一种多层线圈的新型绕制方法技术

一种多层线圈的新型绕制方法，属于无线供电技术领域。本发明专利技术解决了现有技术中线圈绕制方式为两层及两层以上时，线圈在垂直方向垛叠，且由于进出线位置的限制，会占用较大的夹层空间的问题，以及现有技术中的线圈绕制方式使得相邻匝间电压应力的最大值较大的问题。从最内层以顺时针方向或逆时针方向开始，或从最外层以顺时针方向或逆时针方向开始，进行叠层绕制；绕制完本列，沿上一匝线圈的同一上表面或下表面依次向相邻外层以顺时针方向或逆时针方向叠层绕制次匝，或沿上一匝线圈的同一上表面或下表面依次向相邻内层以顺时针方向或逆时针方向叠层绕制次匝；继续以相反的叠绕顺序绕制下一列，从线圈的最外层或最内层出线。从线圈的最外层或最内层出线。从线圈的最外层或最内层出线。

【技术实现步骤摘要】
一种多层线圈的新型绕制方法


[0001]本专利技术涉及一种多层线圈的新型绕制方法，属于无线供电


技术介绍

[0002]现有磁场耦合式无线供电技术，由于如线径(载流)和磁耦合机构的长宽、气隙等物理尺寸的交叉限制，导致其在平板线圈单匝绕制的情况下，互感不能满足需求或由于向内层绕制过程中造成的整体损耗增加和边际收益递减，导致单层密绕多匝线圈(匝数N≥10)的平板线圈方案显著劣于双层至多层叠绕式的平板线圈绕制方案。
[0003]如图9及图10所示，单层绕制的N匝线圈中，U表示为线圈两端的总电压应力，n表示同一层中线圈匝数(单层绕制的线圈中，N＝n，多层绕制的线圈中，当线圈层数为m时，N＝m
×
n)，当线圈匝间尺寸不具备数量级差异，电压应力近似均匀分散在匝间，具备相邻电气连接关系的(即某匝线圈的某一端和另一匝的某一端具备物理上的连接关系)匝间电压可计算为U/N。当绕制的m层线圈，其层间空间(上下)相邻匝间电压最小值可近似计算为U/m。
[0004]图11为图10的基于中心线，右侧单边线圈的剖面示意图，其中剖面示意图左侧表示内匝，右侧表示外匝，序号仅表示相邻线圈的关系：如第一匝为1、第二匝为2，以此类推；或第一匝为N、第二匝为N
‑
1，最后一匝为1。
[0005]但在如图12
‑
18为例的双层叠绕的方案下，橙色为第一层，绿色为第二层，红色为第三层(图12及图13线圈仅有两层，故不具备第三层)，两层线圈在垂直方向垛叠。且由于进出线位置的限制，会占用较大的夹层空间。例如：如图12的一种线圈绕制方式为：在第一层由外侧向内侧沿顺时针方向绕制一层线圈后，在第二层由内侧向外侧沿顺时针绕制第二层线圈；或者在第一层由内侧向外侧沿逆时针方向绕制一层线圈后，在第二层由外侧向内侧沿逆时针方向绕制第二层线圈，以实现同时从线圈外侧或里侧出线。其右侧单边线圈的剖面示意图如图14所示。
[0006]如图15的另一种线圈绕制方式为：在第一层由外侧向内侧沿顺时针方向绕制一层线圈后，经由中间过线层在第二层由外侧向内侧沿顺时针方向绕制第二层线圈，实现一层从线圈外侧出线，另一层从线圈中心经中间层出线，其右侧单边线圈的剖面示意图如图17所示。按照此种绕制方式，如图18所示，假设共10匝线圈(即N＝10)，绕制2层(即m＝2)，每层5匝(即n＝5)，层间空间(上下)相邻匝间电压最小值U
x
可近似计算为设电势在匝间均匀降落，设1匝进线端和10匝出线端间总电压应力为U，则上层或下层临匝间的电压应力(如序号1、2间)为上层和下层相同位置的匝间最大的电压应力(如序号1、6间)为以第一列为例，也可以序号计算为相邻斜方向匝间电压应力(如序号1、7之间)为即相邻斜方向匝间
电压应力略大于上下层间相同位置的电压应力，但由于其线圈中心距为上下相同位置匝间线圈的倍，故其归一化距离后电压应力可见，现有技术中的线圈绕制方式使得相邻匝间电压应力的最大值较大。

技术实现思路

[0007]本专利技术是为了解决现有技术中线圈绕制方式为两层及两层以上时，线圈在垂直方向垛叠，且由于进出线位置的限制，会占用较大的夹层空间的问题，以及现有技术中的线圈绕制方式使得相邻匝间电压应力的最大值较大的问题，进而提供了一种多层线圈的新型绕制方法。
[0008]本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
[0009]一种多层线圈的新型绕制方法，它包括如下步骤：首先从最内层以顺时针方向或逆时针方向开始，或首先从最外层以顺时针方向或逆时针方向开始，进行叠层绕制；绕制完本列后，沿上一匝线圈的同一上表面或下表面依次向相邻外层以顺时针方向或逆时针方向叠层绕制次匝，或沿上一匝线圈的同一上表面或下表面依次向相邻内层以顺时针方向或逆时针方向叠层绕制次匝；继续以相反的叠绕顺序绕制下一列，重复绕制直至第N匝线圈绕制完成后，从线圈的最外层或最内层出线，结束线圈绕制。
[0010]进一步地，当有N匝线圈排布为m层、每层为n匝时，其绕制次序的一侧单边剖面呈U形，其中，层数m及每层匝数n均取正整数，若层数m小于或等于每层匝数n，则m(n
‑
1)＜N≤mn。
[0011]进一步地，若N＜mn，则匝数到N为止。
[0012]进一步地，当m>1时，线圈总匝数N>10。
[0013]进一步地，当m>1时，n/m>5。
[0014]本专利技术与现有技术相比具有以下效果：
[0015]本申请通过调整线圈匝间绕制方式，降低了相邻匝间电压应力的最大值。
[0016]同时，通过本申请可以有效减少线圈叠层间走线交叉的数量，与现有技术中的叠层式绕制线圈的方式相比较，有效降低了线圈的绕制难度。如在双层线圈绕制时，N匝线圈仅需要在相邻上下层交叉一次，而无需要在相邻内外层和内外相邻的上下层交叉，极大地缩小了线圈的体积和绕制难度，减少绝缘材料占用的空间，提高了耦合机构的功率密度。
附图说明
[0017]图1为本申请的线圈排布方式示意图(以颜色示意层间关系)；
[0018]图2为本申请的线圈排布方式原理图(以颜色示意匝间绕制次序)；
[0019]图3为本申请线圈单侧绕制次序剖面示意图(n为奇数)；
[0020]图4为线圈单侧绕制次序剖面示意图(n为偶数)；
[0021]图5为线圈单侧排布方式原理图；
[0022]图6为线圈单侧排布方式剖面图(n为奇数)；
[0023]图7为线圈单侧排布方式剖面图(n为偶数)；
[0024]图8为采用本申请的绕制方式的双层线圈剖面图；
[0025]图9为现有技术中单层线圈排布方式立体示意图；
[0026]图10为现有技术中单层线圈排布方式平面示意图；
[0027]图11为现有技术中单层线圈绕制剖面示意图；
[0028]图12为现有技术中第一双层线圈排布方式原理图；
[0029]图13为现有技术中第一双层线圈排布方式示意图；
[0030]图14为图13所示的双层线圈单侧绕制次序剖面示意图；
[0031]图15为现有技术中第二双层线圈排布方式原理图；
[0032]图16为现有技术中第二双层线圈排布方式示意图；
[0033]图17为图16所示的双层线圈单侧绕制次序剖面示意图；
[0034]图18为现有技术中双层线圈剖面图。
具体实施方式
[0035]具体实施方式一：结合图1～18说明本实施方式，一种多层线圈的新型绕制方法，它包括如下步骤：首先从最内层以顺时针方向或逆时针方向开始，或首先从最外层以顺时针方向或逆时针方向开始，进行叠层绕制；绕制完本列后，沿上一匝线圈的同一上表面或下表面依次向相邻外层以顺时针方向或逆时针方向叠层绕制次匝，或沿上一匝线圈的同一上表面或下表面依次向相邻内层以顺时针方向或逆时针方向叠层绕制次匝；继续以相反的叠绕顺序绕制下一列，重复绕制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多层线圈的新型绕制方法，其特征在于：它包括如下步骤：首先从最内层以顺时针方向或逆时针方向开始，或首先从最外层以顺时针方向或逆时针方向开始，进行叠层绕制；绕制完本列后，沿上一匝线圈的同一上表面或下表面依次向相邻外层以顺时针方向或逆时针方向叠层绕制次匝，或沿上一匝线圈的同一上表面或下表面依次向相邻内层以顺时针方向或逆时针方向叠层绕制次匝；继续以相反的叠绕顺序绕制下一列，重复绕制直至第N匝线圈绕制完成后，从线圈的最外层或最内层出线，结束线圈绕制。2.根据权利要求1所述的一种多层线圈的新型绕制方法，其特征在于：当有N匝线圈排布为m层、每层为n匝时，其绕制次序的一侧单边剖面呈U形，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜金海，周星健，程连斌，赵梵丹，宋凯，张剑韬，朱春波，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：