[發明專利]一種用于實現無線充電平面恒壓充電的發射線圈

有效

• 申請號: 201710300813.6
• 申請日: 2017-05-02
• 公開（公告）號: CN107146700B
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 劉明海;王圣明;胡朝陽;榮燦燦;路聰慧
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01F38/14
• 分類號: H01F38/14;H01F27/28;H02J50/10
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 張建偉;曹葆青

本發明公開了一種用于實現無線充電平面恒壓充電的發射線圈，包括金屬導線、線圈基板，發射線圈為多層平面方形的金屬導線，其特征是同一層內導線繞制方向相同，相鄰兩層線圈的繞制方向相反。發射線圈固定于線圈基板平面之上或者位于線圈槽內。由于此發射線圈由多層繞制方向不同的導線構成，合理設定發射線圈參數，可綜合調控發射線圈上方充電平面的磁場，實現均勻的磁場分布，由此實現充電平面內接受負載的恒壓穩定功率充電。本發明所提供發射線圈能有效降低無線充電平面內充電負載位置變化時的功率抖動，在電動汽車無線充電領域以及便攜式電子設備的無線充電平臺充電中具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及無線電能傳輸領域，具體地，涉及一種用于實現無線充電平面恒壓充電的發射線圈。

背景技術

傳統的電力輸送采用有線的方式實現(即利用電纜線作為傳輸媒介)，因此在電力的傳輸過程中不可避免的會產生傳輸損耗，同時線路老化、尖端放電等因素也易導致電火花，大大降低了設備供電的可靠性和安全性，縮短設備的使用壽命。一方面在礦場、海底等一些特殊場合，傳統的電纜線供電方式所產生這些缺點往往有時將是致命的，嚴重時會引起爆炸、火災及設備的損壞等，帶來了極大的安全隱患和經濟損失。這些問題都在呼喚一種脫離金屬導線的電能傳輸方式，即無線電能傳輸。實現無線電能傳輸將使人類應用電能更加寬廣、更加靈活。

無線電能傳輸(wireless power transfer，WPT)又稱為無線接觸式電能傳輸(contactless power transfer，CPT)，指的是電能從電源到負載的一種沒有經過電氣直接接觸的能量傳輸方式。人類從剛開始利用電能時就期待著一種能實現將電力能量無線輸送的方式。早在19世紀中后期，著名的電氣工程師尼古拉·特斯拉就提出了無線電能傳輸構想。受早期技術、財力等因素的限制，該技術僅僅局限于構想階段，但同樣為后來無線電能傳輸技術的發展繪制了美好的藍圖和奠定了一定的研究基礎。到20世紀80年代，以電磁感應耦合方式為主的非接觸能量傳輸技術開始被學者們關注，并逐漸應用到電動牙刷、手機、電動汽車等產品的無線供電中。但感應式無線電能傳輸技術對磁路的設計要求比較苛刻，導致傳輸距離較低(多在厘米范圍內)，導致該技術在大功率無線能量傳輸的應用中具有很大的局限性。

此后，經過漫長的科技發展，2007年，美國麻省理工學院的馬林·索爾賈?？私淌诤退难芯繄F隊在磁耦合諧振式無線電能傳輸領域取得重大突破。從此，磁耦合諧振式無線電能傳輸技術成為了研究熱點。磁耦合諧振無線電能傳輸技術(WPT/MRC)作為一種新興的中等距離無線電能傳輸技術，相較于傳統的感應式無線電能傳輸技術，由于具有傳輸距離遠、傳輸效率高等特點，成功開辟了無線電能傳輸技術的一個新方向，也促進了其在電動汽車、便攜式電子、智能家居、植入醫療器械等充電領域的應用和高速發展。目前，磁耦合諧振式無線能量傳輸技術已成為在國內外學術界、工業界乃至民間都備受關注的熱點技術，全球各國均投入大量的人力和物力資源，競相爭奪和搶占這一科技制高點。

較高的傳輸效率，穩定的功率輸出是無線輸電系統的關鍵。而在實際無線充電過程中。當電源輸出電壓一定時，兩線圈位置如果出現相對位置的改變，會引起充電系統負載電壓劇烈的變化。過高的充電電壓或者過低的充電電壓均極度不利于電池的恒壓充電，對電池會產生損害。由此可知，無線充電過程中，在一定充電平面內維持電池負載的恒壓充電顯得十分重要。

發明內容

針對上述缺陷，本發明提供了一種用于實現無線充電平面恒壓充電的發射線圈，旨在解決由于線圈位置變化引起的傳統無線充電平面內充電負載的充電電壓和功率抖動問題。

本發明提出的一種用于實現無線充電平面恒壓充電的發射線圈，為同一平面的多層方形螺旋狀的發射線圈，其中：

所述發射線圈(2)為單根金屬導線繞成；在同一平面內，導線按正方形軌跡，繞制成多層線圈；同一層線圈可以是多匝結構，同一層內各匝導線繞制方向相同；相鄰兩層線圈的繞制方向相反。