[发明专利]一种基于三相圆台型发射机构的空间无线充电系统

说明书

本发明提出了一种基于三相圆台型发射机构的空间无线充电系统；三相发射线圈A、B、C的尺寸、结构、线圈匝数完全相同，围成三相圆台型发射机构；三相发射线圈A、B、C两两重叠部分有间隙；通过改变电流相位对三相圆台型发射线圈A、B、C进行控制，获得稳定的电能传输；分析收发线圈之间的互感，分析无线充电系统的输入功率、输出功率及传输效率，得到均匀稳定的能量传输；本发明的发射机构采用圆台型立体发射线圈，可以同时实现空间内外的无线电能传输；并且耦合机构无需采用磁芯，接收线圈也无需立体化，重量相对比较轻，利于接收端的轻量化。

技术领域

本发明属于无线电能传输技术领域，具体地，涉及一种基于三相圆台型发射机构的空间无线充电系统。

背景技术

本发明的背景技术为无线电能传输技术的空间多自由度无线充电技术；无线电能传输(wireless power transfer,WPT)技术由于能够解决传统有线电能传输易产生电火花、存在安全隐患、便捷性差等缺点，所以被广泛应用在植入式医疗领域、石油钻井、水下航行器、电动汽车等应用场景。然而，应用于智能手机、笔记本等电子设备领域的平面型WPT在进行无线充电时，需要接收线圈与发射线圈完全对准并且紧贴在无线充电器上，平面型WPT无法克服当便携式移动电子设备发生位置偏移或角度偏转时，系统输出功率、传输效率将大大降低，甚至在电子设备偏转较大时，系统无法实现无线充电，降低了使用的便捷性。因此，为克服平面式无线电能传输技术自由度低、抗偏移能力差的缺点，空间WPT应运而生。空间WPT是指在有效的充电区域内，负载与无线充电器之间的相对位置变化对负载接收能量的影响较小，负载在空间任意位置均可进行无线充电。空间WPT因其具有位置鲁棒性好、安全可靠性强、环境亲和力好等优点，被国内外研究学者所关注。

现有技术存在以下问题：

一、目前所提出的碗型、球型、单根导线绕成的立体结构等新型发射线圈结构，只能实现空间内部或外部的无线电能传输，均无法同时实现空间内外的无线电能传输；

二、目前所提出的接收线圈立体结构，导致接收端体积大，不利于接收端的轻量化；

三、目前所提出的应用十字交叉磁芯实现多自由接收的无线电能传输系统，因为加入磁芯从而导致整个系统的重量增加。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种基于三相圆台型发射机构的空间无线充电系统。

本发明通过以下技术方案实现：

一种三相圆台型发射机构：

三相发射线圈A、B、C围成三相圆台型发射机构；

所述三相发射线圈A、B、C的尺寸、结构、线圈匝数完全相同；

所述三相发射线圈A、B、C两两重叠部分有间隙；

所述三相发射线圈A、B、C两两重叠处形成的交点为A₁A₂X₁X₂、B₁B₂Y₁Y₂和C₁C₂Z₁Z₂；

所述A相发射线圈包含交点A₁A₂X₁X₂；

所述B相发射线圈包含交点B₁B₂Y₁Y₂；

所述C相发射线圈包含交点C₁C₂Z₁Z₂；