一种应用于主、补偿线圈集成的方法与流程

1.本发明涉及无线充电技术领域，特别涉及一种应用于主、补偿线圈集成的方法。


背景技术：

2.电动汽车因其具有节能、可靠的运行特点，所以，在日常生活中得到了较为广泛的应用。在现有技术当中，通常是在电磁耦合机构中集成lc拓扑来对电动汽车进行充电，但是，由于lc拓扑中的补偿电感和补偿电容是单独设置在电磁耦合机构的接收端，这样就导致电动汽车中电磁耦合机构接收端的体积较大。目前，针对这一技术问题，还没有较为有效的解决办法。
3.由此可见，如何降低电动汽车中电磁耦合机构接收端的体积，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种应用于主、补偿线圈集成的方法，以降低电动汽车中电磁耦合机构接收端的体积。其具体方案如下：
5.一种应用于主、补偿线圈集成的方法，应用于电动汽车的电磁耦合机构，其中，所述电磁耦合机构包括集成在接收端的接收线圈、补偿电感、第一电容和第二电容；所述接收线圈的第一端和第二端分别与所述第一电容的第一端和所述第二电容的第一端相连，所述第一电容的第二端与所述第二电容的第二端相连，所述第二电容的第一端还与所述补偿电感的第一端相连，所述第二电容的第二端和所述补偿电感的第二端分别与整流器的两端相连；该方法包括：
6.将所述接收线圈和所述补偿电感一个设置为圆形线圈，另一个设置为双d线圈；
7.将所述接收线圈和所述补偿电感设置在同一个线圈结构中。
8.优选的，所述接收线圈具体为圆形线圈，所述补偿电感具体为双d线圈。
9.优选的，所述接收线圈具体为双d线圈，所述补偿电感具体为圆形线圈。
10.可见，在本发明中，由于是将电磁耦合机构中接收端的接收线圈和补偿电感一个设置为圆形线圈，一个设置为双d线圈，所以，通过这样的设置方式就可以将接收端的接收线圈和补偿电感设置在同一个线圈结构中。显然，相比于现有技术中是将接收线圈和补偿电感单独设置在电磁耦合机构的接收端而言，这样就可以减少接收线圈和补偿电感对空间体积的占用量，由此就能够显著降低电动汽车中电磁耦合机构接收端的体积。
附图说明
11.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
12.图1为本发明实施例所提供的一种应用于电动汽车的电磁耦合机构的结构图；
13.图2为本发明实施例所提供的一种应用于主、补偿线圈集成的方法流程图；
14.图3为本发明实施例所提供的电磁耦合机构接收端的爆炸图。
具体实施方式
15.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
16.请参见图1和图2，图1为本发明实施例所提供的一种应用于电动汽车的电磁耦合机构的结构图，图2为本发明实施例所提供的一种应用于主、补偿线圈集成的方法流程图；其中，一种应用于电动汽车的电磁耦合机构包括集成在接收端的接收线圈、补偿电感、第一电容和第二电容；接收线圈的第一端和第二端分别与第一电容的第一端和第二电容的第一端相连，第一电容的第二端与第二电容的第二端相连，第二电容的第一端还与补偿电感的第一端相连，第二电容的第二端和补偿电感的第二端分别与整流器的两端相连；一种应用于主、补偿线圈集成的方法包括：
17.步骤s11：将接收线圈和补偿电感一个设置为圆形线圈，另一个设置为双d线圈；
18.步骤s12：将接收线圈和补偿电感设置在同一个线圈结构中。
19.在本实施例中，是提供了一种应用于主、补偿线圈集成的方法，利用该方法可以显著降低电动汽车中电磁耦合机构的体积。需要说明的是，电磁耦合机构发射端的作用是用来将直流电转换为交流电，电磁耦合机构接收端的作用是用来将发射端传输过来的交流电转换为直流电，以对电动汽车进行供电。
20.请参见图1，图1为本发明实施例所提供的一种应用于电动汽车中电磁耦合机构的结构图，在该电磁耦合机构的发射端集成有电感lf1、电容cf1、电容cp和发射线圈lp，在电磁耦合机构的接收端集成有接收线圈ls、补偿电感lf和第一电容c1和第二电容c2，其中，接收线圈ls和补偿电感lf中的一个为圆形线圈，另一个为双d线圈，并且，补偿电感lf和接收线圈ls是设置在同一个线圈结构当中。
21.在本实施例中，由于没有对电磁耦合机构的发射端作出改进，所以，在此不对电磁耦合机构发射端的工作原理作详细阐述。可以理解的是，当将补偿电感lf和接收线圈ls一个设置为圆形线圈，一个设置为双d线圈时，就可以利用圆形线圈和双d线圈所具有的结构属性将补偿电感lf和接收线圈ls设置在同一个线圈结构当中，这样就可以避免现有技术当中需要将补偿电感lf和接收线圈ls单独进行设置而占用较大体积空间的技术缺陷，由此就可以相对减少电磁耦合机构接收端的体积。
22.具体的，在使用电磁耦合机构的过程中，会出现3个耦合系数，请参见图1，其中，k为电磁耦合机构发射端发射线圈lp与接收端接收线圈ls之间的耦合系数，kpf为发射线圈lp与补偿电感lf之间的耦合系数，ksf为接收线圈ls与补偿电感lf之间的耦合系数。
23.可以理解的是，由于电磁耦合机构主要是依靠电磁耦合机构的发射端和接收端来无线传输功率，所以，电磁耦合机构中发射线圈lp与接收线圈ls之间的主耦合系数k较为重要，而发射线圈lp与补偿电感lf之间的耦合系数kpf，以及接收线圈ls与补偿电感lf之间的
耦合系数ksf是多余的。因此，在实际应用中，我们的期望是最大限度地增加发射线圈lp与接收线圈ls之间的主耦合，并消除发射线圈lp与补偿电感lf之间的耦合系数kpf，以及接收线圈ls与补偿电感lf之间的耦合系数ksf。
24.当将补偿电感lf和接收线圈ls一个设置为圆形线圈，一个设置为双d线圈时，由于双d线圈是会在空间上产生对称的磁通量，所以，当将补偿电感lf和接收线圈ls集成在同一个线圈结构当中时，就会消除掉发射线圈lp与补偿电感lf之间的耦合系数kpf，以及接收线圈ls与补偿电感lf之间的耦合系数ksf。显然，通过本实施例所提供的电磁耦合机构，不仅可以使得电磁耦合机构接收端的线圈更加紧凑、缩小接收端的体积，而且，也可以消除电磁耦合机构中所产生的额外耦合效应。
25.可见，在本实施例中，由于是将电磁耦合机构中接收端的接收线圈和补偿电感一个设置为圆形线圈，一个设置为双d线圈，所以，通过这样的设置方式就可以将接收端的接收线圈和补偿电感设置在同一个线圈结构中。显然，相比于现有技术中是将接收线圈和补偿电感单独设置在电磁耦合机构的接收端而言，这样就可以减少接收线圈和补偿电感对空间体积的占用量，由此就能够显著降低电动汽车中电磁耦合机构接收端的体积。
26.基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，作为一种优选的实施方式，接收线圈ls具体为圆形线圈，补偿电感lf具体为双d线圈。
27.具体的，在本实施例中，是将接收线圈ls设置为圆形线圈，将补偿电感lf设置为双d线圈。可以理解的是，由于双d线圈表现为偶极性，其磁通穿过接收线圈ls的表达式为：
[0028][0029]
式中，b
f
为补偿电感lf的磁密，s
s
为接收线圈ls的面积。
[0030]
由于补偿电感lf和接收线圈ls均位于线圈结构的中心，而双d线圈的会在空间上产生对称的磁通，因此，流出补偿电感lf的磁通与流入补偿电感lf的磁通是相等的，从而导致穿过补偿电感lf的净磁通为零，也即：
[0031][0032]
式中，为接收线圈ls穿过补偿电感lf的磁通，和分别为接收线圈ls和补偿电感lf自身所产生的磁通。
[0033]
显然，因为穿过补偿电感lf的净磁通为零，所以，电磁耦合机构的额外耦合系数也就能够被消除，也即，通过本实施例所提供的技术方案，可以消除电磁耦合机构中所产生额外的耦合效应。
[0034]
基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，作为一种优选的实施方式，接收线圈ls具体为双d线圈，补偿电感lf具体为圆形线圈。
[0035]
在实际应用中，还可以将接收线圈ls设置为双d线圈，将补偿电感lf设置为圆形线圈，显然，当将接收线圈ls和补偿电感lf设置为这样的结构形式时，同样能够达到将电磁耦合机构中所产生额外耦合效应进行消除的目的，这样就可以使得电磁耦合机构的结构设置形式更加灵活与多样。
[0036]
请参见图3，图3为本发明实施例所提供的电磁耦合机构接收端的爆炸图。作为一种优选的实施方式，在实际应用中，可以按照以下步骤来完成电磁耦合机构的线圈集成过
程。也即，首先将接收线圈ls按照圆形设计尺寸绕制完成，并将补偿线圈按照双d线圈形状设计尺寸绕制完成；然后，再将补偿线圈放置到接收线圈的中央，并在补偿电感和接收线圈之间以及补偿电感上添加电木板来保证线圈之间的绝缘性；如果接收线圈中间尺寸足够大，可以将补偿线圈与接收线圈放置在同一个层上，两线圈间做好绝缘即可，这样做的目的是为了进一步缩小电磁耦合机构的尺寸；之后，再在补偿电感上方铺设的电木板上铺一层磁片，增加导磁性，将磁场引入所需要的工作区域内，并在磁片上铺设一层绝缘垫板和铝板，以保证磁场的绝缘性，以及降低磁场辐射；最后，为了进一步减少电磁耦合机构的体积，还可以将第一电容和第二电容制作成一张电容板，放置到绝缘垫板与铝板之间，以使得第一电容和第二电容仅占用一层空间。
[0037]
具体的，在本实施例中，是将铝板的尺寸设置为380*380*2cm，将磁片的尺寸设置为360*360*10cm，将补偿电感设置为200*200*5、4匝，发射线圈和接收线圈的尺寸设置为340*340*5、8匝；然后，利用lcr仪测量补偿电感的电感值为15uh，接收线圈的电感值为40uh，其中，补偿电感和接收线圈之间的耦合系数为0.0013，基本上达到了可以忽略不计的条件，可见，电磁耦合机构的此种设置方式印证了本技术所提方法的可行性。
[0038]
显然，通过本实施例所提供的技术方案，不仅可以降低电磁耦合机构接收端所占用的空间体积，而且，也可以消除电磁耦合机构中所产生的额外耦合效应。
[0039]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0040]
以上对本发明所提供的一种应用于主、补偿线圈集成的方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。