| 专利名称： | 适用于电动汽车无线供电系统的增强型发射线圈 | ||
| 专利名称(英文)： | Suitable for wireless power supply system of the electric automobile enhanced transmitting coil | ||
| 专利号： | CN201510636183.0 | 申请时间： | 20150930 |
| 公开号： | CN105118644A | 公开时间： | 20151202 |
| 申请人： | 武汉大学 | ||
| 申请地址： | 430072 湖北省武汉市武昌区珞珈山武汉大学 | ||
| 发明人： | 王军华; 代中余 | ||
| 分类号： | H01F38/14; H01F27/28; H02J17/00 | 主分类号： | H01F38/14 |
| 代理机构： | 武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 42222 | 代理人： | 胡艳 |
| 摘要： | 本发明公开了一种适用于电动汽车供电系统的增强型发射线圈，包括从内向外顺次布置若干层共中心的螺旋形平面线圈，螺旋形平面线圈上覆盖电磁屏蔽辐射层；最内层的螺旋形平面线圈中心设有磁芯，磁性和螺旋形平面线圈形状相同；相邻层的螺旋形平面线圈分别采用绝缘导线向相反方向绕制获得；所有螺旋形平面线圈的首端相连，且所有螺旋形平面线圈的尾端相连。本发明将相邻层的螺旋形平面线圈反向并联，工作时相邻层的螺旋形平面线圈内电流方向相反，从而可增强发射电磁场；电磁屏蔽辐射层可用来约束发射线圈所产生的磁场单向传输，和反向并联的螺旋形平面线圈共同作用，可增强发射线圈的传输磁场，从而提高了传输距离和传输效率。 | ||
| 摘要(英文)： | The invention discloses a power supply system for electric automobile enhanced transmitting coil, including in sequence from inside to outside of the centre is arranged a plurality of layers of a spiral planar coil, helical flat coil electromagnetic shielding radiation is covered on; the innermost layer of the magnetic core is arranged at the center of the spiral planar coil, magnetic and the same shape as the spiral planar coil; spiral planar coil of the adjacent layer of the insulated wire are wound in the opposite direction to obtain; all spiral planar coil is connected with the first end, and is connected with the tail end of the spiral planar coil. In the invention, the adjacent layers are in reverse parallel spiral planar coil, the spiral of the adjacent layer plane of the opposite direction of current in the coil, thus can enhance the emitted electromagnetic field; electromagnetic shielding radiation emitted can be used to bound the magnetic field generated by the coil one-way transmission, and reverse and parallel spiral planar coil co-act, can enhance the transmission of the magnetic field of the transmitting coil, thereby improving the transmission distance and transmission efficiency. | ||
1.适用于电动汽车供电系统的增强型发射线圈，其特征是： 从内向外顺次布置若干层共中心的螺旋形平面线圈，螺旋形平面线圈上覆盖电磁屏蔽辐射层；最内层的螺旋形平面线圈中心设有磁芯，磁芯和螺旋形平面线圈形状相同；相邻层的螺旋形平面线圈分别采用绝缘导线向相反方向绕制获得；所有螺旋形平面线圈的首端相连，且所有螺旋形平面线圈的尾端相连。
2.如权利要求1所述的适用于电动汽车供电系统的发射线圈，其特征是： 所述的螺旋形平面线圈为跑道状螺旋形平面线圈、圆形螺旋形平面线圈、椭圆形螺旋形平面线圈或方形螺旋形平面线圈。
3.如权利要求1所述的适用于电动汽车供电系统的发射线圈，其特征是： 所述的电磁屏蔽辐射层材料为氧化铁、钢、铜、铝或导电聚苯胺那复合材料。
1.适用于电动汽车供电系统的增强型发射线圈，其特征是： 从内向外顺次布置若干层共中心的螺旋形平面线圈，螺旋形平面线圈上覆盖电磁屏蔽辐射层；最内层的螺旋形平面线圈中心设有磁芯，磁芯和螺旋形平面线圈形状相同；相邻层的螺旋形平面线圈分别采用绝缘导线向相反方向绕制获得；所有螺旋形平面线圈的首端相连，且所有螺旋形平面线圈的尾端相连。
2.如权利要求1所述的适用于电动汽车供电系统的发射线圈，其特征是： 所述的螺旋形平面线圈为跑道状螺旋形平面线圈、圆形螺旋形平面线圈、椭圆形螺旋形平面线圈或方形螺旋形平面线圈。
3.如权利要求1所述的适用于电动汽车供电系统的发射线圈，其特征是： 所述的电磁屏蔽辐射层材料为氧化铁、钢、铜、铝或导电聚苯胺那复合材料。
翻译：
技术领域
本发明属于无线供电系统发射线圈设计技术领域，尤其涉及一种适用于电动汽车供电系统的增强型发射线圈。
背景技术
电动汽车无线供电技术可以分为两种：第一种为感应磁耦合式无线供电技术，其利用电磁感应原理通过磁耦合方式对电动汽车进行能量供应，能量有效传输距离短，需将电动汽车停在合适位置与充电线圈对准才能进行能量传输，适合类似传统加油站的充电站等应用场合。第二种为谐振磁耦合式无线供电技术，其通过谐振器上电感与分布式电容发生谐振来传输能量，以对电动汽车进行能量供应，属于中等距离的能量传输方式，不需要车载共振线圈和电源共振线圈完全对准，适合于开发新型的充电模式，在电动汽车无线充电技术领域得到很大的关注。目前，电动汽车无线供电系统的传输效率有待进一步提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种可提高能量传输效率、适用于电动汽车供电系统的增强型发射线圈。
本发明采用如下技术方案：
适用于电动汽车供电系统的增强型发射线圈，其特点是：
从内向外顺次布置若干层共中心的螺旋形平面线圈，螺旋形平面线圈上覆盖电磁屏蔽辐射层；最内层的螺旋形平面线圈中心设有磁芯，磁芯和螺旋形平面线圈形状相同；相邻层的螺旋形平面线圈分别采用绝缘导线向相反方向绕制获得；所有螺旋形平面线圈的首端相连，且所有螺旋形平面线圈的尾端相连。
上述螺旋形平面线圈为跑道状螺旋形平面线圈、圆形螺旋形平面线圈、椭圆形螺旋形平面线圈或方形螺旋形平面线圈。
上述电磁屏蔽辐射层材料为氧化铁、钢、铜、铝或导电聚苯胺那复合材料。。
和现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
将相邻层的螺旋形平面线圈反向并联，工作时相邻层的螺旋形平面线圈内电流方向相反，从而可增强发射电磁场；内层螺旋形平面线圈中心设置的磁芯，可增强内层螺旋形平面线圈的磁通量；电磁屏蔽辐射层可约束发射线圈所产生的磁场单向传输；相邻层螺旋形平面线圈的反向并联、内层螺旋形平面线圈中心设置的磁芯和电磁屏蔽辐射层共同作用，可增强发射线圈的传输磁场，提高发射线圈的传输距离和传输效率。
附图说明
图1是本发明发射线圈的一种具体结构示意图；
图2为本发明发射线圈匹配的接收线圈的一种具体结构示意图。
图中，10-最外层螺旋形平面线圈，11-次外层螺旋形平面线圈，12-内层螺旋形平面线圈，13-磁芯，14-电磁屏蔽辐射层，15-线圈单元。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图，对本发明发射线圈作进一步说明。
本发明为一种增强型单向辐射式电磁场发射线圈，该发射线圈从内向外顺次布置有若干层共中心的螺旋形平面线圈，螺旋形平面线圈上覆盖电磁屏蔽辐射层；最内层的螺旋形平面线圈中心设有磁芯，相邻层的螺旋形平面线圈分别采用绝缘导线向相反方向绕制获得，即相邻层的两螺旋形平面线圈之一从内向外沿顺时针方向绕制，另一螺旋形平面线圈则从内向外沿逆时针方向绕制；所有螺旋形平面线圈的首端相连，且所有螺旋形平面线圈的尾端相连。
图1为发射线圈的一种具体结构示意图，从内向外顺次布置3层共中心的螺旋形平面线圈：最外层螺旋形平面线圈（10）、次外层螺旋形平面线圈（11）和内层螺旋形平面线圈（12），最外层螺旋形平面线圈（10）、次外层螺旋形平面线圈（11）和内层螺旋形平面线圈（12）上还覆盖电磁屏蔽辐射层（14），内层螺旋形平面线圈（12）中心设有磁芯（13）。
最外层螺旋形平面线圈（10）和次外层螺旋形平面线圈（11）的绕制方向相反，次外层螺旋形平面线圈（11）和内层螺旋形平面线圈（12）的绕制方向也相反。本具体实施方式中，最外层螺旋形平面线圈（10）是绝缘导线从内向外逆时针方向绕制获得，次外层螺旋形平面线圈（11）是绝缘导线从内向外顺时针方向绕制获得，内层螺旋形平面线圈（12）是绝缘导线从内向外逆时针方向绕制获得。将3层螺旋形平面线圈的首端相连，同时，也将3层螺旋形平面线圈的尾端相连。
上述首端即绕制线圈时绝缘导线的起始端，尾端即绕制线圈时绝缘导线的终点端，图1中端点A、A’、A’’分别为最外层螺旋形平面线圈（10）、次外层螺旋形平面线圈（11）和内层螺旋形平面线圈（12）的首端，端点B、B’、B’’分别为最外层螺旋形平面线圈（10）、次外层螺旋形平面线圈（11）和内层螺旋形平面线圈（12）的尾端。
由于相邻层的螺旋形平面线圈反向并联，工作时相邻层的螺旋形平面线圈内电流方向相反，使得相邻层的螺旋形平面线圈间的磁场方向相同，从而可增强发射电磁场；内层螺旋形平面线圈中心设置的磁芯，可增强内层螺旋形平面线圈的磁通量；电磁屏蔽辐射层可约束发射线圈所产生的磁场单向传输；相邻层螺旋形平面线圈的反向并联、内层螺旋形平面线圈中心设置的磁芯和电磁屏蔽辐射层共同作用，可增强发射线圈的传输磁场，提高发射线圈的传输距离和传输效率。
具体实施方式中，各层螺旋形平面线圈均为跑道状螺旋形平面线圈，其两端呈半圆形，中间部分呈矩形。最外层螺旋形平面线圈（10）由铜芯半径为4mm的绝缘铜线从内向外逆时针绕制获得，其两端半圆部分的内半圆和外半圆半径分别为1002mm、1078mm，中间矩形部分长2000mm、径向节距为20mm。次外层螺旋形平面线圈（11）由铜芯半径为4mm的绝缘铜线从内向外顺时针绕制获得，其两端半圆部分的内半圆和外半圆半径分别为676mm、752mm，中间矩形部分长2000mm，径向节距为20mm。内层螺旋形平面线圈（12）由铜芯半径为4mm的绝缘铜线从内向外逆时针绕制获得，其两端半圆部分的内半圆和外半圆半径分别为350mm、426mm，中间矩形部分长2000mm，径向节距为20mm。具体实施方式中，磁芯（13）也为跑道形，其两端半圆部分的半径为100mm，中间矩形部分长2000mm。
当然，上述仅为本发明发射线圈的一种具体实施方式，本发明并不限于此，发射线圈的层数、各层线圈的匝数、尺寸、形状和材质、以及磁芯材质和形状均可根据实际需求进行调整。
图2为本发明发射线圈匹配的接收线圈，该接收线圈为由若干线圈单元（15）构成的阵列线圈，线圈单元（15）为圆形螺旋形平面线圈，阵列线圈由6个线圈单元（15）绕1个线圈单元（15）构成。本具体实施方式中，各线圈单元由铜芯半径2mm的绝缘铜线从内向外顺时针绕制构成，各线圈单元内圆半径为150mm，外圆半径为188mm，径向节距为10mm。线圈单元的形状、尺寸、匝数、材质及排列方式并不限于上述，可依照实际情况进行调整。例如，线圈单元可以为三角形螺旋形平面线圈、圆形螺旋形平面线圈、正方形螺旋形平面线圈等，线圈单元也可以排列成三角形、圆形、正方形等。
为实现高效无线传能，应保证发射线圈和接收线圈的谐振频率保持一致。即可通过串联或并联电容的方式调整发射线圈和接收线圈的谐振频率，使两者的谐振频率一致。为有效降低电磁辐射影响，本发明中可使发射线圈和接收线圈调整后的谐振频率达到kHz级别，kHz级别频率为较低频率级别，可有效降低电磁辐射影响。
