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CN104617684A - 基于双层阵列的细胞线圈阵列结构的磁耦合谐振式无线电能传输系统的传输线圈 - Google Patents

基于双层阵列的细胞线圈阵列结构的磁耦合谐振式无线电能传输系统的传输线圈 Download PDF

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CN104617684A
CN104617684A CN201510079411.9A CN201510079411A CN104617684A CN 104617684 A CN104617684 A CN 104617684A CN 201510079411 A CN201510079411 A CN 201510079411A CN 104617684 A CN104617684 A CN 104617684A
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CN
China
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coil
array
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transmission system
energy transmission
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CN201510079411.9A
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English (en)
Inventor
朱春波
毛世通
魏国
逯仁贵
宋凯
李阳
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Harbin Institute of Technology
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Harbin Institute of Technology
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Near-Field Transmission Systems (AREA)

Abstract

基于双层阵列的细胞线圈阵列结构的磁耦合谐振式无线电能传输系统的传输线圈，属于无线电能传输技术领域，本发明为解决现有无线电能传输系统接收端和发射端之间相对位置改变会引起耦合系数发生剧烈变化的问题。本发明所述传输线圈为双层线圈阵列，双层线圈阵列分别加工于PCB板的两面，每层线圈阵列均为多个矩形线圈构成的阵列。本发明用于体内移植或无线传感器网络等无线电能传输系统。

Description

基于双层阵列的细胞线圈阵列结构的磁耦合谐振式无线电能传输系统的传输线圈
技术领域
本发明属于无线电能传输技术领域。
背景技术
无线电能传输系统由于其具有非电气连接电能传输的特点，在很多领域具有极为重要的研究和应用价值。无线电能传输系统的接收端和发射端之间的耦合系数对传输效率有重要的影响，而耦合系数由接收端和发射端之间的磁场分布直接决定。传统的单线圈形式的无线电能传输系统，当接收端和发射端之间的相对位置发生变化时，耦合系数将产生剧烈的变化。
发明内容
本发明目的是为了解决现有无线电能传输系统接收端和发射端之间相对位置改变会引起耦合系数发生剧烈变化的问题，提供了一种基于双层阵列的细胞线圈阵列结构的磁耦合谐振式无线电能传输系统的传输线圈。
本发明所述基于双层阵列的细胞线圈阵列结构的磁耦合谐振式无线电能传输系统的传输线圈，该传输线圈为双层线圈阵列，双层线圈阵列分别加工于PCB板的两面，每层线圈阵列均为多个矩形线圈构成的阵列。
本发明的优点：本发明所述的基于双层阵列的细胞线圈阵列结构的磁耦合谐振式无线电能传输系统的传输线圈具有以下特点：传输线圈利用分布电容和多个线圈组成的电感组成的谐振腔体实现共振功能。每个传输线圈内部的寄生电容、同层线圈之间的寄生电容以及层间电容增加线圈的电容量以降低线圈的谐振频率。由于采用阵列式结构以及双层之间的错位结构，能够均化线圈表面的磁场，使磁耦合系统能够具有较高的位移适应性。同时，双层结构之间存在错位和旋转，能够降低平行走线之间产生的涡流损耗，提高线圈的品质因数。适用于体内移植或无线传感器网络等无线电能传输系统。
附图说明
图1是本发明所述基于双层阵列的细胞线圈阵列结构的磁耦合谐振式无线电能传输系统的传输线圈的单层结构示意图；
图2是本发明所述基于双层阵列的细胞线圈阵列结构的磁耦合谐振式无线电能传输系统的两层传输线圈存在错位时的结构示意图；
图3是本发明所述基于双层阵列的细胞线圈阵列结构的磁耦合谐振式无线电能传输系统的两层传输线圈存在旋转角度时的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述基于双层阵列的细胞线圈阵列结构的磁耦合谐振式无线电能传输系统的传输线圈，该传输线圈为双层线圈阵列，双层线圈阵列分别加工于PCB板的两面，每层线圈阵列均为多个矩形线圈构成的阵列。
具体实施方式二：下面结合图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，该传输线圈的两层线圈阵列之间的位置存在错位，即一层线圈阵列中的任一矩形线圈与另一层阵列中的任一矩形线圈的几何中线不在同一直线上。
具体实施方式三：下面结合图3说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，传输线圈的两层线圈阵列之间存在任意的旋转角度。
具体实施方式四：本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述矩形线圈为矩形的螺旋线圈。
具体实施方式五：本实施方式对实施方式一作进一步说明，磁耦合谐振式无线电能传输系统的发射端线圈和接收端线圈均采用该传输线圈，发射端线圈和接收端线圈之间的距离即为传输距离。
具体实施方式六：本实施方式对实施方式一作进一步说明，每层的矩形线圈构成的阵列为矩形阵列或圆形阵列。
本实施方式中，两层阵列的形状可以一致，也可以不一致。
本发明中，磁耦合谐振式无线电能传输系统包括发射端和接收端，发射端包括源级线圈和发射线圈，源级线圈与高频电源相连接，接收端包括负载线圈和接收线圈，负载线圈与负载相连接，发射线圈和接收线圈为结构相同的传输线圈。高频电源工作在双层阵列的细胞线圈阵列结构多个谐振频率点中最低的频率点。
本发明中，双层阵列之间存在错位或旋转。
本发明中，所述双层线圈阵列的多个矩形线圈之间无实体电气连接。

Claims (6)

1.基于双层阵列的细胞线圈阵列结构的磁耦合谐振式无线电能传输系统的传输线圈，其特征在于，该传输线圈为双层线圈阵列，双层线圈阵列分别加工于PCB板的两面，每层线圈阵列均为多个矩形线圈构成的阵列。
2.根据权利要求1所述的基于双层阵列的细胞线圈阵列结构的磁耦合谐振式无线电能传输系统的传输线圈，其特征在于，该传输线圈的两层线圈阵列之间的位置存在错位，即一层线圈阵列中的任一矩形线圈与另一层阵列中的任一矩形线圈的几何中线不在同一直线上。
3.根据权利要求1所述的基于双层阵列的细胞线圈阵列结构的磁耦合谐振式无线电能传输系统的传输线圈，其特征在于，传输线圈的两层线圈阵列之间存在任意的旋转角度。
4.根据权利要求1所述的基于双层阵列的细胞线圈阵列结构的磁耦合谐振式无线电能传输系统的传输线圈，其特征在于，所述矩形线圈为矩形的螺旋线圈。
5.根据权利要求1所述的基于双层阵列的细胞线圈阵列结构的磁耦合谐振式无线电能传输系统的传输线圈，其特征在于，磁耦合谐振式无线电能传输系统的发射端线圈和接收端线圈均采用该传输线圈，发射端线圈和接收端线圈之间的距离即为传输距离。
6.根据权利要求1所述的基于双层阵列的细胞线圈阵列结构的磁耦合谐振式无线电能传输系统的传输线圈，其特征在于，每层的矩形线圈构成的阵列为矩形阵列或圆形阵列。
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