[實用新型]一種具有電磁屏蔽層的非接觸式無線電能傳輸裝置天線

有效

• 申請號: 201721587516.6
• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN207459191U
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 劉偉;程偉;王赟;余小最
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學華立學院;惠州市科力磁元有限公司
• 主分類號: H01Q7/04
• 分類號: H01Q7/04;H01Q7/06;H02J50/20;H02J50/70
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 宋靜娜;郝傳鑫

本實用新型公開的一種具有電磁屏蔽層的非接觸式無線電能傳輸裝置天線，包括以非接觸式方式相對設置的發射線圈和接收線圈，所述發射線圈和接收線圈的兩個外側分別具有與其相對設置的屏蔽層，所述發射線圈和接收線圈分別與其兩側的屏蔽層之間的距離不小于0.5cm。本實用新型的一種具有電磁屏蔽層的非接觸式無線電能傳輸裝置天線通過對電磁屏蔽層鐵氧體、非鐵氧體和天線的合理設計實現了針對基于電磁波近場耦合無線電能傳輸系統非工作區的電磁波屏蔽，減少傳輸裝置電磁場輻射對人體和工作環境的影響，并改善了因電磁屏蔽層的設置對傳輸系統磁場耦合的強度的影響。

技術領域

本實用新型屬于微波輻射與天線技術領域，具體涉及一種具有電磁屏蔽層的非接觸式無線電能傳輸裝置天線。

背景技術

基于非輻射磁共振近場耦合的無線電能傳輸(非接觸式無線電能傳輸) 方式，是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耦合作用產生電磁諧振，充分利用電磁波傳播的近場諧振技術。該傳輸方式具有耦合方向性強、傳輸效率高以及傳輸距離中等的優點，適合能量傳輸；但對電路、天線設計要求比較高，需要設計高頻振蕩發射系統和高頻功率放大器，以及品質因數較高的諧振匹配天線。

在實際設計無線電能傳輸系統時，可通過對非輻射磁共振近場耦合無線電能傳輸系統的電磁環境分析，得到傳輸系統各參數對傳輸效率、距離與電磁輻射環境的影響，從而設計出一種具有電磁屏蔽層的無線傳輸天線。比如，可以在非輻射性磁場區域內放置一對諧振匹配的天線，它們以相同頻率振蕩，從而在非輻射性磁場內部發生諧振，形成強的磁耦合，可以在數米距離范圍內來高效率地傳遞能量，并且對該范圍內的其它物體沒有影響，達到既要對能量傳輸工作區的磁場進行加強，又盡可能地減少非工作區的磁場對人體和設備工作影響的目的。

目前無線傳輸系統天線設計主要考慮因素包括：1.天線選材，考慮成本、傳輸效率等因素，主要選擇銅線或利茲線作為天線材料；2.屏蔽層非鐵氧體選材，非鐵氧體材料在電磁場作用下會產生渦流，渦流產生的電磁場會阻礙原磁場的變化，渦流產生也會損耗部分磁場能量，磁力線在金屬材料中會產生折射，這些是屏蔽層設計的主要依據，考慮不同金屬的電導率不同，因渦流損耗的能量也有所不同，目前選擇的是銅片層；3.線圈形狀，常用的形狀有圓形、四邊形、六邊形、多邊形等，一般是方形和圓形的平面圓盤式線圈和立體螺旋線圈；4.屏蔽層鐵氧體選材，沒有磁芯可以減少天線的自感系數，使得諧振頻率變小，因空氣磁阻大于磁芯磁阻，有效抑制磁力線在非工作區的傳播。

而現有的無線傳輸系統天線主要存在以下缺點：

第一，現有的無線傳輸天線一般是平面方形螺旋線圈或立體螺旋線圈，前者存在邊角效應，而后者占用空間成本大；

第二，在諧振式磁耦合天線加入屏蔽層會影響到天線互感系數、減少天線的耦合強度，進而降低傳輸效率；有些無線傳輸系統把線圈磁芯設計成空心區域和實心區域相結合的結構，由于空心區域空氣磁阻大于磁芯的磁阻，有效屏蔽磁力線，但是減弱了線圈的耦合強度，降底了天線品質因數，直接影響到傳輸效率；

第三，采用單線圈作為發射和接收線圈，其互感系數降低，傳輸效率減少；

第四，因天線線圈與屏蔽層過于靠近，使系統工作在過耦合區域，產生較大的阻抗損耗，從而影響天線的耦合。

實用新型內容

針對背景技術提到的上述缺點，本實用新型針對性地提出一種具有電磁屏蔽層的非接觸式無線電能傳輸裝置天線。

本實用新型所采用的技術方案是：一種具有電磁屏蔽層的非接觸式無線電能傳輸裝置天線，包括以非接觸式方式相對設置的發射線圈和接收線圈，所述發射線圈和接收線圈的兩個外側分別具有與其相對設置的屏蔽層，所述發射線圈和接收線圈分別與其兩側的屏蔽層之間的距離不小于0.5cm。

優選的，考慮到屏蔽效果及經濟成本，所述屏蔽層的底層為鋁板。