[发明专利]一种无线电能传输方法和系统

权利要求书

1.一种无线电能传输方法，其特征在于包括：

(1)绕制同心圆结构的发射线圈和防频率分裂调谐线圈以及共振线圈和接收线圈，其中共振线圈至少两个，并且防频率分裂调谐线圈的直径大于发射线圈的直径，并将所有线圈固定；

(2)将用于产生并联谐振的高频激励电源、发射线圈和谐振电容并联连接，将用于产生串联谐振的防频率分裂调谐线圈、所有共振线圈以及接收线圈与电容串联连接；

(3)调节发射线圈端的发射线圈和防频率分裂调谐线圈的感值、与发射线圈并联的电容容值以及与防频率分裂调谐线圈串联的电容容值至没有接收端时发射线圈端处于并联谐振状态；

(4)将用于近场耦合的发射线圈和防频率分裂调谐线圈置于同平面；按照预定条件调节发射线圈与第一个共振线圈的间距D1以及第二个共振线圈与接收线圈的间距D2至两个共振线圈在无线电能传输时处于共振磁耦合状态；

(5)接通高频激励电源和发射线圈，微调并联的谐振电容至高频激励电源的输出电流最小时调谐完成；

(6)测试接收线圈是否接收到能量，

若未接收到能量，测量高频激励电源的输出是否正常，测量共振线圈谐振频率是否和发射频率相同；

若接收到能量，改变负载的大小，测量高频激励电源的输出电流是否通过接收负载的电流变化而同向变化，如果相同，则无线电能传输系统工作正常。

2.如权利要求1所述的一种无线电能传输方法，其特征在于：

步骤(3)中所述没有接收端时发射线圈端处于并联谐振状态需满足以下公式：

式1中f₀为高频驱动电源的交变频率，R为发射线圈的等效内阻，C1为与发射线圈并联的电容容值，L_m为防频率分裂调谐线圈与发射线圈近场耦合后的等效电感值。

3.如权利要求2所述的一种无线电能传输方法，其特征在于：

式1中的防频率分裂调谐线圈与发射线圈近场耦合后的等效电感值L_m满足以下关系式：

式2中ω为高频驱动电源的角频率，M为两线圈之间的互感系数，L1为发射线圈的电感值，L2为防频率分裂调谐线圈的电感值，C2为与防频率分裂调谐线圈串联的电容容值。

4.如权利要求1～3任意一项权利要求所述的一种无线电能传输方法，其特征在于：所述预定条件为D1的长度与防频率分裂调谐线圈的直径相同，D2的长度为共振线圈的直径长度。

5.一种无线电能传输系统，包括高频激励电源,其特征在于，包括发射线圈L1、防频率分裂调谐线圈L2、至少两个共振线圈L3、L4以及谐振电容，其中高频激励电源与发射线圈L1以及谐振电容C1处于并联结构；防频率分裂调谐线圈L2与发射线圈L1处于同平面同时防频率分裂调谐线圈L2的直径大于发射线圈L1的直径,防频率分裂调谐线圈、所有共振线圈以及接收线圈均与电容串联。

6.如权利要求5所述的无线电能传输系统，其特征在于所述发射线圈L1、防频率分裂调谐线圈L2、与发射线圈并联的电容C1、与防频率分裂调谐线圈串联的电容C2满足以下公式：

式1中f₀为高频驱动电源的交变频率，R为发射线圈的等效内阻，C1为与发射线圈并联的电容容值，L_m为防频率分裂调谐线圈与发射线圈近场耦合后的等效电感值；

其中防频率分裂调谐线圈与发射线圈近场耦合后的等效电感值L_m满足以下关系式：

式2中ω为高频驱动电源的角频率，M为两线圈之间的互感系数，L1为发射线圈的电感值，L2为防频率分裂调谐线圈的电感值，C2为与防频率分裂调谐线圈串联的电容容值。

7.根据权利要求6所述的一种无线电能传输系统，其特征在于，第一个共振线圈与发射线圈距离与防频率分裂调谐线圈的直径相同。

8.根据权利要求7所述的一种无线电能传输系统，其特征在于，第二个共振线圈与接收线圈的距离与共振线圈的直径相同。