[實(shí)用新型]無線電能傳輸系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720574710.4
• 申請(qǐng)日: 2017-05-22
• 公開（公告）號(hào): CN206712555U
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘濤;翟志穎;張騏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)神華能源股份有限公司;神華信息技術(shù)有限公司;中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）
• 主分類號(hào): H02J50/12
• 分類號(hào): H02J50/12;H01F38/14;H01F27/28
• 代理公司: 北京潤(rùn)平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11283
• 代理人: 金旭鵬,肖冰濱

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于無線電能傳輸技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無線電能傳輸系統(tǒng)。

背景技術(shù)

無線電能傳輸概念的提出最早要追溯到1889年，著名的電氣工程師尼古拉·特斯拉研究并發(fā)展了交流電技術(shù)，首次提出和實(shí)用新型了無線輸電方法，在美國(guó)建設(shè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行開發(fā)及研究，為后來無線電能傳輸技術(shù)的發(fā)展奠定了理論及實(shí)踐基礎(chǔ)。此后，麻省理工學(xué)院(MIT)的物理教授Marin Soljacic和他的研究團(tuán)隊(duì)在2006年11月的AIP工業(yè)物理論壇上首次提出了磁耦合諧振式無線輸電技術(shù)，并利用此技術(shù)于2007年6月成功點(diǎn)亮了2.13m處的一個(gè)60W的燈泡，且能量傳輸效率達(dá)到40％，突破了一直以來制約無線輸電技術(shù)發(fā)展的瓶頸，再次將無線電能傳輸?shù)难芯客葡蛄艘粋€(gè)新的階段并掀起了人們對(duì)無線輸電技術(shù)研究的新熱潮。2012年基于諧振式無線輸電技術(shù)的無線充能聯(lián)盟A4WP成立，并于2013年制定了Rezence無線充電標(biāo)準(zhǔn)。近年來，隨著無線電能傳輸技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用也越來越多地走進(jìn)我們的生活。

磁耦合諧振式無線電能傳輸(magnetically-coupled resonant wireless power transmission，MCR-WPT)——麻省理工學(xué)院的Marin Soljacic教授及其小組成員提出的全新方案，其基本原理是將發(fā)射線圈與接收線圈調(diào)成一個(gè)諧振系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)射線圈的振蕩頻率與接收線圈的固有頻率相同時(shí)發(fā)生諧振，使得能量在兩個(gè)諧振線圈間振蕩交換，從而完成能量的傳遞，而其他非諧振物體則不會(huì)受到影響。磁耦合諧振式無線電能傳輸技術(shù)彌補(bǔ)了近場(chǎng)傳輸?shù)木嚯x短板，延長(zhǎng)了無線電能傳輸?shù)木嚯x，有較高的傳輸效率，同時(shí)對(duì)人體的傷害大大減少，此方式傳輸效率高、距離遠(yuǎn)、功率大，是未來無線輸電技術(shù)研究的重要發(fā)展方向。

傳輸效率是磁耦合諧振無線電能傳輸系統(tǒng)的重要指標(biāo)，本申請(qǐng)的發(fā)明人在實(shí)踐本實(shí)用新型的過程中發(fā)現(xiàn)磁耦合諧振無線電能傳輸至少存在以下缺陷：無線電能傳輸系統(tǒng)的發(fā)射線圈與接收線圈的對(duì)稱與否以及其尺寸大小會(huì)嚴(yán)重影響傳輸效率；另外，諧振線圈伴隨高頻交流電所產(chǎn)生的集膚效應(yīng)也會(huì)對(duì)傳輸效率有較大影響。在實(shí)際的無線電能傳輸系統(tǒng)中，常常出現(xiàn)無線電能傳輸距離較遠(yuǎn)且接收端尺寸較小的情況，例如對(duì)手機(jī)、傳感器探頭等小物件供電，很難保證無線電能傳輸系統(tǒng)的發(fā)射端與接收端尺寸相同，此時(shí)尤其會(huì)導(dǎo)致無線電能傳輸效率較低的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型實(shí)施例的目的是提供一種無線電能傳輸系統(tǒng)，該無線電能傳輸系統(tǒng)至少能夠解決無線電能傳輸系統(tǒng)中發(fā)射線圈與接收線圈尺寸不同或不對(duì)稱、傳輸距離較遠(yuǎn)、及線圈的集膚效應(yīng)所導(dǎo)致的無線電能傳輸效率較低的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種無線電能傳輸系統(tǒng)，包括：高頻信號(hào)發(fā)生器，用于輸出高頻信號(hào)；電能無線傳輸模塊；功率放大器，輸入端連接至所述高頻信號(hào)發(fā)生器且輸出端連接至所述電能無線傳輸模塊，用于將所述高頻信號(hào)放大并輸出至所述電能無線傳輸模塊；其中，所述電能無線傳輸模塊包含發(fā)射線圈；耦合至所述發(fā)射線圈的第一中繼線圈，設(shè)置在所述發(fā)射線圈的外側(cè)且與所述發(fā)射線圈同軸同平面；接收線圈，用于連接負(fù)載設(shè)備；以及第二中繼線圈，與所述接收線圈同軸設(shè)置，且耦合至所述接收線圈和所述第一中級(jí)線圈以中繼傳輸電能。

可選的，所述第二中繼線圈還被設(shè)置成與所述第一中繼線圈同軸但不同平面。

可選的，所述發(fā)射線圈、第一中繼線圈、第二中繼線圈和接收線圈均由中空鍍銀銅線構(gòu)成；其中，該中空鍍銀銅導(dǎo)線包括：中空銅導(dǎo)線層；銀層，套設(shè)在所述中空銅導(dǎo)線層外側(cè)。

可選的，所述中空鍍銀銅導(dǎo)線還包括套設(shè)在所述銀層外側(cè)的絕緣層。

可選的，所述接收線圈與所述第二中繼線圈的線圈尺寸相同，以及所述第二中繼線圈所在平面與所述接收線圈所在平面之間的距離小于所述第二中繼線圈所在平面與所述第一中繼線圈所在平面之間的距離。

可選的，所述發(fā)射線圈、第一中繼線圈、第二中繼線圈和接收線圈具有相同匝數(shù)和匝間距。

可選的，該無線電能傳輸系統(tǒng)還包括與所述第二中繼線圈相連接的調(diào)諧電容。

可選的，該無線電能傳輸系統(tǒng)還包括：負(fù)載匹配電容，其第一端串聯(lián)至所述接收線圈，且其第二端用于連接交流負(fù)載設(shè)備。

可選的，該無線電能傳輸系統(tǒng)還包括：整流電路，其第一端連接至所述接收線圈，且其第二端用于連接直流負(fù)載設(shè)備；其中，所述整流電路選自以下一者或多者：半波整流電路、全波整流電路和橋式整流電路。

可選的，該無線電能傳輸系統(tǒng)還包括：阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，連接在所述高頻信號(hào)發(fā)生器和所述發(fā)射線圈之間。