[发明专利]一种无线能量传输装置的线圈

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于无线能量传输装置的线圈。

背景技术

磁共振耦合式无线能量传输技术是美国麻省理工学院（MIT）副教授领导的研究小组于2007年提出的一种突破性技术。这种无线能量传输方式基于磁场共振耦合原理，使具有相同谐振频率的能量发送和接收线圈在激励源（激励源频率为此谐振频率）作用下产生电磁共振现象，以实现电能的高效传输。在验证实验中，MIT研究小组在相隔2m处成功点亮了一盏60W的电灯，效率约为40%。这种无线能量传输方式能够在中等距离上以较高效率传输大功率的电能，这一特点引起了国内外的研究机构、高新技术企业的广泛兴趣，许多基于这种技术的无线能量传输方案相继被提出，此技术也逐渐应用于电动汽车无线充电等大功率无线能量传输领域。

无线能量传输装置中能量发送装置与能量接收装置之间的线圈互感耦合系数对于无线能量传输系统的工作功率与效率有很大的影响。目前无线能量传输装置的线圈结构多采用平面盘式并排密绕的形式，这种结构形式不能保证能量发送装置与能量接收装置之间的线圈互感耦合系数达到最优，无线能量传输系统的功率与效率受到了限制。其次，这种结构形式对于能量传输的距离以及能量发送端与能量接收端之间的水平位置偏差十分敏感，即当能量发送装置与能量接收装置之间的距离增大或发生水平位置偏移时，能量发送装置与能量接收装置之间的线圈互感耦合系数快速下降，影响系统的工作功率与效率。另外，目前无线能量传输装置的线圈结构多缺少高导磁率特性的磁性材料对无线能量传输装置的磁路进行优化，能量发送装置与能量接收装置之间的线圈互感耦合系数较低，无线能量传输系统的工作功率与效率不高。

中国专利CN102946156A“一种无线电力传输装置”的线圈没有使用高导磁率特性的磁性材料对无线能量传输装置的磁路进行优化，这样的线圈结构使能量发送装置与能量接收装置之间的线圈互感耦合系数较低，无线能量传输系统的工作功率与效率不高。

中国专利CN102280945A“非接触供电装置”的线圈采用平面盘式并排密绕的线圈结构。这种线圈结构正如上文描述的，不能保证能量发送装置与能量接收装置之间的线圈互感耦合系数达到最优值，无线能量传输系统的功率与效率受到了限制。同时，随着传输距离增大或传输线圈间发生水平位置偏移，能量传输系统的功率与效率显著下降。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中能量发送装置与能量接收装置之间的线圈互感耦合系数低的缺点，以及平面盘式并排密绕的线圈结构对能量传输的距离以及能量发送端与能量接收端之间的水平位置偏差敏感的问题，提出一种新的无线能量传输装置线圈。

为解决上述技术问题，本发明无线能量传输装置的线圈采取以下技术方案：

本发明无线能量传输装置的线圈包括能量发送装置与能量接收装置两部分。能量发送装置包括能量发送线圈、发送端放大线圈和发送端磁体。能量接收装置包括能量接收线圈、接收端放大线圈和接收端磁体。能量发送装置中，所述的能量发送线圈和发送端放大线圈处于同一平面，构成能量发送端线圈组。能量接收装置中，所述的能量接收线圈和接收端放大线圈处于同一平面，构成能量接收端线圈组。能量发送端线圈组、能量接收端线圈组、发送端磁体以及接收端磁体彼此平行布置，能量发送端线圈组、能量接收端线圈组、发送端磁体和接收端磁体四者的中心位于同一中心轴线上，布置顺序依次为发送端磁体——能量发送端线圈组——能量接收端线圈组——接收端磁体。发送端磁体与能量发送端线圈组之间的距离，以及接收端磁体与能量接收端线圈组之间距离均小于20mm。能量发送端线圈组与能量接收端线圈组之间的距离在100mm至500mm之间。