一种无线输能充电装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电能量短距离输送技术领域，更为具体地讲，涉及一种无线输能充电装置，可用于电源、充电器、充电粧等设备。
【背景技术】
[0002]充电装置是一种常用的对储能介质进行输能的装置，包括手机充电器，电动车充电器等。而随着人们生活水平的提高，不用插接的充电装置，即无线输能充电装置也开始出现了。
[0003]现有的无线输能充电装置包括:无线电波式充电、磁场共振充电和电磁感应式充电。
[0004]无线电波式充电类似于早期使用的收音机，主要有电磁波发射装置和电磁波接收装置组成。电磁波发射装置发射电磁波，电磁波接收装置接收电磁波并检波，然后处理电能，对储能介质充电。其优点是充电范围广，然而缺点是充电效率低，电磁干扰严重。
[0005]磁场共振充电是相同频率，或者说在一个特定的频率上共振的输出和接收装置，可以交换彼此的能量，这是MIT(Massachusetts Institute of Technology，麻省理工学院)研究团队正在开展的一项研究，实验中使用直径达到50cm的线圈点亮了两米外的一盏60瓦灯泡。其优点是传输功率高，缺点是尺寸大，传输效率低。
[0006]电磁感应式充电利用两个线圈相互感应，从而在次级线圈中产生电流，将能量传输到接收端，该方法具有传输效率高的优点，但是存在严重的电磁干扰。
[0007]因此，研制实用的电磁干扰低、传输效率高、传输功率高的无线输能充电装置成为了一个研究热点。
【发明内容】
[0008]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电磁干扰低、传输效率高、传输功率高的无线输能充电装置。
[0009]为实现上述发明目的，本实用新型无线输能充电装置，其特征在于，包括:
[0010]喇叭天线，用于发射电磁波，喇叭天线的大小根据电磁波的频率高低及所能接受的电磁干扰程度选用；
[0011]超材料接收面，由周期排列的导体构成，单个导体大小是根据电磁波的工作频率计算设计获得，用于以较高的效率吸收频段电磁波；
[0012]喇叭天线朝向超材料接收面输出电磁波，而由超材料构成的接收面接收该电磁波，并转换成电能，用于对储能介质充电。
[0013]本实用新型的目的是这样实现的。
[0014]本实用新型无线输能充电装置，采用超材料作为能量接收和转换，喇叭天线将能量转换为电磁波，并将电磁波朝超声接收面发射，电磁波在空中以极低的损耗传输，当到达超材料接收面时被接收，并将电磁波转换为电能，实现对所需器件的储能介质充电或供电。
[0015]本实用新型利用喇叭天线作为能量输出结构，利用超材料作为能量接收结构，因而具有电磁干扰小、传输效率高、传输功率高的优点。这样，本实用新型具有较大的应用范围，可以用于对无人机的无线输能充电，从而使得无人机实现更长时间的空中停留，也可以用于对手机的无线输能充电，从而实现更快速，非插拔形式的充电。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型无线输能充电装置一种【具体实施方式】示意图；
[0017]图2是图1所示喇叭天线的五种【具体实施方式】示意图，其中，(a)为H面扇形喇叭天线，(b)为E面扇形喇叭天线，(C)为角锥形喇叭天线，(d)为角锥形喇叭天线，(e)为旋转抛物面形状的喇叭天线；
[0018]图3是图1所示超材料接收面的组成单元的结构示意图，其中，(a)为开口圆环状单元，(b)为柱状阵列，(C)为矩形环及开口矩形环单元。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本实用新型。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本实用新型的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
[0020]常规的输能充电装置都是通过变压器变压对储能装置进行充电，输能充电装置一端接电源，另一端接储能装置，这就使得带储能介质的设备在不接电源的情况下无法连续工作，而且其接电源充电时也必须距离电源较近，并且需要进行插拔操作，很不方便。
[0021]无线输能充电装置是一种新近发展的充电系统，主要包括无线电波式充电，磁场共振充电和电磁感应充电。然而现有的无线充电系统有着电磁干扰严重、传输效率低、传输功率低的缺点，严重影响了无线输能充电装置的应用。
[0022]在本实施例中，如图1所示，本实用新型无线输能充电装置包括喇叭天线1、超材料接收面2。其中，喇叭天线I用于发射电磁波，喇叭天线天线的大小根据电磁波的频率高低及所能接受的电磁干扰程度选用;超材料接收面2由周期排列的导体构成，单个导体大小是根据电磁波的工作频率计算设计获得，能够以较高的效率吸收频段电磁波。电磁波信号源产生电磁波，喇叭天线I朝向超材料接收面2将电磁波发射出去，其中，电磁波信号源可以是行波管，返波管，磁控管或速调管等。由超材料构成的接收面2接收该电磁波，并转换成电能，用于对储能介质充电。
[0023]本实用新型利用喇叭天线朝向超材料接收面输出电磁波，而由超材料构成的接收面接收该电磁波。喇叭天线具有增益高，传输功率高的优点(一般增益大于20dB，输出功率大于I千瓦)，故而在特定方向上能够传输较高的功率，而在其他方向干扰较少。由特定形状导体构成的超材料接收面，在设计合适的情况，具有较高的吸收效率(一般对应特定频率电磁波，吸收性能约_16dB)。所以本实用新型利用喇叭天线和超材料构成的无线输能充电装置能够实现传输功率高、传输效率高、电磁干扰小的无线输能充电。
[0024]进一步说明:本实用新型根据电磁波信号源需要发送的电磁波来设计喇叭天线和超材料接收面。喇叭天线的大小和形状由所需增益和干扰决定，超材料接收面的结构和排列方式由电磁波的频率决定，整个超材料接收面的大小根据接收效率所决定。喇叭天线将能量转换为电磁波，并将电磁波朝超材料接收面发射，电磁波在空中以极低的损耗传输，当到达超材料接收面时，由超材料接收面接收，并将电磁波转换为电能，实现对所需器件的的储能介质充电或供电。
[0025]在本实施例中，如图2所示喇叭天线可以是矩形、圆形或抛物线型口面，具体如图2
(a)为H面扇形喇机天线，(b)为E面扇形喇机天线，(C)为角锥形喇机天线，(d)为角锥形喇口八天线，(e)为旋转抛物面形状的喇叭天线.
[0026]—般情况下，电磁波频率越高，选用喇吧天线越小，而喇叭天线越大，电磁干扰越低。
[0027]超材料也称人工材料或左手材料，在本实施例中，如图3所示，它是可以是如3(a)所示的开口圆环状、如图3(b)所示的柱状阵列的周期排列的导体构成，该周期排列的导体可以突出，也可以埋于接收面中，单个导体大小是根据电磁波的工作频率计算设计获得，能够以较高的效率吸收频段电磁波。此外，还可以是如3(c)的矩形环(I)及开口矩形环单元⑵?⑶。
[0028]实施例1
[0029]采用角锥喇叭天线(口面宽40mm，高30mm)，发射I千瓦，35GHz电磁波，超材料接收面采用柱状阵列，柱高4mm，柱半径0.5mm，间距2mm，接收电磁波并将其转换为电能，驱动电动车。
[0030]实施例
[0031 ]采用抛物面天线(口面半径500mm)，发射5千瓦，2.4GHz电磁波，超材料接收面采用开口环状(内径2mm，外径4mm，开口 1mm)，接收电磁波并转换为电能，驱动无人机。
[0032]尽管上面对本实用新型说明性的【具体实施方式】进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于【具体实施方式】的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
【主权项】
1.一种无线输能充电装置，其特征在于，包括: 喇叭天线，用于发射电磁波，喇叭天线的大小根据发射电磁波的频率高低及所能接受的电磁干扰程度选用； 超材料接收面，由周期排列的导体构成，单个导体大小是根据电磁波的工作频率计算设计获得，用于以较高的效率吸收频段电磁波； 喇叭天线朝向超材料接收面输出电磁波，而由超材料接收面接收该电磁波，并转换成电能，用于对储能介质充电。2.根据权利要求1所述的无线输能充电装置，其特征在于，所述的喇叭天线是矩形、圆形或抛物线型口面。3.根据权利要求1所述的无线输能充电装置，其特征在于，所述的超材料接收面由开口圆环状柱状阵列的周期排列的导体构成，该周期排列的导体突出，或埋于超材料接收面中。
【专利摘要】本实用新型公开了一种无线输能充电装置，采用超材料作为能量接收和转换，喇叭天线将能量转换为电磁波，并将电磁波朝超声接收面发射，电磁波在空中以极低的损耗传输，当到达超材料接收面时被接收，并将电磁波转换为电能，实现对所需器件的储能介质充电或供电。本实用新型利用喇叭天线作为能量输出结构，利用超材料作为能量接收结构，因而具有电磁干扰小、传输效率高、传输功率高的优点。这样，本实用新型具有较大的应用范围，可以用于对无人机的无线输能充电，从而使得无人机实现更长时间的空中停留，也可以用于对手机的无线输能充电，从而实现更快速，非插拔形式的充电。
【IPC分类】H02J7/00, H02J50/20
【公开号】CN205385324
【申请号】CN201620163209
【发明人】王战亮, 魏元璋, 刘红伟, 宫玉彬, 魏彦玉, 段兆云, 黄华, 刘振帮
【申请人】电子科技大学
【公开日】2016年7月13日
【申请日】2016年3月3日