CN102522833B - 一种低频高压无线能量传输装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无线能量传输装置，具体为一种低频高压无线能量传输装置。本发明解决了现有无线能量传输装置传输效率低、抗干扰能力差且不适用于低频环境的问题。一种低频高压无线能量传输装置，包括由各向同性硅钢片金属材料制成的方体外壳、三维接收线圈、以及电路板；方体外壳的六个面上均对称开有十字形凹槽，线圈缠绕在十字形凹槽内形成三维接收线圈；电路板上设有整流滤波电路模块、以及稳压电路模块；方体外壳上开有出线孔，第五二极管D5的两端与负载相连。本发明所述的装置低成本、易安装、高可靠性、免维护，能提供持续稳定的电能且可直接应用于低频环境中，可广泛适用于电力监测系统以及周边低频高压磁场的供电系统领域。

Description

一种低频高压无线能量传输装置
技术领域
本发明涉及无线能量传输装置，具体为一种低频高压无线能量传输装置。
背景技术
无线能量传输装置应用于高工作频段领域、生物医学领域或IC卡，如心脏起搏器等。目前无线能量传输装置包括壳体、设于壳体内的单维线圈或二维线圈、以及位于线圈内且与线圈接头相连的电路板，电路板上设有整流滤波电路模块且通过穿过壳体的引线与负载相连；但是单维线圈或二维线圈均受到姿态方向性的限制，致使传输效率下降，同时无线能量传输装置内的负载没有抗干扰装置，负载电路很容易受到外界磁场的干扰，从而导致系统工作不稳定；这样使得无线能量传输装置只能应用于高频环境，在低频环境时需要增加频率转换装置来将低频信号转化成高频信号再进行传输，这样不仅增加了装置的成本和复杂性，而且在一些实际应用场合甚至根本无法安装。
发明内容
本发明为了解决现有无线能量传输装置传输效率低、抗干扰能力差且不适用于低频环境的问题，提供了一种低频高压无线能量传输装置。
本发明是采用如下技术方案实现的：一种低频高压无线能量传输装置，包括由各向同性硅钢片金属材料制成的方体外壳、三维接收线圈、以及设于方体外壳内的电路板；方体外壳由上壳体和下壳体组成，方体外壳的六个面上均对称开有十字形凹槽且相邻两个面之间的十字形凹槽相通，线圈缠绕在十字形凹槽内形成三维接收线圈；电路板上设有全波倍压和全波整流复合整流滤波电路模块、以及稳压电路模块；全波倍压和全波整流复合整流滤波电路模块包括由第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4组成的桥式整流电路，第三二极管D1的两端并联有第二电容C2，第二二极管D2的两端并联有第三电容C3；方体外壳上开有出线孔，三维接收线圈的引线接头穿过出线孔与桥式整流电路的两个输入端相连，桥式整流电路的两个输出端之间并联有与地相连的第一电容C1；稳压电路模块包括并联于第一电容C1两端的由电阻R和第五二极管D5组成的串联支路；第五二极管D5的两端与位于方体外壳内的负载相连。
使用时，将本发明所述装置置于50Hz（低频环境）的高压交变磁场中，通过电磁感应原理，方体外壳上的三维接收线圈会产生交变电流，从而起到吸收电磁能量的作用；与三维接收线圈接头相连的电路板上全波倍压和全波整流复合整流滤波电路模块将交流电转化成直流电，此时电流虽为直流电但具有一定的波动性，再通过稳压电路模块使直流电流波动变得极小，从而将稳定的直流电提供给负载实现无线能量传输。电路板工作时，如图5所示，在交流信号的正半周期里，第一二极管D1、第三二极管D3导通而第二二极管D2、第四二极管D4截止，这样就对第一电容C1、第三电容C3充电，当三维接收线圈两端的电压达到最大值后开始逐渐变小，而第一电容C1、第三电容C3的电压不会突然变化仍然保持很高的电压，直至三维接收线圈两端的电压小于第三电容C3的电压时，第三二极管D3截止，此时，由第三电容C3继续为第一电容C1供电；在交流信号的负半周期里，第二二极管D2、第四二极管D4导通而第一二极管D1、第三二极管D3截止，这样就对第一电容C1、第二电容C2充电，当三维接收线圈两端的电压达到最大值后开始逐渐变小，而第一电容C1、第二电容C2的电压不会突然变化仍然保持很高的电压，直至三维接收线圈两端的电压小于第二电容C2的电压时，第二二极管D2截止，此时，由第二电容C2继续为第一电容C1供电；如此循环往复，第一电容C1就有了比较稳定的电压，再经过由并联于第一电容C1两端的由电阻R和第五二极管D5组成的串联支路组成的稳压电路模块后稳压效果更好。本发明所述方体外壳由各向同性硅钢片金属材料制成，将外界磁场过滤使其不能穿过方体外壳干扰内部电路，极大地提高了抗干扰能力；采用三维接收线圈有效克服了一维线圈、二维线圈的方向性限制，在三维各个方向上都能接收到能量，提高了能量传输效率；电路板上增设了稳压电路模块，使得能量输出稳定。
进一步地，所述上壳体和下壳体之间设有导电橡胶垫圈，这样可增加上壳体和下壳体之间的密封性。
本发明所述的装置低成本、易安装、高可靠性、免维护，能提供持续稳定的电能且可直接应用于低频环境中，解决了现有无线能量传输装置传输效率低、抗干扰能力差且不适用于低频环境的问题，可广泛适用于电力监测系统以及周边低频高压磁场的供电系统领域。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1的主视图。
图3是图2中B-B剖面图。
图4是图2中A-A剖面图。
图5是本发明电路板的连接示意图。
图中：1-上壳体；2-下壳体； 3-电路板；4-三维接收线圈；5-出线孔；6-橡胶垫圈。
具体实施方式
一种低频高压无线能量传输装置，包括由各向同性硅钢片金属材料制成的方体外壳、三维接收线圈4、以及设于方体外壳内的电路板3；方体外壳由上壳体1和下壳体2组成，方体外壳的六个面上均对称开有十字形凹槽且相邻两个面之间的十字形凹槽相通，线圈缠绕在十字形凹槽内形成三维接收线圈4；电路板3上设有全波倍压和全波整流复合整流滤波电路模块、以及稳压电路模块；全波倍压和全波整流复合整流滤波电路模块包括由第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4组成的桥式整流电路，第三二极管D3的两端并联有第二电容C2，第二二极管D2的两端并联有第三电容C3；方体外壳上开有出线孔5，三维接收线圈4的引线接头穿过出线孔5与桥式整流电路的两个输入端相连，桥式整流电路的两个输出端之间并联有与地相连的第一电容C1；稳压电路模块包括并联于第一电容C1两端的由电阻R和第五二极管（D5）组成的串联支路；第五二极管D5的两端与位于方体外壳内的负载相连。所述上壳体1和下壳体2之间设有导电橡胶垫圈6。
具体实施时，三维接收线圈4的三个线圈可采用并联或串联连接。

Claims (2)

1.一种低频高压无线能量传输装置，其特征在于：包括由各向同性硅钢片金属材料制成的方体外壳、三维接收线圈（4）、以及设于方体外壳内的电路板（3）；方体外壳由上壳体（1）和下壳体（2）组成，方体外壳的六个面上均对称开有十字形凹槽且相邻两个面之间的十字形凹槽相通，线圈缠绕在十字形凹槽内形成三维接收线圈（4）；电路板（3）上设有全波倍压和全波整流复合整流滤波电路模块、以及稳压电路模块；全波倍压和全波整流复合整流滤波电路模块包括由第一二极管（D1）、第二二极管（D2）、第三二极管（D3）、第四二极管（D4）组成的桥式整流电路，第三二极管（D3）的两端并联有第二电容（C2），第二二极管（D2）的两端并联有第三电容（C3）；方体外壳上开有出线孔（5），三维接收线圈（4）的引线接头穿过出线孔（5）与桥式整流电路的两个输入端相连，桥式整流电路的两个输出端之间并联有与地相连的第一电容（C1）；稳压电路模块包括并联于第一电容（C1）两端的由电阻（R）和第五二极管（D5）组成的串联支路；第五二极管（D5）的两端与位于方体外壳内的负载相连。
2.根据权利要求1所述的一种低频高压无线能量传输装置，其特征在于：所述上壳体（1）和下壳体（2）之间设有导电橡胶垫圈（6）。
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