[发明专利]用于长距离无线电能传输的可调谐三线圈装置

说明书

本发明公开了一种用于长距离无线电能传输的可调谐三线圈装置，包括依次连接的直流稳压电源、逆变电路、发射线圈、可调谐中继线圈与接收线圈，所述逆变电路与产生驱动信号的驱动电路连接；所述可调谐中继线圈连接有控制线圈导通匝数的线圈控制装置；所述驱动电路将驱动信号传输至逆变电路，所述逆变电路在驱动信号的作用下将所述直流稳压电源输入的直流电逆变成交流电，通入所述发射线圈，所述可调谐中继线圈通过线圈控制装置调节导通的线圈匝数将能量由发射线圈传递至接收线圈。本发明的可调谐中继线圈既可调节耦合系数，又可调节品质因数，从而能够根据传输距离的变化，较大程度提高能量传输效率，并且占用空间小，实用性强。

技术领域

本发明涉及一种三线圈装置，尤其涉及一种用于长距离无线电能传输的可调谐三线圈装置。

背景技术

在日常生活中，比如一些便携式电器如笔记本电脑、手机、音乐播放器等移动设备都需要电池和充电。电源电线频繁地拔插，既不安全，也不美观可靠，且容易磨损。一些充电器、电线、插座标准也并不完全统一，这样既造成了浪费，也形成了对环境的污染。

近年来，磁耦合谐振无线电能传输(MCR-WPT)系统的应用引起了广泛的关注，对于该系统只有当其传输距离处于一个特殊值时，系统的传输效率才能达到最高，而且当传输距离偏离最佳传输距离时，由于谐振器的耦合系数发生变化，输入阻抗和负载阻抗出现阻抗失配，导致系统的传输效率出现大幅度下降的现象。然而在大多数实际应用中，传输距离不是处于一个固定状态，所以系统必须适应发射线圈和接收线圈之间的距离变化，才能够满足实际应用的需求。

CN 207490619 U公开了一种用于长距离接力无线电能传输的抑制交叉耦合的复合哑铃线圈，利用哑铃型线圈构成多中继长距离接力无线电能传输系统，虽然一定程度上提升了长距离无线电能传输过程中的传输效率，但是通过开关切换线圈来使发射线圈和接收线圈正对面增大，只是改变两线圈的相对姿势，不适用长距离传输，而且该专利是应用在感应式无线电能传输，传输距离较短，且占用体积较大，控制较复杂，实用性差。

CN 109728654 A公开了一种三线圈结构无线电能传输系统，利用源线圈与电能发射线圈的强耦合，以及电能发射线圈与电能接收线圈的弱耦合来实现效率的提升，但是该结构仍旧不能改变在传输距离发生变化时，系统的传输效率急速下降的问题。

CN 105656214 B公开了一种多线圈切换式无线电能传输耦合装置及其控制方法，利用发射端控制器将耦合器发射端工作线圈切换至与接收端正对的区域，调节耦合器发射端与接收端横向位置偏移度，控制逆变器中开关器件的导通角度，调节逆变器输出功率。该结构只能应用于感应式近距离传输，在长距离的无线电能传输过程中没有优势，而且结构复杂、操作不易、系统占用空间大。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种用于长距离无线电能传输的可调谐三线圈装置，能够适应磁耦合谐振无线功率传输系统中传输距离的变化，根据不同传输距离提供匹配于该距离的较优的能量传输效率。

技术方案：本发明的用于长距离无线电能传输的可调谐三线圈装置，包括依次连接的直流稳压电源、逆变电路、发射线圈、可调谐中继线圈与接收线圈，所述逆变电路与产生驱动信号的驱动电路连接；所述可调谐中继线圈连接有控制线圈导通匝数的线圈控制装置；所述驱动电路将驱动信号传输至逆变电路，所述逆变电路在驱动信号的作用下将所述直流稳压电源输入的直流电逆变成交流电，交流电传输至所述发射线圈，所述可调谐中继线圈通过线圈控制装置调节导通的线圈匝数将能量由发射线圈传递至接收线圈。

优选地，所述线圈控制装置为开关。

优选地，所述可调谐中继线圈上连接有至少两个开关，所述至少两个开关控制不同匝数的线圈；每个所述开关控制的线圈匝数形成不同的谐振电容。

优选地，所述可调谐中继线圈上分别连接有第一开关、第二开关、第三开关、第四开关。