[发明专利]一种用于胆囊内窥镜的无线供电装置

说明书

本发明涉及一种用于胆囊内窥镜的无线供电装置，采用磁耦合谐振式无线电能收发方式，包括发射线圈、磁聚集低损耗铁芯、接收线圈和耦合增强铁芯，磁聚集低损耗铁芯包括铁芯细轴圆柱和位于其两端的铁芯两端圆台；耦合增强铁芯包括铁芯中部圆柱和位于其两端的铁芯两端圆柱；铁芯细轴圆柱的横截面半径R与发射线圈的半径R₁相等；所述的接收线圈紧贴铁芯中部圆柱缠绕；铁芯中部圆柱的横截面半径R₃与接收线圈的半径R₂相等；R、R₁、R₂和铁芯两端圆台的上底面半径r₁相等；所述的铁芯两端圆台的下底面半径r₂是r₁的2.5倍。本发明增大了穿过线圈的磁场强度，增强了两线圈间的磁耦合作用，提高了传输距离，同时也能提高传输效率。

技术领域

本发明属于无线电能传输技术领域，涉及一种用于胆囊内窥镜的无线供电装置。

背景技术

无线电能传输技术按传输机理的不同，可分为电磁感应方式、谐振耦合方式、激光方式、微波方式、电场耦合方式、其他方式等。其中，谐振耦合、激光、微波等方式可实现中远程距离传输；电磁感应、谐振耦合、激光等方式可实现大功率传输。电磁感应方式和谐振耦合方式利用发射线圈产生的交变磁场将电能耦合到接收线圈，从而实现对负载的无线电能传输。但感应式无线电能传输技术对磁路的设计要求比较苛刻，导致传输距离较低(多在厘米范围内)，导致该技术在大功率无线能量传输的应用中，具有很大的局限性。2007年，麻省理工大学的物理学助理教授马林·索尔贾希克提出的磁场谐振式的无线电能传输方式，开辟了无线电能传输技术的一个新方向。该方式通过2个谐振在相同频率上的电感线圈之间的近场磁耦合来传输能量，较之感应式传能，在传输距离上有了很大的扩展；相比于辐射式传能，其对电磁环境的影响较小，且传输功率较大，因此受到越来越广泛的关注和研究。

磁耦合谐振式无线传能技术虽然远距离处的传输效率，实用性得到了很大的提高。但该种技术存在一个被称为临界耦合的最佳工作状态，此状态对应的距离就是最佳传输距离。如果超出这个范围，磁耦合迅速减弱，导致电能传输效率迅速下降，传输性能极具恶化。传统方法大多数是通过频率跟踪和阻抗匹配等方式来实现提高传输功率和效率，以及传输距离的目的。但该种方法的临界耦合距离大都限制在谐振线圈直径的2倍之内，在超出临界耦合距离之外，其传输功率和效率随着传输距离迅速降低。

综上所述，磁耦合谐振式无线传能系统的最佳工作状态是临界耦合状态，这样系统就可以在谐振频率处获得最大的传输效率，但是临界耦合状态所对应的传输距离是确定的，尤其是远距离能量传输时，耦合作用减弱的影响就更加明显。为使系统在远距离处脱离弱耦合区域，达到临界耦合的状态，并提高系统在弱耦合区域的传输效率，因此，应当寻找一种技术方案让无线输电系统在远距离处获得更强的磁耦合作用，提高系统远距离工作时的能量传输效率。

发明内容

本发明的目的在于针对无线电能传输系统远距离传输能量时，由于磁耦合作用减弱导致系统传输效率下降的问题，提供一种用于胆囊内窥镜的采用磁耦合谐振式无线电能收发方式的无线供电装置。本发明对两线圈结构进行改进，利用带有低损耗铁芯结构的线圈作为发射装置，利用带有增强型铁芯结构的线圈作为接收装置，增强远距离传输时发射线圈和接收线圈间的磁耦合作用，减小铁芯磁化时的磁化损耗。本发明通过以下技术方案予以实现：