[發明專利]一種無線能量傳輸裝置的線圈

有效

• 申請號: 201310695764.2
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN103647358A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 王麗芳;胡伯雪;廖承林;陶成軒;朱慶偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00;H01F5/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

技術領域

本發明涉及一種用于無線能量傳輸裝置的線圈。

背景技術

磁共振耦合式無線能量傳輸技術是美國麻省理工學院（MIT）副教授領導的研究小組于2007年提出的一種突破性技術。這種無線能量傳輸方式基于磁場共振耦合原理，使具有相同諧振頻率的能量發送和接收線圈在激勵源（激勵源頻率為此諧振頻率）作用下產生電磁共振現象，以實現電能的高效傳輸。在驗證實驗中，MIT研究小組在相隔2m處成功點亮了一盞60W的電燈，效率約為40%。這種無線能量傳輸方式能夠在中等距離上以較高效率傳輸大功率的電能，這一特點引起了國內外的研究機構、高新技術企業的廣泛興趣，許多基于這種技術的無線能量傳輸方案相繼被提出，此技術也逐漸應用于電動汽車無線充電等大功率無線能量傳輸領域。

無線能量傳輸裝置中能量發送裝置與能量接收裝置之間的線圈互感耦合系數對于無線能量傳輸系統的工作功率與效率有很大的影響。目前無線能量傳輸裝置的線圈結構多采用平面盤式并排密繞的形式，這種結構形式不能保證能量發送裝置與能量接收裝置之間的線圈互感耦合系數達到最優，無線能量傳輸系統的功率與效率受到了限制。其次，這種結構形式對于能量傳輸的距離以及能量發送端與能量接收端之間的水平位置偏差十分敏感，即當能量發送裝置與能量接收裝置之間的距離增大或發生水平位置偏移時，能量發送裝置與能量接收裝置之間的線圈互感耦合系數快速下降，影響系統的工作功率與效率。另外，目前無線能量傳輸裝置的線圈結構多缺少高導磁率特性的磁性材料對無線能量傳輸裝置的磁路進行優化，能量發送裝置與能量接收裝置之間的線圈互感耦合系數較低，無線能量傳輸系統的工作功率與效率不高。

中國專利CN102946156A“一種無線電力傳輸裝置”的線圈沒有使用高導磁率特性的磁性材料對無線能量傳輸裝置的磁路進行優化，這樣的線圈結構使能量發送裝置與能量接收裝置之間的線圈互感耦合系數較低，無線能量傳輸系統的工作功率與效率不高。

中國專利CN102280945A“非接觸供電裝置”的線圈采用平面盤式并排密繞的線圈結構。這種線圈結構正如上文描述的，不能保證能量發送裝置與能量接收裝置之間的線圈互感耦合系數達到最優值，無線能量傳輸系統的功率與效率受到了限制。同時，隨著傳輸距離增大或傳輸線圈間發生水平位置偏移，能量傳輸系統的功率與效率顯著下降。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中能量發送裝置與能量接收裝置之間的線圈互感耦合系數低的缺點，以及平面盤式并排密繞的線圈結構對能量傳輸的距離以及能量發送端與能量接收端之間的水平位置偏差敏感的問題，提出一種新的無線能量傳輸裝置線圈。

為解決上述技術問題，本發明無線能量傳輸裝置的線圈采取以下技術方案：

本發明無線能量傳輸裝置的線圈包括能量發送裝置與能量接收裝置兩部分。能量發送裝置包括能量發送線圈、發送端放大線圈和發送端磁體。能量接收裝置包括能量接收線圈、接收端放大線圈和接收端磁體。能量發送裝置中，所述的能量發送線圈和發送端放大線圈處于同一平面，構成能量發送端線圈組。能量接收裝置中，所述的能量接收線圈和接收端放大線圈處于同一平面，構成能量接收端線圈組。能量發送端線圈組、能量接收端線圈組、發送端磁體以及接收端磁體彼此平行布置，能量發送端線圈組、能量接收端線圈組、發送端磁體和接收端磁體四者的中心位于同一中心軸線上，布置順序依次為發送端磁體——能量發送端線圈組——能量接收端線圈組——接收端磁體。發送端磁體與能量發送端線圈組之間的距離，以及接收端磁體與能量接收端線圈組之間距離均小于20mm。能量發送端線圈組與能量接收端線圈組之間的距離在100mm至500mm之間。