專利名稱：基于無線能量傳輸?shù)淖烂尕?fù)載供電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于無線能量傳輸?shù)淖烂尕?fù)載供電裝置，屬于無線能量傳輸技術(shù)領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
近年來，無線供電裝置成為新的研究方向。它通過無線供電方式，可以消除布線、 插電等環(huán)節(jié)，便于用電設(shè)備的布置與使用。可避免漏電、電擊、觸電等危險，適用于廚房、浴 室、礦山、水下等特殊用電場合。采用無線能量傳輸方式實時供給能量，成為提高用電安全 和生活質(zhì)量的有效手段之一。
現(xiàn)有無線供電裝置由于體積較大，使得用于能量傳輸?shù)木€圈布置較困難。一方面 當(dāng)接收側(cè)存在多個線圈的情況時，幾個線圈之間的距離和分布要求會妨礙用電設(shè)備的擺 放。另一方面，線圈自身的結(jié)構(gòu)也會導(dǎo)致在布置用電設(shè)備時布置困難的情況發(fā)生，使得在美 觀程度、舒適性及電能傳輸效果方面不能夠滿足需求。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有無線供電裝置由于體積較大，使得其能量傳輸線圈布置困 難的問題，提供了一種基于無線能量傳輸?shù)淖烂尕?fù)載供電裝置。
本發(fā)明所述基于無線能量傳輸?shù)淖烂尕?fù)載供電裝置，它包括驅(qū)動裝置，它還包括 源線圈、發(fā)送線圈、接收線圈、負(fù)載線圈和能量接收裝置，
驅(qū)動裝置、源線圈和發(fā)送線圈設(shè)置于地面上，源線圈所在平面和發(fā)送線圈所在平 面相互平行布置，發(fā)送線圈位于源線圈上方，或者源線圈和發(fā)送線圈位于同一平面內(nèi)，并且 源線圈處于發(fā)送線圈內(nèi)部；
接收線圈、負(fù)載線圈和能量接收裝置設(shè)置于桌面上，接收線圈和負(fù)載線圈位于同 一平面內(nèi)，并且負(fù)載線圈處于接收線圈的內(nèi)部；
驅(qū)動裝置用于將輸入能量轉(zhuǎn)換為高頻能量形式，該高頻能量形式在源線圈中產(chǎn)生 高頻電流，該高頻電流進(jìn)而在源線圈中產(chǎn)生高頻磁場，發(fā)送線圈、接收線圈和負(fù)載線圈與源 線圈中的高頻磁場通過線圈耦合依次感生出高頻電流，負(fù)載線圈中的高頻電流經(jīng)能量接收 裝置進(jìn)行整流、穩(wěn)壓及逆變后，輸出電能給桌面負(fù)載。
它還包括第一諧振電容，
所述源線圈通過第一諧振電容與驅(qū)動裝置串聯(lián)連接。
它還包括第二諧振電容，
所述發(fā)送線圈與第二諧振電容并聯(lián)形成閉合回路。
它還包括第三諧振電容，
所述接收線圈與第三諧振電容并聯(lián)形成閉合回路。
它還包括第四諧振電容，
負(fù)載線圈通過第四諧振電容與能量接收裝置串聯(lián)連接。
本發(fā)明的優(yōu)點本發(fā)明裝置可用于用電設(shè)備的無線供電，其可放置于地面或其他 位置向一定距離外的用電負(fù)載供電。它通過線圈間磁場的耦合作用將普通市電能量無線地 傳輸至一定距離外的用電負(fù)載。
本發(fā)明裝置中的發(fā)送線圈置于地面，占地較小，且布線相對容易；能量接收側(cè)置于 桌面以上或者接收裝置內(nèi)部，面積較小，線圈布置較容易。本裝置由能量發(fā)送側(cè)向桌面上的 用電設(shè)備無線供電，避免了導(dǎo)線的羈絆來實現(xiàn)用電設(shè)備的無導(dǎo)線供能。結(jié)構(gòu)緊湊、體積較 小。
圖1是本發(fā)明所述基于無線能量傳輸?shù)淖烂尕?fù)載供電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明所述基于無線能量傳輸?shù)淖烂尕?fù)載供電裝置的能量發(fā)送側(cè)的結(jié)構(gòu) 示意圖，其源線圈所在平面和發(fā)送線圈所在平面相互平行布置；
圖3是本發(fā)明所述基于無線能量傳輸?shù)淖烂尕?fù)載供電裝置的能量發(fā)送側(cè)的結(jié)構(gòu) 示意圖，其源線圈和發(fā)送線圈位于同一平面內(nèi)；
圖4是本發(fā)明所述基于無線能量傳輸?shù)淖烂尕?fù)載供電裝置的能量接收側(cè)的結(jié)構(gòu) 示意圖。
具體實施方式
具體實施方式
一下面結(jié)合圖1至圖3說明本實施方式，本實施方式所述基于無線 能量傳輸?shù)淖烂尕?fù)載供電裝置，它包括驅(qū)動裝置1，它還包括源線圈2、發(fā)送線圈3、接收線 圈4、負(fù)載線圈5和能量接收裝置6，
驅(qū)動裝置1、源線圈2和發(fā)送線圈3設(shè)置于地面上，源線圈2所在平面和發(fā)送線圈 3所在平面相互平行布置，發(fā)送線圈3位于源線圈2上方，或者源線圈2和發(fā)送線圈3位于 同一平面內(nèi)，并且源線圈2處于發(fā)送線圈3內(nèi)部；
接收線圈4、負(fù)載線圈5和能量接收裝置6設(shè)置于桌面上，接收線圈4和負(fù)載線圈 5位于同一平面內(nèi)，并且負(fù)載線圈5處于接收線圈4的內(nèi)部；
驅(qū)動裝置I用于將輸入能量轉(zhuǎn)換為高頻能量形式，該高頻能量形式在源線圈2中 產(chǎn)生高頻電流，該高頻電流進(jìn)而在源線圈2中產(chǎn)生高頻磁場，發(fā)送線圈3、接收線圈4和負(fù)載 線圈5與源線圈2中的高頻磁場通過線圈耦合依次感生出高頻電流，負(fù)載線圈5中的高頻 電流經(jīng)能量接收裝置6進(jìn)行整流、穩(wěn)壓及逆變后，輸出電能給桌面負(fù)載7。
本實施方式中，驅(qū)動裝置1、源線圈2和發(fā)送線圈3可在地面布置，接收線圈4可集 成在桌面負(fù)載7中，通過線圈間的耦合磁場傳輸能量，能量接收裝置6能將負(fù)載線圈5內(nèi)無 線傳輸?shù)母哳l能量轉(zhuǎn)化為適于用電設(shè)備使用的能量形式；所有線圈均采用平面盤繞方式繞 制。發(fā)送線圈3靠近源線圈2，接收線圈4靠近負(fù)載線圈5。
源線圈2和發(fā)送線圈3為能量發(fā)送側(cè)線圈，將其布置在地面，有利于減少所占空 間。驅(qū)動裝置I直接連接公共電網(wǎng)，并具有高頻放大作用，將工頻電流放大為高頻200kHz以 上的電流，并在源線圈2中產(chǎn)生高頻電流激發(fā)耦合磁場，通過磁場的耦合作用，將能量傳送 至接收側(cè)。調(diào)整源線圈2和發(fā)送線圈3之間的耦合系數(shù)、以及接收線圈4和負(fù)載線圈5之 間的耦合系數(shù)，可以調(diào)整桌面負(fù)載7、耦合線圈與驅(qū)動裝置I之間的能量分配關(guān)系，并優(yōu)化系統(tǒng)的效率和傳輸功率指標(biāo)。
接收線圈4、負(fù)載線圈5和能量接收裝置6組成能量接收側(cè)，其可布置于桌面之上 或者布置在用電負(fù)載的下表面，用以接收無線傳輸?shù)哪芰?。發(fā)送線圈3、接收線圈4和負(fù)載 線圈5與源線圈2之間由于線圈的耦合作用和法拉第定律都會感生出高頻電流。由于接收 到的能量頻率較高，且電壓不穩(wěn)定，不能直接供給用電設(shè)備使用，因此負(fù)載線圈5中的高頻 電流通過能量接收裝置6進(jìn)行整流、穩(wěn)壓、逆變、反饋等方法實現(xiàn)能量處理，形成通常用電 設(shè)備需要的直流電平或者50Hz工頻形式，并將此合適形式的能量無線供給用電負(fù)載。
具體實施方式
二 下面結(jié)合圖1至圖3說明本實施方式，本實施方式為對實施方式 一的進(jìn)一步說明，本實施方式還包括第一諧振電容2-1,
所述源線圈2通過第一諧振電容2-1與驅(qū)動裝置I串聯(lián)連接。
具體實施方式
三下面結(jié)合圖1至圖3說明本實施方式，本實施方式為對實施方式 一或二的進(jìn)一步說明，本實施方式還包括第二諧振電容3-1，
所述發(fā)送線圈3與第二諧振電容3-1并聯(lián)形成閉合回路。
具體實施方式
四下面結(jié)合圖1和圖4說明本實施方式，本實施方式為對實施方式 一、二或三的進(jìn)一步說明，本實施方式還包括第三諧振電容4-1，
所述接收線圈4與第三諧振電容4-1并聯(lián)形成閉合回路。
具體實施方式
五下面結(jié)合圖1和圖4說明本實施方式，本實施方式為對實施方式 一、二、三或四的進(jìn)一步說明，本實施方式還包括第四諧振電容5-1，
負(fù)載線圈5通過第四諧振電容5-1與能量接收裝置6串聯(lián)連接。
權(quán)利要求
1.一種基于無線能量傳輸?shù)淖烂尕?fù)載供電裝置，它包括驅(qū)動裝置(I)，其特征在于，它還包括源線圈(2)、發(fā)送線圈(3)、接收線圈(4)、負(fù)載線圈(5)和能量接收裝置(6)， 驅(qū)動裝置(I)、源線圈(2)和發(fā)送線圈(3)設(shè)置于地面上，源線圈(2)所在平面和發(fā)送線圈(3)所在平面相互平行布置，發(fā)送線圈(3)位于源線圈(2)上方，或者源線圈(2)和發(fā)送線圈(3)位于同一平面內(nèi)，并且源線圈(2)處于發(fā)送線圈(3)內(nèi)部； 接收線圈(4)、負(fù)載線圈(5)和能量接收裝置(6)設(shè)置于桌面上，接收線圈(4)和負(fù)載線圈(5)位于同一平面內(nèi)，并且負(fù)載線圈(5)處于接收線圈(4)的內(nèi)部； 驅(qū)動裝置(I)用于將輸入能量轉(zhuǎn)換為高頻能量形式，該高頻能量形式在源線圈(2)中產(chǎn)生高頻電流，該高頻電流進(jìn)而在源線圈(2)中產(chǎn)生高頻磁場，發(fā)送線圈(3)、接收線圈(4)和負(fù)載線圈(5)與源線圈(2)中的高頻磁場通過線圈耦合依次感生出高頻電流，負(fù)載線圈(5)中的高頻電流經(jīng)能量接收裝置(6)進(jìn)行整流、穩(wěn)壓及逆變后，輸出電能給桌面負(fù)載(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線能量傳輸?shù)淖烂尕?fù)載供電裝置，其特征在于，它還包括第一諧振電容(2-1), 所述源線圈(2)通過第一諧振電容(2-1)與驅(qū)動裝置(I)串聯(lián)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于無線能量傳輸?shù)淖烂尕?fù)載供電裝置，其特征在于，它還包括第二諧振電容(3-1)， 所述發(fā)送線圈(3)與第二諧振電容(3-1)并聯(lián)形成閉合回路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于無線能量傳輸?shù)淖烂尕?fù)載供電裝置，其特征在于，它還包括第三諧振電容(4 所述接收線圈(4)與第三諧振電容(4-1)并聯(lián)形成閉合回路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于無線能量傳輸?shù)淖烂尕?fù)載供電裝置，其特征在于，它還包括第四諧振電容(5-1)， 負(fù)載線圈(5)通過第四諧振電容(5-1)與能量接收裝置(6)串聯(lián)連接。
全文摘要
基于無線能量傳輸?shù)淖烂尕?fù)載供電裝置，屬于無線能量傳輸技術(shù)領(lǐng)域。它解決了現(xiàn)有無線供電裝置由于體積較大，使得其能量傳輸線圈布置困難的問題。它驅(qū)動裝置、源線圈和發(fā)送線圈設(shè)置于地面上，接收線圈、負(fù)載線圈和能量接收裝置設(shè)置于桌面上，接收線圈和負(fù)載線圈位于同一平面內(nèi)，并且負(fù)載線圈處于接收線圈的內(nèi)部；它的驅(qū)動裝置用于將輸入能量轉(zhuǎn)換為高頻能量形式，該高頻能量形式在源線圈中產(chǎn)生高頻電流，該高頻電流進(jìn)而在源線圈中產(chǎn)生高頻磁場，發(fā)送線圈、接收線圈和負(fù)載線圈與源線圈中的高頻磁場通過線圈耦合依次感生出高頻電流，負(fù)載線圈中的高頻電流經(jīng)能量接收裝置進(jìn)行整流、穩(wěn)壓及逆變后，輸出電能給桌面負(fù)載。本發(fā)明適用于給桌面負(fù)載供電。
文檔編號H02J17/00GK103051071SQ20131000764
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月9日
發(fā)明者朱春波, 逯仁貴, 于春來, 張劍韜 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)