[发明专利]能量发射线圈的绕线方法及多级导轨无线能量传输系统

说明书

本发明公开了一种能量发射线圈的绕线方法及多级导轨无线能量传输系统，包括以下步骤：S1:根据应用场景确定主线圈的尺寸参数并在第一平面上按第一绕向绕制成矩形的主线圈；S2：在所述主线圈中间空白区域内并沿着主线圈的长度方向按所述第一绕向依次绕制N个矩形的补偿线圈；S3：在左右两端翻折段之间的主线圈下方垫设磁芯，并将左右两端翻折段对应位置的主线圈和补偿线圈翻折至所述磁芯的下表面。当利用发射装置组成发射导轨时，相邻两个能量发射线圈的端部可以形成一个近似矩形的线圈，使得二者磁场方向统一，弱化了反向磁场，表现为在两个相邻能量发射线圈的交接区域互感值更大，从而有效克服能量发射线圈左右两端引起的互感衰落问题。

技术领域

本发明涉及无线能量传输技术，具体地说，涉及一种能量发射线圈的绕线方法及多级导轨无线能量传输系统。

背景技术

动态无线充电系统是指在电动设备的运动过程中，能够对其实现无线充电的无线能量传输系统，电动汽车无线充电系统则是一种典型应用。

在动态充电系统中，通常使用两种磁耦合方案实现。一种是长导轨式结构，另一种是分段式导轨结构所示。长导轨结构由在拾取端移动方向上且尺寸比拾取线圈长得多的线圈构成。相反，短导轨结构由一系列线圈组成，这些线圈的大小与拾取线圈相同。主要基于方便为多辆电动汽车同时供电和较少的地面供电设备数量需求两个原因，对长导轨结构展开了研究。但是，长导轨结构必然会导致发射端和拾取端之间的耦合系数非常小。长距离的发射端线圈同时也必然会产生很大的寄生电阻。以上两个致命的缺点会导致系统效率较低和严重的电磁干扰问题。相反地，分段式导轨结构使其自身只提供与拾取线圈实际耦合的部分，这有助于提高能量传输效率以及避免来自非耦合轨道部分的电磁场辐射。因此，分段式导轨结构通常被采用作为动态无线充电系统的电磁耦合方案。

尽管采用分段式导轨结构的动态无线充电系统具有很多优点，但是仍然有一些问题和挑战有待解决。由于拾取端与发射端之间的耦合程度随着拾取端的移动而变化，甚至会跌落至零，因此在拾取端沿着轨道移动时，其输出功率会发生波动和跌落，使得拾取线圈取电极不均匀，严重影响负载的使用。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明首先提供一种能量发射线圈的绕线方法，能够减弱能量传输的波动和跌落，缓解端部电流对互感的影响。基于前述绕线方法，本发明还提供了一种传输稳定，耦合系数更高的多级导轨无线能量传输系统。

为实现上述目的，本发明所采用的具体技术方案如下：

一种能量发射线圈的绕线方法，其关键在于包括以下步骤：

S1:根据应用场景确定主线圈的尺寸参数并在第一平面上按第一绕向绕制成矩形的主线圈；所述尺寸参数包括主线圈的长度和宽度、主线圈中间空白区域的长度和宽度以及主线圈左右两端翻折段的长度；

S2：根据主线圈中间空白区域的长度和宽度确定补偿线圈的尺寸参数和个数N，N≥2，然后在所述主线圈中间

空白区域内并沿着主线圈的长度方向按所述第一绕向依次绕制N个矩形的补偿线圈；

S3：根据主线圈左右两端翻折段的长度，在左右两端翻折段之间的主线圈下方垫设磁芯，并将左右两端翻折段对应位置的主线圈和补偿线圈翻折至所述磁芯的下表面。

更进一步地，在步骤S2中，N个矩形的补偿线圈匝数相同，且均按由外向内绕制。

更进一步地，在步骤S2中，相邻两个补偿线圈最外侧一匝线圈相互抵接靠拢。

更进一步地，在步骤S3中，主线圈左右两端翻折段的长度相同，左右两端两个补偿线圈的翻折段长度也相同。

更进一步地，在步骤S3中，左右两端的两个补偿线圈在所述磁芯上方的补偿段和在所述磁芯下方的翻折段呈上下对称关系。

更进一步地，所述主线圈和所述补偿线圈由一根导线连续绕制而成。