[發明專利]一種無線能量傳輸系統

在審

• 申請號: 201210051717.X
• 申請日: 2012-03-01
• 公開（公告）號: CN103296778A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 劉若鵬;欒琳;郭潔;洪運南
• 申請（專利權）人: 深圳光啟創新技術有限公司
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術領域】

本發明涉及無線能量傳輸領域，具體地涉及一種基于磁共振原理的無線能量傳輸系統。

【背景技術】

目前，無線能量傳輸技術主要基于三種原理，分別是電磁感應式、磁共振式以及輻射式，電磁感應式(非接觸感應式)電能傳輸電路的基本特征是原副邊電路分離，原邊電路與副邊電路之間有一段空隙，通過磁場耦合感應相聯系。電磁感應式的特點是：有較大氣隙存在，使得原副邊無電接觸，彌補了傳統接觸式電能的固有缺陷；但是，較大氣隙的存在也使得系統漏磁與激磁相當，甚至比激磁高；因此，基于磁感應技術的原因，充電線圈基板與接收線圈基板之間的實際有效充電空間距離大約為5mm，當兩者之間的空間距離超過5mm時則無法進行充電工作。

磁共振式(又稱WiTricity技術)是由麻省理工學院(MIT)物理系、電子工程、計算機科學系，以及軍事奈米技術研究所(Institute?for?Soldier?Nanotechnologies)的研究人員提出的。系統采用兩個固有頻率相同的諧振物體產生很強的相互耦合，能量在兩物體間交互，利用線圈及放置兩端的平板電容器，共同組成諧振電路，實現能量的無線傳輸。2007年6月，來自麻省理工學院的研究人員通過電磁線圈實現了距離2米的60W電力的傳輸，他們采用了全新的思考方式，采用了兩個能夠實現共振的銅線圈，依靠共振進行能量的傳輸?，F有的基于磁共振的無線能量傳輸系統包括信號激勵電路、發射天線、磁共振發射模塊和設置在負載設備內的磁共振接收模塊、接收天線和接收電路，磁共振發射模塊和磁共振接收模塊為繞制的單匝或多匝銅線圈，在實際應用中，銅線圈的固有頻率往往不易調節，并且很難與系統工作頻率完全相等，因而系統能量傳輸效率較低。

輻射式又分為無線電波式、微波方式、激光方式等，如，Powercast公司基于無線電波式研制出可以將無線電波轉化成直流電的接收裝置，可在約1米范圍內為不同電子裝置的電池充電。其缺點是能夠傳輸的能量小，應用范圍有限。

【發明內容】

本發明所要解決的技術問題是：克服現有共振式無線能量傳輸系統系統能量傳輸效率低的缺點，提供一種系統能量傳輸效率更高的無線能量傳輸系統。

本發明實現發明目的所采用的技術方案是，一種無線能量傳輸系統，包括磁信號發射模塊、磁共振發射模塊、磁共振接收模塊和能量接收模塊，所述磁共振發射模塊與所述磁共振接收模塊之間通過共振場倏逝線的耦合進行能量傳遞，所述能量接收模塊與所述磁共振接收模塊通過電磁感應的方式耦合，所述能量接收模塊連接負載設備以提供電能，所述磁共振發射模塊和磁共振接收模塊均為平面螺繞導電線圈，兩個所述平面螺繞金屬線圈的固有頻率相等，所述磁共振發射模塊和磁共振接收模塊設置有超材料，所述超材料具有負磁導率，所述負磁導率條件下的超材料的對應頻率與所述平面螺繞導電線圈的固有頻率相等。

更好地，所述平面螺繞導電線圈的螺繞線間距相等。

更好地，所述平面螺繞導電線圈為圓環形平面螺繞導電線圈。

更好地，所述超材料的磁導率為-1。

更好地，所述超材料包括介質基板以及陣列在介質基板上的多個微結構，所述微結構為磁性微結構，所述介質基板為介電材料，所述微結構為導電材料。

更好地，所述磁性微結構為開口諧振環或開口諧振環的衍生結構。

更好地，所述介質基板為有機樹脂材料或陶瓷材料。

更好地，所述磁信號發射模塊包括發射電路和發射天線，所述發射電路為磁場諧振激發電路，所述磁場諧振激發電路產生特定工作頻率的驅動信號，所述驅動信號由所述發射天線進行發射。

更好地，所述發射天線為單匝的圓環形銅線圈。

更好地，所述能量接收模塊包括接收天線和接收電路，所述接收電路為整流電路，所述整流電路將所述接收天線接收到的能量轉換為電能輸出。

更好地，所述接收天線為單匝的圓環形銅線圈。

更好地，所述發射天線的線圈外徑等于所述平面螺繞導電線圈的外徑。

更好地，所述接收天線的線圈外徑等于所述平面螺繞導電線圈的外徑。

更好地，兩個所述平面螺繞導電線圈為金屬線圈，兩個所述平面螺繞金屬線圈分別固定在兩個非磁性基板上。

更好地，所述非磁性基板為有機樹脂材料。

本發明的有益效果是：