[實用新型]一種太極型無線電能傳輸線圈結構

有效

• 申請號: 201821147081.8
• 申請日: 2018-07-19
• 公開（公告）號: CN208797681U
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 李陽;劉柳;楊慶新;趙景太;董維豪;馬靖男;薛明
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J7/00;H02J5/00;H01F27/00;H01F27/28;H01F38/14
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司 12211
• 代理人: 楊慧玲

本實用新型公開了一種太極型無線電能傳輸線圈結構，發射線圈和接收線圈都為太極型線圈，所述太極型線圈即導線繞呈陰陽魚狀，以陰陽魚其中一條的尾部作為繞線起點，另一條的嘴部作為繞線終點。本實用新型磁場密度分布更加密集和柔和，使得該結構相較于“Double?D”線圈結構具有更好的傳輸性能，并且傳輸效率更高，傳輸距離更遠。

技術領域

本實用新型屬于無線電能傳輸領域，特別是涉及到一種太極型無線電能傳輸線圈結構。

背景技術

耦合機構是無線電能傳輸技術的重要組成部分，高品質的耦合線圈對無線電能傳輸系統的傳輸性能的影響是至關重要的，它的設計與優化對系統的傳輸效率、功率、傳輸距離等有著直接的影響。對于無線電能傳輸系統而言，耦合線圈在實際工作過程中其發射和接收部分之間存在很大的空氣氣隙，較高的漏磁會導致耦合性能下降，從而使得整個系統的傳輸效率大大下降，該現象在大功率傳能系統的應用中尤為明顯。為了提高WPT系統的傳輸效率，設計與優化耦合線圈的形狀和結構顯得尤為重要。有的學者對雙DD線圈和單極線圈進行研究。專注于線圈結構設計與拓撲結構設計相結合，以達到最大耦合系數和效率。在眾多線圈設計的研究中，采用了不同的評價標準與優化流程，進行了線圈設計與優化，使得線圈設計更為合理。但是，設計分析均基于一對一的兩線圈模型。

然而，無線充電系統中，耦合線圈的尺寸以及初級、次級兩線圈的距離等受到應用場合的限制。例如，應用于儲能式有軌電車或電動汽車中的無線充電系統線圈除了受到車身尺寸影響外，其初級線圈受到了軌距的限制，并且其車廂橫梁的尺寸也決定了次級線圈的大小。由于以上等因素限制兩線圈形狀和大小。而且初級和次級線圈自感值的增加會增加線圈匝數，從而增大串聯等效電阻，并增加系統損耗，因此初級、次級線圈的自感值受限，較難有效增加初級、次線圈的互感。除此之外，無線電能傳輸系統為軌道交通等大功率應用提供電能時，兩線圈模型很難實現大功率電能的非接觸傳輸。西南交通大學分析了雙初級線圈并繞的IPT系統，通過初級線圈產生磁場的疊加，實現IPT系統的大功率輸出。中科院研究了雙拾取線圈并聯結構WPT系統，研究了拾取線圈之間的互感對輸出功率的影響，并提出通過調整拾取側補償電容的方法使系統輸出功率不受拾取線圈間互感的影響。北京交通大學分析驗證的多拾取線圈間的互感將影響系統諧振頻率，降低IPT系統的輸出功率和工作效率。上述設計在增加線圈數量的基礎上，實現了高功率非接觸電力傳輸。但是，他們并沒有提高遠距離WPT系統的效率。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是提出一種太極型無線電能傳輸線圈結構，具有更好的傳輸性能，并且傳輸效率更高，傳輸距離更遠。

為達到上述目的，本實用新型的技術方案是這樣實現的：一種太極型無線電能傳輸線圈結構，包括發射線圈和接收線圈，所述發射線圈和接收線圈都為太極型線圈，所述太極型線圈即導線繞呈陰陽魚狀，以陰陽魚其中一條的尾部作為繞線起點，另一條的嘴部作為繞線終點；所述發射線圈的繞線起點和繞線終點作為線圈引線接入發射系統，所述接收線圈的繞線起點和繞線終點作為線圈引線接入接收系統。

進一步的，所述發射線圈為多匝的太極型線圈，并且串聯有電容補償電路。

進一步的，所述接收線圈為多匝的太極型線圈，并且串聯有電容補償電路。

進一步的，所述發射線圈與高頻信號發生器、功率放大器、電源側阻抗匹配電路共同構成發射系統。

進一步的，所述接收線圈與接收側負載共同構成接收系統。

進一步的，所述發射線圈與接收線圈為對稱結構或非對稱結構。

與現有技術相比，本實用新型具有如下的有益效果：