集成式无线充电线圈的制作方法

本发明涉及无线电能传输技术领域，特别是涉及一种带有初级侧和次级侧的集成式无线充电线圈。

背景技术：

近年来，随着电力电子技术的不断发展，无线充电系统的效率和功率不断提高，应用范围不断扩大。无线充电，目前主要的一个应用是电动汽车领域。由于电池技术瓶颈，相比较于内燃机汽车，电动汽车存在续航时间短、成本高昂等短期内无法解决的问题。利用无线充电技术可以避开电池的技术问题。通过在地下铺设发射线圈，电动汽车底盘固定接收线圈，电动汽车在停车场或者在道路上行驶时便可以实现充电。

无线电能传输目前采用的主流方法是将能量通过一对耦合的线圈进行传输。目前常见的线圈结构有圆形线圈、矩形线圈、螺线管型线圈等等。普通结构的线圈漏感较大、耦合系数较低，因而传输效率较低。普通结构的线圈发射端和接收端一般只有一个线圈，如果相应的电路拓扑结构有两个电感或多个电感的话，需要额外制作电感，增加了系统的复杂性。此外，由于电动汽车在充电的过程中，汽车底盘上的接收线圈与铺在地下的发射线圈不容易对齐，容易发生偏移。这种情况下普通结构的线圈传输效率会进一步降低。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种集成式的无线充电线圈，在增大两侧线圈耦合系数的同时，可以适用于多电感的电路拓扑中，提高线圈的集成度。应用于电动汽车无线充电时，能够更好的适应两侧线圈发生偏移的情况，从而可以提高传输效率。

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术来实现的，本发明包括初级侧和次级侧，其中初级侧包括初级侧主线圈和初级侧副线圈，次级侧包括次级侧主线圈和次级侧副线圈。

优选地，在本发明中，初级侧主线圈和所述次级侧主线圈关于与所述初级侧和所述次级侧距离相等的面对称。

优选地，在本发明中，初级侧副线圈位于所述初级侧主线圈正中央，所述初级侧副线圈的长宽分别与所述初级侧主线圈的长宽平行。

优选地，在本发明中，次级侧副线圈位于所述次级侧主线圈正中央，所述次级侧副线圈的长宽分别与所述次级侧主线圈的宽长平行。

优选地，在本发明中，初级侧主线圈、初级侧副线圈、次级侧主线圈和次级侧副线圈由左右两个矩形线圈串联组成双矩形结构；所述初级侧主线圈和所述次级侧主线圈的左右两个矩形线圈按照形串联，所述初级侧副线圈和所述次级侧副线圈的左右两个矩形线圈按照形串联。

更优选地，在本发明中，次级侧副线圈与初级侧副线圈线圈成90度角放置。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：首先，相比于普通线圈结构，本发明初级侧主线圈和次级侧主线圈采用了按照形串联的双矩形结构。由于双矩形结构的线圈磁场耦合程度较大，因而耦合系数较大，有效提高了线圈的传输效率。初级侧副线圈和次级侧副线圈采用了按照形串联的双矩形结构。采用这样的排布方式，可以消除主线圈和副线圈之间的互感，而且初级侧副线圈和次级侧副线圈由于距离较远，放置位置成90度，它们之间的互感可以忽略不计，使得该线圈在多电感谐振电路中使用时在提高线圈集成度的情况下主电感和副电感之间不会相互产生影响。此外，本发明能够更好地适应汽车在充电过程中发生偏移的情况。

附图说明

图1是本发明较佳实施例的立体结构示意图；

图2是本发明基于lcl谐振拓扑网络的电能传输示意图；

图3是本发明的初级侧主线圈中电流流向示意图；

图4是本发明的初级侧副线圈中电流流向示意图；

附图中各部件的标记如下：101、直流电源，102、直流到交流变换器，103、初级侧副线圈，104、初级侧补偿电容，105、初级侧主线圈，106、次级侧主线圈，107、次级侧补偿电容，108、次级侧补偿电容，109、整流滤波装置，110、负载。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

在本发明的描述中需要理解的是，术语“上”“下”“左”“右”指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位和位置关系，仅仅是为了方便描述本发明的结构和操作方式，而不是指示或者暗示所指的部分必须具有特定的方位、以特定的方位操作，因而不能理解为对本发明的限制。

图1是本发明提供的一种集成式的无线充电线圈一较佳实施例的立体结构示意图，包括初级侧主线圈105、初级侧副线圈103、次级侧主线圈106和次级侧副线圈108，初级侧主线圈105和次级侧主线圈106关于与所述初级侧和所述次级侧距离相等的面对称；初级侧副线圈103位于初级侧主线圈105的正中央，初级侧副线圈103长宽分别与初级侧主线圈105长宽平行；次级侧副线圈2位于所述次级侧主线圈106正中央，次级侧副线圈的长宽分别与次级侧主线圈106宽长平行；初级侧主线圈105、初级侧副线圈103、次级侧主线圈106和次级侧副线圈108由左右两个矩形线圈串联组成双矩形结构。初级侧主线圈105和次级侧主线圈106左右两个矩形线圈按照形串联，初级侧副线圈103和次级侧副线圈108左右两个矩形线圈按照形串联。采用这样的排布方式，可以消除主线圈和副线圈之间的互感，而且初级侧副线圈103和次级侧副线圈108由于距离较远，放置方向成90度，它们之间的互感可以忽略不计。

图2本发明提供的一种集成式的无线充电线圈的电能传输系统示意图，包括：直流电源101，直流到交流变换器102，初级侧副线圈103，初级侧补偿电容104，初级侧主线圈105、次级侧主线圈106，次级侧补偿电容107，次级侧副线圈108、整流滤波装置109，负载110。其中，直流电源101供给直流到交流变换器102稳定的电能，直流到交流变换器102将电流转变为高频交流电传输给初级侧lcl拓扑网络，初级侧lcl拓扑网络由初级侧副线圈103、初级侧补偿电容104、初级侧主线圈105组成。通过初级侧主线圈105与次级侧主线圈106的磁场耦合次级侧主线圈106中感应出高频交流电，从而电能由初级侧传输到了次级侧，然后电能经过由次级侧主线圈106、次级侧补偿电容107和次级侧副线圈108组成的次级侧lcl拓扑网络以及整流滤波装置109传输给负载110。由于组成副线圈和主线圈两侧矩形特殊的缠绕方式，主线圈和副线圈在集成到一体的情况下之间没有互感，以及初级侧副线圈和次级侧副线圈之间互感很小，这样在提高了线圈集成度的情况下并不影响电能的传输。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。