[發明專利]基于交疊線圈的雙傳能通道型高功率密度磁耦合機構

在審

• 申請號: 201911181646.3
• 申請日: 2019-11-27
• 公開（公告）號: CN112865327A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 朱春波;李振杰;逯仁貴;董帥
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02J50/10
• 分類號: H02J50/10;H02J50/40;H01F38/14;H01F27/28
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

本發明提出了基于交疊線圈的雙傳能通道型高功率密度磁耦合機構，所述磁耦合機構包括發射端和接收端，所述發射端與接收端均包括DD型線圈、方形線圈和磁芯，所述方形線圈、DD型線圈及磁芯由上至下依次鋪設，且所述方形線圈左右兩側相對DD型線圈的中線對稱，所述發射端中的DD型線圈中兩個線圈的電流方向相反，所述DD型線圈和方形線圈中均通有交變電流。本發明基于交疊線圈的雙傳能通道型高功率密度磁耦合機構，在特定面積時交疊線圈結構保證了發射端和接收端的高功率密度，并且構造了多個能量傳輸通道，不僅有助于提升耐壓和耐流等級，而且改善了系統的可靠性與容錯性。

技術領域

本發明涉及基于交疊線圈的雙傳能通道型高功率密度磁耦合機構，屬于無線電能傳輸技術領域。

背景技術

Benriah等人搭建了一套基于副邊dc-dc變換器實現功率調節的雙向無線充電系統，工作頻率為100kHz，傳輸距離為13.6cm，最大輸出功率和系統效率分別為15kW和90％，發射線圈與接收線圈均為圓形且尺寸均為60cm*60cm*2cm，參照圖1(a)所示。

Pevere等人設計了一套基于原邊Buck變換器調節輸出功率的串聯-串聯補償型無線充電系統，工作頻率為69kHz，傳輸距離為12cm，最大輸出功率為22kW，發射線圈與接收線圈均采用DD型且尺寸均為80cm*60cm，參照圖1(b)所示。

INTIS公司設計了一套30kW的無線充電系統，工作頻率為30kHz，傳輸距離為10cm，發射線圈與接收線圈均采用方形且尺寸分別為104.5cm*93cm*3.4cm與92cm*78.5cm*2.2cm，參照圖1(c)所示。Roman等人設計了一套基于SiC MOSFET組成的多模塊并聯逆變器或者可控整流橋的高功率密度且高度集成化無線充電系統，工作頻率為85kHz且傳輸距離為16cm時，最大輸出功率和系統效率分別為50kW和95.8％，發射線圈與接收線圈均為方形且尺寸均為38cm*63cm，參照圖1(d)所示。WAVE公司設計了一套基于副邊dc-dc變換器實現功率調節的無線充電系統，工作頻率為23.4kHz，傳輸距離為17.8cm，最大輸出功率和系統效率分別為50kW和90％。

綜上所述，為實現較大且可靠的功率傳輸，常用類型磁耦合機構不可避免的存在體積較大，從而導致其功率容量拓展性較差、容錯性較差以及模塊化程度較低等。因此，本發明所提基于交疊線圈的雙傳能通道型高功率密度磁耦合機構旨在解決上述問題。

發明內容

本發明提出基于交疊線圈的雙傳能通道型高功率密度磁耦合機構，其目的是為了解決現有常用的磁耦合機構體積較大、功率容量拓展性、容錯性較差以及模塊化程度較低的問題。

基于交疊線圈的雙傳能通道型高功率密度磁耦合機構，所述磁耦合機構包括發射端和接收端，所述發射端與接收端均包括DD型線圈、方形線圈和磁芯，所述方形線圈、DD型線圈及磁芯由上至下依次鋪設，且所述方形線圈左右兩側相對DD型線圈的中線對稱，所述發射端中的DD型線圈中兩個線圈的電流方向相反，所述DD型線圈和方形線圈中均通有交變電流。

進一步的，所述磁芯為骨架型磁芯。

進一步的，所述發射端和接收端鏡像設置。

本發明的主要優點是：本發明提出了基于交疊線圈的雙傳能通道型高功率密度磁耦合機構，在特定面積時交疊線圈結構保證了發射端和接收端的高功率密度，并且構造了多個能量傳輸通道，不僅有助于提升耐壓和耐流等級，而且改善了系統的可靠性與容錯性。

附圖說明

圖1為常用類型磁耦合機構示意圖，其中，圖1(a)為圓形磁耦合機構示意圖；圖1(b)為DD型磁耦合機構示意圖；圖1(c)為方形磁耦合機構示意圖；圖1(d)為高功率密度磁耦合機構示意圖；