共振器和无线电力传输设备制造技术

提供了共振器和无线电力传输设备，所述共振器包括磁芯和线圈，其中，磁芯包括第一磁芯块和第二磁芯块，线圈缠绕在磁芯上，第一磁芯块包括第一部分和第一部分的侧面上的第二部分，第一部分的截面积大于第二部分的每个截面积，第二磁芯块包括第三部分和沿其纵向方向在第三部分的侧面上的第四部分，第三部分的截面积大于第四部分的每个截面积，而且线圈缠绕在第一部分和第三部分上。

【技术实现步骤摘要】

在此所述的实施方式总体上涉及共振器和无线电力传输设备，尤其涉及利用例如磁性线圈的共振器和利用所述共振器的无线电力传输设备。
技术介绍
在传统的电力传输设备中，为了加强抵抗初级侧线圈和次级侧线圈的左右方向上的位置偏移，以面对面的关系布置初级和次级侧共振器，其中，初级和次级侧共振器是用线圈缠绕的基本上扁平的磁芯。然而，由于磁芯的扁平表面的放大面积，出现了重量增加的问题。为了避免关于重量的缺陷，在传统的无线电力传输设备中，为了减小重量，各个线圈的磁芯涉及使用按一定间隔放置的多个磁芯，而且初级侧和次级侧是以面对面的关系设置的。用于补偿磁芯到磁芯间隙的磁力线是从缠绕有线圈的多个磁芯输出的，而且因此初级侧磁芯和次级侧磁芯被配置成充当具有放大尺寸的磁芯，在其尺寸当中包括磁芯到磁芯间隙。然而，在所述多个磁芯当中，磁通量在左右两端都大部分集中在磁芯的被线圈缠绕的部分上。由此，划分成多个磁芯可能造成磁芯截面积减小、集中程度下降和磁芯损耗增加的问题。出于以下将要说明的原因，磁芯损耗增加。通常，磁芯损耗，S卩，在AC磁场中利用磁性体作为磁芯的情况下的损耗被分成滞后损耗、涡流损耗和其它残余损耗。根据Steinmetz的经验公式，如果磁通量密度B在大约0.1-1特斯拉的范围内，那么滞后损耗与磁通量密度B的1.6次方成比例。另外，涡流损耗与磁通量密度B的2次方成比例。附带地，在大约MHz或者更高的频率，已知其它残余损耗增大。相应地，在利用例如IMHz或更低频率的情况下，其它残余损耗可被近似成比滞后损耗和涡流损耗小得多。在这种情况下，例如，如果磁芯的截面积减半并且如果近似成通过该磁芯的磁通量没有变化，那么磁通量密度增加成两倍，而且由此每单位截面积的磁芯损耗增加到大约2.56倍到4倍。甚至当关于整个磁芯的磁芯损耗考虑时，并且如果磁芯的截面积减半，也可以假设磁芯损耗增加到大约1.28倍到2倍。考虑当在多个磁芯中磁通量大部分集中在左右两侧磁芯被线圈缠绕的部分上时所产生的效果，预测磁芯损耗将进一步增加。此外，如果增加的磁通量密度达到一个高到足以造成磁性体磁饱和的值，那么问题就是磁性体的效果突然消失并且共振器的电感急剧减小。另外，如果线圈一直缠到邻近磁芯上端和下端的部分，那么，由于抗磁性，等效磁导率在临近上端和下端的位置会有很大程度的减小，并因此存在线圈的电感难以上升的问题。而且，采取面对面关系的磁芯块中没有绕组缠绕的部分被缩短，由此存在磁通环的路径被缩短从而减小耦合的问题。另一方面，在另一种传统的无线电力传输设备中，线圈块是按H形状布置的，以便提高初级侧线圈和次级侧线圈之间的耦合系数。然而，在这种情况下，线圈块的面积增加了，导致重量增加的问题。因此，传统的无线电力传输设备具有由于使用基本上扁的磁芯而使得缠绕有线圈的共振器的重量变重的问题。此外，如果为了减小重量而使用以一定间隔放置的多个磁芯，那么磁通量大部分集中在磁芯中左右两端缠绕有线圈的部分上，由此存在集中度下降和磁芯损耗上升的问题。而且，在把线圈一直缠到临近磁芯上端和下端的部分的情况下，由于抗磁性，等效磁导率在临近上端和下端的位置有很大程度的减小，并因此存在线圈电感难以上升的问题。还给出了其它问题，例如减小设备的尺寸、降低损耗、减小设备的厚度、减小整个设备的重量、简化热辐射机制、增加电力和减小损耗。
技术实现思路
根据第一方面，提供了一种共振器，包括:磁芯，包括第一磁芯块和第二磁芯块，第二磁芯块距离第一磁芯块一定间隔放置；以及线圈，在第一和第二磁芯块的横向方向上缠绕在所述磁芯上，其中，第一磁芯块包括第一部分和沿第一磁芯块的纵向方向在第一部分的侧面上的第二部分，以及，在与第一磁芯块的纵向方向正交的方向上，第一部分的截面积大于第二部分的每个截面积，其中，第二磁芯块包括第三部分和沿第二磁芯块的纵向方向在第三部分的侧面上的第四部分，以及，在与第二磁芯块的纵向方向正交的方向上，第三部分的截面积大于第四部分的每个截面积，以及其中，所述线圈被缠绕在第一磁芯块的第一部分和第二磁芯块的第三部分上。根据第二方面，提供了一种共振器，包括:磁芯；以及在第一方向上缠绕在所述磁芯上的线圈，其中，所述磁芯包括线圈缠绕在其上的第一部分、第二部分和第三部分，在第一部分的一个边缘，第二部分沿与第一方向不同的第二方向跨第一部分彼此面对，在第一部分的其它边缘，第三部分沿第二方向跨第一部分彼此面对，第一部分在第一方向上的截面积大于第二部分在第一方向上的每个截面积，而且大于第三部分在第一方向上的每个截面积。根据第三方面，提供了一种无线电力传输设备，包括:根据上述第一方面的初级侧共振器，被配置成从外部电力发送电路接收交流信号并且生成对应于所述交流信号的磁场；以及根据上述第一方面的次级侧共振器，被配置成与初级侧共振器以面对面的关系放置并且通过与初级侧共振器的磁耦合来接收所述交流信号。附图说明图1说明了根据第一种实施方式的共振器。图2示出了在把图1中说明的共振器应用到无线电力传输设备的初级侧共振器和次级侧共振器的情况下的布局的例子。图3示出了利用图1中说明的共振器的无线电力传输设备的框图。图4说明了减小磁芯块上端和下端厚度的配置。图5示出了在把图4中的共振器应用到初级侧共振器和次级侧共振器的情况下的布局。图6示出了其中与其它部分相比，线圈缠绕部分的宽度在线圈的左右侧向外放大的例子。图7示出了其中与其它部分相比，线圈缠绕部分的宽度在线圈的左右侧都放大的例子。图8示出了其中线圈缠绕部分在左右侧向内放大，而没有线圈缠绕的部分的宽度以锥形形状朝向上端和下端逐步变窄的例子。图9示出了其中线圈缠绕的部分在线圈的左右侧向外放大，而没有线圈缠绕的部分的宽度以锥形形状朝向上端和下端逐步变窄的例子。图10示出了其中线圈缠绕的部分在线圈的左右侧都放大，而没有线圈缠绕的部分的宽度以锥形形状朝向上端和下端逐步变窄的例子。图11说明了其中与其它部分相比，线圈缠绕部分的厚度以两阶逐步改变的例子。图12说明了其中与其它部分相比，线圈缠绕部分的厚度以三阶逐步改变的例子。图13说明了在与其它部分相比以三阶逐步改变线圈缠绕部分的厚度的情况下，关于上部和下部不对称地对配置进行改变的例子。图14示出了设置多个用线圈缠绕的位置的配置的例子。图15示出了一个例子，其中按锥形形状改变没有用线圈缠绕的向外部分的宽度，以便在左右磁芯块中朝向磁芯块的上端和下端逐步变窄。图16说明了把线圈缠绕部分集中在中心部分处具有指定长度的部分上的例子。图17示出了把鳍片添加到左右磁芯块的例子。图18示出了在与图17不同的方向上添加鳍片的例子。图19说明了把线圈缠绕部分集中在中心部分处具有指定长度的部分上并且在厚度方向上改变形状的配置的例子。图20说明了把线圈缠绕部分集中在中心部分处具有指定长度的部分上并且在厚度方向上改变形状的配置的另一个例子。图21示出了基于图19中的配置的耦合系数的增加效果。图22示出了基于图20中的配置的耦合系数的增加效果。图23示出了其中线圈截面是椭圆形的例子。图24示出了在线圈呈现最大曲率的部分放置磁芯块的例子。图25是由于添加第三磁芯块的电抗增加效果的第一解释图。图26是由于添加第三磁芯块的电抗增加效果的第二解释图。图27是由于添加第三磁芯块的电抗增加效果的第三解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种共振器，包括：磁芯，包括第一磁芯块和第二磁芯块，第二磁芯块距离第一磁芯块一定间隔放置；以及线圈，在第一和第二磁芯块的横向方向上缠绕在所述磁芯上，其中，第一磁芯块包括第一部分和沿第一磁芯块的纵向方向在第一部分的侧面上的第二部分，以及，在与第一磁芯块的纵向方向正交的方向上，第一部分的截面积大于第二部分的每个截面积，其中，第二磁芯块包括第三部分和沿第二磁芯块的纵向方向在第三部分的侧面上的第四部分，以及，在与第二磁芯块的纵向方向正交的方向上，第三部分的截面积大于第四部分的每个截面积，以及其中，所述线圈被缠绕在第一磁芯块的第一部分和第二磁芯块的第三部分上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：司城徹，山田亚希子，尾林秀一，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本;JP