CN208571720U - 一种球窝结构无线电力系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于无线供电技术领域，具体涉及一种球窝结构无线电力系统，包括发射端装置和接收端装置；所述发射端装置包括球头部，所述球头部为中空结构，所述球头部的空腔中设有至少一个发射端绕组；所述接收端装置包括球窝部，所述球窝部为双层中空结构，所述球窝部的空腔中设有与所述发射端绕组磁共振耦合的至少一个接收端绕组；所述发射端装置的球头部设置于所述接收端装置球窝部内。本实用新型提供的无线电力系统通过磁耦合技术实现将电能通过发射端装置的球头部传输到接收端装置的球窝部，消除了摩擦、触电的危险，提高了系统电能传输的灵活性；可以保证电气绝缘，不产生电火花，更加安全可靠。

Description

一种球窝结构无线电力系统

技术领域

本实用新型属于无线供电技术领域，具体涉及一种球窝结构无线电力系统。

背景技术

所谓无线供电技术就是借助磁场或电磁波进行能量传输的一种技术，无线供电技术采用电磁感应耦合的方式进行电能传输，消除了摩擦、触电的危险，提高了系统电能传输的灵活性。

无线供电传输系统多功能性好、可靠性高、安全性及使用寿命较高，加上无接触、无磨损的特性，能够满足多种不同条件下电工设备的用电需求，同时兼顾了信息传输功能的需求，尤其适用于那些空间受限或需要完全封闭的特殊应用场合。但是现有的无线供电传输系统存在裸漏的导体，能量传输的能力受环境因素的影响，且存在安全隐患。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种新的球窝结构无线电力系统，通过磁耦合技术将电能通过球状发射端无线传输到球窝状接收端，消除了摩擦、触电的危险，提高了系统电能传输的灵活性。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为一种球窝结构无线电力系统，包括发射端装置和接收端装置；所述发射端装置包括球头部，所述球头部为中空结构，所述球头部的空腔中设有至少一个发射端绕组；所述接收端装置包括球窝部，所述球窝部为双层中空结构，所述球窝部的空腔中设有与所述发射端绕组磁共振耦合的至少一个接收端绕组；所述发射端装置的球头部设置于所述接收端装置球窝部内。

进一步地，所述球头部的外壁与所述球窝部的内壁之间设有间隙，所述球头部铰接于所述球窝部内。

进一步地，所述发射端绕组包括多匝第一环形线圈，多匝第一环形线圈呈层叠状设置于所述球头部的空腔中。

进一步地，所述接收端绕组包括多匝第二环形线圈，多匝第二环形线圈呈层叠状设置于所述球窝部的空腔中。

进一步地，所述第一环形线圈的匝数与所述第二环形线圈的匝数相同。

更进一步地，所述第一环形线圈的两端分别与直流-交流转换器的一端和第一串联补偿电容器的一端相连接，所述直流-交流转换器的另一端与所述第一串联补偿电容器的另一端相连接。

更进一步地，所述第二环形线圈的两端分别与整流器的一端和第二串联补偿电容器的一端相连接，所述整流器的另一端与所述第二串联补偿电容器的另一端相连接。

进一步地，所述整流器与负载连接。

进一步地，所述球窝部的纵截面为优弧状。

更进一步地，所述球头部的纵截面为优弧状。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

（1）本实用新型提供的球窝结构无线电力系统通过磁耦合技术实现将电能通过发射端装置的球头部传输到接收端装置的球窝部，消除了摩擦、触电的危险，提高了系统电能传输的灵活性；

（2）本实用新型提供的球窝结构无线电力系统通过磁耦合技术实现电能无线传输，特别适用于那些不同部件之间需要相对的、独立运动的设备，不存在机械磨损和摩擦；

（3）本实用新型提供的球窝结构无线电力系统中由于其没有裸漏的导体存在，能量传输的能力不受环境因素的影响，且系统各部分之间相互独立，可以保证电气绝缘，且不产生电火花，更加安全可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型实施例提供的球窝结构无线电力系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的无线电力系统的发射端装置的示意图；

图3为本实用新型实施例提供的无线电力系统的接收端装置的示意图；

图4为本实用新型实施例提供的球窝结构无线电力系统的剖视图；

图5为本实用新型实施例提供的无线电力系统的电感耦合无线电力传输模型。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-图5所示，本实施例提供一种球窝结构无线电力系统，包括发射端装置和接收端装置；所述发射端装置包括球头部10，所述球头部10为中空结构，所述球头部10的空腔中设有至少一个发射端绕组；所述接收端装置包括球窝部20，所述球窝部20为双层中空结构，所述球窝部20的空腔中设有与所述发射端绕组磁共振耦合的至少一个接收端绕组；所述发射端装置的球头部10设置于所述接收端装置球窝部20内。本实施例中球窝部20为双层中空结构，中空的空腔中设有至少一个接收端绕组，同时球窝部20的开口朝向发射端装置的球形凹槽中可以容纳球头部10，球头部10与球窝部20相配合，发射端装置与接收端装置通过磁共振耦合方式进行能量无线传输。本实施例提供的球窝结构无线电力系统通过磁耦合技术实现将电能通过发射端装置的球头部传输到接收端装置的球窝部，消除了摩擦、触电的危险，提高了系统电能传输的灵活性。

进一步地，所述球头部10的外壁与所述球窝部20的内壁之间设有间隙，所述球头部10铰接于球窝部20内，且球头部10可在一定角度范围内旋转。本实施例中球头部10的外壁表面和球窝部20的内壁表面都是相对光滑的，可以保证球头部10在球窝部20的球形凹槽中时可以在一定角度范围内灵活自由旋转。

进一步地，所述球窝部20的纵截面为优弧状；所述球头部10的纵截面为优弧状。由于球窝部20的纵截面和球头部10的纵截面都是优弧形，这种球头部10和球窝部20相配合的结构，可以保证球头部10在球窝部20的球形凹槽中不脱落。

进一步地，所述发射端绕组包括多匝第一环形线圈L1，多匝第一环形线圈L1呈层叠状设置于所述球头部10的空腔中。

进一步地，所述接收端绕组包括多匝第二环形线圈L2，多匝第二环形线圈L2呈层叠状设置于所述球窝部20的空腔中。

进一步地，所述第一环形线圈L1的匝数与所述第二环形线圈L2的匝数相同。

如图4所示，本实施例中第一环形线圈L1设置于球头部10的空腔中，第二环形线圈L2设置于球窝部20的空腔中，且第一环形线圈L1与第二环形线圈L2同轴对齐布置，以保证谐振以及传输效率，且第一环形线圈L1与第二环形线圈L2不接触且距离固定不易发生改变，可以保证能量在二者之间的传输具有固定的效率。可以根据负载的应用性质和功率要求，对发射端绕组和接收端绕组的线圈的匝数和直径进行相应的设计，同时球头部10和球窝部20也做相应的调整，发射端装置和接收端装置之间的传输距离也会进行调整。

更进一步地，如图5所示，所述第一环形线圈L1的两端分别与直流-交流转换器30的一端和第一串联补偿电容器C3的一端相连接，所述直流-交流转换器30的另一端与所述第一串联补偿电容器C3的另一端相连接。电源对发射端装置供电，直流-交流转换器30直流电转换成交流电，第一环形线圈L1通交流电后会产生交变磁场。

进一步地，所述第二环形线圈L2的两端分别与整流器40的一端和第二串联补偿电容器C4的一端相连接，所述整流器40的另一端与所述第二串联补偿电容器C4的另一端相连接；所述整流器40与负载50连接。第二环形线圈L2与第一环形线圈L1磁耦合，交变磁场产生交流电，通过整流器转换成直流电，经过滤波后供给负载50。

如图5所示，本实施例中球头部10的第一环形线圈L1和球窝部20的第二环形线圈L2都与串联补偿电容器连接，以形成谐振频率与工作频率相同的谐振回路。在每个线圈中都使用电容器来形成谐振回路，当工作在接收器的谐振回路的谐振频率接近谐振回路的谐振频率时，在无线电能传输（WPT）中可以实现磁共振的高效率传输。可以从发射器线圈传输到接收器线圈的功率与工作频率，在发射端的线圈两端加上一个交变电压，磁芯中就会产生一个交变磁场，从而在输出端的线圈上就可以感应一个相同频率的交变电压，电能就能从输入电路传输至输出电路，从而达到无线传输电能的目的。当工作在谐振频率下，第一环形线圈L1和第二环形线圈L2发生谐振，完成电能的传输，这种无线电力系统具有更远的传输距离，并且通障性更好，发射端装置和接收端装置间的障碍物对系统的影响不大。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种球窝结构无线电力系统，其特征在于：包括发射端装置和接收端装置；所述发射端装置包括球头部（10），所述球头部（10）为中空结构，所述球头部（10）的空腔中设有至少一个发射端绕组；所述接收端装置包括球窝部（20），所述球窝部（20）为双层中空结构，所述球窝部（20）的空腔中设有与所述发射端绕组磁共振耦合的至少一个接收端绕组；所述发射端装置的球头部（10）设置于所述接收端装置球窝部（20）内。

2.如权利要求1所述的一种球窝结构无线电力系统，其特征在于：所述球头部（10）的外壁与所述球窝部（20）的内壁之间设有间隙，所述球头部（10）铰接于所述球窝部（20）内。

3.如权利要求1所述的一种球窝结构无线电力系统，其特征在于：所述发射端绕组包括多匝第一环形线圈（L1），多匝第一环形线圈（L1）呈层叠状设置于所述球头部（10）的空腔中。

4.如权利要求3所述的一种球窝结构无线电力系统，其特征在于：所述接收端绕组包括多匝第二环形线圈（L2），多匝第二环形线圈（L2）呈层叠状设置于所述球窝部（20）的空腔中。

5.如权利要求4所述的一种球窝结构无线电力系统，其特征在于：所述第一环形线圈（L1）的匝数与所述第二环形线圈（L2）的匝数相同。

6.如权利要求3所述的一种球窝结构无线电力系统，其特征在于：所述第一环形线圈（L1）的两端分别与直流-交流转换器（30）的一端和第一串联补偿电容器（C3）的一端相连接，所述直流-交流转换器（30）的另一端与所述第一串联补偿电容器（C3）的另一端相连接。

7.如权利要求4所述的一种球窝结构无线电力系统，其特征在于：所述第二环形线圈（L2）的两端分别与整流器（40）的一端和第二串联补偿电容器（C4）的一端相连接，所述整流器（40）的另一端与所述第二串联补偿电容器（C4）的另一端相连接。

8.如权利要求7所述的一种球窝结构无线电力系统，其特征在于：所述整流器（40）与负载（50）连接。

9.如权利要求1所述的一种球窝结构无线电力系统，其特征在于：所述球窝部（20）的纵截面为优弧状。

10.如权利要求9所述的一种球窝结构无线电力系统，其特征在于：所述球头部（10）的纵截面为优弧状。