一种用于无线电能传输的螺旋式线圈结构

1.本实用新型涉及无线电能传输领域，尤其是涉及一种用于无线电能传输的螺旋式线圈结构。


背景技术：

2.随着互联网时代的到来，以可穿戴式设备、智能家居无线传感器网络、可植入式生物医疗设备等为代表的小型便携终端正日趋普及。尤其是以智能手机为代表的民用智能终端正逐渐成为人们必不可少的现代化随身工具。但受到电池能量密度的制约，导致智能终端续航能力有限，需要频繁充电。因此，供电的便利性及安全性成为人们新的关注焦点。无线电能传输技术的应用，有效解决了用电设备供电接口不统一、防尘防水能力差、带电插拔易打火等问题，使得该技术的关注度迅速上升，并逐步走进人们的生活当中，成为多交叉学科的研究热点之一。但小型便携终端线圈受高频损耗影响品质因数较低，传统的线圈结构无法满足高频条件下系统效率对其高品质因数以及磁场均匀性的要求，存在传输距离短、传输效率低的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于无线电能传输的螺旋式线圈结构，能量传输距离远，传输效率稳定性强，充电线圈侧移自由度高。
4.本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
5.一种用于无线电能传输的螺旋式线圈结构，包括pcb板以及pcb板上的充电线圈，所述的充电线圈包括在pcb板上并行盘旋设置的若干匝线圈，每匝线圈包括一股或多股导线，所述的多股导线并行盘旋设置，所述的pcb板为双面印刷pcb板，所述的pcb板上沿每股导线的轨迹间隔设置过孔，每股导线依次穿过其轨迹上的各个过孔，每条导线轨迹跟与其相邻的另一条导线轨迹并行交错分布。
6.进一步地，单匝线圈的导线股数沿远离充电线圈盘旋中心的方向递减。
7.进一步地，所述的pcb板的厚度为1.5～1.7mm。
8.进一步地，所述的pcb板的厚度为1.6mm。
9.进一步地，所述的充电线圈的匝间距为1mm～3mm。
10.进一步地，所述的充电线圈的匝间距为2mm。
11.进一步地，所述的导线为铜箔导线。
12.进一步地，所述的导线的线宽为0.5～1.5mm。
13.进一步地，所述的导线的线宽为1mm。
14.进一步地，所述的充电线圈的外轮廓为长方形。
15.与现有技术相比，本实用新型具有以如下有益效果：
16.(1)本实用新型螺旋式线圈结构包括pcb板以及pcb板上的充电线圈，充电线圈包
括在pcb板上并行盘旋设置的若干匝线圈，每匝线圈包括一股或多股导线，多股导线并行盘旋设置，pcb板为双面印刷pcb板，pcb板上沿每股导线的轨迹间隔设置过孔，每股导线依次穿过其轨迹上的各个过孔，每条导线轨迹跟与其相邻的另一条导线轨迹并行交错分布，相邻两条导线在三维空间上呈螺旋式交叉分布，近似正交，大幅度降低匝间平行距离，从而大幅减小分布电容，进而降低分布电容带来的额外高频损耗，使得线圈结构的能量传输距离提高，同时利用pcb板来搭载充电线圈，具有参数可控、可靠性高、分布参数小的优点；
17.(2)本实用新型单匝线圈的导线股数沿远离充电线圈盘旋中心的方向递减，位于内圈的单匝线圈股数多，单股电流小，单股导线附近磁场强度小，位于外圈的单匝线圈股数少，单股电流大，单股线圈附近磁场强度大，使得充电线圈在一定空间范围内产生均匀分布的磁场，可以有效提高待充电设备与充电线圈的相对位置发生变化时传输效率稳定性，使充电线圈侧移自由度大大提升。
附图说明
18.图1为充电线圈的轨迹投影图；
19.图2为充电线圈由内向外第一匝线圈的轨迹投影图；
20.图3为充电线圈由内向外第二匝线圈的轨迹投影图；
21.图4为匝间相邻的两条导线交错分布的结构示意图；
22.1.过孔，2.导线。
具体实施方式
23.下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
24.一种用于无线电能传输的螺旋式线圈结构，如图1和图4，包括pcb板以及pcb板上的充电线圈，充电线圈包括在pcb板上并行盘旋设置的若干匝线圈，每匝线圈包括一股或多股导线2，多股导线2并行盘旋设置，pcb板为双面印刷pcb板，pcb板上沿每股导线2的轨迹间隔设置过孔1，每股导线2依次穿过其轨迹上的各个过孔1，每条导线2轨迹跟与其相邻的另一条导线2轨迹并行交错分布；
25.图4中实线表示pcb板可见的一面上的导线2，虚线表示pcb板不可见的另外一面上的导线2；
26.相邻两条导线2在三维空间上呈螺旋式交叉分布，近似正交，大幅度降低匝间平行距离，从而大幅减小分布电容，进而降低分布电容带来的额外高频损耗，使得线圈结构的能量传输距离提高，同时利用pcb板来搭载充电线圈，具有参数可控、可靠性高、分布参数小的优点。
27.单匝线圈的导线2股数沿远离充电线圈盘旋中心的方向递减，位于内圈的单匝线圈股数多，单股电流小，单股导线2附近磁场强度小，位于外圈的单匝线圈股数少，单股电流大，单股线圈附近磁场强度大，使得充电线圈在一定空间范围内产生均匀分布的磁场，可以有效提高待充电设备与充电线圈的相对位置发生变化时传输效率稳定性，使充电线圈侧移自由度大大提升。
28.导线2为铜箔导线，线宽为1mm。
29.充电线圈的外轮廓为长方形，外边宽为60mm，匝间距为2mm，pcb板的长度为200mm，宽度为160mm，厚度为1.6mm。
30.如图1、图2和图3，充电线圈包含两匝线圈，位于内圈的线圈包括3股并行的导线2，位于外圈的线圈包括一股导线2。
31.本实施例提出了一种用于无线电能传输的螺旋式线圈结构，提高了充电线圈的能量传输距离，同时充电线圈在一定空间范围内产生均匀分布的磁场，有效提高待充电设备与充电线圈的相对位置发生变化时传输效率稳定性，使充电线圈侧移自由度大大提升。
32.以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。


技术特征：
1.一种用于无线电能传输的螺旋式线圈结构，包括pcb板以及pcb板上的充电线圈，所述的充电线圈包括在pcb板上并行盘旋设置的若干匝线圈，其特征在于，每匝线圈包括一股或多股导线，所述的多股导线并行盘旋设置，所述的pcb板为双面印刷pcb板，所述的pcb板上沿每股导线的轨迹间隔设置过孔，每股导线依次穿过其轨迹上的各个过孔，每条导线轨迹跟与其相邻的另一条导线轨迹并行交错分布，单匝线圈的导线股数沿远离充电线圈盘旋中心的方向递减。2.根据权利要求1所述的一种用于无线电能传输的螺旋式线圈结构，其特征在于，所述的pcb板的厚度为1.5～1.7mm。3.根据权利要求2所述的一种用于无线电能传输的螺旋式线圈结构，其特征在于，所述的pcb板的厚度为1.6mm。4.根据权利要求1所述的一种用于无线电能传输的螺旋式线圈结构，其特征在于，所述的充电线圈的匝间距为1mm～3mm。5.根据权利要求4所述的一种用于无线电能传输的螺旋式线圈结构，其特征在于，所述的充电线圈的匝间距为2mm。6.根据权利要求1所述的一种用于无线电能传输的螺旋式线圈结构，其特征在于，所述的导线为铜箔导线。7.根据权利要求6所述的一种用于无线电能传输的螺旋式线圈结构，其特征在于，所述的导线的线宽为0.5～1.5mm。8.根据权利要求6所述的一种用于无线电能传输的螺旋式线圈结构，其特征在于，所述的导线的线宽为1mm。9.根据权利要求1所述的一种用于无线电能传输的螺旋式线圈结构，其特征在于，所述的充电线圈的外轮廓为长方形。

技术总结
本实用新型涉及一种用于无线电能传输的螺旋式线圈结构，包括PCB板以及PCB板上的充电线圈，所述的充电线圈包括在PCB板上并行盘旋设置的若干匝线圈，其特征在于，每匝线圈包括一股或多股导线，所述的多股导线并行盘旋设置，所述的PCB板为双面印刷PCB板，所述的PCB板上沿每股导线的轨迹间隔设置过孔，每股导线依次穿过其轨迹上的各个过孔，每条导线轨迹跟与其相邻的另一条导线轨迹并行交错分布。与现有技术相比，本实用新型能量传输距离远，传输效率稳定性强，充电线圈侧移自由度高。充电线圈侧移自由度高。充电线圈侧移自由度高。


技术研发人员：张蔚方 张华 袁天辰 魏丽丽
受保护的技术使用者：上海工程技术大学
技术研发日：2021.09.07
技术公布日：2022/8/26