用于无线电力传输的天线及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种用于无线电力传输的天线及其制造方法。所述天线包括由扁平导线在线圈平面(P)上盘绕而成的线圈，所述扁平导线的高度(H)大于所述扁平导线的宽度(W)。在所述线圈中，所述扁平导线的高度(H)的方向垂直于所述线圈平面(P)。在该天线中，感生磁场的方向几乎垂直于线圈平面(P)，各扁平导线沿磁场的方向呈细长形状，其受到磁场的照射面积较小，使得这种天线在高频工作状态下受邻近效应的影响较小，从而具有较高的品质因子，可以实现较高的传输效率。而且，由于该扁平导线的截面积较大，其内阻较小，有利于实现较大的传输功率和成本低廉的制造。

Antenna for wireless power transmission and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
用于无线电力传输的天线及其制造方法
本专利技术涉及无线电力传输
具体地，本专利技术涉及一种用于无线电力传输的天线，以及用于制造该天线的方法。
技术介绍
与传统有线传输方式不同，无线电力传输(wirelesspowertransfer，WPT)利用无线电实现非接触式电力传输。无线电力传输设备具有结构紧凑、操作方便、环境耐受性高等优点，广泛用于移动电子设备充电、高污染环境的供电等领域。但是，无线电力传输的功率和传输效率亟待提高。无论是基于电磁感应的短距离传输，还是基于电磁共振耦合的中距离传输，电感线圈形式的天线是必要的，其用作无线电波的发射器和/或接收器。因此，天线的结构和性能对无线电力传输的性能具有重要影响。电感线圈的品质因子Q(QualityFactor)用于评价电感线圈自身发生损耗的水平。具体而言，Q值越大表示线圈自身损耗越小。由于品质因子Q与线圈的内阻R成反比，因而，更低的线圈内阻有助于获得更高的传输效率。而且，更低的线圈内阻R还可以承载更大的激励电流，从而提高传输功率。可见，采用高Q值、低R值的电感线圈作为无线电力传输天线是有利的。为此，现有技术中已经提出采用绞线形成线圈。如图1A所示，绞线由大量线股扭转而成，线股的数量可以达到上百根，其中，每根绞线的直径十分精细。因此，无论是加工精细的线股和包漆、还是绞制工艺均十分复杂，这使得绞线线圈的成本十分高昂，不利于大规模使用。此外，虽然采用单根导线形成线圈可显著降低成本，如图1B所示圆形截面导线。但是，由于高频下显著的集肤效应和邻近效应，使得导线中的电流会集中在导线的表面，特别是集中在相邻匝的导线彼此相对的表面区域，这时导体得不到充分利用，使得线圈内阻R显著增大，品质因子Q降低，从而无法实现满意的无线电力传输性能。因此，实践中期望获得兼备高品质因子Q和低制造成本的无线电力传输天线。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术所造成的至少一个问题。更确切地，本专利技术的目的在于提供一种传输效率高、传输功率大、制造成本低廉的无线电力传输天线。为此，在本专利技术的一方面，提供了一种用于无线电力传输的天线，所述天线包括由扁平导线在线圈平面(P)上盘绕而成的线圈，所述扁平导线的高度(H)大于所述扁平导线的宽度(W)。在所述线圈中，所述扁平导线的高度(H)的方向垂直于所述线圈平面(P)。由于线圈沿线圈平面(P)平铺地延伸，使其感生磁场的方向几乎垂直于线圈平面(P)。本专利技术的扁平导体配置为沿该磁场方向呈现细长形状，使得导体受磁场的照射面相对较小，这使得该天线在高频工作状态下受邻近效应的影响较小，从而具有较高的品质因子，可以实现较高的传输效率。而且，由于该扁平导线的截面积较大，其内阻较小，有利于实现较大的传输功率和成本低廉的制造。可选地，所述扁平导线竖直地放置在所述线圈平面(P)上，并且，所述扁平导线在所述线圈平面(P)的垂直方向上的截面具有细长的形状。可选地，所述高度(H)和所述宽度(W)具有H>k*W的关系，其中，k等于或大于2。特别地，k越大，天线的性能越好。可选地，在所述线圈中，相邻匝的扁平导线之间设置有绝缘条。绝缘条采用纸、塑料等绝缘材料制成，其具有良好的弯折柔性，易于加工制造。进一步，所述绝缘条的宽度(T)限定相邻匝的扁平导线之间的间距(S)。并且，这一间距与所述扁平导线的宽度(W)相近，例如可以等于或大于所述扁平导线的宽度(W)。由此，在实践中，可以通过调节绝缘条的宽度(T)来控制扁平导线之间的间距(S)，或控制线圈的整体尺寸。另外可选地，所述扁平导线的全部或部分的外周涂覆有绝缘涂层。具有绝缘涂层的扁平导线易于盘绕加工，并且所获得的线圈的结构紧凑。可选地，所述线圈由绕制单体绕制，所述绕制单体包括彼此叠置的多个扁平导线，其中，所述多个扁平导线的高度(H)的方向均垂直于所述线圈平面(P)。这种包括多个扁平导线的绕制单体允许在线圈高度和匝数受限的情况下进一步减小每个扁平导线的宽度，提高H：W的比值，从而使得线圈具有更优的交流性能。可选地，所述线圈具有用于收纳铁芯的中间腔体。放置在中间腔体中的铁芯可以增强线圈电感。这一中间腔体可以具有方形、圆形、矩形、带有圆角的矩形等形状。相应地，围绕该中间腔体绕制而成的线圈也可以具有方形、圆形、矩形、带有圆角的矩形等形状的轮廓。可选地，所述线圈可以放置在导磁性材料(如铁氧体片)的底板上，用于减小不必要的磁辐射，并增强上侧的磁场强度。在本专利技术的另一方面，提供了一种制造用于无线电力传输的天线的方法，包括：提供扁平导线，该扁平导线的高度(H)大于其宽度(W)；以及，在线圈平面(P)中盘绕所提供的扁平导线以形成线圈。在所形成的线圈中，所述扁平导线的高度(H)垂直于所述线圈平面(P)。可选地，所述高度(H)和所述宽度(W)具有H>k*W的关系，其中，k等于或大于2。特别地，k越大，天线的性能越好。可选地，所述方法还包括：提供绝缘条，使得所述绝缘条的高度与所述扁平导线的高度(H)重叠；并且，所述形成线圈的步骤包括同时地盘绕所提供的扁平导线和绝缘条，使得所述绝缘条将邻近两匝扁平导线彼此绝缘开。可选地，在所述方法中，所述提供扁平导线包括提供其外周全部或部分地涂覆有绝缘涂层的扁平导线。可选地，在所述方法中，所述提供扁平导线步骤包括提供具有多个扁平导线的绕制单体，其中，所述多个扁平导线的高度(H)彼此重叠；并且，所述形成线圈的步骤包括将所提供的绕制单体盘绕形成所述线圈。在本专利技术的又一方面，提供了一种无线电力传输设备，其包括根据上文所述的天线。本专利技术还提供了一种车辆，其包括根据上文所述的无线电力传输设备。本专利技术还提供了一种磁感应加热装置，其包括根据上文所述的无线电力传输设备。附图说明现参考附图，其中各图示的目的仅在于显示某些示例性的实施例，而不旨在对本专利技术进行限制。在各附图中，相同的附图标记表示相同或相应的部分。各附图中的尺寸和比例也仅用于示意，而不应被解释为对本专利技术的缩限，这些尺寸可能相对于实际产品有所放大。在附图中：图1A是现有技术中的绞线天线的导线截面图；图1B是现有技术中的圆截面导线天线的导线截面图；图2是根据本专利技术的无线电力传输天线的扁平导线的示意性截面图；图3是根据一实施例的无线电力传输天线的示意性俯视图；图4是图3所示的实施例的沿线A-A的截面图；图5是根据另一实施例的无线电力传输天线的示意性俯视图；图6是图5所示的实施例的沿线B-B的截面图；图7是根据又一实施例的无线电力传输天线的绕制单体的截面图。具体实施方式下面将参考附图详细描述本专利技术的实施例，使得本领域普通技术人员可以容易地实现它们。然而，本专利技术还可以以许多不同形式实施，而不限于本文所述的实施例。为了清楚起见，省略了与描述本专利技术无关的部分。除非另有说明，本文所用的术语具有在本领域中的通常含义。在本文中，采用术语“左”、“右”、“上”、“下”描述附图中各部件的相对位置。这些术语和类似术语的使用仅用于方便描述，而不应理解为限制本专利技术的范围。在本专利技术中，使用扁平导线绕制感应线圈，以同时获得良好的品质因子和经济性。这种线圈可以用于无线电力传输设备的无线电发送或接收天线。包括这种天线的无线电力传输设备可以用于为移动电话、可穿戴设备、平板电脑等电子设备进行无线充电。特别地，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于无线电力传输的天线，其特征在于，所述天线包括由扁平导线在线圈平面(P)上盘绕而成的线圈，所述扁平导线的高度(H)大于所述扁平导线的宽度(W)；在所述线圈中，所述扁平导线的高度(H)的方向垂直于所述线圈平面(P)。

【技术特征摘要】
1.一种用于无线电力传输的天线，其特征在于，所述天线包括由扁平导线在线圈平面(P)上盘绕而成的线圈，所述扁平导线的高度(H)大于所述扁平导线的宽度(W)；在所述线圈中，所述扁平导线的高度(H)的方向垂直于所述线圈平面(P)。2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述扁平导线相对于所述线圈平面(P)竖直地放置，并且，所述扁平导线在所述线圈平面(P)的垂直方向上的截面具有细长的形状。3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述高度(H)和所述宽度(W)具有H>k*W的关系，其中，k等于或大于2。4.根据权利要求1～3中任一项所述的天线，其特征在于，所述线圈包括多个匝的扁平导线，每相邻两匝的扁平导线之间设置有绝缘条。5.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，所述绝缘条的厚度(T)限定每相邻两匝的扁平导线之间的间距(S)。6.根据权利要求1～3中任一项所述的天线，其特征在于，所述扁平导线的全部或部分的外周涂覆有绝缘涂层。7.根据权利要求1～3中任一项所述的天线，其特征在于，所述线圈由绕制单体绕制，该绕制单体包括彼此叠置的多个扁平导线，其中，所述多个扁平导线的高度(H)的方向均垂直于所述线圈平面(P)。8.根据权利要求1～3中的任一项所述的天线，其特征在于，所述线圈具有用于收纳铁芯的中间腔体。9.根据权利要求1～3中的任一项所述的天线，其特征在于，所述线圈放置在...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚斌，
申请(专利权)人：法雷奥舒适驾驶助手公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR