[发明专利]一种工作频率稳定的无线能量传输系统

权利要求书

1.一种工作频率稳定的无线能量传输系统，其特征在于，所述系统包括PCB谐振面(1)，PCB谐振面(1)的上方依次设有非谐振激励线圈(2)、谐振接收线圈(3)、瓷片电容(5)和非谐振负载线圈(4)；所述非谐振激励线圈(2)与PCB谐振面(1)紧贴在一起，所述瓷片电容(5)的两极分别焊接在谐振接收线圈(3)的两个端口上，谐振接收线圈(3)和瓷片电容(5)组成谐振子，作为无线能量传输系统的磁能耦合有效中继部分；谐振接收线圈(3)和非谐振负载线圈(4)紧贴在一起；PCB谐振面(1)有对应的谐振频率作为无线能量传输系统的工作频率，同时谐振接收线圈(3)和瓷片电容(5)所组成的接收环节的谐振子的谐振频率与系统工作频率相同；非谐振激励线圈(2)激发磁场，PCB谐振面(1)将磁场能量束缚存储，然后通过磁场耦合将能量依次传送到谐振接收线圈(3)和瓷片电容(5)所组成的谐振子以及非谐振负载线圈(4)。

2.根据权利要求1所述的一种工作频率稳定的无线能量传输系统，其特征在于，所述PCB谐振面(1)包括底面的大方形铜贴片(15)，大方形铜贴片(15)的上方依次为介质板(14)和一组顶面小方形铜贴片(13)，底面大方形铜贴片(15)和顶面小方形铜贴片(13)粘在中间的介质板(14)上，顶面小方形铜贴片(13)彼此之间留有缝隙，各相邻缝隙上加载贴片电容(12)，各顶面小方形铜贴片(13)的中心设有镀铜孔(11)并通过该镀铜孔与底面大方形铜贴片(15)连接。

3.根据权利要求1所述的一种工作频率稳定的无线能量传输系统，其特征在于，所述PCB谐振面(1)的大小为200mm×200mm，所述PCB谐振面(1)使无线能量传输系统在0-10cm传输距离下的工作频率稳定，且保持高的传输效率，另外PCB谐振面(1)可复制性很好，通过PCB刻板机能够很容易得到工作频率和性能完全相同的谐振面。

4.根据权利要求2所述的一种工作频率稳定的无线能量传输系统，其特征在于，所述镀铜孔(11)的直径为1mm，镀铜厚度为0.0175mm，对于具体应用，镀铜孔(11)导通上下铜贴片，构成一个三维的谐振结构。

5.根据权利要求2所述的一种工作频率稳定的无线能量传输系统，其特征在于，所述贴片电容(12)的容值为4.7nF，对于具体应用，贴片电容(12)能够大幅度的调节PCB谐振面的工作频率。

6.根据权利要求2或3所述的一种工作频率稳定的无线能量传输系统，其特征在于，所述顶面小方形铜贴片(13)的边长为99.5mm，相邻两个顶面小方形铜贴片(13)之间的缝隙宽度为1mm，顶面小方形铜贴片(13)及缝隙的数量均为4个，顶面小方形铜贴片(13)所用铜箔厚度为0.035mm。

7.根据权利要求2所述的一种工作频率稳定的无线能量传输系统，其特征在于，所述介质板(14)所用介质材料为FR4，使用其他介质材料效果基本相同，对于具体应用，介质板(14)使得PCB谐振面(1)形状稳定。

8.根据权利要求2或3所述的一种工作频率稳定的无线能量传输系统，其特征在于，所述底面大方形铜贴片(15)的大小为200mm×200mm，所用铜箔厚度为0.035mm。

9.根据权利要求1所述的一种工作频率稳定的无线能量传输系统，其特征在于，所述非谐振激励线圈(2)和非谐振负载线圈(4)均为非谐振圆形金属铜环，铜线直径均为2mm，其中非谐振激励线圈(2)的环直径为150mm，其中非谐振激励线圈(4)的环直径为100mm。

10.根据权利要求1或9所述的一种工作频率稳定的无线能量传输系统，其特征在于，所述瓷片电容(5)电容值为15pF，用于调节谐振接收线圈(3)的谐振频率与PCB谐振面(1)的谐振频率一致；谐振接收线圈(3)铜线直径为2mm，环内直径为70mm，线圈扩展进度长度20mm，线圈匝数为3。