[發明專利]區域無線供電系統

有效

• 申請號: 201811402415.6
• 申請日: 2018-11-22
• 公開（公告）號: CN109245334B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 程崇虎;黃曉東
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H02J50/20
• 分類號: H02J50/20;H02J50/50;H02J50/70
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種區域無線供電系統，其特征在于：包括傳輸線（1）、輸入端（2）、匹配負載端（3）、感應線圈（4）、用戶受電裝置（5）和信號增強線圈（6）；所述傳輸線（1）的一端與輸入端（2）相連接，另一端與匹配負載端（3）連接，傳輸線、輸入端以及匹配負載端共同構成閉區域（7）；所述感應線圈（4）與用戶受電裝置（5）連接后，置于所述閉區域（7）所包圍的平面區域內或在閉區域（7）所包圍的平面區域法線方向附近空間內；滿足行波傳輸條件時，用戶受電裝置（5）通過信號增強線圈（6）以及感應線圈（4）對穿過傳輸線（1）橫截面的電磁行波能量進行收集并轉成所需的形式，完成無線供電；所述傳輸線（1）為多導體傳輸系統，導體數為至少兩個；所述傳輸線支持橫電磁模傳播模式；在供電區域內，除去饋電和負載端，傳輸線（1）的特性阻抗保持不變；

所述輸入端（2）的等效內阻與匹配負載端（3）的等效輸入阻抗均為純阻且阻值相等，所述等效內阻與等效輸入阻抗在數值與傳輸線（1）的特性阻抗相等；所述輸入端（2）為一高頻信號輸出裝置，其等效電路包括理想源與等效內阻；所述高頻信號輸出裝置包括下列集合中的一個或多個：高頻信號源、功率放大器、變頻器、功率合成器、逆變器、電池、有源電路輸出端、輸出匹配電路、AC電源接口。

2.根據權利要求1所述的區域無線供電系統，其特征在于：傳輸線（1）包圍區域的外輪廓為曲線型；所述傳輸線（1）為多個傳輸線系統間的并聯、串聯、串并聯、級聯或以上多個的組合。

3.根據權利要求1所述的區域無線供電系統，其特征在于：所述匹配負載端（3）包括下列集合中的一個或多個：電阻器、變阻器、等效電阻器、發熱元件、變頻器、發光元件、電動機、單端口無反射網絡、單端口吸收式網絡、單端口匹配負載、外部電路匹配后的輸入端口、匹配后的天線。

4.根據權利要求1所述的區域無線供電系統，其特征在于：所述感應線圈（4）為單匝的或多匝的、平面的或立體的、可調式的或固定式的，并包括下列集合中的一個或多個：繞線式空氣線圈、繞線式磁芯線圈、平面印制電路螺旋線圈、LTCC集成線圈、3D打印線圈、集成電路工藝線圈；所述信號增強線圈（6）為單匝的或多匝的、平面的或立體的、可調式的或固定式的，并包括下列集合中的一個或多個：繞線式空氣線圈、平面印制電路螺旋線圈、3D打印線圈。

5.根據權利要求1所述的區域無線供電系統，其特征在于：所述用戶受電裝置（5）與感應線圈（4）連接后安裝于閉區域（7）所包圍的平面區域之內，或在上述平面區域法線方向附近；感應線圈（4）與用戶受電裝置（5）為可移動的或固定的；所述用戶受電裝置（5）內具有用于調諧工作頻率和耦合系數的調諧電容；用戶受電裝置（5）內還包括下列集合中的一個或多個：匹配電路、變頻電路、整流電路、控制電路、次級感應線圈以及功率負載。

6.根據權利要求1所述的區域無線供電系統，其特征在于：所述系統工作于單頻率模式下或多頻率模式下。

7.根據權利要求1所述的區域無線供電系統，其特征在于：信號增強線圈（6）為可移動的或固定的；信號增強線圈（6）內設有多個感應線圈（4）和多個用戶受電裝置（5）同時工作；所述閉區域（7）內設置有多個信號增強線圈（6）和多個感應線圈（4）同時工作。

8.根據權利要求1所述的區域無線供電系統，其特征在于：感應線圈（4）與用戶受電裝置（5）的對應關系為一對多、多對一或多對多；感應線圈（4）和用戶受電裝置（5）通過信號增強線圈（6）及頻率調諧裝置（8）能截取到更多功率；信號增強線圈（6）為可移動的或固定的；一個信號增強線圈（6）內設有多個感應線圈（4）和用戶受電裝置（5）同時工作。