(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210743289.0 (22)申请日 2022.06.28 (71)申请人 广东泰坦智能动力有限公司 地址 519000 广东省珠海市金鼎镇创新 三 路128号中国泰坦左栋4楼 (72)发明人 陈健斌　徐宇峰　邹建俊　蒙贵　 涂书专　 (74)专利代理 机构 珠海中知耕作知识产权代理 事务所(普通 合伙) 44841 专利代理师 何承鑫 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06Q 50/06(2012.01) G06F 113/04(2020.01) (54)发明名称 一种用于简化无线充电线圈参数与磁场特 性关系的方法 (57)摘要 本发明公开了一种用于简化无线充电螺旋 线圈参数与磁场特性关系的方法。 本发明对比常 用的互感分析法等， 考虑其无法建立磁耦合谐振 系统功效特性与线圈结构参数的关系， 本发明是 基于电磁场理论提出一种磁耦合谐振系统磁场 分析的模型， 利用累加法计算谐振线圈的空间磁 场， 从而推导线圈参数与磁场功效特性的关系， 可以有助于线圈参数的快速、 准确的设计， 对实 际研究有十分重要的意义。 本发 明应用于无线充 电的技术领域。 权利要求书3页 说明书7页 附图4页 CN 114996967 A 2022.09.02 CN 114996967 A 1.一种用于简化无线充电线圈参数与磁场特性关系的方法， 其特征在于,它包括以下 步骤： A.根据传输需求， 明确设置的发射、 接收线圈设计参数及谐振频率， 并设置发射线圈电 流； B.先将发射线圈每匝电流环分段处理， 通过仿真软件建立仿真模型， 并参考仿真结果 分别确定 接收线圈中间截面和整个线圈产生的感应电压情况； C.根据仿真结果确定接收线圈所选的观察平面， 对观察平面沿圆半径进行划分， 绘制 接收线圈观察平面的小观察圆的圆心所在圆周； D.对接收线圈观测平面小观察圆进行划分,计算各时刻发射线圈各电流段在观察点产 生的磁场； E.计算发射线 圈在整个接收线圈观测平面产生的磁通量， 并计算接收回路的感应电压 和电流； F.同理上述步骤B和步骤C， 设置发射线圈观察平面及观察点， 将接收线圈每匝电流环 分段处理， 绘制发射线圈观察平面的小观察圆的圆心所在圆周； G.同理上述步骤D对发射线圈观测平面小观察圆进行划分,计算各时刻接收线圈各电 流段在观察 点产生的磁场； H.同理步骤E计算接收线圈在整个发射线圈观测平面产生的磁通量， 并计算发射回路 的感应电压； I.计算输入功率、 输出功率、 传输效率 等表达式。 2.根据权利要求1所述的一种用于简化无线充电螺旋线圈参数与磁场特性关系的方 法， 其特征在于： 所述步骤A中的设计参数包括传输功 率、 工作频率、 输入电压、 输出电压、 传 输距离和圆柱线圈平面半径。 3.根据权利要求2所述的一种用于简化无线充电螺旋线圈参数与磁场特性关系的方 法， 其特征在于， 所述 步骤B具体为： B1.将发射线圈每匝均匀划分为Nh段， 在仿真软件中建立圆柱形螺旋谐振线圈的仿真 模型； B2.根据结果确定 接收线圈中间截面和整个线圈产生的感应电压误差 。 4.根据权利要求3所述的一种用于简化无线充电螺旋线圈参数与磁场特性关系的方 法， 其特征在于， 所述 步骤C具体为： C1.根据仿真结果确定中接收线圈中间截面 为观察平面； C2.对平面沿圆半径进行划分， 将观察平面沿着半径R划分为 L段， 其中L 为偶数； C3.绘制接收线圈的观察平面的小观察圆的圆心所在圆周， 以接收线圈观察圆的圆心 作为分析圆的圆心， R*k*L 为半径， 绘制同心圆， 其中k ＝1， 3， 5， …,(L+1)/2。 5.根据权利要求4所述的一种用于简化无线充电螺旋线圈参数与磁场特性关系的方 法， 其特征在于， 所述 步骤D具体为： D1.对接收线圈观测平面小观察圆进行划分， 具体为将步骤C2中绘制的同心圆， 沿着圆 周分为多个小观察圆； D2.采用如下公式计算在某一t时刻， 发射线圈在接收线圈平面某一点产生的磁感应强 度：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114996967 A 2其中式(1)中Bzh为该圆圆心h处的磁感应强度， u0为磁导率， i和j分别为发射线圈电流 元的段数和线圈的匝数， i1为发射线圈通 过的电流， Lr为观察平面沿半径分的段数， rT为第j 匝线圈中第i段电流元的中点距接收线圈观测平面 点H的距离， ZT指该点沿Z轴方向的矢量。 6.根据权利要求5所述的一种用于简化无线充电螺旋线圈参数与磁场特性关系的方 法， 其特征在于： 所述步骤E中为了计算发射线圈在整个接收线圈观察平面产生的磁通量， 将公式(1)的磁感应强度值代入如下式(2)， 其中式(2)中 为发射线圈在整个接收线圈观察平面产生的磁通量， 为观察平 面小圆内z轴方向的磁通， m为观察平面内绘制不相交圆的个数， h为离该圆 圆心的距离； 代入后得如下式(3)： 其中式(3)中 为发射线圈在整个接收线圈观察平面产生的磁通量， m为观察平面内 绘制不相交 圆的个数， h为离该圆圆心的距离， i和j分别为 发射线圈电流元的段数和线圈的 匝数， u0为磁导率， i1为发射线圈通过的电流， L为观 察平面沿半径分的段数， rT为第j匝线圈 中第i段电流元的中点距接收线圈观测平面点H的距离， R为线圈平面半径， ZT指该点沿Z轴 方向的矢量。 根据式(3)结果， 可推导接收回路的电压和电流公式分别如下： 其中式(4)和式(5)中u2和i2分别为接收回路的电压和电流， m为观察平面内绘制不相交 圆的个数， ω为角频率， 为相位角， N为线圈匝数， h为离该圆圆心的距离， i和j分别为发 射线圈电流元的段数和线圈的匝数， I1m为发射线圈电流的幅值， u0为磁导率， i1为发射线圈 通过的电流， L为观察平面沿半径 分的段数， rT为第j匝线圈中第i段电流元的中点距接收线 圈观测平面点H的距离， R为线圈平面半径， R1为线圈电阻值， RL为负载电阻值， ZT指该点沿Z 轴方向的矢量。 7.根据权利要求6所述的一种用于简化无线充电螺旋线圈参数与磁场特性关系的方 法， 其特征在于： 所述步骤G中为了计算在某 一t时刻， 接收线圈在发射线圈平 面某一点产生 的磁感应强度同式(1)； 所述步骤H中为了接收线圈在整个发射线圈观察平面产生的磁通 量， 参考步骤E的式(2)， 同理可求得接收线圈电流段在发射线圈观测平面产生的磁场。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114996967 A 3