[发明专利]无线电能传输系统的多矩形发射线圈及其装配方法

说明书

本发明属于无线电能传输领域，具体涉及了一种无线电能传输系统的多矩形发射线圈及其装配方法，旨在解决现有多个矩形线圈的磁场会导致接收线圈移动到相邻发射线圈交接区域附近时的接收线圈磁链及感应电压波动较大的问题。本发明包括：N个矩形发射线圈中，第1个矩形发射线圈包括左平面弯折区、直线区和右平面弯折区，第i个矩形发射线圈包括左上下及平面弯折区、直线区和右平面弯折区；第i个矩形发射线圈的左上下及平面弯折区设置于第i‑1个矩形发射线圈的直线区右侧下面，作为重叠区；重叠区的上方设置有磁芯板，i∈[2,N]。本发明磁场在整个发射线圈覆盖长度范围内较为均匀，无需额外硬件电路或软件算法，并且铺设材料少、安装简便。

技术领域

本发明属于无线电能传输领域，具体涉及了一种无线电能传输系统的多矩形发射线圈及其装配方法。

背景技术

无线电能传输系统的供电距离较长时，发射线圈也需要覆盖较长的距离。随着发射线圈长度的增加，发射线圈损耗也增加。为了减少发射线圈损耗，可以采用多个长度较短的发射线圈并分段供电的方式。多个发射线圈依次相收尾相接组成整个无线电能传输系统的发射区域。当无线电能传输系统的接收线圈位于某个或某几个发射线圈的发射区域时，仅将相应区域的发射线圈通电，其余发射线圈不通电，从而减小发射线圈损耗，提高系统效率。

矩形发射线圈是一种常见的长距离无线供电发射线圈。实际应用中，矩形发射线圈还存在一些问题：一方面，矩形发射线圈电缆外层通常为绝缘层，电缆电流较大时其绝缘层较厚，使得相邻的两个矩形线圈邻近的两条边上的电缆导体不能紧贴在一起；另外一方面，当发射电缆较粗时，矩形发射线圈无法实现电缆90°弯折，而是以一定的弧度弯折。上述两方面因素，使得相邻的矩形线圈通以相同的电流时，相邻的两个矩形线圈邻近的两条边上的电缆的磁动势不能完全抵消，与理想情况下相邻的两个矩形线圈的邻近的两条边上的通电导体完全重合且矩形线圈拐角为直角相比，会在相邻的两个矩形线圈的交接处和矩形线圈的弯角处产生额外的磁场，这使得多个矩形线圈连接形成的磁场与单个相同总长度的矩形线圈形成的磁场出现不同，从而导致接收线圈移动到相邻发射线圈交接区域附近时的接收线圈磁链以及接收线圈感应电压发生较大波动，降低了无线电能传输系统的供电质量。

现有技术中为了解决无线电能传输系统经过不同分区的发射线圈时的接收电压波动，可以在接收端增加输出稳压DC/DC、或者动态调整发射线圈电流、或者在发射线圈的首尾部分绕制特殊形状和匝数的线圈等。但是，这些方法增加了控制硬件，需要较复杂的控制算法，也增加了发射线圈制作复杂度。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即不增加硬件或软件的情况下，常规的多矩形线圈分段供电导致接收线圈移动到相邻发射线圈交接区域附近时接收线圈磁链及感应电压波动较大的问题，本发明提供了一种无线电能传输系统的多矩形发射线圈，所述多矩形发射线圈包括N个首尾相接的矩形发射线圈和N-1个磁芯板；

所述N个收尾相接的矩形发射线圈中，第1个矩形发射线圈包括左平面弯折区、直线区和右平面弯折区，第i个矩形发射线圈包括左上下及平面弯折区、直线区和右平面弯折区，其中，i∈[2,N]；

所述第i个矩形发射线圈的左上下及平面弯折区设置于第i-1个矩形发射线圈的直线区右侧下面，作为重叠区；

所述重叠区的上方设置有所述磁芯板。

在一些优选的实施例中，所述多矩形发射线圈，其N个首尾相接的矩形发射线圈的直线区处于同一水平面。

在一些优选的实施例中，所述第i个矩形发射线圈的左上下及平面弯折区与直线区的交界线和所述第i-1个矩形发射线圈右平面弯折区与直线区的交界线重合，使第i-1个矩形发射线圈的右平面弯折区处于第i个矩形发射线圈的直线区。

在一些优选的实施例中，所述左平面弯折区、所述左上下及平面弯折区和所述右平面弯折区中的平面弯折，为半圆弧弯折、椭圆弧弯折、直线段配合上下两侧设定角度弯折中的一种。