[发明专利]一种米字型无线电能传输线圈结构

说明书

一种米字型无线电能传输线圈结构，包括原边组合和和副边组合，原边组合包括紧贴的原边磁芯和原边线圈，原边十字形线圈的线圈内部形成横竖等长的“十”，原边十字形线圈的“十”字的两个线条所分割出来的四个区域分别设有四个相同的正方形线圈，即原边方形线圈A、原边方形线圈B、原边方形线圈C和原边方形线圈D，副边组合包括紧贴的副边线圈和副边磁芯。该结构具有传统的DD型线圈在线圈相邻部分磁场叠加的优势，同时也有方形平面线圈磁场分布均匀的优点，将两者有效的结合到一起提高了系统的传输距离；当本发明应用到无线电能传输领域中时，能够有效的解决因系统在水平、角度上发生偏移而造成传输效率快速下降的问题。

技术领域

本发明涉及无线电能传输领域，具体涉及一种米字型无线电能传输线圈结构。

背景技术

无线电能传输技术又可称为非接触式电能传输技术，作为一种新颖的技术受到了广大学者们的热爱与研究，相比于传统的有线电能传输方式，该技术凭借其安全性、可靠性、便捷性等优势运用到了电动汽车、生物医疗、机器人、无人机等领域。根据原理的不同主要分为电磁感应式、磁耦合谐振式、电场耦合式、微波辐射式、激光方式和超声波耦合方式六种。其中，电磁感应式电能传输在大功率近距离的场合(例如电动汽车)运用较为广泛。

其中，电磁耦合结构作为无线电能传输系统中最为关键的组成部分，高品质的线圈结构对于系统的传输性能有着十分重要的作用。在实际的能量传输中，由于发射端与接收端之间存在较大的气隙，线圈之间的耦合程度大大折扣；能量传输造成的磁场泄漏同样会对周遭的环境造成伤害，降低了能量的接收。这些现象在大功率的能量传输中更为明显，使得系统中的传输效率急剧下降。而且，线圈之间的较大偏移也会使得耦合程度大幅度减小，甚至会产生零功率传输。为了解决这一系列问题，磁耦合结构(包括线圈与磁芯)的设计与优化显得额外重要。

除此之外，在无线电能传输系统中，耦合线圈的尺寸与结构受到了实际空间大小的约束。以电动汽车的无线充电为例，发射端因为被设置在地下，体积可以略大一些，但接收端安置在电动汽车之中，由于车厢的内部空间大小的限制，导致接收端的设计十分困难；并且在现在的研究当中，对于无线电能传输系统磁耦合结构设计研究较少，最常见的便是平面圆形、平面方形与DD型线圈结构，因此今后需要在这个方向进行更加深入的研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种米字型无线电能传输线圈结构，该结构适用于大功率的无线电能传输。在满足所需空间及能量传输的条件下，于水平方向、垂直方向以及角度方向具有较好的抗偏移性。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种米字型无线电能传输线圈结构，无线电能传输线圈结构包括原边组合和和副边组合，原边组合包括紧贴的原边磁芯和原边线圈，原边线圈包含一个原边十字形线圈，原边十字形线圈线圈内部形成横竖等长的“十”，原边十字形线圈的“十”字的两个线条所分割出来的四个区域分别设有四个相同的正方形线圈，即原边方形线圈A、原边方形线圈B、原边方形线圈C和原边方形线圈D，副边组合包括紧贴的副边线圈和副边磁芯，原边线圈内通入电流，在原边磁芯上产生磁场，副边组合靠近原边组合时，副边磁芯接受到磁场并在副边线圈上产生感应电流达到无线电能传输目的。

上述的原边组合和和副边组合在进行无线电能传输时，原边线圈和副边线圈相对，原边磁芯和副边磁芯位于两侧。

上述的原边十字形线圈与四周的正方形线圈串联连接，四周的正方形线圈绕制方向相同，原边十字形线圈的绕制方向与其相反，使得原边方形线圈A、原边方形线圈B、原边方形线圈C和原边方形线圈D在与原边十字形线圈相邻的两边出产生同方向的电流。

上述的四个正方形线圈靠近“十”字中心的两边线圈分别与原边十字形线圈(2)上四个内角处的线圈外侧接触。

上述的原边十字形线圈的线圈宽度与四个正方形线圈的宽度相等。