基于平面磁諧振耦合線圈結構的磁共振無線電能傳輸裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種磁共振無線電能傳輸裝置，尤其涉及一種基于平面磁諧振耦合線圈結構的磁共振無線電能傳輸裝置。包括輸入電源，具有一輸出端，高頻諧振電源，具有一輸入端和一輸出端；高頻諧振整流電路；與現有技術相比，本發明所述電源線圈與所述電磁共振發射線圈之間相互纏繞構成一個平面結構線圈；所述電磁共振接收線圈和所述負載線圈之間相互纏繞構成一個平面結構線圈，減少了空間占有率，降低共振頻率，提高了能量傳輸效率。
【專利說明】基于平面磁諧振耦合線圈結構的磁共振無線電能傳輸裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種磁共振無線電能傳輸裝置，尤其涉及一種基于平面磁諧振耦合線圈結構的磁共振無線電能傳輸裝置。
【背景技術】
[0002]無線電能傳輸技術又稱無接觸電能傳輸技術，早在1890年，由塞爾維亞裔美國著名電氣工程師、物理學家尼古拉.特斯拉提出。無線電能傳輸技術是利用電磁波感應原理及相關的交流感應技術，在發送和接收端用相應的線圈來發送和接收產生感應的交流信號來進行電能傳輸，按照電能傳輸原理的不同，無線電能傳輸可分為:電磁感應式、電磁共振式和電磁福射式。
[0003]國際無線充電聯盟對無線充電聯盟發布Qi標準，該Qi標準是對便攜式終端充電設備的生產和制造進行了行規范，便攜式終端充電設備應用的就是電磁感應式無線電能傳輸原理通電。最初由英國一家公司發明了一種新型無線充電器，它看上去就像一塊塑料鼠標墊，這個“鼠標墊”里裝有密集的小型線圈陣列，可產生磁場，將能量傳輸給裝有專用接收線圈的電子設備，進行充電。利用非接觸“電磁感應”來進行無線供電傳輸技術會受到很多限制。比如變壓器繞組的位置，氣隙的寬度，使得磁場會隨著距離的增加而快速衰減。如果要增加電能傳輸距離，只能加大磁場的強度。然而，磁場強度太大一方面會增加電能的消耗，另一方面可能會導致附近使用磁信號來記錄信息的設備失效。所以其有效傳輸距離只有幾厘米，所以這種無線電力傳輸只適用短距離電能傳輸。
[0004]電磁共振式無線傳輸原理是由麻省理工學院的研究人員提出。與Qi標準所使用的電磁感應式傳輸不同，電磁共振式傳輸不會向外發射電磁波，而只是在周圍形成一個非輻射的磁場，強度和地球磁場強度相似，不會對人體和周圍設備產生不良影響，其有效傳輸距離為幾十厘米到幾米，但是現有的電磁共振發射線圈與電磁共振接收線圈的結構均采用空間螺旋結構，采用此種結構使得共振頻率偏高，空間占據大，電能傳輸效率低。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題在于，針對現有電磁共振線圈空間螺旋結構技術的缺陷，提供一種基于平面磁諧振耦合線圈結構的磁共振無線電能傳輸裝置，包括
[0006]-輸入電源，具有一輸出端，
[0007]-高頻諧振電源，具有一輸入端和一輸出端；
[0008]-高頻諧振整流電路；
[0009]所述輸入電源連接交流電源負載的一端，所述交流電源負載的另一端連接所述高頻諧振電源輸入端；
[0010]還包括電源線圈、電磁共振發射線圈、電磁共振接收線圈和負載線圈,所述電源線圈通過輸入串聯諧振電容連接所述高頻諧振電源的輸出端，所述負載線圈通過輸出串聯諧振電容連接所述高頻諧振整流電路，所述電源線圈、所述電磁共振發射線圈、所述電磁共振接收線圈和所述負載線圈之間形成耦合連接。
[0011]所述電磁共振發射線圈與所述電磁共振接收線圈完全相同。
[0012]所述電源線圈與所述電磁共振發射線圈之間相互纏繞構成一個平面結構；所述電磁共振接收線圈和所述負載線圈之間相互纏繞構成一個平面結構。
[0013]作為進一步優選實施方案，所述電源線圈與所述電磁共振發射線圈之間相互纏繞構成一個平面螺旋結構線圈；所述電磁共振接收線圈和所述負載線圈之間相互纏繞構成一個平面螺旋結構線圈。
[0014]作為進一步優選實施方案，所述平面結構為單層PCB磁平面線圈結構，所述單層PCB磁平面線圈結構包括PCB線圈和PCB板，所述PCB線圈的導線寬度為所述PCB線圈半徑的 10%?15%。
[0015]作為進一步優選實施方案，所述電源線圈、所述電磁共振發射線圈、所述電磁共振接收線圈與所述負載線圈采用所述PCB線圈，所述電源線圈與所述電磁共振發射線圈構成一個螺旋的單層PCB磁平面線圈結構，所述電磁共振接收線圈與所述負載線圈構成一個螺旋的單層PCB磁平面線圈結構。
[0016]作為進一步優選實施方案，本發明所述PCB線圈的材質為銅線。
[0017]作為進一步優選實施方案，本發明所述電磁共振發射線圈、所述電磁共振接收線圈為開環結構。
[0018]作為進一步優選實施方案，本發明所述電磁共振發射線圈、所述電磁共振接收線圈為閉環結構。
[0019]有益效果:
[0020]與現有技術相比，本發明具有以下優點:
[0021](I)所述電源線圈與所述電磁共振發射線圈之間相互纏繞構成一個平面結構；所述電磁共振接收線圈和所述負載線圈之間相互纏繞構成一個平面結構，平面結構減少了空間占有率，降低共振頻率，提高了能量傳輸效率。
[0022](2)所述PCB線圈的導線寬度為所述PCB線圈半徑的10%?15%。采用此種寬度的導線，能夠有效減少寄生電容的電容值，降低共振頻率，提高電磁共振發射線圈與電磁共振接收線圈之間的能量轉換效率。
[0023](3)所述電磁共振發射線圈、電磁共振接收線圈為開環結構。開環結構的電磁共振發射線圈、電磁共振接收線圈結構簡單，不受外部電路連接方式影響，抗干擾能力。
[0024](4)所述電磁共振發射線圈、電磁共振接收線圈為閉環結構，閉環結構的電磁共振發射線圈、電磁共振接收線圈，寄生電容參數穩定，共振頻率低，能夠提高電磁共振發射線圈與電磁共振接收線圈之間的能量轉換效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1是本發明的電路結構方框圖；
[0026]圖2是本發明電源線圈與電磁共振發射線圈的平面螺旋結構圖；
[0027]圖3是本發明負載線圈與電磁共振接收線圈的平面螺旋結構圖；
[0028]圖4是本發明負載線圈與電磁共振接收線圈的單層PCB磁平面線圈結構圖。【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明，但不作為本發明的限定。
[0030]如圖1所示，一種基于平面磁諧振耦合線圈結構的磁共振無線電能傳輸裝置，包括
[0031]-輸入電源I，具有一輸出端，
[0032]-高頻諧振電源3,具有一輸入端和一輸出端；
[0033]-高頻諧振整流電路10 ；
[0034]所述輸入電源I連接交流電源負載2的一端，所述交流電源負載2的另一端連接所述高頻諧振電源3的輸入端；
[0035]還包括電源線圈5、電磁共振發射線圈6、電磁共振接收線圈7和負載線圈8，所述電源線圈5通過輸入串聯諧振電容4連接所述高頻諧振電源3的輸出端，所述負載線圈8通過輸出串聯諧振電容9連接所述高頻諧振整流電路10，所述電源線圈5、所述電磁共振發射線圈6、所述電磁共振接收線圈7和所述負載線圈8之間形成耦合連接。
[0036]所述電磁共振發射線圈6與所述電磁共振接收線圈7完全相同。
[0037]所述電源線圈5與所述電磁共振發射線圈6之間相互纏繞構成一個平面結構；所述電磁共振接收線圈7和所述負載線圈8之間相互纏繞構成一個平面結構。
[0038]本發明中，磁共振線圈的耦合方程如下
【權利要求】
1.基于平面磁諧振耦合線圈結構的磁共振無線電能傳輸裝置，其特征在于:包括 -輸入電源(I)，具有一輸出端， ——高頻諧振電源(3)，具有一輸入端和一輸出端； ——高頻諧振整流電路(10)； 所述輸入電源(I)連接交流電源負載(2)的一端，所述交流電源負載(2)的另一端連接所述高頻諧振電源(3)的輸入端； 還包括電源線圈(5)、電磁共振發射線圈(6)、電磁共振接收線圈(7)和負載線圈(8)，所述電源線圈(5)通過輸入串聯諧振電容(4)連接所述高頻諧振電源(3)的輸出端，所述負載線圈(8)通過輸出串聯諧振電容(9)連接所述高頻諧振整流電路(10)，所述電源線圈(5)、所述電磁共振發射線圈(6)、所述電磁共振接收線圈(7)和所述負載線圈⑶之間形成耦合連接； 所述電磁共振發射線圈(6)與所述電磁共振接收線圈(7)完全相同； 所述電源線圈(5)與所述電磁共振發射線圈(6)之間相互纏繞構成一個平面結構；所述電磁共振接收線圈(7)和所述負載線圈(8)之間相互纏繞構成一個平面結構。
2.根據權利要求1所述的基于平面磁諧振耦合線圈結構的磁共振無線電能傳輸裝置，其特征在于:所述電源線圈(5)與所述電磁共振發射線圈(6)之間相互纏繞構成一個平面螺旋結構線圈；所述電磁共振接收線圈(7)和所述負載線圈(8)之間相互纏繞構成一個平面螺旋結構線圈。
3.根據權利要求1所述的基于平面磁諧振耦合線圈結構的磁共振無線電能傳輸裝置，其特征在于:所述平面結構為單層PCB磁平面線圈結構(9)，所述單層PCB磁平面線圈結構(9)包括PCB線圈和PCB板，所述PCB線圈的導線寬度為所述PCB線圈半徑的10%?15%。
4.根據權利要求3所述的基于平面磁諧振耦合線圈結構的磁共振無線電能傳輸裝置，其特征在于:所述電源線圈(5)、所述電磁共振發射線圈(6)、所述電磁共振接收線圈(7)與所述負載線圈(8)采用所述PCB線圈，所述電源線圈(5)與所述電磁共振發射線圈(6)構成一個螺旋的單層PCB磁平面線圈結構(9)，所述電磁共振接收線圈(7)與所述負載線圈(8)構成一個螺旋的單層PCB磁平面線圈結構(9)。
5.根據權利要求3所述的基于平面磁諧振耦合線圈結構的磁共振無線電能傳輸裝置，其特征在于:所述PCB線圈的材質為銅線。
6.根據權利要求4所述的基于平面磁諧振耦合線圈結構的磁共振無線電能傳輸裝置，其特征在于:所述電磁共振發射線圈(6)、所述電磁共振接收線圈(7)為開環結構。
7.根據權利要求4所述的基于平面磁諧振耦合線圈結構的磁共振無線電能傳輸裝置，其特征在于:所述電磁共振發射線圈(6)、所述電磁共振接收線圈(7)為閉環結構。
【文檔編號】H02J17/00GK103915916SQ201410166325
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月23日 優先權日:2014年4月23日
【發明者】童立青, 佘遠漢, 汪思薇 申請人:慈溪市源順光電科技有限公司