[发明专利]一种四谐振能量传输系统

说明书

本发明涉及一种四谐振能量传输系统，包括电源，发射端，接收端和负载,所述发射端包括源线圈与发射线圈，所述接收端包括接收线圈和负载线圈，所述源线圈直接与电源相连，所述负载线圈与负载相连。本发明可以隔离负载电阻和电源内阻对接收线圈和发射线圈的品质因数的影响，从而显著提高系统的能量传输效率和传输距离。

技术领域

本发明涉及能量供应系统，尤其涉及一种四谐振能量传输系统。

背景技术

无线能量传输技术的发展由来已久，从能量传输机制方面来说，主要可以分为以下三类：第一类是电磁辐射式无线能量传输技术，又称远场无线传输技术。该技术像射频传递信号一样直接利用电磁波进行能量传输，目前常用的有微波能量传输技术（MicrowavePower Transfer，简称 MPT）和激光能量传输技术（Laser Power Transfer，简称 LPT）。该类技术能够在数千米范围内传输好几个 k W 的功率，但是传输效率和传输方向性存在矛盾关系：若采用多方向传输模式，则传输效率很低；若采用单一方向传输模式，则需要复杂的跟踪和定位系统来保证发送与接收点对点的关系，且传输路径中不能有障碍物。另外，微波和激光在空气中的辐射损耗很大，对人体和其他生物会产生不利影响。第二类是非辐射电磁感应式无线能量传输技术（Inductively Coupled Power Transfer 简称 ICPT），属于近场无线传输技术，其理论依据是电磁感应定律。该技术基于传统的变压器原理，将变压器的两侧进行分离，一次侧能量通过气隙或其他的介质感应耦合到二次侧。这种技术可以在磁场传递通路中加入高导磁材料来实现大功率、高效率能量传输，但是能量传输距离有限，一般为1mm~20cm，且变压器的两侧位置相对固定。第三类是非辐射电磁共振式无线能量传输技术，亦属于近场无线传输技术，根据传输媒介的不同，可以分为磁共振无线能量传输技术和电场共振无线能量传输技术。该类技术利用具有相同谐振频率的谐振体，在相隔一定距离时，以磁场或电场为媒介相互耦合，产生共振，实现能量的传递，其特点是不具有明显的方向性，可以穿透非磁性物质，传输功率适中，传输距离远（几十厘米到几十米，数倍于谐振体的尺寸），效率高，且磁共振式无线能量传输技术以磁场为媒介，对人体和周围环境的影响较小，安全可靠。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种四谐振能量传输系统。

实施方案：

一种四谐振能量传输系统，其特征在于： 包括电源，发射端，接收端和负载, 所述发射端包括源线圈与发射线圈，所述接收端包括接收线圈和负载线圈，所述源线圈直接与电源相连，所述负载线圈与负载相连。

进一步的，所述源线圈和发射线圈均采用铜芯漆包线绕制成紧密空心圆柱线圈，保证单位体积绕线产生的磁场最大，传输距离最远；所述源线圈和发射线圈之间采用共轴结构；其中源线圈尺寸为：线圈半径a1 =8cm，匝数N1 =2，导线半径b1 =1.05mm；发射线圈尺寸为：线圈半径a2 =25cm，匝数N2 =3，导线半径b2 =1.05mm。

进一步的，所述接收线圈和负载线圈均采用PCB平面螺旋线圈，其中接收线圈尺寸为：线圈外直径d3=50mm，线宽w3=2.54mm,线间距s3=0.254，匝数N3=6；负载线圈尺寸为：线圈外直径d4=50mm，线宽w4=2.54mm,线间距s4=0.254，匝数N4=4。

有益效果：本发明将负载电阻、电源内阻与传输线圈进行隔离，避免了像传统的两谐振体能量传输系统受到电源内阻和负载电阻的限制，品质因数很难达到较高的数量级，并且优化了四个能量传输线圈，提高了四谐振系统的能量传输效率。

附图说明

图1为本发明一种四谐振能量传输系统框图；

图2为本发明一种四谐振能量传输系统系统建模示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。