交叠型无线充电线圈和多区域无线充电系统技术方案

公开了一种交叠型无线充电线圈和多区域无线充电系统，所述无线充电线圈的上层导线和下层导线交叠在空间中形成多个方形充电区域，相邻所述方形充电区域的磁通是串联关系。当导线通入交变电流，在方形的充电区域产生磁通，从而将能量传输到接收端电路。串联的磁通提高了磁场的高度，也提高了交叠型无线充电线圈与接收线圈之间的抗偏移能力。所述多区域感应式无线充电系统能实现多负载的无线充电，其发射线圈为所述交叠型无线充电线圈，使得接收线圈能在不同方形充电区域接收电能，并为负载供电。

【技术实现步骤摘要】
交叠型无线充电线圈和多区域无线充电系统
本专利技术属于无线充电
，尤其涉及交叠型无线充电线圈和多区域无线充电系统。
技术介绍
无线电能传输技术有三种基本形式：感应式无线电能传输技术、谐振无线电能传输技术、微波无线电能传输技术。感应式无线电能传输技术可以通过两种原理实现：一是基于电磁感应原理，发射线圈与接收线圈放置于非常近的距离，当发射线圈通入交变的电流，由此产生交变的磁场，交变的磁通在接收线圈上产生感应电动势，从而将电能传输到负载；二是基于电场耦合原理，通过两个可以分离的电容极板变化，实现能量的传输。谐振式无线电能传输技术也可以通过两种原理实现：一是基于磁谐振原理，在近场范围内，发射线圈与接收线圈均处于自谐振或者谐振状态，从而实现中距离的无线电能传输；二是基于电场谐振原理，通过两个带电感的可分裂电容极板处于谐振状态，实现电能的无线传输。微波式无线电能传输技术的基本原理是通过天线，将电能以微波的形式向空间发射，接收天线接收后转化为电能给负载供电，从而实现远距离的无线电能传输。磁耦合机构是感应式无线充电系统中原、副边能量耦合的关键元件，当前磁耦合机构的研究主要侧重在提高耦合能力、提高抗偏移能力、减少成本等方面。目前较为常用的磁耦合机构包括螺线管型线圈、圆形线圈、DD(doubleD)型线圈等。螺线管型线圈漏磁较大，不利于屏蔽，磁场利用率较低；圆形线圈较之于螺线管型线圈提高了系统效率，且易于设计，但是圆形线圈产生的磁场高度有限；DD型线圈通过相反的绕制方向，使得两线圈中心的磁通加强，有效提高了磁场的高度，提高了线圈之间的抗偏移能力，但是充电区域有限。
技术实现思路
本专利技术针对无线充电线圈因发生横向偏移导致传输效率下降问题，提出交叠型无线充电线圈和多区域无线充电系统，该交叠型无线充电线圈能实现接收线圈发生横向偏移后，系统保持高效率充电，并且能够实现多区域充电。根据本专利技术实施例的一方面，提供一种交叠型无线充电线圈，所述线圈的上层导线和下层导线交叠在空间中形成多个方形充电区域，相邻所述方形充电区域的磁通是串联关系。当导线通入交变电流，在方形的充电区域产生磁通，从而将能量传输到接收端电路。串联的磁通提高了磁场的高度，也提高了交叠型无线充电线圈与接收线圈之间的抗偏移能力。在一些示例中，所述多个方形充电区域排列成4行、4列。在一些示例中，所述多个方形充电区域排列成6行、6列。在一些示例中，所述导线为利兹线。根据本专利技术实施例的另一方面，提供一种多区域无线充电系统，该系统的发射线圈采用所述的交叠型无线充电线圈。所述多区域感应式无线充电系统能实现多负载的无线充电，由于发射线圈为交叠型无线充电线圈，交叠型无线充电线圈具有多个方形充电区域，接收线圈能在不同方形充电区域接收电能，并为负载供电。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。图1示出了根据本专利技术一实施例的多区域感应式无线充电系统结构图。图2示出了根据本申请一实施例的4×4排列交叠型无线充电线圈结构图。图3示出了根据本申请一实施例的6×6排列交叠型无线充电线圈结构图。具体实施方式图1示出了多区域感应式无线充电系统结构图，该系统包括高频逆变电源、原边补偿电路、发射线圈、n(n≥1)组接收线圈，n(n≥1)组副边补偿电路和n(n≥1)组整流滤波电路，每个整流滤波电路连接一个负载。交叠型无线充电线圈是多区域感应式无线充电系统的核心。交叠型无线充电线圈使用的导线是利兹线，上层利兹线导线与下层利兹线导线交叠在空间中形成多个方形的充电区域。图2示出了4×4排列交叠型无线充电线圈结构，图3示出了6×6排列交叠型无线充电线圈结构。图2中L1＝4×L2，线宽w远小于L1；图3中L3＝6×L4，线宽w1远小于L3。需要说明的是，本申请并不限定所述方形的充电区域的具体数量。依据电流的磁效应原理，在通入电流后，相邻的方形充电区域会产生不同方向的磁通。下面以4×4排列交叠型无线充电线圈结构举例解释磁场作用机理：交叠线圈通入电流后，利兹线围绕的方形区域会感应出磁通，其中由于充电区域1-2、充电区域4-7、充电区域9-10的电流方向能在空间上构成回路，所以该区域的磁力线分布较为密集；而由于充电区域3和充电区域8的电流方向不能在空间上构成回路，所以充电区域3和充电区域8的磁力线分布较稀疏。磁力线分布密集的地方磁场强度较大，依据法拉第电磁感应定律E＝NSdBdt，式中N为匝数，S为面积，B为磁感应强度，线圈感应电动势与磁感应强度成正比，因此交叠线圈磁力线密集的区域感应电动势较大，能量接收较多。为更为直观地看到4×4排列交叠型无线充电线圈8个较大磁场强度的充电区域，和6×6排列交叠型无线充电线圈18个较大磁场强度的充电区域，可在COMSOL有限元仿真软件中建立交叠型无线充电线圈模型，设置输入电流为参数，对交叠型无线充电线圈进行稳态仿真。接收线圈在这些较大磁场强度的充电区域接收能量，并将能量传递到负载，从而实现多区域无线充电。本专利技术所述的交叠型无线充电线圈，其相邻方形充电区域的磁通是串联关系。交叠型无线充电线圈串联磁通与相同面积的圆形线圈所产生的磁通相比较，提高了磁场的高度，有利于增强系统的抗偏移能力。当接收线圈发生横向偏移或者纵向偏移，接收线圈仍然保持高效率的能量传输。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交叠型无线充电线圈，其特征在于，所述线圈的上层导线和下层导线交叠在空间中形成多个方形充电区域，相邻所述方形充电区域的磁通是串联关系，当所述导线通入交变电流，在所述方形充电区域产生磁通，从而将能量传输到接收端电路，串联的磁通提高了磁场的高度，也提高了所述交叠型无线充电线圈与接收线圈之间的抗偏移能力。/n

【技术特征摘要】
1.一种交叠型无线充电线圈，其特征在于，所述线圈的上层导线和下层导线交叠在空间中形成多个方形充电区域，相邻所述方形充电区域的磁通是串联关系，当所述导线通入交变电流，在所述方形充电区域产生磁通，从而将能量传输到接收端电路，串联的磁通提高了磁场的高度，也提高了所述交叠型无线充电线圈与接收线圈之间的抗偏移能力。


2.根据权利要求1所述的交叠型无线充电线圈，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：常雨芳，吴锋，尹帅帅，李飞，唐杨，阎晟，黄文聪，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42