【技术实现步骤摘要】
一种增强型电子产品无线充电装置及其设计方法
本专利技术涉及无线能量传输
,具体涉及一种增强型电子产品无线充电装置及其设计方法。
技术介绍
无线电能传输技术可分为三种:感应耦合式无线电能传输、微波辐射式无线电能传输和磁耦合谐振式无线电能传输。感应耦合式无线电能传输方式,传输距离非常有限,一般在1cm范围内,适合小功率、短距离的应用场合,辐射式无线电能传输方式,传输距离远远大于传输装置的几何尺寸,但其传输功率较小,且能量传输方向受到很大的限制,对人体和其他生物都有严重伤害,磁耦合谐振式无线电能传输方式比感应耦合式传输距离远,相比于微波辐射式传能,对电磁环境的影响较小,且传输功率较大,因此受到越来越广泛的关注和研究。传统的两线圈磁耦合谐振式无线能量传输技术虽然提高了传输距离,但是存在一个临界距离,一旦发射端与接收端的距离超过了临界距离,磁耦合会迅速减弱,致使传输效率迅速下降,为了提高能量的传输效率,有研究提出四线圈的传输方式,但是传统四线圈是将四个线圈的谐振频率设置在同一个频率处,并不能最大限度的发挥每一个线圈传输能量的作用,以至于线圈间的交叉能量传输较小,传输效率较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种增强型电子产品无线充电装置及其设计方法,使四个线圈均在最优谐振频率处谐振,充分发挥了线圈间交叉耦合能量传输的作用,大大提高了能量的传输距离与传输效率。为实现上述目的,本专利技术采用如下技术方案:一种增强型电子产品无线充电装置,包括发射端和接收端,发射端连接电源,接收端连接负载,所述发射端包括源线圈和发射线圈,源线圈和发射线圈的圆心在同一轴线上,且源线 ...
【技术保护点】
1.一种增强型电子产品无线充电装置,其特征在于:包括发射端和接收端,发射端连接电源,接收端连接负载,所述发射端包括源线圈和发射线圈,源线圈和发射线圈的圆心在同一轴线上,且源线圈和发射线圈的起始端在同一竖直面上,所述接收端包括接收线圈和负载线圈,接收线圈和负载线圈的圆心在同一轴线上,且接收线圈和负载线圈的起始端在同一竖直面上,所述源线圈、发射线圈、接收线圈和负载线圈均采用N匝锥形线圈,其中,源线圈和负载线圈的最小半径均为r1,发射线圈和接收线圈的最小半径均为r2,r1小于r2,发射端半径小的一端对着接收端半径小的一端,发射端与接收端相互平行,圆心在同一轴线上,发射端和接收端的四个线圈均连接有补偿电容,其中,源线圈与负载线圈的补偿电容相等,发射线圈与接收线圈的补偿电容相等,通过补偿电容,使每个线圈的谐振频率均为每个线圈所在回路品质因数最大时对应的频率。
【技术特征摘要】
1.一种增强型电子产品无线充电装置,其特征在于:包括发射端和接收端,发射端连接电源,接收端连接负载,所述发射端包括源线圈和发射线圈,源线圈和发射线圈的圆心在同一轴线上,且源线圈和发射线圈的起始端在同一竖直面上,所述接收端包括接收线圈和负载线圈,接收线圈和负载线圈的圆心在同一轴线上,且接收线圈和负载线圈的起始端在同一竖直面上,所述源线圈、发射线圈、接收线圈和负载线圈均采用N匝锥形线圈,其中,源线圈和负载线圈的最小半径均为r1,发射线圈和接收线圈的最小半径均为r2,r1小于r2,发射端半径小的一端对着接收端半径小的一端,发射端与接收端相互平行,圆心在同一轴线上,发射端和接收端的四个线圈均连接有补偿电容,其中,源线圈与负载线圈的补偿电容相等,发射线圈与接收线圈的补偿电容相等,通过补偿电容,使每个线圈的谐振频率均为每个线圈所在回路品质因数最大时对应的频率。2.如权利要求1所述的一种增强型电子产品无线充电装置,其特征在于:每个线圈的半径由小到大变化均匀,每个线圈终止点的半径与起始点的半径相比增量均为r0,源线圈和负载线圈的最大半径均为r1+N·r0,发射线圈和接收线圈的最大半径均为r2+N·r0。3.如权利要求2所述的一种增强型电子产品无线充电装置,其特征在于:所述源线圈、发射线圈、接收线圈和负载线圈沿各自轴心方向的匝间距相等,均为d。4.如权利要求3所述的一种增强型电子产品无线充电装置,其特征在于:所述源线圈、发射线圈、接收线圈和负载线圈均采用漆皮铜线绕制而成,漆包铜线的横截面半径为rc。5.权利要求4所述的一种增强型电子产品无线充电装置的设计方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)计算源线圈和负载线圈的最优谐振频率f1,及发射线圈和接收线圈的最优谐振频率f2;每个锥形线圈的等效半径均为:每个锥形线圈的最优谐振频率为:其中,下标m=1,2,r′m表示锥形线圈的等效半径,r0表示每个线圈终止点半径与起始点半径相比的增量,c是光速,μ0是真空磁导率,ρ是电阻率,N是线圈匝数,rc是漆包铜线的横截面半径,下标c为区分作用,并非变量,rm表示锥形线圈中最小线圈的半径;四个锥形线圈的匝数N及漆包铜线横截面半径rc均相等,将每个线圈的等效半径r′m分别代入公式(2),即可求得源线圈与负载线圈的最优谐振频率f1,及发射线圈与接收线圈...
【专利技术属性】
技术研发人员:施艳艳,张一鸣,王璨,范悦,王萌,
申请(专利权)人:河南师范大学,
类型:发明
国别省市:河南,41
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