[实用新型]一种用于磁共振无线能量传输系统的立体天线装置

说明书

本实用新型提供了一种用于磁共振无线能量传输系统的立体天线装置，属于无线能量传输技术领域，包括均为立体结构的发射天线和接收天线，收发线圈采用激励线圈、负载线圈和立体型谐振线圈阵列的设计。通过激励线圈与发射谐振线圈阵列之间的感应耦合，收发谐振线圈阵列之间的谐振耦合，以及接收谐振线圈阵列与负载线圈之间的感应耦合，形成一个立体均匀分布的磁场。当收发天线尺寸差异较大，收发天线之间充电距离、夹角改变时，传输效率保持稳定。

技术领域

本实用新型属于无线能量传输技术领域，尤其涉及一种用于磁共振无线能量传输系统的立体天线装置。

背景技术

随着电子信息技术和自动化控制技术的不断发展，各式各样的家电设备和电子消费产品、移动通讯设备等都广泛普及。在传统的家用电器上普遍都依赖于电源线和电源插座之间通过有线的连接方式进行器件供电，采取内置电池的电子设备普遍也是通过充电线和电源插座之间进行有线的连接，所以在日常生活中电线占据了我们大量的活动空间，随之而来的就限制了设备使用的便捷性。但是近几年无线能量传输技术的研究和应用迅速成为国内外学术界和工业界的焦点，无线充电技术迅速发展，人们逐渐适应这种新型的充电方式，并且对无线充电的方式需求不断增长。目前该技术已逐渐被应用于人们日常生活中低功耗的电子产品中，代替了电源线来实现对设备的无线充电，给人们的生活带来额外的便捷。

近几年随着5G时代的来临，我们进入了物联网的时代，各种智能穿戴设备、智能家居等电子消费产品膨胀式发展，电子消费产品的尺寸越做越小，收发线圈之间的差异越来越大，导致传统的矩形线圈已经不能满足我们日常的需求。传统的矩形线圈对于一些小的智能手表、智能手环、蓝牙耳机等负载线圈只满足中心点传输效率高和传输距离受限，只满足点对点的进行无线充点，在一定的三维空间内收发线圈之间的传输效率变化很大，中心区域传输效率高，空间范围内的边缘部分和高距离情况小，无法做到随放随充；如果接收天线在空间范围内还带有一些倾角，会导致接收天线收到的磁通量变得更小，导致收发线圈之间的耦合性变得更差。所以就目前而言，市面上的发射天线结构采取的是单个矩形线圈作为激励线圈，没有引入其余的谐振线圈来进行耦合馈电，其中矩形线圈只在其内部创造一个变化的磁场，接收天线将变化的磁场转换为电流，根据发射和负载线圈之间的距离不同，只有一部分变化的磁场能从发射线圈到达接收线圈，进而转换为电流。当收发线圈尺寸差异较大时，如果各式各类的电子设备想要在一定的三维空间内得到一个稳定且高效的传输效率，市面上没有相应的收发天线设计方案。

实用新型内容

针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的一种用于磁共振无线能量传输系统的立体天线装置，当收发天线尺寸差异较大，对比传统的平面型收发天线结构，本实用新型可以使得收发天线之间充电距离、夹角改变时，传输效率保持稳定。

为了达到以上目的，本实用新型采用的技术方案为：

本方案提供一种用于磁共振无线能量传输系统的立体天线装置，包括均为立体结构的发射天线和接收天线；

所述发射天线包括位于底部的激励线圈和位于上部且从底部向上依次排列的若干个发射谐振线圈单元，所述若干个发射谐振线圈单元组成发射谐振线圈阵列，所述激励线圈和若干个发射谐振线圈单元均为带缺口的线圈，且所述缺口处均连接谐振电容形成高频结构；所述激励线圈为平面型多匝线圈，各所述发射谐振线圈单元为多匝立体型线圈，且各所述发射谐振线圈单元的匝数相同或不同；

所述接收天线包括位于上部的负载线圈和位于底部且从上往下依次排列的若干个接收谐振线圈单元，所述若干个接收谐振线圈单元组成接收谐振线圈阵列；所述负载线圈和若个干接收谐振线圈单元均为带缺口的线圈，且所述缺口处连接谐振电容构成高频结构，所述负载线圈为平面型多匝线圈，各所述接收谐振线圈单元为多匝立体型线圈，且各所述接收谐振线圈单元的匝数相同或不同。