一种无线能量传输系统技术方案

公开了一种无线能量传输系统。该无线能量传输系统包括：第一线圈，所述第一线圈包括多匝线圈，所述多匝线圈具有第一内径和第一外径；一个或多个第二线圈，具有第二内径；其中，所述第二内径不大于所述第一内径；并且其中，所述一个或多个第二线圈的中心被设置在如下的空间内：所述空间是以约等于所述第一线圈的第一外径的圆为底面，以所述第一线圈的所述第一外径为高形成的圆柱体空间。

A Wireless Energy Transfer System

【技术实现步骤摘要】
一种无线能量传输系统
本专利技术涉及能量传输领域，具体涉及一种无线能量传输系统。
技术介绍
无线充电技术(Wirelesschargingtechnology)由于在充电过程中供电端和受电端无需直接接触而越来越收到欢迎。当前无线充电主要有4种方式：电场耦合方式、电磁感应方式、无线电波方式、磁共振方式，而电磁感应方式在无线充电中占据主导地位。然而，采取电磁感应方式的无线充电技术存在传输距离短、覆盖范围窄以及适用角度小的问题。具体地，现有的电磁感应方式的无线充电技术的传输距离最多在50mm左右，并且由于电磁耦合线圈的设计，发射端线圈和接收端线圈需要完全契合才可以高效工作，如果出现线圈横移或者是相对角度的变化，使得发射端线圈和接收端线圈无法垂直重合的情况下，传输效率会大幅下降。由此，接收端线圈不能进行大角度翻滚。
技术实现思路
根据本专利技术的无线能量传输系统是针对
技术介绍
部分中所出现的问题而提出的。根据本专利技术的一个方面，提供了一种无线能量传输系统。该系统在保持谐振频率一致的情况下通过非对称的电磁耦合谐振进行能量传输。该系统包括：第一线圈，所述第一线圈包括多匝线圈，所述多匝线圈具有第一内径和第一外径；一个或多个第二线圈，具有第二内径；其中，所述第二内径不大于所述第一内径；并且其中，所述一个或多个第二线圈的中心被设置在如下的空间内：所述空间是以约等于所述第一线圈的第一外径的圆为底面，以所述第一线圈的所述第一外径为高形成的圆柱体空间。优选地，所述第一线圈和所述一个或多个第二线圈是漆包线构成的多匝线圈。优选地，所述第一内径在10cm至50cm之间，并且所述第二内径在1cm至10cm之间。优选地，所述一个或多个第二线圈被设置为其中心轴线与所述第一线圈的中心轴线重合。优选地，所述一个或多个第二线圈被设置为与所述第一线圈相距所述第一内径的距离。优选地，所述一个或多个第二线圈被设置为与所述第一线圈呈不同的夹角。优选地，所述无线能量传输系统，还包括：相对角度调整装置，被配置为调整所述一个或多个第二线圈相对于所述第一线圈的角度。优选地，所述相对角度调整装置在调整所述一个或多个第二线圈相对于所述第一线圈的角度的同时测量所述一个或多个第二线圈中的电流，并基于所述一个或多个第二线圈中电流的变化确定所述一个或多个第二线圈的位置。优选地，所述相对角度调整装置测量所述一个或多个第二线圈中的电流的绝对值，并将绝对值的改变方向发生变化的位置确定为所述一个或多个第二线圈的位置。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种无线充电系统，包括：如上所述的无线能量传输系统；以及电源，被配置为向所述无线能量传输系统的第一线圈供给交流电。根据以下参考附图对示例性实施例的描述，本专利技术的其它方面将变得清楚。附图说明图1是根据本专利技术的无线充电系统的示意性结构图；图2是根据本专利技术的第一线圈和第二线圈的位置关系图；图3A-3C示出了当第一线圈和第二线圈处于不同位置关系时的传送效率曲线图；图4示出了相对角度调整装置的结构示意图；图5示出了相对角度调整装置的操作流程图。具体实施方式以下，参考附图描述本公开的示例性实施例，但是应当理解，以下的实施例仅仅是示例性的，并且不是要将本公开限制到这些实施例。此外，实施例中描述的构成要素的尺寸、材料、形状、它们的相对布置等可以根据应用本公开的装置的配置、各种条件等适当地改变。因此，实施例中描述的构成要素的尺寸、材料、形状、它们的相对布置等并不意图将本公开的范围限制到以下实施例。首先，参考图1，描述根据本专利技术实施例的无线充电系统的整体配置。如图1所示，根据本专利技术的无线充电系统100包括电源101、无线能量传输系统102以及负载103。电源101被配置为向无线能量传输系统102供给电力。电源101例如可以是220v交流电源，并且还可以通过整流器、变压器等变换为适合数值的电压，例如±20v。负载103可以是各种形式的负载，包括但不限于手机、白炽灯泡、充电电池等等。无线能量传输系统102被配置为将电源101的电力以无线的形式传递给负载103。具体地，无线能量传输系统102包括第一线圈1021和第二线圈1022，其中第一线圈与电源101连接，电源101在第一线圈1021中所生成的交变电流在第一线圈1021中生成交变磁场，所生成的交变磁场使得第二线圈1022中的磁通量发生变化，进而在第二线圈1022中通过电磁感应生成感应电流，所生成的感应电流可用于向诸如电池之类的负载供给电力。根据本示例性实施例，第一线圈1021和第二线圈1022中的每一个可以是漆包线构成的多匝线圈，并且线圈的匝数可以根据需要而适当地设置。此外，虽然在图1中将第一线圈1021和第二线圈1022示出为包括在单个结构中，但是应当理解，第一线圈1021和第二线圈1022可以被设置在不同的部分中。例如，第一线圈1021可以是被设置在无线充电系统的底座中的馈电线圈，而第二线圈1022可以是例如手机、电脑等设备中的受电线圈。此外，虽然在图1中将第二线圈1022的数量示出为1，但是第二线圈1022的数量不限于此，并且第二线圈例如可以是两个或更多个。具体地，根据本示例性实施例的无线能量传输系统可以通过作为馈电线圈的第一线圈1021向作为受电线圈的多个第二线圈1022传输电力。在这种情况下，例如，可以通过第一线圈1021与多个手机中的第二线圈1022之间的电磁感应向手机供给电力。另外，制造线圈的材料例如可以是铜、银或者它们的合金。通常，第一线圈1021与第二线圈1022被同心地设置，即第一线圈1021的轴线与第二线圈1022的轴线重合，并且第一线圈1021和第二线圈1022的内径相等。然而，如此配置的无线能量传输系统存在传输距离短、覆盖范围窄以及适用角度小的问题。在根据本专利技术的无线能量传输系统中，第一线圈1021为多匝线圈，其具有外径和内径，并且内径被设置为等于或大于第二线圈1022的内径。具体地，例如，第一线圈1021的内径可以被设置为10cm至50cm之间，并且第二线圈的内径被设置为1cm至10cm之间，更优选地，第二线圈的内径被设置为5cm至10cm之间。如此设置的第一线圈1021和第二线圈1022通过控制两个线圈之间的谐振频率，以使得不同直径的线圈之间完成电磁传输，这使得至少可以获得以下益处:1)传输距离能够大幅提升至与发射端的外径基本保持一致；2)覆盖范围扩大，第二线圈1022只要在第一线圈1021上方范围内即可接收相应能量；以及3)第二线圈1022可以进行360度的翻滚，尽管传输效率会有所下降，但是与对称的电磁耦合线圈相比可用性大大提高，同时也可以实现垂直角度、尤其是边缘垂直角度的使用，效率值仍然可以保持在可用范围之内，经实验验证其效率值的峰值为45％左右，平均在20％-40％之间。图2示出了在第二线圈1022被设置在以第一线圈1021的外径为底边、以第一线圈1021的外径为高的圆柱体空间内的视图，其中方形ABCD为圆柱体空间的投影图，方形ABCD的边长为第一线圈1021的外径长度。如图2所示，在分别在位置P1、P2、P3和P4四个位置处测量第二线圈1022的布置方式与效率值之间的关系。其中效率值被定义为在第一线圈1021和第二线圈1022的线圈参数固定的情况下，电源的馈电功率与第二线圈本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线能量传输系统，其特征在于，包括：第一线圈，所述第一线圈包括多匝线圈，所述多匝线圈具有第一内径和第一外径；一个或多个第二线圈，具有第二内径；其中，所述第二内径不大于所述第一内径；并且其中，所述一个或多个第二线圈的中心被设置在如下的空间内：所述空间是以约等于所述第一线圈的第一外径的圆为底面，以所述第一线圈的所述第一外径为高形成的圆柱体空间。

【技术特征摘要】
1.一种无线能量传输系统，其特征在于，包括：第一线圈，所述第一线圈包括多匝线圈，所述多匝线圈具有第一内径和第一外径；一个或多个第二线圈，具有第二内径；其中，所述第二内径不大于所述第一内径；并且其中，所述一个或多个第二线圈的中心被设置在如下的空间内：所述空间是以约等于所述第一线圈的第一外径的圆为底面，以所述第一线圈的所述第一外径为高形成的圆柱体空间。2.根据权利要求1所述的无线能量传输系统，其特征在于，所述第一线圈和所述一个或多个第二线圈是漆包线构成的多匝线圈。3.根据权利要求1所述的无线能量传输系统，其特征在于，所述第一内径在10cm至50cm之间，并且所述第二内径在1cm至10cm之间。4.根据权利要求1所述的无线能量传输系统，其特征在于，所述一个或多个第二线圈被设置为其中心轴线与所述第一线圈的中心轴线重合。5.根据权利要求4所述的无线能量传输系统，其特征在于，所述一个或多个第二线圈被设置为与所述第一线圈相距所述第一内径的距...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜伟峰，
申请(专利权)人：未竟科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11