一种无线能量传输装置的线圈制造方法及图纸

一种无线能量传输装置的线圈，包括可发出电磁能量的能量发送装置与可接收电磁能量的能量接收装置两部分。能量发送装置包括能量发送线圈（11）、发送端放大线圈（12）和发送端磁体（13）。能量接收装置包括能量接收线圈（21）、接收端放大线圈（22）和接收端磁体（23）。能量发送线圈（11）与发送端放大线圈（12）同心布置套装于同一平面上，两者相邻导线的中心线相隔一定距离，采用平面盘式螺旋松绕的结构形式进行绕制。接收端放大线圈（22）与能量接收线圈（21）同心布置套装放置于同一平面上，两者相邻导线的中心线相隔一定距离，采用平面盘式螺旋松绕的结构形式进行绕制。

【技术实现步骤摘要】
一种无线能量传输装置的线圈
[0001 ] 本专利技术涉及一种用于无线能量传输装置的线圈。
技术介绍
磁共振耦合式无线能量传输技术是美国麻省理工学院(MIT) Soljacic副教授领导的研究小组于2007年提出的一种突破性技术。这种无线能量传输方式基于磁场共振f禹合原理，使具有相同谐振频率的能量发送和接收线圈在激励源(激励源频率为此谐振频率)作用下产生电磁共振现象，以实现电能的高效传输。在验证实验中，MIT研究小组在相隔2m处成功点亮了一盏60W的电灯，效率约为40%。这种无线能量传输方式能够在中等距离上以较高效率传输大功率的电能，这一特点引起了国内外的研究机构、高新技术企业的广泛兴趣，许多基于这种技术的无线能量传输方案相继被提出，此技术也逐渐应用于电动汽车无线充电等大功率无线能量传输领域。无线能量传输装置中能量发送装置与能量接收装置之间的线圈互感耦合系数对于无线能量传输系统的工作功率与效率有很大的影响。目前无线能量传输装置的线圈结构多采用平面盘式并排密绕的形式，这种结构形式不能保证能量发送装置与能量接收装置之间的线圈互感耦合系数达到最优，无线能量传输系统的功率与效率受到了限制。其次，这种结构形式对于能量传输的距离以及能量发送端与能量接收端之间的水平位置偏差十分敏感，即当能量发送装置与能量接收装置之间的距离增大或发生水平位置偏移时，能量发送装置与能量接收装置之间的线圈互感耦合系数快速下降，影响系统的工作功率与效率。另夕卜，目前无线能量传输装置的线圈结构多缺少高导磁率特性的磁性材料对无线能量传输装置的磁路进行优化，能量发送装置与能量接收装置之间的线圈互感耦合系数较低，无线能量传输系统的工作功率与效率不高。中国专利CN102946156A “一种无线电力传输装置”的线圈没有使用高导磁率特性的磁性材料对无线能量传输装置的磁路进行优化，这样的线圈结构使能量发送装置与能量接收装置之间的线圈互感耦合系数较低，无线能量传输系统的工作功率与效率不高。中国专利CN102280945A “非接触供电装置”的线圈采用平面盘式并排密绕的线圈结构。这种线圈结构正如上文描述的，不能保证能量发送装置与能量接收装置之间的线圈互感耦合系数达到最优值，无线能量传输系统的功率与效率受到了限制。同时，随着传输距离增大或传输线圈间发生水平位置偏移，能量传输系统的功率与效率显著下降。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中能量发送装置与能量接收装置之间的线圈互感耦合系数低的缺点，以及平面盘式并排密绕的线圈结构对能量传输的距离以及能量发送端与能量接收端之间的水平位置偏差敏感的问题，提出一种新的无线能量传输装置线圈。为解决上述技术问题，本专利技术无线能量传输装置的线圈采取以下技术方案:本专利技术无线能量传输装置的线圈包括能量发送装置与能量接收装置两部分。能量发送装置包括能量发送线圈、发送端放大线圈和发送端磁体。能量接收装置包括能量接收线圈、接收端放大线圈和接收端磁体。能量发送装置中，所述的能量发送线圈和发送端放大线圈处于同一平面，构成能量发送端线圈组。能量接收装置中，所述的能量接收线圈和接收端放大线圈处于同一平面，构成能量接收端线圈组。能量发送端线圈组、能量接收端线圈组、发送端磁体以及接收端磁体彼此平行布置，能量发送端线圈组、能量接收端线圈组、发送端磁体和接收端磁体四者的中心位于同一中心轴线上，布置顺序依次为发送端磁体一能量发送端线圈组一能量接收端线圈组一接收端磁体。发送端磁体与能量发送端线圈组之间的距离，以及接收端磁体与能量接收端线圈组之间距离均小于20mm。能量发送端线圈组与能量接收端线圈组之间的距离在100mm至500mm之间。所述的发送端放大线圈采用平面盘式螺旋稀松绕制的形式，形状采用圆形或正多边形，由外至内绕制成圈，1^=5~15。由外至内，线圈的第一圈与第二圈导线的中心线之间的间距为DM，线圈的第二圈与第三圈导线的中心线之间的间距为Dli2，依次类推，线圈的第叫-1圈与第叫圈导线的中心线之间的间距为Dm，D1;…+D1;nl _lt)D1；1 ( D1；2 ? Dm35~0.65。札为圆形螺旋形的发送端放大线圈的半径或正多边形螺旋形的发送端放大线圈中心到外端点的距离。所述的能量发送线圈采用平面盘式螺旋稀松绕制的形式，能量发送线圈与发送端放大线圈两者同心布置于同一平面内，能量发送线圈与发送端放大线圈从外向内圈圈相间套装排布。能量发送线圈圈数为Π2，n2=l~6，并且n2小于叫，叫为发送端放大线圈的圈数。能量发送线圈第一圈导线的中心线与发送端放大线圈第一圈导线的中心线相隔距离为屯，能量发送线圈第二圈导线的中心线与发送端放大线圈第二圈导线的中心线相隔距离也为屯，以此类推，能量发送线圈第n2圈导线的中心线与发送端放大线圈第n2圈导线的中心线相隔距离为屯。由外至内，能量发送线圈的第一圈处于发送端放大线圈的第一圈与第二圈的空隙里，能量发送线圈的第二圈处于发送端放大线圈的第二圈与第三圈的空隙里，依次类推，能量发送线圈的第n2圈处于发送端放大线圈的第n2圈与第n2+l圈的空隙里。或者由外至内，能量发送线圈的第一 圈处于发送端放大线圈的第一圈的外侧，能量发送线圈的第二圈处于发送端放大线圈的第一与第二圈的空隙里，依次类推，能量发送线圈的第112圈处于发送端放大线圈的第n2 - 1圈与第n2圈的空隙里。所述的发送端磁体为平板状，或者为带中心孔的平板状。发送端磁体的外轮廓形状可以为圆形或正多边形。发送端磁体的外轮廓与能量发送端线圈组的外轮廓间的最小距离大于等于30mm,发送端磁体的平板厚度小于等于10mm。对于带中心孔平板状的发送端磁体，中心孔的形状可以为圆形或正多边形，圆形中心孔的半径或正多边形中心孔的中心到端点的距离小于等于25mm。所述的接收端放大线圈采用平面盘式螺旋稀松绕制的形式，形状采用圆形或正多边形，由外至内绕制成n3圈，n3=5~15。由外至内，线圈的第一圈与第二圈导线的中心线之间的间距为D3il，线圈的第二圈与第三圈导线的中心线之间的间距为D3,2，依次类推，线圈的第n3- 1圈与第~圈导线的中心线之间的间距为+D3;1 ( D3；2 ? 0^3^,03,^3=0.35~0.65。R3为圆形螺旋形的接收端放大线圈的半径或正多边形螺旋形的接收端放大线圈中心到外端点的距离。所述的能量接收线圈采用平面盘式螺旋稀松绕制的形式，能量接收线圈与接收端放大线圈两者同心布置于同一平面上，能量接收线圈与接收端放大线圈从外向内圈圈相间套装排布。能量接收线圈圈数为n4，n4=l?6，并且n4小于n3，n3为接收端放大线圈的圈数。能量接收线圈第一圈导线的中心线与接收端放大线圈第一圈导线的中心线相隔距离为d2，能量接收线圈第二圈导线的中心线与接收端放大线圈第二圈导线的中心线相隔距离也为d2，以此类推，能量接收线圈第n4圈导线的中心线与接收端放大线圈第n4圈导线的中心线相隔距离为d2。由外至内，能量接收线圈的第一圈处于接收端放大线圈的第一圈与第二圈的空隙里，能量接收线圈的第二圈处于接收端放大线圈的第二圈与第三圈的空隙里，依次类推，能量接收线圈的第n4圈处于接收端放大线圈的第n4圈与第n4+l圈的空隙里。或者由外至内，能量接收线圈的第一圈处于接收端放大线圈的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线能量传输装置的线圈，包括发出电磁能量的能量发送装置与接收电磁能量的能量接收装置两部分，其特征在于所述的能量发送装置包括能量发送线圈（11）、发送端放大线圈（12）和发送端磁体（13）；能量接收装置包括能量接收线圈（21）、接收端放大线圈（22）和接收端磁体（23）；能量发送线圈（11）和发送端放大线圈（12）处于同一平面，能量发送线圈（11）和发送端放大线圈（12）构成能量发送端线圈组；能量接收线圈（21）和接收端放大线圈（22）处于同一平面，能量发送线圈（11）和发送端放大线圈（12）构成能量接收端线圈组；能量发送端线圈组、能量接收端线圈组、发送端磁体（13）以及接收端磁体（23）彼此平行同心布置，布置顺序依次为发送端磁体（13）——能量发送端线圈组——能量接收端线圈组——接收端磁体（23）。

【技术特征摘要】
1.一种无线能量传输装置的线圈，包括发出电磁能量的能量发送装置与接收电磁能量的能量接收装置两部分，其特征在于所述的能量发送装置包括能量发送线圈(11)、发送端放大线圈(12)和发送端磁体(13);能量接收装置包括能量接收线圈(21)、接收端放大线圈(22)和接收端磁体(23);能量发送线圈(11)和发送端放大线圈(12)处于同一平面，能量发送线圈(11)和发送端放大线圈(12)构成能量发送端线圈组；能量接收线圈(21)和接收端放大线圈(22)处于同一平面，能量发送线圈(11)和发送端放大线圈(12)构成能量接收端线圈组；能量发送端线圈组、能量接收端线圈组、发送端磁体(13)以及接收端磁体(23)彼此平行同心布置，布置顺序依次为发送端磁体(13)——能量发送端线圈组——能量接收端线圈组——接收端磁体(23 )。2.根据权利要求1所述的无线能量传输装置的线圈，其特征在于所述的发送端磁体(13)与能量发送端线圈组之间的距离，以及接收端磁体(23)与能量接收端线圈组之间距离小于20mm。3.根据权利要求1所述的无线能量传输装置的线圈，其特征在于所述的发送端放大线圈(12)采用平面盘式螺旋稀松绕制的形式；发送端放大线圈(12)的形状为圆形或正多边形。4.根据权利要求3所述的无线能量传输装置的线圈，其特征在于所述的发送端放大线圈(12)由外至内绕制成化圈，1^=5~15 ;由外至内，发送端放大线圈(12)的第一圈与第二圈导线的中心线之间的间距为DM，发送端放大线圈(12)的第二圈与第三圈导线的中心线之间的间距为Dli2，依次类推，发送端放大线圈(12)的第ηι-1圈与第ηι圈导线的中心线之间的间距为 D1>nl _ p D1；sum-D1；i+D1；2+...+D1；nl _ j ；D1； j ^ D1；2 <…< D1；nl _ 1, D^^/Rj-0.35 ~0.65,?为圆形螺旋形的发送端放大线圈(12)的半径或正多边形螺旋形的发送端放大线圈 (12)中心到外端点的距离。5.根据权利要求1所述的无线能量传输装置的线圈，其特征在于所述的能量发送线圈(11)采用平面盘式螺旋稀松绕制的形式；能量发送线圈(11)由外至内绕制成Π2圈；能量发送线圈(11)与发送端放大线圈(12)两者同心布置套装于同一平面内，能量发送线圈(11)与发送端放大线圈(12)从外向内圈圈相间套装排布；能量发送线圈(11)第一圈导线的中心线与发送端放大线圈(12)第一圈导线的中心线相隔距离为屯，能量发送线圈(11)第二圈导线的中心线与发送端放大线圈(12)第二圈导线的中心线相隔距离也为屯，以此类推，能量发送线圈(11)第n2圈导线的中心线与发送端放大线圈(12)第n2圈导线的中心线相隔距离为屯；n2=l~6，并且n2小于n1；叫为发送端放大线圈(12)的圈数。6.根据权利要求5所述的无线能量传输装置的线圈，其特征在于由外至内，所述的能量发送线圈(11)的第一圈处于发送端放大线圈(12)的第一圈与第二圈的空隙里，能量发送线圈(11)的第二圈处于发送端放大线圈(12)的第二圈与第三圈的空隙里，依次类推，能量发送线圈(11)的第n2圈处于发送端放大线圈(12)的第n2圈与第n2+l圈的空隙里；n2=l~6,并且n2小于叫，rii为发送端放大线圈(12)的圈数。7.根据权利要求5所述的无线能量传输装置的线圈，其特征在于由外至内，所述的能量发送线圈的第一圈(11)处于发送端放大线圈(12)的第一圈的外侧，能量发送线圈的第二圈(11)处于发送端放大线圈(12)的第一与第二圈的空隙里，依次类推，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丽芳，胡伯雪，廖承林，陶成轩，朱庆伟，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：