[实用新型]多发单收式的无线能量传输装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种多发单收式的无线能量传输装置，尤其涉及一种多个发射机对单个接收机进行高效率无线能量传输的装置，可应用在小功率、中功率及大功率无线充电中，以实现在相同距离下，比传统的单发单收式的无线充电具有更高效率和更高功率的充电特性，同时减轻了单个发射机的负荷，降低了大功率无线充电装置的设计难度。

背景技术

无线充电是近几年非常热门的研究方向，从早期的感应式的能够无线充电的电动牙刷及电动剃须刀到后来的能够为手机充电的Powermat（ “无线充电板”）无线充电套装，再到后来的Palm pre（胖梨智能无线充电手机）无线充电手机，如今市面上已经有不少品牌的无线充电器，无论从充电功率、充电效率或者使用便捷性方面都有了不小的提高， 2010年9月1日，全球首个推动无线充电技术的标准化组织——无线充电联盟在北京宣布将Qi（无线充电联盟）无线充电国际标准率先引入中国，目前也与各大公司联合推出了符合Qi标准的各类型的手机无线充电器，但是这些产品的有效无线充电距离都不远（在1cm以内），即都要求待充电设备与发射装置即充电板紧贴。大功率的无线充电装置由于对发射装置的功率放大模块有较高的功率及效率要求，目前仍然在研究当中。我们所发明的多发单收式无线能量传输装置能够解决大功率无线充电中单个发射机负荷过大的问题，通过多个发射机同时向接收机提供无线能量来降低单个发射机的设计难度，在提高了总输出功率的情况下能进一步大幅度提高传输效率。同时由于本实用新型能够保持相同传输效率的情况下延长传输距离，也同样适用于小功率及中功率无线充电应用。

发明内容

技术问题：本实用新型的目的是提供一种多发单收式的无线能量传输装置，该装置能够解决大功率无线充电中单个发射机负荷过大的问题，通过多个发射机同时向接收机提供无线能量来降低单个发射机的设计难度，在提高了总输出功率的情况下能进一步大幅度提高传输效率。同时由于本实用新型能够保持相同传输效率的情况下延长传输距离，也同样适用于小功率及中功率无线充电应用。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种多发单收式的无线能量传输装置，该装置包括至少两个发射装置和一个接收装置；

其中每个发射装置包括高频功率源和发射线圈Lt，还包括发射阻抗匹配网络，该发射阻抗匹配网络的一侧与高频功率源两端相连接，另一侧与发射线圈Lt两端相连接；发射线圈Lt包括高频寄生电阻Rpt；

接收装置包括接收线圈Lr和负载RL,还包括接收阻抗匹配网络，该接收阻抗匹配网络的一侧与接收线圈Lr两端相连接，另一侧与负载RL相连接；其中接收线圈Lr包括高频寄生电阻Rpr；

所述的发射装置用于将高频功率源产生的高频振荡功率信号以近场电磁波的形式发射出去；

所述的接收装置用于接收发射装置中发射线圈发出的高频振荡功率信号，然后经过整流滤波后传递给负载RL。

优选的，所述发射装置为3个，分别为第一发射装置、第二发射装置和第三发射装置；每个发射装置的发射线圈为第一发射线圈Lt1、第二发射线圈Lt2和第三发射线圈Lt3；第一发射线圈Lt1、第二发射线圈Lt2和第三发射线圈Lt3；

第一发射线圈Lt1、第二发射线圈Lt2和第三发射线圈Lt3与接收线圈之间的耦合系数分别为kt1r、kt2r及ktn3，所述能量传输装置工作在谐振频率ω。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

在相同的距离下，相比传统单发单收式的无线能量传输方式，本实用新型可以显著提高无线能量传输效率，同时提高传输功率，降低了单个发射机的发射功率，为大功率无线能量传输提供了可行性；

在相同的传输效率下，相比单发单收式的无线能量传输方式，本实用新型可以显著延长无线能量传输距离，使得远距离无线能量传输成为可能。

附图说明

图1为本实用新型装置的系统框图；

图2为本实用新型中两个发射机一个接受机情况下的电路图；

图3为本实用新型的网络传输效率随发射机数量变化而变化的曲线图；

图 4为本实用新型提供的一种串并联式的阻抗匹配网络的多发单收式的无线能量传输电路图；

图5为本实用新型的两发单收和单发单收的仿真及理论对比图；

图6为本实用新型的两发单收和单发单收的实验及理论对比图；