CN219627437U - 一种基于双dd非螺旋线圈交叉排列的抗偏移发射结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于双DD非螺旋线圈交叉排列的抗偏移发射结构，包括第一非螺旋线圈、第二非螺旋线圈、第三非螺旋线圈与第四非螺旋线圈，所述第一非螺旋线圈的输出端连接有第一接线端子，所述第二非螺旋线圈的输出端连接有第二接线端子，所述第四非螺旋线圈的输出端连接有第四接线端子，所述第三非螺旋线圈的输出端连接有第三接线端子。本实用新型所述的一种基于双DD非螺旋线圈交叉排列的抗偏移发射结构，采用双DD非螺旋线圈交叉排列的方式，不仅具有较高的偏移容忍度，并且可以大大提高系统的输出功率上限；由于两个DD线圈交叉放置，几何对称结构使得发射线圈间互感很小，可忽略其影响，进一步提高系统稳定性。

Description

一种基于双DD非螺旋线圈交叉排列的抗偏移发射结构

技术领域

本实用新型涉及无线电能传输领域，特别涉及一种基于双DD非螺旋线圈交叉排列的抗偏移发射结构。

背景技术

抗偏移发射结构是一种进行无线电能传输的支撑设备，由于巡线和定位误差，AGV在充电区域停靠充电时，线圈会不可避免地产生位置偏移，导致耦合线圈的互感产生不同程度的波动，造成输出电压、功率偏离正常值。因此，具有强偏移容忍度的双发射耦合机构设计是提高无线充电系统性能的关键之一。虽然圆形螺旋线圈在无线电能传输系统中的应用已经变得商业化，但也传输方面也存在着一定的缺陷，最主要的问题在于体积较大，并且当发射线圈和接收线圈之间的距离较大时，系统的输出电压比较低，接收无线功率的效率也比较低。目前有许多研究来改善传输效率的问题，如改变线圈结构、线圈的宽度以及线圈匝间距，但这些对其传输特性造成了较大的影响，或者导致质量因素的增大，而当无线电能传输系统的发射线圈采用非螺旋线圈时，体积明显减小，并且当接发线圈距离较大时，仍然可以传输较大的电压，传输功率得到提高。传统的单发射线圈在发生位置偏移时，耦合程度变化较大，严重影响系统性能；单发射线圈的传输功率也有限。针对以上问题，本文提出一种可以高效接收无线功率的新型抗偏移非螺旋线圈结构，其采用双DD非螺旋线圈交叉排列的方式，不仅具有较高的偏移容忍度，并且可以大大提高系统的输出功率上限；由于两个DD线圈交叉放置，几何对称结构使得发射线圈间互感很小，可忽略其影响，进一步提高系统稳定性，随着科技的不断发展，人们对于抗偏移发射结构的制造工艺要求也越来越高。

现有的抗偏移发射结构在使用时存在一定的弊端，现有的研究中，比如把线圈结构从方形改到八角形、改变线圈宽度或者线圈匝间距、采用一个端子位于外部的方式，目的是提高系统传输性能，但这不仅较大地影响了电感、电阻和工作谐振频率等特性，体积也不能大幅减小，同时忽略了接收无线功率的效率。现有的DD、DDQ、BP磁耦合机构分别存在各种不同的缺陷，比如抗偏移能力较差以及输出的功率上限较低；其中BP结构通过调节两线圈重合部分的面积使线圈解耦，然而当收发线圈发生位置偏移时，两个发生线圈与接收线圈间的互感差值较大，使得输出电流不均，严重时会发生整流器二极管钳位导致其中一路没有功率输出，影响系统正常工作，在现有的商业圆形螺旋线圈设计中，体积和接收无线功率的水平具有很大的局限性。在商业圆形螺旋线圈中，由于它复杂的微加工工艺和结构，对其输出电压和传输功率带来了很大的局限性；现有的DD、DDQ、BP磁耦合机构由于发射线圈数量和结构的原因，对系统抗偏移能力和传输功率也带来了不小的局限性，为此，我们提出一种基于双DD非螺旋线圈交叉排列的抗偏移发射结构。

实用新型内容

解决的技术问题：针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于双DD非螺旋线圈交叉排列的抗偏移发射结构，采用双DD非螺旋线圈交叉排列的方式，不仅具有较高的偏移容忍度，并且可以大大提高系统的输出功率上限；由于两个DD线圈交叉放置，几何对称结构使得发射线圈间互感很小，可忽略其影响，进一步提高系统稳定性，可以有效解决背景技术中的问题。

技术方案：为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种基于双DD非螺旋线圈交叉排列的抗偏移发射结构，包括第一非螺旋线圈、第二非螺旋线圈、第三非螺旋线圈与第四非螺旋线圈，所述第一非螺旋线圈的输出端连接有第一接线端子，所述第二非螺旋线圈的输出端连接有第二接线端子，所述第四非螺旋线圈的输出端连接有第四接线端子，所述第三非螺旋线圈的输出端连接有第三接线端子。

优选的，所述第一接线端子、第二接线端子、第三接线端子和第四接线端子均连接有线圈端点，所述线圈端点连接有线圈端子。

优选的，所述第一非螺旋线圈、第二非螺旋线圈、第三非螺旋线圈与第四非螺旋线圈均由许多具有相同中心的圆角方形线圈组成，且其中任一线圈每一匝的圆角都一致。

优选的，所述第一非螺旋线圈、第二非螺旋线圈、第三非螺旋线圈与第四非螺旋线圈组成双DD线圈结构，且两个DD线圈交叉排列。

优选的，所述第一非螺旋线圈与第一接线端子之间电性连接，所述第二非螺旋线圈与第二接线端子之间电性连接，所述第四非螺旋线圈与第四接线端子之间电性连接，所述第三非螺旋线圈与第三接线端子之间电性连接。

优选的，所述第一接线端子、第二接线端子、第三接线端子和第四接线端子与线圈端点之间均电性连接，所述线圈端点与线圈端子之间电性连接。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型提供了一种基于双DD非螺旋线圈交叉排列的抗偏移发射结构，具备以下有益效果：该一种基于双DD非螺旋线圈交叉排列的抗偏移发射结构，采用双DD非螺旋线圈交叉排列的方式，不仅具有较高的偏移容忍度，并且可以大大提高系统的输出功率上限；由于两个DD线圈交叉放置，几何对称结构使得发射线圈间互感很小，可忽略其影响，进一步提高系统稳定性，与商用圆形螺旋线圈的电阻值相比，非螺旋线圈的电阻是相当低的，因此它的欧姆损失将大大降低，非螺旋线圈中几乎每一匝线圈都参与了产生磁通量，在WPT系统工作时，内圈的放置主要是为了增加线圈与磁通量的相互作用面积，尽管商业圆形螺旋线圈的物理体积大于非螺旋线圈的体积，但这种布置使单个线圈的电感值最大化，从而提高发射机和接收机线圈之间的耦合程度，使系统输出更大的电压，系统传输功率最大化，采用双DD线圈结构其不仅具有较高的偏移容忍度，而且能够在一定程度上提高系统的输出功率；与此同时，由于两个DD线圈交叉排列，几何对称结构使得发射线圈间互感很小，对提高系统稳定性影响较小，整个抗偏移发射结构结构简单，操作方便，使用的效果相对于传统方式更好。

附图说明

图1为本实用新型一种基于双DD非螺旋线圈交叉排列的抗偏移发射结构的整体结构示意图。

图中：1、第一非螺旋线圈；2、第二非螺旋线圈；3、第三非螺旋线圈；4、第四非螺旋线圈；5、第四接线端子；6、线圈端子；7、第二接线端子；8、第三接线端子；9、线圈端点；10、第一接线端子。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本实用新型，而不应视为限制本实用新型的范围。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，一种基于双DD非螺旋线圈交叉排列的抗偏移发射结构，包括第一非螺旋线圈1、第二非螺旋线圈2、第三非螺旋线圈3与第四非螺旋线圈4，第一非螺旋线圈1的输出端连接有第一接线端子10，第二非螺旋线圈2的输出端连接有第二接线端子7，第四非螺旋线圈4的输出端连接有第四接线端子5，第三非螺旋线圈3的输出端连接有第三接线端子8，采用双DD非螺旋线圈交叉排列的方式，不仅具有较高的偏移容忍度，并且可以大大提高系统的输出功率上限；由于两个DD线圈交叉放置，几何对称结构使得发射线圈间互感很小，可忽略其影响，进一步提高系统稳定性。

进一步的，第一接线端子10、第二接线端子7、第三接线端子8和第四接线端子5均连接有线圈端点9，线圈端点9连接有线圈端子6。

进一步的，第一非螺旋线圈1、第二非螺旋线圈2、第三非螺旋线圈3与第四非螺旋线圈4均由许多具有相同中心的圆角方形线圈组成，且其中任一线圈每一匝的圆角都一致。

进一步的，第一非螺旋线圈1、第二非螺旋线圈2、第三非螺旋线圈3与第四非螺旋线圈4组成双DD线圈结构，且两个DD线圈交叉排列。

进一步的，第一非螺旋线圈1与第一接线端子10之间电性连接，第二非螺旋线圈2与第二接线端子7之间电性连接，第四非螺旋线圈4与第四接线端子5之间电性连接，第三非螺旋线圈3与第三接线端子8之间电性连接。

进一步的，第一接线端子10、第二接线端子7、第三接线端子8和第四接线端子5与线圈端点9之间均电性连接，线圈端点9与线圈端子6之间电性连接。

工作原理：本实用新型包括第一非螺旋线圈1、第二非螺旋线圈2、第三非螺旋线圈3、第四非螺旋线圈4、第四接线端子5、线圈端子6、第二接线端子7、第三接线端子8、线圈端点9、第一接线端子10，四个线圈都是由许多具有相同中心的圆角方形线圈组成，对于其中任一线圈，线圈每一匝的圆角都一致，沿同一方向的小开口是为了放置端子，并将所有的线圈端点连接在一起。如果对线圈施加一定的电压，其外圈的电压将高于内圈，且大部分线圈区域的电势分布均匀，由此产生的磁通量密度对于内圈来说逐渐减小，不过几乎所有的线圈都参与了产生磁通量。在WPT系统工作时，接收线圈将与发射线圈产生的磁通量相互作用，内圈的放置主要是为了增加线圈与磁通量的相互作用面积；此外，这种布置使单个线圈的电感值最大化，最终提高发射机和接收机线圈之间的耦合程度，使系统传输功率最大化。采用双DD线圈结构不仅具有较强的抗偏移能力，而且能够在一定程度上提高系统的输出功率；与此同时，由于两个DD线圈交叉排列，几何对称结构使得发射线圈间互感很小，对提高系统稳定性影响较小，采用双DD非螺旋线圈交叉排列的方式，不仅具有较高的偏移容忍度，并且可以大大提高系统的输出功率上限；由于两个DD线圈交叉放置，几何对称结构使得发射线圈间互感很小，可忽略其影响，进一步提高系统稳定性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二(一号、二号)等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

Claims (6)

1.一种基于双DD非螺旋线圈交叉排列的抗偏移发射结构，包括第一非螺旋线圈(1)、第二非螺旋线圈(2)、第三非螺旋线圈(3)与第四非螺旋线圈(4)，其特征在于：所述第一非螺旋线圈(1)的输出端连接有第一接线端子(10)，所述第二非螺旋线圈(2)的输出端连接有第二接线端子(7)，所述第四非螺旋线圈(4)的输出端连接有第四接线端子(5)，所述第三非螺旋线圈(3)的输出端连接有第三接线端子(8)。

2.根据权利要求1所述的一种基于双DD非螺旋线圈交叉排列的抗偏移发射结构，其特征在于：所述第一接线端子(10)、第二接线端子(7)、第三接线端子(8)和第四接线端子(5)均连接有线圈端点(9)，所述线圈端点(9)连接有线圈端子(6)。

3.根据权利要求1所述的一种基于双DD非螺旋线圈交叉排列的抗偏移发射结构，其特征在于：所述第一非螺旋线圈(1)、第二非螺旋线圈(2)、第三非螺旋线圈(3)与第四非螺旋线圈(4)均由许多具有相同中心的圆角方形线圈组成，且其中任一线圈每一匝的圆角都一致。

4.根据权利要求1所述的一种基于双DD非螺旋线圈交叉排列的抗偏移发射结构，其特征在于：所述第一非螺旋线圈(1)、第二非螺旋线圈(2)、第三非螺旋线圈(3)与第四非螺旋线圈(4)组成双DD线圈结构，且两个DD线圈交叉排列。

5.根据权利要求1所述的一种基于双DD非螺旋线圈交叉排列的抗偏移发射结构，其特征在于：所述第一非螺旋线圈(1)与第一接线端子(10)之间电性连接，所述第二非螺旋线圈(2)与第二接线端子(7)之间电性连接，所述第四非螺旋线圈(4)与第四接线端子(5)之间电性连接，所述第三非螺旋线圈(3)与第三接线端子(8)之间电性连接。

6.根据权利要求2所述的一种基于双DD非螺旋线圈交叉排列的抗偏移发射结构，其特征在于：所述第一接线端子(10)、第二接线端子(7)、第三接线端子(8)和第四接线端子(5)与线圈端点(9)之间均电性连接，所述线圈端点(9)与线圈端子(6)之间电性连接。