[發明專利]磁耦合諧振式無線能量傳輸裝置

有效

• 申請號: 200810064667.2
• 申請日: 2008-06-04
• 公開（公告）號: CN101316053A
• 公開（公告）日: 2008-12-03
• 發明（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

技術領域

本發明涉及無線能量傳輸領域。?

背景技術

當前幾乎所有的用電設備都必須要使用有形介質(如：使用金屬導線、電線電纜)作為主要連接才能進行電力傳輸或能量的傳輸，即使是短距離電力傳輸(比如計算機、電視、臺燈等)，也必須經過電源線連接以及鋪線或拉線的煩瑣過程，使得需要以電力作為動力的電子、電器設備，其擺設位置受到影響。如果可以研發出更為優良的無線能量傳輸技術及裝置，實現不受外物或周圍環境影響的有效電力傳輸，就可以通過無線的傳輸方式來達到電力的傳輸，那么在使用這些電器設備時，必定能更加得心應手。另外，在一些特殊的應用場所，如水下作業、醫用植入設備、無線網絡等不方便或不能使用導線供電的場合都具有非常實際的應用價值。?

根據能量傳輸原理，目前，在國內外研究的無線能量傳輸技術主要有電磁波能量傳輸和感應耦合式能量傳輸技術。?

電磁波能量傳輸技術通過天線發送和接收的原理，比如使用微波進行無線能量傳輸，這種技術能夠實現極高的傳輸功率，該技術存在的主要問題是能量傳輸路徑上不能有障礙物遮擋，即能量傳輸無法繞過或穿過障礙物。?

感應耦合能量傳輸(Inductively?Coupled?Power?Transfer簡稱ICPT)技術，是利用電磁感應原理，采用松耦合變壓器或可分離式變壓器實現非接觸式功率傳輸。該技術存在的主要問題是能量傳輸距離受到傳輸原理的局限而被限制在毫米等級。?

發明內容

本發明是為了解決現有無線能量傳輸技術中所存在的不能穿越中間障礙物或傳輸距離短的缺點，而提供一種磁耦合諧振式無線能量傳輸裝置。?

本發明由能量發射源和能量接收器組成；?

所述的能量發射源由磁場諧振激發及驅動電路和諧振發射電路組成；?

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

諧振發射電路由諧振發射線圈和諧振發射電容組成，諧振發射線圈與諧振發射電容構成諧振系統，能量分別在諧振發射線圈與諧振發射電容以磁場和電場形式交換；在諧振發射線圈中產生與設定的諧振發射頻率相同的諧振電流；諧振發射線圈中的諧振電流形成在能量傳輸范圍內的交變磁場；?

所述的能量接收器由諧振接收電路和高頻整流電路組成；?

諧振接收電路用于接收諧振發射電路傳輸過來的磁場能量；諧振接收電路由諧振接收線圈和諧振接收電容組成，諧振接收線圈和諧振接收電容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射頻率相同；?

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