无线电力传输的直观创新,第 2 部分
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现在让我们开始尝试创造性地思考,尽管我们只是通过提问来 进行“预感” !爱因斯坦曾建议:“重要的是不要停止提问。好奇的存在是有其原因的。”
所以,这里有一个问题要问我们所有人:多年来,我们在电力转换方面一直在这样做:我们拿起一个铁氧体磁芯并开始绕制它。我们完成了所有所需的转弯次数。我们称它为“电感器”,将其放置在我们的组件架中,或将其焊接到我们的电路板上。我们的创作有一个可定义的“线圈”(或绕组)放置在可定义和有形的核心上。作为工程师,我们总是倾向于厌恶“灰色”。但这是唯一的方法吗?
在 WPT 中,我们通常将线圈缠绕成螺旋状,铺设在薄而平坦的铁氧体层上,当然可能还有凸起的铁氧体中心。这开启了一些我们忽略的奇异缠绕可能性。例如,我们可能希望将几个这样的扁平线圈串联放置在一块铁氧体上,以创建一个宽传输区域。所有或大部分这些线圈都将同时通电,因此我们将它们串联放置。现在,根据我们之前的经验,我们可能不会想到其他任何东西. 本能地,这似乎是唯一可用的选择。然而,我们可能已经从我们的脑海中注意到,这种“正常”的绕组方法也会产生一些意外或异常的寄生电感返回电流环路,以及用于辐射 EMI 的无意天线。
EMI 确实恰好是 Qi 和 PMA 等感应 WPT 方法的祸根。请注意,A4WP/Rezence 标准使用 6.78 MHz,根据大多数现代 EMI 标准,这种特殊的频率选择实际上给了它们作为 EMI 的有意辐射器的“自由通行证”。但是我们在这里只关心 100-300 kHz 的 Qi/PMA 频率,没有这样的“免费通行证”。因此,我们确实需要努力降低 EMI,尤其是对于如此广泛的传输区域。
在这个版本中,我们从未真正完成“一个线圈”,然后再继续下一个!然而,最终,我们确实来回移动并完成了所有迄今为止部分完成的“线圈”。请注意,这不会改变任何先前计算的场强,因为为此我们只需要一定的安匝绕一圈,实际上,当电流在下半部分的分布式线圈结构中流动时,有与同一数字的上半部分相比,每个“线圈”的有效安匝数没有变化。
如图所示,该图的下半部分实际上在很多方面都优于上半部分,因为它提供了极低的电感互连并且没有寄生回路,这使得它具有出色的可扩展性。使用这种布置阵列的新方法,我们可以根据需要轻松填充任意大的发射表面——正方形、矩形、三角形、梯形等。我们可以尝试将线圈做成表面的整体形状,这样“线圈”的阵列可以更好地堆叠在一起,而不浪费空间。此外,使用大的两层印刷电路板,我们可以在对面的彼此顶部运行来回互连迹线,以产生完整的电流和寄生电感消除。这说得通!
对于外行来说,唯一令人费解的事实可能是: “ 线圈”到底在哪里。我们真的不能再指任何严格意义上的“线圈”了。但谁在乎?从磁性上看,对于功率传输过程,两半之间没有显着差异。也许,只有我们的舒适感受到了短暂的挑战。
请注意,尽管互连的 EMI 不再是问题,但来自暴露但仍未使用的线圈的 EMI 仍然是一个问题。但是我们很快就会想出一些想法来遏制,如果不是完全消除的话!
为了进一步讨论,让我们称我们的新产品为:“交错线圈”。请注意,该术语不同于传统的“分布式/交错磁性”,我们习惯性地将一个核心拆分为多个核心。在这里,我们将线圈/绕组本身分开(通常都在一个共享的“核心”上)。它是 WPT 独有的。从我们过去的经验来看,没有任何东西可以让我们为此做好准备。事实上,它可能在某种意义上让我们“措手不及”:因为我们忘记了超越显而易见的思考。我们的条件是错失良机的罪魁祸首。