[实用新型]一种四线圈电磁谐振式的无线能量传输结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及能量传输领域，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

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，但也存在以下缺点：(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、孤立的岛屿或工作于山头的基站，导线连接困难，难以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。如果能以非导线连接的方式实现能量的传输，则可以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。

根据传输机理，当前的无线传输主要分为三种方式：电磁感应式、电磁辐射式和电磁谐振式。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；对于电磁辐射式无线能量传输技术，由于电磁辐射损耗、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以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。

电磁谐振式无线能量传输系统问世以来，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耦合系数较小，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

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。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

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。

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。

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。

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。

进一步，所述接收线圈和负载线圈的距离d₃₄满足：

d34=(μ0πN2r42k34L)2/3-r2,]]>

其中，L为接收线圈和负载线圈的电感值，N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，μ₀为空气磁导率，k34为收线圈与负载线圈的最佳耦合系数。