[发明专利]一种无线输能充电装置

说明书

技术领域

本发明属于电能量短距离输送技术领域，更为具体地讲，涉及一种无线输 能充电装置，可用于电源、充电器、充电桩等设备。

背景技术

充电装置是一种常用的对储能介质进行输能的装置，包括手机充电器，电 动车充电器等。而随着人们生活水平的提高，不用插接的充电装置，即无线输 能充电装置也开始出现了。

现有的无线输能充电装置包括：无线电波式充电、磁场共振充电和电磁感 应式充电。

无线电波式充电类似于早期使用的收音机，主要有电磁波发射装置和电磁 波接收装置组成。电磁波发射装置发射电磁波，电磁波接收装置接收电磁波并 检波，然后处理电能，对储能介质充电。其优点是充电范围广，然而缺点是充 电效率低，电磁干扰严重。

磁场共振充电是相同频率，或者说在一个特定的频率上共振的输出和接收 装置，可以交换彼此的能量，这是MIT(MassachusettsInstituteofTechnology， 麻省理工学院)研究团队正在开展的一项研究，实验中使用直径达到50cm的线 圈点亮了两米外的一盏60瓦灯泡。其优点是传输功率高，缺点是尺寸大，传输 效率低。

电磁感应式充电利用两个线圈相互感应，从而在次级线圈中产生电流，将 能量传输到接收端，该方法具有传输效率高的优点，但是存在严重的电磁干扰。

因此，研制实用的电磁干扰低、传输效率高、传输功率高的无线输能充电 装置成为了一个研究热点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电磁干扰低、传输效率 高、传输功率高的无线输能充电装置。

为实现上述发明目的，本发明无线输能充电装置，其特征在于，包括：

喇叭天线，主要用于发射电磁波，天线的大小根据电磁波的频率高低及所 能接受的电磁干扰程度选用；

超材料接收面，由周期排列的导体构成，单个导体大小是根据电磁波的工 作频率计算设计获得，能够以较高的效率吸收频段电磁波；

喇叭天线朝向超材料接收面输出电磁波，而由超材料构成的接收面接收该 电磁波，并转换成电能，用于对储能介质充电。

本发明的目的是这样实现的。

本发明无线输能充电装置，采用超材料作为能量接收和转换，喇叭天线将 能量转换为电磁波，并将电磁波朝超声接收面发射，电磁波在空中以极低的损 耗传输，当到达超材料接收面时被接收，并将电磁波转换为电能，实现对所需 器件的储能介质充电或供电。

本发明利用喇叭天线作为能量输出结构，利用超材料作为能量接收结构， 因而具有电磁干扰小、传输效率高、传输功率高的优点。这样，本发明具有较 大的应用范围，可以用于对无人机的无线输能充电，从而使得无人机实现更长 时间的空中停留，也可以用于对手机的无线输能充电，从而实现更快速，非插 拔形式的充电。

附图说明

图1是本发明无线输能充电装置一种具体实施方式示意图；

图2是图1所示喇叭天线的五种具体实施方式示意图，其中，(a)为H面 扇形喇叭天线，(b)为E面扇形喇叭天线，(c)为角锥形喇叭天线，(d)为角 锥形喇叭天线，(e)为旋转抛物面形状的喇叭天线；

图3是图1所示超材料接收面的组成单元的结构示意图，其中，(a)为开 口圆环状单元，(b)为柱状阵列，(c)为矩形环及开口矩形环单元。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员 更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和 设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

常规的输能充电装置都是通过变压器变压对储能装置进行充电，输能充电 装置一端接电源，另一端接储能装置，这就使得带储能介质的设备在不接电源 的情况下无法连续工作，而且其接电源充电时也必须距离电源较近，并且需要 进行插拔操作，很不方便。

无线输能充电装置是一种新近发展的充电系统，主要包括无线电波式充电， 磁场共振充电和电磁感应充电。然而现有的无线充电系统有着电磁干扰严重、 传输效率低、传输功率低的缺点，严重影响了无线输能充电装置的应用。