[發明專利]基于集成式磁路耦合結構的能量與信號同步無線傳輸系統

在審

• 申請號: 202210980686.X
• 申請日: 2022-08-16
• 公開（公告）號: CN115967192A
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 劉之濤;陳文杰;劉佳;蘇宏業
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J50/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

1.一種基于集成式磁路耦合結構的能量與信號同步無線傳輸系統，其特征在于，包括直流電源(101)、高頻逆變電路(102)、原邊能量發射電路(103)、副邊接收電路(104)、整流電路(105)、負載(106)、信號調制電路(107)和信號解調電路(108)；

所述高頻逆變電路(102)的輸入端與直流電源(101)相連，高頻逆變電路(102)的輸出端與原邊能量發射電路(103)相連，高頻逆變電路(102)與信號調制電路(107)相連，信號調制電路(107)用于控制高頻逆變電路(102)的工作頻率；副邊接收電路(104)包括副邊能量接收電路和副邊信號接收電路，副邊能量接收電路和副邊信號接收電路相連，原邊能量發射電路(103)分別通過電磁感應與副邊能量接收電路和副邊信號接收電路相連，能量接收電路的輸出與整流電路(105)相連，整流電路(105)輸出直流電并傳遞給負載(106)，副邊信號接收電路與信號解調電路(108)相連；高頻逆變電路(102)將直流電源(101)輸出的直流電轉換成高頻交流電，高頻交流電經原邊能量發射電路(103)后形成高頻正弦波，高頻正弦波作用于原邊能量發射電路(103)，原邊能量發射電路(103)通過電磁感應將能量傳輸給副邊能量接收電路以及將信號傳輸給副邊信號接收電路；副邊能量接收電路的工作諧振點設置為高頻正弦波的基波頻率，實現能量的傳輸；副邊信號接收電路的工作諧振點設置為正弦波的三次諧波頻率，實現信號的傳輸。

2.根據權利要求1所述的一種基于集成式磁路耦合結構的能量與信號同步無線傳輸系統，其特征在于，所述原邊能量發射電路(103)由第一電阻、原邊發射線圈和第一電容串聯后組成的第一RLC電路，副邊能量接收電路由第二電阻、能量接收線圈(203)和第二電容串聯后組成的第二RLC電路，第二電容的一端和第二電阻的一端作為副邊能量接收電路的輸出并與整流電路(105)相連，副邊信號接收電路由第三電阻、信號接收線圈(202)和第三電容串聯后組成的第三RLC電路，信號接收線圈(202)的兩端與信號解調電路(108)相連，能量接收線圈(203)與第二電阻之間串聯后再與第三RLC電路并聯設置，原邊發射線圈分別通過電磁感應與能量接收線圈(203)和信號接收線圈(202)相連，信號解調電路(108)根據信號接收線圈(202)的電壓信號進行信號解調后，還原出信號調制電路(107)的數據信號；其中，主要由原邊發射線圈和能量接收線圈(203)和信號接收線圈(202)組成集成式磁路耦合結構。

3.根據權利要求2所述的一種基于集成式磁路耦合結構的能量與信號同步無線傳輸系統，其特征在于，所述集成式磁路耦合結構中，原邊發射線圈由發射線圈(204)和發射磁芯層(205)上下層疊布置而成，能量接收線圈(203)設置在發射線圈(204)正上方，信號接收線圈(202)和能量接收線圈(203)之間上下層疊布置，接收磁芯層(201)層疊布置在信號接收線圈(202)上；信號接收線圈(202)和能量接收線圈(203)的線圈方向正交。

4.根據權利要求3所述的一種基于集成式磁路耦合結構的能量與信號同步無線傳輸系統，其特征在于，所述發射磁芯層(205)和接收磁芯層(201)由多根結構尺寸相同的鐵氧體條組成，每層磁芯層中的多根鐵氧體條均勻的鋪設在對應的線圈上或者下表面，鐵氧體條的方向與對應的線圈方向垂直。

5.根據權利要求3或4所述的一種基于集成式磁路耦合結構的能量與信號同步無線傳輸系統，其特征在于，所述發射磁芯層(205)和接收磁芯層(201)的面積分別為發射線圈(204)和能量接收線圈(203)面積的80％。