[發(fā)明專利]一種基于矩形截面利茲線的長方形跑道線圈的設(shè)計方法

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• 申請日: 2021-09-03
• 公開（公告）號: CN113690990A
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郝鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 楚山（深圳）新能源科技有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J50/00;H02J50/10;H02J50/70;H02J50/90
• 代理公司: 北京喆翙知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11616
• 代理人: 范國剛

本發(fā)明公開了一種基于矩形截面利茲線的長方形跑道線圈的設(shè)計方法，包括以下步驟：建立一個交變電磁場，檢測可能存在的接收端線圈；當接收端線圈接收到了該檢測能量，并傳給無線充電接收端模塊，接收端模塊中的無線通信單元與發(fā)射端模塊中的無線通信單元建立握手通信；接收端模塊線圈把該能量傳輸給接收端模塊，并傳輸給負載單元；通過觀察接收端傳給負載單元的能量是否能達到需求，或者在達到需求的情況下,效率值是否達到理想值，根據(jù)實際情況并做出處置；檢測以上情況中的線圈溫度是否在規(guī)定的范圍內(nèi)，并對兩種情況作出處置。本發(fā)明提供了一種能夠分析具體情況并做出正確處置的設(shè)計方法，避免了資源的浪費，縮短了設(shè)計周期。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子通信技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于矩形截面利茲線的長方形跑道線圈的設(shè)計方法。

背景技術(shù)

隨著無線充電技術(shù)在智能手機、藍牙耳機等消費電子產(chǎn)品領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,其便利性和安全性等特點被逐漸認可。目前，無線電能傳輸技術(shù)也逐漸被其他工業(yè)電子領(lǐng)域產(chǎn)品所應(yīng)用，如工業(yè)機器人等。然而，基于消費電子產(chǎn)品的小功率的無線充電應(yīng)用無法滿足工業(yè)電子產(chǎn)品，后者的功率是前者的數(shù)十倍，甚至數(shù)百倍，最高可到兆瓦級。

具體而言，上述技術(shù)上的無法滿足主要表現(xiàn)在，(i)線圈的感值過低,(ii)線圈之間的隔空要求復雜(如動態(tài)的隔空距離變化，動態(tài)的橫向錯位，以及動態(tài)的角度偏差，等)，(iii)系統(tǒng)電能傳輸?shù)男蕵O低，甚至無法達到相應(yīng)的輸出功率。

常用的有兩種線圈設(shè)計，即正方形線圈和圓形線圈。

前者，通過使線圈長和寬分別增加相同尺寸,即加大線圈面積,從而提高電感值,以及增大磁場耦合面積,最終提高發(fā)射與接收線圈的錯位冗余公差。它的優(yōu)點是發(fā)射與接收線圈在平行且垂直地面隔空中，長寬邊的錯位冗余公差基本相同都有所增加,但缺點是在部分場景中,基于該方法的接收線圈尺寸過大，無法安裝和使用。

類似的，圓形線圈設(shè)計時，通過加大線圈的直徑,同樣加大線圈面積從而提高電感值,以及增大磁場耦合面積,從而提高發(fā)射與接收線圈的錯位冗余公差。然而，相對于上述方形線圈，其缺點是低于正方形線圈四個方角位置的錯位距離，而且，接收線圈尺寸也往往超過了無線充電設(shè)備(如機器人)的可安裝尺寸。

另一方面，雖然目前市面上有一些跑道型線圈，但其使用的利茲線為橫截面為圓形。該類型線圈在實際中，仍無法滿足上述要求。

重新設(shè)計線圈模塊是解決上述問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其中，上述感值是線圈最直接的參數(shù)。一般而言，采用增粗線徑且增大線圈尺寸面積方式可一定程度上解決感值不夠的問題。不僅如此，還有助于提高發(fā)射與接收線圈間的錯位冗余公差,并降低線圈發(fā)熱?，F(xiàn)有的基于矩形截面利茲線的長方形跑道線圈的設(shè)計方法不能夠根據(jù)設(shè)計過程中出現(xiàn)的出現(xiàn)的情況作出分析，也沒有針對具體的情況作出具體的處置，依舊采用直線式設(shè)計思路，導致最終設(shè)計出來的產(chǎn)品不符合要求，從而需要返回設(shè)計過程的初始階段，重復進行，浪費較多的資源。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就是克服以上的技術(shù)缺陷，提供一種基于矩形截面利茲線的長方形跑道線圈的設(shè)計方法，采用情況判斷方法以及循環(huán)設(shè)計邏輯，能夠及時發(fā)現(xiàn)問題，并做出相應(yīng)的處置，在設(shè)計處符合要求的產(chǎn)品的同時還能減少資源的浪費。

為了解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種基于矩形截面利茲線的長方形跑道線圈的設(shè)計方法，包括以下步驟：

(1)步驟一：無線充電發(fā)射端模塊通電，發(fā)射端線圈不定期發(fā)射能量，建立一個交變電磁場，檢測可能存在的接收端線圈；

(2)步驟二：當接收端線圈處于發(fā)射端線圈所產(chǎn)生的交變電磁場內(nèi)，并接收到了該檢測能量，并傳給無線充電接收端模塊，在該能量的激活下，接收端模塊中的無線通信單元與發(fā)射端模塊中的無線通信單元建立握手通信；

(3)步驟三：通過發(fā)射端模塊線圈發(fā)射的既定能量被接收端模塊線圈接收到，并把該能量傳輸給接收端模塊，并進而傳輸給與接收端模塊相連的負載單元；