CN203706820U - 屏蔽型电磁线圈磁芯结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种屏蔽型电磁线圈磁芯结构，其特征在于：设有一环形绕线盘（1），所述环形绕线盘（1）上均匀分布有N条支撑臂（2），所述N条支撑臂（2）的一端汇聚在环形绕线盘（1）的圆心处，另一端朝环形绕线盘（1）的径向延伸形成N个自由端，在所述N条支撑臂（2）汇聚处的中心开设有穿线孔（3），在每条支撑臂（2）的自由端开设有向下凹陷的绕线槽（4）。其显著效果是：综合了集中式与圆盘式线圈的优势，该磁芯结构增大了传输功率等级、减小了机构之间的漏磁、在保证功率传输等级的前提下，扩大了电磁耦合机构的充电区域，同时还能减小电磁曝露。
Description
技术领域
本实用新型涉及电磁耦合技术，具体涉及一种屏蔽型电磁线圈磁芯结构。
背景技术
铁氧体材料是一种非金属磁芯材料，它是由三价铁离子作为主要正离子成分的若干种氧化物组成，并呈现亚铁磁性或反铁磁性的材料。
铁氧体磁芯，是一种高频导磁材料（原理同矽钢片，只不过用在高频环境），主要做高频变压器（像开关电源，行输出变压器等）、高频磁环（抗干扰用）以及高频电磁耦合机构等等。常见的磁芯结构通常为棒式或者矩形块式，通过在磁芯上绕制高频线圈从而实现电磁耦合功能。
然而针对无线充电系统而言，为了更好的实现无线电能传输，对磁芯结构的要求较高，既要保证具有较大的充电区域，又要保证足够的传输功率，而且还要防止漏磁现象，现有的各种磁芯结构均还存在困难。
实用新型内容
针对上述缺陷，本实用新型提供了一种屏蔽型电磁线圈磁芯结构，在这种磁芯结构上绕制线圈，可以增大无线电能传输功率，减小了耦合机构的漏磁，同时扩大无线能量的传输区域。
为了达到上述目的，本实用新型所采用的具体技术方案如下：
一种屏蔽型电磁线圈磁芯结构，其关键在于：设有一环形绕线盘，所述环形绕线盘上均匀分布有N条支撑臂，所述N条支撑臂的一端汇聚在环形绕线盘的圆心处，另一端朝环形绕线盘的径向延伸形成N个自由端，在所述N条支撑臂汇聚处的中心开设有穿线孔，在每条支撑臂的自由端开设有向下凹陷的绕线槽。
通过上述设计可以发现，磁芯结构整体呈盘面状，其边缘具有绕线槽，在绕制线圈时，线圈主体采用螺旋圆盘式绕制，在边缘处再向下按照螺旋集中式绕制，从而可以形成组合式的线圈，电磁耦合时，磁力线可以集中的朝上面分布，磁芯底部可以起到屏蔽作用，从而保证了无线能量传输的效率和功率。
作为进一步描述，所述环形绕线盘和N条支撑臂由铁氧体材料一体成型。
结合具体的应用场景，所述环形绕线盘的内径为26cm，外径为32cm，每条支撑臂的宽度为3cm。
进一步的，所述支撑臂的自由端到汇聚处的中心距离为21cm。
为了绕线方便，防止线圈散乱，所述绕线槽的外槽堤高于内槽堤。
结合具体的线圈尺寸，所述绕线槽的槽口宽度为1cm,支撑臂的厚度为1cm,绕线槽的底壁与支撑臂底壁的垂直距离为3cm。
本实用新型的显著效果是：
利用本方案所设计的屏蔽型电磁线圈磁芯结构，可以绕制成组合式线圈，综合了集中式与圆盘式线圈的优势，该磁芯结构增大了传输功率等级、减小了机构之间的漏磁、在保证功率传输等级的前提下，扩大了电磁耦合机构的充电区域，同时还能减小电磁曝露。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为利用本实用新型所设计的电磁耦合机构的磁力线分布图；
图4为各种电磁耦合机构互感系数的对比分析图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1，图2所示，一种屏蔽型电磁线圈磁芯结构，设有一环形绕线盘1，所述环形绕线盘1上均匀分布有N条支撑臂2，所述N条支撑臂2的一端汇聚在环形绕线盘1的圆心处，另一端朝环形绕线盘1的径向延伸形成N个自由端，在所述N条支撑臂2汇聚处的中心开设有穿线孔3，在每条支撑臂2的自由端开设有向下凹陷的绕线槽4。
从图1中可以看出，本实施例中支撑臂2设计了8条，环形绕线盘1和8条支撑臂2由铁氧体材料一体成型,8条支撑臂2组成一个“米”字形。
结合汽车无线充电的需要，本例中每条支撑臂2的宽度为3cm，图中标注为d1，环形绕线盘1的内径为26cm，图中标注为d4，外径为32cm，相当于图中环面宽度d2为3cm，支撑臂2的自由端到汇聚处的中心距离为21cm，相当于图中标注d3为42cm。
从图2还可以看出，本实施例中，绕线槽4的外槽堤高于内槽堤1cm，图中标注为h1，并且绕线槽4的槽口宽度为1cm,图中标注为d5，支撑臂2的厚度为1cm,图中标注为h2，绕线槽4的底壁与支撑臂2底壁的垂直距离为3cm，图中标注为h3。
下面结合图3，图4来进一步理解本实用新型的显著效果：
如图3所示，利用本实用新型所设计的磁芯结构形成的电磁耦合机构，将下端的线圈作为发射线圈，上端的线圈作为接收线圈，可以看出，通入高频电流时，电磁耦合机构之间的磁力线分布状况可以从图3看出。采用本实用新型所设计的磁芯结构之后，磁力线基本都往线圈上方发射，下方只有少量的磁力线通过，漏磁得到了很大的改善，且有效地减小了传能路径之外区域的B值，在一定程度上保证了电磁暴露的安全性。穿过拾取端的磁通量增加，电磁耦合机构的传输功率等级得到较大地提升。
图4所示为组合线圈、圆盘线圈和集中线圈的电磁耦合效果的对比分析图，其中利用本方案中屏蔽型电磁线圈磁芯结构所制成的线圈称为组合线圈，仅仅在盘面上布置线圈，而在边缘处不纵向绕制的线圈称为圆盘线圈，不在盘面上绕制，仅仅在纵向绕制成环形的线圈称为集中线圈，从图4可以看出各种线圈的M值随拾取线圈横向偏移的变化曲线，其中三种磁芯线圈的L都为190μH，拾取端线圈位于发射端线圈上方10cm处。
参见图4可以看出，圆盘线圈的互感系数较大，但是随着偏移量的增加，衰减较快，集中线圈互感系数相对较小，但是随着偏移量的增加，衰减比较缓和，组合线圈则综合了二者的优点，在保证一定互感系数的同时，降低了衰减速度，针对汽车无线供电而言，可以保证较大的充电区域，提高电磁耦合机构的传输能力。
最后需要说明的是，尽管以上结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但本实用新型不限于上述具体实施方式，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以作出多种类似的表示，如：磁芯结构支撑臂数目的增加或者减少，穿线孔直径的增加或者减少，绕线槽的高度宽度的增加或者减少等，这样的变换均落入本实用新型保护范围之内。
Claims (6)
1.一种屏蔽型电磁线圈磁芯结构，其特征在于：设有一环形绕线盘（1），所述环形绕线盘（1）上均匀分布有N条支撑臂（2），所述N条支撑臂（2）的一端汇聚在环形绕线盘（1）的圆心处，另一端朝环形绕线盘（1）的径向延伸形成N个自由端，在所述N条支撑臂（2）汇聚处的中心开设有穿线孔（3），在每条支撑臂（2）的自由端开设有向下凹陷的绕线槽（4）。
2.根据权利要求1所述的屏蔽型电磁线圈磁芯结构，其特征在于：所述环形绕线盘（1）和N条支撑臂（2）由铁氧体材料一体成型。
3.根据权利要求1或2所述的屏蔽型电磁线圈磁芯结构，其特征在于：所述环形绕线盘（1）的内径为26cm，外径为32cm，每条支撑臂（2）的宽度为3cm。
4.根据权利要求3所述的屏蔽型电磁线圈磁芯结构，其特征在于：所述支撑臂（2）的自由端到汇聚处的中心距离为21cm。
5.根据权利要求1所述的屏蔽型电磁线圈磁芯结构，其特征在于：所述绕线槽(4)的外槽堤高于内槽堤。
6.根据权利要求5所述的屏蔽型电磁线圈磁芯结构，其特征在于：所述绕线槽(4)的槽口宽度为1cm,支撑臂（2）的厚度为1cm,绕线槽（4）的底壁与支撑臂（2）底壁的垂直距离为3cm。
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| CN106787235A (zh) * | 2016-12-23 | 2017-05-31 | 重庆大学 | 分组密绕式无线能量发射机构及其绕线参数选取方法 |
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