[发明专利]基于三个共振线圈的无线电能传输系统及其传输方法

权利要求书

1.一种基于三个共振线圈的无线电能传输系统，其特征在于，包括：

非共振源线圈；

共振频率相同的共振线圈，所述共振线圈包括发射线圈、中继线圈及接收线圈；所述共振线圈的工作频率为10kHz至15MHz；

非共振负载线圈；

其中，

所述非共振源线圈及所述非共振负载线圈分别由有机玻璃管和多重密绕于所述有机玻璃管外表面的导线构成，所述发射线圈、所述中继线圈和所述接收线圈分别由有机玻璃管、多重密绕于所述有机玻璃管外表面的导线以及与所述导线的首尾端焊接的电容所构成；所述发射线圈、所述中继线圈和所述接收线圈依次设于所述非共振源线圈与所述非共振负载线圈之间；所述非共振源线圈的有机玻璃管与所述发射线圈的有机玻璃管之间为轴向设置，所述发射线圈的有机玻璃管与所述中继线圈的有机玻璃管之间为轴向设置，所述中继线圈的有机玻璃管与所述接收线圈的有机玻璃管之间为轴向设置或横向设置，所述接收线圈的有机玻璃管与所述非共振负载线圈的有机玻璃管之间为轴向设置；所述发射线圈及所述接收线圈之间设置中继线圈，使系统工作频率位于共振线圈的共振频率处，以形成基于宇称-时间对称的三个共振线圈的无线电能传输系统，并使所述系统的本征频率始终有一支和所述共振频率相同。

2.根据权利要求1所述的基于三个共振线圈的无线电能传输系统，其特征在于：

所述系统还包括交流源，所述交流源功率是1mW~1kW之间。

3.根据权利要求1所述的基于三个共振线圈的无线电能传输系统，其特征在于：

所述系统还包括源及负载；所述源与所述非共振源线圈电性连接；所述负载与所述非共振负载线圈电性连接。

4.根据权利要求1所述的基于三个共振线圈的无线电能传输系统，其特征在于：

所述共振线圈通过多重绕匝并加载集总参数元件调控谐振频率。

5.根据权利要求1所述的基于三个共振线圈的无线电能传输系统，其特征在于：

所述共振线圈的线圈尺寸小于工作波长的1/1000。

6.一种基于三个共振线圈的无线电能传输方法，其特征在于：

提供如权利要求1至5中任一权利要求所述的基于三个共振线圈的无线电能传输系统；

利用在绝缘非磁性框架侧面上多重绕匝导线并加载电容器形成的发射线圈及接收线圈实现调控线圈共振频率，并通过利用基于宇称-时间对称的三共振线圈的物理性质，于所述发射线圈及所述接收线圈之间设置中继线圈，使系统工作频率位于共振线圈的共振频率处，并使系统的本征频率始终有一支和共振频率相同；

所述非共振源线圈通过远场辐射激发发射线圈后，发射线圈通过磁场近场耦合将电能传递至中继线圈，中继线圈通过磁场近场耦合将电能传递至接收线圈，接收线圈通过远场辐射将电能传递给非共振负载线圈。

7.根据权利要求6所述的基于三个共振线圈的无线电能传输方法，其特征在于：

调整所述发射线圈与所述中继线圈之间的耦合强度和所述接收线圈与所述中继线圈之间的耦合强度至相同，以获得所述系统的最高传输效率。