[发明专利]一种工作频率稳定的无线能量传输系统

说明书

一种工作频率稳定的无线能量传输系统，包括PCB谐振面，PCB谐振面的上方依次设有非谐振激励线圈、谐振接收线圈、瓷片电容和非谐振负载线圈。非谐振激励线圈、谐振接收线圈和非谐振负载线圈通过近磁场耦合进行无线能量传输；谐振接收线圈接有1个瓷片电容；PCB谐振面由贴片电容、顶面方形铜贴片、底面大方形铜贴片、镀铜孔及介质板组成，相邻的两个顶面小方形铜贴片的间隙加载贴片电容，顶面小方形铜贴片与底面大方形铜贴片通过镀铜孔连接，底面铜和顶面铜粘在介质板上。本发明中的无线能量传输系统工作频率稳定，可以抑制工作频率分裂，保持高效率传输，适用于非定距的近距离无线能量传输。

技术领域

本发明涉及到一种无线能量传输系统，特别涉及一种工作频率稳定的无线能量传输系统。

背景技术

有效的获取和高效便捷的使用能量一直是很重要的事情。其中电能的引入方便了很多耗能器件的设计和应用，电力系统的完善保障了人类对电力的可获取性，这些都极大的提升了能量使用的高效性和便捷性。随着人类科技和文明的提升，物联网和人工智能也开始进入发展的热潮，这些发展对能量更加高效和灵活的供应提出了更高的要求，满足这种要求的一种方式是使能量供应如通信网络一样时刻在线，使能量供应一直在线的具体实施的一种方式便是无线能量传输技术。

在电磁理论的基础上，无线能量传输技术于一百多年前已被提出。目前实现无线能量传输的方式有声波式、磁场式、电场式、电磁波式，其中磁场式较安全且适用于近距离和中距离的传输，磁场式无线能量传输系统是对人工智能应用最有效的一种方式。谐振子存储能量可以提升磁场式无线能量传输系统的耦合系数和品质因子，从而提高无线能量传输系统的传输效率和距离。现已有多种谐振子被提出用于无线能量传输，包括各种金属结构的谐振子和高介电常数低损耗的介质类谐振子。其中金属结构的谐振子又有很多种类型，包括不同形状的铜线或利兹线线圈、加载电容的线圈、经刻板机加工的类线圈结构、通过同轴线绕制的谐振结构等。

谐振结构的引入改善无线能量传输系统性能的同时出现了一些不良效果，主要表现为当两个谐振结构太近时，会出现过耦合的状态，导致系统的最佳工作频率随距离变化很大，并且在传输距离很小时出现频率分裂的现象，这些不良现象严重限制了无线能量传输系统在不同距离灵活高效的应用。所以需要一种随距离变化工作频率稳定且高效的无线能量传输技术。

可复制性良好且谐振频率本身稳定的PCB谐振面可以稳定无线能量传输系统的工作频率，从而减弱前述的不良现象，实现不同距离下的工作频率稳定且高效的无线能量传输。

发明内容

发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种工作频率稳定的无线能量传输系统，本系统在传输距离为0-10cm时具有稳定的工作频率和高效的传输效率，在此传输距离下，最佳工作频率变化非常小，同时该发明系统与传统无线能量传输系统相比，可以保持高效率传输，而不会出现像传统系统随传输距离增加效率迅速衰减的不理想情况，本发明可以更好的适用于非定距的近距离无线能量传输系统。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种工作频率稳定的无线能量传输系统，包括PCB谐振面，PCB谐振面的上方依次设有非谐振激励线圈、谐振接收线圈、瓷片电容和非谐振负载线圈。

所述非谐振激励线圈与PCB谐振面紧贴在一起，瓷片电容的两极分别焊接在谐振接收线圈的两个端口上，谐振接收线圈和瓷片电容组成谐振子，作为无线能量传输系统的磁能耦合有效中继部分；谐振接收线圈和非谐振负载线圈紧贴在一起；PCB谐振面有对应的谐振频率作为无线能量传输系统的工作频率，同时谐振接收线圈和瓷片电容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；非谐振激励线圈激发磁场，PCB谐振面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和瓷片电容所组成的谐振子以及非谐振负载线圈。