[发明专利]一种用于实现无线充电平面恒压充电的发射线圈

说明书

本发明公开了一种用于实现无线充电平面恒压充电的发射线圈，包括金属导线、线圈基板，发射线圈为多层平面方形的金属导线，其特征是同一层内导线绕制方向相同，相邻两层线圈的绕制方向相反。发射线圈固定于线圈基板平面之上或者位于线圈槽内。由于此发射线圈由多层绕制方向不同的导线构成，合理设定发射线圈参数，可综合调控发射线圈上方充电平面的磁场，实现均匀的磁场分布，由此实现充电平面内接受负载的恒压稳定功率充电。本发明所提供发射线圈能有效降低无线充电平面内充电负载位置变化时的功率抖动，在电动汽车无线充电领域以及便携式电子设备的无线充电平台充电中具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及无线电能传输领域，具体地，涉及一种用于实现无线充电平面恒压充电的发射线圈。

背景技术

传统的电力输送采用有线的方式实现(即利用电缆线作为传输媒介)，因此在电力的传输过程中不可避免的会产生传输损耗，同时线路老化、尖端放电等因素也易导致电火花，大大降低了设备供电的可靠性和安全性，缩短设备的使用寿命。一方面在矿场、海底等一些特殊场合，传统的电缆线供电方式所产生这些缺点往往有时将是致命的，严重时会引起爆炸、火灾及设备的损坏等，带来了极大的安全隐患和经济损失。这些问题都在呼唤一种脱离金属导线的电能传输方式，即无线电能传输。实现无线电能传输将使人类应用电能更加宽广、更加灵活。

无线电能传输(wireless power transfer，WPT)又称为无线接触式电能传输(contactless power transfer，CPT)，指的是电能从电源到负载的一种没有经过电气直接接触的能量传输方式。人类从刚开始利用电能时就期待着一种能实现将电力能量无线输送的方式。早在19世纪中后期，著名的电气工程师尼古拉·特斯拉就提出了无线电能传输构想。受早期技术、财力等因素的限制，该技术仅仅局限于构想阶段，但同样为后来无线电能传输技术的发展绘制了美好的蓝图和奠定了一定的研究基础。到20世纪80年代，以电磁感应耦合方式为主的非接触能量传输技术开始被学者们关注，并逐渐应用到电动牙刷、手机、电动汽车等产品的无线供电中。但感应式无线电能传输技术对磁路的设计要求比较苛刻，导致传输距离较低(多在厘米范围内)，导致该技术在大功率无线能量传输的应用中具有很大的局限性。

此后，经过漫长的科技发展，2007年，美国麻省理工学院的马林·索尔贾希克教授和他的研究团队在磁耦合谐振式无线电能传输领域取得重大突破。从此，磁耦合谐振式无线电能传输技术成为了研究热点。磁耦合谐振无线电能传输技术(WPT/MRC)作为一种新兴的中等距离无线电能传输技术，相较于传统的感应式无线电能传输技术，由于具有传输距离远、传输效率高等特点，成功开辟了无线电能传输技术的一个新方向，也促进了其在电动汽车、便携式电子、智能家居、植入医疗器械等充电领域的应用和高速发展。目前，磁耦合谐振式无线能量传输技术已成为在国内外学术界、工业界乃至民间都备受关注的热点技术，全球各国均投入大量的人力和物力资源，竞相争夺和抢占这一科技制高点。

较高的传输效率，稳定的功率输出是无线输电系统的关键。而在实际无线充电过程中。当电源输出电压一定时，两线圈位置如果出现相对位置的改变，会引起充电系统负载电压剧烈的变化。过高的充电电压或者过低的充电电压均极度不利于电池的恒压充电，对电池会产生损害。由此可知，无线充电过程中，在一定充电平面内维持电池负载的恒压充电显得十分重要。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供了一种用于实现无线充电平面恒压充电的发射线圈，旨在解决由于线圈位置变化引起的传统无线充电平面内充电负载的充电电压和功率抖动问题。

本发明提出的一种用于实现无线充电平面恒压充电的发射线圈，为同一平面的多层方形螺旋状的发射线圈，其中：

所述发射线圈(2)为单根金属导线绕成；在同一平面内，导线按正方形轨迹，绕制成多层线圈；同一层线圈可以是多匝结构，同一层内各匝导线绕制方向相同；相邻两层线圈的绕制方向相反。