CN103368273A - 一种磁共振线圈装置以及无线能量传输系统 - Google Patents

一种磁共振线圈装置以及无线能量传输系统 Download PDF

Info

Publication number
CN103368273A
CN103368273A CN2012100933230A CN201210093323A CN103368273A CN 103368273 A CN103368273 A CN 103368273A CN 2012100933230 A CN2012100933230 A CN 2012100933230A CN 201210093323 A CN201210093323 A CN 201210093323A CN 103368273 A CN103368273 A CN 103368273A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coil
resonance coil
magnetic resonance
resonance
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2012100933230A
Other languages
English (en)
Inventor
刘若鹏
栾琳
郭洁
马伟涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kuang Chi Innovative Technology Ltd
Original Assignee
Kuang Chi Innovative Technology Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kuang Chi Innovative Technology Ltd filed Critical Kuang Chi Innovative Technology Ltd
Priority to CN2012100933230A priority Critical patent/CN103368273A/zh
Publication of CN103368273A publication Critical patent/CN103368273A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Near-Field Transmission Systems (AREA)

Abstract

本发明提供的磁共振线圈装置，包括共振线圈和信号线圈，通过将共振线圈和信号线圈集成设置在同一基板上，实现无线能量的发射或接收，具有结构简单，能实现具体产品应用的有益效果。同时，本发明基于该磁共振线圈装置还提供一种无线能量传输系统。

Description

一种磁共振线圈装置以及无线能量传输系统
【技术领域】
本发明涉及无线能量传输领域，具体地涉及一种基于磁共振原理的无线能量传输技术。
【背景技术】
目前，无线能量传输技术主要基于三种原理，分别是电磁感应式、磁共振式以及辐射式，电磁感应式(非接触感应式)电能传输电路的基本特征是原副边电路分离，原边电路与副边电路之间有一段空隙，通过磁场耦合感应相联系。电磁感应式的特点是：有较大气隙存在，使得原副边无电接触，弥补了传统接触式电能的固有缺陷；但是，较大气隙的存在也使得系统漏磁与激磁相当，甚至比激磁高；因此，基于磁感应技术的原因，充电线圈基板与接收线圈基板之间的实际有效充电空间距离大约为5mm，当两者之间的空间距离超过5mm时则无法进行充电工作。
磁共振式(又称WiTricity技术)是由麻省理工学院(MIT)物理系、电子工程、计算机科学系，以及军事奈米技术研究所(Institute for SoldierNanotechnologies)的研究人员提出的。系统采用两个相同频率的谐振物体产生很强的相互耦合，能量在两物体间交互，利用线圈及放置两端的平板电容器，共同组成谐振电路，实现能量的无线传输。2007年6月，来自麻省理工学院的研究人员通过电磁线圈实现了距离2米的60W电力的传输，他们采用了全新的思考方式，采用了两个能够实现共振的铜线圈，依靠共振进行能量的传输。由于整个系统结构组成复杂，具体产品设计难度较大，使得基于磁共振原理的无线能量传输系统只停留在实验阶段，尚不能形成具体的产品应用。
辐射式又分为无线电波式、微波方式、激光方式等，如，Powercast公司基于无线电波式研制出可以将无线电波转化成直流电的接收装置，可在约1米范围内为不同电子装置的电池充电。其缺点是能够传输的能量小，应用范围有限。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是：为磁共振无线能量传输提供一种结构简单、能实现具体产品应用的磁共振线圈装置，以及采用该磁共振线圈装置的无线能量传输系统。
本发明实现发明目的所采用的技术方案是，一种磁共振线圈装置，所述磁共振线圈装置包括基板、共振线圈以及信号线圈，所述共振线圈为平面螺绕线圈，所述信号线圈为单匝线圈，所述共振线圈和所述信号线圈均固定在所述基板上。
优选地，所述共振线圈的螺绕起点与螺绕终点之间连接设置有一电容。
优选地，所述共振线圈和所述信号线圈位于同一平面内。
具体地，所述信号线圈的尺寸小于所述共振线圈的内径。
具体地，所述共振线圈的外径小于所述信号线圈的尺寸。
本发明还提供一种无线能量传输系统，包括电源模块、信号激励电路、磁共振发射模块、设置在负载设备内的磁共振接收模块和接收电路，所述磁共振发射模块与所述磁共振接收模块之间通过共振场倏逝线的耦合进行能量传递，所述接收电路连接所述磁共振接收模块并为所述负载设备提供电能，
所述磁共振发射模块包括第一基板、第一共振线圈以及第一信号线圈，所述第一共振线圈为平面螺绕线圈，所述第一信号线圈为单匝线圈，所述第一共振线圈和所述第一信号线圈均固定在所述第一基板上；
所述磁共振接收模块包括第二基板、第二共振线圈以及第二信号线圈，所述第二共振线圈为平面螺绕线圈，所述第二信号线圈为单匝线圈，所述第二共振线圈和所述第二信号线圈均固定在所述第二基板上；
所述第一信号线圈连接所述信号激励电路的输出端，所述第二信号线圈连接所述接收电路的输入端。
优选地，所述第一共振线圈的螺绕起点与螺绕终点之间连接设置有第一电容，所述第二共振线圈的螺绕起点与螺绕终点之间连接设置有第二电容。
优选地，所述第一共振线圈和所述第一信号线圈位于同一平面内，所述第二共振线圈和所述第二信号线圈位于同一平面内。
具体地，所述第一信号线圈的尺寸小于所述第一共振线圈的内径，所述第二信号线圈的尺寸小于所述第二共振线圈的内径。
具体地，所述第一共振线圈的外径小于所述第一信号线圈的尺寸，所述第二共振线圈的外径小于所述第二信号线圈的尺寸。
本发明的有益效果是：本发明提供的磁共振线圈装置，包括共振线圈和信号线圈，通过将共振线圈和信号线圈集成设置在同一基板上，实现无线能量的发射或接收，具有结构简单，能实现具体产品应用的有益效果。同时，本发明基于该磁共振线圈装置还提供一种无线能量传输系统。
【附图说明】
图1，磁共振线圈装置的正面结构示意图。
图2，变形实施例磁共振线圈装置的正面结构示意图。
图3，无线能量传输系统的结构示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
本发明的磁共振线圈装置的正面结构示意图参看附图1，磁共振线圈装置包括基板1、共振线圈2以及信号线圈3，共振线圈2为平面螺绕线圈，信号线圈3为单匝线圈，共振线圈2和信号线圈3均固定在基板1上，具体制作工艺为：采用PCB工艺，以玻璃纤维增强环氧树脂材料作为基板1的基材，在基板1上通过电路印刷的方式制备共振线圈2和信号线圈3。
作为优选实施方式，信号线圈3的线圈平面与共振线圈2的螺绕平面设计为同一平面，信号线圈3通过馈线4引出，馈线4与共振线圈2不在同一平面内且与共振线圈2不相接触。
对于共振线圈2而言，其共振频率(也即固有频率)由螺绕线圈本身以及螺绕线之间的线间电容决定，螺绕线圈等效电感L，线间电容等效电容C，因此，根据共振频率的公式
Figure BDA0000149652560000031
通过对共振线圈2的螺绕圈数进行设置可调节等效电感L，同时，通过在共振线圈2的螺绕起点与螺绕终点之间连接设置有电容5，通过选择合适电容大小的电容5可实现对共振线圈2共振频率的调节。
本实施例中，信号线圈3的尺寸小于共振线圈2的内径，作为本实施例的变形，也可以设计为共振线圈2的外径小于信号线圈3的尺寸，变形实施例磁共振线圈装置的正面结构示意图参看附图2。
本发明还提供一种无线能量传输系统，无线能量传输系统的结构示意图参看附图3，包括电源模块6、信号激励电路7、磁共振发射模块8、设置在负载设备内的磁共振接收模块9和接收电路10，磁共振发射模块8与磁共振接收模块9之间通过共振场倏逝线的耦合进行能量传递，接收电路10连接磁共振接收模块9并为负载设备提供电能，磁共振发射模块8包括第一基板、第一共振线圈以及第一信号线圈，第一共振线圈为平面螺绕线圈，第一信号线圈为单匝线圈，第一共振线圈和第一信号线圈均固定在第一基板上；
磁共振接收模块9包括第二基板、第二共振线圈以及第二信号线圈，第二共振线圈为平面螺绕线圈，第二信号线圈为单匝线圈，第二共振线圈和第二信号线圈均固定在第二基板上；
磁共振发射模块8的第一信号线圈连接信号激励电路7的输出端，磁共振接收模块9的第二信号线圈连接接收电路10的输入端。
应当理解的是，作为本发明无线能量传输系统的磁共振发射模块8和磁共振接收模块9均为前述的磁共振线圈装置，对于前述磁共振线圈装置的各种具体实施例均可适用于本发明的无线能量传输系统，因此，对于磁共振发射模块8和磁共振接收模块9的各种变形，此处不再累述。
在上述实施例中，仅对本发明进行了示范性描述，但是本领域技术人员在阅读本专利申请后可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明进行各种修改。

Claims (10)

1.一种磁共振线圈装置，其特征在于：所述磁共振线圈装置包括基板、共振线圈以及信号线圈，所述共振线圈为平面螺绕线圈，所述信号线圈为单匝线圈，所述共振线圈和所述信号线圈均固定在所述基板上。
2.根据权利要求1所述的磁共振线圈装置，其特征在于：所述共振线圈的螺绕起点与螺绕终点之间连接设置有一电容。
3.根据权利要求1所述的磁共振线圈装置，其特征在于：所述共振线圈和所述信号线圈位于同一平面内。
4.根据权利要求1所述的磁共振线圈装置，其特征在于：所述信号线圈的尺寸小于所述共振线圈的内径。
5.根据权利要求1所述的磁共振线圈装置，其特征在于：所述共振线圈的外径小于所述信号线圈的尺寸。
6.一种无线能量传输系统，包括电源模块、信号激励电路、磁共振发射模块、设置在负载设备内的磁共振接收模块和接收电路，所述磁共振发射模块与所述磁共振接收模块之间通过共振场倏逝线的耦合进行能量传递，所述接收电路连接所述磁共振接收模块并为所述负载设备提供电能，其特征在于，
所述磁共振发射模块包括第一基板、第一共振线圈以及第一信号线圈，所述第一共振线圈为平面螺绕线圈，所述第一信号线圈为单匝线圈，所述第一共振线圈和所述第一信号线圈均固定在所述第一基板上；
所述磁共振接收模块包括第二基板、第二共振线圈以及第二信号线圈，所述第二共振线圈为平面螺绕线圈，所述第二信号线圈为单匝线圈，所述第二共振线圈和所述第二信号线圈均固定在所述第二基板上；
所述第一信号线圈连接所述信号激励电路的输出端，所述第二信号线圈连接所述接收电路的输入端。
7.根据权利要求6所述的无线能量传输系统，其特征在于：所述第一共振线圈的螺绕起点与螺绕终点之间连接设置有第一电容，所述第二共振线圈的螺绕起点与螺绕终点之间连接设置有第二电容。
8.根据权利要求6所述的无线能量传输系统，其特征在于：所述第一共振线圈和所述第一信号线圈位于同一平面内，所述第二共振线圈和所述第二信号线圈位于同一平面内。
9.根据权利要求6所述的无线能量传输系统，其特征在于：所述第一信号线圈的尺寸小于所述第一共振线圈的内径，所述第二信号线圈的尺寸小于所述第二共振线圈的内径。
10.根据权利要求6所述的无线能量传输系统，其特征在于：所述第一共振线圈的外径小于所述第一信号线圈的尺寸，所述第二共振线圈的外径小于所述第二信号线圈的尺寸。
CN2012100933230A 2012-03-31 2012-03-31 一种磁共振线圈装置以及无线能量传输系统 Pending CN103368273A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012100933230A CN103368273A (zh) 2012-03-31 2012-03-31 一种磁共振线圈装置以及无线能量传输系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012100933230A CN103368273A (zh) 2012-03-31 2012-03-31 一种磁共振线圈装置以及无线能量传输系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103368273A true CN103368273A (zh) 2013-10-23

Family

ID=49369038

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012100933230A Pending CN103368273A (zh) 2012-03-31 2012-03-31 一种磁共振线圈装置以及无线能量传输系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103368273A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103915916A (zh) * 2014-04-23 2014-07-09 慈溪市源顺光电科技有限公司 基于平面磁谐振耦合线圈结构的磁共振无线电能传输装置
CN103928991A (zh) * 2014-04-23 2014-07-16 慈溪市源顺光电科技有限公司 基于pcb谐振耦合线圈结构的磁共振无线电能传输装置
CN104104158A (zh) * 2014-06-26 2014-10-15 南京信息工程大学 一种平面无线输电装置
CN104362767A (zh) * 2014-10-16 2015-02-18 同济大学 磁场强度与场分布调控效应的无线充电平面

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1925074A (zh) * 2005-08-29 2007-03-07 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 电感耦合线圈及其电感耦合等离子体装置
CN101582322A (zh) * 2008-05-12 2009-11-18 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 一种电感耦合线圈及采用该耦合线圈的等离子体处理装置
CN201478847U (zh) * 2009-09-02 2010-05-19 北京华旗资讯数码科技有限公司 一种无线充电装置
CN102227860A (zh) * 2008-12-01 2011-10-26 株式会社丰田自动织机 非接触电力传输装置及其设计方法
JP2012060850A (ja) * 2010-09-13 2012-03-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 共鳴型無線電力伝送装置および共鳴型無線電力伝送方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1925074A (zh) * 2005-08-29 2007-03-07 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 电感耦合线圈及其电感耦合等离子体装置
CN101582322A (zh) * 2008-05-12 2009-11-18 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 一种电感耦合线圈及采用该耦合线圈的等离子体处理装置
CN102227860A (zh) * 2008-12-01 2011-10-26 株式会社丰田自动织机 非接触电力传输装置及其设计方法
CN201478847U (zh) * 2009-09-02 2010-05-19 北京华旗资讯数码科技有限公司 一种无线充电装置
JP2012060850A (ja) * 2010-09-13 2012-03-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 共鳴型無線電力伝送装置および共鳴型無線電力伝送方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103915916A (zh) * 2014-04-23 2014-07-09 慈溪市源顺光电科技有限公司 基于平面磁谐振耦合线圈结构的磁共振无线电能传输装置
CN103928991A (zh) * 2014-04-23 2014-07-16 慈溪市源顺光电科技有限公司 基于pcb谐振耦合线圈结构的磁共振无线电能传输装置
CN104104158A (zh) * 2014-06-26 2014-10-15 南京信息工程大学 一种平面无线输电装置
CN104362767A (zh) * 2014-10-16 2015-02-18 同济大学 磁场强度与场分布调控效应的无线充电平面

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102647029B (zh) 一种无线能量传输系统
CN101849342B (zh) 无线功率磁谐振器中的高效率和功率转移
US8598744B2 (en) Apparatus for transmitting and receiving wireless energy using meta-material structures having negative refractive index
CN105405578B (zh) 壳体及包括该壳体的电子装置
KR20130099576A (ko) 무선 전력 전송 장치
CN103296767A (zh) 一种无线能量传输系统
CN103296776A (zh) 一种无线能量传输系统
CN106256069A (zh) 无线电力中继装置以及无线电力传输系统
CN103296769A (zh) 一种无线能量传输系统
Choi et al. Analysis on transmission efficiency of wireless energy transmission resonator based on magnetic resonance
CN103368273A (zh) 一种磁共振线圈装置以及无线能量传输系统
CN102496786A (zh) 一种基于近场耦合的小型化螺旋天线系统
CN103928991A (zh) 基于pcb谐振耦合线圈结构的磁共振无线电能传输装置
CN103296766A (zh) 一种无线能量传输系统
CN107370252B (zh) 无线互充装置及无线充电装置
CN103366916A (zh) 一种无线能量接收线圈及无线能量传输系统
CN203813469U (zh) 用于批量充电的无线充电设备及其无线充电线圈
KR20130123857A (ko) 무선전력 송전장치 및 무선전력 수전장치
CN103296781A (zh) 一种无线能量传输系统
Jolani et al. A novel planar wireless power transfer system with strong coupled magnetic resonances
CN103296778A (zh) 一种无线能量传输系统
CN103368272A (zh) 一种无线能量传输系统
KR102291717B1 (ko) 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기
CN103545941A (zh) 点对点协同工作无线充电耦合器
Ranum et al. Development of wireless power transfer receiver for mobile device charging

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20131023