[实用新型]一种具有电磁屏蔽层的非接触式无线电能传输装置天线

说明书

本实用新型公开的一种具有电磁屏蔽层的非接触式无线电能传输装置天线，包括以非接触式方式相对设置的发射线圈和接收线圈，所述发射线圈和接收线圈的两个外侧分别具有与其相对设置的屏蔽层，所述发射线圈和接收线圈分别与其两侧的屏蔽层之间的距离不小于0.5cm。本实用新型的一种具有电磁屏蔽层的非接触式无线电能传输装置天线通过对电磁屏蔽层铁氧体、非铁氧体和天线的合理设计实现了针对基于电磁波近场耦合无线电能传输系统非工作区的电磁波屏蔽，减少传输装置电磁场辐射对人体和工作环境的影响，并改善了因电磁屏蔽层的设置对传输系统磁场耦合的强度的影响。

技术领域

本实用新型属于微波辐射与天线技术领域，具体涉及一种具有电磁屏蔽层的非接触式无线电能传输装置天线。

背景技术

基于非辐射磁共振近场耦合的无线电能传输(非接触式无线电能传输) 方式，是利用两个或多个具有相同谐振频率及高品质因数的电磁系统，通过工作于特定频率的电感及电容耦合作用产生电磁谐振，充分利用电磁波传播的近场谐振技术。该传输方式具有耦合方向性强、传输效率高以及传输距离中等的优点，适合能量传输；但对电路、天线设计要求比较高，需要设计高频振荡发射系统和高频功率放大器，以及品质因数较高的谐振匹配天线。

在实际设计无线电能传输系统时，可通过对非辐射磁共振近场耦合无线电能传输系统的电磁环境分析，得到传输系统各参数对传输效率、距离与电磁辐射环境的影响，从而设计出一种具有电磁屏蔽层的无线传输天线。比如，可以在非辐射性磁场区域内放置一对谐振匹配的天线，它们以相同频率振荡，从而在非辐射性磁场内部发生谐振，形成强的磁耦合，可以在数米距离范围内来高效率地传递能量，并且对该范围内的其它物体没有影响，达到既要对能量传输工作区的磁场进行加强，又尽可能地减少非工作区的磁场对人体和设备工作影响的目的。

目前无线传输系统天线设计主要考虑因素包括：1.天线选材，考虑成本、传输效率等因素，主要选择铜线或利兹线作为天线材料；2.屏蔽层非铁氧体选材，非铁氧体材料在电磁场作用下会产生涡流，涡流产生的电磁场会阻碍原磁场的变化，涡流产生也会损耗部分磁场能量，磁力线在金属材料中会产生折射，这些是屏蔽层设计的主要依据，考虑不同金属的电导率不同，因涡流损耗的能量也有所不同，目前选择的是铜片层；3.线圈形状，常用的形状有圆形、四边形、六边形、多边形等，一般是方形和圆形的平面圆盘式线圈和立体螺旋线圈；4.屏蔽层铁氧体选材，没有磁芯可以减少天线的自感系数，使得谐振频率变小，因空气磁阻大于磁芯磁阻，有效抑制磁力线在非工作区的传播。

而现有的无线传输系统天线主要存在以下缺点：

第一，现有的无线传输天线一般是平面方形螺旋线圈或立体螺旋线圈，前者存在边角效应，而后者占用空间成本大；

第二，在谐振式磁耦合天线加入屏蔽层会影响到天线互感系数、减少天线的耦合强度，进而降低传输效率；有些无线传输系统把线圈磁芯设计成空心区域和实心区域相结合的结构，由于空心区域空气磁阻大于磁芯的磁阻，有效屏蔽磁力线，但是减弱了线圈的耦合强度，降底了天线品质因数，直接影响到传输效率；

第三，采用单线圈作为发射和接收线圈，其互感系数降低，传输效率减少；

第四，因天线线圈与屏蔽层过于靠近，使系统工作在过耦合区域，产生较大的阻抗损耗，从而影响天线的耦合。

实用新型内容

针对背景技术提到的上述缺点，本实用新型针对性地提出一种具有电磁屏蔽层的非接触式无线电能传输装置天线。

本实用新型所采用的技术方案是：一种具有电磁屏蔽层的非接触式无线电能传输装置天线，包括以非接触式方式相对设置的发射线圈和接收线圈，所述发射线圈和接收线圈的两个外侧分别具有与其相对设置的屏蔽层，所述发射线圈和接收线圈分别与其两侧的屏蔽层之间的距离不小于0.5cm。

优选的，考虑到屏蔽效果及经济成本，所述屏蔽层的底层为铝板。