[發(fā)明專利]用于電能傳輸系統(tǒng)的介電材料

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710590535.2
• 申請日: 2012-07-28
• 公開（公告）號: CN107216141A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: K.M.克里什納;L.馬塔尼
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: C04B35/46
• 分類號: C04B35/46;C04B35/465;C04B35/47;H02J50/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 徐晶,黃念

本申請是以下申請的分案申請：申請日：2012年7月28日；申請?zhí)枺?012103843984；發(fā)明名稱：“用于電能傳輸系統(tǒng)的介電材料”。

背景技術(shù)

本發(fā)明總的涉及電能傳輸系統(tǒng)，特別涉及基于諧振的非接觸電能傳輸系統(tǒng)。

在某些需要瞬時或持續(xù)的能量傳輸，但是互連導(dǎo)線不方便的應(yīng)用中需要非接觸電能傳輸。一種非接觸電能傳輸方法是電磁感應(yīng)方法，該電磁感應(yīng)方法基于以下原理工作：第一變壓器線圈產(chǎn)生主磁場，臨近第一變壓器線圈的第二變壓器線圈產(chǎn)生相應(yīng)的電壓。第二變壓器線圈接收的磁場的減少是兩個線圈之間的距離的平方的函數(shù)，因此對于大于幾毫米的距離，第一和第二線圈之間的耦合是微弱的。

另一種非接觸電能傳輸方法試圖通過諧振感應(yīng)耦合提高感應(yīng)電能傳輸?shù)男省０l(fā)射器和接收器元件以相同的頻率諧振，最大感應(yīng)發(fā)生在諧振頻率處。然而，這樣的諧振感應(yīng)對負(fù)載和間隙變化敏感。

需要一種有效的非接觸電能傳輸系統(tǒng)，其可以用比目前可接受的距離分隔更長距離的線圈進(jìn)行工作并且當(dāng)經(jīng)受偏移或負(fù)載變化時有效。此外，還需要適應(yīng)性和有效的材料，其具有高介電特性和低介電損耗角正切(loss tangent)，能以所需的頻率范圍用于電能傳輸系統(tǒng)。

發(fā)明簡述

簡要地，在一個實施方案中，提供了一種電能傳輸系統(tǒng)。該電能傳輸系統(tǒng)包括場聚焦元件，該場聚焦元件包含介電材料。該介電材料包括含有(Mg_1-xSr_x)_yTiO_(2+y)的氧化物材料，其中x可以在值0和1之間變化，使得0≤x≤1，而y可以是0、1或2。

在一個實施方案中，提供一種電能傳輸系統(tǒng)。該電能傳輸系統(tǒng)包括連接到電源的第一線圈和連接到負(fù)載的第二線圈；和包括介電材料且設(shè)置在第一線圈和第二線圈之間的場聚焦元件。該介電材料包括含有(Mg_1-xSr_x)_yTiO_(2+y)的氧化物材料，其中x可以在值0和1之間變化，使得0≤x≤1，而y可以是0、1或2。

附圖說明

當(dāng)參考附圖閱讀以下詳述時，本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)點將變得更易于理解，其中在整個附圖中類似的字符代表類似的部件，其中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的示例性非接觸電能傳輸系統(tǒng)；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的多個實施方案的場聚焦元件的多個示例性結(jié)構(gòu)；和

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的嵌入材料的多個示例性結(jié)構(gòu)。

附圖標(biāo)記

10-示例性系統(tǒng)

12-第一線圈

14-電源

16-第二線圈

18-場聚焦元件

20-負(fù)載

22，24-場聚焦元件的開口端

50-單環(huán)線圈

52-開口環(huán)結(jié)構(gòu)

54-螺旋結(jié)構(gòu)

56-瑞士卷結(jié)構(gòu)

58-螺旋線圈

發(fā)明詳述

本發(fā)明的實施方案包括電能傳輸系統(tǒng)和可用于電能傳輸系統(tǒng)的介電材料。

在下面的說明書和隨后的權(quán)利要求中，除非上下文清楚地另外指明，否則單數(shù)形式“一”和“該”包括復(fù)數(shù)個對象。

非接觸電能傳輸系統(tǒng)一般特征在于第一和第二線圈之間的短距離電能傳輸。例如，感應(yīng)電能傳輸系統(tǒng)的一個實施方案采用第一線圈和第二線圈來在電流隔離的兩個電路之間傳輸電能。當(dāng)連接到電源時，在第一線圈周圍建立磁場。從第一線圈傳輸?shù)降诙€圈的電量與連接第二線圈的第一磁場的水平成比例。電力變壓器采用高導(dǎo)磁性磁芯來連接第一和第二線圈之間的磁場，并且因而獲得近似至少大約98％的效率。然而，當(dāng)非接觸電能傳輸配置這樣的系統(tǒng)時，兩個線圈之間的空氣間隙降低了磁場耦合。這樣降低的耦合影響了非接觸電能傳輸系統(tǒng)的效率。

本文公開的某些實施方案提供了一種加強(qiáng)的非接觸電能傳輸系統(tǒng)，該電能傳輸系統(tǒng)對負(fù)載變化的敏感性降低，在線圈偏移時具有有效的電能傳輸，并具有提高電能傳輸效率的場聚焦結(jié)構(gòu)。