[实用新型]贴近式无线输电装置结构

说明书

一.技术领域

本实用新型涉及的内容应该属于低压供电技术领域，是一种利用高频脉冲实现无接触式的输电装置，与开关电源技术密切相关。可用于不适宜采用导线直接输电的场合，如密闭容器内外的输电等。

二.背景技术

传统的电能输送是利用导体连接实现，对于交流电，也包括采用一体化的变压器进行电能输送，都发球接触式输电方式，网络间总是有导体相互连接的。对于大多数场合传统输电方式完全满足输电要求。但采用电线连接方式对于某些用电设备存在一些不方便之处，如密闭容器内、外的输电，植入生物体内的电子设备，以及手机、笔记本电脑等设备的充电，便携式无电源的电子设备等。如果改用只要靠近就可输电的无接触器输电方式，心定会在使用上带来及大方便。目前在无接触刷卡系统中已得到了广泛应用，只是这一系统所能输送的电能非常微小。

鉴于无线电能输送的便捷性，目前许多技术人员开始探索各种技术手段，尽量提高其输电功率、输电距离等。其中之一是将电能转换成磁场能量，辐射至接收方，再将磁能转换成电能。无接触刷卡系统就是依靠这一手段得以实现，是一种行之有效的方式。但是电磁场失去导电体、导磁体约束后，成为开放形式，输电的效率降低，同时还会造成严重的空间电磁干扰。特别是输电功率加大后，需要重点考虑降低空间电磁干扰的措施。电磁干扰源主要来自于电与磁之间的转换装置，因此，电磁能转换、输送装置的结构是有效实现无线输电关键所在。

载流线圈周围一定有磁场产生，其磁场的辐射范围与激励线圈尺寸成正比。独立空心线圈在线圈平面上的磁力线分布基本均匀；距线圈越近，磁力线越密，磁场强度越高；距线圈越远，磁力线越疏，磁场强度越小。为了提高传输距离，一般采用横向磁场耦合，同时加长其形成磁场的尺度，其原理如附图1所示。这种方式中，磁场耦合量较小，且电磁干扰特别严重。为了限制电磁干扰程度，可以采用纵向磁场耦合方式，其原理如附图2所示。对于半径为R的空心线圈所辐射的磁场，在距离线圈x处的磁感应强度B可以由下式计算。可见，随着距离x增大，磁感应强度衰减很快。

B=μ0NR2I12(R2+x2)3/2]]>

当距离x比较小时，可获得比较多的磁场耦合量，但这种方式也只能做近距离的电能传输，适合贴近式输电场合。

三.发明内容

在无线输电方式中，要提高输电效率，就是要使磁场辐射线圈产生的磁力线尽量多穿越 接收线圈。辐射磁场利用得越充分，对空间的电磁干扰也就越小。提高辐射磁场的利用率是一个核心问题。为了达到这一目的，本实用新型所采用的技术方案是：磁场激励线圈采用完全开放的结构，由开放式激励线圈、反射板、接收线圈、扁罐型磁芯四个必要部件组成，接收线圈固定于扁罐型磁芯凹槽中组成接收器，反射板与接收器分置于开放式激励线圈的两侧，其中面积大于激励线圈的反射板与开放式激励线圈相间一定距离固定在一起，如附图3所示。其整体组成结构的立体模型如附图4所示。

这一技术处理方案是基于在开磁路中，磁力线总是沿最小磁阻的路径通过。开放线圈本身产生的磁场分布基本均称，在紧贴激励线圈的空间，必定存在路径较短的磁力线分布，这些磁力线不会经过接收器，对电能输送起不到作用，如附图2所示。针对于纵向磁场耦合方式，在接收线圈外侧加装磁芯后，对磁力线分布状态有所改变。由于铁氧体磁芯的磁导率高，磁阻小，激励线圈所产生的磁场中，可以有更多的磁力线经过该磁芯形成回路。也就是这一磁芯起到收集磁力线的作用。接收线圈外侧加入磁芯后，磁力线分布状态如附图5所示。同样，在激励线圈中心处再安置一个小磁芯，能够将磁力线分布密度向线圈中心处引导，有利于增加穿越接收线圈的磁力线的比例数，但这一小磁芯对整体影响较小，是非必要的部件。