[发明专利]一种具有阻抗匹配功能的无线输电线圈

说明书

本发明公开一种新型具有阻抗匹配功能的无线输电线圈，属于无线电能传输与转换范畴，可以实现对无线输电电源的输出阻抗或负载阻抗的匹配，从而进行高效率的无线电能传输，具有广阔的应用前景。本发明解决了传统无线输电线圈阻抗不可调的问题，可灵活调节线圈的输入阻抗，主要包括有：螺旋线圈(1)；同轴线输入端(2)；匹配杆(3)；短路环(4)。本发明可作为无线电能传输系统中的发射线圈或接收线圈，具有输入阻抗可调、匹配灵活、操作简便等优点。

技术领域

本发明本属于无线电能传输与转换领域，主要应用在磁共振无线电能传输系统中，涉及到一种具有阻抗匹配功能的无线输电的谐振线圈。

背景技术

无线电能传输技术的应用，拓展了电能输送的方法，在一定程度上减小了对有线供电方式的依赖，从而避免了在一些特殊场合，比如矿场、海底等，传统导线供电时的安全问题，具有更高的灵活性和安全性。磁共振耦合无线电能传输技术作为无线输电的基本方式之一，自2007年美国麻省理工学院的研究人员首次提出后，因该技术在传输效率、传输功率及传输距离上的明显优势，得到了国内外研究人员的广泛关注，其应用领域也逐步拓展到了电动汽车、可植入医疗设备和便携式电子产品等。

磁共振耦合无线电能传输技术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的耦合作用产生电磁谐振，高频电能在谐振线圈工作的近场区域发生大比例交换并被负载吸收。谐振线圈作为无线电能传输的桥梁，在整个系统中起着至关重要的作用，决定了能量传输的距离，功率以及效率等性能参数，性能优良的谐振线圈有利于提高系统性能。

目前，谐振线圈多采用两端馈电方式，其阻抗在固定频率下保持不变，阻抗匹配需要借助其他手段实现，如添加额外的阻抗匹配网络或增加阻抗匹配线圈，匹配及调节的方法复杂程度高，不利于无线输电的工作效率提升。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种具有阻抗匹配功能的无线输电线圈，其输入阻抗可调，能够准确匹配高频电源输出阻抗或负载阻抗，从而实现高效率无线输电。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种具有阻抗匹配功能的无线输电线圈，主要包括螺旋线圈1、同轴线输入端2、匹配杆3和短路环4；同轴线输入端2作为高频电能馈送端，位于螺旋线圈1中心位置，同轴线输入端2的外屏蔽套与螺旋线圈1相连；匹配杆3与同轴线输入端2的芯线相连并被短路环4短路连接于螺旋线圈1，螺旋线圈1的输入阻抗通过移动短路环4进行调节。

进一步的，所述螺旋线圈1整体呈圆柱状螺旋结构，总长度为工作频率所对应的半波长。

进一步的，所述匹配杆3呈弧形，匹配杆3所在圆的圆心与螺旋线圈1的中心重合。

更进一步的，所述匹配杆3总长度为匹配杆3所在圆的三分之一弧长。

更进一步的，所述匹配杆3位于螺旋线圈1内侧，与螺旋线圈1相距8cm～10cm。

进一步的，所述短路环4由铜片制成，在匹配杆3与螺旋线圈1之间移动。

相对于现有技术，本发明所述的一种具有阻抗匹配功能的无线输电线圈具有以下优势：

本发明输入阻抗可通过移动匹配杆与螺旋线圈之间的短路环进行调节，能够准确匹配高频电源输出阻抗或负载阻抗，使高频电能高效地传输出去。本发明可作为磁共振耦合无线电能传输系统中的发射线圈或接受线圈，匹配灵活,调节方法简便，有效提高了无线电能传输的效率。

附图说明

图1是本发明实施例的整体结构图；

图2是本发明实施例的输入端细节图；

其中：

1：螺旋线圈；2：同轴线输入端；3：匹配杆；4：短路环。