[實(shí)用新型]一種無線能量傳輸系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320054448.2
• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號: CN203151239U
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝雄威;胡文山;高立克;周洪;周柯;鄧其軍;吳智丁;劉常坤;祝文姬;李克文;俞小勇;吳麗芳;李珊;吳劍豪
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 嚴(yán)彥;張凱

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及無線電能量傳輸技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種加入鐵芯提高傳輸效率的無線能量傳輸系統(tǒng)。

背景技術(shù)

從能量傳輸機(jī)制出發(fā)，現(xiàn)有無線能量傳輸技術(shù)主要分為以下三類：①電磁輻射式無線能量傳輸技術(shù)，又稱遠(yuǎn)場無線傳輸技術(shù)。該技術(shù)像射頻傳遞信號一樣直接利用電磁波進(jìn)行能量傳輸；②非輻射電磁感應(yīng)式無線能量傳輸技術(shù)，屬于近場無線傳輸技術(shù)，其理論依據(jù)是電磁感應(yīng)定律。③非輻射電磁共振式無線能量傳輸技術(shù)，亦屬于近場無線傳輸技術(shù)，根據(jù)傳輸媒介不同，可以分為磁共振無線能量傳輸技術(shù)和電場共振無線能量傳輸技術(shù)。該類技術(shù)利用具有相同諧振頻率的諧振體，在相隔一定距離時，以磁場或電場為媒介相互耦合，產(chǎn)生共振，實(shí)現(xiàn)能量的傳遞。這屬于無線能量傳輸中革命性的技術(shù)。

共振耦合式無線能量傳輸，最先于2006年由MIT物理學(xué)教授Marin?Soljacic的研究團(tuán)隊(duì)提出。該團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)中，采用兩個半徑為30cm、品質(zhì)因數(shù)Q=950螺旋線圈，工作頻率約為9.9MHz時，作為傳遞能量諧振體的線圈成功點(diǎn)亮了距離2m的一個60w燈泡，能量傳輸效率為40-60%。MIT這個實(shí)驗(yàn)掀起了無線能量傳輸研究的浪潮。

MIT實(shí)驗(yàn)和后來大多實(shí)驗(yàn)中，都是以空心線圈作為載體，通過磁耦合共振的方式實(shí)現(xiàn)無線能量傳輸。

實(shí)用新型內(nèi)容

在研究前人理論基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型提出了一種使用鐵芯來提高無線能量傳輸效率的無線能量傳輸系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種無線能量傳輸系統(tǒng)，包括發(fā)送端和接收端，發(fā)送端包括信號發(fā)生器電源和發(fā)送線圈，接收端包括接收線圈，發(fā)送線圈和接收線圈中設(shè)有鐵芯。

而且，發(fā)送線圈和接收線圈均為均勻密繞導(dǎo)線，繞制線圈的導(dǎo)線截面為圓形。

而且，發(fā)送線圈和接收線圈的導(dǎo)線采用多股漆包線。

而且，所述鐵芯采用鐵氧體。

本實(shí)用新型可有效地提高目前無線能量傳輸系統(tǒng)效率，并且操作簡便不需要對能量傳輸線路進(jìn)行大規(guī)模改動，設(shè)計(jì)簡潔合理，使用方便安全，對人和生物沒有什么傷害。本實(shí)用新型作為無線能量傳輸系統(tǒng)提供一種新的提高能量傳輸效率的方法，操作便捷，極大豐富相關(guān)專業(yè)的理論和實(shí)驗(yàn)佐證，具有很好的實(shí)用性，體現(xiàn)了創(chuàng)新性和安全性的要求。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的電路原理圖。

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的系統(tǒng)測量電路示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明本實(shí)用新型技術(shù)方案。

隨著無線能量傳輸系統(tǒng)發(fā)展,越來越多的學(xué)者和專家將目光移動到中距離的無線能量傳輸系統(tǒng)上來。中距離的無線能量傳輸技術(shù)不僅能相對高效地傳輸能量，而且對人和生物沒有什么危害。

如圖1所示，實(shí)施例提供的無線能量傳輸系統(tǒng)包括發(fā)送端和接收端，發(fā)送端包括信號發(fā)生器電源、發(fā)送線圈，接收端包括接收線圈和負(fù)載。發(fā)送端的等效電路包括串聯(lián)的信號發(fā)生器電源AC、發(fā)送線圈內(nèi)阻、發(fā)送線圈電感和發(fā)送線圈電容，接收端的等效電路包括串聯(lián)的接收線圈內(nèi)阻、接收線圈電感和接收線圈電容。其中K12表示線圈間的耦合參數(shù)，發(fā)送線圈電容和接受線圈內(nèi)阻相等即R，發(fā)送線圈電容和接受線圈電感相等即L，發(fā)送線圈電容和接受線圈電容相等即C。發(fā)送線圈和接收線圈中設(shè)有鐵芯。線圈的特征為均勻密繞導(dǎo)線，繞制線圈的每股導(dǎo)線截面為圓形。

加鐵芯后的無線能量傳輸系統(tǒng)，采用共振耦合的方式進(jìn)行能量傳輸。實(shí)施例的系統(tǒng)包括信號發(fā)生器型號為RIGOL互感線圈（加鐵芯的發(fā)送線圈和接收線圈），帶電容的主回路以及帶電容和負(fù)載的副回路，傳遞的能量將線圈的共振耦合感應(yīng)點(diǎn)亮負(fù)載燈光，并且光亮程度比空心線圈要好，從而實(shí)現(xiàn)了能量的傳輸并且提高了能量傳輸?shù)男省?/p>

為了接通過增大磁導(dǎo)率進(jìn)行增大線圈的電感，以提高品質(zhì)因數(shù)獲得高的能量傳輸效率，線圈可采用多股的漆包線，每股截面都為圓形。

為實(shí)施參考起見，基于無線能量傳輸系統(tǒng)，實(shí)用新型進(jìn)一步提供確定如何加鐵芯的測試電路。如圖2所示，測試電路包括發(fā)送回路、接收回路和示波器，發(fā)送回路包括串聯(lián)的信號發(fā)生器、發(fā)送線圈及發(fā)送電容，信號發(fā)生器與示波器相連；接收回路包括串聯(lián)的接收線圈、接收電容及負(fù)載，負(fù)載兩端并聯(lián)燈泡，接收線圈與接收電容串聯(lián)后連接示波器。

具體本實(shí)用新型實(shí)施例的測試電路主要包含以下部分：