[發明專利]一種集成式耦合機構及補償線圈參數確定方法

在審

• 申請號: 202210344534.0
• 申請日: 2022-03-31
• 公開（公告）號: CN114977536A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 高欣芳;冉安杰;冀晨露;王義;楊中平;林飛
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J50/00
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 董越

本發明提供了一種集成式耦合機構及補償線圈參數確定方法，其中，集成式耦合機構包括：原邊線圈、副邊線圈、補償線圈、第一磁芯、第二磁芯，第一磁芯和第二磁芯相對設置，原邊線圈設置在第一磁芯上與第二磁芯相對的一面，副邊線圈設置在第二磁芯上與第一磁芯相對的一面；原邊線圈與副邊線圈相互之間為非對稱結構；補償線圈集成在原邊線圈上遠離第一磁芯的一面，補償線圈包括第一線圈和第二線圈，第一線圈設置在第二線圈內側，第一線圈和第二線圈反向串聯繞制。本發明中原邊線圈與副邊線圈為非對稱結構，抗偏移能力，補償線圈為分組反向串聯的形式，補償線圈的加入不會對諧振電容參數造成影響，同時又進一步提高了耦合機構的抗偏移能力。

技術領域

本發明涉及無線電能傳輸技術領域，具體涉及一種集成式耦合機構及補償線圈參數確定方法。

背景技術

在無線電能傳輸系統中，針對采用LCC/S補償拓撲的耦合機構，可以將原邊補償電感以平面線圈的形式集成到原邊線圈上面，補償線圈能夠與原邊線圈共用磁芯，該結構具有經濟性好、占用空間小及散熱效果好等優點。在現有的耦合機構中，只有在原邊線圈與副邊線圈保持相對時，才能有較大的輸出功率，當原邊線圈與副邊線圈的相對位置存在偏移時，原邊線圈與副邊線圈之間的互感下降，從而導致耦合機構的輸出功率和效率降低。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中當原邊線圈與副邊線圈的相對位置存在偏移時，原邊線圈與副邊線圈之間的互感下降，從而導致耦合機構的輸出功率和效率降低的缺陷，從而提供一種集成式耦合機構及補償線圈參數確定方法。

本發明第一方面提供了一種集成式耦合機構，包括：原邊線圈、副邊線圈、補償線圈、第一磁芯、第二磁芯，第一磁芯和第二磁芯相對設置，原邊線圈設置在第一磁芯上與第二磁芯相對的一面，副邊線圈設置在第二磁芯上與第一磁芯相對的一面；原邊線圈與副邊線圈相互之間為非對稱結構；補償線圈集成在原邊線圈上遠離第一磁芯的一面，補償線圈包括第一線圈和第二線圈，第一線圈設置在第二線圈內側，第一線圈和第二線圈反向串聯繞制。

可選地，在本發明提供的集成式耦合機構中，原邊線圈、副邊線圈、補償線圈各自為對稱結構。

可選地，在本發明提供的集成式耦合機構中，補償線圈與原邊線圈解耦；補償線圈與副邊線圈耦合。

可選地，在本發明提供的集成式耦合機構中，通過如下步驟確定第一線圈和第二線圈的邊長和匝數：獲取第一線圈和第二線圈的邊長和匝數分別取不同值時，補償線圈的自感、補償線圈與副邊線圈的互感、補償線圈與原邊線圈的互感、原邊線圈與副邊線圈的互感；若補償線圈的自感、補償線圈與副邊線圈的互感、補償線圈與原邊線圈的互感、原邊線圈與副邊線圈的互感滿足第一預設條件，則將當前第一線圈和第二線圈的邊長和匝數確定為集成式耦合機構中第一線圈和第二線圈的邊長和匝數。

可選地，在本發明提供的集成式耦合機構中，若補償線圈的自感、補償線圈與副邊線圈的互感、補償線圈與原邊線圈的互感、原邊線圈與副邊線圈的互感滿足第一預設條件，在執行將當前第一線圈和第二線圈的邊長和匝數確定為集成式耦合機構中第一線圈和第二線圈的邊長和匝數的步驟之前，還包括：確定以當前第一線圈和第二線圈作為補償線圈時，原邊線圈和副邊線圈在預設偏移范圍內，集成式耦合機構的輸出功率；若原邊線圈和副邊線圈在預設偏移范圍內，集成式耦合機構的輸出功率滿足第二預設條件，執行將當前第一線圈和第二線圈的邊長和匝數確定為集成式耦合機構中第一線圈和第二線圈的邊長和匝數的步驟。

可選地，在本發明提供的集成式耦合機構中，第一預設條件為：M_pr＝0，其中，L_r表示補償線圈的自感，M_rs表示補償線圈與副邊線圈的互感，M_ps表示原邊線圈與副邊線圈的互感，U_in表示輸出高頻交流電壓，P_out表示額定輸出功率，M_pr表示原邊線圈與補償線圈的互感。