[实用新型]一种电能无线过墙传输装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电能的无线传输技术领域，具体说是一种电能无线过墙传输装置。

背景技术

电能无线传输(WPT)，指的是电能从电源到负载的一种没有经过电气直接接触的能量传输方式。根据传输机理的不同，电能无线传输可以大致分为三类。一是磁耦合感应式，机理类似于可分离变压器，气隙部分代替了铁芯，特点是传输效率高，但传输距离仅有几毫米,当距离增大后，传输效率急速下降，其实用性很低；二是以微波或激光形式，通过收发天线进行能量传输，传输距离较远，但效率极极低；三是谐振耦合式，利用谐振原理，在中等距离（一般为传输线圈直径的几倍）传输时，仍具有较高的效率和较大的功率。

申请公布号为CN202888975U实用新型专利提出一种安全电能无线传输插座,包括安装于墙面上的固定电路部分与可手持的移动电路部分。但该专利的无线电能的传输是在空气介质，且接收端是移动的，并未表明和解决存在障碍物（墙体内）时电能的无线传输问题。

申请公布号为CN102280941A的专利，涉及一种非接触式电能无线传输装置,尤其涉及一种通过发送电磁波原理实现无线传电的简易装置。但该专利主要是提出了一种电能无线传输的原理，并未给出具体装置方案和结构，也未明确提到能够在障碍物（墙体内）的传输。

现有的资料表明，无线隔墙传输数据信号是成功的，且大量在使用着，如无线路由器等，但隔墙无线传输电能未见有资料介绍，没有见到实现的，也未见到相关的专利。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述现有技术中的不足，提供一种电能无线过墙传输装置。

本实用新型利用谐振耦合式进行电能无线过墙的传输，一般墙体的厚度在30-50cm，由于墙体通常是非磁性的障碍物，采用谐振耦合式的电能无线传输原理，通过在墙的两侧采用阵列定位式的接收和发送线圈，在一定程度上兼顾了传输距离和传输效率的矛盾，有效的实现了隔墙无线传输电能的目的。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

电能无线过墙传输装置包括分别位于墙体两侧的发送端插座和接收端插座，发送端插座内设有依次连接的AC/DC变换的整流滤波稳压电路、高频逆变电路和含发送线圈的谐振发送电路，市电交流电源接入后，高频逆变电路为线圈提供高频正弦波电流，在发送线圈上产生电能谐振脉冲；接收端插座内设有依次连接的带接收线圈的谐振接收电路、整流滤波稳压电路和低频逆变电路，所述接收线圈与所述发送线圈为具有相同频率的谐振体，接收线圈接收到的来源于发送端插座的电能谐振脉冲后，从低频逆变电路输出220V、50Hz的交流电能。从谐振耦合基本原理出发，当电源频率与收发线圈固有频率相同时，传输性能最佳。

接收端插座可固定在墙体上，或在发送端插座直线距离小于1米的范围内移动。但是发送端插座与接收端插座直线距离越近，电能传输效率越高。因此，较优方案中，发送端插座固定在墙体一侧的墙壁上，接收端插座对应设于墙体另一侧。墙体为非磁性障碍物。

主要技术包括：高频逆变、谐振补偿、谐振耦合和整流逆变四个方面的技术。

（1）高频逆变。将输入的交流电源通过整流电路转换成直流电，该直流电通过逆变转换成高频的交流电，要求该电路拥有稳定性高、安全性好、效率高、损耗小、抗干扰能力强、控制简单等特点。图2为本实用新型高频逆变电路基本结构原理框图。

（2）谐振耦合。空心线圈的谐振耦合是整个传输系统中最核心的部分，它是实现电能无线传输的基础。由于发送端线圈通过了高频交流电流，这种高频交变电流流经电能发送线圈时便向其周围发送电磁能量，在谐振耦合原理作用下，接收端线圈便与发送端线圈产生共振，并在接收端线圈中产生相同频率的感应电流。

（3）谐振补偿。谐振耦合式电能无线传输系统通过发送端与接收端线圈的强耦合,实现了电能的无线传输，但由于空心线圈自身结构的固有特性，使得系统磁路耦合机构的漏磁现象很严重，系统中的无功功率太大，从而严重的制约了系统的传输能力和传输效率。谐振补偿技术能够有效的补偿电能传输网络中的无功功率，而且能够减少电源的电压和电流应力，减少甚至消除整个系统的无功功率，提高系统的传输能力和传输效率。因此有必要对系统的发送端和接收端线圈电感进行补偿。