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CN112216479A - 一种减小由线圈引线产生的磁芯损耗的方法 - Google Patents

一种减小由线圈引线产生的磁芯损耗的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种减小由线圈引线产生的磁芯损耗的方法，包括以下步骤：步骤1、确定线圈的两条引线在磁芯上穿出的位置；步骤2、在位于两条引线之间的磁芯上开槽，去除两条引线之间的磁芯，使两条引线之间连通。所述线圈为双D型线圈，所述磁芯为铁氧体平板磁芯。采用所述方法后的磁芯损耗为11.65W。使用本发明所述的方法设计磁芯，可以在有引线穿过磁芯的情况下避免磁芯损耗过大而产生严重发热的问题。

Description

一种减小由线圈引线产生的磁芯损耗的方法
技术领域
本发明涉及无线电能传输技术领域，具体涉及一种减小由线圈引线产生的磁芯损耗的方法。
背景技术
近年来，无线充电技术以其运行安全、灵活便捷和低维护成本等优点，受到越来越多的关注。基于理论基础的逐步完善，大功率无线充电技术已开始进入产业化发展进程，目前主要应用在电动汽车等交通工具上。
电磁耦合机构是无线电能传输系统中的关键部分，对耦合机构的合理设计是实现安全、高效电能传输的重点问题。在实际安装耦合机构时，由于空间限制，需要将线圈引线从磁芯中穿出再与系统中其它部分连接，这些引线将会额外增加磁芯的损耗，从而导致磁芯温度的升高，降低系统效率的同时还会影响车辆运行过程中的安全性，因此需要采取措施减小引线对磁芯损耗的影响。
发明内容
针对线圈引线穿过磁芯造成的磁芯损耗增加的问题，本发明基于对磁场的分析明确了产生该问题的原因，并提出一种有效减小损耗的方法。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种减小由线圈引线产生的磁芯损耗的方法，包括以下步骤：
步骤1、确定线圈2的两条引线3在磁芯1上穿出的位置；
步骤2、在位于两条引线3之间的磁芯1上开槽，去除两条引线3之间的磁芯1，使两条引线3之间连通。
在上述方案的基础上，所述线圈2为双D型线圈，所述磁芯1为铁氧体平板磁芯。
在上述方案的基础上，采用所述方法后的磁芯损耗为11.65W。
本发明的有益效果：
使用本发明所述的方法设计磁芯，可以在有引线穿过磁芯的情况下避免磁芯损耗过大而产生严重发热的问题。
附图说明
本发明有如下附图：
图1中，(a)为引线穿孔模型的俯视图，(b)为引线穿孔模型的侧视图。
图2中，(a)为图1所示模型下磁芯表面损耗密度分布图，(b)为无引线从磁芯穿出时(对照组)磁芯表面的损耗密度分布图。
图3中，(a)为磁芯穿孔模型下磁芯表面的磁感应强度矢量分布图，(b)为对照组模型下磁芯表面的磁感应强度矢量分布图。
图4开槽后磁芯表面损耗密度分布图。
图中：1-磁芯；2-线圈；3-引线。
具体实施方式
以下结合附图1-4对本发明作进一步详细说明。
本发明提出了一种减小由线圈引线产生的磁芯损耗的方法，该方法利用电流、磁感应强度和损耗之间的关系，通过降低通电引线对磁芯中磁场分布的影响从而减小磁芯损耗和发热问题，可在增大系统效率的同时提高耦合机构的安全性。另外，该方法操作简单，易于实现。
高磁导率、低电导率的铁氧体磁芯上感应产生的涡流损耗可忽略不计，但铁磁物质在交流磁化过程中也会消耗能量，即磁芯铁损，因此本发明中磁芯损耗特指铁损。如式(1)所示的Steinmetz方程是铁氧体磁芯单位体积的损耗计算经验公式，被工业界广泛用于铁损的估算。式中Cm为损耗系数，f为工作频率，B为磁感应强度的幅值，α、β分别为磁芯材料决定的频率和磁感应损耗系数。由公式可以看出，在定频系统中，磁芯中磁感应强度越大的地方，铁损密度越大。
PFe＝Cm·fα·Bβ (1)
副边线圈安装在车底，为更好的屏蔽磁场，减小漏磁对车底金属物质及车内人体的影响，可采用平板型磁芯将线圈部分全部覆盖，此时线圈引线需从磁芯穿出后再与其它电路部分连接，图1(a)和图1(b)为本发明所研究对象的示意图，本发明中称之为引线穿孔模型，由双D型线圈和铁氧体平板磁芯组成，线圈引线由孔穿过磁芯后与系统中其它部分连接，构成闭合回路(仿真中不包含系统其它组成部分)。
图2(a)为图1所示模型下磁芯表面损耗密度分布图，设置模型中的引线不从磁芯穿过作为对照组，磁芯损耗密度分布如图2(b)。对比可以看出，当有引线从磁芯中穿出时，磁芯整体的损耗密度显著增大，且损耗密度较大的区域集中在引线附近。
图3(a)、(b)分别为磁芯穿孔和对照组两种模型下磁芯表面的磁感应强度矢量分布图，对比可以看出通有电流的引线在周围磁芯处感应产生新的磁场，两条引线之间的磁芯处磁场方向一致，磁感应强度最大。由式(1)可知，磁感应强度越大，损耗越大，磁感应强度的分布与上述磁芯损耗密度分布情况相对应。因此，为减小磁芯损耗，需要降低引线所产生的磁场对原磁场分布的影响。
为了减小引线的影响，本发明提出在两相邻引线之间的磁芯处开槽的方法，图4为开槽后磁芯表面损耗密度分布图，表1为三种模型下磁芯损耗值。该方法通过开槽的方式阻断了引线所产生的原磁力线的磁路，由图和表可以看出，该方法可减小引线对磁芯表面损耗密度分布的影响，从而使开槽模型下磁芯损耗与对照组数值基本一致，有效降低了磁芯的整体损耗及其引起的磁芯发热问题，进而提高系统效率并保证车辆运行中的安全性。
表1磁芯损耗数值表
Figure BDA0002643973640000041
本发明的技术关键点和欲保护点：
基于磁场分析的减小磁芯损耗的方法
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (3)

1.一种减小由线圈引线产生的磁芯损耗的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、确定线圈(2)的两条引线(3)在磁芯(1)上穿出的位置；
步骤2、在位于两条引线(3)之间的磁芯(1)上开槽，去除两条引线(3)之间的磁芯(1)，使两条引线(3)之间连通。
2.如权利要求1所述的减小由线圈引线产生的磁芯损耗的方法，其特征在于，所述线圈(2)为双D型线圈，所述磁芯(1)为铁氧体平板磁芯。
3.如权利要求1所述的减小由线圈引线产生的磁芯损耗的方法，其特征在于，采用所述方法后的磁芯损耗为11.65W。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101640112A (zh) * 2005-04-28 2010-02-03 Tdk株式会社 铁氧体磁芯与采用该铁氧体磁芯的变压器
CN203366973U (zh) * 2011-01-26 2013-12-25 松下电器产业株式会社 非接触充电模块以及使用该非接触充电模块的接收侧非接触充电设备及发送侧非接触充电设备
CN204884792U (zh) * 2015-06-23 2015-12-16 上海康顺磁性元件厂有限公司 一种无线充电器用磁芯
CN205050687U (zh) * 2013-08-29 2016-02-24 三星电机株式会社 变压器和电力供应装置
CN206259239U (zh) * 2016-12-19 2017-06-16 台达电子企业管理（上海）有限公司 Pcb板变压器及其线圈板
CN107086116A (zh) * 2016-02-16 2017-08-22 Tdk株式会社 非接触受电用线圈装置及非接触受电用磁芯
CN207410120U (zh) * 2017-11-24 2018-05-25 东莞市安汇电子有限公司 无线充电线圈闭合磁路结构
CN209544077U (zh) * 2019-02-14 2019-10-25 绵阳伟成科技有限公司 一种多项耦合电感器

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101640112A (zh) * 2005-04-28 2010-02-03 Tdk株式会社 铁氧体磁芯与采用该铁氧体磁芯的变压器
CN203366973U (zh) * 2011-01-26 2013-12-25 松下电器产业株式会社 非接触充电模块以及使用该非接触充电模块的接收侧非接触充电设备及发送侧非接触充电设备
CN205050687U (zh) * 2013-08-29 2016-02-24 三星电机株式会社 变压器和电力供应装置
CN204884792U (zh) * 2015-06-23 2015-12-16 上海康顺磁性元件厂有限公司 一种无线充电器用磁芯
CN107086116A (zh) * 2016-02-16 2017-08-22 Tdk株式会社 非接触受电用线圈装置及非接触受电用磁芯
CN206259239U (zh) * 2016-12-19 2017-06-16 台达电子企业管理（上海）有限公司 Pcb板变压器及其线圈板
CN207410120U (zh) * 2017-11-24 2018-05-25 东莞市安汇电子有限公司 无线充电线圈闭合磁路结构
CN209544077U (zh) * 2019-02-14 2019-10-25 绵阳伟成科技有限公司 一种多项耦合电感器

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