本发明专利技术公开了一种全向型磁耦合谐振式无线能量传输系统，其包括：一立方型全向发射器，所述立方型全向发射器两端通过一输入阻抗匹配电路连接至频率可调交流电源，所述立方型全向发射器用于向外全向发射电能。一个或多个负载接收线圈，所述负载接收线圈用于接收电能且与所述立方型全向发射器任意角度间隔设置，负载接收线圈两端连接一负载阻抗匹配电路，输出电能通过整流器为负载供电。本发明专利技术能够为一个或同时为多个负载供电，且能够为各方向的负载供电，无线能量传输效率达60％，系统仅需一个电源激励便能实现全向能量传输，大大降低成本，可灵活设计线圈和电路参数使系统满足不同工况需求，提高能量利用率。
Omnidirectional Magnetically Coupled Resonant Wireless Energy Transmission Transmitting and Receiving Devices and Systems
【技术实现步骤摘要】
全向型磁耦合谐振式无线能量传输发射、接收装置及系统
本专利技术涉及一种无线能量传输系统，尤其涉及一种基于立方型发射器适用于为一个或同时为多个负载充电的全向型磁耦合谐振式无线能量传输系统。
技术介绍
手机电脑等形色各异的用电设备极大的方便和丰富了人类生活，用电设备的供电技术非常重要，但供电方式的发展不尽如人意。传统电线电缆进行的有线能量传输在能量储存和传输之间的矛盾日益凸显，主要表现为：导线老化影响用电设备的使用安全及寿命、频繁插拔易产生接触火花引起设备损害甚至造成事故、繁杂电线与接口不匹配等。消费电子产品、便携式设备、机器人、电动汽车等领域的蓬勃发展对充电技术的要求从传统的有线向无线转变，人们对电子设备便携性和移动性需求的逐步提高，无线能量传输技术由于其在充电领域的巨大应用潜力而备受人们关注。目前磁耦合谐振式无线能量传输技术可实现较远距离且高效率的无线能量传输，有着很好的发展前景以及广阔的市场需求。磁耦合谐振式无线能量传输技术较多的一种模式是发射线圈给负载线圈在同轴方向无线传输能量，仅能在单一方向上为负载供电，且不适合为多个负载同时供电。专利CN201810600825和CN201810602533公开了一种基于三维正多面体的发射线圈和接收线圈，发射线圈在三维立体骨架的棱上螺旋绕制，接收线圈将正多面体各个面串接在一起用来接收多个方向的能量，结构较为复杂。
技术实现思路
本专利技术针对以上现有技术的不足，提出了一种全向型磁耦合谐振式无线能量传输系统。本专利技术能够为一个或同时为多个负载进行供电，且能够为各方向的负载高效率供电，仅需一个电源激励便可实现对一个或多个负载全向无线能量传输。具有成本低、通用性强及高效可靠的优点。本专利技术采用如下技术方案：一种全向型磁耦合谐振式无线能量传输发射装置，其特征在于包括：一个立方型全向发射器，所述立方型全向发射器两端通过一输入阻抗匹配电路连接至频率可调交流电源，所述立方型全向发射器用于向外全向发射电能。一个或多个负载接收线圈，所述负载接收线圈与所述立方型全向发射器间隔距离为所述立方型全向发射器平面线圈直径的1-2倍，所述负载接收线圈两端连接一负载阻抗匹配电路用于接收电能，输出电能为负载供电。所述立方型全向发射器为四个面构成的无上下顶面和底面的立方型结构。进一步，所述立方型全向发射器的四个平面上为平面螺旋线圈，所述组成全向发射器的平面螺旋线圈之间存在一定间隔。进一步，所述立方型全向发射器仅由一根导线绕制而成，仅需一个交流电源激励便能实现向外全向发射能量。进一步，所述立方型全向发射器绕制方式为使四个平面螺旋线圈通过交流电流后产生磁场的方向均垂直平面向立方体外或均垂直平面向立方体内，同时使相邻平面之间相邻的两根导线流过交流电流方向相反，在相邻平面之间相邻的两根导线之间激发出更强的磁场。进一步，所述输入阻抗匹配电路用于对系统进行阻抗匹配，所述阻抗匹配电路由两个电容构成，其中一个电容并联至线圈两端口，另一个电容串联至线圈一端口。一种全向型磁耦合谐振式无线能量传输接收装置，包括：一个或多个负载接收线圈，所述负载接收线圈与所述立方型全向发射器间隔距离为所述立方型全向发射器平面线圈直径的1-2倍，所述负载接收线圈两端连接一负载阻抗匹配电路用于接收电能，输出电能为负载供电。进一步，所述负载接收线圈可为一个或多个成本较低且可广泛应用于电子产品的平面螺旋线圈，所述负载接收线圈位于所述立方型全向发射器外部任意方向。进一步，所述负载阻抗匹配电路用于对系统进行阻抗匹配，所述阻抗匹配电路由两个电容构成，其中一电容并联至线圈两端口，另一电容串联至线圈一端口。一种全向型磁耦合谐振式无线能量传输系统，包括如上所述的发射装置与如上所述的接收装置。全向型磁耦合谐振式无线能量传输系统的应用，包括上述全向型磁耦合谐振式无线能量传输系统，将所述立方型全向发射器通过所述输入阻抗匹配电路连接至频率可调交流电源，将一个或多个所述负载接收线圈与所述立方型全向发射器间隔所述立方型全向发射器线圈直径的1-2倍放置并连接至所述负载阻抗匹配电路，输出电能为手机、平板、电脑、电动汽车及家用电器等一个或多个负载供电。与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果为：(1)本专利技术所述立方型结构发射器能够全向发射电能，可以对各个方向负载进行无线供电。(2)本专利技术所述全向型磁耦合谐振式无线能量传输系统可以对一个或同时对多个相同频率负载进行无线能量传输，提高能量的利用率，方便用户的使用。(3)本专利技术所述全向型磁耦合谐振式无线能量传输系统仅需一个电源激励便可实现对多个负载进行全向无线能量传输，结构简单，大大降低了成本。附图说明图1为本专利技术所述全向型磁耦合谐振式无线能量传输系统中立方型发射器结构示意图及其俯视图。图2为本专利技术所述全向型磁耦合谐振式无线能量传输系统中立方型发射器结构俯视图。图3为本专利技术所述全向型磁耦合谐振式无线能量传输系统中负载接收线圈结构示意图。图4为本专利技术第一实施例提供的全向型磁耦合谐振式无线能量传输系统的结构示意图。图5为本专利技术第二实施例提供的全向型磁耦合谐振式无线能量传输系统的结构示意图。图6为本专利技术第三实施例提供的全向型磁耦合谐振式无线能量传输系统的结构示意图。图7为本专利技术第四实施例提供的全向型磁耦合谐振式无线能量传输系统的结构示意图。图8为本专利技术提供的全向型磁耦合谐振式无线能量传输系统对不同方向上负载进行无线能量传输的效率曲线。主要元件符号说明：全向无线能量传输系统10,20,30,40交流电源100立方型发射器110输入阻抗匹配电路120接收线圈130负载阻抗匹配电路140负载150具体实施方式下面将结合附图对本专利技术实施例中全向型磁耦合谐振式无线能量传输系统进行清楚、完整地描述。实施例1请参阅图4，本专利技术第一实施例提供一种全向型磁耦合谐振式无线能量传输系统10。所述全向磁耦合谐振式无线能量传输系统10包括一交流电源100，一立方型发射器110，一输入阻抗匹配电路120，一接收线圈130，一负载阻抗匹配电路140，一负载150。所述立方型发射器110结构示意图及其俯视图分别如图1和图2所示，所述接收线圈130结构示意图如图3所示，所述接收线圈130平面与立方型发射器110任一平面可成任意夹角放置。本实施例中所述立方型发射器110和所述接收线圈130的某一平面同轴间隔所述立方型发射器110线圈直径1-2倍放置，所述立方型发射器110用于实现全向发射电能，所述接收线圈130用于接收电能，并将电能传递给负载150供电。所述立方型发射器110和所述接收线圈130通过磁耦合谐振实现无线能量传输。所述输入阻抗匹配电路120及所述负载阻抗匹配电路140用于对系统进行阻抗匹配，所述阻抗匹配电路由两个电容构成，其中一电容并联至线圈两端口，另一电容串联至线圈一端口。所述立方型发射器110与所述接收线圈130具有同一谐振频率，所述谐振频率与所述交流电源100频率相同。所述立方型发射器100谐振频率通过调节所述输入阻抗匹配电路120的电容大小来改变，所述接收线圈130谐振频率通过调节所述负载阻抗匹配电路140的电容大小来改变。本实施例所述输入阻抗匹配电路120中与线圈两端口并联电容大小为0.1pF，与线圈两端口串联电容大小为13.4pF。所述负载阻抗匹配电路本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种全向型磁耦合谐振式无线能量传输发射装置，其特征在于包括：一个立方型全向发射器，所述立方型全向发射器两端通过一输入阻抗匹配电路连接至频率可调交流电源，所述立方型全向发射器用于向外全向发射电能。
【技术特征摘要】
1.一种全向型磁耦合谐振式无线能量传输发射装置，其特征在于包括：一个立方型全向发射器，所述立方型全向发射器两端通过一输入阻抗匹配电路连接至频率可调交流电源，所述立方型全向发射器用于向外全向发射电能。2.根据权利要求1所述的全向型磁耦合谐振式无线能量传输发射装置，其特征在于，所述立方型全向发射器为四个面构成的无上顶面和下底面的立方型结构。3.根据权利要求1所述的全向型磁耦合谐振式无线能量传输发射装置，其特征在于，所述立方型全向发射器的四个平面上为平面螺旋线圈，所述组成全向发射器的平面螺旋线圈之间存在一定间隔。4.根据权利要求1所述的全向型磁耦合谐振式无线能量传输发射装置，其特征在于，所述立方型全向发射器仅由一根导线绕制而成，仅需一个交流电源激励便能实现向外全向发射能量。5.根据权利要求1所述的全向型磁耦合谐振式无线能量传输发射装置，其特征在于，所述立方型全向发射器绕制方式为使四个平面螺旋线圈通过交流电流后产生磁场的方向均垂直平面向立方体外或均垂直平面向立方体内，同时使相邻平面之间相邻的两根导线流过电流方向相反，在相邻平面之间相邻的两根导线之间激发出更强的磁场。6.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓联文，王海跃，罗衡，赵皓楠，黄生祥，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43
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