[发明专利]一种科赫分形曲线型无线电能传输线圈结构

说明书

本发明涉及无线电能传输技术，具体涉及一种科赫分形曲线型无线电能传输线圈结构，包括电源、发射线圈结构、第一补偿电容、接收线圈结构、第二补偿电容和负载，发射线圈结构串联第一补偿电容再与电源连接，接收线圈结构串联第二补偿电容再与负载连接；发射线圈结构为多匝科赫分形曲线型线圈；接收线圈结构为多匝单极性平面螺旋型线圈。该结构抗偏移能力较强，在相同耗材的情况下科赫分形曲线型线圈占地面积更小。

技术领域

本发明属于无线电能传输技术领域，特别涉及一种科赫分形曲线型无线电能传输线圈结构。

背景技术

无线电能传输技术(Wireless Power Transfer，WPT)通过磁场耦合方式实现电能的非接触传输，以其电能传输灵活度高、适应能力强、安全、便捷、美观等优点，受到广泛关注，目前以广泛应用于消费电子、交通运输、人体电子器官、水下设备等领域。

通常，WPT系统由高频信号发生器、功率放大器、电源侧阻抗匹配电路、发射线圈、接收线圈、以及接收端负载组成。而发射线圈和接收线圈是决定系统稳定性的重要因素之一。尽管已经出现了许多改进的发射线圈和接收线圈的设计，但由于线圈偏移导致接收端电压的波动仍然是难以解决的问题。

发明内容

针对背景技术存在的问题，本发明提供一种科赫分形曲线型无线电能传输线圈结构。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种科赫分形曲线型无线电能传输线圈结构，包括电源、发射线圈结构、第一补偿电容、接收线圈结构、第二补偿电容和负载，发射线圈结构串联第一补偿电容再与电源连接，接收线圈结构串联第二补偿电容再与负载连接；发射线圈结构为多匝科赫分形曲线型线圈；接收线圈结构为多匝单极性平面螺旋型线圈。

在上述科赫分形曲线型无线电能传输线圈结构中，每匝科赫分形曲线型线圈均以迭代三次的科赫分形曲线为线圈轮廓螺旋绕制，绕线起点和绕线终点作为线圈引线。

在上述科赫分形曲线型无线电能传输线圈结构中，电源为直流电源时，接入逆变电路将直流电变成交流电；逆变电路包括隔离芯片74HC02、第一、第二IR2184S芯片、第一、第二、第三、第四IRF540N开关管及外围电路；隔离芯片74HC02分别与第一、第二IR2184S芯片连接，第一IR2184S芯片分别与第一、第二IRF540N开关管连接，第二IR2184S芯片分别与第三、第四IRF540N开关管连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明以科赫分形曲线为线圈轮廓螺旋绕制的科赫分形曲线型线圈，随着科赫分形曲线迭代次数增加，线圈磁场强度逐渐增加，抗偏移能力也逐渐增强。将科赫分形曲线迭代三次后绕制的线圈，与单极性平面螺旋型线圈结构相比较，在偏移过程，接收线圈的电压波动更小，具有更好的抗偏移性。并且由于科赫曲线随着迭代的次数增加，有总长度趋向无穷大而面积有限的特点，所以在相同耗材的情况下科赫分形曲线型线圈占地面积更小。

附图说明

图1是本发明一个实施例科赫分形曲线的迭代规则；

图2是本发明一个实施例的整体结构示意图；

图3是本发明一个实施例COMSOL仿真中，迭代一次的科赫分形曲线型线圈建模模型；

图4是本发明一个实施例COMSOL仿真中，迭代二次的科赫分形曲线型线圈建模模型；

图5是本发明一个实施例COMSOL仿真中，迭代三次的科赫分形曲线型线圈建模模型；

图6是本发明一个实施例COMSOL仿真中，单极性平面螺旋型线圈建模模型；

图7是本发明一个实施例COMSOL仿真中，迭代一次的科赫分形曲线型线圈一维绘图磁场强度；

图8是本发明一个实施例COMSOL仿真中，迭代二次的科赫分形曲线型线圈一维绘图磁场强度；