[发明专利]一种移动中微波无线供能系统

说明书

本发明公开了一种移动中微波无线供能系统。包括具备微波能量发射功能的发射波导和具备微波能量接收功能的接收波导，发射波导固定，接收波导安装在移动物体上，具体是在两波导相对面构造具有表面等离子激元效应的周期凹槽结构，由表面等离子激元将发射波导内的能量无线耦合至接收波导，接收波导在靠近并沿着发射波导长度方向移动的过程中，可以持续从接收波导中耦合获得微波能量。本发明系统可直接利用微波波导进行移动物体如汽车的能量无线获取，同时可以避免环境辐射影响问题。

技术领域

本发明涉及了一种无线供能系统，尤其涉及了一种移动中微波无线供能系统。

背景技术

电磁无线能量传输技术是借助于电磁场实现能量由发送端至接收端的非接触的能量供给技术。在科技日益发展的今天，一些移动设备如手机、电动车等对电能的需求越来越高，而无线能量传输技术可以使设备脱离电线的困扰，实现设备的无尾化，甚至在一些恶劣环境条件下是最佳的供能解决方案。

现有的电磁无线能量传输方式主要分为三类：电磁感应技术、磁耦合谐振技术和电磁辐射技术。电磁感应技术在低频下通过磁场耦合实现无线能量传输，作用距离近。而磁耦合谐振式无线能量传输方式通过非辐射的交变磁场进行能量传输，只在同频的谐振耦合装置交换能量，作用距离较远。这两种方式都在低频下工作并实现大功率的无线传输，但是磁场作用范围无法精确控制，并不能实现远距离的无线能量传输。电磁辐射技术通过天线收发高频无线信号来传递能量，辐射指向性高、可以实现较远距离的传输，但是传输功率很低，无法用于高功率设备的供能。基于以上考虑，本发明提出了一种新型微波移动中的高功率供能方法，具有泄漏辐射小、功率容量大、无线能量传输效率高等优点。因为无线能量传输技术的应用前景十分广阔，本发明不仅可以应用于电动车的充电系统、无线传感器网络及射频识别技术等方面，还在家用电器、移动设备、交通工具、航空航天、医疗器械等领域有极大的应用价值。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提出了一种移动中微波无线供能系统，利用波导结构耦合能量来给移动中设备持续提供能量的微波无线供能，可使移动设备在移动中持续地获取能量。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括具备微波能量发射功能的发射波导和具备微波能量接收功能的接收波导，发射波导固定，接收波导安装在移动物体上，发射波导发射的微波能量信号被接收波导接收并转化为直流能量，接收波导沿着发射波导纵向移动从而保持微波能量信号的持续从发射波导接收。

具体实施中，发射波导设置在能量发射装置安装表面，例如地面，接收波导安装在移动物体中，例如汽车等交通工具。

具体实施中，在地面设置多个依次衔接布置的发射波导，并可在移动物体中安装多个接收波导。

所述的发射波导和接收波导均为矩形横截面的中空管状金属结构，接收波导正对地布置在发射波导上方，发射波导和接收波导矩形横截面的顶边和底边为长边，发射波导矩形横截面的水平两侧边为短边；

在发射波导上表面和接收波导下表面设有平行于波导矩形横截面长边的多个条状金属凸起，多个条状金属凸起间隔均匀分布在发射波导顶面，相邻条状金属凸起之间形成金属间隔凹槽，两个条状金属凸起之间的周期间距为微波能量信号的半波长；发射波导上表面和接收波导下表面均开有矩形孔，矩形孔的长边平行于波导矩形横截面的长边，矩形孔的短边沿发射波导长度延伸方向，矩形孔的长边长度为微波能量信号的半波长，矩形孔的短边长度为微波能量信号的十分之一波长，矩形孔是布置在金属间隔凹槽处。