[发明专利]基于交叠线圈的双传能通道型高功率密度磁耦合机构

说明书

本发明提出了基于交叠线圈的双传能通道型高功率密度磁耦合机构，所述磁耦合机构包括发射端和接收端，所述发射端与接收端均包括DD型线圈、方形线圈和磁芯，所述方形线圈、DD型线圈及磁芯由上至下依次铺设，且所述方形线圈左右两侧相对DD型线圈的中线对称，所述发射端中的DD型线圈中两个线圈的电流方向相反，所述DD型线圈和方形线圈中均通有交变电流。本发明基于交叠线圈的双传能通道型高功率密度磁耦合机构，在特定面积时交叠线圈结构保证了发射端和接收端的高功率密度，并且构造了多个能量传输通道，不仅有助于提升耐压和耐流等级，而且改善了系统的可靠性与容错性。

技术领域

本发明涉及基于交叠线圈的双传能通道型高功率密度磁耦合机构，属于无线电能传输技术领域。

背景技术

Benriah等人搭建了一套基于副边dc-dc变换器实现功率调节的双向无线充电系统，工作频率为100kHz，传输距离为13.6cm，最大输出功率和系统效率分别为15kW和90％，发射线圈与接收线圈均为圆形且尺寸均为60cm*60cm*2cm，参照图1(a)所示。

Pevere等人设计了一套基于原边Buck变换器调节输出功率的串联-串联补偿型无线充电系统，工作频率为69kHz，传输距离为12cm，最大输出功率为22kW，发射线圈与接收线圈均采用DD型且尺寸均为80cm*60cm，参照图1(b)所示。

INTIS公司设计了一套30kW的无线充电系统，工作频率为30kHz，传输距离为10cm，发射线圈与接收线圈均采用方形且尺寸分别为104.5cm*93cm*3.4cm与92cm*78.5cm*2.2cm，参照图1(c)所示。Roman等人设计了一套基于SiC MOSFET组成的多模块并联逆变器或者可控整流桥的高功率密度且高度集成化无线充电系统，工作频率为85kHz且传输距离为16cm时，最大输出功率和系统效率分别为50kW和95.8％，发射线圈与接收线圈均为方形且尺寸均为38cm*63cm，参照图1(d)所示。WAVE公司设计了一套基于副边dc-dc变换器实现功率调节的无线充电系统，工作频率为23.4kHz，传输距离为17.8cm，最大输出功率和系统效率分别为50kW和90％。

综上所述，为实现较大且可靠的功率传输，常用类型磁耦合机构不可避免的存在体积较大，从而导致其功率容量拓展性较差、容错性较差以及模块化程度较低等。因此，本发明所提基于交叠线圈的双传能通道型高功率密度磁耦合机构旨在解决上述问题。

发明内容

本发明提出基于交叠线圈的双传能通道型高功率密度磁耦合机构，其目的是为了解决现有常用的磁耦合机构体积较大、功率容量拓展性、容错性较差以及模块化程度较低的问题。

基于交叠线圈的双传能通道型高功率密度磁耦合机构，所述磁耦合机构包括发射端和接收端，所述发射端与接收端均包括DD型线圈、方形线圈和磁芯，所述方形线圈、DD型线圈及磁芯由上至下依次铺设，且所述方形线圈左右两侧相对DD型线圈的中线对称，所述发射端中的DD型线圈中两个线圈的电流方向相反，所述DD型线圈和方形线圈中均通有交变电流。

进一步的，所述磁芯为骨架型磁芯。

进一步的，所述发射端和接收端镜像设置。

本发明的主要优点是：本发明提出了基于交叠线圈的双传能通道型高功率密度磁耦合机构，在特定面积时交叠线圈结构保证了发射端和接收端的高功率密度，并且构造了多个能量传输通道，不仅有助于提升耐压和耐流等级，而且改善了系统的可靠性与容错性。

附图说明

图1为常用类型磁耦合机构示意图，其中，图1(a)为圆形磁耦合机构示意图；图1(b)为DD型磁耦合机构示意图；图1(c)为方形磁耦合机构示意图；图1(d)为高功率密度磁耦合机构示意图；