一种双负载无线电能传输矩形线圈构建方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115964876A(43)申请公布日2023.04.14(21)申请号202211685023.1(22)申请日2022.12.27(71)申请人南京信息工程大学地址210044江苏省南京市宁六路219号(72)发明人蔡骏郑涛严颖陈亮(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200专利代理师田凌涛(51)Int.Cl.G06F30/20(2020.01)H02J50/12(2016.01)权利要求书3页说明书6页附图4页(54)发明名称一种双负载无线电能传输矩形线圈构建方法(57)摘要本发明涉及一种双负载无线电能传输矩形线圈构建方法，以发射线圈电感目标取值范围、接收线圈电感目标取值范围，以及接收线圈外部尺寸目标长宽比值范围q为要求，执行具体步骤A至步骤D，通过发射线圈与接收线圈的尺寸关系的数学模型的构建、以及网络训练之下包含各匝数曲面的数据曲面模型的构建，结合两者之间的联系，构建满足该预设要求的发射线圈与接收线圈，整个设计能够有效提高线圈设计的准确性与规范性，在多负载无线电能传输系统设计中具有重要的应用价值。CN115964876ACN115964876A权利要求书1/3页1.一种双负载无线电能传输矩形线圈构建方法，其特征在于：用于针对发射线圈电感目标取值范围、接收线圈电感目标取值范围，以及接收线圈外部尺寸目标长宽比值范围q的预设要求，构建满足该预设要求的发射线圈与接收线圈，包括如下步骤：步骤A.针对同侧异轴双负载无线电能传输中的发射线圈与接收线圈，确定线圈线径R和线圈匝间距d，建立发射线圈与接收线圈的尺寸关系的数学模型，然后进入步骤B；步骤B.基于先训练获得以线圈匝数n、矩形线圈内侧宽a、矩形线圈内侧长b为输入，以线圈电感L为输出的电感预测模型，再通过电感预测模型获得不同尺寸线圈下对应线圈电感的数据集，进而构建包含各匝数曲面的数据曲面模型的方式，构建包含发射线圈电感目标取值范围与接收线圈电感目标取值范围的数据曲面模型，然后进入步骤C；步骤C.基于系统谐振频率的更新，根据接收线圈电感目标取值范围确定接收线圈电感值L2，并在数据曲面模型内截取接收线圈电感值L2所对应各接收线圈尺寸关系曲线RX，结合发射线圈与接收线圈的尺寸关系的数学模型，获得满足发射线圈电感目标取值范围的各发射线圈尺寸关系曲线TX，进而获得满足接收线圈外部尺寸目标长宽比值范围q的各接收线圈尺寸范围曲线RXend、以及分别对应的发射线圈尺寸范围曲线TXend，然后进入步骤D；步骤D.以各接收线圈尺寸范围曲线RXend、以及分别对应的发射线圈尺寸范围曲线TXend为依据，构建发射线圈与接收线圈。2.根据权利要求1所述一种双负载无线电能传输矩形线圈构建方法，其特征在于：所述步骤A包括如下：根据实际功率等级范围，留有预设裕度匹配线圈规格，确定线圈导线线径R，以及根据线圈导线绝缘皮的厚度d1、相邻线圈导线整体间距d2，按如下公式，确定线圈匝间距d；d＝2*d1+d2当线圈匝数为n匝时，线圈总匝宽wn表示为：wn＝n*(R+2d1)+(n‑1)*d2针对同侧异轴双负载无线电能传输，建立发射线圈与接收线圈的尺寸关系的数学模型如下：基于预设发射线圈与接收线圈之间线圈总匝宽、最外匝边宽均一致，并且预设发射线圈最外匝边长为接收线圈最外匝边长的2倍，如下公式：其中，arx和brx分别表示接收线圈的最内匝边宽和最内匝边长,atx和btx分别表示发射线圈的最内匝边宽和最内匝边长；Arx和Brx分别表示接收线圈的最外匝边宽和最外匝边长，Atx和Btx分别表示发射线圈的最外匝边宽和最外匝边长；进一步获得如下：3.根据权利要求1所述一种双负载无线电能传输矩形线圈构建方法，其特征在于：所述步骤B中，初始线圈尺寸范围，执行如下步骤B1至步骤B3：步骤B1.获得线圈尺寸范围内预设数量的样本数据，各样本数据分别均包括线圈匝数n、矩形线圈内侧宽a、矩形线圈内侧长b、以及相对应的线圈电感L，然后进入步骤B2；2CN115964876A权利要求书2/3页步骤B2.基于各样本数据，结合预设目标判别准确率，针对待训练网络进行训练，获得以线圈匝数n、矩形线圈内侧宽a、矩形线圈内侧长b为输入，以线圈电感L为输出的电感预测模型，然后进入步骤B3；步骤B3.根据电感预测模型，获得该线圈尺寸范围内不同尺寸线圈分别所对应线圈电感L组成的数据集，进而构建该线圈尺寸范围所对应包含各匝数曲面的数据曲面模型，并判断发射线圈电感目标取值范围、以及接收线圈电感目标取值范围是否均位于该数据曲面模型中，是则进入步骤C；否则按预设扩大更新规则，扩大更新线圈尺寸范围,并返回步骤B1。4.根据权利要求3所述一种双负载无线电能传输矩形线圈构建方法，其特征在于：所述步骤B1中