CN110070984A - 一种无线供电线圈平面磁芯的结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无线供电线圈平面磁芯的结构，所述结构包括平面磁芯、中心磁柱和无线供电线圈，所述中心磁柱设置在所述无线供电线圈轴心位置；所述平面磁芯整体以所述中心磁柱作为圆心均匀环绕设置在所述无线供电线圈正下方；其中，所述平面磁芯由高磁导率磁芯和低磁导率磁芯组合形成，且所述低磁导率磁芯装设在所述高磁导率磁芯上；中心磁柱由内侧磁芯和外侧磁芯组合形成，且外侧磁芯设置在靠近无线供电线圈的附近，用于提高无线供电线圈的耦合系数；内侧磁芯设置在远离无线供电线圈的附近，用于提升无线供电线圈的电流饱和度；本发明即可避免无线供电线圈在高激励电流条件下的磁芯饱和，实现了高效率的无线传输。

Description

一种无线供电线圈平面磁芯的结构
技术领域
本发明属于无线供电技术领域，特别是一种无线供电线圈平面磁芯的设计，具体涉及一种无线供电线圈平面磁芯的结构。
背景技术
随着技术的进步，无线供电技术越来越普及。铁氧体等磁芯广泛应用于无线供电线圈中，以提升无线供电系统的耦合效率。但由于无线供电线圈的工作电流高，单一的磁芯很难保证系统的最优，影响系统的稳定性工作和传输效率。无线电能传输线圈电感量的稳定性直接关系到系统耦合的稳定性，因此设计既具备高耦合系数的无线供电线圈，又能在高激励电流条件下保持电感量稳定的磁性元件结构具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的无线供电线圈在高激励电流条件下磁芯饱以及无法保证无线供电线圈之间的耦合性而导致无法高效率传输的问题，提供一种无线供电线圈平面磁芯的结构，该结构可实现不同磁导率磁芯的自由组合；具体技术方案如下：
一种无线供电线圈平面磁芯的结构，所述结构包括平面磁芯、中心磁柱和无线供电线圈，所述中心磁柱设置在所述无线供电线圈轴心位置；所述平面磁芯整体以所述中心磁柱作为圆心均匀环绕设置在所述无线供电线圈正下方；其中，所述平面磁芯由高磁导率磁芯和低磁导率磁芯组合形成，且所述低磁导率磁芯装设在所述高磁导率磁芯上；所述中心磁柱由内侧磁芯和外侧磁芯组合形成，且所述外侧磁芯设置在靠近所述无线供电线圈的附近，用于提高所述无线供电线圈的耦合系数；所述内侧磁芯设置在远离所述无线供电线圈的附近，用于提升所述无线供电线圈的电流饱和度。
优选的，所述高磁导率磁芯上设置有与所述低磁导率磁芯大小和形状适配的凹槽；且在所述高磁导率磁芯上设置有与所述无线供电线圈的圈数相同的所述凹槽。
优选的，所述凹槽的宽度与所述无线供电线圈的宽度一致。
优选的，所述内侧磁芯由第二高磁导率磁芯构成，所述外侧磁芯由第二低磁导率磁芯构成。
本发明的无线供电线圈平面磁芯的结构，通过设置组合的平面磁芯，并在平面磁芯中通过高磁导率磁芯和低磁导率磁芯组合设置在无线供电线圈下方，提升无线供电线圈的磁芯饱和值；同时设置由高磁导率磁芯和低磁导率磁芯的中心磁柱，保证整个无线供电线圈的耦合系数稳定性；与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明可以避免无线供电线圈在高激励电流条件下磁芯饱和，得到高耦合系数无线供电线圈，保证了无线供电线圈之间耦合系数的稳定性，实现高效率无线传输。
附图说明
图1为本发明实施例中所述无线供电线圈平面磁芯的结构图示意；
图2为本发明实施例中所述高磁导率磁芯与低磁导率磁芯的结构组合图示意；
图3为本发明实施例中所述补中心磁柱的结构图示意。
图4为本发明实施例中所述无线供电线圈平面磁芯的结构与现有结构的耦合系数对比图示意。
标识说明：1-平面磁芯、11-高磁导率磁芯、12-低磁导率磁芯、2-中心磁柱、21-内侧磁芯、22-外侧磁芯、3-无线供电线圈。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本发明提供了一种无线供电线圈平面磁芯的结构，具体的，平面磁芯的整体结构由包含不同数值磁导率的磁芯自由组合构成；且在靠近无线供电线圈的附近采用低磁导率磁芯防止高激励电流对磁芯造成饱和；在远离线圈的附近采用高磁导率磁芯以提高线圈之间的耦合系数。
参阅图1，所述结构包括平面磁芯1、中心磁柱2和无线供电线圈3，中心磁柱2设置在无线供电线圈3轴心位置；平面磁芯1整体以中心磁柱2作为圆心均匀环绕设置在无线供电线圈3正下方；其中，平面磁芯1由高磁导率磁芯11和低磁导率磁芯12组合形成，且低磁导率磁芯12装设在高磁导率磁芯11上，具体可参阅图2，在实施例中，高磁导率磁芯11上设置有与低磁导率磁芯12大小和形状适配的凹槽；且在高磁导率磁芯11上设置有与无线供电线圈3的圈数相同的凹槽；通过高磁导率磁芯11和低磁导率磁芯12之间的相互结合，既避免了无线供电线圈在高激励电流条件下的磁芯饱和，也提高了无线供电线圈间的耦合系数，实现高效率无线传输。
参阅图3，在本实施例中，中心磁柱2由内侧磁芯21和外侧磁芯22组合形成，且外侧磁芯22设置在靠近无线供电线圈3的附近，用于提高无线供电线圈3的耦合系数；内侧磁芯21设置在远离无线供电线圈3的附近，用于提升无线供电线圈3的电流饱和度；其中，内侧磁芯21由高磁导率的磁芯构成，外侧磁芯22由低磁导率的磁芯构成；由内侧磁芯和外侧磁芯两种磁导率不同的磁芯组成的中心磁柱，能够有效避免无线供电线圈在高激励电流条件下的磁芯饱和的同时，提高无线供电线圈间的耦合系数，实现高效率无线传输；具体的，以图3所示来对中心磁柱2说明，假设内侧磁芯21和外侧磁芯22均为圆形，则外侧磁芯的半径大于内侧磁芯半径，两者均设置在无线供电线圈2轴心位置处，且外侧磁芯临近无线供电线圈2设置；当然，在其他实施例中，可将中心磁柱2设置成不同形状，本发明在此不进行限制和固定。
继续参阅图2，在本发明实施例中，开设在高磁导率磁芯11上的凹槽宽度与无线供电线圈3的宽度一致。
参阅图4，将本发明的无线供电线圈平面磁芯的结构与现有的无磁芯的结构进行性能对比，其中，虚线代表了现有的无磁芯时耦合系数随线圈垂直间距的变化，实线代表了本发明无线供电线圈平面磁芯的结构的耦合系数随线圈垂直间距的变化。从中可以看出，在同等垂直间距下本发明提供结构的耦合系数优于现有结构的耦合系数，且本发明的结构耦合系数曲线下降的更平滑，即本发明的无线供电线圈平面磁芯的结构具有更强的抗干扰性，本发明提高了无线供电线圈间的耦合系数，实现了高效率无线传输。
本发明的无线供电线圈平面磁芯的结构，通过设置组合的平面磁芯，并在平面磁芯中通过高磁导率磁芯和低磁导率磁芯组合设置在无线供电线圈下方，提升无线供电线圈的磁芯饱和值；同时设置由高磁导率磁芯和低磁导率磁芯的中心磁柱，保证整个无线供电线圈的耦合系数稳定性；与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明可以避免无线供电线圈在高激励电流条件下磁芯饱和，得到高耦合系数无线供电线圈，保证了无线供电线圈之间耦合系数的稳定性，实现高效率无线传输。
以上仅为本发明的较佳实施例，但并不限制本发明的专利范围，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。

Claims (4)

1.一种无线供电线圈平面磁芯的结构，其特征在于，所述结构包括平面磁芯、中心磁柱和无线供电线圈，所述中心磁柱设置在所述无线供电线圈轴心位置；所述平面磁芯整体以所述中心磁柱作为圆心均匀环绕设置在所述无线供电线圈正下方；其中，所述平面磁芯由高磁导率磁芯和低磁导率磁芯组合形成，且所述低磁导率磁芯装设在所述高磁导率磁芯上；所述中心磁柱由内侧磁芯和外侧磁芯组合形成，且所述外侧磁芯设置在靠近所述无线供电线圈的附近，用于提高所述无线供电线圈的耦合系数；所述内侧磁芯设置在远离所述无线供电线圈的附近，用于提升所述无线供电线圈的电流饱和度。
2.如权利要求1所述的无线供电线圈平面磁芯的结构，其特征在于，所述高磁导率磁芯上设置有与所述低磁导率磁芯大小和形状适配的凹槽；且在所述高磁导率磁芯上设置有与所述无线供电线圈的圈数相同的所述凹槽。
3.如权利要求2所述的无线供电线圈平面磁芯的结构，其特征在于，所述凹槽的宽度与所述无线供电线圈的宽度一致。
4.如权利要求1～3任一项所述的无线供电线圈平面磁芯的结构，其特征在于，所述内侧磁芯由第二高磁导率磁芯构成，所述外侧磁芯由第二低磁导率磁芯构成。
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