適用于電動汽車無線供電系統(tǒng)的增強(qiáng)型發(fā)射線圈的制作方法
【專利說明】適用于電動汽車無線供電系統(tǒng)的増強(qiáng)型發(fā)射線圈
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明屬于無線供電系統(tǒng)發(fā)射線圈設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于電動汽車供電系統(tǒng)的增強(qiáng)型發(fā)射線圈。
【背景技術(shù)】
[0003]電動汽車無線供電技術(shù)可以分為兩種:第一種為感應(yīng)磁耦合式無線供電技術(shù)，其利用電磁感應(yīng)原理通過磁耦合方式對電動汽車進(jìn)行能量供應(yīng)，能量有效傳輸距離短，需將電動汽車停在合適位置與充電線圈對準(zhǔn)才能進(jìn)行能量傳輸，適合類似傳統(tǒng)加油站的充電站等應(yīng)用場合。第二種為諧振磁耦合式無線供電技術(shù)，其通過諧振器上電感與分布式電容發(fā)生諧振來傳輸能量，以對電動汽車進(jìn)行能量供應(yīng)，屬于中等距離的能量傳輸方式，不需要車載共振線圈和電源共振線圈完全對準(zhǔn)，適合于開發(fā)新型的充電模式，在電動汽車無線充電技術(shù)領(lǐng)域得到很大的關(guān)注。目前，電動汽車無線供電系統(tǒng)的傳輸效率有待進(jìn)一步提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種可提高能量傳輸效率、適用于電動汽車供電系統(tǒng)的增強(qiáng)型發(fā)射線圈。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
適用于電動汽車供電系統(tǒng)的增強(qiáng)型發(fā)射線圈，其特點(diǎn)是:
從內(nèi)向外順次布置若干層共中心的螺旋形平面線圈，螺旋形平面線圈上覆蓋電磁屏蔽輻射層；最內(nèi)層的螺旋形平面線圈中心設(shè)有磁芯，磁芯和螺旋形平面線圈形狀相同；相鄰層的螺旋形平面線圈分別采用絕緣導(dǎo)線向相反方向繞制獲得；所有螺旋形平面線圈的首端相連，且所有螺旋形平面線圈的尾端相連。
[0006]上述螺旋形平面線圈為跑道狀螺旋形平面線圈、圓形螺旋形平面線圈、橢圓形螺旋形平面線圈或方形螺旋形平面線圈。
[0007]上述電磁屏蔽輻射層材料為氧化鐵、鋼、銅、鋁或?qū)щ娋郾桨纺菑?fù)合材料。。
[0008]
和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
將相鄰層的螺旋形平面線圈反向并聯(lián)，工作時(shí)相鄰層的螺旋形平面線圈內(nèi)電流方向相反，從而可增強(qiáng)發(fā)射電磁場；內(nèi)層螺旋形平面線圈中心設(shè)置的磁芯，可增強(qiáng)內(nèi)層螺旋形平面線圈的磁通量；電磁屏蔽輻射層可約束發(fā)射線圈所產(chǎn)生的磁場單向傳輸；相鄰層螺旋形平面線圈的反向并聯(lián)、內(nèi)層螺旋形平面線圈中心設(shè)置的磁芯和電磁屏蔽輻射層共同作用，可增強(qiáng)發(fā)射線圈的傳輸磁場，提高發(fā)射線圈的傳輸距離和傳輸效率。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明發(fā)射線圈的一種具體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明發(fā)射線圈匹配的接收線圈的一種具體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖中，10-最外層螺旋形平面線圈，11-次外層螺旋形平面線圈，12-內(nèi)層螺旋形平面線圈，13-磁芯，14-電磁屏蔽福射層，15-線圈單元。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明發(fā)射線圈作進(jìn)一步說明。
[0012]本發(fā)明為一種增強(qiáng)型單向輻射式電磁場發(fā)射線圈，該發(fā)射線圈從內(nèi)向外順次布置有若干層共中心的螺旋形平面線圈，螺旋形平面線圈上覆蓋電磁屏蔽輻射層；最內(nèi)層的螺旋形平面線圈中心設(shè)有磁芯，相鄰層的螺旋形平面線圈分別采用絕緣導(dǎo)線向相反方向繞制獲得，即相鄰層的兩螺旋形平面線圈之一從內(nèi)向外沿順時(shí)針方向繞制，另一螺旋形平面線圈則從內(nèi)向外沿逆時(shí)針方向繞制；所有螺旋形平面線圈的首端相連，且所有螺旋形平面線圈的尾端相連。
[0013]圖1為發(fā)射線圈的一種具體結(jié)構(gòu)示意圖，從內(nèi)向外順次布置3層共中心的螺旋形平面線圈:最外層螺旋形平面線圈(10)、次外層螺旋形平面線圈(11)和內(nèi)層螺旋形平面線圈(12)，最外層螺旋形平面線圈(10)、次外層螺旋形平面線圈(11)和內(nèi)層螺旋形平面線圈
(12)上還覆蓋電磁屏蔽輻射層(14)，內(nèi)層螺旋形平面線圈(12)中心設(shè)有磁芯(13)。
[0014]最外層螺旋形平面線圈(10)和次外層螺旋形平面線圈(11)的繞制方向相反，次外層螺旋形平面線圈(11)和內(nèi)層螺旋形平面線圈(12)的繞制方向也相反。本【具體實(shí)施方式】中，最外層螺旋形平面線圈(10)是絕緣導(dǎo)線從內(nèi)向外逆時(shí)針方向繞制獲得，次外層螺旋形平面線圈(11)是絕緣導(dǎo)線從內(nèi)向外順時(shí)針方向繞制獲得，內(nèi)層螺旋形平面線圈(12)是絕緣導(dǎo)線從內(nèi)向外逆時(shí)針方向繞制獲得。將3層螺旋形平面線圈的首端相連，同時(shí)，也將3層螺旋形平面線圈的尾端相連。
[0015]上述首端即繞制線圈時(shí)絕緣導(dǎo)線的起始端，尾端即繞制線圈時(shí)絕緣導(dǎo)線的終點(diǎn)端，圖1中端點(diǎn)A、A’、A’’分別為最外層螺旋形平面線圈(10)、次外層螺旋形平面線圈(11)和內(nèi)層螺旋形平面線圈(12)的首端，端點(diǎn)B、B’、B’’分別為最外層螺旋形平面線圈(10)、次外層螺旋形平面線圈(11)和內(nèi)層螺旋形平面線圈(12)的尾端。
[0016]由于相鄰層的螺旋形平面線圈反向并聯(lián)，工作時(shí)相鄰層的螺旋形平面線圈內(nèi)電流方向相反，使得相鄰層的螺旋形平面線圈間的磁場方向相同，從而可增強(qiáng)發(fā)射電磁場；內(nèi)層螺旋形平面線圈中心設(shè)置的磁芯，可增強(qiáng)內(nèi)層螺旋形平面線圈的磁通量；電磁屏蔽輻射層可約束發(fā)射線圈所產(chǎn)生的磁場單向傳輸；相鄰層螺旋形平面線圈的反向并聯(lián)、內(nèi)層螺旋形平面線圈中心設(shè)置的磁芯和電磁屏蔽輻射層共同作用，可增強(qiáng)發(fā)射線圈的傳輸磁場，提高發(fā)射線圈的傳輸距離和傳輸效率。
[0017]【具體實(shí)施方式】中，各層螺旋形平面線圈均為跑道狀螺旋形平面線圈，其兩端呈半圓形，中間部分呈矩形。最外層螺旋形平面線圈(10)由銅芯半徑為4mm的絕緣銅線從內(nèi)向外逆時(shí)針繞制獲得，其兩端半圓部分的內(nèi)半圓和外半圓半徑分別為1002mm、1078mm，中間矩形部分長2000mm、徑向節(jié)距為20mm。次外層螺旋形平面線圈(11)由銅芯半徑為4mm的絕緣銅線從內(nèi)向外順時(shí)針繞制獲得，其兩端半圓部分的內(nèi)半圓和外半圓半徑分別為676mm、752mm，中間矩形部分長2000mm，徑向節(jié)距為20mm。內(nèi)層螺旋形平面線圈(12)由銅芯半徑為4mm的絕緣銅線從內(nèi)向外逆時(shí)針繞制獲得，其兩端半圓部分的內(nèi)半圓和外半圓半徑分別為350mm、426mm，中間矩形部分長2000mm，徑向節(jié)距為20mm?！揪唧w實(shí)施方式】中，磁芯(13)也為跑道形，其兩端半圓部分的半徑為100mm，中間矩形部分長2000mm。
[0018]當(dāng)然，上述僅為本發(fā)明發(fā)射線圈的一種【具體實(shí)施方式】，本發(fā)明并不限于此，發(fā)射線圈的層數(shù)、各層線圈的匝數(shù)、尺寸、形狀和材質(zhì)、以及磁芯材質(zhì)和形狀均可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整。
[0019]圖2為本發(fā)明發(fā)射線圈匹配的接收線圈，該接收線圈為由若干線圈單元(15)構(gòu)成的陣列線圈，線圈單元(15)為圓形螺旋形平面線圈，陣列線圈由6個(gè)線圈單元(15)繞I個(gè)線圈單元(15)構(gòu)成。本【具體實(shí)施方式】中，各線圈單元由銅芯半徑2_的絕緣銅線從內(nèi)向外順時(shí)針繞制構(gòu)成，各線圈單元內(nèi)圓半徑為150mm，外圓半徑為188mm，徑向節(jié)距為10mm。線圈單元的形狀、尺寸、匝數(shù)、材質(zhì)及排列方式并不限于上述，可依照實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。例如，線圈單元可以為三角形螺旋形平面線圈、圓形螺旋形平面線圈、正方形螺旋形平面線圈等，線圈單元也可以排列成三角形、圓形、正方形等。
[0020]為實(shí)現(xiàn)高效無線傳能，應(yīng)保證發(fā)射線圈和接收線圈的諧振頻率保持一致。即可通過串聯(lián)或并聯(lián)電容的方式調(diào)整發(fā)射線圈和接收線圈的諧振頻率，使兩者的諧振頻率一致。為有效降低電磁輻射影響，本發(fā)明中可使發(fā)射線圈和接收線圈調(diào)整后的諧振頻率達(dá)到kHz級別，kHz級別頻率為較低頻率級別，可有效降低電磁輻射影響。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.適用于電動汽車供電系統(tǒng)的增強(qiáng)型發(fā)射線圈，其特征是: 從內(nèi)向外順次布置若干層共中心的螺旋形平面線圈，螺旋形平面線圈上覆蓋電磁屏蔽輻射層；最內(nèi)層的螺旋形平面線圈中心設(shè)有磁芯，磁芯和螺旋形平面線圈形狀相同；相鄰層的螺旋形平面線圈分別采用絕緣導(dǎo)線向相反方向繞制獲得；所有螺旋形平面線圈的首端相連，且所有螺旋形平面線圈的尾端相連。2.如權(quán)利要求1所述的適用于電動汽車供電系統(tǒng)的發(fā)射線圈，其特征是: 所述的螺旋形平面線圈為跑道狀螺旋形平面線圈、圓形螺旋形平面線圈、橢圓形螺旋形平面線圈或方形螺旋形平面線圈。3.如權(quán)利要求1所述的適用于電動汽車供電系統(tǒng)的發(fā)射線圈，其特征是: 所述的電磁屏蔽輻射層材料為氧化鐵、鋼、銅、鋁或?qū)щ娋郾桨纺菑?fù)合材料。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于電動汽車供電系統(tǒng)的增強(qiáng)型發(fā)射線圈，包括從內(nèi)向外順次布置若干層共中心的螺旋形平面線圈，螺旋形平面線圈上覆蓋電磁屏蔽輻射層；最內(nèi)層的螺旋形平面線圈中心設(shè)有磁芯，磁性和螺旋形平面線圈形狀相同；相鄰層的螺旋形平面線圈分別采用絕緣導(dǎo)線向相反方向繞制獲得；所有螺旋形平面線圈的首端相連，且所有螺旋形平面線圈的尾端相連。本發(fā)明將相鄰層的螺旋形平面線圈反向并聯(lián)，工作時(shí)相鄰層的螺旋形平面線圈內(nèi)電流方向相反，從而可增強(qiáng)發(fā)射電磁場；電磁屏蔽輻射層可用來約束發(fā)射線圈所產(chǎn)生的磁場單向傳輸，和反向并聯(lián)的螺旋形平面線圈共同作用，可增強(qiáng)發(fā)射線圈的傳輸磁場，從而提高了傳輸距離和傳輸效率。
【IPC分類】H01F38/14, H01F27/28, H02J17/00
【公開號】CN105118644
【申請?zhí)枴緾N201510636183
【發(fā)明人】王軍華, 代中余
【申請人】武漢大學(xué)
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年9月30日