基于单共振线圈的无线电能传输系统的制作方法

本实用新型涉及无线电能传输技术领域，特指一种基于单共振线圈的无线电能传输系统。

背景技术：

无线电能传输系统在发展中经历了几个阶段：

最初的方案直接通过两个非共振线圈产生交变电磁场耦合感应式，虽然目前该方案(qi标准)是已实现量产，但其缺点也十分突出，一方面是传输距离非常近(不超过10mm)，另一方面该方法的能量传输效率不高(低于50％)。

随后由麻省理工学院marin教授提出的四线圈结构的磁共振方案，可以有效提升能量的传输距离，但其缺点也非常明显，由于两个共振线圈之间互感强，发生近场耦合作用，导致共振频率会发生劈裂，只是该方案只存在一个最佳的工作距离，其他距离下传输效率会大大下降。

现有的方案中为了保证较佳的电能传输效率，对于线圈所处的位置有较为严苛的条件，qi标准中线圈之间间距必须非常近，而磁共振方案中线圈之间相对位置必须固定。然而，在实际应用场景中有一大部分场景要求发射端和接收端有一定距离，但距离要求又不会太大(约0mm-50mm)，例如隔着一个台面或桌面厚度进行无线电能传输。对于上述场景，如果利用qi标准很难达到10mm以上的距离需求，如果利用双共振的系统，由于工作频率劈裂，接收端设备不能自由移位。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种基于单共振线圈的无线电能传输系统，可以解决现有的方案中为了保证较佳的电能传输效率，对于线圈所处的位置有较为严苛的条件的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本实用新型提供了一种基于单共振线圈的无线电能传输系统，包括：

发射端线圈，连接于一交流电源以发射电能信号；

接收端线圈，与所述发射端线圈磁场耦合以接收电能信号；

其中，所述发射端线圈为共振线圈、所述接收端线圈为非共振线圈，或所述发射端线圈为非共振线圈、所述接收端线圈为共振线圈。

本实用新型的有益效果是，采用将发射端线圈和接收端线圈中一个采用共振线圈、另一个采用非共振线圈而构成无线电能传输系统，由于有一个共振线圈的设置，本实用新型的系统较qi标准能具备更大的电能传输距离，且能够实现设备在一定范围内的自由移位。同时，由于本实用新型的系统只有一个共振线圈，使得本实用新型的无线电能传输系统只工作在一个确定的共振频率，从而避免发生现有无线电能传输系统中由于具有两个或以上共振频率才会发生的频率劈裂现象，及由频率劈裂现象带来的频率追踪问题。

本实用新型基于单共振线圈的无线电能传输系统的进一步改进在于，所述接收端线圈的尺寸小于等于所述发射端线圈的尺寸。

本实用新型基于单共振线圈的无线电能传输系统的进一步改进在于，所述接收端线圈的数量为两个或多个。

本实用新型基于单共振线圈的无线电能传输系统的进一步改进在于，所述共振线圈的共振频率为50khz至10mhz。

附图说明

图1为本实用新型基于单共振线圈的无线电能传输系统第一实施例的结构示意图。

图2为本实用新型基于单共振线圈的无线电能传输系统第一实施例中线圈位置关系的示意图。

图3为本实用新型基于单共振线圈的无线电能传输系统第二实施例的结构示意图。

图4为本实用新型基于单共振线圈的无线电能传输系统第二实施例中线圈位置关系的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1至图4所示，本实用新型基于单共振线圈的无线电能传输系统包括发射端线圈10和接收端线圈20。其中，发射端线圈10连接于一发射端电路内，该发射端电路内还连接有交流电源，通过发射端电路使交流电源为发射端线圈10供电并产生电能信号，发射端线圈10通电产生磁场以发射电能信号。接收端线圈20连接于一接收端电路内，该接收端电路内还连接有负载，接收端线圈20与发射端线圈10磁场耦合，从而接收发射端线圈10发射的电能信号，并将电能通过接收端电路传输给负载。

在第一实施例中，如图1和图2所示，发射端线圈10为共振线圈，发射端电路中设置电容，而接收端线圈20为非共振线圈，接收端电路中不设置电容。

在第二实施例中，如图3和图4所示，发射端线圈10为非共振线圈，发射端电路中不设置电容，而接收端线圈20为共振线圈，接收端电路中设置电容。

通过上述两种实施例的结构，一方面较qi标准能具备更大的电能传输距离，另一方面又避免了频率劈裂现象的发生，实现设备的自由移位。在保持较佳的效率的前提下，发射端线圈10与接收端线圈20之间的间距最小值为10mm、最大值为发射端线圈10与接收端线圈20中直径较小的线圈的直径。

较佳地，接收端线圈20的尺寸小于等于发射端线圈10的尺寸，且接收端线圈20的数量为两个或多个。由于接收端线圈20与发射端线圈10之间的距离在一定范围内均能保持较佳的效率，使得一个发射端线圈10可以将电能信号同时发射给两个或多个接收端线圈20。在保持较佳的效率的前提下，发射端线圈10与接收端线圈20之间的间距大于10mm且小于接收端线圈20的直径。

在工作时，交流电源通过发射端电路向发射端线圈10供电，使发射端线圈10上产生电流，继而使发射端线圈10与接收端线圈20产生磁场耦合，使接收端线圈20上产生电流，再通过接收端电路滤波稳压后将电能传输给负载设备。

本实用新型的有益效果是，采用将发射端线圈和接收端线圈中一个采用共振线圈、另一个采用非共振线圈而构成无线电能传输系统，由于有一个共振线圈的设置，本实用新型的系统较qi标准能具备更大的电能传输距离，且能够实现设备在一定范围内的自由移位。同时，由于本实用新型的系统只有一个共振线圈，使得本实用新型的无线电能传输系统只工作在一个确定的共振频率，从而避免发生现有无线电能传输系统中由于具有两个或以上共振频率才会发生的频率劈裂现象，及由频率劈裂现象带来的频率追踪问题，且使得本实用新型还能够同时对两个或多个负载设备进行充电。共振线圈的共振频率即为本实用新型无线电能传输系统的工作频率，通常为50khz至10mhz。

以上结合附图实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本实用新型做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本实用新型的限定，本实用新型将以所附权利要求书界定的范围作为本实用新型的保护范围。

技术特征：

1.一种基于单共振线圈的无线电能传输系统，其特征在于，包括：

发射端线圈，连接于一交流电源以发射电能信号；

接收端线圈，与所述发射端线圈磁场耦合以接收电能信号；

其中，所述发射端线圈为共振线圈、所述接收端线圈为非共振线圈，或所述发射端线圈为非共振线圈、所述接收端线圈为共振线圈。

2.如权利要求1所述的基于单共振线圈的无线电能传输系统，其特征在于，所述接收端线圈的尺寸小于等于所述发射端线圈的尺寸。

3.如权利要求2所述的基于单共振线圈的无线电能传输系统，其特征在于，所述接收端线圈的数量为两个或多个。

4.如权利要求1所述的基于单共振线圈的无线电能传输系统，其特征在于，所述共振线圈的共振频率为50khz至10mhz。

技术总结
本实用新型涉及一种基于单共振线圈的无线电能传输系统，包括发射端线圈，连接于一交流电源以发射电能信号；接收端线圈，与所述发射端线圈磁场耦合以接收电能信号；其中，所述发射端线圈为共振线圈、所述接收端线圈为非共振线圈，或所述发射端线圈为非共振线圈、所述接收端线圈为共振线圈。本实用新型的有益效果为，由于有一个共振线圈的设置，本实用新型的系统较Qi标准能具备更大的电能传输距离，且能够实现设备在一定范围内的自由移位。同时，由于本实用新型的系统只有一个共振线圈，使得本实用新型的无线电能传输系统只工作在一个确定的共振频率，从而避免由频率劈裂现象带来的频率追踪问题。

技术研发人员：李云辉;祝可嘉;江俊;卢杰
受保护的技术使用者：上海卡珀林智能科技有限公司
技术研发日：2019.08.15
技术公布日：2020.05.19