CN113708514A - 一种无线电能传输装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种无线电能传输装置，该装置包括发射线圈、接收线圈、逆变器和整流器，发射线圈和逆变器设置于固定设备上，接收线圈和整流器设置于运动设备上；逆变器与发射线圈连接，用于向发射线圈提供高频电流；接收线圈用于根据发射线圈上的高频电流感应出高频电压，整流器与接收线圈连接，用于对接收线圈感应出的高频电压进行处理得到直流电压以为运动设备供电；发射线圈和接收线圈均为8字形线圈，8字形线圈包括上回路线圈和下回路线圈，上回路线圈和下回路线圈连通，且绕向相反。本发明能够解决现有的无线电能传输线圈的电磁泄露问题。

Description

一种无线电能传输装置
技术领域
本发明涉及无线电能传输技术领域，尤其涉及一种无线电能传输装置。
背景技术
传统移动式无线电能传输线圈为多个单线圈结构，具有结构简单，成本低的特点，但***对外电磁泄露较大。
发明内容
本发明提供了一种无线电能传输装置，能够解决现有的无线电能传输线圈的电磁泄露问题。
本发明提供了一种无线电能传输装置，该装置包括发射线圈、接收线圈、逆变器和整流器，所述发射线圈和所述逆变器设置于固定设备上，所述接收线圈和所述整流器设置于运动设备上；所述逆变器与所述发射线圈连接，用于向所述发射线圈提供高频电流；所述接收线圈用于根据所述发射线圈上的高频电流感应出高频电压，所述整流器与所述接收线圈连接，用于对所述接收线圈感应出的高频电压进行处理得到直流电压以为运动设备供电；所述发射线圈和所述接收线圈均为8字形线圈，所述8字形线圈包括上回路线圈和下回路线圈，所述上回路线圈和所述下回路线圈连通，且绕向相反。
优选的，所述上回路线圈和所述下回路线圈为上下对称结构。
优选的，所述发射线圈和所述接收线圈的结构均为直角矩形、圆角矩形或多边形。
优选的，所述发射线圈的宽度和所述接收线圈的宽度相同。
优选的，所述发射线圈的上下回路线圈的中心线和所述接收线圈的上下回路线圈的中心线对齐。
优选的，所述发射线圈和/或所述接收线圈中设有磁芯。
优选的，所述发射线圈和/或所述接收线圈的数量为多个，均沿运动设备的运动方向设置。
优选的，多个所述发射线圈相互串联连接后与所述逆变器连接。
优选的，多个所述接收线圈相互串联连接后与所述整流器连接。
优选的，每一个所述接收线圈与一个所述整流器连接。
应用本发明的技术方案，该发射线圈和接收线圈均为8字形线圈，该8字形线圈的上回路线圈和下回路线圈相互连通且绕向相反，以实现上回路线圈和下回路线圈的电流方向相反，减小外界电流总磁场，从而显著减弱磁场泄露。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本发明一种实施例的无线电能传输装置的结构示意图；
图2示出了根据本发明一种实施例的单个发射线圈和单个接收线圈的结构示意图；
图3示出了根据本发明一种实施例的8字形线圈的结构示意图；
图4示出了根据本发明一种实施例的多个发射线圈和多个接收线圈的结构示意图；
图5示出了根据本发明一种实施例的包含多个发射线圈和多个接收线圈的无线电能传输装置的一种连接方式图；
图6示出了根据本发明一种实施例的包含多个发射线圈和多个接收线圈的无线电能传输装置的另一种连接方式图。
附图标记说明
10、发射线圈； 20、接收线圈； 30、逆变器；
40、整流器； 50、上回路线圈； 60、下回路线圈。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
如图1和图2所示，本发明提供了一种无线电能传输装置，该装置包括发射线圈10、接收线圈20、逆变器30和整流器40，所述发射线圈10和所述逆变器30设置于固定设备上，所述接收线圈20和所述整流器40设置于运动设备上；所述逆变器30与所述发射线圈10连接，用于向所述发射线圈10提供高频电流；所述接收线圈20用于根据所述发射线圈10上的高频电流感应出高频电压，所述整流器40与所述接收线圈20连接，用于对所述接收线圈20感应出的高频电压进行处理得到直流电压以为运动设备供电；所述发射线圈10和所述接收线圈20均为8字形线圈，所述8字形线圈包括上回路线圈50和下回路线圈60，所述上回路线圈50和所述下回路线圈60连通，且绕向相反。
本发明的发射线圈10和接收线圈20均为8字形线圈，该8字形线圈的上回路线圈50和下回路线圈60相互连通且绕向相反，以实现上回路线圈50和下回路线圈60的电流方向相反，减小外界电流总磁场，从而显著减弱磁场泄露。
根据本发明的一种实施例，所述上回路线圈50和所述下回路线圈60为上下对称结构。此时，减弱磁场泄露效果最显著。本实施例仅作为本发明的一种优选实施例，并不用于限定本发明，本发明的8字形线圈还可以设置为上下不对称结构。
图3示出了根据本发明一种实施例的8字形线圈的结构示意图。如图3所示，8字形线圈的匝数为2匝，具体绕线顺序为：从输入端进入上回路线圈50绕线一圈后进入下回路线圈60绕线两圈，再进入上回路线圈50绕线一圈后输出。图3仅作为本发明的一个具体的实施例，并不用于限定本发明，本发明的8字形线圈可以设置为任意匝数，采用任意合理的绕线方式。
根据本发明的一种实施例，所述发射线圈10和所述接收线圈20的结构均可以为直角矩形、圆角矩形或多边形。
根据本发明的一种实施例，所述发射线圈10的宽度和所述接收线圈20的宽度相同，所述发射线圈10的上下回路线圈60的中心线和所述接收线圈20的上下回路线圈60的中心线对齐，以使所述发射线圈10和所述接收线圈20的电磁耦合面积达到最大，以增强电磁耦合能力，提高传输效率。本实施例仅作为本发明的一种优选实施例，并不用于限定本发明，在所述发射线圈10的宽度和所述接收线圈20的宽度不相同，或所述发射线圈10的上下回路线圈60的中心线和所述接收线圈20的上下回路线圈60的中心线不对齐的情况下，也均可以实现本发明。
其中，所述发射线圈10和所述接收线圈20的宽度方向为与中心线垂直的方向。所述接收线圈20沿该中心线方向直线运动，可以在静止或者运动状态下接收所述发射线圈10的电能。
根据本发明的一种实施例，所述发射线圈10和/或所述接收线圈20中设有磁芯，以增强线圈电磁耦合能力，提高传输效率。也就是说，可以单独在发射线圈10中设有磁芯，可以单独在接收线圈20中设有磁芯，也可以同时在发射线圈10和接收线圈20中设有磁芯。
图4示出了根据本发明一种实施例的多组发射线圈和接收线圈20的结构示意图。如图4所示，所述发射线圈10和/或所述接收线圈20的数量为多个，均沿运动设备的运动方向设置。也就是说，可以一个发射线圈10对应多个接收线圈20，可以多个发射线圈10对应一个接收线圈20，也可以多个发射线圈10对应多个接收线圈20。本发明的发射线圈10和接收线圈20的数量可以相同也可以不同。所述发射线圈10和所述接收线圈20的数量根据供电距离进行相应设置。举例来讲，根据地面的供电区间需求确定发射线圈10的数量，根据车载需求确定接收线圈20的数量。
多个所述发射线圈10和多个所述接收线圈20可以有多种连接方式。例如，多个所述发射线圈10相互串联连接后与所述逆变器30连接，同时，多个所述接收线圈20相互串联连接后与所述整流器40连接，如图5所示。也可以多个所述发射线圈10相互串联连接后与所述逆变器30连接，同时，每一个所述接收线圈20与一个所述整流器40连接，图6所示，此时，整流器40的输出端可以独立输出，也可以进一步串联后输出高稳定性的电压。
根据本发明的一种实施例，所述逆变器30采用高频逆变电源，所述高频逆变电源内设有第一电容补偿装置，所述第一电容补偿装置用于抵消发射线圈10的电感阻抗。
根据本发明的一种实施例，本发明的无线电能传输装置还包括第二电容补偿装置，所述第二电容补偿装置设置于所述接收线圈20和所述整流器40之间，用于抵消接收线圈20的电感阻抗。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无线电能传输装置，其特征在于，该装置包括发射线圈(10)、接收线圈(20)、逆变器(30)和整流器(40)，所述发射线圈(10)和所述逆变器(30)设置于固定设备上，所述接收线圈(20)和所述整流器(40)设置于运动设备上；所述逆变器(30)与所述发射线圈(10)连接，用于向所述发射线圈(10)提供高频电流；所述接收线圈(20)用于根据所述发射线圈(10)上的高频电流感应出高频电压，所述整流器(40)与所述接收线圈(20)连接，用于对所述接收线圈(20)感应出的高频电压进行处理得到直流电压以为运动设备供电；所述发射线圈(10)和所述接收线圈(20)均为8字形线圈，所述8字形线圈包括上回路线圈(50)和下回路线圈(60)，所述上回路线圈(50)和所述下回路线圈(60)连通，且绕向相反。
2.根据权利要求1所述的一种无线电能传输装置，其特征在于，所述上回路线圈(50)和所述下回路线圈(60)为上下对称结构。
3.根据权利要求1所述的一种无线电能传输装置，其特征在于，所述发射线圈(10)和所述接收线圈(20)的结构均为直角矩形、圆角矩形或多边形。
4.根据权利要求1所述的一种无线电能传输装置，其特征在于，所述发射线圈(10)的宽度和所述接收线圈(20)的宽度相同。
5.根据权利要求1所述的一种无线电能传输装置，其特征在于，所述发射线圈(10)的上下回路线圈的中心线和所述接收线圈(20)的上下回路线圈的中心线对齐。
6.根据权利要求1所述的一种无线电能传输装置，其特征在于，所述发射线圈(10)和/或所述接收线圈(20)中设有磁芯。
7.根据权利要求1所述的一种无线电能传输装置，其特征在于，所述发射线圈(10)和/或所述接收线圈(20)的数量为多个，均沿运动设备的运动方向设置。
8.根据权利要求6所述的一种无线电能传输装置，其特征在于，多个所述发射线圈(10)相互串联连接后与所述逆变器(30)连接。
9.根据权利要求6所述的一种无线电能传输装置，其特征在于，多个所述接收线圈(20)相互串联连接后与所述整流器(40)连接。
10.根据权利要求6所述的一种无线电能传输装置，其特征在于，每一个所述接收线圈(20)与一个所述整流器(40)连接。
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