[發明專利]一種基于包絡線式的低頻無線電能傳輸裝置及方法

在審

• 申請號: 202111487115.4
• 申請日: 2021-12-07
• 公開（公告）號: CN114123545A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 楊新生;高盼龍;徐桂芝;王亭宇;霍丹;孫嘉倫
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J50/40;H02J50/90
• 代理公司: 天津企興智財知識產權代理有限公司 12226
• 代理人: 陳雅潔

1.一種基于包絡線式的低頻無線電能傳輸裝置，其特征在于：包括電磁發射電路和電磁接收電路，所述電磁發射電路的數量為兩個，分別為電磁發射電路一和電磁發射電路二；

其中，電磁發射電路一包括高頻信號發生器一以及與其連接的電磁發射線圈一，所述電磁發射電路二包括高頻信號發生器二以及與其連接的電磁發射線圈二；

電磁接收電路的接收電極設置于電磁發射線圈一和電磁發射線圈二的同軸中間位置，電磁發射線圈一和電磁發射線圈二共同作用下形成包絡的信號。

2.根據權利要求1所述的基于包絡線式的低頻無線電能傳輸裝置，其特征在于：高頻信號發生器一與電磁發射線圈一之間還設有高頻功率放大器一，高頻功率放大器一與電磁發射線圈一之間的電路上還設有匹配電容C₁；

高頻信號發生器二與電磁發射線圈二之間還設有高頻功率放大器二，高頻功率放大器二與電磁發射線圈二之間的電路上還設有匹配電容C₂。

3.根據權利要求1所述的基于包絡線式的低頻無線電能傳輸裝置，其特征在于：所述電磁接收電路包括接收電極以及與其連接的匹配電容C₃。

4.根據權利要求1所述的基于包絡線式的低頻無線電能傳輸裝置，其特征在于：所述接收電極采用三維蛇形螺旋型接收電極，所述接收電極纏繞于受體神經上。

5.一種基于權利要求1-4任一所述的基于包絡線式的低頻無線電能傳輸裝置的無線電能傳輸裝方法，其特征在于：電磁發射線圈一和電磁發射線圈二共同作用下形成包絡的信號的條件為：

當|f₁-f₂|f₁且|f₁-f₂|f₂時，接收電極的整體波形會出現包絡線形態，包絡線頻率為：

f＝|f₁-f₂|

其中，f₁為發射線圈一的激勵信號的頻率，f₂為發射線圈二的激勵信號的頻率；

根據LC諧振公式計算匹配電容C₃的電容值，LC諧振公式如下：

其中，L₃為接收電極的電感。

6.根據權利要求5所述的基于包絡線式的低頻無線電能傳輸方法，其特征在于：所述的高頻信號發生器一的發出的激勵信號為：

高頻信號發生器二的發出的激勵信號為：

其中，A₁₁、A₂₂分為為兩個激勵信號的幅值，ω₁₁＝2πf₁、ω₂₂＝2πf₂分別為兩個激勵信號的角頻率，分為為兩個激勵信號的相位。

7.根據權利要求5所述的基于包絡線式的低頻無線電能傳輸方法，其特征在于，基于LC諧振公式計算匹配電容C₁，計算公式如下：

其中，f₁為發射線圈一的激勵信號的頻率，L₁是發射線圈一的電感值；

基于LC諧振公式計算匹配電容C₂，計算公式如下：

其中，f₂為發射線圈二的激勵信號的頻率，L₂是發射線圈二的電感值。