[實用新型]一種頻率可調式無線電能傳輸裝置

有效

• 申請號: 201320289199.5
• 申請日: 2013-05-23
• 公開（公告）號: CN203261134U
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 黃學良;王維;曹偉杰;譚林林;趙俊鋒;陳琛;周亞龍
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本實用新型涉及一種信號多級放大式無線電能傳輸裝置，尤其涉及一種遠距離、電磁諧振式、頻率可方便調節的多級放大式無線電能傳輸裝置。?

背景技術

近年來，隨著人們生活水平的不斷提高和探索物質世界的逐漸深入，人們對電能的傳輸方式和傳輸質量也有了新的要求。傳統的電能傳輸主要是由導線或導體直接接觸進行的，接觸產生的火花、滑動磨損、碳積累及帶電導體裸露等帶來了一系列問題。無線電能傳輸是一種利用無線電傳輸電能的技術，最早由尼古拉特斯拉提出，與傳統的電能傳輸方式相比，無線電能傳輸的過程中供電和用電之間不存在電的直接連接，避免了裸露導體和接觸火花，具有使用安全、方便等優點，因而受到了廣大研究工作者的關注和重視。無線電能傳輸技術應用領域非常廣泛，特別是在軍事、礦山、水下、醫療、石油、交通等特殊和惡劣環境下具有廣泛的應用前景。因此，對于無線電能傳輸技術的研究有著非常深遠的意義。?

目前，隨著無線電能傳輸技術研究的不斷升溫及其相關應用領域的不斷拓寬，越來越多的科學家對此項技術給予了足夠的肯定。但是國內外現有的無線電能傳輸系統多半為電源頻率不可調節系統，還有一部分無線電能傳輸系統通過冗繁的控制芯片與算法來實現部分頻帶內的頻率可調，可這些系統適用性差，控制電路算法冗繁且操作起來很復雜，造價很高，在工程應用中越來越不被看好。?

實用新型內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本實用新型提供一種頻率可調式無線電能傳輸裝置，通過有源晶振陣列中有源晶振的自動切換來調節無線電能傳輸系統的傳輸頻率，并通過小信號逐級放大電路，達到大功率、長距離電能輸送的目的。?

技術方案：為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案為：?

一種頻率可調式無線電能傳輸裝置，包括可調有源晶振陣列、多級放大電路、能量發射系統、能量接收系統和整流穩壓匹配系統，能量發射系統和能量接收系統諧振式耦合；所述可調有源晶振陣列作為信號源，用于產生不同能量傳輸頻率的高頻小信號；所述多級放大電路用于將可調有源晶振陣列產生的高頻小信號進行逐級放大，為能量發射系統提供能量；所述能量發射系統用于產生高頻電磁能量場；所述能量接收系統用于接收能量發射系統產生的高頻電磁能量場，并將其轉化為高頻電能；所述整流穩定匹配電路用于將能量接收系統轉化后高頻電能進行整流穩壓，以匹配負載所需電能。?

由于無線電能傳輸系統傳輸效率、功率及傳輸距離與系統諧振頻率密切相關，故通過調節信號源的固有頻率，可改變電能傳輸距離的遠近、傳輸效率的高低以及傳輸功率的大小。頻率可調式有源晶振陣列可產生不同頻率的電源信號，通過多級放大電路逐級將信號放大，使得最終輸出的功率可達到數百瓦甚至上千瓦（三級推挽放大電路最終輸出功能夠達到300W以上）。?

優選的，所述可調有源晶振陣列包括若干對應于不同電能傳輸要求（比如電能傳輸的距離、功率以及效率等）的有源晶振，通過電磁互鎖、自鎖控制電路控制有源晶振的選定。可根據無線電能傳輸系統所需傳輸距離、輸出功率、傳輸頻率等要求任意添加或刪減具有不同晶振頻率的有源晶振的個數。比如設計信號源頻率可從1M～30M自由選擇，為無線電能傳輸系統提供合適的、穩定的高頻正弦信號源。?

優選的，所述可調有源晶振陣列還包括頻率選擇面板，所述頻率選擇面板上設置有若干選擇按鈕，所述選擇按鈕通過控制電路一一對應于有源晶振的控制開關。使用時，只需按下選擇按鈕，即可實現多種晶振信號源間的切換，操作簡潔明了，方便系統不同傳輸頻率能量的高效傳輸；具有調節方便、安全快捷等優勢，且能力損耗小，在生物醫學、智能家居、水下作業、交通運輸、冶金礦山等領域均有著巨大的應用前景。當根據無線電能傳輸系統所需傳輸距離、輸出功率、傳輸頻率等要求任意添加或刪減具有不同晶振頻率的有源晶振的個數時，只需在頻率選擇面板及控制電路中做相應的增加或刪減按鈕開關及電磁開關即可完成頻帶增加或減少的功能。?

優選的，所述頻率選擇面板為非磁性鋁制面板。頻率選擇面板是一種可視化的設計。?

優選的，所述電磁互鎖、自鎖控制電路采用機械式防火花電磁繼電器直接進行連接；每一個有源晶振均對應一個機械式防火花電磁繼電器，有源晶振的控制開關與對應的機械式防火花電磁繼電器常開觸點組成自鎖式供電電路，同時該機械式防火花電磁繼電器的常開觸點與其余所有有源晶振的機械式防火花電磁繼電器的常閉觸點串聯連接，構成互鎖電路；方便晶振選擇時任意切換不同頻率的有源晶振。?