[發(fā)明專(zhuān)利]一種多繞組磁耦合接收線圈結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710098427.3
• 申請(qǐng)日: 2017-02-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106935388B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳為;鄭端端;陳慶彬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01F38/14
• 分類(lèi)號(hào): H01F38/14;H01F27/30
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

本發(fā)明涉及一種多繞組磁耦合接收線圈結(jié)構(gòu)，具體包括一環(huán)形磁芯、若干組繞組以及多路選通開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)；所述若干組繞組分為兩類(lèi)，第一類(lèi)包括大于等于3組的繞組，該第一類(lèi)繞組沿所述環(huán)形磁芯的截面繞制，用以耦合感應(yīng)與環(huán)形磁芯平面平行方向但任意角度的外部磁場(chǎng)；第二類(lèi)包括1組繞組，該第二類(lèi)繞組沿所述環(huán)形磁芯的磁環(huán)圓周繞制，用以耦合感應(yīng)與環(huán)形磁芯平面垂直方向的外部磁場(chǎng)；所述若干組繞組的端口通過(guò)一個(gè)多路選通開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)不同的選通連接后輸出，用以使得各個(gè)繞組的耦合感應(yīng)電壓相互疊加。本發(fā)明可以盡可能多的耦合感應(yīng)空間任意方向的磁場(chǎng)，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有平面化低矮的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁感應(yīng)式無(wú)線電能傳輸領(lǐng)域，特別是一種多繞組磁耦合接收線圈結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的磁耦合平面線圈的基本結(jié)構(gòu)如圖1、圖2以及圖3所示。其中，如圖1所示，主要有平面螺旋O形線圈、8字形線圈以及螺線管形線圈。為了增大接收側(cè)線圈位置偏移對(duì)磁耦合的影響，如圖2在圖1中 8字形線圈結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上疊加0形線圈。為了能夠接收不同方向的磁場(chǎng)，如圖3采用多個(gè)不同方向布置的正交繞組分別感應(yīng)不同方向的磁場(chǎng)，分別整流后在直流側(cè)串聯(lián)或并聯(lián)輸出。

但是，上述圖1的方案主要接收單一方向的磁場(chǎng)，主要應(yīng)用于發(fā)射側(cè)和接收側(cè)位置位于不同平行平面的位置且位置相對(duì)固定的場(chǎng)合，不能接收其它方向的磁場(chǎng)，還需要與發(fā)射側(cè)線圈結(jié)構(gòu)配合；圖2的方案應(yīng)用于接收側(cè)和發(fā)射側(cè)線圈存在一定相對(duì)橫向位置偏移的場(chǎng)合，以提高耦合系數(shù)，但同樣不能接收其他方向的磁場(chǎng)；圖3的結(jié)構(gòu)雖然采用多個(gè)線圈可以接收不同方向的磁場(chǎng)，但需要對(duì)應(yīng)多個(gè)接收側(cè)電路，不僅電路復(fù)雜，而且每個(gè)接收側(cè)電路由于輸出需要串聯(lián)或并聯(lián)，使得各個(gè)輸出電流或電壓被強(qiáng)迫一致，導(dǎo)致各個(gè)接收側(cè)電路互相影響，無(wú)法達(dá)到最佳阻抗匹配工作狀態(tài)。此外圖3的多線圈使得磁芯和線圈結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，高度高，不便于平面化應(yīng)用場(chǎng)合。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提出一種多繞組磁耦合接收線圈結(jié)構(gòu)，可以盡可能多的感應(yīng)空間任意方向的磁場(chǎng)，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有平面化低矮的特點(diǎn)。

本發(fā)明采用以下方案實(shí)現(xiàn)：一種多繞組磁耦合接收線圈結(jié)構(gòu)，具體包括一環(huán)形磁芯以及若干組繞組；所述若干組繞組分為兩類(lèi)，第一類(lèi)包括大于等于3組的繞組，該第一類(lèi)繞組沿所述環(huán)形磁芯的截面均勻分布繞制，用以耦合感應(yīng)與環(huán)形磁芯平面平行方向的任意角度的外部磁場(chǎng)；第二類(lèi)包括1組繞組，該第二類(lèi)繞組沿所述環(huán)形磁芯的磁環(huán)圓周繞制，用以耦合感應(yīng)與環(huán)形磁芯平面垂直方向的外部磁場(chǎng)；所述若干組繞組的端口通過(guò)一個(gè)多路選通開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)不同的選通連接，用以使得各個(gè)繞組的感應(yīng)電壓相互疊加。

進(jìn)一步地，所述繞組端口連接關(guān)系的確定通過(guò)分析法、試探法、測(cè)試法或替代法實(shí)現(xiàn)。

進(jìn)一步地，所述分析法適用于外部磁場(chǎng)方向已知的場(chǎng)合，事先分析出在所有外部磁場(chǎng)方向作用下的各繞組端口的串聯(lián)順序，根據(jù)所述的串聯(lián)順序確定選通開(kāi)關(guān)的接通或關(guān)斷，排除不必要的連接；當(dāng)某個(gè)已知方向的外部磁場(chǎng)作用時(shí)，通過(guò)選通相應(yīng)的開(kāi)關(guān)得到感應(yīng)電壓最大的繞組端口串聯(lián)順序。

進(jìn)一步地，所述試探法適用于外部磁場(chǎng)方向未知的場(chǎng)合，可以不通過(guò)判斷電壓極性來(lái)實(shí)現(xiàn)連接，首先將各組繞組端口通過(guò)任意一種串聯(lián)順序連接，從進(jìn)線端所在的繞組開(kāi)始，每次通過(guò)選通開(kāi)關(guān)切換相鄰兩個(gè)繞組間的連接端，比較二者的感應(yīng)電壓大小，如果切換后感應(yīng)電壓變大，則按照切換后的連接端進(jìn)行選通，如果切換后感應(yīng)電壓變小，則仍保持切換前的選通方式，如果切換前后感應(yīng)電壓并沒(méi)有發(fā)生變化，則切換前后的選通方式可任選其一，以此類(lèi)推，直到將所有繞組都串聯(lián)起來(lái)，便可得到空間內(nèi)某個(gè)方向磁場(chǎng)下的最大感應(yīng)電壓。