[实用新型]无线电能传输系统

说明书

技术领域

本实用新型属于无线电能传输技术领域，尤其涉及一种无线电能传输系统。

背景技术

无线电能传输概念的提出最早要追溯到1889年，著名的电气工程师尼古拉·特斯拉研究并发展了交流电技术，首次提出和实用新型了无线输电方法，在美国建设实验室进行开发及研究，为后来无线电能传输技术的发展奠定了理论及实践基础。此后，麻省理工学院(MIT)的物理教授Marin Soljacic和他的研究团队在2006年11月的AIP工业物理论坛上首次提出了磁耦合谐振式无线输电技术，并利用此技术于2007年6月成功点亮了2.13m处的一个60W的灯泡，且能量传输效率达到40％，突破了一直以来制约无线输电技术发展的瓶颈，再次将无线电能传输的研究推向了一个新的阶段并掀起了人们对无线输电技术研究的新热潮。2012年基于谐振式无线输电技术的无线充能联盟A4WP成立，并于2013年制定了Rezence无线充电标准。近年来，随着无线电能传输技术的发展，其应用也越来越多地走进我们的生活。

磁耦合谐振式无线电能传输(magnetically-coupled resonant wireless power transmission，MCR-WPT)——麻省理工学院的Marin Soljacic教授及其小组成员提出的全新方案，其基本原理是将发射线圈与接收线圈调成一个谐振系统，当发射线圈的振荡频率与接收线圈的固有频率相同时发生谐振，使得能量在两个谐振线圈间振荡交换，从而完成能量的传递，而其他非谐振物体则不会受到影响。磁耦合谐振式无线电能传输技术弥补了近场传输的距离短板，延长了无线电能传输的距离，有较高的传输效率，同时对人体的伤害大大减少，此方式传输效率高、距离远、功率大，是未来无线输电技术研究的重要发展方向。

传输效率是磁耦合谐振无线电能传输系统的重要指标，本申请的发明人在实践本实用新型的过程中发现磁耦合谐振无线电能传输至少存在以下缺陷：无线电能传输系统的发射线圈与接收线圈的对称与否以及其尺寸大小会严重影响传输效率；另外，谐振线圈伴随高频交流电所产生的集肤效应也会对传输效率有较大影响。在实际的无线电能传输系统中，常常出现无线电能传输距离较远且接收端尺寸较小的情况，例如对手机、传感器探头等小物件供电，很难保证无线电能传输系统的发射端与接收端尺寸相同，此时尤其会导致无线电能传输效率较低的问题。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的是提供一种无线电能传输系统，该无线电能传输系统至少能够解决无线电能传输系统中发射线圈与接收线圈尺寸不同或不对称、传输距离较远、及线圈的集肤效应所导致的无线电能传输效率较低的问题。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种无线电能传输系统，包括：高频信号发生器，用于输出高频信号；电能无线传输模块；功率放大器，输入端连接至所述高频信号发生器且输出端连接至所述电能无线传输模块，用于将所述高频信号放大并输出至所述电能无线传输模块；其中，所述电能无线传输模块包含发射线圈；耦合至所述发射线圈的第一中继线圈，设置在所述发射线圈的外侧且与所述发射线圈同轴同平面；接收线圈，用于连接负载设备；以及第二中继线圈，与所述接收线圈同轴设置，且耦合至所述接收线圈和所述第一中级线圈以中继传输电能。

可选的，所述第二中继线圈还被设置成与所述第一中继线圈同轴但不同平面。

可选的，所述发射线圈、第一中继线圈、第二中继线圈和接收线圈均由中空镀银铜线构成；其中，该中空镀银铜导线包括：中空铜导线层；银层，套设在所述中空铜导线层外侧。

可选的，所述中空镀银铜导线还包括套设在所述银层外侧的绝缘层。

可选的，所述接收线圈与所述第二中继线圈的线圈尺寸相同，以及所述第二中继线圈所在平面与所述接收线圈所在平面之间的距离小于所述第二中继线圈所在平面与所述第一中继线圈所在平面之间的距离。

可选的，所述发射线圈、第一中继线圈、第二中继线圈和接收线圈具有相同匝数和匝间距。

可选的，该无线电能传输系统还包括与所述第二中继线圈相连接的调谐电容。

可选的，该无线电能传输系统还包括：负载匹配电容，其第一端串联至所述接收线圈，且其第二端用于连接交流负载设备。

可选的，该无线电能传输系统还包括：整流电路，其第一端连接至所述接收线圈，且其第二端用于连接直流负载设备；其中，所述整流电路选自以下一者或多者：半波整流电路、全波整流电路和桥式整流电路。

可选的，该无线电能传输系统还包括：阻抗匹配网络，连接在所述高频信号发生器和所述发射线圈之间。