一種平面無線輸電裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種平面無線輸電裝置，包括兩個分別用于發(fā)射和接收的平面電路，所述平面電路包括單匝導(dǎo)電線圈和在單匝導(dǎo)電線圈外圍不與之接觸的多匝導(dǎo)電線圈，所述單匝導(dǎo)電線圈和多匝導(dǎo)電線圈均為圓形，所述單匝導(dǎo)電線圈不閉合，留有缺口，用于發(fā)射的單匝導(dǎo)電線圈的兩端連接交流電源，用于接收的單匝導(dǎo)電線圈的兩端連接負載。本發(fā)明平面無線輸電裝置結(jié)構(gòu)緊湊，裝置簡單，且具有較高的能量傳輸效率，較低的損耗。
【專利說明】一種平面無線輸電裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種平面無線輸電裝置，屬于無線輸電【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 無線輸電（Wireless Power Transmission, WPT)就是借助于電磁場進行能量傳 遞的一種技術(shù)。無線輸電一般分為：電磁感應(yīng)式、電磁共振式和電磁福射式。電磁感應(yīng)適 用于低功率、近距離傳輸；電磁共振適用于中等功率、中等距離傳輸；電磁輻射適用于大功 率、遠距離傳輸。近年來，一些便攜式電器如筆記本電腦、手機、音樂播放器等移動設(shè)備都需 要電池和充電。一方面，電源電線頻繁地拔插，既不安全，也容易造成磨損，充電器、電線、插 座的標準也并不完全統(tǒng)一，這樣既造成了浪費，也形成了對環(huán)境的污染；另一方面，建筑物 內(nèi)埋設(shè)的輸電線路也會存在老化，帶來極為嚴重的安全隱患。在某些特殊場合下，譬如礦井 和石油開米中，傳統(tǒng)輸電方式在安全上也存在隱患；孤立的島ι?ι與、工作于山頭的基站也很難 采用架設(shè)電線的傳統(tǒng)配電方式。在上述情形下，無線輸電便愈發(fā)顯得重要和迫切，因而它被 美國《技術(shù)評論》雜志評選為未來十大科研方向之一。
[0003] 近幾年，無線電能傳輸發(fā)展更是迅速。 大學(xué)相繼開發(fā)出非接觸式充電器。美國麻省理工大學(xué)（MIT)在2007年6月宣布，利用電磁 共振成功地點亮了一個距離電源約2m遠的60W的燈泡，這項技術(shù)被稱為WiTricity。該研 究小組在實驗中使用了兩個直徑為50cm的銅線圈，通過調(diào)整發(fā)射頻率使兩個線圈在10MHz 產(chǎn)生共振，從而成功點亮了距離電力發(fā)射端2m以外的一盞60W的燈泡。但是，MIT的無線 輸電裝置結(jié)構(gòu)太大，一般家庭日常使用無法滿足其空間大小。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種結(jié)構(gòu)緊湊的平面無線輸電裝置。
[0005] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案： 一種平面無線輸電裝置，包括兩個分別用于發(fā)射和接收的平面電路，所述平面電路包 括單匝導(dǎo)電線圈和在單匝導(dǎo)電線圈外圍不與之接觸的多匝導(dǎo)電線圈，所述單匝導(dǎo)電線圈和 多匝導(dǎo)電線圈均為圓形，所述單匝導(dǎo)電線圈不閉合，留有缺口，用于發(fā)射的單匝導(dǎo)電線圈的 兩端連接交流電源，用于接收的單匝導(dǎo)電線圈的兩端連接負載。
[0006] 優(yōu)選的，所述單匝導(dǎo)電線圈和多匝導(dǎo)電線圈的材質(zhì)為純銅。
[0007] 優(yōu)選的，所述單匝導(dǎo)電線圈和多匝導(dǎo)電線圈同心。
[0008] 優(yōu)選的，所述單匝導(dǎo)電線圈的缺口對應(yīng)的圓心角的大小為10度。
[0009] 優(yōu)選的，所述交流電源的頻率為33MHz。
[0010] 本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果： 1、本發(fā)明平面無線輸電裝置結(jié)構(gòu)緊湊，且裝置簡單。
[0011] 2、本發(fā)明平面無線輸電裝置具有較高的能量傳輸效率，較低的損耗，該裝置工作 時的中心頻率為33MHz，帶寬為17M，損耗為4. 4dB。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1是本發(fā)明平面無線輸電裝置的整體架構(gòu)圖。
[0013] 圖2是本發(fā)明平面無線輸電裝置的電路板整體示意圖。
[0014] 圖3是本發(fā)明平面無線輸電裝置的電路板上表面平面示意圖。
[0015] 圖4是本發(fā)明平面無線輸電裝置的平面螺旋線圈示意圖。
[0016] 圖5是本發(fā)明平面無線輸電裝置的平面單線圈示意圖。
[0017] 其中：1為絕緣板，2為絕緣板的上表面，3為絕緣板的下表面，4為單匝導(dǎo)電線圈， 5為多匝導(dǎo)電線圈，6和7分別為饋電過孔。
[0018] 圖6是本發(fā)明平面無線輸電裝置的兩絕緣板板的距離L為0. 1米，α為10度時 FEK0仿真的S21參數(shù)圖。

【具體實施方式】
[0019] 下面詳細描述本發(fā)明的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始 至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參 考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
[0020] 無線輸電技術(shù)是一種利用無線電技術(shù)傳輸電力能量的技術(shù)。在技術(shù)上，無線輸電 技術(shù)與無線電通訊中所用發(fā)射與接收技術(shù)并無本質(zhì)區(qū)別。本發(fā)明中平面電路的線圈結(jié)構(gòu)， 它能夠產(chǎn)生既高頻又低電流的高壓交流電，這種高壓交流電可經(jīng)由空氣作遠距離的無線傳 電到達另一個接收線圈處，完成無線輸電。
[0021] 如圖1-圖5所示，為本發(fā)明平面無線輸電裝置的一個優(yōu)選的實施例，其中L表示 兩個絕緣板的相隔距離，即兩個圓形單線圈的圓心之間的距離。該平面無線輸電裝置包括 兩塊相同的分別用于發(fā)射和接收的絕緣板1，所述絕緣板1的上表面2刻有平面電路，絕緣 板1的下表面3接地，所述平面電路包括單匝導(dǎo)電線圈4和在單匝導(dǎo)電線圈4外圍不與之 接觸的多匝導(dǎo)電線圈5,所述單匝導(dǎo)電線圈4和多匝導(dǎo)電線圈5同心且均為圓形，單匝導(dǎo)電 線圈4的半徑小于多匝導(dǎo)電線圈5的最小半徑，單匝導(dǎo)電線圈4不閉合，留有缺口，且單匝 導(dǎo)電線圈4的兩端開有穿透絕緣板1的饋電過孔6和7。
[0022] 平面無線輸電的過程如下：準備兩個相同的絕緣板，并在絕緣板的其中一面刻上 如上所述的單匝導(dǎo)電線圈和多匝導(dǎo)電線圈，并在單匝導(dǎo)電線圈的兩端開有穿透絕緣板的饋 電過孔，其中一塊絕緣板作為發(fā)射板，另一塊絕緣板作為接收板。對于發(fā)射板，采用異面饋 電的方式，即通過饋電過孔在絕緣板的另外一面加激勵即電源；對于接收板，也通過饋電過 孔在絕緣板的另外一面加上負載。當(dāng)有激勵時，能量由發(fā)射板上的單匝導(dǎo)電線圈直接耦合 到多匝導(dǎo)電線圈，再由多匝導(dǎo)電線圈輻射電磁能量，最后由接收板的多匝導(dǎo)電線圈接收，再 直接耦合到接收板的單匝導(dǎo)電線圈，由單匝導(dǎo)電線圈將能量傳給負載，從而完成無線能量 的傳輸。
[0023] 如圖6所示，為本發(fā)明平面無線輸電裝置兩絕緣板的相隔距離L為0. 1米，圓形單 線圈的缺口對應(yīng)的圓心角大小為10度時，利用FEK0仿真的S21參數(shù)結(jié)果圖，S21參數(shù)反映 了輸入微波能量與輸出微波能量之間的關(guān)系，S21參數(shù)值越高表明傳輸?shù)男试胶谩膱D 中可以看出，當(dāng)激勵頻率在33MHz時，該平面無線輸電裝置的傳輸效率最高。
[0024] 以上實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍，凡是 按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護范圍 之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種平面無線輸電裝置，其特征在于：包括兩個分別用于發(fā)射和接收的平面電路， 所述平面電路包括單匝導(dǎo)電線圈和在單匝導(dǎo)電線圈外圍不與之接觸的多匝導(dǎo)電線圈，所述 單匝導(dǎo)電線圈和多匝導(dǎo)電線圈均為圓形，所述單匝導(dǎo)電線圈不閉合，留有缺口，用于發(fā)射的 單匝導(dǎo)電線圈的兩端連接交流電源，用于接收的單匝導(dǎo)電線圈的兩端連接負載。
2. 如權(quán)利要求1所述平面無線輸電裝置，其特征在于：所述單匝導(dǎo)電線圈和多匝導(dǎo)電 線圈的材質(zhì)為純銅。
3. 如權(quán)利要求1或2所述平面無線輸電裝置，其特征在于：所述單匝導(dǎo)電線圈和多匝 導(dǎo)電線圈同心。
4. 如權(quán)利要求1或2所述平面無線輸電裝置，其特征在于：所述單匝導(dǎo)電線圈的缺口 對應(yīng)的圓心角的大小為10度。
5. 如權(quán)利要求1或2所述平面無線輸電裝置，其特征在于：所述交流電源的頻率為 33MHz。
【文檔編號】H02J17/00GK104104158SQ201410288659
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】于兵, 陳寬, 張經(jīng)緯, 劉鳴威, 鄒正元, 唐翠翠, 周夢玲 申請人:南京信息工程大學(xué)