[发明专利]一种渐宽渐开螺旋PCB谐振线圈的结构模型与优化方法

权利要求书

1.一种渐宽渐开螺旋PCB谐振线圈的结构，其特征在于，所述渐宽渐开螺旋PCB谐振线圈为双层或多层线圈，层间由过孔链接，分为内螺旋与外螺旋，根据过孔位置判断其螺旋方向，即过孔在最内匝为外螺旋，过孔在最外匝为内螺旋。

2.一种渐宽渐开螺旋PCB谐振线圈的模型，其特征在于，其等效电路，是由该线圈每匝布线等效为一个电感与一个电阻的串联，将两匝的布线与匝间介质等效为一个电容，同时根据过孔位置判断其螺旋方向，即过孔在最内匝为内螺旋，过孔在最外匝为外螺旋，最后根据结构画出等效电路。

3.一种渐宽渐开螺旋PCB谐振线圈的模型，其特征在于，其特征参数，由层数α，总匝数αN、匝周长li、每匝线宽wi、匝间距si(i指匝次，i<＝N)、覆铜厚度t、层间距d等参数决定，其中，线宽wi服务于“宽”，线间距si服务于“开”。

4.一种渐宽渐开螺旋PCB谐振线圈的模型，其特征在于，其数学模型，是该线圈的品质因数Q与特征参数的折算关系，首先列出品质因数Q与电阻R、电容C、电感L的函数关系：Q＝f(L,C,R)，随后列出电阻R、电容C、电感L与该线圈特征参数的函数关系：(Li,Ci,Ri)＝g(wi,si,li,αN,t,d)，最后得出数学模型：Q＝h(wi,si,li,αN,t,d)，其中线宽wi、线间距si、变化为重点。

5.一种渐宽渐开螺旋PCB谐振线圈的优化方法，其特征在于，使渐宽渐开螺旋PCB谐振线圈在特定谐振频率带宽内保持高Q值，同时在考虑尺寸等约束条件下，对其进行优化。

6.根据权利要求5所述的一种渐宽渐开螺旋PCB谐振线圈的优化方法，其特征在于，所述的特定谐振频率带宽，是工作频率点附近特定范围的带宽，通过无线电能传输系统中存在的频率分裂现象分析来确定。

7.根据权利要求5所述的一种渐宽渐开螺旋PCB谐振线圈的优化方法，其特征在于，所述的优化设计方法，首先根据约束条件设置参数变化区间，主要是线宽wi、线间距si的变化区间，通过权利要求4中所述的数学模型，利用数学中可用的多目标优化算法对Q值进行寻优。

8.根据权利要求5所述的一种渐宽渐开螺旋PCB谐振线圈的优化方法，其特征在于，所述的渐宽是指线宽wi由内向外逐渐变大，同时决定着层间分布电容值的变化；渐开是指线间距si由外向内逐渐变小，同时决定着匝间分布电容值的变化和总匝数的变化。