一种高效接收无线功率的非螺旋微线圈结构的制作方法

1.本实用新型涉及无线电能传输领域，特别涉及一种高效接收无线功率的非螺旋微线圈结构。


背景技术：

2.接收无线功率的结构是一种进行无线电能传输的支撑结构，虽然圆形缠绕线圈在无线电能传输系统中的应用已经变得商业化，但也存在着自身的传输问题，最主要的问题在于体积较大并且当发射线圈和接收线圈之间的距离较大时，接收线圈处的传输电压水平比较低，接收无线功率的效率也比较低，随着科技的不断发展，人们对于接收无线功率的结构的要求也越来越高。
3.现有的接收无线功率的结构在使用时存在一定的弊端，目前有许多研究来改善传输效率的问题，如改变线圈结构、使用非均匀的宽度以及线圈轨迹之间的间距，但这些对其特性造成了较大的影响，或者导致质量因素的增大，而当无线电能传输系统的接收线圈采用非螺旋微线圈时，体积大大减小，并且当接发线圈距离较大时，仍然可以接收到较大的电压，传输效率大大提高，现有的研究中，比如把线圈结构从方形改到八角形的、使用非均匀的宽度以及线圈轨迹之间的间距、采用一个端子位于外部的线圈，目的是提高线圈功能，但不仅较大地影响了电感、电阻和工作谐振频率等特性，体积也不能大幅减小，同时忽略了接收无线功率的效率，在现有的商业圆形缠绕线圈设计中，体积和接收无线功率水平具有很大的局限性。在商业圆形缠绕线圈中，由于它复杂的微加工工艺和结构，对其特性和传输效率带来了很大的局限性，如：
4.1)商用线圈所能提供的电感值较小；其电阻值较大，它的欧姆损失就比较大；
5.2)尽管商业线圈的物理体积大于微线圈的体积，发射线圈和接收线圈之间的距离的增加，接收线圈处的传输电压水平大大降低；
6.3)在特定的吸收速率约束下为广泛的应用提供大量的功率，商业线圈的工作频率不易通过使用负载电容来调整，为此，我们提出一种高效接收无线功率的非螺旋微线圈结构。


技术实现要素：

7.(一)解决的技术问题
8.针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种高效接收无线功率的非螺旋微线圈结构，将接收线圈设计成非螺旋微线圈结构，大大提高接收无线功率的效率，在质量因素方面的优越性也很明显，可以有效解决背景技术中的问题。
9.(二)技术方案
10.为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种高效接收无线功率的非螺旋微线圈结构，包括结构主体，所述结构主体包括外侧微线圈、内侧微线圈与端子连接线，所述外侧微线圈、内侧微线圈均在端子连接线的位置汇合，所述外侧微线圈、内侧微线圈与
端子连接线之间均连接有线圈端点，所述端子连接线的位置连接有端子接点，所述内侧微线圈与外侧微线圈上均产生有磁通量，所述内侧微线圈、外侧微线圈的四角均为线圈圆角。
11.优选的，所述结构主体由具有相同中心的圆角方形线圈组成，且每一匝的圆角角度均为一致结构。
12.优选的，所述内侧微线圈、外侧微线圈在线圈端点的位置与端子连接线之间电性连接，所述端子连接线通过端子接点的位置连接端子。
13.优选的，所述结构主体的位置施加一定的电压，所述外侧微线圈的电压将高于内侧微线圈的电压。
14.优选的，所述外侧微线圈与内侧微线圈上均产生磁通量，且内侧微线圈增加磁通量的相互作用面积。
15.优选的，所述内侧微线圈与外侧微线圈均为单层非螺旋微线圈结构。
16.(三)有益效果
17.与现有技术相比，本实用新型提供了一种高效接收无线功率的非螺旋微线圈结构，具备以下有益效果：该一种高效接收无线功率的非螺旋微线圈结构，将接收线圈设计成非螺旋微线圈结构，大大提高接收无线功率的效率，在质量因素方面的优越性也很明显；
18.1)与商用线圈的电阻值相比，非螺旋微线圈的电阻是相当低的，因此它的欧姆损失将大大降低；
19.2)非螺旋的质量因子高于商用线圈，因此，与传统设计的质量因素相比，所提出的微线圈在质量因素方面的优越性也很明显；
20.3)对于相同的发射机信号振幅，微线圈可以比商业线圈使用更大的距离；
21.4)尽管商业线圈的物理体积大于微线圈的体积，但非螺旋微线圈可以接收到最大电压，可以更有效地接收无线传输功率，整个接收无线功率的结构结构简单，操作方便，使用的效果相对于传统方式更好。
附图说明
22.图1为本实用新型一种高效接收无线功率的非螺旋微线圈结构的整体结构示意图。
23.图中：1、结构主体；2、线圈端点；3、内侧微线圈；4、线圈圆角；5、外侧微线圈；6、磁通量；7、端子连接线；8、端子接点。
具体实施方式
24.下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本实用新型，而不应视为限制本实用新型的范围。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
25.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖
直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
26.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
27.如图1所示，一种高效接收无线功率的非螺旋微线圈结构，包括结构主体1，结构主体1包括外侧微线圈5、内侧微线圈3与端子连接线7，外侧微线圈5、内侧微线圈3均在端子连接线7的位置汇合，外侧微线圈5、内侧微线圈3与端子连接线7之间均连接有线圈端点2，端子连接线7的位置连接有端子接点8，内侧微线圈3与外侧微线圈5上均产生有磁通量6，内侧微线圈3、外侧微线圈5的四角均为线圈圆角4。
28.进一步的，结构主体1由具有相同中心的圆角方形线圈组成，且每一匝的圆角角度均为一致结构。
29.进一步的，内侧微线圈3、外侧微线圈5在线圈端点2的位置与端子连接线7之间电性连接，端子连接线7通过端子接点8的位置连接端子。
30.进一步的，结构主体1的位置施加一定的电压，外侧微线圈5的电压将高于内侧微线圈3的电压。
31.进一步的，外侧微线圈5与内侧微线圈3上均产生磁通量6，且内侧微线圈3增加磁通量6的相互作用面积。
32.进一步的，内侧微线圈3与外侧微线圈5均为单层非螺旋微线圈结构。
33.工作原理：本实用新型包括结构主体1、线圈端点2、内侧微线圈3、线圈圆角4、外侧微线圈5、磁通量6、端子连接线7、端子接点8，所提出的单层非螺旋微线圈的示意图如图1所示，可以看出，它是由许多具有相同中心的圆角方形线圈组成，其中每一匝的圆角都一致。沿同一方向的小开口是为了放置端子，并将所有的线圈端点2连接在一起，如果对微线圈施加一定的电压，其外圈的电压将高于内圈，且大部分微线圈区域的电势分布均匀，由此产生的磁通量6密度由于内圈的变化逐渐减少，几乎所有的圈都参与了产生磁通量6，在wpt系统中使用时，微线圈将与发射机线圈产生的磁通量6相互作用。内圈的放置主要是为了增加微线圈与磁通量6的相互作用面积，此外，这种布置使微线圈的电感值最大化，最终提高发射机和接收机单元之间的互感率，使接收功率更有效。
34.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二(一号、二号)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。
35.以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。