[发明专利]一种充电设备可任意放置的无线充电线圈设计方法

摘要

本发明公开了一种充电设备可任意放置的无线充电线圈设计方法。本发明由N个单圈的圆形线圈并联组成；每个线圈上串联两个电容，各线圈间的电流比例就是各线圈所串联的电容值的比例；通过合理设定电容值的比例就能在发送线圈表面产生均匀磁场。发明采用的并联连接形式不仅可以产生更均匀的磁场，而且可以较为方便地通过调节线圈上所串联的电容，来满足离发送线圈不同高度处均匀磁场的要求。

主权项

1.一种充电设备可任意放置的无线充电线圈设计方法，其特征在于：发送线圈采用印刷电路板或绕制线圈实现，由N个单圈的圆形线圈并联组成；每个圆形线圈的半径r_n为nR/N，其中R为最外层的线圈半径，n=1,2…N；每个线圈上串联两个电容，电容的值的选择要求满足如下条件：在线圈工作频率下，电容阻抗远大于线圈的阻抗；此时，每个线圈上的电流主要由电容决定，由于这N个线圈是并联的，线圈两端的电压都相等，因此各线圈间的电流比例就是各线圈所串联的电容值的比例；为满足发送线圈表面能产生均匀磁场，各线圈间的电流比例通过如下方式得到：在离发送线圈表面高度为h处，选取半径p_i分别为(i-0.5)R/N的N个点；i=1,2…N，则发送线圈中的第n个线圈中的电流为单位电流大小时，对上述第i个点产生的垂直于发送线圈平面的磁场用a_ni表示，a_ni的表达式为0.5×10⁷(m/r_n/p_i)^0.5/p_i{p_iK[r_nm(2m)p_i]E/(22m)},其中K和E分别是以m为模数的第一类和第二类完全椭圆积分，m的表达式为4r_np_i/[(r_n+p_i)²+h²]；则所选取的N个点的垂直于发送线圈平面的磁场与N个线圈电流之间的关系可得到，用矩阵可表示为[B]=[A][J]；当所选取的N个点的垂直于发送线圈平面的磁场为均匀磁场时，即[B]中元素都相等时，可以得到N个线圈的电流矩阵[J]，[J]=[A]¹[B]，其中[A]¹是[A]的逆。