一种四线圈电磁谐振式的无线能量传输结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及能量传输领域，尤其是一种四线圈电磁谐振式的无线能量传输结 构。
【背景技术】
[0002] 采用导线传送电能的输电方式虽然具有线路连接简单、传送效率高的优势，但也 存在W下缺点；（1)传输导线破皮容易引起短路故障；（2)插座与插头的接触摩擦容易生火 而引起火灾，给石油、化工等特殊行业留下安全隐患；(3)对于封闭的环境、孤立的岛蜗或 工作于山头的基站，导线连接困难，难W实现有线电能的传输。可见有线能量传输存在许多 问题，比如不够安全、灵活性差、应用环境受限和占用资源等。如果能W非导线连接的方式 实现能量的传输，则可W进一步扩大电气设备的应用领域。有基于此，无线能量传输技术应 运而生。
[0003] 根据传输机理，当前的无线传输主要分为=种方式：电磁感应式、电磁福射式和电 磁谐振式。电磁感应式的无线能量传输技术比较成熟，但传输距离很近，多为毫米级，传输 范围非常有限；对于电磁福射式无线能量传输技术，由于电磁福射损耗、天线尺寸等方面的 原因，该方式的效率及功率非常低，仅能够传输毫瓦或瓦级的功率。电磁谐振式的无线能量 传输技术克服了 W上两种传输方式的不足，具有传输距离远、效率高、功率大等优点，成为 无线传输领域的研究热点。
[0004] 电磁谐振式无线能量传输系统问世W来，经历了不断的研究和发展，四线圈结构 逐渐成为该领域的研究热点。然而当前对电磁谐振方式的无线能量传输技术的四线圈结构 的设计还处于初级阶段，不够成熟。在目前的四线圈结构中，电源线圈与发射线圈需保持一 定的距离，导致电源线圈与发射线圈的禪合系数较小，无法保证系统的能量传输效率，同时 也造成系统占用的空间较大，限制了系统的应用场合。 【实用新型内容】
[0005] 为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是；提供一种能量传输效率高和应用 范围广的，四线圈电磁谐振式的无线能量传输结构。
[0006] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007] 一种四线圈电磁谐振式的无线能量传输结构，包括电源谐振回路、发射谐振回路、 接收谐振回路和负载谐振回路，所述电源谐振回路由电源线圈、电源内阻、电源、第一谐振 电容和第一电阻依次串联构成，所述发射谐振回路由发射线圈、第二谐振电容和第二电阻 依次串联构成，所述接收谐振回路由接收线圈、第=谐振电容和第=电阻依次串联构成，所 述负载谐振回路由负载线圈、第四谐振电容、第四电阻和负载依次串联构成，所述电源线圈 与发射线圈采用双线并绕的方式绕成一个双线圈，所述发射线圈与接收线圈禪合连接，所 述接收线圈与负载线圈禪合连接。
[000引进一步，所述电源线圈与发射线圈采用双线并绕的方式绕成一个双线圈。
[0009] 进一步，所述接收线圈的绕线与双线圈中的任一股绕线相同，所述接收线圈独立 放置于发射线圈和负载线圈之间。
[0010] 进一步，所述负载线圈的绕线与双线圈中的任一股绕线相同，所述负载线圈独立 放置于接收线圈之后。
[ocm] 进一步，所述接收线圈和负载线圈的距离d34满足：
[0012]
【主权项】
1. 一种四线圈电磁谐振式的无线能量传输结构，其特征在于：包括电源谐振回路、发 射谐振回路、接收谐振回路和负载谐振回路，所述电源谐振回路由电源线圈（L1)、电源内阻 (r)、电源（VI)、第一谐振电容（Cl)和第一电阻（Rl)依次串联构成，所述发射谐振回路由发 射线圈（L2)、第二谐振电容（C2)和第二电阻（R2)依次串联构成，所述接收谐振回路由接 收线圈（L3)、第三谐振电容（C3)和第三电阻（R3)依次串联构成，所述负载谐振回路由负 载线圈（L4)、第四谐振电容（C4)、第四电阻（R4)和负载（RU依次串联构成；所述电源线圈 (LI)与发射线圈（L2)采用双线并绕的方式绕成一个双线圈，所述发射线圈（L2)与接收线 圈（L3)耦合连接，所述接收线圈（L3)与负载线圈（L4)耦合连接。
2. 根据权利要求1所述的一种四线圈电磁谐振式的无线能量传输结构，其特征在于： 所述接收线圈（L3)的绕线与双线圈中的任一股绕线相同，所述接收线圈（L3)独立放置于 发射线圈（L2)和负载线圈（L4)之间。
3. 根据权利要求1所述的一种四线圈电磁谐振式的无线能量传输结构，其特征在于： 所述负载线圈（L4)的绕线与双线圈中的任一股绕线相同，所述负载线圈（L4)独立放置于 接收线圈（L3)之后。
4. 根据权利要求1所述的一种四线圈电磁谐振式的无线能量传输结构，其特征在于： 所述接收线圈（L3)和负载线圈（L4)的距离cU茜足：
其中，Z为接收线圈和负载线圈的电感值，Λ为接收线圈和负载线圈的匝数，r为接收线 圈和负载线圈的线圈半径，為为空气磁导率，毛4为收线圈与负载线圈的最佳耦合系数。
【专利摘要】本实用新型公开了一种四线圈电磁谐振式的无线能量传输结构，包括电源谐振回路、发射谐振回路、接收谐振回路和负载谐振回路，所述电源谐振回路由电源线圈、电源内阻、电源、第一谐振电容和第一电阻依次串联构成，所述发射谐振回路由发射线圈、第二谐振电容和第二电阻依次串联构成，所述接收谐振回路由接收线圈、第三谐振电容和第三电阻依次串联构成，所述负载谐振回路由负载线圈、第四谐振电容、第四电阻和负载依次串联构成，所述电源线圈与发射线圈采用双线并绕的方式绕成一个双线圈，所述发射线圈与接收线圈耦合连接，所述接收线圈与负载线圈耦合连接。本实用具有能量传输效率高和应用范围广的优点，可广泛应用于能量传输领域。
【IPC分类】H02J17-00
【公开号】CN204290505
【申请号】CN201420752587
【发明人】吴朝晖, 万如, 杨祎巍, 李斌
【申请人】华南理工大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月3日