[發(fā)明專利]一種無線電能傳輸裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810415882.6
• 申請日: 2018-05-03
• 公開（公告）號: CN108565984A
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 喬天辰;楊喜軍;唐厚君;劉鑫;王天風(fēng);張歡
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J50/70
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 王戈

本發(fā)明公開一種無線電能傳輸裝置。無線電能傳輸裝置包括：發(fā)射線圈、接收線圈和磁場屏蔽板，磁場屏蔽板為磁導(dǎo)率小于設(shè)定閾值的超材料平板；發(fā)射線圈用于將供電裝置提供的電能轉(zhuǎn)化為磁場能并發(fā)射磁場能；接收線圈對應(yīng)發(fā)射線圈設(shè)置，且與發(fā)射線圈耦合連接，接收線圈用于接收發(fā)射線圈發(fā)射的磁場能，并將磁場能轉(zhuǎn)換為電能以便給受電裝置供電；磁場屏蔽板包括發(fā)射端屏蔽板和接收端屏蔽板中至少一者，發(fā)射端屏蔽板對應(yīng)設(shè)置在發(fā)射線圈的遠離接收線圈的一側(cè)，接收端屏蔽板對應(yīng)設(shè)置在接收線圈的遠離發(fā)射線圈的一側(cè)。本發(fā)明提供的裝置能夠顯著地削弱發(fā)射線圈和接收線圈外側(cè)的電磁場強度，從而有效限制無線輸電過程中強磁場的分布范圍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線電能傳輸領(lǐng)域，特別是涉及一種無線電能傳輸裝置。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的電能傳輸主要通過金屬導(dǎo)線的點對點直接接觸傳輸。這種“有線”的傳輸方式帶來了不少問題。由于存在摩擦、老化等問題，電能傳輸過程中很容易產(chǎn)生火花，進而影響到用電設(shè)備的壽命和用電安全。另外，傳統(tǒng)的有線電能傳輸方式不能滿足一些特殊應(yīng)用場合的需要，如礦井、水中、植入式醫(yī)療設(shè)備等。這些問題都在呼喚一種脫離金屬導(dǎo)線的電能傳輸方式，即無線電能傳輸。無線電能傳輸技術(shù)涉及了電力電子電路、線圈電磁設(shè)計、自動控制、通信協(xié)議等多方面內(nèi)容，其中線圈電磁設(shè)計尤為重要。

目前，中短距離無線輸電大多采用近場磁耦合方式，然而，隨著傳輸功率的提升，原副邊線圈電流也急劇增加，由此產(chǎn)生的強磁場暴露問題不可忽視。無線輸電系統(tǒng)產(chǎn)生的高頻強磁場會在無線輸電系統(tǒng)附近的金屬異物上產(chǎn)生渦電流進而引起發(fā)熱，存在極大的安全隱患；同時，高頻強磁場對人體或用電器也會產(chǎn)生一定的危害或干擾。

因此，如何對大功率無線電能傳輸區(qū)域內(nèi)的強磁場進行屏蔽并限制其分布范圍，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種無線電能傳輸裝置，能夠顯著地削弱發(fā)射線圈和接收線圈外側(cè)的電磁場強度，從而有效限制無線輸電過程中強磁場的分布范圍。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種無線電能傳輸裝置，所述無線電能傳輸裝置分別與供電裝置和受電裝置連接，所述無線電能傳輸裝置裝置包括：發(fā)射線圈、接收線圈和磁場屏蔽板，其中，

所述磁場屏蔽板為磁導(dǎo)率小于設(shè)定閾值的超材料平板；

所述發(fā)射線圈與所述供電裝置連接，所述發(fā)射線圈用于將所述供電裝置提供的電能轉(zhuǎn)化為磁場能并發(fā)射所述磁場能；

所述接收線圈對應(yīng)所述發(fā)射線圈設(shè)置，且與所述發(fā)射線圈耦合連接，所述受電裝置與所述接收線圈連接，所述接收線圈用于接收所述發(fā)射線圈發(fā)射的磁場能，并將所述磁場能轉(zhuǎn)換為電能以便給所述受電裝置供電；

所述磁場屏蔽板包括發(fā)射端屏蔽板和接收端屏蔽板中至少一者，其中，所述發(fā)射端屏蔽板對應(yīng)設(shè)置在所述發(fā)射線圈的遠離所述接收線圈的一側(cè)，所述接收端屏蔽板對應(yīng)設(shè)置在所述接收線圈的遠離所述發(fā)射線圈的一側(cè)。

可選的，當(dāng)所述磁場屏蔽板包括發(fā)射端屏蔽板時，所述發(fā)射端屏蔽板所在的平面與所述發(fā)射線圈所在的平面平行。

可選的，所述發(fā)射端屏蔽板與所述發(fā)射線圈同軸設(shè)置。

可選的當(dāng)所述磁場屏蔽板包括接收端屏蔽板時，所述接收端屏蔽板所在的平面與所述接收線圈所在的平面平行。

可選的，所述接收端屏蔽板與所述接收線圈同軸設(shè)置。

可選的，所述磁場屏蔽板為正方形。

可選的，所述磁場屏蔽板的邊長小于所述無線電能傳輸裝置的工作波長的十分之一。

可選的，當(dāng)所述磁場屏蔽板包括接收端屏蔽板時，所述接收端屏蔽板的輪廓線包圍所述接收線圈在所述接收端屏蔽板上的投影的輪廓線。