專利名稱：一種低頻高壓無線能量傳輸裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線能量傳輸裝置，具體為一種低頻高壓無線能量傳輸裝置。
技術背景
無線能量傳輸裝置應用于高工作頻段領域、生物醫(yī)學領域或IC卡，如心臟起搏器等。目前無線能量傳輸裝置包括殼體、設于殼體內的單維線圈或二維線圈、以及位于線圈內且與線圈接頭相連的電路板，電路板上設有整流濾波電路模塊且通過穿過殼體的引線與負載相連；但是單維線圈或二維線圈均受到姿態(tài)方向性的限制，致使傳輸效率下降，同時無線能量傳輸裝置內的負載沒有抗干擾裝置，負載電路很容易受到外界磁場的干擾，從而導致系統(tǒng)工作不穩(wěn)定；這樣使得無線能量傳輸裝置只能應用于高頻環(huán)境，在低頻環(huán)境時需要增加頻率轉換裝置來將低頻信號轉化成高頻信號再進行傳輸，這樣不僅增加了裝置的成本和復雜性，而且在一些實際應用場合甚至根本無法安裝。發(fā)明內容
本發(fā)明為了解決現有無線能量傳輸裝置傳輸效率低、抗干擾能力差且不適用于低頻環(huán)境的問題，提供了一種低頻高壓無線能量傳輸裝置。
本發(fā)明是采用如下技術方案實現的一種低頻高壓無線能量傳輸裝置，包括由各向同性硅鋼片金屬材料制成的方體外殼、三維接收線圈、以及設于方體外殼內的電路板；方體外殼由上殼體和下殼體組成，方體外殼的六個面上均對稱開有十字形凹槽且相鄰兩個面之間的十字形凹槽相通，線圈纏繞在十字形凹槽內形成三維接收線圈；電路板上設有全波倍壓和全波整流復合整流濾波電路模塊、以及穩(wěn)壓電路模塊；全波倍壓和全波整流復合整流濾波電路模塊包括由第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4組成的橋式整流電路，第三二極管Dl的兩端并聯有第二電容C2，第二二極管D2的兩端并聯有第三電容C3;方體外殼上開有出線孔，三維接收線圈的引線接頭穿過出線孔與橋式整流電路的兩個輸入端相連，橋式整流電路的兩個輸出端之間并聯有與地相連的第一電容Cl ；穩(wěn)壓電路模塊包括并聯于第一電容Cl兩端的由電阻R和第五二極管D5組成的串聯支路；第五二極管D5的兩端與位于方體外殼內的負載相連。
使用時，將本發(fā)明所述裝置置于50Hz (低頻環(huán)境)的高壓交變磁場中，通過電磁感應原理，方體外殼上的三維接收線圈會產生交變電流，從而起到吸收電磁能量的作用；與三維接收線圈接頭相連的電路板上全波倍壓和全波整流復合整流濾波電路模塊將交流電轉化成直流電，此時電流雖為直流電但具有一定的波動性，再通過穩(wěn)壓電路模塊使直流電流波動變得極小，從而將穩(wěn)定的直流電提供給負載實現無線能量傳輸。電路板工作時，如圖5 所示，在交流信號的正半周期里，第一二極管D1、第三二極管D3導通而第二二極管D2、第四二極管D4截止，這樣就對第一電容Cl、第三電容C3充電，當三維接收線圈兩端的電壓達到最大值后開始逐漸變小，而第一電容Cl、第三電容C3的電壓不會突然變化仍然保持很高的電壓，直至三維接收線圈兩端的電壓小于第三電容C3的電壓時，第三二極管D3截止，此時，由第三電容C3繼續(xù)為第一電容Cl供電；在交流信號的負半周期里，第二二極管D2、第四二極管D4導通而第一二極管Dl、第三二極管D3截止，這樣就對第一電容Cl、第二電容C2 充電，當三維接收線圈兩端的電壓達到最大值后開始逐漸變小，而第一電容Cl、第二電容 C2的電壓不會突然變化仍然保持很高的電壓，直至三維接收線圈兩端的電壓小于第二電容 C2的電壓時，第二二極管D2截止，此時，由第二電容C2繼續(xù)為第一電容Cl供電；如此循環(huán)往復，第一電容Cl就有了比較穩(wěn)定的電壓，再經過由并聯于第一電容Cl兩端的由電阻R 和第五二極管D5組成的串聯支路組成的穩(wěn)壓電路模塊后穩(wěn)壓效果更好。本發(fā)明所述方體外殼由各向同性硅鋼片金屬材料制成，將外界磁場過濾使其不能穿過方體外殼干擾內部電路，極大地提高了抗干擾能力；采用三維接收線圈有效克服了一維線圈、二維線圈的方向性限制，在三維各個方向上都能接收到能量，提高了能量傳輸效率；電路板上增設了穩(wěn)壓電路模塊，使得能量輸出穩(wěn)定。
進一步地，所述上殼體和下殼體之間設有導電橡膠墊圈，這樣可增加上殼體和下殼體之間的密封性。
本發(fā)明所述的裝置低成本、易安裝、高可靠性、免維護，能提供持續(xù)穩(wěn)定的電能且可直接應用于低頻環(huán)境中，解決了現有無線能量傳輸裝置傳輸效率低、抗干擾能力差且不適用于低頻環(huán)境的問題，可廣泛適用于電力監(jiān)測系統(tǒng)以及周邊低頻高壓磁場的供電系統(tǒng)領域。
圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
圖2是圖1的主視圖。
圖3是圖2中B-B剖面圖。
圖4是圖2中A-A剖面圖。
圖5是本發(fā)明電路板的連接示意圖。
圖中1-上殼體；2-下殼體；3-電路板；4-三維接收線圈；5-出線孔；6-橡膠墊圈。
具體實施方式
一種低頻高壓無線能量傳輸裝置，包括由各向同性硅鋼片金屬材料制成的方體外殼、三維接收線圈4、以及設于方體外殼內的電路板3 ；方體外殼由上殼體1和下殼體2組成，方體外殼的六個面上均對稱開有十字形凹槽且相鄰兩個面之間的十字形凹槽相通，線圈纏繞在十字形凹槽內形成三維接收線圈4 ；電路板3上設有全波倍壓和全波整流復合整流濾波電路模塊、以及穩(wěn)壓電路模塊；全波倍壓和全波整流復合整流濾波電路模塊包括由第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4組成的橋式整流電路，第三二極管D3的兩端并聯有第二電容C2，第二二極管D2的兩端并聯有第三電容C3 ；方體外殼上開有出線孔5，三維接收線圈4的引線接頭穿過出線孔5與橋式整流電路的兩個輸入端相連，橋式整流電路的兩個輸出端之間并聯有與地相連的第一電容Cl ；穩(wěn)壓電路模塊包括并聯于第一電容Cl兩端的由電阻R和第五二極管(D5)組成的串聯支路；第五二極管D5的兩端與位于方體外殼內的負載相連。所述上殼體1和下殼體2之間設有導電橡膠墊圈6。
具體實施時，三維接收線圈4的三個線圈可采用并聯或串聯連接。
權利要求
1.一種低頻高壓無線能量傳輸裝置，其特征在于包括由各向同性硅鋼片金屬材料制成的方體外殼、三維接收線圈(4)、以及設于方體外殼內的電路板(3)；方體外殼由上殼體 (1)和下殼體(2)組成，方體外殼的六個面上均對稱開有十字形凹槽且相鄰兩個面之間的十字形凹槽相通，線圈纏繞在十字形凹槽內形成三維接收線圈(4)；電路板(3)上設有全波倍壓和全波整流復合整流濾波電路模塊、以及穩(wěn)壓電路模塊；全波倍壓和全波整流復合整流濾波電路模塊包括由第一二極管(D1)、第二二極管(D2)、第三二極管(D3)、第四二極管 (D4)組成的橋式整流電路，第三二極管(Dl)的兩端并聯有第二電容(C2)，第二二極管(D2) 的兩端并聯有第三電容(C3)；方體外殼上開有出線孔(5)，三維接收線圈(4)的引線接頭穿過出線孔(5)與橋式整流電路的兩個輸入端相連，橋式整流電路的兩個輸出端之間并聯有與地相連的第一電容(Cl);穩(wěn)壓電路模塊包括并聯于第一電容(Cl)兩端的由電阻(R)和第五二極管(D5)組成的串聯支路；第五二極管(D5)的兩端與位于方體外殼內的負載相連。
2.根據權利要求1所述的一種低頻高壓無線能量傳輸裝置，其特征在于所述上殼體 (1)和下殼體(2)之間設有導電橡膠墊圈(6)。
全文摘要
本發(fā)明涉及無線能量傳輸裝置，具體為一種低頻高壓無線能量傳輸裝置。本發(fā)明解決了現有無線能量傳輸裝置傳輸效率低、抗干擾能力差且不適用于低頻環(huán)境的問題。一種低頻高壓無線能量傳輸裝置，包括由各向同性硅鋼片金屬材料制成的方體外殼、三維接收線圈、以及電路板；方體外殼的六個面上均對稱開有十字形凹槽，線圈纏繞在十字形凹槽內形成三維接收線圈；電路板上設有整流濾波電路模塊、以及穩(wěn)壓電路模塊；方體外殼上開有出線孔，第五二極管D5的兩端與負載相連。本發(fā)明所述的裝置低成本、易安裝、高可靠性、免維護，能提供持續(xù)穩(wěn)定的電能且可直接應用于低頻環(huán)境中，可廣泛適用于電力監(jiān)測系統(tǒng)以及周邊低頻高壓磁場的供電系統(tǒng)領域。
文檔編號H02J17/00GK102522833SQ20111045027
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權日2011年12月29日
發(fā)明者李立明 申請人:太原中博信息科學研究院(有限公司)