本发明属于无线电能传输,具体涉及一种用于无线电能传输的塔式磁聚焦结构。
背景技术:
1、无线电能传输采用电磁耦合的方式,不需要充电接口,发射端和接收端无电气连接,避免接触充电中的电火花、接触阻抗不可控等问题,并且,由于受电端不需要预留充电接口,可以设计为全封闭结构,极大提升受电端设备的防水、防污等性能,在电动汽车、轨道交通、便携式终端、手持机等领域具有广阔的应用前景。
2、远距离无线电能传输中,空间磁场发散严重,导致能量传输效率偏低。为了解决这一问题,通常需要加大接收线圈尺寸,使得接收端尺寸过大,导电材料消耗过多,使受电端整体结构笨重,无法进行轻量化,对于部分便携式终端产品,庞大的接收线圈增加了便携式终端全密闭封装设计难度。
3、因此,需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种用于无线电能传输的塔式磁聚焦结构,以解决目前远距离无线传输中存在的为保证能量传输效果的前提下接收线圈尺寸过大而导致受电端整体结构笨重、设计难度增加的问题。
2、为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
3、一种用于无线电能传输的塔式磁聚焦结构,应用于无线电能传输系统,所述无线电能传输系统包括发射线圈和接收线圈,所述塔式磁聚焦结构包括沿所述发射线圈至所述接收线圈的方向依次设置的第一线圈阵列和第二线圈阵列,其中,
4、所述第一线圈阵列包括多个第一谐振线圈,每一个所述第一谐振线圈的轴线均与所述发射线圈的轴线垂直设置;
5、所述第二线圈阵列包括多个第二谐振线圈,每一个所述第二谐振线圈的轴线均与所述发射线圈的轴线倾斜设置。
6、本发明可选实施例中,所述第一线圈阵列还包括第一线圈支架,所述第一线圈支架为无磁性的绝缘支架,多个所述第一谐振线圈间隔设置在所述第一线圈支架上,且为轴对称结构。
7、本发明可选实施例中,所述第一线圈支架包括第一底板和多个立板,所述立板固定在所述第一底板的表面,且所述立板的板面与所述第一底板的板面垂直设置;多个所述第一谐振线圈对应设置在所述立板的板面。
8、本发明可选实施例中,所述第一底板上设置有多个固定卡槽,多个所述固定卡槽呈正三角形阵列分布,多个所述立板对应固定安装在多个所述固定卡槽内;所述第一谐振线圈为蚊香形线圈,所述第一谐振线圈胶粘固定在所述立板的板面上;或者,所述第一谐振线圈和所述立板为一体结构。
9、本发明可选实施例中,所述第二线圈阵列还包括第二线圈支架,所述第二线圈支架为无磁性的绝缘支架,多个所述第二谐振线圈呈相互套设的多个环状结构分布,并固定在所述第二线圈支架上,且多个所述第二谐振线圈为轴对称结构。
10、本发明可选实施例中,所述第二线圈支架包括第二底板和多个第一环形支撑片,多个所述第一环形支撑片同轴且相互套设的固定在所述第二底板的表面,每一个所述第一环形支撑片均呈锥形设置;多个所述第二谐振线圈间隔固定在多个所述第一环形支撑片的表面。
11、本发明可选实施例中,每一个所述第一环形支撑片均呈圆锥形设置,多个所述第一环形支撑片的倾斜角由内向外逐渐增大。
12、本发明可选实施例中,所述第二底板和多个所述第一环形支撑片为一体结构;所述第二谐振线圈为蚊香形线圈,且为柔性线圈,所述第二谐振线圈胶粘固定在所述第一环形支撑片的表面。
13、本发明可选实施例中,所述塔式磁聚焦结构还包括第三线圈阵列,所述第三线圈阵列设置于所述第二线圈阵列与所述接收线圈之间;
14、第三线圈阵列包括第三线圈支架和多个第三谐振线圈,所述第三线圈支架为无磁性的绝缘支架,多个所述第三谐振线圈间隔设置在所述第三线圈支架上,每一个所述第三谐振线圈的轴线均与所述发射线圈的轴线倾斜设置。
15、本发明可选实施例中,所述第三线圈支架包括第三底板和多个第二环形支撑片,多个所述第二环形支撑片同轴且相互套设的固定在所述第三底板的表面,且每一个所述第二环形支撑片均呈锥形设置;
16、多个所述第三谐振线圈间隔固定在多个所述第二环形支撑片的表面,且为轴对称结构。
17、有益效果:
18、本发明的一种用于无线电能传输的塔式磁聚焦结构,应用于无线电能传输系统,无线电能传输系统包括发射线圈和接收线圈,塔式磁聚焦结构包括沿发射线圈至接收线圈的方向依次设置的第一线圈阵列和第二线圈阵列,其中,第一线圈阵列包括多个第一谐振线圈,每一个第一谐振线圈的轴线均与发射线圈的轴线垂直设置;第二线圈阵列包括多个第二谐振线圈,每一个第二谐振线圈的轴线均与发射线圈的轴线倾斜设置。上述的结构设置,第一线圈阵列对发射线圈发射的空间磁力线进行磁场的初级调控,通过其中的第一谐振线圈对磁场的作用,削弱磁场法向分量,增加磁场轴向分量,提升磁场的指向性,之后第二线圈阵列对空间磁力线进行磁场再次调控,使得磁力线收拢,在接收线圈处聚焦。本发明通过对磁场调控,削弱磁场的空间发射,使得磁力线有效聚拢,使得磁场在受电端接收线圈处聚焦,提升了受电端磁场能量密度,实现了“面对点”的无线电能传输,从而在保证能量传输效率的前提下,有效减小接收线圈的尺寸,减轻了受电端整体结构的重量,即保证了接收线圈的小型化和轻量化,使得受电端整体结构设计更加灵活,有利于便携式终端在全密闭封装设计,提升终端机抗污、防水、防油等性能,扩展终端机的应用领域。
1.一种用于无线电能传输的塔式磁聚焦结构,应用于无线电能传输系统,其特征在于,所述无线电能传输系统包括发射线圈和接收线圈,所述塔式磁聚焦结构包括沿所述发射线圈至所述接收线圈的方向依次设置的第一线圈阵列和第二线圈阵列,其中,
2.如权利要求1所述的用于无线电能传输的塔式磁聚焦结构,其特征在于,所述第一线圈阵列还包括第一线圈支架,所述第一线圈支架为无磁性的绝缘支架,多个所述第一谐振线圈间隔设置在所述第一线圈支架上,且为轴对称结构。
3.如权利要求2所述的用于无线电能传输的塔式磁聚焦结构,其特征在于,所述第一线圈支架包括第一底板和多个立板,所述立板固定在所述第一底板的表面,且所述立板的板面与所述第一底板的板面垂直设置;
4.如权利要求3所述的用于无线电能传输的塔式磁聚焦结构,其特征在于,所述第一底板上设置有多个固定卡槽,多个所述固定卡槽呈正三角形阵列分布,多个所述立板对应固定安装在多个所述固定卡槽内;
5.如权利要求1所述的用于无线电能传输的塔式磁聚焦结构,其特征在于,所述第二线圈阵列还包括第二线圈支架,所述第二线圈支架为无磁性的绝缘支架,多个所述第二谐振线圈呈相互套设的多个环状结构分布,并固定在所述第二线圈支架上,且多个所述第二谐振线圈为轴对称结构。
6.如权利要求5所述的用于无线电能传输的塔式磁聚焦结构,其特征在于,所述第二线圈支架包括第二底板和多个第一环形支撑片,多个所述第一环形支撑片同轴且相互套设的固定在所述第二底板的表面,每一个所述第一环形支撑片均呈锥形设置;
7.如权利要求6所述的用于无线电能传输的塔式磁聚焦结构,其特征在于,每一个所述第一环形支撑片均呈圆锥形设置,多个所述第一环形支撑片的倾斜角由内向外逐渐增大。
8.如权利要求6所述的用于无线电能传输的塔式磁聚焦结构,其特征在于,所述第二底板和多个所述第一环形支撑片为一体结构;
9.如权利要求1-8中任一项所述的用于无线电能传输的塔式磁聚焦结构,其特征在于,所述塔式磁聚焦结构还包括第三线圈阵列,所述第三线圈阵列设置于所述第二线圈阵列与所述接收线圈之间;
10.如权利要求9所述的用于无线电能传输的塔式磁聚焦结构,其特征在于,所述第三线圈支架包括第三底板和多个第二环形支撑片,多个所述第二环形支撑片同轴且相互套设的固定在所述第三底板的表面,且每一个所述第二环形支撑片均呈锥形设置;