[发明专利]基于正交DD型线圈的无线供电耦合机构及其参数设计方法

权利要求书

1.无线供电耦合机构的参数设计方法，用于基于正交DD型线圈的无线供电耦合机构，该无线供电耦合机构包括发射端和接收端，所述发射端包括层级设置的第一DD型发射线圈、第二DD型发射线圈、第一铁氧体磁芯、第一屏蔽板，所述接收端包括层级设置的第一DD型接收线圈、第二DD型接收线圈、第二铁氧体磁芯、第二屏蔽板；所述第一DD型发射线圈、所述第二DD型发射线圈、所述第一DD型接收线圈、所述第二DD型接收线圈采用相同的DD型线圈，所述DD型线圈由第一D型线圈和第二D型线圈串联而成，所述第一D型线圈和所述第二D型线圈尺寸和匝数相同、绕向相反且相距d₁，0＜d₁≤300mm；所述第一铁氧体磁芯与所述第二铁氧体磁芯采用相同的方形铁氧体板，所述方形铁氧体板的中心与两正交的DD型线圈的正交中心重合；

其特征在于，该参数设计方法包括步骤：

S1、设置所有D型线圈保持相同的尺寸和匝数；

S2、设置所述方形铁氧体板的厚度h₂在一初始值，设置d₁逐渐增大，且所述方形铁氧体板的边长W₂跟随d₁的增大而同步增大，记录DD型线圈的自感、DD型线圈间的互感和系统等效耦合系数的变化情况，并根据该变化情况确定d₁的最优值；

S3、设置h₂在所述初始值、d₁取其最优值，设置W₂逐渐增大，记录系统等效耦合系数的变化情况，并根据该变化情况确定W₂的最优值；

S4、设置d₁取其最优值、W₂取其最优值，设置h₂逐渐增大，记录系统等效耦合系数的变化情况，并根据该变化情况确定h₂的最优值；

S5、设置所述无线供电耦合机构的参数为：d₁取其最优值、W₂取其最优值、h₂取其最优值。

2.根据权利要求1所述的无线供电耦合机构的参数设计方法，其特征在于：在所述步骤S2中，确定系统等效耦合系数最大时d₁的取值为其最优值。

3.根据权利要求1所述的无线供电耦合机构的参数设计方法，其特征在于：在所述步骤S3中，确定系统等效耦合系数最大时W₂的取值为其最优值。

4.根据权利要求1所述的无线供电耦合机构的参数设计方法，其特征在于：在所述步骤S4中，结合系统等效耦合系数的变化情况和现实限制因素，确定系统等效耦合系数较大时h₂的取值为其最优值。

5.根据权利要求1所述的无线供电耦合机构的参数设计方法，其特征在于：

所述第一DD型发射线圈与所述第二DD型发射线圈正交叠置，所述第二DD型接收线圈与所述第二DD型接收线圈正交叠置，所述第一DD型发射线圈与所述第一DD型接收线圈同向相对。

6.根据权利要求1所述的无线供电耦合机构的参数设计方法，其特征在于：通入所述第一DD型发射线圈与所述第二DD型发射线圈的两路激励电流，幅值相等且相位差90°，此时在所述第一DD型发射线圈与所述第二DD型发射线圈的正交叠合区域形成旋转磁场。

7.根据权利要求1所述的无线供电耦合机构的参数设计方法，其特征在于：所述方形铁氧体板的边长为60～400mm，厚度为3～30mm。

8.根据权利要求1所述的无线供电耦合机构的参数设计方法，其特征在于：所述第一DD型发射线圈连接在第一全桥逆变器和第一LCC发射补偿电路所构成的第一无线能量发射通道上；所述第二DD型发射线圈连接在第二全桥逆变器和第二LCC发射补偿电路所构成的第二无线能量发射通道上；所述第一DD型接收线圈连接在第一电容谐振网络和第一全桥整流电路所构成的第一无线能量接收通道上；所述第二DD型接收线圈连接在第二电容谐振网络和第二全桥整流电路所构成的第二无线能量接收通道上。