[发明专利]一种混合型无线电能传输系统的动态能量收发结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线电能传输系统，特别是涉及混合型无线电能传输系统的动态能量收发结构。

背景技术

近年来，随着人们生活水平的不断提高和探索物质世界的逐渐深入，人们对电能的传输方式和传输质量也有了新的要求。传统的电能传输主要是由导线或导体直接接触进行的，接触产生的火花、滑动磨损、碳积累及带电导体裸露等带来了一系列问题。无线电能传输是一种利用无线电传输电能的技术，最早由尼古拉特斯拉提出，与传统的电能传输方式相比，无线电能传输的过程中供电和用电之间不存在电的直接连接，避免了裸露导体和接触火花，具有使用安全、方便等优点，因而受到了广大研究工作者的关注和重视。无线电能传输技术应用领域非常广泛，特别是在军事、矿山、水下、医疗、石油、交通等特殊和恶劣环境下具有广泛的应用前景。因此，对于无线电能传输技术的研究有着非常深远的意义。

对于有供电电压等级的直流负载，当发射功率有限时，如高压线路在线监测设备的供电问题、物联网多传感器节点的供电问题等，需通过提高传输效率以及其他动力达到负载所需的供电需求。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种混合型无线电能传输系统的动态能量收发结构，提高无线电能传输系统的传输效率及负载所需的供电功率及充电电压等级。

技术方案：一种混合型无线电能传输系统的动态能量收发结构，包括能量发射结构、动态能量捕捉结构、轻型旋转风机及风机旋转配轴；其中，所述能量发射结构包括第一多匝长方形铜管域，所述第一多匝长方形铜管域串联初级补偿电容后连接外部电源；所述动态能量捕捉结构包括三个结构相同的多匝长方形铜管域和三个高频整流稳压装置，所述动态能量捕捉结构的三个多匝长方形铜管域均通过长度相同的一条边与所述风机旋转配轴固定连接，所述三个多匝长方形铜管域以所述风机旋转配轴为中心两两互成120°对称设置；所述三个多匝长方形铜管域分别串联一个次级补偿电容后连接一个高频整流稳压装置，所述三个高频整流稳压装置的出线端依次首尾相连，组成分布式级联储能供电系统；所述轻型旋转风机通过传动结构连接风机旋转配轴，所述轻型旋转风机的电能输出端通过第四整流稳压装置接入分布式级联储能供电系统。

进一步的，所述第一多匝长方形铜管域的长×宽＝d₁×d₂，所述动态能量捕捉结构总每个多匝长方形铜管域的长×宽＝d₁×d₃，所述参数d₂和d₃满足如下关系：其中N₁为第一多匝长方形铜管域的线圈匝数，N₂为动态能量捕捉结构总每个多匝长方形铜管域中线圈的匝数。

有益效果：本发明提供一种混合型无线电能传输系统的动态能量收发结构，通过能量发射结构、动态能量捕捉结构、轻型旋转风机及配轴，改变能量捕捉结构的空间形式及捕捉状态，来提高无线电能传输系统的传输效率及负载所需的供电功率及充电电压等级，提高了直流性负载供电的灵活性与稳定性。动态能量捕捉结构中的结构相同的多匝长方形铜管域作为能量接收线圈与其对应的高频整流稳压装置连接，轻型旋转风机输出端与其对应的整流稳压装置连接，各单整流稳压装置以串联的形式顺电势叠加，并配以大容量电解电容储能稳压，适用于任何无线电能传输系统的储能、升压与隔离输出作用。

当能量发射结构中的多匝长方形铜管域的长×宽＝d₁×d₂，动态能量捕捉结构总每个多匝长方形铜管域的长×宽＝d₁×d₃，参数d₂和d₃满足如下关系：时，能够实现在任何情况下，动态能量接收结构所获得的能量都比尺寸与能量发射结构一致的单一能量接收结构所获得的能量大。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2为本发明中分布式级联储能供电系统电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1所示，一种混合型无线电能传输系统的动态能量收发结构，包括能量发射结构1、动态能量捕捉结构2、轻型旋转风机3及风机旋转配轴4。其中，能量发射结构1包括长×宽＝d₁×d₂的多匝长方形铜管域11以及初级补偿电容12，多匝长方形铜管域11串联初级补偿电容12后通过传输电缆13连接外部电源。