[發明專利]基于平板磁芯的磁耦合諧振式無線能量傳輸裝置

無效

• 申請號: 201210076094.1
• 申請日: 2012-03-21
• 公開（公告）號: CN102611209A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 朱春波;逯仁貴;蘇琮皓;毛世通;程志遠;張劍韜;李坤
• 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 23109
• 代理人: 牟永林

1.一種基于平板磁芯的磁耦合諧振式無線能量傳輸裝置，它包括能量供給電路(1)，其特征在于：它還包括諧振控制電路(2)、線圈驅動電路(3)、能量發射側電容器組(4)、能量發射子系統(5)、能量接收子系統(6)、能量接收側電容器組(7)、接收能量轉換電路(8)，

能量供給電路(1)的輸出直流電壓作為線圈驅動電路(3)的直流母線電壓V_dc，線圈驅動電路(3)在諧振控制電路(2)產生的脈沖驅動信號的控制下，輸出頻率為f，幅值為正負Vdc的交流方波信號，該交流方波信號施加到由能量發射側電容器組(4)和能量發射子系統(5)的發射線圈組成的諧振回路上，所述交流方波信號頻率與該諧振回路的頻率一致，從而產生諧振，使該發射線圈產生磁場能量；

能量接收側電容器組(7)和能量接收子系統(6)的接收線圈組成的諧振回路與能量發射子系統(5)發射的磁場進行磁耦合諧振，在能量接收子系統(6)的接收線圈上產生電能，該電能發送給接收能量轉換電路(8)，由接收能量轉換電路(8)將其輸入信號轉換成負載所需直流電源電壓信號。

2.根據權利要求1所述的基于平板磁芯的磁耦合諧振式無線能量傳輸裝置，其特征在于：所述能量發射子系統(5)和能量接收子系統(6)的結構相同，

能量發射子系統(5)由屏蔽鋁板(5-1)、絕緣板(5-2)、平板磁芯(5-3)、兩個卡板(5-4)和傳輸線圈(5-5)組成，

屏蔽鋁板(5-1)上居中設置絕緣板(5-2)，絕緣板(5-2)上居中設置平板磁芯(5-3)，平板磁芯(5-3)的兩端分別通過一個卡板(5-4)固定在絕緣板(5-2)上，傳輸線圈(5-5)固定在平板磁芯(5-3)上；

能量發射子系統(5)和能量接收子系統(6)相對設置，且所述能量發射子系統(5)和能量接收子系統(6)之間留有均勻的氣隙。

3.根據權利要求2所述的基于平板磁芯的磁耦合諧振式無線能量傳輸裝置，其特征在于：所述傳輸線圈(5-5)固定在平板磁芯(5-3)的氣隙側表面，所述傳輸線圈(5-5)是螺旋環形纏繞的平板形線圈，并且所述平板形線圈的外形與平板磁芯(5-3)的外形相同；或者所述傳輸線圈(5-5)螺旋環繞纏繞在平板磁芯(5-3)上；所述能量發射子系統(5)和能量接收子系統(6)的平板磁芯(5-3)的氣隙側表面分別為正多邊形、圓形或橢圓形。

4.根據權利要求2或3所述的基于平板磁芯的磁耦合諧振式無線能量傳輸裝置，其特征在于：所述平板磁芯(5-3)的材料為鐵磁性的金屬氧化物；平板磁芯(5-3)的厚度范圍為1mm至100mm。

5.根據權利要求2或3所述的基于平板磁芯的磁耦合諧振式無線能量傳輸裝置，其特征在于：所述平板磁芯(5-3)的材料為鎳鋅鐵氧體或錳鋅鐵氧體。

6.根據權利要求2或3所述的基于平板磁芯的磁耦合諧振式無線能量傳輸裝置，其特征在于：所述平板磁芯(5-3)的相對磁導率范圍為1000至10000。

7.根據權利要求2或3所述的基于平板磁芯的磁耦合諧振式無線能量傳輸裝置，其特征在于：所述傳輸線圈(5-5)采用絞制的相互絕緣的的奇數束極細漆包線或絲包線相互并聯制成，每束極細漆包線或絲包線包括兩股進線和兩股出線。

8.根據權利要求1所述的基于平板磁芯的磁耦合諧振式無線能量傳輸裝置，其特征在于：所述線圈驅動電路(3)為高頻全橋逆變電路；所述接收能量轉換電路(8)為高頻整流及DC/DC變換電路。

9.根據權利要求2或3所述的基于平板磁芯的磁耦合諧振式無線能量傳輸裝置，其特征在于：所述能量發射子系統(5)的平板磁芯(5-3)的氣隙側表面的面積大于或等于能量接收子系統(6)的平板磁芯(5-3)的氣隙側表面的面積。

10.根據權利要求1所述的基于平板磁芯的磁耦合諧振式無線能量傳輸裝置，其特征在于：所述能量發射側電容器組(4)和能量接收側電容器組(7)采用的電容均為小體積高頻高壓金屬化薄膜電容，能量發射側電容器組(4)和能量接收側電容器組(7)均采用電容陣列的方式構成。