[发明专利]用于磁共振无线电能传输提高自由度和距离的发射天线

说明书

本发明公开了一种用于磁共振无线电能传输提高自由度和距离的发射天线，包括激励线圈和发射谐振线圈；激励线圈为平面型多匝线圈；发射谐振线圈由两个平面型多匝线圈串联组成；激励线圈用于馈入电磁能量，并将电磁能量耦合到发射谐振线圈，发射谐振线圈将电磁能量通过磁共振耦合到接收线圈。在不同充电距离和高距离倾角时，本发射天线传输效率保持稳定；且本发明为宽带匹配结构，当接收在发射天线场内不同位置时，发射天线的输入阻抗变化很小，保证了功放输出阻抗与发射天线输入阻抗之间的匹配。

技术领域

本发明属于无线电能传输技术领域，具体涉及一种用于磁共振无线电能传输提高自由度和距离的发射天线。

背景技术

随着电子信息技术和自动化控制技术的不断发展，各式各样的家电设备和消费电子产品、移动通信设备等已得到了广泛普及，然而传统的家用电器依赖电源线和电源插座之间的有线连接来实现供电，采用内置电池的电子设备也需要充电线与电源插座之间的有线连接来进行充电，因此我们随处能看到为这些电子设备提供电能供给的电线。这些电线不仅占据了我们的活动空间，限制了设备使用的方便性，而且产生了安全用电的隐患。所以，随着人们对可以完全无线使用的便携式设备和绿色能源系统的需求的不断增长，对于无线能量传输技术的研究和应用迅速成为国内外学术界和工业界的焦点。目前业内公认的无线充电技术主要分为三类，一种是WPC联盟主推的QI标准，也称为磁感应耦合技术，另一种是Airfuel联盟主推的磁谐振耦合技术，还有一种是电磁辐射式无线输能技术。相比于磁感应技术，磁谐振耦合技术在充电距离、空间自由度、一对多充和功率扩展上有明显优势；而相比于电磁辐射式无线输能技术，磁谐振耦合技术在能量转化效率、传输功率和电磁安全方面更具备实际应用价值。目前，该技术已逐渐被应用于智能穿戴、扫地机器人、AGV等设备中，赋予设备无线充电的功能，并提高设备的安全性和智能化程度，提升用户的使用体验。另外磁谐振耦合技术在智能家居领域的应用也将颠覆传统家电及移动通信设备、消费电子产品的使用模式，以住宅为平台，利用磁谐振无线充电技术、隐藏布线技术以及自动控制技术彻底移除家居生活区域内所有电源线，对设备进行无线充电或者持续电能供给，提升家居的安全性、便利性和舒适性，构建高效、环保、节能的居住环境。

目前已公开的用于电子设备的磁共振无线充电的发射天线多为普通单一螺旋绕线方式，因此存在以下弊端：第一，接收与发射平行的时候水平自由度较差即接收天线在发射天线的不同位置传输效率相差较大；第二，接收天线与发射天线呈一定角度的时候水平自由度很差；第三，普通单一螺旋绕线属于窄带匹配，接收天线在不同位置发射天线输入阻抗变化较大。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前市场上无线电能传输在收发天线平行时水平自由度较差，收发天线呈一定角度的时候在不同位置收发天线的传输效率相差较大，接收天线在不同位置或者不同距离时发射天线的输入阻抗变化较大的问题，提出了一种用于磁共振无线电能传输提高自由度和距离的发射天线。

本发明的技术方案是：一种用于磁共振无线电能传输提高自由度和距离的发射天线包括激励线圈和发射谐振线圈；

激励线圈为平面型多匝线圈；发射谐振线圈由两个平面型多匝线圈串联组成；激励线圈用于馈入电磁能量，并将电磁能量耦合到发射谐振线圈，发射谐振线圈将电磁能量通过磁共振耦合到接收线圈。

进一步地，激励线圈和发射谐振线圈的棱角处均为光滑圆弧结构。

进一步地，激励线圈包括第一微带线、激励线圈第一连接点、第二微带线和发射电磁能量输入口；

第一微带线通过激励线圈第一连接点和第二微带线连接；第一电磁能量输入口设置于第一微带线上。

进一步地，激励线圈的可调电容为1pF-10nF；

第一微带线的长L_Tx_Driver为100mm-300mm；

第一微带线的宽H_Tx_Driver为100mm-300mm；