[实用新型]无线输电系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及磁耦合谐振无线电能传输技术，尤其涉及一种无线输电系统。

背景技术

早在19世纪中后期，著名的电气工程师尼古拉特斯拉提出了无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)技术的概念，并利用无线电能传输原理进行了相关的实验研究，为后来无线电能传输技术的发展奠定了理论和实践基础。此后，无线输电技术得到越来越多的关注和研究。随着无线电能传输技术研究的兴起，其应用也越来越多地走进我们的生活，例如磁悬浮列车、电动汽车、无尾家电、生物医学等方面的应用。

目前国内外无线电能传输通常采用磁耦合谐振式无线电能传输系统，其基本原理是将发射线圈与接收线圈调成一个谐振系统，当发射线圈的振荡频率与接收线圈的固有频率相同时发生谐振，使得能量在具有相同谐振频率的发射与接收线圈间交互振荡，从而完成能量的传递，而其他非谐振物体则不会受到影响。磁耦合谐振式无线电能传输技术弥补了近场传输的距离短板，将传输距离提高至米级以上，同时对人体的伤害大大减少，是未来无线输电技术研究的重要发展方向。

然而，现有技术中，当接收线圈尺寸远远小于发射线圈尺寸时，无线输电系统的传输效率比同样情况下发射线圈与接收线圈尺寸相同的完全对称的无线输电系统的传输效率小得多。在实际的无线电能传输系统中，常有较远距离小尺寸接收线圈出现，比如，在对手机等无线移动设备充电时，手机内接收线圈尺寸远小于发射线圈尺寸，在这种无线电能传输系统中，传输效率会大大下降。

实用新型内容

针对现有技术中的上述缺陷，本实用新型提供一种无线输电系统，能够提高电能的传输效率，节省无线输电系统的占用空间。

本实用新型提供一种无线输电系统，包括：高频信号发生器、功率放大器、发射线圈和接收线圈；所述功率放大器连接在所述发射线圈、高频信号发生器之间；所述发射线圈内侧设有中继线圈，所述中继线圈与所述发射线圈耦合，且所述中继线圈与发射线圈同轴同平面；所述接收线圈与所述中继线圈耦合，且所述接收线圈还用于与负载设备连接；其中，所述发射线圈、中继线圈和接收线圈都由磁镀导线构成。

进一步地，所述发射线圈、中继线圈和接收线圈都由磁镀导线构成。

进一步地，所述磁镀导线包括：铜导线，所述铜导线外依次套设有第一绝缘层、铁层、镍层和第二绝缘层。

进一步地，所述发射线圈、中继线圈及接收线圈为具有相同匝数及匝距的多扎线圈。

进一步地，所述发射线圈与第一电容串联；和/或，所述中继线圈与第二电容串联；和/或，所述接收线圈与所述第三电容串联。

进一步地，所述接收线圈与直流负载设备之间连接有整流电路；所述整流电路包括：半波整流、全波整流和桥式整流。

进一步地，所述高频信号发生器与发射线圈之间还连接有阻抗匹配网络。

进一步地，所述阻抗匹配网络包括串联的电感和第四电容。

进一步地，所述阻抗匹配网络包括源极跟随器、射极跟随器和缓冲器；所述源极跟随器包括有源器件和无源器件。

本实用新型提供的本实施例提供的无线输电系统，通过设置与发射线圈同轴同平面的中继线圈，大大增加了发射线圈与中继线圈之间的互感系数，实现了对源极电流的放大作用，提高了电能的传输效率。此外，中继线圈与发射线圈同轴同平面设置还可以节省无线输电系统的占用空间。

附图说明

图1为本实用新型实施例无线输电系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例无线输电系统中发射线圈与中继线圈的位置示意图；

图3为本实用新型实施例无线输电系统中磁镀导线的结构示意图；

图4为本实用新型实施例无线输电系统的等效电路图；

图5为本实用新型实施例无线输电系统的传输效率仿真图。

其中，11-高频信号发生器；12-功率放大器；13-发射线圈；21-中继线圈；31-接收线圈；32-负载设备；41-铜导线；42-第一绝缘层；43-铁层；44-镍层；45-第二绝缘层。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。