[發明專利]一種用于無線功率傳輸的交連式諧振腔

有效

• 申請號: 201710452160.3
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN107221734B
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發明（設計）人: 郭菲菲;丁帥;唐歡
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01P7/06
• 分類號: H01P7/06
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司 51230
• 代理人: 徐金瓊;劉東

本發明公開了一種用于無線功率傳輸的交連式諧振腔，屬于電子技術領域。所述交連式諧振腔由多個扇形體葉片和交連環組合而成；每個扇形體葉片為有凹槽的扇形體形狀；凹槽上有底座和交連環，對稱的扇形體葉片相互連接；本發明應用在無線功率傳輸系統中，利用近場電磁場諧振耦合的方法，使得能量可以脫離導線的限制，進行無線傳輸，且效率高，可以進行多方向耦合，體積緊湊。該發明使得諧振腔工作在Π模式時電場集中在靠近圓心的區域，且隨著半徑的減小而增強；磁場集中在遠離圓心的區域，且隨著半徑的增加而增強。這樣更加有利于提高無線功率傳輸的效率。當兩個腔體進行無線功率傳輸時，具有很高的傳輸效率。

技術領域

本發明屬于電子技術領域，它涉及一種高Q值的體積緊湊型諧振腔，該諧振腔可以進行多方向耦合，從而達到進行多方位的無線功率傳輸的目的。具體涉及一種用于無線功率傳輸的交連式諧振腔。

背景技術

隨著社會的不斷發展，電子設備在人們的生活中逐漸發揮著不可替代的作用，而電子設備通常都有一個共同的缺點：電池容量不高；因此人們常常需要攜帶與電子設備相匹配的充電器以達到及時充電的目的。此時，無線充電的興起恰好可以很好的解決傳統有線充電的問題。到目前為止，無線功率傳輸通?？梢苑譃槿箢悾弘姶鸥袘綗o線功率傳輸、耦合諧振式無線功率傳輸、電磁輻射式無線功率傳輸。

電磁感應式無線功率傳輸的主要原理是電磁感應。在初級線圈和次級線圈中放入不同的磁性物質，使得能量通過電磁感應由初級線圈傳遞到次級線圈，從而達到無線功率傳輸的目的。這種無線功率傳輸的方式多用于低頻近場的環境中。

無線功率傳輸按照傳播方式主要可分為無線電波式、電磁感應式、激光式、超聲波式無線功率傳輸。其中耦合諧振式無線功率傳輸主要是通過近場電磁場耦合進行能量傳輸。其主要原理是使得通過發射線圈和接收線圈的諧振頻率相同，以產生共振，從而達到能量傳輸的目的。主要應用于高頻近場的環境中。

對于無線功率傳輸來說，無線功率傳輸的效率通常是決定無線功率傳輸模型是否實用的關鍵因素之一?，F有的無線功率傳輸用諧振腔的體積不夠緊湊，因此無線功率傳輸的效率不夠高，如何進一步的提高效率是急需解決的問題之一。1988年，赫茲在驗證麥克斯韋的波動性理論時，實現了電磁波的發射與接收，這是無線功率傳輸的啟蒙實驗。1989年，特斯拉率先提出了無線輸能的概念，致力于實現全球無線輸電，并且特斯拉的實驗成功點亮了26英里外的2盞50瓦的電燈。2006年，美國麻省理工學院的Marin Soljacic教授開創性的提出了利用電磁場的諧振耦合來進行無線功率傳輸的概念，并成功的在距離2.1m的地方點亮了一個60W的燈泡。此實驗為無線功率傳輸的研究提供了一個新思路。2008年，Bombardier公司研制出了一種應用于有軌電車和輕軌的無線輸能系統。文中的無線功率傳輸模型是在Marin Soljacic提出的磁耦合共振的啟發下提出的。這種無線輸能模型是在金屬腔內的各個腔體通過諧振耦合實現無線輸能的目的，同時可以通過對腔體開槽實現對多個方向的耦合。

發明內容

本發明的目的在于：針對現有諧振腔傳輸效率低的問題，本發明提供一種用于無線功率傳輸的交連式諧振腔。本發明基于近場諧振耦合的方法，提出了一個體積緊湊的高品質因數的諧振腔模型，并使得該模型工作于Π模式，達到無線功率傳輸對于效率的要求。

該模型體積緊湊，同時還可以使得具有優良電磁特性的Π模用于能量傳輸，進一步提高了無線功率傳輸的效率。該模型具有體積緊湊，高品質因數，大量生產成本低，效率高的優點。

本發明技術方案為：

一種用于無線功率傳輸的交連式諧振腔，包括諧振腔、同軸接頭，所述諧振腔腔體內是一個圓柱形腔體，所述諧振腔上還包括上蓋板，上蓋板上設有通孔，諧振腔內至少設有兩對扇形體葉片，扇形體葉片在同一圓周上呈中心對稱均勻分布；扇形體葉片兩端對稱設有凹槽，凹槽內設置有半徑不同的底座，相鄰扇形體葉片同一端的凹槽內設置半徑不同的底座，相鄰扇形體葉片相對端的凹槽內設置的底座半徑相同；