[發(fā)明專利]一種基于包絡(luò)線式的低頻無(wú)線電能傳輸裝置及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111487115.4
• 申請(qǐng)日: 2021-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN114123545A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊新生;高盼龍;徐桂芝;王亭宇;霍丹;孫嘉倫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J50/12
• 分類號(hào): H02J50/12;H02J50/40;H02J50/90
• 代理公司: 天津企興智財(cái)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12226
• 代理人: 陳雅潔

本發(fā)明提供了一種基于包絡(luò)線式的低頻無(wú)線電能傳輸裝置，包括電磁發(fā)射電路和電磁接收電路，所述電磁發(fā)射電路的數(shù)量為兩個(gè)，分別為電磁發(fā)射電路一和電磁發(fā)射電路二；電磁接收電路的接收電極設(shè)置于電磁發(fā)射線圈一和電磁發(fā)射線圈二的同軸中間位置，電磁發(fā)射線圈一和電磁發(fā)射線圈二共同作用下形成包絡(luò)的信號(hào)。本發(fā)明所述的基于包絡(luò)線式的低頻無(wú)線電能傳輸裝置電磁接收電路中無(wú)需復(fù)雜的中間電路，即可實(shí)現(xiàn)低頻無(wú)線電能傳輸，并且在三維蛇形螺旋型接收電極感應(yīng)出的電流，可很好的應(yīng)用于一些低頻電刺激裝置中；電能傳輸過(guò)程中不受空間非磁性障礙物影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于低頻無(wú)線電能傳輸技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于包絡(luò)線式的低頻無(wú)線電能傳輸裝置及方法。

背景技術(shù)

無(wú)線電能傳輸是一種利用空間電磁波的傳播特性，以非接觸的方式，無(wú)需任何傳輸介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)跨越空間傳輸電能的技術(shù)。近年來(lái)隨著無(wú)線電能傳輸技術(shù)的完善和發(fā)展，相比于磁感應(yīng)式、微波輻射式無(wú)線電能傳輸技術(shù)，磁耦合諧振式以其傳輸距離遠(yuǎn)、效率高、功率大，且電能的傳輸不受空間非磁性障礙物影響等優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用于電動(dòng)汽車、高鐵列車、消費(fèi)電子產(chǎn)品、可穿戴設(shè)備、醫(yī)療植入器件等領(lǐng)域。其研究和應(yīng)用廣度，已成為衡量一個(gè)國(guó)家電磁場(chǎng)應(yīng)用領(lǐng)域科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。由于其在神經(jīng)調(diào)控植入電極供電等特殊領(lǐng)域應(yīng)用的不可替代性，已成為我國(guó)電磁與腦科學(xué)研究領(lǐng)域亟待發(fā)展的前沿科技。

利用無(wú)線電能傳輸供電的小功率電子器件的應(yīng)用場(chǎng)景也非常廣泛，例如在智能家居、智能穿戴、醫(yī)療植入等，特別是針對(duì)一些隱藏式安裝的電子器件，如何為此類電子器件靈活且穩(wěn)定的供電，是目前亟需解決的問(wèn)題。

例如，在醫(yī)療植入領(lǐng)域，植入器經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展與應(yīng)用，技術(shù)也逐漸成熟。從供電方式上，植入器件可分為有源模式和無(wú)源模式。有源模式植入器件由置于胸腔的脈沖發(fā)生器、電極和延長(zhǎng)線組成。通常，脈沖發(fā)生器采用電池供電方式，大多數(shù)醫(yī)學(xué)植入器件電池壽命在3-5年左右，一旦能量耗盡，只能通過(guò)再次手術(shù)更換電池。無(wú)線充電式壽命為10年左右，電池失效后同樣需要更換，加之電池泄露風(fēng)險(xiǎn)，均會(huì)增加患者的手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、家庭經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，同時(shí)也將會(huì)對(duì)患者產(chǎn)生巨大的心理壓力。無(wú)源模式植入器件由電極和體外供電模塊組成，無(wú)需脈沖發(fā)生器和延長(zhǎng)線。在長(zhǎng)期使用過(guò)程中不需要二次手術(shù)更換電池，大大降低了患者的手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

傳統(tǒng)的低頻無(wú)線電能傳輸方案是通過(guò)給發(fā)射線圈施加高頻激勵(lì)，在接收線圈上感應(yīng)出相同頻率的波形，隨即經(jīng)過(guò)整流濾波等電路變換后向負(fù)載施加低頻激勵(lì)。隨著對(duì)該項(xiàng)技術(shù)更加深入的研究，目前已出現(xiàn)對(duì)神經(jīng)組織刺激的植入式器件裝置，該種裝置把電刺激電極作為無(wú)線電能傳輸?shù)呢?fù)載。低頻無(wú)源模式植入裝置由電極和體外供電模塊組成，無(wú)需脈沖發(fā)生器和延長(zhǎng)線。在長(zhǎng)期使用過(guò)程中不需要二次手術(shù)更換電池，大大降低了患者的手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。因此，開展低頻無(wú)線刺激模式方面的研究勢(shì)在必行。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，為克服上述缺陷，本發(fā)明旨在提出一種基于包絡(luò)線式的低頻無(wú)線電能傳輸裝置及方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

第一方面，本發(fā)明提供了一種基于包絡(luò)線式的低頻無(wú)線電能傳輸裝置，包括電磁發(fā)射電路和電磁接收電路，所述電磁發(fā)射電路的數(shù)量為兩個(gè)，分別為電磁發(fā)射電路一和電磁發(fā)射電路二；

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

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

進(jìn)一步的，高頻信號(hào)發(fā)生器一與電磁發(fā)射線圈一之間還設(shè)有高頻功率放大器一，高頻功率放大器一與電磁發(fā)射線圈一之間的電路上還設(shè)有匹配電容C₁；

高頻信號(hào)發(fā)生器二與電磁發(fā)射線圈二之間還設(shè)有高頻功率放大器二，高頻功率放大器二與電磁發(fā)射線圈二之間的電路上還設(shè)有匹配電容C₂。