[发明专利]用于无线功率传输的谐振电感器

说明书

本发明涉及一种无线功率传输系统(1)的谐振器，包括具有两个轭和连接所述轭的至少一个分支(52)的成H形芯形式的磁芯，其中，绕组(53)缠绕在芯的分支(52)上。绕组(53)包括在分支(52)的一侧上的PCB(56.1)和在分支(52)的另一侧上的PCB(56.2)，其中线圈的匝由第一PCB(56.1)上和第二PCB(56.2)上的迹线形成，所述迹线通过焊接到PCB(56.1,56.2)的对应孔中的焊接针脚(57)连接到彼此。PCB(56.1,56.2)上的迹线可设置在PCB(56.1,56.2)的单个导电层上，或者PCB可为多层PBS，其中PCB(56.1,56.2)中的一个上的两个焊接针脚(57)之间的每个匝区段可包括若干股线，所述股线包括在一个或多个导电层上的一个或多个迹线。

技术领域

本发明涉及一种用于无线功率传输布置的谐振器的电感器，包括布置在磁芯上的线圈。本发明还涉及一种对应的谐振器和用于构建相应电感器的方法。

背景技术

在过去的几十年里，电动交通工具变得越来越受欢迎。出于耐用性和用户舒适性的原因，包括在这种电动交通工具中的驱动电池优选地进行无线充电。两个电感耦合线圈提供无线功率传输，而大的杂散电感由串联谐振电容器补偿。该系统以串联谐振频率操作。对于电动交通工具，发射器线圈(transmitter coil)通常放置在地板上，并且接收器线圈附接在交通工具的底部上。为了给交通工具充电，它被放置在初级侧(primary)的上方，使得次级侧(secondary)直接位于初级的上方，以接收(pick up)由初级侧产生的尽可能多的磁场。

对应的感应无线充电系统必须克服发射器线圈(TC)和接收器线圈(RC)之间可能的未对准，从而保持高效率。TC和RC之间相对稳健的耦合系数是必要的。

如果安装在待充电交通工具上的RC未对准，则这种在交通工具的纵向方向(Y方向)上的未对准可通过驾驶辅助(即，通过向前或向后移动交通工具一点)而得到相当好的补偿。然而，垂直于Y方向(下文中指定为X方向)的未对准要难补偿得多，因为交通工具可能不容易在横向方向上移位。

因此，这种无线充电系统的初级侧通常配置成以便产生在X方向上均匀分布但在Y方向上变化的磁场。

这种无线充电系统可具有不同的芯形状，诸如C形芯、E形芯、H形芯、铁氧体棒和其它形状，以及不同的绕组结构，诸如双D、扁平螺旋、圆柱形或其它绕组。不同的芯和绕组形状可具有不同的优点。例如，已经表明，扁平的矩形芯不仅具有低重量和小占地面积，而且在未对准公差方面也具有优势。

为了降低这种交通工具充电系统的次级侧的高度，已经建议使用扁平芯和平面绕组，或者甚至包括绕组的印刷电路板(PCB)。然而，这种扁平谐振器可导致由趋肤效应和邻近效应引起的高通量密度，并因此导致降低系统的效率的不希望的损耗。

通常，这种充电器配备有另外的元件，诸如用于阻挡泄漏场的阻挡元件或谐振器等。这种附加元件不仅增加了设备的成本，而且使制造过程复杂化。

以下文献公开了这种充电系统的一些示例。

文献US 2013/0088090 A1公开了这种用于无线功率传输的磁耦合器。该耦合器例如包括H形芯43和缠绕在H形芯43的中间腿上的利兹线的线圈42。为了阻挡或排斥不需要的泄漏场，耦合器还包括由合适的材料或超材料(包括PCB线圈、利兹线或低损耗PCB电介质)制成的屏蔽41。

文献US 9,716,386 B2公开了另一种非接触供电系统，其具有初级线圈12、次级线圈13和谐振线圈14，谐振线圈14作为次级线圈的补充被提供并与次级绕组直接接触，并且布置在初级绕组和次级绕组之间。初级线圈12和次级线圈13由利兹线制成。