[发明专利]三相圆柱形曲面线圈及基于此的全空间无线电能传输系统

权利要求书

1.三相圆柱形曲面线圈，其特征在于：包括尺寸相同、匝数相同、按同等高度均匀分布的A相线圈绕组、B相线圈绕组、C相线圈绕组，且A相线圈绕组、B相线圈绕组、C相线圈绕组整体围合呈圆柱筒状，各相线圈绕组围合的弧面角度为180°，任意两相线圈绕组之间的机械角度为120°，B相线圈绕组的激励电流滞后于A相线圈绕组的相位差为α，C相线圈绕组的激励电流滞后于A相线圈绕组的相位差为2α，α＝2π/3；当三相圆柱形曲面线圈用于无线电能传输时，拾取线圈按任意角度安装于所述三相圆柱形曲面线圈的中空区域中。

2.如权利要求1所述的三相圆柱形曲面线圈，其特征在于：所述三相圆柱形曲面线圈固定在一圆柱筒内侧壁。

3.基于三相圆柱形曲面线圈的全空间无线电能传输系统，包括发射电路和接收电路，其特征在于：所述发射电路包括顺序连接的直流电源、三相逆变器、原边谐振网络、三相发射线圈，所述接收电路包括顺序连接的接收线圈、副边谐振网络、整流滤波电路和负载；

所述三相发射线圈为权利要求1至2任意一项所述的三相圆柱形曲面线圈，所述接收线圈按任意角度安装于所述三相圆柱形曲面线圈的中空区域中；

在所述三相逆变器中，每一个桥臂由两个MOS管以相同的占空比交替导通和关断独立控制，使得B相和C相电压分别滞后于A相电压的角度为β和2β，β＝2π/3，每相电压的幅值为所述直流电源的电压U_dc的一半。

4.如权利要求3所述的基于三相圆柱形曲面线圈的全空间无线电能传输系统，其特征在于：所述原边谐振网络包括A相谐振网络、B相谐振网络、C相谐振网络；

所述A相谐振网络包括顺序连接在所述三相逆变器的A相输出端和所述A相线圈绕组的一端之间的A相滤波电感、A相串联补偿电容，还包括连接在所述A相滤波电感与所述A相串联补偿电容的共同连接端和所述A相线圈绕组的另一端之间的A相滤波电容，所述A相线圈绕组的另一端还连接所述直流电源；

所述B相谐振网络包括顺序连接在所述三相逆变器的B相输出端和所述B相线圈绕组的一端之间的B相滤波电感、B相串联补偿电容，还包括连接在所述B相滤波电感与所述B相串联补偿电容的共同连接端和所述B相线圈绕组的另一端之间的B相滤波电容，所述B相线圈绕组的另一端还连接所述A相线圈绕组的另一端；

所述C相谐振网络包括顺序连接在所述三相逆变器的C相输出端和所述C相线圈绕组的一端之间的C相滤波电感、C相串联补偿电容，还包括连接在所述C相滤波电感与所述C相串联补偿电容的共同连接端和所述C相线圈绕组的另一端之间的C相滤波电容，所述C相线圈绕组的另一端还连接所述A相线圈绕组的另一端。

5.如权利要求4所述的基于三相圆柱形曲面线圈的全空间无线电能传输系统，其特征在于：所述副边谐振网络包括串联在所述接收线圈的一端和所述整流滤波电路的第一输入端之间的副边补偿电容，所述接收线圈的另一端连接所述整流滤波电路的第二输入端。