CN112953028A - 一种新型电磁耦合能量线圈组 - Google Patents
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Abstract
一种新型电磁耦合能量线圈组，其特征是，具有一个软磁导磁体、一组线圈，所述软磁导磁体具有第一、第二环形结构和第一条形结构；所述两个环形结构的同一侧通过所述第一条形结构磁连接，所述线圈环绕在所述第一条形结构上。
Description
技术领域
种用于电磁耦合能量传输的线圈组，尤其涉及适用于匹配长杆装电子设备进行电磁耦合能量能量传输的线圈组的结构设计。
背景技术
具有无线充电功能的电子笔、电子烟等长杆状电子产品内会因为产品直径很小而设计一种采用C型软磁材料的电磁耦合能量接收线圈组。
在某些场合，用户希望将所述长杆状电子产品插入一个桶装的无线充电发射器内，为所述长杆状电子产品进行充电，因此就需要设计一种新型电磁耦合能量输出线圈组，能实现所述长杆状电子产品沿着长轴旋转任意角度插入所述桶装无线充电发射器内时，都能与所述C型软磁材料的电磁耦合能量接收线圈组实现高耦合系数的匹配效果与最优磁通路径，进行高效率电磁耦合能量传输。
另外，在某些场合中，为长杆状电子产品进行电磁耦合能量输出的无线充电发射器只能采用C型软磁材料制作的电磁耦合能量输出线圈组，而且所述长杆状电子产品会沿着长轴旋转任意角度靠近所述无线充电发射器，因此所述长杆状电子产品内需要设计一种电磁耦合能量接收线圈，以实现高耦合系数的匹配效果与最优磁通路径，进行高效率电磁耦合能量传输。并且所述电磁耦合能量接收线圈要求是中空的，有利于所述长杆状电子产品的电路板、电池等电子机构穿过，而且要求在无线充电时产生的交变磁场不会或者尽量少得泄露到所述电子机构上造成干扰或损坏。
发明内容
本发明揭示了一种新型电磁耦合能量线圈组，其特征是，具有一个软磁导磁体、一组线圈，所述软磁导磁体具有第一、第二环形结构和第一条形结构；所述软磁导磁体的相对磁导率u0不小于50，且工作频率段的磁饱和强度不小于0.01T；所述第一、第二环形结构的内圈直径d1与d2、外圈直径D1与D2基本相同，并且在空间中基本同轴并间隔分布，间隔距离为A1；所述第一条形结构长度为A1；所述两个环形结构的同一侧通过所述第一条形结构磁连接，所述线圈环绕在所述第一条形结构上。
为了减少无线充电时的交变磁场泄露，确保穿过线圈的交变磁场磁通尽可能多，所述A1大于所述内径d1或d2的1/50。
为了降低EMI，所述线圈旁边设置有稳定电势涡流阻尼器，所述稳定电势涡流阻尼器采用设置在线圈与所述第一条形结构之间、在线圈外包裹线圈、与线圈绕组并绕这三种方式中的一种进行固定。
本发明还揭示了一种新型电磁耦合能量线圈组，其特征是，具有一个软磁导磁体、一组线圈，所述软磁导磁体具有第一、第二弧形结构和第二条形结构；所述软磁导磁体的相对磁导率u0不小于50，且工作频率段的磁饱和强度不小于0.01T；所述第一、第二弧形结构的内圈直径d3与d4、外圈直径D3与D4基本相同，并且在空间中基本同轴并间隔分布，间隔距离为A2，所述第一、第二弧形结构的弧形开口位置与角度a3与a4，并且a3与a4都不大于180°；所述第二条形结构长度为A2；所述两个弧形结构的同一侧通过所述第二条形结构磁连接，所述线圈环绕在所述第二条形结构上。
为了减少无线充电时的交变磁场泄露，所述A1大于所述内径d3或d4的1/50。
为了降低特定情况下的EMI，所述线圈旁边设置有稳定电势涡流阻尼器，所述稳定电势涡流阻尼器采用设置在线圈与所述第一条形结构之间、在线圈外侧面包裹线圈、与线圈绕组并绕这三种方式中的一种或者组合。
有益效果是：采用所述新型电磁耦合能量线圈组制作桶装无线充电发射器后，采用C型软磁材料线圈组进行无线充电的长杆状电子产品在长轴上任意角度插入都可以获得最优的电磁耦合匹配效果与最优磁通路径，从而进行高效率无线充电；或者采用所述新型电磁耦合能量线圈组制作长杆状电子产品后，可以在长轴上任意角度靠近采用C型软磁材料线圈组进行无线充电的无线充电发射器获得最优的电磁耦合匹配效果与最优磁通路径，从而进行高效率无线充电，同时对于设置在所述新型电磁耦合能量线圈组内侧的电子机构干扰很小甚至没有。
附图说明
图1是本发明的第一种实施例。
图2是本发明的第二种实施例。
图3是本发明工作状态的第一种实施例。
图4是本发明工作状态的第二种实施例。
图5是C型软磁材料线圈组的一种实施例的两种视角的示意图。
图6是本发明第三种实施例。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，并不限定本发明的应用范围，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图将本发明应用于其他类似场景；如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词语并非特指单数，也可以包括复数。一般来说，术语“包括”或“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。
如图1和图2所示，本发明揭示的新型电磁耦合能量线圈组的软磁材料1包含第一环形结构11和第二环形结构12，或者第一弧形结构13和第二弧形结构14，通过第一条形结构15或第二条形结构16实现磁连接，而线圈2缠绕在第一条形结构15或第二条形结构16上。所述第一弧形结构13和第二弧形结构14的开口弧度为a3和a4，而开口在周长上最大宽度为b3和b4。
如图5所示，是匹配的C型软磁材料线圈组具有C型软磁材料3和线圈4，C型软磁材料3同一侧的两个面31和32是用于电磁耦合能量传输，电磁耦合能量传输时的磁通基本垂直穿过这两个面31/32，并且所述面31/32轴向上长度分别为j1和j2，横向宽度为w1和w2。
如图3所示，C型软磁材料线圈组沿着长轴以任意角度插入本发明的新型电磁耦合能量线圈组第一种实施例的内部，C型软磁材料线圈组的长度与新型电磁耦合能量线圈组基本一致，C型软磁材料线圈组的所述面31/32分别朝向并靠近第一环形结构11和第二环形结构12的内侧面，而且第一环形结构11的高度h1和j1基本相同，第二环形结构12的高度h2和j2基本相同。此时，线圈2与线圈4产生的交变磁场的磁通会如图3所示的虚线进行分布，实现高效电磁耦合能量传输。如果将图3中本发明的新型电磁耦合能量线圈组第一种实施例替换为第二种实施例，且C型软磁材料线圈组的长度与新型电磁耦合能量线圈组基本一致，C型软磁材料线圈组的所述面31朝向并靠近第一弧形结构13，面32朝向并靠近第一弧形结构14，第一弧形结构13的高度h3和j1基本相同，第二弧形结构14的高度h4和j2基本相同，开口宽度b3小于w1的2/3，开口宽度b4小于w2的2/3，也是可以实现C型软磁材料线圈组沿着长轴以任意角度插入本发明的新型电磁耦合能量线圈组内部后进行高效电磁耦合能量传输。
如图4所示，C型软磁材料线圈组在本发明的新型电磁耦合能量线圈组第一种实施例的外侧的任意方向，C型软磁材料线圈组的长度与新型电磁耦合能量线圈组基本一致，C型软磁材料线圈组的所述面31/32分别朝向并靠近第一环形结构11和第二环形结构12的外侧面，而且第一环形结构11的高度h1和j1基本相同，第二环形结构12的高度h2和j2基本相同。此时，线圈2与线圈4产生的交变磁场的磁通会如图4所示的虚线进行分布，实现高效电磁耦合能量传输。如果将图4中本发明的新型电磁耦合能量线圈组第一种实施例替换为第二种实施例，且C型软磁材料线圈组的长度与新型电磁耦合能量线圈组基本一致，C型软磁材料线圈组的所述面31朝向并靠近第一弧形结构13，面32朝向并靠近第一弧形结构14，第一弧形结构13的高度h3和j1基本相同，第二弧形结构14的高度h4和j2基本相同，开口宽度b3小于w1的2/3，开口宽度b4小于w2的2/3，也是可以实现C型软磁材料线圈组沿着长轴以任意角度插入本发明的新型电磁耦合能量线圈组内部后进行高效电磁耦合能量传输。
如图6所示，在线圈2的旁边固定有稳定电势涡流阻尼器，当稳定电势涡流阻尼器通过高频低阻电路电连接到稳定的电平，可以降低某些情况下的EMI。
Claims (6)
1.一种新型电磁耦合能量线圈组，其特征是，具有一个软磁导磁体、一组线圈， 所述软磁导磁体具有第一、第二环形结构和第一条形结构； 所述软磁导磁体的相对磁导率u0不小于50，且工作频率段的磁饱和强度不小于0.01T； 所述第一、第二环形结构的内圈直径d1与d2、外圈直径D1与D2基本相同，并且在空间中基本同轴并间隔分布，间隔距离为A1； 所述第一条形结构长度为A1； 所述两个环形结构的同一侧通过所述第一条形结构磁连接，所述线圈环绕在所述第一条形结构上。
2.根据权利要求1所述一种新型电磁耦合能量线圈组，其特征是，所述A1大于所述内径d1或d2的1/50。
3.根据权利要求2所述一种新型电磁耦合能量线圈组，其特征是，所述线圈旁边设置有稳定电势涡流阻尼器，所述稳定电势涡流阻尼器为导体并采用设置在线圈与所述第一条形结构之间、在线圈外包裹线圈、与线圈绕组并绕这三种方式中的一种进行固定。
4.一种新型电磁耦合能量线圈组，其特征是，具有一个软磁导磁体、一组线圈， 所述软磁导磁体具有第一、第二弧形结构和第二条形结构； 所述软磁导磁体的相对磁导率u0不小于50，且工作频率段的磁饱和强度不小于0.01T； 所述第一、第二弧形结构的内圈直径d3与d4、外圈直径D3与D4基本相同，并且在空间中基本同轴并间隔分布，间隔距离为A2， 所述第一、第二弧形结构的弧形开口位置与角度a3与a4，并且a3与a4都不大于180°； 所述第二条形结构长度为A2； 所述两个弧形结构的同一侧通过所述第二条形结构磁连接，所述线圈环绕在所述第二条形结构上。
5.根据权利要求4所述一种新型电磁耦合能量线圈组，其特征是，所述A1大于所述内径d3或d4的1/50。
6.根据权利要求5所述一种新型电磁耦合能量线圈组，其特征是，所述线圈旁边设置有稳定电势涡流阻尼器，所述稳定电势涡流阻尼器为导体并采用设置在线圈与所述第一条形结构之间、在线圈外包裹线圈、与线圈绕组并绕这三种方式中的一种进行固定。
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