基于无线电能传输的多端重组线圈结构制造技术

本发明专利技术公开了一种基于无线电能传输的多端重组线圈结构，发射端、若干中继线圈和接收端；发射端包括两个或两个以上的发射独立线圈单元，各发射独立线圈单元由一独立线圈、一电容、一投切开关顺次串联构成；中继线圈由一独立线圈和一电容串联或并联构成；接收端包括两个或两个以上的接收独立线圈单元，各接收独立线圈单元由一独立线圈、一电容、一投切开关顺次串联构成；发射端、中继线圈和接收端中独立线圈的电感值和电容的电容值应在预设共振频率下满足谐振要求。本发明专利技术可在线圈间距离变化时，确保接收端所接收的功率、电压和电流的稳定性，有利于无线电能传输技术的广泛运用。

【技术实现步骤摘要】
基于无线电能传输的多端重组线圈结构
本专利技术属于无线电能传输
，尤其涉及一种基于无线电能传输的多端重组线圈结构。
技术介绍
目前无线电能传输技术中常用的线圈，其结构在系统正常运行中都是固定不变的，随着线圈间距离发生变化时，线圈间的互感和耦合系数发生变化。这种线圈结构设计，在特定距离内、某一频率段传输效率能够达到很高，当两线圈间距离发生变化时，传输效率会迅速下降。这种线圈结构严重限制了共振磁耦合无线电能传输技术的应用范围，特别是一些距离因素易受影响的场所，如电动汽车充电、机器人充电、医疗植入器官充电等。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种基于无线电能传输的多端重组线圈结构。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：基于无线电能传输的多端重组线圈结构，包括：发射端、若干中继线圈和接收端；发射端包括两个或两个以上的发射独立线圈单元，各发射独立线圈单元由一独立线圈、一电容、一投切开关顺次串联构成，独立线圈两端分别记为CoilA端和CoilB端，电容两端分别记为CA端和CB端，投切开关两端分别记为SA端和SB端；各发射独立线圈单元中，CoilB端连接CA端，CB端连接SA端；各相邻的两发射独立线圈单元中，一发射独立线圈单元中电容的CA端与相邻的后一发射独立线圈单元中独立线圈的CoilA端相连，相邻的两发射独立线圈单元中两投切开关的SB端相连；中继线圈由一独立线圈和一电容串联或并联构成；接收端包括两个或两个以上的接收独立线圈单元，各接收独立线圈单元由一独立线圈、一电容、一投切开关顺次串联构成，接收独立线圈两端分别记为CoilA＇端和CoilB＇端，电容两端分别记为CA＇端和CB＇端，投切开关两端分别记为SA＇端和SB＇端；各接收独立线圈单元中，CoilB＇端连接CA＇端，CB＇端连接SA＇端；各相邻的两接收独立线圈单元中，一接收独立线圈单元中电容的CA＇端与相邻的前一接收独立线圈单元中独立线圈的CoilA＇端相连，相邻的两接收独立线圈单元中两投切开关的SB＇端相连；发生端和接收端中发射独立线圈单元和接收独立线圈单元的数量相等或不等；发射端、中继线圈和接收端中独立线圈的电感值和电容的电容值应在预设共振频率下满足谐振要求。发射端各发射独立线圈单元中各独立线圈的电感值分别记为lTX1、lTX2、lTX3、lTX4、……lTXn，发射端各发射独立线圈单元中电容的电容值分别记为cTX1、cTX2、cTX3、cTX4、……cTXn；各中继线圈中独立线圈的电感值分别记为lTR1、lTR2、……lTRs，各中继线圈中电容的电容值分别记为cTR1、cTR2、……cTRs；接收端各接收独立线圈单元中各独立线圈的电感值分别记为lRXm……lRX4、lRX3、lRX2、lRX1，接收端各接收独立线圈单元中电容的电容值分别记为cRXm、……cRX4、cRX3、cRX2、cRX21；其中，n表示发射端中独立线圈的数量，s表示中继线圈数量，m表示接收端中独立线圈的数量；则，所述的谐振要求为：和现有技术相比，本专利技术具有如下特点和有益效果：本专利技术多端重组线圈结构，可通过开通和闭合发射端和接收端的开关，改变进行能量传输的线圈数量，从而实现线圈的自感、互感、品质因数和耦合系数等的调整，从而在线圈间距离变化时，确保接收端所接收的功率、电压和电流的稳定性，有利于无线电能传输技术的广泛运用。附图说明图1为本专利技术多端重组线圈结构的整体结构示意图；图2为一种具体的多端重组线圈结构示意图；图3～11为投切开关不同状态时的多端重组线圈结构。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术作进一步具体的说明。本专利技术多端重组线圈结构包括发射端、若干中继线圈和接收端，发射端包括两个或两个以上的发射独立线圈单元，各发射独立线圈单元由一独立线圈、一电容、一投切开关顺次串联构成，独立线圈两端分别记为CoilA端和CoilB端，电容两端分别记为CA端和CB端，投切开关两端分别记为SA端和SB端；各发射独立线圈单元中，CoilB端连接CA端，CB端连接SA端；各相邻的两发射独立线圈单元中，一发射独立线圈单元中电容的CA端与相邻的后一发射独立线圈单元中独立线圈的CoilA端相连，相邻的两发射独立线圈单元中两投切开关的SB端相连。中继线圈由一独立线圈和一电容串联或并联构成。接收端包括两个或两个以上的接收独立线圈单元，各接收独立线圈单元由一独立线圈、一电容、一投切开关顺次串联构成，接收独立线圈两端分别记为CoilA＇端和CoilB＇端，电容两端分别记为CA＇端和CB＇端，投切开关两端分别记为SA＇端和SB＇端；各接收独立线圈单元中，CoilB＇端连接CA＇端，CB＇端连接SA＇端；各相邻的两接收独立线圈单元中，一接收独立线圈单元中电容的CA＇端与相邻的前一接收独立线圈单元中独立线圈的CoilA＇端相连，相邻的两接收独立线圈单元中两投切开关的SB＇端相连。发生端和接收端中发射独立线圈单元和接收独立线圈单元的数量相等或不等。工作时，发射端和接收端仅一个投切开关闭合，其他投切开关均断开。当线圈间距离变化时，通过闭合不同的投切开关，来调控进行能量传输的独立线圈数量，从而保障接收端所接收的功率、电压和电流的稳定性。见图1，发射端的独立线圈分别记为TX1、TX2、TX3、TX4、……TXn，其电感值分别记为lTX1、lTX2、lTX3、lTX4、……lTXn；与TX1、TX2、TX3、TX4、……TXn连接的电容分别记为CTX1、CTX2、CTX3、CTX4、……CTXn,其电容值分别记为cTX1、cTX2、cTX3、cTX4、……cTXn；与TX1、TX2、TX3、TX4、……TXn连接的投切开关分别记为STX1、STX2、STX3、STX4、……STXn。各中继线圈中独立线圈分别记为TR1、TR2、……TRs，其电感值分别记为lTR1、lTR2、……lTRs；与TR1、TR2、……TRs连接的电容分别记为CTR1、CTR2、……CTRs，其电容值分别记为cTR1、cTR2、……cTRs。接收端的独立线圈分别记为RXm……RX4、RX3、RX2、RX1，其电感值分别记为lRXm……lRX4、lRX3、lRX2、lRX1；与RXm……RX4、RX3、RX2、RX1连接的电容分别记为CRXm、……CRX4、CRX3、CRX2、CRX21，其电容值分别记为cRXm、……cRX4、cRX3、cRX2、cRX21；与RXm……RX4、RX3、RX2、RX1连接的投切开关分别记为SRXm……SRX4、SRX3、SRX2、SRX1。上述，n表示发射端中独立线圈的数量，s表示中继线圈数量，m表示接收端中独立线圈的数量。任意状态下，发射端、中继线圈和接收端中的独立线圈的电感值和电容的电容值应在预设共振频率下满足谐振要求，如下：式(1)中，f为表示预设共振频率。见图2，该具体的多端重组线圈结构的发射端独立线圈数量为3，中继线圈数量为2，接收端独立线圈数量为3。见图3，闭合发射端的投切开关STX1，断开发射端的投切开关STX2和STX3，此时，发射端参与能量传输的独立线圈仅有独立线圈TX1。闭合接收端的投切开关SRX1，断开接收端的投切开关SRX2和SRX3，此时，发射端参与能量本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于无线电能传输的多端重组线圈结构，其特征是，包括：发射端、若干中继线圈和接收端；发射端包括两个或两个以上的发射独立线圈单元，各发射独立线圈单元由一独立线圈、一电容、一投切开关顺次串联构成，独立线圈两端分别记为CoilA端和CoilB端，电容两端分别记为CA端和CB端，投切开关两端分别记为SA端和SB端；各发射独立线圈单元中，CoilB端连接CA端，CB端连接SA端；各相邻的两发射独立线圈单元中，一发射独立线圈单元中电容的CA端与相邻的后一发射独立线圈单元中独立线圈的CoilA端相连，相邻的两发射独立线圈单元中两投切开关的SB端相连；中继线圈由一独立线圈和一电容串联或并联构成；接收端包括两个或两个以上的接收独立线圈单元，各接收独立线圈单元由一独立线圈、一电容、一投切开关顺次串联构成，接收独立线圈两端分别记为CoilA＇端和CoilB＇端，电容两端分别记为CA＇端和CB＇端，投切开关两端分别记为SA＇端和SB＇端；各接收独立线圈单元中，CoilB＇端连接CA＇端，CB＇端连接SA＇端；各相邻的两接收独立线圈单元中，一接收独立线圈单元中电容的CA＇端与相邻的前一接收独立线圈单元中独立线圈的CoilA＇端相连，相邻的两接收独立线圈单元中两投切开关的SB＇端相连；发生端和接收端中发射独立线圈单元和接收独立线圈单元的数量相等或不等；发射端、中继线圈和接收端中独立线圈的电感值和电容的电容值应在预设共振频率下满足谐振要求。...

【技术特征摘要】
1.基于无线电能传输的多端重组线圈结构，其特征是，包括：发射端、若干中继线圈和接收端；发射端包括两个或两个以上的发射独立线圈单元，各发射独立线圈单元由一独立线圈、一电容、一投切开关顺次串联构成，独立线圈两端分别记为CoilA端和CoilB端，电容两端分别记为CA端和CB端，投切开关两端分别记为SA端和SB端；各发射独立线圈单元中，CoilB端连接CA端，CB端连接SA端；各相邻的两发射独立线圈单元中，一发射独立线圈单元中电容的CA端与相邻的后一发射独立线圈单元中独立线圈的CoilA端相连，相邻的两发射独立线圈单元中两投切开关的SB端相连；中继线圈由一独立线圈和一电容串联或并联构成；接收端包括两个或两个以上的接收独立线圈单元，各接收独立线圈单元由一独立线圈、一电容、一投切开关顺次串联构成，接收独立线圈两端分别记为CoilA＇端和CoilB＇端，电容两端分别记为CA＇端和CB＇端，投切开关两端分别记为SA＇端和SB＇端；各接收独立线圈单元中，CoilB＇端连接CA＇端，CB＇端连接SA＇端；各相邻的两接收独立线圈单元中，一接收独立线圈单元中电容的CA＇端与相邻的前一接收独立线圈单元中独立线圈的CoilA＇端相连，相邻的两接收独立线圈单元中两投切开关的SB＇端相连；发生端和接收端中发射独立线...

【专利技术属性】
技术研发人员：代中余，王军华，方支剑，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42