[实用新型]一种单发多收式的无线能量传输装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种单发多收式的无线能量传输装置，尤其涉及一种单个发射机对多个接收机进行高效率无线能量传输的装置接收机。 

背景技术

无线充电是近几年非常热门的研究方向，从早期的感应式的能够无线充电的电动牙刷及电动剃须刀到后来的能够为手机充电的Powermat无线充电套装，再到后来的Palmpre、诺基亚Lumia920无线充电手机，如今市面上已经有不少品牌的无线充电器，无论从充电功率、充电效率或者使用便捷性方面都有了不小的提高，2010年9月1日，全球首个推动无线充电技术的标准化组织——无线充电联盟在北京宣布将Qi无线充电国际标准率先引入中国，目前也与各大公司联合推出了符合Qi标准的各类型的手机无线充电器，但是这些产品的有效无线充电距离都不远（在1cm以内），即都要求待充电设备与发射机即充电板紧贴，同时都是一个发射机对应一个接收机，如果需要对两个待充电设备进行充电，就需要两个发射线圈。 

除此之外，无线充电还更安全，没有了外露的连接器，漏电、跑电等安全隐患都彻底避免了。有人担心辐射的问题，这一技术最先在净水器中运用，至今已经有8年时间了，安全性已经得到了36个国家的验证，肯定不会对人体和环境带来危害。无线充电大致上是通过磁场输送能量，而人类以及人类身边的绝大多数物件都是非磁性的，可以容忍很大强度的低频率磁场。无线充电还有一个好处是省电，无线充电设备的效能接收在70%左右，和有线充电设备相等，但是它具备电满自动关闭功能，避免了不必要的能耗。而且这个效能接收率在不断提高。 

无线充电设备比普通充电器“聪明”很多，对于不同的电子产品，电源接口能自动对应，需要充电时，发射器和接收芯片会同时自动开始工作，充满电时，两方就会自动关闭。它还能自动识别不同的设备和能量需求，进行‘个性化工作’，这就是智能。 

本实用新型的单发多收式无线能量传输装置能够使得一个发射机对多个接收机进行无线能量传输，在相同的距离下，相比单发单收式的无线能量传输方式，本实用新型可以显著提高无线能量传输效率，接收机的数量越多，总体传输效率越高； 在相同的传输效率下，相比单发单收式的无线能量传输方式，本实用新型可以显著延长无线能量传输距离，并且接收机的数量越多，有效无线能量传输距离越远。 

实用新型内容

技术问题：本实用新型的目的是提供一种单发多收式的无线能量传输装置，该装置能够使得在相同的距离下，相比单发单收式的无线能量传输方式，显著提高无线能量传输效率，接收机的数量越多，总体传输效率越高；在相同的传输效率下，相比单发单收式的无线能量传输方式，本实用新型可以显著延长无线能量传输距离，并且接收机的数量越多，有效无线能量传输距离越远。 

技术方案：本实用新型的单发多收式的无线能量传输装置包括一个发射机和至少两个接收机，每个接收机包括接收线圈、负载和接收阻抗匹配网络，接收线圈中存在接收高频寄生电阻，接收阻抗匹配网络的一侧与接收线圈两端相连接，另一侧与负载两端相连接。发射机包括高频功率源、发射线圈和发射阻抗匹配网络，发射线圈中存在发射高频寄生电阻，发射阻抗匹配网络的一侧与高频功率源两端相连接，另一侧与发射线圈两端相连接。发射机用于将高频功率源产生的高频振荡功率信号以近场电磁波的形式发射出去，发射机和每个接收机之间相互耦合。 

本实用新型中，当任意两个接收线圈之间的耦合系数大于0.002时，则需要调整接收机的接收阻抗匹配网络，使得从发射机的高频功率源看过去的阻抗仍与高频功率源内阻相匹配。 

本实用新型中的接收机用于接收发射机中发射线圈发出的高频振荡功率信号，然后经过整流滤波后传递给负载。 

其中发射机的发射线圈的电感为Lt，发射线圈的高频寄生电阻为Rpt；接收机的接收线圈的电感分别为Lr1、Lr2或Lrn，接收机的接收线圈的高频寄生电阻分别为Rpr1、Rpr2或Rprn，负载的电阻为RL，；发射线圈与接收线圈1、发射线圈2以及发射线圈n之间的耦合系数分别为ktr1、ktr1及ktrn，整个装置工作在谐振频率ω。如图1所示。 

对于n个相同的接收线圈，不考虑接收线圈之间的相互耦合时，既 

L_r1=L_r2=...=L_rn

R_prl=R_pr2=...=R_Prn

κ_tr1=κ_tr2=...=κ_trn

当Reqr1、Reqr2和Reqrn满足