[發(fā)明專利]基于正交DD型線圈的無線供電耦合機(jī)構(gòu)及其參數(shù)設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110925388.6
• 申請日: 2021-08-12
• 公開（公告）號: CN113733942B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝詩云;楊奕;張路;周青山;李戀;熊山香
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶理工大學(xué)
• 主分類號: B60L53/12
• 分類號: B60L53/12;H02J50/12
• 代理公司: 重慶敏創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50253
• 代理人: 陳千

1.無線供電耦合機(jī)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計(jì)方法，用于基于正交DD型線圈的無線供電耦合機(jī)構(gòu)，該無線供電耦合機(jī)構(gòu)包括發(fā)射端和接收端，所述發(fā)射端包括層級設(shè)置的第一DD型發(fā)射線圈、第二DD型發(fā)射線圈、第一鐵氧體磁芯、第一屏蔽板，所述接收端包括層級設(shè)置的第一DD型接收線圈、第二DD型接收線圈、第二鐵氧體磁芯、第二屏蔽板；所述第一DD型發(fā)射線圈、所述第二DD型發(fā)射線圈、所述第一DD型接收線圈、所述第二DD型接收線圈采用相同的DD型線圈，所述DD型線圈由第一D型線圈和第二D型線圈串聯(lián)而成，所述第一D型線圈和所述第二D型線圈尺寸和匝數(shù)相同、繞向相反且相距d₁，0＜d₁≤300mm；所述第一鐵氧體磁芯與所述第二鐵氧體磁芯采用相同的方形鐵氧體板，所述方形鐵氧體板的中心與兩正交的DD型線圈的正交中心重合；

其特征在于，該參數(shù)設(shè)計(jì)方法包括步驟：

S1、設(shè)置所有D型線圈保持相同的尺寸和匝數(shù)；

S2、設(shè)置所述方形鐵氧體板的厚度h₂在一初始值，設(shè)置d₁逐漸增大，且所述方形鐵氧體板的邊長W₂跟隨d₁的增大而同步增大，記錄DD型線圈的自感、DD型線圈間的互感和系統(tǒng)等效耦合系數(shù)的變化情況，并根據(jù)該變化情況確定d₁的最優(yōu)值；

S3、設(shè)置h₂在所述初始值、d₁取其最優(yōu)值，設(shè)置W₂逐漸增大，記錄系統(tǒng)等效耦合系數(shù)的變化情況，并根據(jù)該變化情況確定W₂的最優(yōu)值；

S4、設(shè)置d₁取其最優(yōu)值、W₂取其最優(yōu)值，設(shè)置h₂逐漸增大，記錄系統(tǒng)等效耦合系數(shù)的變化情況，并根據(jù)該變化情況確定h₂的最優(yōu)值；

S5、設(shè)置所述無線供電耦合機(jī)構(gòu)的參數(shù)為：d₁取其最優(yōu)值、W₂取其最優(yōu)值、h₂取其最優(yōu)值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線供電耦合機(jī)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計(jì)方法，其特征在于：在所述步驟S2中，確定系統(tǒng)等效耦合系數(shù)最大時d₁的取值為其最優(yōu)值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線供電耦合機(jī)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計(jì)方法，其特征在于：在所述步驟S3中，確定系統(tǒng)等效耦合系數(shù)最大時W₂的取值為其最優(yōu)值。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線供電耦合機(jī)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計(jì)方法，其特征在于：在所述步驟S4中，結(jié)合系統(tǒng)等效耦合系數(shù)的變化情況和現(xiàn)實(shí)限制因素，確定系統(tǒng)等效耦合系數(shù)較大時h₂的取值為其最優(yōu)值。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線供電耦合機(jī)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計(jì)方法，其特征在于：

所述第一DD型發(fā)射線圈與所述第二DD型發(fā)射線圈正交疊置，所述第二DD型接收線圈與所述第二DD型接收線圈正交疊置，所述第一DD型發(fā)射線圈與所述第一DD型接收線圈同向相對。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線供電耦合機(jī)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計(jì)方法，其特征在于：通入所述第一DD型發(fā)射線圈與所述第二DD型發(fā)射線圈的兩路激勵電流，幅值相等且相位差90°，此時在所述第一DD型發(fā)射線圈與所述第二DD型發(fā)射線圈的正交疊合區(qū)域形成旋轉(zhuǎn)磁場。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線供電耦合機(jī)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述方形鐵氧體板的邊長為60～400mm，厚度為3～30mm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線供電耦合機(jī)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述第一DD型發(fā)射線圈連接在第一全橋逆變器和第一LCC發(fā)射補(bǔ)償電路所構(gòu)成的第一無線能量發(fā)射通道上；所述第二DD型發(fā)射線圈連接在第二全橋逆變器和第二LCC發(fā)射補(bǔ)償電路所構(gòu)成的第二無線能量發(fā)射通道上；所述第一DD型接收線圈連接在第一電容諧振網(wǎng)絡(luò)和第一全橋整流電路所構(gòu)成的第一無線能量接收通道上；所述第二DD型接收線圈連接在第二電容諧振網(wǎng)絡(luò)和第二全橋整流電路所構(gòu)成的第二無線能量接收通道上。