和中间磁块12均沿第一方向101延伸，其中，线圈20设置在中间磁块12上，边缘磁块11在与第一方向101垂直的第二方向103上的宽度大于中间磁块12在第二方向103上的宽度。这种结构形式的磁芯10是为了更好地构建通电的线圈20在磁芯10内产生的电磁场的横向分布，即在图1和图2中的左右方向。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种线圈绕组结构，其特征在于，包括：
磁芯(10)，所述磁芯(10)沿第一方向(101)延伸；
线圈(20)，所述线圈(20)设置在所述磁芯(10)的沿所述第一方向(101)的一端，所述线圈(20)在垂直于所述第一方向(101)的投影平面(102)内的正投影与所述磁芯(10)在所述投影平面(102)内的正投影部分重合；
所述线圈(20)的与所述磁芯(10)的正投影重合的部分的线圈边的宽度大于所述线圈(20)的与所述磁芯(10)的正投影不重合的部分的线圈边的宽度；
所述线圈(20)由导线盘绕形成，且所述线圈(20)的与所述磁芯(10)的正投影重合的部分的线圈边的在所述第一方向(101)上的盘绕厚度大于所述线圈(20)的与所述磁芯(10)的正投影不重合的部分的线圈边在所述第一方向(101)上的盘绕厚度；
所述线圈(20)为矩形线圈，所述矩形线圈包括两条平行且间隔的第一线圈边(21)和两条平行且间隔的第二线圈边(22)，其中，两条所述第一线圈边(21)在所述投影平面(102)内的正投影与所述磁芯(10)在所述投影平面(102)内的正投影至少一部分重合，两条所述第二线圈边(22)在所述投影平面(102)内的正投影与所述磁芯(10)在所述投影平面(102)内的不重合。
2.根据权利要求1所述的线圈绕组结构，其特征在于，所述第二线圈边(22)层叠的导线层数大于所述第一线圈边(21)层叠的导线层数。
3.根据权利要求2所述的线圈绕组结构，其特征在于，所述第二线圈边(22)层叠的导线层数为所述第一线圈边(21)层叠的导线层数的两倍。
4.根据权利要求1所述的线圈绕组结构，其特征在于，所述磁芯(10)沿所述第一方向(101)的厚度沿远离所述磁芯(10)与所述线圈(20)的正投影重合的位置处减小。
5.根据权利要求4所述的线圈绕组结构，其特征在于，所述磁芯(10)沿所述第一方向(101)的厚度沿远离所述磁芯(10)与所述线圈(20)的正投影重合的位置处逐渐减小。
6.根据权利要求1所述的线圈绕组结构，其特征在于，所述磁芯(10)包括两个边缘磁块(11)和中间磁块(12)，两个所述边缘磁块(11)间隔设置，所述中间磁块(12)位于两个所述边缘磁块(11)之间，所述边缘磁块(11)和所述中间磁块(12)均沿所述第一方向(101)延伸，其中，所述线圈(20)设置在所述中间磁块(12)上，所述边缘磁块(11)在与所述第一方向(101)垂直的第二方向(103)上的宽度大于所述中间磁块(12)在所述第二方向(103)上的宽度。
7.一种无线供电系统，用于对电动车辆进行无线充电，其特征在于，包括无线供电装置和电力接收装置，其中，所述无线供电装置和/或所述电力接收装置具有权利要求1至6中任一项所述的线圈绕组结构。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Building 2A, Yousi Tiancheng Industrial Park, No. 1800 Dabieshan Road, High tech Zone, Hefei City, Anhui Province, 230088 Applicant after: Hefei Yougan Technology Co.,Ltd. Address before: 100085 room 412, block D, 9 Shangdi 3rd Street, Haidian District, Beijing Applicant before: BEIJING INVISPOWER TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |