[發明專利]一種具有阻抗匹配功能的無線輸電線圈

有效

• 申請號: 201711422182.1
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108039779B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 張獻;孟浩;王朝暉;金耀;倪雪晶;王杰;高妍;白雪寧
• 申請（專利權）人: 天津工業大學;中國電力科學研究院有限公司;國家電網公司;國網江西省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H01F38/14;H01F27/28;H01F27/29
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司 12211
• 代理人: 李成運

本發明公開一種新型具有阻抗匹配功能的無線輸電線圈，屬于無線電能傳輸與轉換范疇，可以實現對無線輸電電源的輸出阻抗或負載阻抗的匹配，從而進行高效率的無線電能傳輸，具有廣闊的應用前景。本發明解決了傳統無線輸電線圈阻抗不可調的問題，可靈活調節線圈的輸入阻抗，主要包括有：螺旋線圈(1)；同軸線輸入端(2)；匹配桿(3)；短路環(4)。本發明可作為無線電能傳輸系統中的發射線圈或接收線圈，具有輸入阻抗可調、匹配靈活、操作簡便等優點。

技術領域

本發明本屬于無線電能傳輸與轉換領域，主要應用在磁共振無線電能傳輸系統中，涉及到一種具有阻抗匹配功能的無線輸電的諧振線圈。

背景技術

無線電能傳輸技術的應用，拓展了電能輸送的方法，在一定程度上減小了對有線供電方式的依賴，從而避免了在一些特殊場合，比如礦場、海底等，傳統導線供電時的安全問題，具有更高的靈活性和安全性。磁共振耦合無線電能傳輸技術作為無線輸電的基本方式之一，自2007年美國麻省理工學院的研究人員首次提出后，因該技術在傳輸效率、傳輸功率及傳輸距離上的明顯優勢，得到了國內外研究人員的廣泛關注，其應用領域也逐步拓展到了電動汽車、可植入醫療設備和便攜式電子產品等。

磁共振耦合無線電能傳輸技術利用兩個或多個具有相同諧振頻率及高品質因數的電磁系統，通過工作于特定頻率的電感及電容的耦合作用產生電磁諧振，高頻電能在諧振線圈工作的近場區域發生大比例交換并被負載吸收。諧振線圈作為無線電能傳輸的橋梁，在整個系統中起著至關重要的作用，決定了能量傳輸的距離，功率以及效率等性能參數，性能優良的諧振線圈有利于提高系統性能。

目前，諧振線圈多采用兩端饋電方式，其阻抗在固定頻率下保持不變，阻抗匹配需要借助其他手段實現，如添加額外的阻抗匹配網絡或增加阻抗匹配線圈，匹配及調節的方法復雜程度高，不利于無線輸電的工作效率提升。

發明內容

有鑒于此，本發明提出一種具有阻抗匹配功能的無線輸電線圈，其輸入阻抗可調，能夠準確匹配高頻電源輸出阻抗或負載阻抗，從而實現高效率無線輸電。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種具有阻抗匹配功能的無線輸電線圈，主要包括螺旋線圈1、同軸線輸入端2、匹配桿3和短路環4；同軸線輸入端2作為高頻電能饋送端，位于螺旋線圈1中心位置，同軸線輸入端2的外屏蔽套與螺旋線圈1相連；匹配桿3與同軸線輸入端2的芯線相連并被短路環4短路連接于螺旋線圈1，螺旋線圈1的輸入阻抗通過移動短路環4進行調節。

進一步的，所述螺旋線圈1整體呈圓柱狀螺旋結構，總長度為工作頻率所對應的半波長。

進一步的，所述匹配桿3呈弧形，匹配桿3所在圓的圓心與螺旋線圈1的中心重合。

更進一步的，所述匹配桿3總長度為匹配桿3所在圓的三分之一弧長。

更進一步的，所述匹配桿3位于螺旋線圈1內側，與螺旋線圈1相距8cm～10cm。

進一步的，所述短路環4由銅片制成，在匹配桿3與螺旋線圈1之間移動。

相對于現有技術，本發明所述的一種具有阻抗匹配功能的無線輸電線圈具有以下優勢：

本發明輸入阻抗可通過移動匹配桿與螺旋線圈之間的短路環進行調節，能夠準確匹配高頻電源輸出阻抗或負載阻抗，使高頻電能高效地傳輸出去。本發明可作為磁共振耦合無線電能傳輸系統中的發射線圈或接受線圈，匹配靈活,調節方法簡便，有效提高了無線電能傳輸的效率。

附圖說明

圖1是本發明實施例的整體結構圖；

圖2是本發明實施例的輸入端細節圖；

其中：

1：螺旋線圈；2：同軸線輸入端；3：匹配桿；4：短路環。