電能發射端及應用其的無線電能傳輸裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種電能發射端及應用其的無線電能傳輸裝置，通過諧振電路調節原邊線圈的電流信號，使得流過原邊線圈的電流為恒定頻率恒定幅值的準正弦電流信號，這樣可保證無論副邊與原邊的耦合情況是否良好或副邊負載發生變動的情況下，原邊傳輸至副邊的能量不會發生變動,可保證能量傳輸效率達到最大化；同時利用頻率調節電路調節所述準正弦電流信號中的高頻或低頻電流分量，使得所述準正弦電流信號的高頻分量(或低頻分量)的電流不會被發射線圈輻射出來，減小電路的損耗。相對于現有技術，本發明專利技術無需復雜的反饋機制，本發明專利技術所使用的系統結構簡單，能應用于較復雜的環境，且效率高、損耗小。

Electric energy emitting terminal and radio energy transmission device using the same

The invention discloses a power transmitter and the application of the wireless power transmission device, adjusting the primary coil current signal through the resonant circuit, quasi sinusoidal current signal makes the current flowing through the primary coil of the constant frequency constant amplitude, which can ensure the coupling of both side and primary side is good or vice the side load change, the primary side to the secondary side of the transmission energy will not change, can guarantee the energy transmission efficiency is maximized; at the same time using the frequency adjustment circuit adjusts the quasi sinusoidal current signal in high frequency or low frequency current, high frequency components such that the quasi sinusoidal current signal (or low frequency component the current) will not be transmitting coil radiation, reduce circuit loss. Compared with the prior art, the invention does not need a complex feedback mechanism, and the system used by the invention is simple in structure and can be applied to complicated environments with high efficiency and small loss.

【技術實現步驟摘要】
電能發射端及應用其的無線電能傳輸裝置
本專利技術涉及電力電子
，更具體地說，涉及電能發射端及應用其的無線電能傳輸裝置。
技術介紹
無線電能傳輸技術由于其方便實用的特點而廣泛應用于電子產品領域，目前，實現無線電能傳輸的方式主要有磁感應式和磁共振式兩種方式，磁感應式由于受傳輸距離的限制其應用場合非常有限，磁共振式無線電能傳輸能夠實現遠距離、大功率的電能傳輸，可以廣泛應用于電子終端、電動汽車、水下、地下等用電設備的充電和供電。磁共振式無線電能傳輸裝置主要包括發射部分和接收部分，兩者通過電磁共振原理實現能量傳輸的最大化。如圖1所示為磁共振式無線電能傳輸裝置的電路框圖，發射部分包括有原邊發射線圈Ls和諧振電容Cs組成的諧振結構，接收部分包括有副邊接收線圈Ld和諧振電容Cd組成的諧振機構。為了保證無線功率能夠有效傳輸，通常要求原副邊的諧振結構的諧振點一致或非常接近，并記作系統的工作頻率。磁共振無線電能傳輸系統在原邊線圈和副邊線圈耦合程度較高時，會出現頻率分叉現象，即系統的最優效率點或最大功率傳輸點會偏離系統的諧振頻率。為了解決頻率分叉現象，現有技術中通常是設置阻抗調節網絡，通過改變系統參數使得系統可以仍然工作在諧振頻率點。如圖2所示，通過在原副邊各增加一個線圈，一個輸入線圈，一個輸出線圈(如圖2中的Lg或LL所示)，通過手動調整輸入線圈和原邊線圈的耦合關系，以及輸出線圈和副邊線圈的耦合關系來改變系統的阻抗匹配網絡，而手動的調節則明顯不適用于原副邊相對位置存在變化以及負載變動的情況。而且在無線電能傳輸中，由于原邊線圈的電流存在不在系統工作頻率的交流紋波，例如存在高于系統工作頻率或低于系統工作頻率的電流分量，這都對系統的損耗或傳輸效率產生影響，由于是高于系統工作頻率的電流分量，由于在發射線圈中產生很大的集膚效應，導致線圈損耗大。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術提出了電能發射端及應用其的無線電能傳輸裝置，其通過電流調制電路調節原邊線圈的電流信號，使得通過原邊線圈的電流為恒定頻率恒定幅值的準正弦電流信號，并且通過頻率調節電路使得所述準正弦電流信號中只包含在系統工作頻率的電流分量。使得系統耦合性穩定，損耗小，傳輸效率高。第一方面,依據本專利技術的一種電能發射端，用以向與其隔離的電能接收端傳輸能量，所述電能發射端包括：電壓變換器，接收電能以輸出具有預設頻率的高頻交流電，所述預設頻率與所述電能發射端和電能接收端的系統工作頻率一致，電流調制電路，接收所述高頻交流電，以獲得調節電流信號，所述調節電流信號為具有恒定頻率恒定幅值的準正弦電流信號；電能發射部分，包括原邊發射線圈，所述原邊發射線圈用于接收所述調節電流信號，產生空間磁場以向所述電能接收端傳輸能量；其中，所述電流調制電路包括諧振電路和頻率調節電路，所述諧振電路的諧振頻率與所述預設頻率一致；所述頻率調節電路控制所述準正弦電流信號中只包含在系統工作頻率的電流分量。進一步的，所述諧振電路包括第一電感和第一電容，所述第一電感和所述頻率調節電路串聯連接在所述電壓變換器的正輸出端和電能發射部分第一端之間，所述第一電容的第一端與所述電能發射部分第一端連接，第二端接所述電壓變換器的負輸出端；其中，所述第一電感和第一電容的諧振頻率與所述預設頻率一致，并且，所述第一電容的第一端的信號作為所述調節電流信號。進一步的，所述頻率調節電路包括第二電感和第二電容，所述第二電感和第二電容串聯連接在所述第一電感的一端和第一電容的第一端之間，或者是所述第二電感和第二電容串聯連接在所述電壓變換器的正輸出端和所述第一電感的一端之間，或者是所述第二電感、第一電感和第二電容依次串聯連接在所述電壓變換器的正輸出端和電能發射部分第一端之間；所述第二電感和第二電容的諧振頻率與所述預設頻率一致。第二方面，依據本專利技術的一種無線電能傳輸裝置，包括相互隔離的電能發射端和電能接收端，電能發射端包括有電壓變換器、電流調制電路和電能發射部分，所述電壓變換器接收電能以輸出具有預設頻率的高頻交流電，所述預設頻率與所述電能發射端和電能接收端的系統工作頻率一致，所述電流調制電路接收所述高頻交流電，以獲得調節電流信號，所述調節電流信號為具有恒定頻率恒定幅值的準正弦電流信號；所述電能發射部分包括原邊發射線圈，所述原邊發射線圈用于接收所述調節電流信號，產生空間磁場以向所述電能接收端傳輸能量；所述電能接收端包括副邊接收線圈，所述副邊接收線圈用于接收從電能發射部分傳輸的能量；其中,所述電流調制電路包括諧振電路和頻率調節電路，所述諧振電路的諧振頻率與所述預設頻率一致；所述頻率調節電路控制所述準正弦電流信號中只包含有在系統工作頻率的電流分量。進一步的，所述諧振電路包括第一電感和第一電容，所述第一電感和所述頻率調節電路串聯連接在所述電壓變換器的正輸出端和電能發射部分第一端之間，所述第一電容的第一端與所述電能發射部分第一端連接，第二端接所述電壓變換器的負輸出端；其中，所述第一電感和第一電容的諧振頻率與所述預設頻率一致，并且，所述第一電容的第一端的信號作為所述調節電流信號。進一步的，所述頻率調節電路包括第二電感和第二電容，所述第二電感和第二電容串聯連接在所述第一電感的一端和第一電容的第一端之間，或者是所述第二電感和第二電容串聯連接在所述電壓變換器的正輸出端和所述第一電感的一端之間，或者是所述第二電感、第一電感和第二電容依次串聯連接在所述電壓變換器的正輸出端和電能發射部分第一端之間；所述第二電感和第二電容的諧振頻率與所述預設頻率一致。通過上述的電能發射端及應用其的無線電能傳輸裝置，利用諧振電路使得原邊線圈的電流為恒定頻率恒定幅值的準正弦電流信號，利用頻率調節電路使得所述準正弦電流信號只包含系統工作頻率的電流分量。本專利技術的無線電能傳輸系統具有以下有益效果：1)在原邊線圈的周圍空間中產生恒定頻率恒定幅值的交變磁場，保證原邊傳輸至副邊的電能不因外界變動因素如原副邊線圈的位置變化(即原副邊線圈耦合強度改變)或負載的改變而發生變動。2)通過產生恒定頻率恒定幅度的交變磁場，極大的有利于無線傳輸裝置中副邊接收端的設計。3)由于在電能發射端產生恒定的空間磁場，可以實現單個發射線圈對應多個接收接圈，接收線圈之間相互不干擾，能夠實現多路輸出的獨立控制。4)本專利技術通過對原邊發射線圈電流的頻率調節控制，使得原邊發射線圈的電流只包含在系統工作頻率的電流分量，從而解決了高頻分量帶來的損耗較大的問題。附圖說明圖1所示為磁共振式無線電能傳輸裝置的電路框圖；圖2所示為現有技術中的磁共振式無線電能傳輸裝置的阻抗匹配的一種實現方式；圖3所示為依據本專利技術的無線電能傳輸裝置的第一實施例的電路框圖；具體實施方式以下將結合附圖詳細說明本專利技術的一些優選實施例，但本專利技術不限于此，本領域普通技術人員應當理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。同時，應當理解，在以下的描述中，“電路”是指由至少一個元件或子電路通過電氣連接或電磁連接構成的導電回路。當稱元件或電路“連接到”另一元件或稱元件/電路“連接在”兩個節點之間時，它可以是直接耦接或連接到另一元件或者可以存在中間元件，元件之間的連接可以是物理上的、邏輯上的、或者其結合。相反，當稱元件“直接耦接到”或“本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電能發射端，用以向與其隔離的電能接收端傳輸能量，其特征在于，所述電能發射端包括：電壓變換器，接收電能以輸出具有預設頻率的高頻交流電，所述預設頻率與所述電能發射端和電能接收端的系統工作頻率一致，電流調制電路，接收所述高頻交流電，以獲得調節電流信號，所述調節電流信號為具有恒定頻率恒定幅值的準正弦電流信號；電能發射部分，包括原邊發射線圈，所述原邊發射線圈用于接收所述調節電流信號，產生空間磁場以向所述電能接收端傳輸能量；其中，所述電流調制電路包括諧振電路和頻率調節電路，所述諧振電路的諧振頻率與所述預設頻率一致；所述頻率調節電路控制所述準正弦電流信號中只包含在系統工作頻率的電流分量。

【技術特征摘要】
1.一種電能發射端，用以向與其隔離的電能接收端傳輸能量，其特征在于，所述電能發射端包括：電壓變換器，接收電能以輸出具有預設頻率的高頻交流電，所述預設頻率與所述電能發射端和電能接收端的系統工作頻率一致，電流調制電路，接收所述高頻交流電，以獲得調節電流信號，所述調節電流信號為具有恒定頻率恒定幅值的準正弦電流信號；電能發射部分，包括原邊發射線圈，所述原邊發射線圈用于接收所述調節電流信號，產生空間磁場以向所述電能接收端傳輸能量；其中，所述電流調制電路包括諧振電路和頻率調節電路，所述諧振電路的諧振頻率與所述預設頻率一致；所述頻率調節電路控制所述準正弦電流信號中只包含在系統工作頻率的電流分量。2.根據權利要求1所述的電能發射端，其特征在于，所述諧振電路包括第一電感和第一電容，所述第一電感和所述頻率調節電路串聯連接在所述電壓變換器的正輸出端和電能發射部分第一端之間，所述第一電容的第一端與所述電能發射部分第一端連接，第二端接所述電壓變換器的負輸出端；其中，所述第一電感和第一電容的諧振頻率與所述預設頻率一致，并且，所述第一電容的第一端的信號作為所述調節電流信號。3.根據權利要求2所述的電能發射端，其特征在于，所述頻率調節電路包括第二電感和第二電容，所述第二電感和第二電容串聯連接在所述第一電感的一端和第一電容的第一端之間，或者是所述第二電感和第二電容串聯連接在所述電壓變換器的正輸出端和所述第一電感的一端之間，或者是所述第二電感、第一電感和第二電容依次串聯連接在所述電壓變換器的正輸出端和電能發射部分第一端之間；所述第二電感和第二電容的諧振頻率與所述預設頻率一致。4.一種無線電能傳輸裝置，包括相互隔離的電能發射端和電能接收端，其特征在于，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：車丙晨，
申請(專利權)人：寧波微鵝電子科技有限公司，
類型：發明
國別省市：浙江,33