[发明专利]基于负磁和零磁超材料结合的无线输电系统性能提升装置

权利要求书

1.基于负磁和零磁超材料结合的无线输电系统性能提升装置，应用于包括发射装置(1)和接收装置(2)的无线电能传输系统，其特征在于，包括负磁导率超材料(3)和近零磁导率超材料(4)，其中，

所述负磁导率超材料(3)放置于所述发射装置(1)和所述接收装置(2)之间；

所述近零磁导率超材料(4)有两个，分别放置于所述发射装置(1)的前面和所述接收装置(2)的后面，用于接收入射的泄露的磁场，并使磁力线发生反射；

所述负磁导率超材料(3)和所述近零磁导率超材料(4)的等效磁导率在所述无线电能传输系统的谐振频率处分别为-1和0，且所述近零磁导率超材料(4)的工作频率与所述无线电能传输系统的谐振频率相同。

2.如权利要求1所述的基于负磁和零磁超材料结合的无线输电系统性能提升装置，其特征在于，所述负磁导率超材料(3)用于接收所述发射装置(1)产生的交变磁场，并使发散的交变磁场重新聚焦到所述接收装置(2)上，使所述接收装置(2)处耦合磁场强度增加。

3.如权利要求1所述的基于负磁和零磁超材料结合的无线输电系统性能提升装置，其特征在于，所述负磁导率超材料(3)由1个或多个阵列排布的电磁超材料单元构成；所述近零磁导率超材料(4)由1个或多个阵列排布的电磁超材料单元构成。

4.如权利要求3所述的基于负磁和零磁超材料结合的无线输电系统性能提升装置，其特征在于，所述电磁超材料单元包括介质基板、螺旋线圈和集总电容，其中，所述集总电容焊接在所述介质基板的背面，并与设置在所述介质基板正面的所述螺旋线圈相连。

5.如权利要求4所述的基于负磁和零磁超材料结合的无线输电系统性能提升装置，其特征在于，通过设定集总电容的大小、螺旋线圈的结构尺寸以及介质基板材料的类型和厚度调节负磁导率超材料(3)和近零磁导率超材料(4)的电磁特性，使其等效磁导率分别为-1和0。

6.如权利要求4所述的基于负磁和零磁超材料结合的无线输电系统性能提升装置，其特征在于，所述介质基板材料为硬性PCB板。

7.如权利要求4所述的基于负磁和零磁超材料结合的无线输电系统性能提升装置，其特征在于，所述螺旋线圈由铜制成，通过刻蚀工艺设置于所述介质基板上。

8.如权利要求3所述的基于负磁和零磁超材料结合的无线输电系统性能提升装置，其特征在于，所述电磁超材料单元可选择地排布组合成一维、二维或三维的负磁导率超材料(3)和近零磁导率超材料(4)。

9.如权利要求1-8任一所述的基于负磁和零磁超材料结合的无线输电系统性能提升装置，其特征在于，所述负磁导率超材料(3)放置于所述发射装置(1)和所述接收装置(2)的中间；所述两个近零磁导率超材料(4)分别靠近所述发射装置(1)和接收装置(2)放置。

10.如权利要求1-9任一所述的基于负磁和零磁超材料结合的无线输电系统性能提升装置，其特征在于，所述负磁导率超材料(3)和近零磁导率超材料(4)与发射装置(1)、接收装置(2)同轴放置。