[发明专利]一种磁共振线圈装置以及无线能量传输系统

说明书

【技术领域】

本发明涉及无线能量传输领域，具体地涉及一种基于磁共振原理的无线能量传输技术。

【背景技术】

目前，无线能量传输技术主要基于三种原理，分别是电磁感应式、磁共振式以及辐射式，电磁感应式(非接触感应式)电能传输电路的基本特征是原副边电路分离，原边电路与副边电路之间有一段空隙，通过磁场耦合感应相联系。电磁感应式的特点是：有较大气隙存在，使得原副边无电接触，弥补了传统接触式电能的固有缺陷；但是，较大气隙的存在也使得系统漏磁与激磁相当，甚至比激磁高；因此，基于磁感应技术的原因，充电线圈基板与接收线圈基板之间的实际有效充电空间距离大约为5mm，当两者之间的空间距离超过5mm时则无法进行充电工作。

磁共振式(又称WiTricity技术)是由麻省理工学院(MIT)物理系、电子工程、计算机科学系，以及军事奈米技术研究所(Institute for Soldier Nanotechnologies)的研究人员提出的。系统采用两个相同频率的谐振物体产生很强的相互耦合，能量在两物体间交互，利用线圈及放置两端的平板电容器，共同组成谐振电路，实现能量的无线传输。2007年6月，来自麻省理工学院的研究人员通过电磁线圈实现了距离2米的60W电力的传输，他们采用了全新的思考方式，采用了两个能够实现共振的铜线圈，依靠共振进行能量的传输。由于整个系统结构组成复杂，具体产品设计难度较大，使得基于磁共振原理的无线能量传输系统只停留在实验阶段，尚不能形成具体的产品应用。

辐射式又分为无线电波式、微波方式、激光方式等，如，Powercast公司基于无线电波式研制出可以将无线电波转化成直流电的接收装置，可在约1米范围内为不同电子装置的电池充电。其缺点是能够传输的能量小，应用范围有限。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是：为磁共振无线能量传输提供一种结构简单、能实现具体产品应用的磁共振线圈装置，以及采用该磁共振线圈装置的无线能量传输系统。

本发明实现发明目的所采用的技术方案是，一种磁共振线圈装置，所述磁共振线圈装置包括基板、共振线圈以及信号线圈，所述共振线圈为平面螺绕线圈，所述信号线圈为单匝线圈，所述共振线圈和所述信号线圈均固定在所述基板上。

优选地，所述共振线圈的螺绕起点与螺绕终点之间连接设置有一电容。

优选地，所述共振线圈和所述信号线圈位于同一平面内。

具体地，所述信号线圈的尺寸小于所述共振线圈的内径。

具体地，所述共振线圈的外径小于所述信号线圈的尺寸。

本发明还提供一种无线能量传输系统，包括电源模块、信号激励电路、磁共振发射模块、设置在负载设备内的磁共振接收模块和接收电路，所述磁共振发射模块与所述磁共振接收模块之间通过共振场倏逝线的耦合进行能量传递，所述接收电路连接所述磁共振接收模块并为所述负载设备提供电能，

所述磁共振发射模块包括第一基板、第一共振线圈以及第一信号线圈，所述第一共振线圈为平面螺绕线圈，所述第一信号线圈为单匝线圈，所述第一共振线圈和所述第一信号线圈均固定在所述第一基板上；

所述磁共振接收模块包括第二基板、第二共振线圈以及第二信号线圈，所述第二共振线圈为平面螺绕线圈，所述第二信号线圈为单匝线圈，所述第二共振线圈和所述第二信号线圈均固定在所述第二基板上；

所述第一信号线圈连接所述信号激励电路的输出端，所述第二信号线圈连接所述接收电路的输入端。

优选地，所述第一共振线圈的螺绕起点与螺绕终点之间连接设置有第一电容，所述第二共振线圈的螺绕起点与螺绕终点之间连接设置有第二电容。

优选地，所述第一共振线圈和所述第一信号线圈位于同一平面内，所述第二共振线圈和所述第二信号线圈位于同一平面内。

具体地，所述第一信号线圈的尺寸小于所述第一共振线圈的内径，所述第二信号线圈的尺寸小于所述第二共振线圈的内径。

具体地，所述第一共振线圈的外径小于所述第一信号线圈的尺寸，所述第二共振线圈的外径小于所述第二信号线圈的尺寸。

本发明的有益效果是：本发明提供的磁共振线圈装置，包括共振线圈和信号线圈，通过将共振线圈和信号线圈集成设置在同一基板上，实现无线能量的发射或接收，具有结构简单，能实现具体产品应用的有益效果。同时，本发明基于该磁共振线圈装置还提供一种无线能量传输系统。

【附图说明】

图1，磁共振线圈装置的正面结构示意图。

图2，变形实施例磁共振线圈装置的正面结构示意图。