[發明專利]一種低頻高壓無線能量傳輸裝置

有效

• 申請號: 201110450275.1
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN102522833A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 李立明
• 申請（專利權）人: 太原中博信息科學研究院（有限公司）
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

技術領域

本發明涉及無線能量傳輸裝置，具體為一種低頻高壓無線能量傳輸裝置。

背景技術

無線能量傳輸裝置應用于高工作頻段領域、生物醫學領域或IC卡，如心臟起搏器等。目前無線能量傳輸裝置包括殼體、設于殼體內的單維線圈或二維線圈、以及位于線圈內且與線圈接頭相連的電路板，電路板上設有整流濾波電路模塊且通過穿過殼體的引線與負載相連；但是單維線圈或二維線圈均受到姿態方向性的限制，致使傳輸效率下降，同時無線能量傳輸裝置內的負載沒有抗干擾裝置，負載電路很容易受到外界磁場的干擾，從而導致系統工作不穩定；這樣使得無線能量傳輸裝置只能應用于高頻環境，在低頻環境時需要增加頻率轉換裝置來將低頻信號轉化成高頻信號再進行傳輸，這樣不僅增加了裝置的成本和復雜性，而且在一些實際應用場合甚至根本無法安裝。

發明內容

本發明為了解決現有無線能量傳輸裝置傳輸效率低、抗干擾能力差且不適用于低頻環境的問題，提供了一種低頻高壓無線能量傳輸裝置。

本發明是采用如下技術方案實現的：一種低頻高壓無線能量傳輸裝置，包括由各向同性硅鋼片金屬材料制成的方體外殼、三維接收線圈、以及設于方體外殼內的電路板；方體外殼由上殼體和下殼體組成，方體外殼的六個面上均對稱開有十字形凹槽且相鄰兩個面之間的十字形凹槽相通，線圈纏繞在十字形凹槽內形成三維接收線圈；電路板上設有全波倍壓和全波整流復合整流濾波電路模塊、以及穩壓電路模塊；全波倍壓和全波整流復合整流濾波電路模塊包括由第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4組成的橋式整流電路，第三二極管D1的兩端并聯有第二電容C2，第二二極管D2的兩端并聯有第三電容C3；方體外殼上開有出線孔，三維接收線圈的引線接頭穿過出線孔與橋式整流電路的兩個輸入端相連，橋式整流電路的兩個輸出端之間并聯有與地相連的第一電容C1；穩壓電路模塊包括并聯于第一電容C1兩端的由電阻R和第五二極管D5組成的串聯支路；第五二極管D5的兩端與位于方體外殼內的負載相連。

使用時，將本發明所述裝置置于50Hz（低頻環境）的高壓交變磁場中，通過電磁感應原理，方體外殼上的三維接收線圈會產生交變電流，從而起到吸收電磁能量的作用；與三維接收線圈接頭相連的電路板上全波倍壓和全波整流復合整流濾波電路模塊將交流電轉化成直流電，此時電流雖為直流電但具有一定的波動性，再通過穩壓電路模塊使直流電流波動變得極小，從而將穩定的直流電提供給負載實現無線能量傳輸。電路板工作時，如圖5所示，在交流信號的正半周期里，第一二極管D1、第三二極管D3導通而第二二極管D2、第四二極管D4截止，這樣就對第一電容C1、第三電容C3充電，當三維接收線圈兩端的電壓達到最大值后開始逐漸變小，而第一電容C1、第三電容C3的電壓不會突然變化仍然保持很高的電壓，直至三維接收線圈兩端的電壓小于第三電容C3的電壓時，第三二極管D3截止，此時，由第三電容C3繼續為第一電容C1供電；在交流信號的負半周期里，第二二極管D2、第四二極管D4導通而第一二極管D1、第三二極管D3截止，這樣就對第一電容C1、第二電容C2充電，當三維接收線圈兩端的電壓達到最大值后開始逐漸變小，而第一電容C1、第二電容C2的電壓不會突然變化仍然保持很高的電壓，直至三維接收線圈兩端的電壓小于第二電容C2的電壓時，第二二極管D2截止，此時，由第二電容C2繼續為第一電容C1供電；如此循環往復，第一電容C1就有了比較穩定的電壓，再經過由并聯于第一電容C1兩端的由電阻R和第五二極管D5組成的串聯支路組成的穩壓電路模塊后穩壓效果更好。本發明所述方體外殼由各向同性硅鋼片金屬材料制成，將外界磁場過濾使其不能穿過方體外殼干擾內部電路，極大地提高了抗干擾能力；采用三維接收線圈有效克服了一維線圈、二維線圈的方向性限制，在三維各個方向上都能接收到能量，提高了能量傳輸效率；電路板上增設了穩壓電路模塊，使得能量輸出穩定。

進一步地，所述上殼體和下殼體之間設有導電橡膠墊圈，這樣可增加上殼體和下殼體之間的密封性。

本發明所述的裝置低成本、易安裝、高可靠性、免維護，能提供持續穩定的電能且可直接應用于低頻環境中，解決了現有無線能量傳輸裝置傳輸效率低、抗干擾能力差且不適用于低頻環境的問題，可廣泛適用于電力監測系統以及周邊低頻高壓磁場的供電系統領域。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

圖2是圖1的主視圖。

圖3是圖2中B-B剖面圖。

圖4是圖2中A-A剖面圖。

圖5是本發明電路板的連接示意圖。