点对点无线供电线圈耦合模型及点对点无线供电系统技术方案

本申请公开了一种点对点无线供电线圈耦合模型及点对点无线供电系统，其中，所述点对点无线供电线圈耦合模型包括：发射谐振环和接收谐振环；所述点对点无线供电线圈耦合模型中的发射谐振环与所述接收谐振环彼此耦合且所述发射谐振环的谐振频率与所述接收谐振环的谐振频率相同，即所述发射谐振环和所述接收谐振环处于磁共振状态下，而处于磁共振状态下的发射谐振环和接收谐振环可以提高无线供电过程中的传输效率。

【技术实现步骤摘要】
本申请要求于2016年3月4日提交中国专利局、申请号为201610122657.4、专利技术名称为“点对点无线供电谐振线圈的耦合模型”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。另外本申请还要求于2016年3月4日提交中国专利局、申请号为201620165451.5、技术名称为“点对点无线供电谐振线圈的耦合模型”的国内申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
本申请涉及无线供电
，更具体地说，涉及一种点对点无线供电线圈耦合模型及点对点无线供电系统。
技术介绍
无线供电是指通过非物理接触的电能传输方式，是继无线通讯、无线网络之后的第三次无线革命，被业界视为一项具有基础应用性意义的前沿科技。无线供电技术自2007年诞生在实验室以来，经过数年的优化，已经能够在手机无线充电和汽车无线充电中试用。现有技术中的无线供电技术主要基于电磁感应原理，发射线圈在周围空间中产生交变磁场B，变化的磁场又感应出感应电场E，这一过程由麦克斯韦方程给出：在传输过程中，接收线圈处在交变磁场B感应出的环形电场中，获得感应电动势ε(即开路电压)，这跟穿过所述接收线圈的磁通量φ的变化有关：至此完成电能从所述发射线圈向所述接收线圈无线传输的过程。但是基于传统的磁感应原理进行电能传输的无线供电技术的传输效率较
低，使得所述无线供电技术难以满足实际应用的要求。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种点对点无线供电线圈耦合模型及点对点无线供电系统，以实现提高无线供电过程中的传输效率的目的。为实现上述技术目的，本专利技术实施例提供了如下技术方案：一种点对点无线供电线圈耦合模型，包括：发射谐振环和接收谐振环；其中，所述发射谐振环包括串联或并联的发射线圈和第一电容；所述接收谐振环包括第二电容和与所述第二电容串联或并联的至少两个接收线圈；所述发射谐振环与所述接收谐振环彼此耦合，且所述发射谐振环的谐振频率与所述接收谐振环的谐振频率相同。优选的，所述发射线圈和所述接收线圈为紧密型线圈或松散型线圈。优选的，还包括：第一磁芯和第二磁芯；所述第一磁芯用于提升所述发射线圈的磁通密度；所述第二磁芯用于提升所述至少两个接收线圈的磁通密度。优选的，所述第一磁芯为条形磁体，设置于所述发射线圈背离所述接收线圈一侧；所述第二磁芯为条形磁体，设置于所述接收线圈背离所述发射线圈一侧。优选的，所述第一磁芯为U型磁体，环绕所述发射线圈设置；所述第二磁芯为U型磁体，环绕所述接收线圈设置。优选的，所述接收谐振环包括第二电容和与所述第二电容串联或并联的两个接收线圈；两个所述接收线圈在同一平面内拼接后的第一等效接收线圈的形状与所述发射线圈相同；所述第一等效接收线圈所在平面与所述发射线圈所在平面相互平行，且所述第一等效接收线圈与所述发射线圈为周边耦合。优选的，所述接收谐振环包括第二电容和与所述第二电容串联或并联的两个接收线圈；两个所述接收线圈设置于所述发射线圈两侧，且与所述发射线圈周边耦合。优选的，所述接收谐振环包括第二电容和与所述第二电容串联或并联的三个接收线圈；三个所述接收线圈拼接后的第二等效接收线圈所在平面与所述发射线圈所在平面相互平行，且与所述发射线圈周边耦合。优选的，所述接收谐振环包括第二电容和与所述第二电容串联或并联的四个接收线圈；四个所述接收线圈首尾串联，拼接后的第三等效接收线圈所在平面与所述发射线圈所在平面相互平行，且与所述发射线圈周边耦合。优选的，所述第二电容由与所述至少两个接收线圈数量相同的子电容构成；每个所述子电容与一个所述接收线圈构成一个子谐振环；所述子谐振环之间串联或并联构成所述接收谐振环。优选的，所述发射线圈为椭圆形线圈或梯形线圈或方形线圈或三角形线圈或半圆形线圈；所述接收线圈为椭圆形线圈或梯形线圈或方形线圈或三角形线圈或半圆形线圈。一种点对点无线供电系统，包括：无线供电发射器和无线供电接收器；
其中，所述无线供电发射器和无线供电接收器中设置有如上述任一实施例所述的点对点无线供电线圈耦合模型。从上述技术方案可以看出，本专利技术实施例提供了一种点对点无线供电线圈耦合模型及点对点无线供电系统，其中，所述点对点无线供电线圈耦合模型中的发射谐振环与所述接收谐振环彼此耦合且所述发射谐振环的谐振频率与所述接收谐振环的谐振频率相同，即所述发射谐振环和所述接收谐振环处于磁共振状态下，而处于磁共振状态下的发射谐振环和接收谐振环可以提高无线供电过程中的传输效率。这是因为在电能的无线传输过程中能量密度S由感应电场的电场强度E和磁场强度H决定(S＝E×H)，而谐振过程则会倍增环路电流，加强空间中的感应电场与磁场，从而大大提升能流密度S，进而提升电能在无线传输过程中的传输效率；并且磁共振能够很好地吸引并聚集周围的磁力线从而有效俘获更多的电磁能量，进而进一步地提升电能在无线传输过程中的传输效率。由于所述发射谐振环由串联或并联的发射线圈和第一电容构成，而LC回路的谐振有益于很好的滤除输入信号的高次谐波分量，这样即提高了传输效率，又可以减少高频杂波辐射，降低了对环境的电磁污染，非常符合现今的绿色环保理念。并且由于所述接收谐振环由第二电容和与所述第二电容串联或并联的至少两个接收线圈构成，使得所述接收谐振环接收的电能在其内部分布均匀，从而降低发热量；并且多个接收线圈的构成使得所述接收谐振环可感应所述发射谐振环产生的感应电场的范围变大，从而可以降低所述发射谐振环与所述接收谐振环的耦合精度要求，或者说允许的所述发射谐振环与所述接收谐振环的位置误差增大，降低了所述点对点无线供电线圈耦合模型的设计要求。进一步的，在所述点对点无线供电线圈耦合模型的实际应用过程中，可以通过将构成所述接收谐振环的至少两个接收线圈中的一个或多个接收线圈
以旁路的方式进行单个接收线圈工作状态的切换，从而实现输出功率的分级控制，进而使得所述点对点无线供电线圈耦合模型的适用范围更加广泛。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本申请的一个实施例提供的一种点对点无线供电线圈耦合模型的连接示意图；图2为本申请实施例提供的LC震荡的模型示意图；图3和图4为磁共振谐振回路中Q值的两种表示方式的曲线示意图；图5为并联谐振和串联谐振时的谐振曲线；图6为谐振环并联接法表现出的阻抗特性；图7为谐振环串联接法表现出的阻抗特性；图8为软磁材料的磁化曲线；图9和图10为磁芯的两种设置方式的示意图；图11为本申请的一个具体实施例提供的包括两个接收线圈的点对点无线供电线圈耦合模型的连接示意图；图12为本申请的一个实施例提供的包括两个接收线圈的点对点无线供电线圈耦合模型的位置关系示意图；图13为如图12设置的包括两个接收线圈的点对点无线供电线圈耦合模型的平移耦合曲线；图14为本申请的另一个实施例提供的包括两个接收线圈的点对点无线供电线圈耦合模型的位置关系示意图；图15为本申请的一个具体实施例提供的包括三个接收线圈的点对点无线供电线圈耦合模型的连接示意图图16为本申请的一个实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种点对点无线供电线圈耦合模型，其特征在于，包括：发射谐振环和接收谐振环；其中，所述发射谐振环包括串联或并联的发射线圈和第一电容；所述接收谐振环包括第二电容和与所述第二电容串联或并联的至少两个接收线圈；所述发射谐振环与所述接收谐振环彼此耦合，且所述发射谐振环的谐振频率与所述接收谐振环的谐振频率相同。

【技术特征摘要】
2016.03.04 CN 2016101226574;2016.03.04 CN 201620161.一种点对点无线供电线圈耦合模型，其特征在于，包括：发射谐振环和接收谐振环；其中，所述发射谐振环包括串联或并联的发射线圈和第一电容；所述接收谐振环包括第二电容和与所述第二电容串联或并联的至少两个接收线圈；所述发射谐振环与所述接收谐振环彼此耦合，且所述发射谐振环的谐振频率与所述接收谐振环的谐振频率相同。2.根据权利要求1所述的点对点无线供电线圈耦合模型，其特征在于，所述发射线圈和所述接收线圈为紧密型线圈或松散型线圈。3.根据权利要求1所述的点对点无线供电线圈耦合模型，其特征在于，还包括：第一磁芯和第二磁芯；所述第一磁芯用于提升所述发射线圈的磁通密度；所述第二磁芯用于提升所述至少两个接收线圈的磁通密度。4.根据权利要求3所述的点对点无线供电线圈耦合模型，其特征在于，所述第一磁芯为条形磁体，设置于所述发射线圈背离所述接收线圈一侧；所述第二磁芯为条形磁体，设置于所述接收线圈背离所述发射线圈一侧。5.根据权利要求3所述的点对点无线供电线圈耦合模型，其特征在于，所述第一磁芯为U型磁体，环绕所述发射线圈设置；所述第二磁芯为U型磁体，环绕所述接收线圈设置。6.根据权利要求1所述的点对点无线供电线圈耦合模型，其特征在于，所述接收谐振环包括第二电容和与所述第二电容串联或并联的两个接收线圈；两个所述接收线圈在同一平面内拼接后的第一等效接收线圈的形状与所述发射线圈相同；所述第一等效接收线圈所在...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱斯忠，徐宝华，何智，
申请(专利权)人：中惠创智无线供电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37