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原文传递一种无线充电电磁耦合结构及其设计方法

专利名称：	一种无线充电电磁耦合结构及其设计方法
摘要：	本发明适用于无线充电技术领域，公开了一种无线充电耦合结构及其设计方法，结构包括：相对设置的发射端及接收端，发射端与接收端之间存在气隙，且接收端与发射端同轴设置，其中，发射端从外到内依次包括：铝板一、设于铝板一上的磁芯一，及设于磁芯一上的谐振线圈一，谐振线圈一与磁芯一同心设置；接收端从外到内依次包括：铝板二、设于铝板二上的磁芯二，及设于磁芯二上的谐振线圈二，谐振线圈二与磁芯二同心设置；磁芯一的半径大于磁芯二的半径，且谐振线圈一的半径大于谐振线圈二的半径。本发明提出的谐振式电动汽车无线充电磁耦合结构，提高耦合程度，减少磁漏，减少磁损耗，提高充电效率，减少磁芯体积与重量，并提高系统的抗偏移能力。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	安徽;34
申请人：	安徽工程大学
发明人：	陈其工;季乐乐;郭欣欣;高文根;杨运峰;余子华;胡明星
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-04T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-02T00:00:00+0800
申请号：	CN201910482009.3
公开号：	CN110077246A
代理机构：	芜湖安汇知识产权代理有限公司
代理人：	钟雪
分类号：	B60L53/12(2019.01);B;B60;B60L;B60L53
申请人地址：	241000 安徽省芜湖市鸠江区北京中路8号
主权项：	1.一种无线充电磁耦合结构，其特征在于，所述结构包括：相对设置的发射端及接收端，发射端与接收端之间存在气隙，且接收端与发射端同轴设置，其中，发射端从外到内依次包括：铝板一、设于铝板一上的磁芯一，及设于磁芯一上的谐振线圈一，谐振线圈一与磁芯一同心设置；接收端从外到内依次包括：铝板二、设于铝板二上的磁芯二，及设于磁芯二上的谐振线圈二，谐振线圈二与磁芯二同心设置；磁芯一的半径大于磁芯二的半径，且谐振线圈一的半径大于谐振线圈二的半径。 2.如权利要求1所述无线充电耦合结构，其特征在于，所述磁芯一及所述磁芯二均由若干磁条组成，磁条的截面呈T字型，磁条呈环形均匀分布，两磁条之间存在间隙。 3.如权利要求1或2所述无线充电耦合结构，其特征在于，所述铝板的形状为圆形。 4.如权利要求1或2所述无线充电耦合结构，其特征在于，所述磁芯的材料为铁基纳米晶合金。 5.如权利要求1所述无线充电耦合结构，其特征在于，所述谐振线圈一及所述谐振线圈二为环形。 6.如权利要求1至5任一权利要求所述无线充电耦合结构的设计方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤： S1、在仿真软件中搭建谐振线圈一及谐振线圈二的模型，谐振线圈一及谐振线圈二同轴设置，且两者之间存在气隙，定义两者的初始参数，包括谐振线圈一的最大面积、谐振线圈二的最大面积及气隙大小； S2、比较同等面积下圆形谐振线圈与方形谐振线圈的互感值，将互感值大的形状作为谐振线圈一及谐振线圈二的形状，圆形谐振线圈的互感值大于方形谐振线圈的互感值，即将谐振线圈一及谐振线圈二设计为圆形； S3、以单匝的谐振线圈一模型为基础，以外径为变量，以耦合系数变化率为参考值，结合谐振线圈一的面积约束条件，进行变步长仿真，将最大耦合系数变化率下的外径值赋予谐振线圈一， S4、以单匝的谐振线圈二模型为基础，以外径为变量，以耦合系数变化率为参考值，在结合谐振线圈二的面积约束条件，进行变步长仿真，将最大耦合系数变化率下的外径值赋予谐振线圈二； S5、基于电流频率计算趋附深度，基于趋附深度来确定谐振线圈一及谐振线圈二中的单根利兹线直径； S6、根据输出功率要求的互感值来计算谐振线圈一及谐振线圈二中的线圈匝数，从而确定谐振线一及谐振线圈二的内径； S7、增大谐振线圈一的外半径，且谐振线圈一的匝数保持不变； S8、为了减少磁芯用料的浪费，磁芯一、磁芯二均由若干磁条组成，磁条的截面呈T字型，磁条呈环形均匀分布，两磁条之间存在间隙，磁芯一与谐振线圈一同心设置，磁芯二与谐振线圈二同心设置； S9、在谐振线圈一的外壁上建立如S8所述磁芯一，在谐振线圈二的外壁上建立如S8所述磁芯二，建立外部电路，以瞬态场为仿真条件，测试不同材料磁芯的磁损，将磁损较小的材料作为磁芯材料； S10、在磁芯一的外侧添加铝板一来屏蔽漏磁，铝板一将磁芯一完全包裹，在磁芯二的外侧添加铝板二来屏蔽磁漏，铝板二将磁芯二完全包裹，使得周围的磁漏达到安全标准。 7.如权利要求6所述无线充电耦合结构的设计方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤： S11、检测能量在耦合器中间传递效率是否大于设定值； S12、若检测结果为是，则执行步骤S10，若检测结果为否，则调节磁条宽度、长度或厚度，再执行步骤S11。 8.如权利要求6所述无线充电耦合结构的设计方法，其特征在于，所述磁芯材料为铁基纳米晶合金。
所属类别：	发明专利