[发明专利]一种基于磁耦合共振模式的无线充电系统

说明书

一种基于磁耦合共振模式的无线充电系统，涉及无线充电领域。该基于磁耦合共振模式的无线充电系统包括相对布置的发射线圈和接收线圈；发射线圈和接收线圈均包括至少一层线圈阵列，每层线圈阵列均包括多个呈矩阵布置的线圈单元，每个线圈单元均包括螺旋线圈及套设于螺旋线圈上的环形的馈电线圈，馈电线圈的一侧中部断开形成输入端口和输出端口，另一侧中部连接有可调电容，线圈阵列中两个相邻线圈单元的螺旋线圈的旋向相反，每层线圈阵列中的各行线圈单元均沿一曲面布置，每行线圈单元相互平行布置且包含的馈电线圈的输入端口和输出端口并联连接。基于磁耦合共振模式的无线充电系统能够在中、远程传输距离条件下获得较高的系统传输效率与功率。

技术领域

本申请涉及无线充电领域，具体而言，涉及一种基于磁耦合共振模式的无线充电系统。

背景技术

随着电子产品充电技术的不断发展，传统有线充电方式逐渐向无线能量传输技术进行转变，根据能量传输原理和传输距离，无线能量传输方法主要可分为三类：微波辐射传输、电磁感应传输和磁耦合共振传输。其中磁耦合共振式无线能量传输方式因其功率大、距离远、无辐射等诸多优点成为近年来的研究与发展热点。

目前现有的磁耦合共振式无线能量传输线圈一般以单输入、输出元件应用于发射、接收侧(SISO)，其系统传输效率与功率在一定距离内能够达到较高水平，同时也有将线圈以垂直堆叠的形式应用于发射、接收侧来增加系统传输效率与功率的例子。

但这类磁耦合共振式无线能量传输线圈系统的缺点是：在中、远程距离上不能达到足够高的传输效率且鲁棒性较差，另外需要相对较大的寄生线圈结构来激活整个系统的强耦合磁共振效应。

发明内容

本申请的目的在于提供一种基于磁耦合共振模式的无线充电系统，能够在中、远程传输距离条件下获得较高的系统传输效率与功率，并对收发线圈间距变化具有较好的鲁棒性。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种基于磁耦合共振模式的无线充电系统，其包括相对布置的发射线圈和接收线圈；发射线圈和接收线圈均包括至少一层线圈阵列，每层线圈阵列均包括多个呈矩阵布置的线圈单元，每个线圈单元均包括螺旋线圈及套设于螺旋线圈上的环形的馈电线圈，馈电线圈的一侧中部断开形成输入端口和输出端口，另一侧中部连接有可调电容，线圈阵列中两个相邻线圈单元的螺旋线圈的旋向相反，每层线圈阵列中的各行线圈单元均沿一曲面布置，每行线圈单元相互平行布置且包含的馈电线圈的输入端口和输出端口并联连接。

在一些可选的实施方案中，每层线圈阵列均包括呈三行三列矩阵布置的九个线圈单元。

在一些可选的实施方案中，发射线圈和接收线圈均包括三层间隔布置的线圈阵列。

在一些可选的实施方案中，相邻层线圈阵列之间的间距为0.5-1.5cm。

在一些可选的实施方案中，线圈单元中馈电线圈的长宽尺寸为15.4cm×15.4cm；螺旋线圈的线圈间隙为0.3-0.6cm，线圈圈数为14.25圈；螺旋线圈和馈电线圈的直径为0.3-0.5cm。

在一些可选的实施方案中，发射线圈和接收线圈的线圈阵列中心之间的间距为40-60cm。

在一些可选的实施方案中，线圈阵列中的各行线圈单元均沿曲率半径为40-60cm的曲面布置。