[发明专利]一种具有电磁屏蔽效能的无线电能传输装置

说明书

技术领域

本发明属于无线能量传输技术领域，特别是涉及一种具有电磁屏蔽效能的无线电能传输装置。

背景技术

无线能量传输技术是当前最活跃的研究方向之一，由于其方便可靠，安全高效的特点，在小型电子设备、电动交通工具、植入性医疗、智能家居等方面具有非常广阔的应用前景和发展空间。无线能量传输装置包括发射线圈和接收线圈，其工作原理是：发射线圈将高频电信号转化为磁场能量并在一定空间内均匀分布，接收线圈在此空间范围内感应耦合到磁场能量将产生高频感应电动势，后端通过整流稳压器为负载设备提供电能，进而完成无线电能传输。

传统的无线能量传输装置在靠近金属之后，由于收发线圈周围的强磁场作用，金属体将会产生感应涡流，涡流不仅会在金属体内产生热效应损耗能量，如果是金属外壳的用电设备还可能影响其正常工作，另外涡流还会在空间产生反向磁场，将会与收发线圈的磁场产生抵消效果，进一步地削弱收发线圈之间的耦合系数，传输距离和传输效率。

为了使无线能量传输装置很好地适用于任何金属场合，同时增大发射线圈和接收线圈之间的耦合系数，可以在发射线圈和接收线圈后面加上高磁导率的铁氧体磁片，它相对于高频磁场呈现低阻抗的特点，可以有效地给磁场提供回路，导引磁场的传播路径，使磁场沿着铁氧体磁片在收发线圈之间的空间内汇聚，增大了耦合系数。这样通过铁氧体磁片后泄露的磁场将大大减小，由于金属在交变磁场中将产生涡流效应，在铁氧体后放置一块金属屏蔽片，泄露的磁场将产生涡流，并在空间激励起反向磁场，与泄露磁场相抵消，能进一步地屏蔽掉未经铁氧体导引的部分剩余磁场，可以很好的保证电子设备不受线圈泄露磁场的影响。为了实现上述目的宁波微鹅电子科技有限公司公开了一种电磁屏蔽结构及具有电磁屏蔽结构的电能传输装置(宁波微鹅电子科技有限公司，电磁屏蔽结构及具有电磁屏蔽结构的电能传输装置，中国发明专利，申请号201510382163.5，申请日期2015.07.02)通过设置适当的磁片层和铜片层，并将磁片弯折成特定结构把金属屏蔽层尽可能多的包裹起来实现电磁屏蔽效果。但是他们在装置的传输效率和屏蔽效果之间难以二者同时兼顾，他们的屏蔽装置表现出传输效率低的缺点，同时由于磁片层与铜片层外形结构的堆叠和包裹的特性导致该电磁屏蔽装置体积较大，加工复杂等缺点。

发明内容

本发明的目的是在于克服上述技术存在的不足，在无线供电时，隔离高频磁场对用电设备的影响，有效增加收发线圈之间的耦合系数，并且在做到屏蔽效果的同时能保证无线电能传输装置依然拥有极高的传输效率，提供一种具有电磁屏蔽效能的无线电能传输装置，保证其在任何使用场合下实现高效的能量传输，对周围设备不产生影响，同时实现其结构的集成化、轻量化、平面化和低成本化。

本发明的目的及解决其技术问题是采用如下技术方案：一种具有电磁屏蔽效能的无线电能传输装置，包括第一电路板，第二电路板，收发端磁屏蔽板，金属屏蔽板；收发电路板，磁屏蔽板，金属屏蔽板从上至下依次层叠并通过绝缘胶粘接在一起。

进一步的，所述第一电路板由印制在第一介质基片上表面激励线圈，金属连接线和印制在第一介质基板下表面呈平面螺旋结构的辐射线圈以及贯穿介质基板的两个金属化通孔组成，并配合焊接在上表面的相应位置上的两个匹配电容和一个谐振电容构成完整收发电路，所述的第二电路板由上下均无任何电路结构的纯介质基板构成，其根据收发线圈之间磁强的不同而厚度取值不同。

进一步的，所述的第一电路板与第二电路板的外边框长宽一致，厚度各异；磁屏蔽板其外边框长宽大于第一电路板与第二电路板外边框长宽的1.2倍，其厚度取值为0.1mm到1mm，相对磁导率值位于100到300之间；所述的金属屏蔽板其外边框长宽大于第一电路板与第二电路板外边框长宽，但是小于磁屏蔽板的外边框长宽。

综上所述，本发明的一种具有电磁屏蔽效能的无线电能传输装置，在常规的收发线圈之后依次加纯介质基板，磁屏蔽板，金属屏蔽板，一定厚度的纯介质基板可以将磁场纵向拉伸，通过选取高磁导率，低损耗的磁屏蔽材料，可以有效地为高频磁场提供一条低阻抗通路，导引磁场的传播路径，使收发线圈之间的磁场更加汇聚，有效地增加了耦合系数，金属屏蔽板由于受到泄露磁场的作用产生涡流效应并产生反向磁场，进一步地抵消泄露磁场，保证该装置后的用电设备的正常使用。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：