[發明專利]一種基于美特元胞環磁動量的非輻射無線電能傳輸系統

有效

• 申請號: 201610051741.1
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN105515214B
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 陳永強;董麗娟;趙俊飛;劉艷紅;劉麗想;許華;石云龍
• 申請（專利權）人: 山西大同大學
• 主分類號: H02J50/10
• 分類號: H02J50/10;H02J50/50
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 李益書

一種基于美特元胞環磁動量的非輻射無線電能傳輸系統，由非諧振激勵線圈、發射端美特分子(由介質板以及對稱放置的兩個金屬開口方環構成)、接收端美特分子、非諧振接收線圈組成。發射端美特分子和接收端美特分子共同構成具有環磁動量的美特元胞。非諧振激勵線圈、發射端美特分子、接收端美特分子以及非諧振接收線圈利用磁場近場相互耦合進行能量傳輸。該發明通過具有環磁動量的美特元胞使更多的能量積聚在美特分子之間，從而增大系統的傳輸效率；該發明通過具有環磁動量的美特元胞可以進一步降低系統的輻射，從而使能量傳輸過程中對人體及環境的極化影響大大減小。該發明具有節能和環境友好，易于小型化和集成化，工藝簡單和成本低廉等優點。

技術領域

本發明涉及一種無線電能傳輸系統，尤其是涉及一種基于美特元胞環磁動量的非輻射無線電能傳輸系統。

背景技術

隨著科學技術的不斷發展，越來越多的電子產品、設備等逐漸進入人們的日常生活中。在產品質量滿足的情況下，人們越來越重視產品的用戶體驗，即產品的便捷性以及產品人性化設計。傳統的電子設備均采用接觸式電能傳輸技術，其錯綜復雜的電線限制了這些設備移動的靈活性、穩定性，并存在安全隱患，同時也影響了環境的美觀。隨著人們的環保意識不斷增強，節能、綠色、環保、低碳等觀念不斷深入民心，人們迫切需要一種新型的電能傳輸技術來滿足要求。而無線電能傳輸方輸正是在這樣的大環境下應運而生，由于該傳能技術能有效解決布線繁亂、設備位置固定化、居室墻面被插座破壞等問題，給人們的生活提供更多的便利。同時，還將大量節省布線所用的銅、塑料等材料，節約了資源，減少了污染，因此該技術目前正成為學術和工程的研究熱點。

無線電能傳輸技術在實際應用中仍存在許多問題。例如，傳輸距離和傳輸效率還不夠理想。傳統磁共振耦合無線傳能技術主要是利用發射線圈和接收線圈之間的磁場近場耦合進行能量傳遞，其傳播距離和傳輸效率受到耦合機制的影響而難于提高。通常情況下，只有在小于線圈口徑的傳輸距離下才能達到較高的傳輸效率和較大的功率，若增加線圈之間的傳輸距離則會導致其能量傳輸效率隨著距離的增加而迅速降低。因此，如何實現高效、遠距離的無線電能傳輸方式，是該技術能否在實際環境中得到應用的一個關鍵。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷，提供一種利用具有環磁動量的美特元胞實現高效、遠距離的非輻射無線電能傳輸系統。

本發明的技術方案

一種基于美特元胞環磁動量的非輻射無線電能傳輸系統，該系統由非諧振激勵線圈、發射端美特分子、接收端美特分子和非諧振接收線圈組成，發射端美特分子和接收端美特分子共同構成具有環磁動量的美特元胞，美特元胞設置于非諧振激勵線圈和非諧振接收線圈之間，發射端美特分子和接收端美特分子互換位置不影響美特元胞產生環磁動量；

所述的非諧振激勵線圈連接電壓源或者其他激勵源，

所述的非諧振接收線圈連接負載或者其他儲能設備，

所述的發射端美特分子由第一介質板以及第一介質板上設置的兩個關于xoz面對稱放置的金屬開口方環組成；

所述的接收端美特分子由第二介質板以及第二介質板上設置的兩個關于xoz面對稱放置的金屬開口方環組成；

發射端美特分子與接收端美特分子關于坐標0點中心對稱,此種放置發射端美特分子(2)與接收端美特分子(3)對稱性破缺,并相互耦合產生環磁動量,其他放置方式無法產生環磁動量；

非諧振激勵線圈、發射端美特分子、接收端美特分子以及非諧振接收線圈之間利用磁場近場相互耦合來進行無線電能傳輸，傳輸效率隨著傳輸距離的改變而改變。

所述的發射端美特分子和接收端美特分子共同構成的美特元胞可以產生環形、強局域的磁場近場分布。