[实用新型]一种太极型无线电能传输线圈结构

说明书

本实用新型公开了一种太极型无线电能传输线圈结构，发射线圈和接收线圈都为太极型线圈，所述太极型线圈即导线绕呈阴阳鱼状，以阴阳鱼其中一条的尾部作为绕线起点，另一条的嘴部作为绕线终点。本实用新型磁场密度分布更加密集和柔和，使得该结构相较于“Double‑D”线圈结构具有更好的传输性能，并且传输效率更高，传输距离更远。

技术领域

本实用新型属于无线电能传输领域，特别是涉及到一种太极型无线电能传输线圈结构。

背景技术

耦合机构是无线电能传输技术的重要组成部分，高品质的耦合线圈对无线电能传输系统的传输性能的影响是至关重要的，它的设计与优化对系统的传输效率、功率、传输距离等有着直接的影响。对于无线电能传输系统而言，耦合线圈在实际工作过程中其发射和接收部分之间存在很大的空气气隙，较高的漏磁会导致耦合性能下降，从而使得整个系统的传输效率大大下降，该现象在大功率传能系统的应用中尤为明显。为了提高WPT系统的传输效率，设计与优化耦合线圈的形状和结构显得尤为重要。有的学者对双DD线圈和单极线圈进行研究。专注于线圈结构设计与拓扑结构设计相结合，以达到最大耦合系数和效率。在众多线圈设计的研究中，采用了不同的评价标准与优化流程，进行了线圈设计与优化，使得线圈设计更为合理。但是，设计分析均基于一对一的两线圈模型。

然而，无线充电系统中，耦合线圈的尺寸以及初级、次级两线圈的距离等受到应用场合的限制。例如，应用于储能式有轨电车或电动汽车中的无线充电系统线圈除了受到车身尺寸影响外，其初级线圈受到了轨距的限制，并且其车厢横梁的尺寸也决定了次级线圈的大小。由于以上等因素限制两线圈形状和大小。而且初级和次级线圈自感值的增加会增加线圈匝数，从而增大串联等效电阻，并增加系统损耗，因此初级、次级线圈的自感值受限，较难有效增加初级、次线圈的互感。除此之外，无线电能传输系统为轨道交通等大功率应用提供电能时，两线圈模型很难实现大功率电能的非接触传输。西南交通大学分析了双初级线圈并绕的IPT系统，通过初级线圈产生磁场的叠加，实现IPT系统的大功率输出。中科院研究了双拾取线圈并联结构WPT系统，研究了拾取线圈之间的互感对输出功率的影响，并提出通过调整拾取侧补偿电容的方法使系统输出功率不受拾取线圈间互感的影响。北京交通大学分析验证的多拾取线圈间的互感将影响系统谐振频率，降低IPT系统的输出功率和工作效率。上述设计在增加线圈数量的基础上，实现了高功率非接触电力传输。但是，他们并没有提高远距离WPT系统的效率。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提出一种太极型无线电能传输线圈结构，具有更好的传输性能，并且传输效率更高，传输距离更远。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：一种太极型无线电能传输线圈结构，包括发射线圈和接收线圈，所述发射线圈和接收线圈都为太极型线圈，所述太极型线圈即导线绕呈阴阳鱼状，以阴阳鱼其中一条的尾部作为绕线起点，另一条的嘴部作为绕线终点；所述发射线圈的绕线起点和绕线终点作为线圈引线接入发射系统，所述接收线圈的绕线起点和绕线终点作为线圈引线接入接收系统。

进一步的，所述发射线圈为多匝的太极型线圈，并且串联有电容补偿电路。

进一步的，所述接收线圈为多匝的太极型线圈，并且串联有电容补偿电路。

进一步的，所述发射线圈与高频信号发生器、功率放大器、电源侧阻抗匹配电路共同构成发射系统。

进一步的，所述接收线圈与接收侧负载共同构成接收系统。

进一步的，所述发射线圈与接收线圈为对称结构或非对称结构。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：