CN110001425B - 一种无线充电线圈外壳 - Google Patents
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Abstract
一种无线充电线圈外壳，包括：非金属壳体和金属骨架；所述金属骨架嵌入在所述非金属壳体内部，所述金属骨架包括：大小、形状完全一致，彼此对称设置的两部分骨架，即第一骨架与第二骨架；所述两部分骨架之间互不接触，不形成完整的环路；所述两部分骨架之间设置有多组杂散电容，本发明通过将特定形状的金属骨架嵌入到非金属壳体中，不仅能够起到强化壳体，减小厚度的作用，还能够利用金属骨架的谐振效应，起到滤除高频EMI的作用，最终通过合理设计可以得到一个强化壳体和EMI滤波板一体化的线圈壳体。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车无线充电技术领域，尤其是一种无线充电线圈外壳。
背景技术
电动汽车是一种新能源汽车，采用电池提供电能作为动力，绿色环保污染少。电动汽车的使用有助于解决环境问题和能源问题，受到人们的欢迎。电动汽车电池的电量有限，在电量较低时需要充电，目前充电方式有有线充电和无线充电两种方式，相比于有线充电的方式，无线充电作为一种新技术，不需要笨重的插头和电缆，没有漏电危险，安全可靠，不需要人为操作，使用便捷。
但是电动汽车无线充电的线圈面积比较大，其表面的外壳由于磁场加热效应而不能做成全金属材料的，而非金属材料的壳体在厚度比较薄的时候，强度一般难以达到要求；另外在传输功率时，现有的线圈结构设计，会产生较大的磁场，引发高频EMI的噪声干扰，这会影响到其它电子设备的正常运行以及设备安全；
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种无线充电线圈外壳，该外壳不需要很大的厚度，能够有效减少无线充电装置的EMI，通过金属骨架的设置使得厚度不增加的情况下，外壳具有较高的强度，结构简单，工作安全可靠。
一种无线充电线圈外壳，用于电动汽车的无线充电，包括：非金属壳体和金属骨架；
进一步的，所述金属骨架嵌入在所述非金属壳体内部，所述金属骨架包括：大小、形状完全一致，彼此对称设置的两部分骨架，即第一骨架与第二骨架；所述两部分骨架之间互不接触，不形成完整的环路；所述两部分骨架之间设置有多组杂散电容，每组杂散电容的一端与所述第一骨架的一端电连接，每组杂散电容的另一端与所述第二骨架的一端电连接；
作为一种举例说明，所述第二骨架的一端与所述第一骨架的一端相邻；
进一步的，所述金属骨架的等效电感和所述杂散电容在一定频率下会发生谐振，并消耗能量，降低EMI干扰；
作为一种举例说明，所述一定频率为无线充电装置在无线充电过程中产生的EMI频率；
进一步的，所述金属骨架能够感应空中的电磁场或者电磁辐射；所述金属骨架的等效电感和所述杂散电容共同作用产生的谐振频率与无线充电装置之线圈电流的主频率彼此互不相同；
进一步的，所述金属骨架的等效电感和所述杂散电容共同作用产生的谐振频率与无线充电装置的EMI频率一致；
优选的，所述非金属壳体的材料是塑料、电木或者有机玻璃中的一种或者组合；
优选的，所述金属骨架的材料是铜或者铝中的一种或者组合；
优选的，所述非金属壳体的面积为40cm*40cm；
优选的，所述非金属壳体和所述金属骨架的总厚度为3mm；
优选的，所述非金属壳体采用灌注在所述金属骨架基础上的外包结构；
有益效果：
本发明通过将特定形状的金属骨架嵌入到非金属壳体中，不仅能够起到强化壳体，减小厚度的作用，还能够利用金属骨架的谐振，起到滤除高频EMI的作用，最终通过合理设计可以得到一个强化壳体和EMI滤波板一体化的线圈壳体。
附图说明
图1是本发明一种无线充电线圈外壳之内部结构主视剖面图
图2是本发明一种无线充电线圈外壳之内部结构俯视剖面图
图3是本发明一种无线充电线圈外壳之杂散电容连接示意图
图4是本发明一种无线充电线圈外壳之优选实施例金属骨架第二种结构举例示意图
图5是本发明一种无线充电线圈外壳之优选实施例金属骨架第三种结构举例示意图
具体实施方式
下面，参考附图1至图5所示，一种无线充电线圈外壳，用于电动汽车的无线充电，包括：非金属壳体1和金属骨架2；
进一步的，所述金属骨架2嵌入在所述非金属壳体1内部，所述金属骨架2包括：大小、形状完全一致，彼此对称设置的两部分骨架，第一骨架20与第二骨架21；所述两部分骨架之间互不接触，不形成完整的环路；所述两部分骨架之间设置有多组杂散电容3，每组杂散电容3的一端与所述第一骨架20的一端电连接，每组杂散电容3的另一端与所述第二骨架21的一端电连接；
进一步的，所述金属骨架2的等效电感和所述杂散电容3在一定频率下会发生谐振，并消耗能量，降低EMI干扰；
作为一种举例说明，所述一定频率为无线充电装置在无线充电过程中产生的EMI频率；
进一步的，所述金属骨架2能够感应空中的电磁场或者电磁辐射；所述金属骨架2的等效电感和杂散电容3共同作用产生的谐振频率与无线充电装置之线圈电流的主频率彼此互不相同；
进一步的，所述金属骨架2的等效电感和所述杂散电容3共同作用产生的谐振频率与无线充电装置的EMI频率一致；
优选的，所述非金属壳体1的材料是塑料、电木或者有机玻璃中的一种或者组合；
优选的，所述金属骨架2的材料是铜或者铝中的一种或者组合；
优选的，所述非金属壳体1的面积为40cm*40cm；
优选的，所述非金属壳体1和所述金属骨架2的总厚度为3mm；
优选的，所述非金属壳体1是在所述金属骨架2的基础上灌注制作；
为了更好的说明本发明的工作原理，现通过实施例的举例，阐述该发明的设计原理如下：
实施例1：一种无线充电线圈外壳，包括非金属壳体1和金属骨架2，其中非金属壳体1为塑料材质，灌注在所述金属骨架2上而成，所述金属骨架2采用铜制材料制作而成；所述金属骨架2的第一骨架20与第二骨架21对扣设置，之间互不接触，不形成完整的环路；
作为一种举例说明，所述第一骨架20与第二骨架21采用木梳齿结构，所述第一骨架20与第二骨架21相互交叉对扣，但不在同一平面，亦不接触；
所述两部分骨架之间设置有多组杂散电容3，每组杂散电容3的一端与所述第一骨架20的一端电连接，所述每组杂散电容3的另一端与所述第二骨架21的一端电连接；
由于电动汽车无线充电的线圈的面积比较大，通常使用数据为：40cm*40cm，同时希望线圈上面的壳体比较薄，最优尺寸实验得出为：3mm；如果完全用非金属材料，其强度很难得到保障，十分容易变形或者折断，该厚度也不易加工制作；而采用所述金属骨架2嵌入非金属壳体1内部，成为一体化时，此时整个壳体的强度被大大强化了，因为有了金属骨架2的支撑，就像给有机体加装了一个骨骼，产生较大的应力强度，同时不增加外壳的整体厚度；
所述金属骨架2能够感应周围空间中的电磁场或者电磁辐射，产生感应电动势；因为金属骨架2中不存在完整的环路，这样就能防止在电磁环境下直接产生很大的感应电流；
由于金属骨架2的特定形状设计，使得金属骨架2有自己的等效电感，于是所述金属骨架2的等效电感和其周围的杂散电容3(非金属壳体1的材料的固定介电常数影响电容值的大小)在一定频率下会发生谐振，当谐振发生时，所述金属骨架2自身的等效电阻(金属材料自身都有一定的电阻)就会消耗谐振产生的能量；
最后，当金属骨架2感应到空中的电磁辐射，在金属骨架2的等效电感和杂散电容3的谐振频率下，通过金属骨架2的自身等效电阻消耗能量，以此达到减小空中的该频率的电磁辐射，故而降低了EMI的干扰；
该发明设计时依据的科学原理包括：
在使用离金属骨架2的等效电感和杂散电容3的谐振频率较远的频率进行无线充电时，金属骨架2能够感应空中的电磁辐射，但不会与杂散电容发生谐振，故而不会消耗能量，因此不会影响空中无线充电能量的传输；
即当设计使得金属骨架2的等效电感和杂散电容3的谐振频率与无线充电装置的线圈电流主频率相差较大时，并且杂散电容3的谐振频率与无线充电装置产生的EMI频率一致时，可以有效降低空中的EMI，同时不影响功率的传输；
作为一种举例说明，所述金属骨架2可以有多种形状结构，也可以做成层叠结构，比如两层对称的形式，以便加强边缘支撑强度；
作为一种举例说明，所述金属骨架2的具体位置尺寸可根据非金属壳体的材料进行调整，因为非金属材料的介电常数会影响杂散电容3的大小；
本发明通过将特定形状的金属骨架2嵌入到非金属壳体1中，不仅能够起到强化壳体，减小厚度的作用，还能够利用金属骨架2的谐振效应，起到滤除高频EMI的作用，最终通过合理设计可以得到一个强化壳体和EMI滤波板一体化的线圈壳体；
以上公开的仅为本申请的一个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。
Claims (7)
1.一种无线充电线圈外壳，其特征在于，包括：非金属壳体和金属骨架；
所述金属骨架嵌入在所述非金属壳体内部，所述金属骨架包括：大小、形状完全一致，彼此对称设置的两部分骨架，即第一骨架与第二骨架；所述两部分骨架之间互不接触，不形成完整的环路；所述两部分骨架之间设置有多组杂散电容，每组杂散电容的一端与所述第一骨架的一端电连接，每组杂散电容的另一端与所述第二骨架的一端电连接；所述金属骨架的等效电感和所述杂散电容在一定频率下会发生谐振，所述金属骨架的等效电感和所述杂散电容共同作用产生的谐振频率与无线充电装置之线圈电流的主频率彼此互不相同，所述金属骨架的等效电感和所述杂散电容共同作用产生的谐振频率与无线充电装置的EMI频率一致。
2.根据权利要求1所述的一种无线充电线圈外壳，其特征在于，所述一定频率为无线充电装置在无线充电过程中产生的EMI频率。
3.根据权利要求1所述的一种无线充电线圈外壳，其特征在于，所述非金属壳体的材料是塑料、电木或者有机玻璃中的一种或者组合。
4.根据权利要求1所述的一种无线充电线圈外壳，其特征在于，所述金属骨架的材料是铜或者铝中的一种或者组合。
5.根据权利要求1所述的一种无线充电线圈外壳，其特征在于，所述非金属壳体的面积为40cm*40cm。
6.根据权利要求1所述的一种无线充电线圈外壳，其特征在于，所述非金属壳体和所述金属骨架的总厚度为3mm。
7.根据权利要求1所述的一种无线充电线圈外壳，其特征在于，所述非金属壳体采用灌注在所述金属骨架基础上的外包结构。
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