[發(fā)明專利]磁耦合諧振式無線能量傳輸裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810064667.2
• 申請日: 2008-06-04
• 公開（公告）號: CN101316053A
• 公開（公告）日: 2008-12-03
• 發(fā)明（設計）人: 朱春波;劉凱;于春來;逯仁貴;任立濤;趙小坤
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 徐愛萍

1.磁耦合諧振式無線能量傳輸裝置，它由能量發(fā)射源(1)和能量接收器(2)組成；

所述的能量發(fā)射源(1)由磁場諧振激發(fā)及驅動電路(1-1)和諧振發(fā)射電路(1-2)組成；

磁場諧振激發(fā)及驅動電路(1-1)由驅動電路(1-1-1)和驅動開關管(1-1-2)組成，驅動電路(1-1-1)產生與設定的諧振發(fā)射頻率相同或為諧振發(fā)射頻率的1/n的驅動信號，驅動開關管(1-1-2)接收驅動信號；驅動開關管(1-1-2)的開關頻率與諧振發(fā)射頻率相同或為諧振發(fā)射頻率的1/n，用于將電源的能量補充給諧振發(fā)射電路(1-2)，其中的n為正整數；

諧振發(fā)射電路(1-2)由諧振發(fā)射線圈(1-2-1)和諧振發(fā)射電容(1-2-2)組成，諧振發(fā)射線圈(1-2-1)與諧振發(fā)射電容(1-2-2)構成諧振系統(tǒng)，能量分別在諧振發(fā)射線圈(1-2-1)與諧振發(fā)射電容(1-2-2)以磁場和電場形式交換；在諧振發(fā)射線圈(1-2-1)中產生與設定的諧振發(fā)射頻率相同的諧振電流；諧振發(fā)射線圈(1-2-1)中的諧振電流形成在能量傳輸范圍內的交變磁場；

其特征在于所述的能量接收器(2)由諧振接收電路(2-1)和高頻整流電路(2-2)組成；

諧振接收電路(2-1)用于接收諧振發(fā)射電路(1-2)傳輸過來的磁場能量；諧振接收電路(2-1)由諧振接收線圈(2-1-1)和諧振接收電容(2-1-2)組成，諧振接收線圈(2-1-1)和諧振接收電容(2-1-2)用于設定諧振接收頻率，設定的諧振接收頻率與設定的諧振發(fā)射頻率相同；

兩個諧振線圈組成系統(tǒng)的場的模式為F(r，t)，F(r，t)≈a₁(t)F₁(r)+a₂(t)F₂(r)，其中F₁(r)和F₂(r)分別為諧振發(fā)射線圈(1-2-1)和諧振接收線圈(2-1-1)的本征模式，a₁(t)和a₂(t)分別是對應的場強；當ω₁＝ω₂＝ω和a₂(0)＝0時，則

其中a₁(0)和a₂(0)分別為兩個諧振狀態(tài)的初始值；ω₁是諧振發(fā)射線圈(1-2-1)的特征頻率，ω₂是諧振接收線圈(2-1-1)的特征頻率，ω是線圈的特征頻率；設定耦合系數遠遠大于諧振體的損耗速率，則兩諧振線圈之間能量的相互傳遞周期為π/k；

高頻整流電路(2-2)，將諧振接收電路(2-1)所接收的磁場能量轉化為電能輸?出；

設定的諧振接收頻率和設定的諧振發(fā)射頻率范圍在0.05MHz～50MHz之間。

2.根據權利要求1所述的磁耦合諧振式無線能量傳輸裝置，其特征在于能量發(fā)射源(1)增加了電源變換電路(1-3)，電源變換電路(1-3)用于將交流電轉換為直流電并傳輸給磁場諧振激發(fā)及驅動電路(1-1)和諧振發(fā)射電路(1-2)。

3.根據權利要求1所述的磁耦合諧振式無線能量傳輸裝置，其特征在于諧振發(fā)射電路(1-2)中的諧振發(fā)射線圈(1-2-1)和諧振發(fā)射電容(1-2-2)采用串聯或并聯連接。

4.根據權利要求1所述的磁耦合諧振式無線能量傳輸裝置，其特征在于諧振接收電路(2-1)中的諧振接收線圈(2-1-1)和諧振接收電容(2-1-2)采用串聯或并聯連接。

5.根據權利要求1所述的磁耦合諧振式無線能量傳輸裝置，其特征在于磁耦合諧振式無線能量傳輸裝置中有多個能量接收器(2)。?