传输线圈的性能增益结构及其设计方法技术

本发明专利技术公开了一种传输线圈的性能增益结构及其设计方法，接收模块与发射模块的结构相同且对称设置，接收模块包括绝缘材质的基板骨架，基板骨架上绕制有线圈，基板骨架仅保留用于支撑线圈的部分，基板骨架的其余部分挖空，基板骨架远离线圈的一则安装有磁隔板，磁隔板上均匀设有多个孔。本发明专利技术在提高线圈耦合传输效率的同时提高了线圈散热性能，增强了线圈模块的设计伸缩性、灵活性。灵活性。灵活性。

【技术实现步骤摘要】
传输线圈的性能增益结构及其设计方法


[0001]本专利技术属于无线电磁与能源
，涉及一种传输线圈的性能增益结构及其设计方法。

技术介绍

[0002]现有传输线圈大部分是用导体绕成线圈然后安置在电路板或者磁芯板上。集成行或者高频的线圈几乎都是直接用覆铜电路板制成。在实际应用中存在以下问题：其一，传输线圈接触PCB基板面积大，增大了基板“角正切损耗”（DF值）对线圈传输效率的影响，那么在统一设计距离下，线圈的耦合系数就会降低几个百分点。其二，发热问题；基板大多数是不导热塑料制成的，覆铜板有高频交流的话，会让基板累积因损耗产生的热，散热问题难以解决。
[0003]现有技术1（公布号CN110970209A的专利技术专利）公开了电路板上的贴片铜线上沿其线路固定有金属条或金属管，以克服线圈散热高的问题；但是传输线圈接触电路板面积大，依然存在影响线圈传输效率的问题。
[0004]现有技术2（公告号CN202126904U的技术专利）公开了一种基板骨架、无线电力传输系统的线圈装置，基板骨架包括同心圆方式连接在一起的直径相异的多个圆筒体，每相邻两个圆筒体间隔开以形成收容空间，所述收容空间构成供线材沿所述同心圆的轴线方向螺旋缠绕的绕线空间。这种线圈模块外型厚重，只适合大体型的系统，整体成本极高，制作复杂，高频损耗极大，适合低频kHz，不适合MHz和高频kHz。
[0005]现有技术3（公告号WOJP12000216的专利技术专利）用螺丝罐子和平面挖槽的方式给普通线圈做导向，罐子是高长的，难以集成至设备中当线圈模块。适合近距离和与其体型匹配的系统。平面挖槽的设计只适合低频，不适合高频。而且两个面夹住线圈，很可能压迫漆包线或者利兹线的绝缘外皮，造成系统故障。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本专利技术提供一种传输线圈的性能增益结构，在提高线圈耦合传输效率的同时提高了线圈散热性能，增强了线圈模块的设计伸缩性、灵活性，结构简单，便于制作，适用于高功率、高集成无线电能系统，解决了现有技术中存在的问题。
[0007]本专利技术的另一目的是，提供一种传输线圈的性能增益结构的设计方法。
[0008]本专利技术所采用的技术方案是，一种传输线圈的性能增益结构，接收模块与发射模块的结构相同且对称设置，接收模块包括绝缘材质的基板骨架，基板骨架上绕制有线圈，基板骨架仅保留用于支撑线圈的部分，基板骨架的其余部分挖空，基板骨架远离线圈的一则安装有磁隔板，磁隔板上均匀设有多个孔。
[0009]进一步的，所述基板骨架包括内部挖空的框架，框架内设有多个用于支撑线圈的筋骨，筋骨与线圈的环绕方向垂直，线圈与基板骨架接触的位置设有线圈固定装置。
[0010]进一步的，所述磁隔板与基板骨架平行，线圈的线圈间距小于等于磁隔板与线圈
的距离。
[0011]进一步的，所述孔为圆形、方形、棱形、椭圆形或心形。
[0012]进一步的，所述线圈为利兹线、铜管、铜条或者U型铜带。
[0013]进一步的，所述线圈的绕制形状为圆形、椭圆形、五角形或六角形。
[0014]进一步的，所述基板骨架采用内部挖空的PCB基板，线圈与基板骨架接触的位置通过铜皮与线圈焊接。
[0015]进一步的，所述磁隔板为导电金属板。
[0016]进一步的，所述磁隔板为铜板或铝板。
[0017]一种传输线圈的性能增益结构的设计方法，具体按照以下步骤进行：步骤1：在PCB基板的铜皮上刻印与线圈对应的轮廓；步骤2：保留PCB基板的筋骨以支撑线圈，其余面积挖空；步骤3：筋骨上的铜皮与线圈焊接；步骤4：在铜面上全面沉积银层。
[0018]本专利技术的有益效果是：本专利技术在提高线圈耦合传输效率的同时提高了线圈散热性能；本专利技术内部挖空的基板骨架为绝缘材质，能够降低基板骨架的角正切损耗，线圈金属面的近磁场对绝缘的损耗变小，磁场密度更高，提升了线圈的耦合传输效率；同时，内部挖空的基板骨架、带孔的隔磁板极大程度上增大了线圈与冷空气的接触面积并减小漏磁，提高了线圈散热性能，降低了工作温度，从而解决积热问题；尤其适用于高功率、高集成无线电能系统。
[0019]在结构工程方面来说，本专利技术线圈可以从筋骨之间的空隙大幅度获得电路板后部或侧部风冷，明显提高了线圈模块的设计伸缩性，设计灵活，这意味着系统设计者可以有更多的自由度来权衡各模块的集成，而不会因为现有线圈模块的效率门槛而限制了各种系统层面的可能性。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1是本专利技术实施例的结构示意图。
[0022]图2是本专利技术实施例中基板骨架的结构示意图。
[0023]图3是本专利技术实施例中线圈和基板骨架的组合示意图。
[0024]图4是本专利技术实施例发射模块的结构示意图。
[0025]图5是本专利技术实施例的S参数曲线图。
[0026]图6是本专利技术实施例工作状态磁场分布图。
[0027]其中，1.基板骨架，1.1.框架，1.2. 筋骨，1.3.固定结构，2.线圈，3.磁隔板，3.1.孔，4.发射模块，5.接收模块。
具体实施方式
[0028]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]无线传输的充电线圈，一般是电路板等级的设计，大部分为Qi或者用磁芯块拼成。本专利技术运用了筋骨架的方法，提高了线圈的各方面性能。
[0030]实施例1，一种传输线圈的性能增益结构，如图1所示，接收模块5与发射模块4的结构相同且对称设置。
[0031]如图2
‑
4所示，接收模块5包括绝缘的基板骨架1，基板骨架1上绕制有线圈2，基板骨架1包括内部挖空的框架1.1，框架1.1内设有多个用于支撑线圈2的筋骨1.2，筋骨1.2与线圈2的环绕方向垂直，线圈2与基板骨架1接触的位置设有固定结构1.3，基板骨架1远离线圈2的一则安装有磁隔板3，磁隔板3上均匀设有多个孔3.1。
[0032]磁隔板3与线圈2平行，加强磁场在传输方向上的增益，同时两板平行有利于加工设计。磁隔板3与线圈2绕制平面的距离大于等于线圈2的线圈间距，保证足够的磁场密度，如果磁隔板3与线圈2绕制平面的距离太小，影响磁场密度，降低耦合效率。
[0033]孔3.1为圆形、方形、棱形、椭圆形或心形，孔径3
‑
15mm；孔3.1优选圆形，电磁场的正负极从同一个点发出来的回路是圆形的。
[0034]本专利技术基板骨架1可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种传输线圈的性能增益结构，其特征在于，接收模块（5）与发射模块（4）的结构相同且对称设置，接收模块（5）包括绝缘材质的基板骨架（1），基板骨架（1）上绕制有线圈（2），基板骨架（1）仅保留用于支撑线圈（2）的部分，基板骨架（1）的其余部分挖空，基板骨架（1）远离线圈（2）的一则安装有磁隔板（3），磁隔板（3）上均匀设有多个孔（3.1）。2.根据权利要求1所述的一种传输线圈的性能增益结构，其特征在于，所述基板骨架（1）包括内部挖空的框架（1.1），框架（1.1）内设有多个用于支撑线圈（2）的筋骨（1.2），筋骨（1.2）与线圈（2）的环绕方向垂直，线圈（2）与基板骨架（1）接触的位置设有线圈固定装置（1.3）。3.根据权利要求1所述的一种传输线圈的性能增益结构，其特征在于，所述磁隔板（3）与基板骨架（1）平行，线圈（2）的线圈间距小于等于磁隔板（3）与线圈（2）的距离。4.根据权利要求1所述的一种传输线圈的性能增益结构，其特征在于，所述孔（3.1）为圆形、方形、棱形、椭圆...

【专利技术属性】
技术研发人员：李谦，
申请(专利权)人：西安电掣风云智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：