专利名称：新型无线供电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种供电装置，特别涉及一种新型无线供电装置。
背景技术：
目前，不管是在家庭生活还是工作环境中，电器应用比较多，而任何电器设备都需要有电源，这样，就造成一个典型的问题是:电源插座不够用，常常是插座到处是，电源线也凌乱不堪，影响了我们的生活环境和工作环境；有时还需要在装修房间时就布设好电缆走线，耗费了大量的电源线电缆资源。世界上第一台交流电发电机的发明者尼古拉.特斯拉(Nikola Tesla)在19世纪末就进行过无线电力传输的实验，但最终未能成功。一百年后的今天，随着无源式RFID电子标签和各种非接触式无线充电(用于电动牙刷、剃须刀等低功率家电)技术的实用化，使短距离电能传输成为了现实，而中距离电能的传输的实现比较困难。而已经实现的无线电力传输技术的传输效率不理想，造成了电能的浪费，提高传输效率是必然的趋势。
发明内容本实用新型的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种新型无线供电装置，整个电能传输过程安全而高效。
其技术方案是:包括发射装置和接受装置，发射装置包括直流稳压电源、高频振荡器、高频功率放大器、发射线圈，接受装置包括接收线圈、LC振荡电路、整流滤波电路；直流稳压电源经过高频振荡器之后，信号变为高频电流信号，然后经过高频功率放大器之后传送给发射线圈，发射线圈在高频电流的作用下在线圈周围产生非辐射磁场；接收线圈接收到发射线圈传递的磁场能量后将磁场能量转换成电能，再通过LC振荡电路和整流滤波电路进行整流滤波后转换成可利用的电能对电器进行供电。直流稳压电源是通过220V的电网电压变换成所需要的交流电压，整流滤波电路中的整流电路利用二极管将正负交换的正弦交流电压变换成单一方向的直流脉动电压，整流滤波电路中的滤波电路将脉动电压中的脉动成分滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。高频振荡器采用555振荡器。高频功率放大器采用丙类高频功率放大器。本实用新型的有益效果是:可以实现电能的中距离无线传输，并提高传输效率，充分利用电能。将无线电力传输技术应用于日常生活中，将会产生意想不到的便利。在确保安全性的前提下，无线供电方式将可以彻底解决房间布线凌乱、电器位置固定、插座破坏居室装修等等问题，给我们的生活带来更多便利和美观。另外在有线的电力传输中，由于各种连接线的接触会产生电火花，从而引发火灾或者爆炸，而无线电力传输则完全避免了这一点，还有就是由于没有了裸露在外的电线接头，避免了触电的发生。更重要的是，无线供电节省了大量的线材，无论是橡胶、塑料抑或铜、锡等金属的消耗都将因此而大幅度减少，节约资源、减少污染，低碳环保无线电力传输这种特殊的供电方式。
附图1是本实用新型的总体示意图；附图2是本实用新型的电路原理图；上图中:发射装置A和接受装置B，直流稳压电源1、高频振荡器2、高频功率放大器3、发射线圈4，接收线圈5、LC振荡电路6、整流滤波电路7。
具体实施方式
结合附图1和2，对本实用新型作进一步的描述:本实用新型包括发射装置A和接受装置B，发射装置包括直流稳压电源1、高频振荡器2、高频功率放大器3、发射线圈4，接受装置包括接收线圈5、LC振荡电路6、整流滤波电路7 ;直流稳压电源I经过高频振荡器2进行高频调制之后，信号变为高频电流信号，然后经过高频功率放大器3经过谐振功放之后传送给发射线圈4，发射线圈在高频电流的作用下在线圈周围产生 非辐射磁场，也就是通过电磁波发射电路；接收线圈接收到发射线圈4传递的磁场能量后将磁场能量转换成电能，也就是通过电磁波接收电路，再通过LC振荡电路6和整流滤波电路7进行整流、滤波后转换成可利用的电能，通过稳压电路对电器进行供电。直流稳压电源I是通过220V的电网电压变换成所需要的交流电压，整流滤波电路中的整流电路利用二极管将正负交换的正弦交流电压变换成单一方向的直流脉动电压；整流滤波电路中的滤波电路将脉动电压中的脉动成分滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。高频振荡器2采用555振荡器；高频功率放大器3采用丙类高频功率放大器。高频功率放大器在科学实验和生产实际中，常常要求电子设备或放大电路的最后一级能驱动一定负载，这就要求放大电路能输出一定功率的信号，通常将这最后一级放大电路称为功率放大电路。高频功率放大器的工作频率高(由几百kHz —直到几百、几千甚至几万MHz)，但相对频带很窄。例如，调幅广播电台(535 — 1605 kHz的频段范围)的频带宽度为10 kHz，如中心频率取为1000 kHz，则相对频宽只相当于中心频率的百分之一。中心频率越高，则相对频宽越小。因此，高频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。由于这后一特点，使得高频功率放大器则一般都工作于丙类(某些特殊情况可工作于乙类)。本实用新型采用的是磁耦合共振技术实现无线电力传输，运用此项技术的发射和接受线圈只需使用单层线圈即可实现电能的高效传输，传输效率可达到60%-90%，传输距离可达到0.5米到I米；而普通意义上的无线供电是基于电磁感应技术，这种技术需要数百圈的导线绕制成线圈作为发射和接受装置，并且传输距离仅为毫米级，传输效率很低。而且我们设计的新型无线供电器的输出功率是可调的，可以驱动不同容量的负载运行，使用起来非常方便。首先，有电源提供220V的正弦交流电，经过高频振荡器之后信号变为高频电流信号，然后经过功率放大器之后传送给发射线圈，发射线圈在高频电流的作用下在线圈周围产生非辐射磁场，由于发射线圈和接收线圈在同一个频率下震动，因此两个线圈会产生很强的磁耦合，而且频率越高能量传递效率越高。接收线圈接收到发射线圈传递的磁场能量后将磁场能量转换成电能。再通过整流滤波后转换成可利用的电能，最后根据用电器的使用情况，在电能的输出端接一个变压器，将电压转换成不同等级的电压。实验中要注意的是电磁波的频率必须达到一定的值才能产生非辐射磁场。理论上，当电磁波频率低于IOOKHZ时，电磁波就会被地表吸收，不能形成有效的传输，所以在无线电力传输装置制作时我们尽量提高了电流的频率，并且制作并使用了大功率放弃以达到产生高频振荡电流信号的目的，从而使电磁波的频率符合要求，形成能量的转换和传输。另外，系统长时间工作在高频情况下，高频电源系统消耗会加剧，因此需要根据距离参数调节传输系统共振频率来实现系统效率的优化，提高电源的输出功率和效率由于整个实验的工程量比较大，所以我们采取了先设计仿真，经过电脑仿真调试成功后在进行实物链接，以保证实验的成功率。本实用新型提供的技术不但使人们未来识货有望摆脱手机、相机、笔记本电脑等移动设备电源线的束缚，享受在机场、车站、酒店多种场合所提供的无线电力，而且可用于一些特殊场合，如人体植入仪器的输电问题，目前状况下的心脏起搏器植入人体之后，8-10年左右就需要更换电池，也就是说，虽然安装了心脏起搏器，那么每隔8-10年就还需要再动一次手术来进行起搏器电池的更换。利用无线电力传输技术，便可以减少手术的次数，更不会发生手术失败，胸腔感染等情况。此外，无线电力传输技术还可以一对多充电，即有一个发射装置，多个接收装置，即可对多个用电装置进行电能的供给，对现代化的人类生活提供了无限 便利。
权利要求1.一种新型无线供电装置，其特征是:包括发射装置(A)和接受装置(B)，发射装置包括直流稳压电源(I)、高频振荡器(2)、高频功率放大器(3)、发射线圈(4)，接受装置包括接收线圈(5 )、LC振荡电路(6 )、整流滤波电路(7 ); 直流稳压电源(I)经过高频振荡器(2 )之后，信号变为高频电流信号，然后经过高频功率放大器(3)之后传送给发射线圈(4)，发射线圈在高频电流的作用下在线圈周围产生非辐射磁场；接收线圈接收到发射线圈(4)传递的磁场能量后将磁场能量转换成电能，再通过LC振荡电路(6 )和整流滤波电路(7 )进行整流滤波后转换成可利用的电能对电器进行供电。
2.根据权利要求1所述的新型无线供电装置，其特征是:直流稳压电源(I)是通过220V的电网电压变换成所需要的交流电压，整流滤波电路(7)中的整流电路是利用二极管将正负交换的正弦交流电压变换成单一方向的直流脉动电压，整流滤波电路(7)中的滤波电路将脉动电压中的脉动成分滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。
3.根据权利要求1所述的新型无线供电装置，其特征是:高频振荡器(2)采用555振荡器。
4.根据权利要求1所述的新型无线供电装置，其特征是:高频功率放大器(3)采用丙类高频功率放大 器。
专利摘要本实用新型涉及一种新型无线供电装置。其包括发射装置和接受装置，发射装置包括直流稳压电源、高频振荡器、高频功率放大器、发射线圈，接受装置包括接收线圈、LC振荡电路、整流滤波电路；直流稳压电源经过高频振荡器之后，信号变为高频电流信号，然后经过高频功率放大器之后传送给发射线圈，发射线圈在高频电流的作用下在线圈周围产生非辐射磁场；接收线圈接收到发射线圈传递的磁场能量后将磁场能量转换成电能，再通过LC振荡电路和整流滤波电路进行整流滤波后转换成可利用的电能对电器进行供电。有益效果是可以实现电能的中距离无线传输，并提高传输效率，充分利用电能；可以彻底解决房间布线凌乱、电器位置固定、插座破坏居室装修等等问题。
文档编号H02J17/00GK203104128SQ20122065860
公开日2013年7月31日 申请日期2012年12月4日 优先权日2012年12月4日
发明者韩凯, 韩岩, 李潇天, 李新, 史芳芳 申请人:韩凯, 韩岩, 李潇天