專利名稱：無線電控井蓋無線充電接收線圈的保護裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及無線充電，具體涉及無線電控井蓋無線充電接收線圈的保護裝置。
背景技術：
電力井蓋是電力電纜隧道的出入通道。隨著城市進程化的加速，原架空布置的電力輸送線進入城市后均不可避免地轉入地下。電力隧道成為了城市供電系統的關鍵通道。電力隧道出入口狀態的在線實時監控對于保障電力供應以及城市人民的生命安 全至關重要。長期以來，電力隧道入口的狀態監控一直沒有得到有效的改善，關鍵的因素之一是井蓋的使用環境極其惡劣，自然因素、人為因素均導致井蓋的狀態監測裝置必須具有防破壞、防水、無接觸供電和無線數據傳輸等功能。在具有閉鎖機構的無線電控井蓋系統中，置于井蓋下的控制以及開鎖裝置的電力供應不可能永久持續，因此，無線充電已經成為了無線電控井蓋必須具備的功能。在基于感應充電的無線充電方式中，電力接收線圈以及電力發送線圈之間不可有金屬物存在，否則，金屬物的存在將引起電渦流的產生，并由此改變發射線圈以及接收線圈的電感參數，進而擾亂發射線圈與接收線圈之間的電磁感應諧振頻率，導致充電效率急劇降低甚至無法充電。為了滿足以上無線充電的要求，通常接收線圈都安裝于非金屬的絕緣材料之中，而且接收線圈距離發射線圈的距離不得過大，按照Qi標準的要求，該距離不得大于5毫米。這就迫使在接收線圈的結構設計時只能在接收線圈的上部安裝一個薄殼的非金屬保護罩。在實際使用環境的條件下，置于道路中的電力隧道井蓋安裝完成后，都要經過壓路機進行平整碾壓，很多情況下，小石子或異物會在碾壓的情況下嵌入到薄殼中，進而損壞接收線圈。為此，增加附設的金屬保護罩，在充電時才打開的辦法；在接收線圈之上加灌樹脂的辦法都已出現。遺憾的是，增加一個附設的金屬保護罩，在充電時才打開以及在接收線圈之上加灌樹脂的辦法雖然能在施工過程中保證接收線圈不受損壞，但又引來了被人取掉金屬保護罩并用尖利物體鑿穿絕緣材料進而使接收線圈損壞的情況。如何對接收線圈進行有效保護已經成為了無線電控井蓋實現無線充電所必須解決的主要問題。
發明內容
針對以上問題，本發明提供了一種無線電控井蓋無線充電接收線圈的保護裝置。根據電磁感應原理，在線圈的兩端接入交流電壓，線圈中就產生磁通，隨著交流電流的交替變化，磁通方向也交替變化。此時，如果在線圈的前端放置一金屬物體，線圈產生的磁通將穿過金屬物體，金屬物體可以視為許多同心環狀導線所組成，在這些環狀導線上，由于感應將產生電渦流,產生電渦流的同時,還將產生一個與線圈磁通方向相反的一個感應磁通，由于感應磁通的作用，將導致線圈中的磁通減小。由于線圈兩端的電勢等于線圈的匝數N乘以磁通的變化率(ΙΦ/dt: e = N* ((ΙΦ/dt)
當線圈匝數N以及施加于線圈兩端的電勢e為固定不變的值時，要使等式成立，只有增大磁通的變化率才能使等式成立。線圈中交變電流的頻率一定時，磁通的變化率就可用磁通量的大小來衡量。在線圈匝數為N，線圈截面積為S，與線圈截面相垂直的磁路長度為I ,通入線圈電流為I,線圈中磁性材料的相對導磁系數為U的磁路中，線圈所產生的磁通量Φ的大小為:
Φ = I*N*u*S / I
從上式可以看出，在匝數為N、相對導磁系數為I (空心線圈)、線圈截面積為S，磁路長度為I的空心線圈中，要增大磁通量，只有增加通入線圈的電流I。在線圈前端的金屬物體中產生的電渦流越強，線圈中流入的電流就越多。電磁爐、高頻加熱爐就是依據此原理工作的。通過以上原理的分析，我們也可以認識到，產生電渦流的重要條件是要在線圈上部的金屬物體中形成同心環狀回路。如果將置于線圈上部的金屬物體制成同心開路形狀，使其無法產生電渦流回路，或者將置于線圈上部的金屬物體制成·順時針方向回路數與反時針方向回路數相等的閉合回路結構，在金屬回路中形成大小相等，方向相反的電流，將阻止電渦流的產生。居于以上分析，分別進行了將環狀開路結構以及順時針環路圈數與逆時針環路圈數相等的閉路結構的金屬片分別單獨置于通入交變電流線圈上部的測試試驗，試驗表明:具有以上結構特征的金屬片處于線圈上部時，并不會在金屬片中產生電渦流，同時，線圈產生的磁通能夠不受影響地穿過金屬片到達接收線圈。居于以上測試試驗，本發明提供了一種無線電控井蓋無線充電接收線圈的保護裝置。利用該裝置，可以在基于感應無線充電的發射線圈與接收線圈之間放置保護接收線圈的金屬保護片，增加金屬保護片后，接收線圈位于金屬保護片以及高密度環氧樹脂的保護下，提高了對接收線圈的保護能力，使感應無線充電技術能應用于無線電控井蓋的惡劣環境中。本發明所采用的技術方案是:
無線電控井蓋無線充電接收線圈的保護裝置，包括絕緣襯套、無線充電接收線圈、金屬外套、金屬保護片、高密度封灌樹脂；特征在于無線充電接收線圈嵌裝于絕緣襯套之中，絕緣襯套嵌裝于金屬外套之中，金屬保護片緊密壓接于無線充電接收線圈之上，高密度封灌樹脂填充于金屬外套、絕緣襯套、之間以及金屬保護片之上，金屬保護片由金屬或者由含有至少一層以上金屬的印制電路板制成并涂以絕緣漆，金屬保護片具有環狀開路結構，或者具有順時針環路圈數與逆時針環路圈數相等的環狀閉路結構。與現有技術相比較，本發明用具有環狀開路結構，或者用具有順時針環路圈數與逆時針環路圈數相等的閉路結構的金屬保護片作為接收線圈的金屬保護片。在高密度封灌樹脂和金屬保護片的保護下，感應無線充電接收線圈得到有效可靠的保護，使感應無線充電技術能應用于無線電控井蓋的惡劣環境中。
圖1為現有技術的感應無線充電接收線圈保護裝置結構剖面圖。圖2為本發明的感應無線充電接收線圈保護裝置結構剖面圖。圖3為本發明的順時針環路圈數與逆時針環路圈數相等的環狀閉路結構構成的金屬保護片的平面圖。圖4為本發明的順時針環路圈數與逆時針環路圈數相等的環狀閉路結構構成的金屬保護片的軸測圖。圖5為本發明的由環狀開路結構構成的金屬保護片的平面圖。圖6為本發明的由環狀開路結構構成的金屬保護片的軸測圖。圖7為本發明的由另一種環狀開路結構構成的金屬保護片的平面圖。圖8為本發明的由另一種環狀開路結構構成的金屬保護片的軸測圖。圖9為本發明的由印制電路板制成的順時針環路圈數與逆時針環路圈數相等的閉路結構構成的金屬保護片的頂層平面圖。圖10為本發明的由雙面印制電路板制成的順時針環路圈數與逆時針環路圈數相等的閉路結構構成的金屬保護片的底層 平面圖。
具體實施例方式如圖1所示，現有技術的感應無線充電接收線圈保護裝置包括絕緣襯套1、無線充電接收線圈2、金屬外套3、封灌樹脂4。無線接收線圈2僅處于封灌樹脂4的保護下，當重型車輛將小石子或尖物碾壓嵌入封灌樹脂中時，很容易將線圈壓斷。用尖利的金屬物也很容易鑿穿封灌樹脂，將線圈破壞。圖2所示是本發明實施例的無線電控井蓋無線充電接收線圈保護裝置結構剖面圖。如圖所示，本發明的無線電控井蓋無線充電接收線圈保護裝置，包括絕緣襯套1、無線充電接收線圈2、金屬外套3、高密度封灌樹脂4、金屬保護片5。絕緣襯套I用諸如尼龍、塑料、PVC等絕緣材料制成，具有中心開孔，并且在直徑中部開有環狀槽和過線孔的圓環結構。無線充電接收線圈2是具有圓環狀扁平結構的扁平線圈。金屬外套3用金屬材料制成，具有杯底中心開孔和過線孔的空心杯形狀。金屬保護片5用金屬材料或含有多層金屬材料的印制電路板制成并涂以絕緣漆，金屬保護片5具有環狀開路結構，或者具有順時針環路圈數與逆時針環路圈數相等的環狀閉路結構。無線充電接收線圈2嵌裝于絕緣襯套I之中，絕緣襯套I嵌裝于金屬外套3之中，金屬保護片5緊密壓接于無線充電接收線圈2之上，高密度封灌樹脂4填充于金屬外套3、絕緣襯套1、金屬保護片5縫隙之間以及之金屬保護片5之上。圖3、圖4所示的金屬保護片由順時針環路圈數與逆時針環路圈數相等的環狀閉路結構構成。具有該結構的金屬保護片置于線圈上部時，由發射線圈產生的磁通穿過金屬保護片時，由于金屬保護片順時針走向的回路數與逆時針走向的回路數相等，在金屬保護片回路中形成大小相等、方向相反的電流，從而阻止了電渦流在金屬保護片中產生，發射線圈產生的磁通可以不受影響地穿過金屬保護片到達接收線圈，使接收線圈在得到金屬保護片強力保護的同時能不受金屬保護片的影響產生感應電流，進而實現無線充電。圖5、圖6所示的金屬保護片由環狀開路結構構成。具有該結構的金屬保護片置于線圈上部時，由發射線圈產生的磁通穿過金屬保護片時，由于金屬保護片為開環結構，無法形成電流回路，從而阻止了電渦流在金屬保護片中產生，發射線圈產生的磁通可以不受影響地穿過金屬保護片到達接收線圈，使接收線圈在得到金屬保護片強力保護的同時能不受金屬保護片的影響產生感應電流，進而實現無線充電。圖7、圖8所示的金屬保護片由另一種環狀開路結構構成。具有該結構的金屬保護片置于接收線圈上部時，由發射線圈產生的磁通穿過金屬保護片時，由于金屬保護片為開環結構，無法形成電流回路，從而阻止了電渦流在金屬保護片中產生，發射線圈產生的磁通可以不受影響地穿過金屬保護片到達接收線圈，使接收線圈在得到金屬保護片強力保護的同時能不受金屬保護片的影響產生感應電流，進而實現無線充電。圖9和圖10所示為用雙面印制電路板制成的金屬保護片的電路板頂層和底層的平面圖。電路板頂層的金屬層具有順時針走向的螺旋線結構，電路板底層的金屬層具有逆時針走向的螺旋線結構，電路板頂層和底層的金屬首尾端通過過孔相連接形成閉合回路結構。當金屬保護片壓裝于接收線圈之上時，由發射線圈產生的磁通穿過金屬片時，在順時針走向的環狀金屬片回路中產生的電流與在逆時針走向的環狀金屬片回路中產生的電流大小相等，方向相反，進而阻止了電渦流的產生，發射線圈產生的磁通可以不受影響地穿過金屬保護片到達接收線圈。使接收線圈在得到金屬保護片強力保護的同時能不受金屬保護片的影響產生感應電流，進而實現無線`充電。
權利要求
1.無線電控井蓋無線充電接收線圈的保護裝置，包括絕緣襯套、無線充電接收線圈、金屬外套、金屬保護片、高密度封灌樹脂，其特征在于:無線充電接收線圈嵌裝于絕緣襯套之中，絕緣襯套嵌裝于金屬外套之中，金屬保護片緊密壓接于無線充電接收線圈之上，高密度封灌樹脂填充于金屬外套、絕緣襯套、之間以及金屬保護片之上。
2.如權利要求1所述的無線電控井蓋無線充電接收線圈的保護裝置，其特征在于:所述金屬保護片由金屬或者由含有至少一層以上金屬的印制電路板制成并涂以絕緣漆。
3.如權利要求1所述的無線電控井蓋無線充電接收線圈的保護裝置，其特征在于:所述金屬保護片具有環狀開路結構，或者具有順時針環路圈數與逆時針環路圈數相等的環狀閉路結構。·
全文摘要
無線電控井蓋無線充電接收線圈的保護裝置。包括絕緣襯套、無線充電接收線圈、金屬外套、金屬保護片、高密度封灌樹脂。其特征在于無線充電接收線圈嵌裝于絕緣襯套之中，絕緣襯套嵌裝于金屬外套之中，金屬保護片緊密壓接于無線充電接收線圈之上，高密度封灌樹脂填充于金屬外套、絕緣襯套、之間以及金屬保護片之上，金屬保護片由金屬或者由含有至少一層以上金屬的印制電路板制成并涂以絕緣漆，金屬保護片具有環狀開路結構，或者具有順時針環路圈數與逆時針環路圈數相等的環狀閉路結構。具有以上結構特征的金屬保護片能避免電渦流生成，使無線電控井蓋無線充電接收線圈得到了有效的保護。
文檔編號H01F5/00GK103236333SQ20131017343
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月13日 優先權日2013年5月13日
發明者趙捷, 唐立文, 吳夢江 申請人:昆明迪森電氣有限公司