CN110112835A - 频率可重构四线圈结构磁耦合谐振式无线能量传输系统 - Google Patents
频率可重构四线圈结构磁耦合谐振式无线能量传输系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110112835A CN110112835A CN201910411888.0A CN201910411888A CN110112835A CN 110112835 A CN110112835 A CN 110112835A CN 201910411888 A CN201910411888 A CN 201910411888A CN 110112835 A CN110112835 A CN 110112835A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coil
- wireless energy
- loop
- primary
- multiselect
- 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
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 31
- 238000010276 construction Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
- H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/40—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Near-Field Transmission Systems (AREA)
Abstract
本发明公开了一种频率可重构四线圈结构磁耦合谐振式无线能量传输系统，其包括：一馈电线圈，通过第一多选一选择开关连接至频率可调交流电源。一初级谐振线圈和一次级谐振线圈，所述初级和次级谐振线圈两端分别连接一电容。一负载线圈，通过第二多选一选择开关连接至负载，为负载供电。其中所述馈电线圈和所述初级谐振线圈之间及所述次级谐振线圈和所述负载线圈之间通过电磁感应进行无线能量传输，所述初次级谐振线圈之间通过磁耦合共振进行无线能量传输。本发明能够为不同频率的负载选择性高效无线供电，系统无线能量传输效率在70％以上，提高能量利用率，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，极大方便用户的使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种无线能量传输系统，尤其涉及一种频率可重构四线圈结构磁耦合谐振式无线能量传输系统。
背景技术
电子产品的快速发展极大便利和丰富了人类生活，传统有线能量传输存在不安全性、成本高及布线麻烦等弊端，已经不能满足各种电子产品的供电需求。无线能量传输技术由于其在消费电子产品、便携式设备、机器人、电动汽车等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，有着广阔的市场需求。
传统的四线圈结构磁耦合谐振式无线能量传输技术应用比较广泛，但其仅能实现对单一频率的负载进行无线供电。当需要对多个不同频率的电子产品进行无线供电时，就需要多个无线能量传输系统，极大的增加了成本，浪费空间而且不方便用户的使用。
发明内容
本发明针对以上现有技术的不足，提出了频率可重构四线圈结构磁耦合谐振式无线能量传输系统。本发明通过开关控制使系统具有频率可重构功能，能够对不同频率的负载进行选择性高效无线供电，具有成本低、通用性强及高效可靠的优点。
本发明采用如下技术方案：
一种频率可重构四线圈结构磁耦合谐振式无线能量传输系统，其特征在于包括：一馈电线圈，所述馈电线圈通过第一多选一选择开关连接至频率可调交流电源。一初级谐振线圈和一次级谐振线圈，所述初级和次级谐振线圈两端分别连接一电容。一负载线圈，所述负载线圈通过第二多选一选择开关连接至负载，为负载供电。
所述馈电线圈、所述初次级谐振线圈和所述负载线圈均为方形或圆形平面螺旋线圈，所述馈电线圈和所述初级谐振线圈之间及所述次级谐振线圈和所述负载线圈之间通过电磁感应进行无线能量传输，所述初次级谐振线圈之间通过磁耦合共振进行无线能量传输。
进一步，所述馈电线圈含有多个端点，其中一端固定连接至频率可调电源，其余端点均连接至第一多选一选择开关。
进一步，所述初次级谐振线圈只有一个端口，所述初次级谐振线圈端口处连接电容对系统进行阻抗匹配。
进一步，所述负载线圈含有多个端点，其中一端固定连接至负载，其余端点均连接至第二多选一选择开关。
进一步，所述第一多选一选择开关/第二多选一选择开关选择连接馈电线圈/负载线圈不同的端点使馈电线圈/负载线圈用于无线能量传输的形状和大小不同。
进一步，通过所述第一多选一选择开关/第二多选一选择开关对所述馈电线圈/负载线圈不同端点的选择使系统能够对不同频率的负载进行无线能量传输。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果为：本发明通过所述第一多选一选择开关/第二多选一选择开关对所述馈电线圈/负载线圈不同端点的选择使系统能够对不同频率的负载进行无线能量传输。系统无线能量传输效率在70％以上，提高能量的利用率，方便用户的使用，大大降低了成本。
附图说明
图1为本发明实施例所述频率可重构四线圈结构磁耦合谐振式无线能量传输系统中馈电线圈和负载线圈结构示意图。
图2为本发明实施例所述频率可重构四线圈结构磁耦合谐振式无线能量传输系统中初次级谐振线圈结构示意图。
图3为本发明实施例提供的频率可重构四线圈结构磁耦合谐振式无线能量传输系统的结构示意图。
图4为本发明实施例提供的频率可重构四线圈结构磁耦合谐振式无线能量传输系统的无线能量传输效率随谐振频率变化曲线。
主要元件符号说明：
| 无线能量传输系统 | 10 |
| 交流电源 | 100 |
| 馈电线圈 | 110 |
| 初级谐振线圈 | 120 |
| 次级谐振线圈 | 130 |
| 负载线圈 | 140 |
| 负载 | 150 |
| 四选一选择开关 | 160 |
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施例中频率可重构四线圈结构磁耦合谐振式无线能量传输系统进行清楚、完整地描述。
请参阅图3，本发明实施例提供一种频率可重构四线圈结构磁耦合谐振式无线能量传输系统10。所述频率可重构四线圈结构磁耦合谐振式无线能量传输系统10包括一交流电源100，一馈电线圈110，一初级谐振线圈120，一次级谐振线圈130，一负载线圈140，一负载150，两个四选一选择开关160(分别命名为第一四选一选择开关、第二四选一选择开关，分别连接交流电源与负载)。在其它实施例中，也可采用其它多选一选择开关，如三选一、五选一等等。
所述频率可重构四线圈结构磁耦合谐振式无线能量传输系统10具有对称性，所述馈电线圈110和负载线圈140相同，其结构示意图如图1所示，所述初级谐振线圈120和次级谐振线圈130相同，其结构示意图如图2所示，所述馈电线圈110用于实现向外发射电能，所述初级谐振线圈120通过电磁感应接收所述馈电线圈110发射的电能，所述初级谐振线圈120和所述次级谐振线圈130通过磁耦合谐共振实现无线能量传输，所述负载线圈140通过电磁感应接收次级谐振线圈130的能量，并将电能传递给负载150供电。所述初级谐振线圈120和所述次级谐振线圈130两端口分别接一电容用于对系统进行阻抗匹配。
所述系统谐振频率与所述交流电源100工作频率相同。所述初级谐振线圈120与所述次级谐振线圈130平面螺旋线圈大小形状可以不同，所述馈电线圈110与所述负载线圈140平面螺旋线圈大小形状可以不同，优选地，所述初级谐振线圈120与所述次级谐振线圈130平面螺旋线圈大小形状相同，所述馈电线圈110与所述负载线圈140平面螺旋线圈大小形状相同。所述初级谐振线圈120与所述次级谐振线圈130及所述馈电线圈110与所述负载线圈140平面螺旋线圈缠绕方式不限，可以为单层或多层。所述初级谐振线圈120与所述次级谐振线圈130及所述馈电线圈110与所述负载线圈140平面螺旋线圈匝数不限，可根据需要选择。本实施例中所述初级谐振线圈120与所述次级谐振线圈130及所述馈电线圈110与所述负载线圈140平面螺旋线圈单层且匝数均为4匝。所述初级谐振线圈120与所述次级谐振线圈130及所述馈电线圈110与所述负载线圈140是由铜线绕制而成的平面方形螺旋线圈。
本实施例中所述频率可重构四线圈结构磁耦合谐振式无线能量传输系统10在工作时，所述四选一选择开关160通过对所述馈电线圈110与所述负载线圈140的端点进行选择，使所述馈电线圈110与所述负载线圈140用于无线能量传输系统的形状和大小不同。如图3所示，本实施例中通过所述四选一选择开关160选择端点1、端点2、端点3和端点4，使系统具有四种工作频率，所述馈电线圈110通过所述第一四选一选择开关160与所述交流电源100相连，所述负载线圈140通过所述第二四选一选择开关160与所述负载150相连接，所述交流电源100为所述馈电线圈110供电，所述馈电线圈110与所述初级谐振线圈120之间以及所述次级谐振线圈130和所述负载线圈140之间通过电磁感应进行无线能量传输，所述初级谐振线圈120和所述次级谐振线圈130通过磁耦合共振进行无线能量传输，所述负载线圈140为所述负载150供电。
所述四选一选择开关160分别选择端点1、端点2、端点3和端点4时，所述频率可重构四线圈结构磁耦合谐振式无线能量传输系统10谐振频率分别为13MHz、14MHz、15MHz和16MHz，其对应的传输效率随系统谐振频率的变化曲线如图4所示。
显然，以上所描述的实施例仅是本发明一个实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (7)
1.一种频率可重构四线圈结构磁耦合谐振式无线能量传输系统，其特征在于包括：一馈电线圈，所述馈电线圈通过第一多选一选择开关连接至频率可调交流电源；
一初级谐振线圈和一次级谐振线圈，所述初级和次级谐振线圈两端分别连接一电容；
一负载线圈，所述负载线圈通过第二多选一选择开关连接至负载，为负载供电。
2.根据权利要求1所述的频率可重构四线圈结构磁耦合谐振式无线能量传输系统，其特征在于，所述馈电线圈、所述初次级谐振线圈和所述负载线圈均为方形或圆形平面螺旋线圈，所述馈电线圈和所述初级谐振线圈之间及所述次级谐振线圈和所述负载线圈之间通过电磁感应进行无线能量传输，所述初次级谐振线圈之间通过磁耦合共振进行无线能量传输。
3.根据权利要求1所述的频率可重构四线圈结构磁耦合谐振式无线能量传输系统，其特征在于，所述馈电线圈含有多个端点，其中一端固定连接至频率可调电源，其余端点均连接至第一多选一选择开关。
4.据权利要求1所述的频率可重构四线圈结构磁耦合谐振式无线能量传输系统，其特征在于，所述初次级谐振线圈只有一个端口，所述初次级谐振线圈端口处连接电容对系统进行阻抗匹配。
5.根据权利要求1所述的频率可重构四线圈结构磁耦合谐振式无线能量传输系统，其特征在于，所述负载线圈含有多个端点，其中一端固定连接至负载，其余端点均连接至第二多选一选择开关。
6.根据权利要求1所述的频率可重构四线圈结构磁耦合谐振式无线能量传输系统，其特征在于，所述第一多选一选择开关/第二多选一选择开关选择连接馈电线圈/负载线圈不同的端点使馈电线圈/负载线圈用于无线能量传输的形状和大小不同。
7.根据权利要求1所述的频率可重构四线圈结构磁耦合谐振式无线能量传输系统，其特征在于，通过所述第一多选一选择开关/第二多选一选择开关对所述馈电线圈/负载线圈不同端点的选择使系统能够对不同频率的负载进行无线能量传输。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910411888.0A CN110112835A (zh) | 2019-05-16 | 2019-05-16 | 频率可重构四线圈结构磁耦合谐振式无线能量传输系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910411888.0A CN110112835A (zh) | 2019-05-16 | 2019-05-16 | 频率可重构四线圈结构磁耦合谐振式无线能量传输系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110112835A true CN110112835A (zh) | 2019-08-09 |
Family
ID=67490693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910411888.0A Pending CN110112835A (zh) | 2019-05-16 | 2019-05-16 | 频率可重构四线圈结构磁耦合谐振式无线能量传输系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110112835A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112436578A (zh) * | 2020-12-04 | 2021-03-02 | 中南大学湘雅三医院 | 一种频率可重构的磁耦合谐振式无线充电系统及充电方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070115086A1 (en) * | 2005-11-17 | 2007-05-24 | Cairo Molins Josep I | Multilayer circuit with variable inductor, and method of manufacturing it |
| CN102122848A (zh) * | 2010-01-08 | 2011-07-13 | 索尼公司 | 供电装置、受电装置以及无线供电系统 |
| CN102414957A (zh) * | 2010-03-30 | 2012-04-11 | 松下电器产业株式会社 | 无线电力传输系统 |
| CN102593959A (zh) * | 2011-01-06 | 2012-07-18 | 株式会社丰田自动织机 | 非接触式电力传输设备及用于其的电力传输方法 |
| CN105074850A (zh) * | 2013-02-19 | 2015-11-18 | 矢崎总业株式会社 | 电磁感应线圈 |
| CN106981933A (zh) * | 2017-04-25 | 2017-07-25 | 东北大学 | 无线电能传输系统及基于距离自适应的驱动线圈配置方法 |
-
2019
- 2019-05-16 CN CN201910411888.0A patent/CN110112835A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070115086A1 (en) * | 2005-11-17 | 2007-05-24 | Cairo Molins Josep I | Multilayer circuit with variable inductor, and method of manufacturing it |
| CN102122848A (zh) * | 2010-01-08 | 2011-07-13 | 索尼公司 | 供电装置、受电装置以及无线供电系统 |
| CN102414957A (zh) * | 2010-03-30 | 2012-04-11 | 松下电器产业株式会社 | 无线电力传输系统 |
| CN102593959A (zh) * | 2011-01-06 | 2012-07-18 | 株式会社丰田自动织机 | 非接触式电力传输设备及用于其的电力传输方法 |
| CN105074850A (zh) * | 2013-02-19 | 2015-11-18 | 矢崎总业株式会社 | 电磁感应线圈 |
| CN106981933A (zh) * | 2017-04-25 | 2017-07-25 | 东北大学 | 无线电能传输系统及基于距离自适应的驱动线圈配置方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112436578A (zh) * | 2020-12-04 | 2021-03-02 | 中南大学湘雅三医院 | 一种频率可重构的磁耦合谐振式无线充电系统及充电方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10027377B2 (en) | Wireless power supply apparatus | |
| CN102918748B (zh) | 无线电力传输装置 | |
| EP2787517B1 (en) | Wireless power repeater | |
| CN112448487B (zh) | 一种用于磁共振耦合无线电能传输系统的收发天线结构 | |
| CN106505643B (zh) | 非接触电力供给装置 | |
| JP6757854B2 (ja) | 電力のワイヤレス伝送のためのシステム | |
| CN103560562B (zh) | 位置自适应无线充电耦合器 | |
| CN106972647A (zh) | 一种提高动态无线充电平均效率的方法 | |
| CN106849383B (zh) | 垂直型电力传输方式的无线电力传输及充电装置 | |
| CN103346624B (zh) | 能够自动控制的多负载无线能量传输装置 | |
| CN202602382U (zh) | 一种无线电能传输系统 | |
| WO2014157029A1 (ja) | ワイヤレス給電装置 | |
| CN202524175U (zh) | 三维无线电源 | |
| CN110112835A (zh) | 频率可重构四线圈结构磁耦合谐振式无线能量传输系统 | |
| CN110011430A (zh) | 一种磁耦合谐振式无线能量传输系统及其使用方法 | |
| CN108987079A (zh) | 无线电能传输多向发射三维线圈及无线电能传输系统 | |
| CN110112834A (zh) | 全向型磁耦合谐振式无线能量传输发射、接收装置及系统 | |
| CN207021781U (zh) | 一种无线电能传输技术的单端重组线圈结构 | |
| CN201666518U (zh) | 超导线圈磁耦合共振传输电能的照明系统 | |
| JP2020537483A (ja) | 電気エネルギーを伝送するための共振回路 | |
| CN205489579U (zh) | 一种创新性的手机充电底座 | |
| CN208489700U (zh) | 一种混合中继的无线能量传输装置 | |
| CN210380393U (zh) | 一种可折叠的磁谐振耦合无线电能传输系统的收发天线 | |
| CN204089274U (zh) | 一种无线充电装置 | |
| CN208142011U (zh) | 一种基于磁谐振耦合无线电能传输系统的收发线圈结构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190809 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |