CN212258543U - 具有有源屏蔽的无线充电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种具有有源屏蔽的无线充电系统，在原无线充电系统中增加磁场检测机构、有源屏蔽机构和微控制器，有源屏蔽机构由屏蔽线圈、补偿电容和激励电源串联组成，磁场检测机构检测无线充电系统周围磁场强度，并将磁感应强度值发送给微控制器，微控制器输出实时电压控制信号到高频电源和有源屏蔽机构的激励电源。发射机构螺旋形平面线圈、接收机构螺旋形平面线圈和有源屏蔽机构的屏蔽线圈形成的空间磁场互相作用，将无线充电系统外漏的大部分磁场屏蔽掉。系统结构较为简单，成本较低；在不影响系统传输性能的情况下，实现外部磁场的屏蔽；屏蔽效果良好。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种充电技术，特别涉及一种具有有源屏蔽的无线充电系统。
背景技术
随着无线充电技术的发展，其安全性正受到大家越来越多的关注。由于高强度磁场可能对人体健康构成威胁，并可能干扰电子电路，因此降低或消除磁场的危害是一个十分重要的课题。
因此，在设计高效的WPT(无线充电)系统时，除了需要提高系统传输性能外，另一个主要任务是减小外部磁场：1)符合电磁兼容性标准，避免电子设备中的电磁干扰；2)低于与保护人类电磁场接触有关的电磁场安全极限。
发明内容
本实用新型是针对无线充电技术电磁干扰要求的问题，提出了一种具有有源屏蔽的无线充电系统，在保证系统传输功率，传输效率不受影响的情况下，减少了对电子电路的干扰，降低甚至消除磁场对人体健康的潜在危害。
本实用新型的技术方案为：一种具有有源屏蔽的无线充电系统，包括高频电源、发射机构、接收机构和负载,发射机构和接收机构均由补偿电容和螺旋形平面线圈串联组成，高频电源输出的正弦交流电能经过发射机构发射出的能量通过空气耦合送入接收机构，接收机构接收电能送负载，还包括磁场检测机构、有源屏蔽机构和微控制器，有源屏蔽机构由屏蔽线圈、补偿电容和激励电源串联组成，磁场检测机构检测无线充电系统周围线圈磁场强度，并将磁感应强度值发送给微控制器，微控制器输出实时电压控制信号到高频电源和有源屏蔽机构的激励电源，所述无线充电系统周围指以发射机构和接收机构的螺旋形平面线圈几何中心连线中点为圆心，半径为螺旋形平面线圈半径1.5倍处。
所述有源屏蔽机构的屏蔽线圈由两个完全相同的半环形单匝线圈对称平铺，两半环形单匝线圈对称平铺后中间形成一有对称狭缝的圆，发射机构螺旋形平面线圈和接收机构螺旋形平面线圈所形成的平面正对，并置于对称狭缝的圆的正中间，两螺旋形平面线圈的平面与屏蔽线圈所处平面平行，两螺旋形平面线圈的平面置于屏蔽线圈所处平面的对称两侧。
所述接收机构螺旋形平面线圈、屏蔽线圈、发射机构螺旋形平面线圈两两平行放置，每个平面依次间隔直线距离为5-10厘米。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型具有有源屏蔽的无线充电系统，系统结构较为简单，成本较低；在不影响系统传输性能的情况下，实现外部磁场的屏蔽；屏蔽效果良好。
附图说明
图1本实用新型具有有源屏蔽的无线充电系统整体结构示意图；
图2本实用新型具有有源屏蔽的无线充电系统的等效电路图；
图3本实用新型具有有源屏蔽的无线充电系统中各线圈空间分布示意图；
图4本实用新型具有有源屏蔽的无线充电系统中各线圈俯视图；
图5本实用新型具有有源屏蔽的无线充电系统中各线圈正视图。
具体实施方式
如图1所示具有有源屏蔽的无线充电系统整体结构示意图，包括高频电源、发射机构、接收机构、负载、磁场检测机构、有源屏蔽机构和微控制器。高频电源为系统提供频率为10k-10M Hz的正弦交流电能。发射机构由补偿电容和螺旋形平面线圈串联组成，与高频电源连接，并与接收机构通过空气耦合，实现能量传输。接收机构由补偿电容和螺旋形平面线圈串联组成。接收机构接负载。负载为交流负载或经整流后的直流负载。磁场检测机构为磁探针，用于检测无线充电系统周围磁场强度(所述无线充电系统周围指以发射机构和接收机构的螺旋形平面线圈几何中心连线中点为圆心，半径为螺旋形平面线圈半径1.5倍处)，并将磁感应强度值发送给微控制器。有源屏蔽机构由屏蔽线圈、补偿电容和激励电源串联组成。激励电源为受控电压源。微控制器内置对应算法，根据检测到的无线充电系统周围磁场强度B，实时给高频电源及有源屏蔽机构的激励电源发送电压控制信号。如图2所示具有有源屏蔽的无线充电系统的等效电路图，发射机构螺旋形平面线圈、接收机构螺旋形平面线圈和有源屏蔽机构的屏蔽线圈形成的空间磁场互相作用，将无线充电系统外漏的大部分磁场屏蔽掉。
如图3、4、5所示具有有源屏蔽的无线充电系统中各线圈结构示意图，有源屏蔽机构的屏蔽线圈由两个完全相同的半环形单匝线圈对称平铺，两半环形单匝线圈对称平铺后中间形成一有对称狭缝的圆，发射机构螺旋形平面线圈和接收机构螺旋形平面线圈所形成的平面正对，并置于对称狭缝的圆的正中间，两螺旋形平面线圈的平面与屏蔽线圈所处平面平行，两螺旋形平面线圈的平面置于屏蔽线圈所处平面的对称两侧。
微控制器型号为DSP28335，接收探针检测的磁场强度，根据不同的磁场强度，实时调整高频电源及激励电源发送电压控制信号。接收线圈、屏蔽线圈、发射线圈两两平行放置，每个平面依次间隔直线距离为5-10厘米，屏蔽线圈位于接收线圈和发射线圈中间。
Claims (3)
1.一种具有有源屏蔽的无线充电系统，包括高频电源、发射机构、接收机构和负载,发射机构和接收机构均由补偿电容和螺旋形平面线圈串联组成，高频电源输出的正弦交流电能经过发射机构发射出的能量通过空气耦合送入接收机构，接收机构接收电能送负载，其特征在于，还包括磁场检测机构、有源屏蔽机构和微控制器，有源屏蔽机构由屏蔽线圈、补偿电容和激励电源串联组成，磁场检测机构检测无线充电系统周围线圈磁场强度，并将磁感应强度值发送给微控制器，微控制器输出实时电压控制信号到高频电源和有源屏蔽机构的激励电源，所述无线充电系统周围指以发射机构和接收机构的螺旋形平面线圈几何中心连线中点为圆心，半径为螺旋形平面线圈半径1.5倍处。
2.根据权利要求1所述具有有源屏蔽的无线充电系统，其特征在于，所述有源屏蔽机构的屏蔽线圈由两个完全相同的半环形单匝线圈对称平铺，两半环形单匝线圈对称平铺后中间形成一有对称狭缝的圆，发射机构螺旋形平面线圈和接收机构螺旋形平面线圈所形成的平面正对，并置于对称狭缝的圆的正中间，两螺旋形平面线圈的平面与屏蔽线圈所处平面平行，两螺旋形平面线圈的平面置于屏蔽线圈所处平面的对称两侧。
3.根据权利要求2所述具有有源屏蔽的无线充电系统，其特征在于，所述接收机构螺旋形平面线圈、屏蔽线圈、发射机构螺旋形平面线圈两两平行放置，每个平面依次间隔直线距离为5-10厘米。
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|---|---|---|---|---|
| CN113328536A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-08-31 | 哈尔滨工业大学 | 多中继无线能量及数据协同传输系统 |
| CN113436867A (zh) * | 2021-07-14 | 2021-09-24 | 上海电机学院 | 一种用于电动汽车无线充电的磁屏蔽线圈组件 |
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| CN113436867A (zh) * | 2021-07-14 | 2021-09-24 | 上海电机学院 | 一种用于电动汽车无线充电的磁屏蔽线圈组件 |
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