一种轻量化无线充电线圈制造技术

本发明专利技术涉及一种轻量化无线充电线圈，包括：用以接收交变磁场的接收线圈，其特征在于，所述接收线圈包括骨架，以及沿所述骨架轴向截面缠绕的导线，其中，骨架为一空心非金属材料的圆管，所述导线沿一定角度顺次缠绕于骨架外表面，其中，第一匝导线所在平面与最后一匝导线所在平面成正交关系，以使所述轻量化无线充电线圈同步接收到具有水平和垂直方向分量的磁通，所述相邻匝数的导线间各匝间距大于等于0；所述轻量化无线充电线圈应用于无人机时，所述接收线圈设置有两组，其中，第一组接收线圈设置于所述无人机起落架底部第一横管内，第二组接收线圈设置于无人机起落架底部与所述第一横管平行设置的第二横管内。一横管平行设置的第二横管内。一横管平行设置的第二横管内。

【技术实现步骤摘要】
一种轻量化无线充电线圈


[0001]本专利技术涉及无线充电领域，尤其涉及一种轻量化无线充电线圈。

技术介绍

[0002]无人机无线充电技术受到越来越多的关注，为了满足一定的传输功率与效率，现有的无人机无线充电接收端的尺寸与重量占整个无人机较大的一部分，这样不利于无人机整体性能，过重的接收端会带来无人机消耗更多的能量，续航能力大幅度下降；过大的接收端会占据无人机紧凑的内部空间或悬挂在无人机起落架上，会引起空气动力学的相关问题，也是不利于无人机执行任务期间的飞行且更容易暴露目标。现有的研究中为了实现无人机无线充电接收端紧凑化还不能牺牲过多的效率，铁氧体或柔性磁性材料被应用于减少漏磁损耗；这使得轻量化程度不够高，抗偏移性能不够好。
[0003]中国专利CN112233887B提供了一种无线充电线圈，包括：主体线圈，主体线圈为漆包铜线构成；至少一种设置在主体线圈绕制间隙内的填充线圈，填充线圈与主体线圈并联设置，且为漆包铜线构成，且构成填充线圈的漆包铜线含膜厚线径小于构成主体线圈的漆包铜线含膜厚线径，主体线圈及填充线圈并联后共同的内端部为起始端位，外端部为终止端位，起始端位及终止端位均用于与外部电路板电连接；在主体线圈的绕制间隙内设置填充线圈，提高了无线充电线圈的空间利用率，且无线充电线圈占有的空间不会增加，因此可以在不增加无线充电线圈厚度的前提下，减小线圈直流电阻、提升线圈的品质因子，使得无线充电线圈在轻薄的前提下，提高了充电效率。但是，仍未解决无线充电线圈轻量化程度不够高，抗偏移性能不够好的问题。
专利技术内容
[0004]为此，本专利技术提供一种轻量化无线充电线圈，可以节省空间并减轻装置重量，也可以减轻额外的线圈引起无人机飞行的空气阻力。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种轻量化无线充电线圈，包括用以接收交变磁场的接收线圈，所述接收线圈包括骨架，以及沿所述骨架轴向截面缠绕的导线，其中，骨架为一空心非金属材料的圆管，所述导线沿一定角度顺次缠绕于骨架外表面，其中，第一匝导线所在平面与最后一匝导线所在平面成正交关系，以使所述轻量化无线充电线圈同步接收到具有水平和垂直方向分量的磁通，以所述骨架的轴向中心线为旋转轴，缠绕上一匝所述导线至下一匝所述导线的匝间距大于等于0。
[0006]进一步地，所述轻量化无线充电线圈应用于无人机时，所述接收线圈设置有两组，其中，第一组接收线圈设置于所述无人机起落架底部第一横管内、第二组接收线圈设置于无人机起落架底部与所述第一横管平行设置的第二横管内。
[0007]进一步地，所述第一组接收线圈和第二组接收线圈的骨架的材质和尺寸及各所述导线的缠绕方式及匝数完全相同，第一组接收线圈与第二组接收线圈设置位置相互平行。
[0008]进一步地，所述接收线圈设置于所述无人机起落架底部横管时，第一组接收线圈
与第二组接收线圈间距为无人机起落架底部横管的间距，无人机起落架底部横管为轻量化无线充电线圈的外壳。
[0009]进一步地，所述第一组接收线圈的感应电压U1和所述第二组接收线圈的感应电压U2的平均值能够集中分布在区间内，其中，表示在所述第一组接收线圈感应电压最大值和感应电压最小值的平均值，
△
U表示感应电压的允许离散范围。
[0010]进一步地，在接收线圈所在区域建立空间直角坐标系，接收线圈能够同时接收到来自X轴方向和Z轴方向的磁通分量，接收到Y轴方向的微量磁通忽略不计。其中，所述X轴方向表示横轴方向，所述Y轴方向表示纵轴方向，所述Z轴方向表示垂直于X轴与Y轴所在平面的方向。
[0011]进一步地，所述接收线圈接收端对应接收到的磁通量Φ能够近似为各匝所在闭合平面穿过的各分量磁通量Φ
i
之和，之和，其中，B
x
表示无人机在充电状态下所述接收线圈所在磁场x轴方向的磁通分量，B
z
表示无人机在充电状态下所述接收线圈所在磁场z轴方向的磁通分量，i表示第i匝，S
i
表示第i匝导线围成的面积，θ表示第i匝导线与第i+1匝之间的角度，n表示所述导线的缠绕匝数。
[0012]进一步地，所述接收线圈的感应电压值Ur与接收线圈所在磁场的磁场角频率ω成正比，其中，Ur＝j
×
ω
×
φ，j表示向量的复平面方向分量。
[0013]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于，与传统螺旋管式线圈或平面线圈相比，在达到同样接收磁场效果下，所述轻量化无线充电线圈线圈不需要铁氧体辅助拢磁，实现节省了铁氧体重量达到轻量化效果；经过实验对比，达到同样接收磁场效果下，体积小于螺线管式接收线圈或平面螺旋线圈，达到了小型化的效果；将所述轻量化无线充电线圈内置于起落架脚管内，更贴近充电发射平台进而增强了耦合系数，减小发射磁场高度，避免对无人机核心控制系统电路的电磁干扰；该线圈可同时接收两个维度方向上的电磁场分量，尤其是当无人机降落位置不精准时，该线圈依然可以接收足够磁通量保证无人机无线充电系统传输效率与传输功率；本专利技术设置所述轻量化无线充电线圈隐藏到无人机起落架管内，有利于外观以及减少飞行阻力。
[0014]尤其，本专利技术设置所述第一组接收线圈和所述第二组接收线圈的尺寸、材质、导线缠绕匝数及缠绕方式均相同，能够保证该二者接收交变磁场的能力相同，进而保证无线充电的稳定性。
[0015]尤其，本专利技术体积占比小，能够提升整机性能与可靠性，减少无人机额外的能量损耗，同时也不会引起较大的空气阻力；本专利技术将所述轻量化无线充电线圈内置于起落架脚管内，更贴近充电发射平台进而增强了耦合系数，减小发射磁场高度，防止对无人机核心控制系统电路的电磁干扰。
[0016]尤其，本专利技术能够使所述第一组接收线圈和第二组接收线圈的感应电压在与发射线圈耦合状态下发生相对位置偏移时能保持在一个较为稳定的数值，进而保证充电过程中传输效率的稳定；本专利技术通过设置感应电压的允许离散范围，能够根据所述轻量化无线充电线圈感应电压的稳定性，对其位置、所述骨架的构成尺寸、材质及所述导线匝数进行调整，进而满足轻量化无线充电线圈的使用要求。
[0017]尤其，本专利技术基于毕奥萨法尔定律分析所述轻量化无线充电线圈的工作原理，轻
量化无线充电线圈可同时接收两个维度方向上的电磁场分量，尤其是当无人机降落位置不精准进而导致轻量化无线充电线圈与发射线圈相对位置偏移较大时，该轻量化无线充电线圈依然可以接收足够磁通量保证无人机无线充电系统传输效率与传输功率。
附图说明
[0018]图1为本专利技术实施例轻量化无线充电线圈示意图；
[0019]图2为本专利技术实施例轻量化无线充电线圈接收到的充电发射平台在Z方向和X方向产生的磁通分量示意图；
[0020]图3为本专利技术实施例轻量式无线充电线圈处于耦合状态的磁场分布图。
具体实施方式
[0021]为了使本专利技术的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本专利技术作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轻量化无线充电线圈，其特征在于，包括用以接收交变磁场的接收线圈，所述接收线圈包括骨架，以及沿所述骨架轴向截面缠绕的导线，其中，骨架为一空心非金属材料的圆管，所述导线沿一定角度顺次缠绕于骨架外表面，其中，第一匝导线所在平面与最后一匝导线所在平面成正交关系，以使所述轻量化无线充电线圈同步接收到具有水平和垂直方向分量的磁通，以所述骨架的轴向中心线为旋转轴，缠绕上一匝所述导线至下一匝所述导线的匝间距大于等于0。2.根据权利要求1所述的轻量化无线充电线圈，其特征在于，所述轻量化无线充电线圈应用于无人机时，所述接收线圈设置有两组，其中，第一组接收线圈设置于所述无人机起落架底部第一横管内、第二组接收线圈设置于无人机起落架底部与所述第一横管平行设置的第二横管内。3.根据权利要求2所述的轻量化无线充电线圈，其特征在于，所述第一组接收线圈和第二组接收线圈的骨架的材质和尺寸及各所述导线的缠绕方式及匝数完全相同，第一组接收线圈与第二组接收线圈设置位置相互平行。4.根据权利要求3所述的轻量化无线充电线圈，其特征在于，所述接收线圈设置于所述无人机起落架底部横管时，第一组接收线圈与第二组接收线圈间距为无人机起落架底部横管的间距，无人机起落架底部横管为轻量化无线充电线圈的外壳。5.根据权利要求4所述的轻量化无线充电线圈，其特征在于，所述第一组接收线圈的感应电压U1和所述第二组接收线圈的感应电压U2的平均...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹鹏程，
申请(专利权)人：鹏讯科技大连有限公司，
类型：发明
国别省市：