一种用于中距离磁共振无线传能系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于中距离磁共振无线传能系统，包括发射部分和接收部分，所述发射部分包括电磁共振传能发射线圈，所述电磁共振传能发射线圈与交变电源相连，所述交变电源用于产生高频交变电流，所述电磁共振传能发射线圈在高频交变电流的激发下产生交变磁场；所述接收部分包括相互连接的电磁共振传能接收线圈和整流电路，所述电磁共振传能接收线圈用于接收所述电磁共振传能发射线圈产生的交变磁场产生磁谐振积聚能量；所述整流电路将积聚的能量通过整流后供给负载使用；所述电磁共振传能发射线圈和电磁共振传能发射线圈具有相同谐振频率。本发明专利技术能够提高传输距离和传输效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线传能
，特别是涉及一种用于中距离磁共振无线传能系统。
技术介绍
2007年6月，麻省理工大学的MarinSohjacic和他的研究团队公开做了一个演示，给一个直径60cm的线圈通电，点亮了大约2m之外连接在另一个线圈上的60w灯泡，且将传输效率提高到了90％。这个系统利用了共振原理，当两个物体的振动频率相同时，它们传递能量的强度不会受到周围事物的影响。利用磁共振方法可以在传能器与设备之间的空气中传输电荷，线圈和电容器则在传能器与设备之间形成共振，实现电能高效传输的技术。电量只在以同一频率共振的线圈之间传输。但是，这项技术面临着一些问题，就是如何在提高效率的同时又减小线圈的体积。在2008年8月的，西雅图实验室的JoshuaR.Smith领导的研究小组在英特尔开发者论坛上再次向公众展示了这项基于“磁耦合共振”原理的无线供电技术，在展示中成功地点亮了一个1米开外的60w灯泡，而在电源和灯泡之间没有使用任何电线。这项技术允许设备在距离适配器最远可达几米远的地方进行无线传能。日本富士通公司利用磁铁为一个以上的设备传能并且完全不借助电线。这项技术允许设备在距离传能器最远可达几米远的地方进行无线传能。从理论上说，这一系统对处在传能场的人完全无害，因为电量只在以同一频率共振的线圈之间传输。但对于这种无线传能技术，很多人可能产生担忧。富士通的无线传能技术利用磁共振在传能器与设备之间的空气中传输电荷，线圈和电容器则在传能器与设备之间形成共振。富士通表示这一系统可以在未来得到广泛应用，例如针对电动汽车的传能区以及针对电脑芯片的电量传输。采用这项技术研制的传能系统所需要的传能时间只有当前的一百五十分之一。富士通的传能系统立基于磁共振，电量可以在以同样频率发生共振的线圈之间进行无线传输。富士通的系统与美国Witricity公司研发的技术类似，后者同样利用磁共振传输电量，传输距离可达到几米远。随着国外对磁共振技术研究的深入，在国内从上世纪90年代初开始便相继有高等院校和科研院所就磁共振技术从不同的研究层面和应用领域展开相关的研究工作，取得了一定的研究成果，为该项技术的后继研究奠定了厚实的基础。香港城市大学学者XunLiu等人研究适用于便携式消费类电子产品的平板型感应耦合充电平台；哈尔滨工业大学以朱春波教授为首的研发小组面向基于磁共振耦合无线电能传输系统展开仿真和实验；浙江大学学者马皓博士以无线电能传输的绕线结构电路设计，东南大学黄学良教授的研究侧重于磁场共振耦合电能传输技术。随着科学技术的迅猛发展，有线充电绕线繁琐，而且在高温、高压等恶劣环境下充电非常不安全，所以采用统一标准的无线充电技术显得格外的重要，也将成为未来发展的趋势之一。目前无线充电大部分采用了电磁感应方式，但是采用电磁感应式无线充电技术，它的充电距离非常有限，距离很小时，充电效率可达50％以上，距离增大时，充电效率迅速低至10％以下。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于中距离磁共振无线传能系统，能够提高传输距离和传输效率。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于中距离磁共振无线传能系统，包括发射部分和接收部分，所述发射部分包括电磁共振传能发射线圈，所述电磁共振传能发射线圈与交变电源相连，所述交变电源用于产生高频交变电流，所述电磁共振传能发射线圈在高频交变电流的激发下产生交变磁场；所述接收部分包括相互连接的电磁共振传能接收线圈和整流电路，所述电磁共振传能接收线圈用于接收所述电磁共振传能发射线圈产生的交变磁场产生磁谐振积聚能量；所述整流电路将积聚的能量通过整流后供给负载使用；所述电磁共振传能发射线圈和电磁共振传能发射线圈具有相同谐振频率。所述电磁共振传能发射线圈和电磁共振传能发射线圈的直径相同，两者之间的圆心距为直径的1～1.5倍。所述交变电源采用MOSFET全桥产生交变电流。所述交变电源产生的高频交变电流的频率在80KHz～120KHz。所述负载为无储能装置的负载。有益效果由于采用了上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本专利技术采用的磁耦合谐振式无线电能传输的传输距离较大，由于利用了强耦合共振技术，可以实现较高的功率(可达到KW)和效率；系统采用磁场耦合(而非电场，电场会发生危险)和非辐射技术，使其对人体伤害较小。本专利技术无严格的方向性，采用适当的设计，甚至可以做到无方向性；良好的穿透性，不受非金属障碍物的影响。本专利技术采用无线能量传输技术是指能量从能量发射源传输到接收端负载的一个过程，通过非接触的方式传输能量的一种技术，不是用传统的有线能量传输技术来完成，而是通过无线传输来实现的。对于有线能量传输供电部署困难的场所，无线能量传输技术具有重要的意义。本专利技术无线传能技术采用磁耦合谐振式技术，电量可以在以同样频率发生共振的线圈之间进行无线传输，保证在中距离传能时传输效率达到70％以上。本专利技术直升飞机模型是一个无储能装置，通过地面的电源线圈以磁耦合谐振式的传能方式使接收线圈直接将电量供应给遥控飞机提供飞行动力。可有效减轻飞机自身重量，减少能量消耗；减少了储能环节，保证可以长时间正常运转；无线传能距离达到10cm以上，传输效率达到70％以上。附图说明图1是本专利技术磁谐振无线充电方式结构示意图；图2是磁谐振无线电能传能系统等效电路模型图；图3是直升飞机模型演示系统示意图；图4是负载与效率函数关系图；图5是负载与功率函数关系图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本专利技术的实施方式涉及一种用于中距离磁共振无线传能系统，如图1所示，包括发射部分和接收部分，所述发射部分包括电磁共振传能发射线圈，所述电磁共振传能发射线圈与交变电源相连，所述交变电源用于产生高频交变电流，所述电磁共振传能发射线圈在高频交变电流的激发下产生交变磁场；所述接收部分包括相互连接的电磁共振传能接收线圈和整流电路，所述电磁共振传能接收线圈用于接收所述电磁共振传能发射线圈产生的交变磁场产生磁谐振积聚能量；所述整流电路将积聚的能量通过整流后供给负载使用；所述电磁共振传能发射线圈和电磁共振传能发射线圈具有相同谐振频率。所述通过磁耦合谐振方式来实现中距离无线传能。目前无线传能主要有四种方式：电磁感应方式、磁耦合谐振方式、电场耦合方式、无线电波方式。电磁感应传能的传输距离太小，在中距离传输的时候效率非常低下；无线电波传能的效率和功率过低，使用的频段非常高；电场耦合传能时电压提升较高而且传输功率较低。磁耦合谐振传能的距离、效率都较高，因此本专利技术采用磁耦合谐振方式的无线传能的技术。所述磁耦合谐振式的基本原理是两个具有相同谐振频率的物体之间可以实现高效的能量交换，而非谐振物体之间能量交换却很微弱。磁耦合谐振式无线电能传输系统中能量接收器与发射源采用具有相同谐振频率的感应线圈，发射源由高频交变电流激发感应线圈产生交变磁场，当具有相同谐振频率的接收端感应线圈接收磁场时，在接收线圈上产生磁谐振，在接收装置中不断集聚能量，提供给负载使用，从而实现能量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于中距离磁共振无线传能系统，包括发射部分和接收部分，其特征在于，所述发射部分包括电磁共振传能发射线圈，所述电磁共振传能发射线圈与交变电源相连，所述交变电源用于产生高频交变电流，所述电磁共振传能发射线圈在高频交变电流的激发下产生交变磁场；所述接收部分包括相互连接的电磁共振传能接收线圈和整流电路，所述电磁共振传能接收线圈用于接收所述电磁共振传能发射线圈产生的交变磁场产生磁谐振积聚能量；所述整流电路将积聚的能量通过整流后供给负载使用；所述电磁共振传能发射线圈和电磁共振传能发射线圈具有相同谐振频率。

【技术特征摘要】
1.一种用于中距离磁共振无线传能系统，包括发射部分和接收部分，其特征在于，所述发射部分包括电磁共振传能发射线圈，所述电磁共振传能发射线圈与交变电源相连，所述交变电源用于产生高频交变电流，所述电磁共振传能发射线圈在高频交变电流的激发下产生交变磁场；所述接收部分包括相互连接的电磁共振传能接收线圈和整流电路，所述电磁共振传能接收线圈用于接收所述电磁共振传能发射线圈产生的交变磁场产生磁谐振积聚能量；所述整流电路将积聚的能量通过整流后供给负载使用；所述电磁共振传能发射线圈和电磁共振传能发射线圈具有相同谐振频...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈艳，陈光，于洋，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海;31