本實(shí)用新型涉及無線供電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種管道型無線供電發(fā)射裝置及無線供電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在礦井、隧道等的照明和作業(yè)中，有線供電的觸點(diǎn)可能會產(chǎn)生打火，點(diǎn)燃環(huán)境中的瓦斯，引起爆炸事件，造成不必要的事故和人生財(cái)產(chǎn)損失。另外，在高速列車的行進(jìn)中，取電弓與電網(wǎng)之間的火花隨著速度的加大而增強(qiáng)，這種高速摩擦，不僅加速了取電弓和電網(wǎng)設(shè)備的老化，也帶來了不少的安全隱患，例如，在積雪條件下，取電弓就有可能失效，導(dǎo)致高速列車失速、停車、撞車等事故。

因此，如何提供一種解決上述技術(shù)問題的管道型無線供電發(fā)射裝置及無線供電系統(tǒng)是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種管道型無線供電發(fā)射裝置，可以為管道內(nèi)的用電器進(jìn)行無線供電，可以實(shí)現(xiàn)用電器與電網(wǎng)的完全隔離，與現(xiàn)有的接觸式供電相比，不會出現(xiàn)漏電、火花、接觸不良、磨損等問題，安全性很高；本實(shí)用新型的另一目的是提供一種包括上述管道型無線供電發(fā)射裝置的無線供電系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種管道型無線供電發(fā)射裝置，包括按照預(yù)設(shè)路徑以及預(yù)設(shè)間隔依次排列的N個(gè)諧振環(huán)，N個(gè)所述諧振環(huán)包括M個(gè)主動(dòng)諧振環(huán)，其中，任意兩個(gè)主動(dòng)諧振環(huán)不相鄰，N、M為正整數(shù)且M小于N的一半。

優(yōu)選地，N個(gè)所述諧振環(huán)包括1個(gè)主動(dòng)諧振環(huán)。

優(yōu)選地，當(dāng)所述管道型無線供電發(fā)射裝置為單向發(fā)射時(shí)，將N個(gè)所述諧振環(huán)中位于兩邊的兩個(gè)諧振環(huán)中的一個(gè)諧振環(huán)作為所述主動(dòng)諧振環(huán)。

優(yōu)選地，當(dāng)所述管道型無線供電發(fā)射裝置為雙向發(fā)射時(shí)，將N個(gè)所述諧振環(huán)中中間的諧振環(huán)作為所述主動(dòng)諧振環(huán)。

優(yōu)選地，任意兩個(gè)主動(dòng)諧振環(huán)之間包括不小于兩個(gè)的從動(dòng)諧振環(huán)。

優(yōu)選地，N個(gè)所述諧振環(huán)包括圓形諧振環(huán)。

優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)間隔不大于所述圓形諧振環(huán)的半徑。

優(yōu)選地，N個(gè)所述諧振環(huán)包括多邊形諧振環(huán)。

優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)間隔不大于所述多邊形諧振環(huán)的外接圓的半徑。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型還提供了一種無線供電系統(tǒng)，包括電源，還包括上述任一項(xiàng)所述的管道型無線供電發(fā)射裝置以及設(shè)置于用電器中的接收諧振環(huán)。

本實(shí)用新型提供了一種管道型無線供電發(fā)射裝置及無線供電系統(tǒng)，包括按照預(yù)設(shè)路徑以及預(yù)設(shè)間隔依次排列的N個(gè)諧振環(huán)，N個(gè)諧振環(huán)包括M個(gè)主動(dòng)諧振環(huán)，其中，任意兩個(gè)主動(dòng)諧振環(huán)不相鄰，N、M為正整數(shù)且M小于N的一半?？梢姡緦?shí)用新型通過按照預(yù)設(shè)路徑以及預(yù)設(shè)間隔依次排列的N個(gè)諧振環(huán)形成一條管道式的能量通道，可以為管道內(nèi)的用電器進(jìn)行無線供電，可以實(shí)現(xiàn)用電器與電網(wǎng)的完全隔離，與現(xiàn)有的接觸式供電相比，不會出現(xiàn)漏電、火花、接觸不良、磨損等問題，安全性很高。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對現(xiàn)有技術(shù)和實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型提供的一種管道型無線供電發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型提供的另一種管道型無線供電發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型提供的另一種管道型無線供電發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型的核心是提供一種管道型無線供電發(fā)射裝置，可以為管道內(nèi)的用電器進(jìn)行無線供電，可以實(shí)現(xiàn)用電器與電網(wǎng)的完全隔離，與現(xiàn)有的接觸式供電相比，不會出現(xiàn)漏電、火花、接觸不良、磨損等問題，安全性很高；本實(shí)用新型的另一核心是提供一種包括上述管道型無線供電發(fā)射裝置的無線供電系統(tǒng)。

為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

首先對本申請出現(xiàn)的一些名詞進(jìn)行解釋：

諧振環(huán)——工作于諧振狀態(tài)下的線圈與電容的連接有兩種連接方式：串聯(lián)和并聯(lián)，諧振狀態(tài)下的這種由一個(gè)線圈與一個(gè)電容的組合稱之為諧振環(huán)，無線供電系統(tǒng)中至少有兩個(gè)諧振環(huán)，一個(gè)是發(fā)射諧振環(huán)，它由一個(gè)發(fā)射線圈和一個(gè)電容串聯(lián)或并聯(lián)組成，另一個(gè)是接收諧振環(huán)，它由一個(gè)接收線圈和一個(gè)電容串聯(lián)或并聯(lián)而成。

主動(dòng)諧振環(huán)——又稱有源諧振環(huán)，通過電源不斷給主動(dòng)諧振環(huán)補(bǔ)充能量，使其發(fā)射狀態(tài)按一定幅度持續(xù)進(jìn)行下去；在主動(dòng)諧振環(huán)附近，獲取磁鏈能量后產(chǎn)生諧振(獲取磁場能量后產(chǎn)生電，再將電能變?yōu)榇艌瞿芰?，這樣的諧振環(huán)稱為從動(dòng)諧振環(huán)或無源諧振環(huán)。

中繼諧振環(huán)——當(dāng)距離超過接收諧振環(huán)的諧振距離后，必須在發(fā)射諧振環(huán)與接收諧振環(huán)的中間增加一個(gè)諧振環(huán)，讓能量一環(huán)接一環(huán)地接力傳遞，這種諧振環(huán)叫中繼諧振環(huán)(將磁場能轉(zhuǎn)化為電能，再將電能轉(zhuǎn)化為磁場能)。中繼諧振環(huán)分為從動(dòng)諧振環(huán)和主動(dòng)諧振環(huán)兩種。

需要說明的是：

1、主動(dòng)諧振環(huán)是發(fā)射諧振環(huán)的一種；

2、中繼諧振環(huán)兼有接收和發(fā)射兩種功能，如果它接收的能量沒有輸出，而是轉(zhuǎn)化為再發(fā)射的能量，則此時(shí)的中繼諧振環(huán)也稱之為從動(dòng)諧振環(huán)；

如果有能量輸出，而失去再次發(fā)射能量的功能，則此時(shí)的中繼諧振環(huán)就變成接收諧振環(huán)了；

中繼諧振環(huán)起著接力的功能，當(dāng)主動(dòng)諧振環(huán)提供的能量不足時(shí)，就需要從電網(wǎng)補(bǔ)充能量，才能進(jìn)一步發(fā)射，這時(shí)，中繼諧振環(huán)則又變成了主動(dòng)諧振環(huán)”了；

3、主動(dòng)諧振環(huán)，中繼諧振環(huán)、接收諧振環(huán)三個(gè)概念是相對的。

請參照圖1，圖1為本實(shí)用新型提供的一種管道型無線供電發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，該管道型無線供電發(fā)射裝置包括：

按照預(yù)設(shè)路徑以及預(yù)設(shè)間隔依次排列的N個(gè)諧振環(huán)，N個(gè)諧振環(huán)包括M個(gè)主動(dòng)諧振環(huán)，其中，任意兩個(gè)主動(dòng)諧振環(huán)不相鄰，N、M為正整數(shù)且M小于N的一半。

可以理解的是，這里的預(yù)設(shè)路徑可以是隧道、也可以是礦井或者高速鐵路等，本實(shí)用新型在此不做特別的限定。

下面結(jié)合圖1并以預(yù)設(shè)路徑為隧道為例進(jìn)行介紹：

N個(gè)諧振環(huán)分別為LC1、LC2、LC3……LCn，則N個(gè)諧振環(huán)沿著隧道的中心線Ax按照預(yù)設(shè)距離呈管道型依次排列，也即N個(gè)諧振環(huán)的中心點(diǎn)在一條空間曲線上，也就是說隧道中依次放置N個(gè)諧振環(huán)，相鄰的諧振環(huán)保持一定的預(yù)設(shè)距離，諧振環(huán)的諧振線圈的大小與隧道壁相同，也即諧振環(huán)的諧振線圈的形狀由隧道壁決定，N個(gè)諧振環(huán)中，至少有一個(gè)是主動(dòng)諧振環(huán)，如果管道型無線供電發(fā)射裝置為單向發(fā)射，則可以選取LC1或者LCn為主動(dòng)諧振環(huán)，其他為從動(dòng)諧振環(huán)，如果管道型無線供電發(fā)射裝置為雙向發(fā)射，則可選取LC1與LCn之間的某個(gè)諧振環(huán)作為主動(dòng)諧振環(huán)。另外，如果隧道的距離比較遠(yuǎn)，則可以在該隧道中放置多個(gè)主動(dòng)諧振環(huán)，例如隧道長1000m，且管道型無線供電發(fā)射裝置為單向發(fā)射，每個(gè)主動(dòng)諧振環(huán)的能量發(fā)射距離為100m，則需要在該隧道中每隔100m就放置一個(gè)主動(dòng)諧振環(huán)。通過該管道型無線供電發(fā)射裝置能夠?qū)崿F(xiàn)隧道中能量的均勻分布和長距離傳輸，當(dāng)主動(dòng)諧振環(huán)通電后，整個(gè)隧道內(nèi)就形成了一條磁場隧道。

管道型無線供電發(fā)射裝置中，每個(gè)諧振環(huán)由一個(gè)諧振線圈和一個(gè)諧振電容串聯(lián)或并聯(lián)組成，當(dāng)系統(tǒng)頻率固定后，每個(gè)諧振環(huán)的諧振線圈的電感量與諧振電容的乘積都等于一個(gè)常數(shù)，這個(gè)常數(shù)叫系統(tǒng)常數(shù)；例如假設(shè)諧振環(huán)LCn中的諧振線圈的電感量為Ln，諧振電容的電容量為Cn，系統(tǒng)常數(shù)為K，則有

Ln x Cn＝K

L1x C1＝L2x C2＝L3x C3＝……＝Ln x Cn＝K

管道型無線供電發(fā)射裝置中磁場的覆蓋范圍決定于諧振線圈的形狀：當(dāng)所有諧振線圈均為圓形時(shí)，如圖1所示，磁場覆蓋范圍呈圓管狀；當(dāng)所有諧振線圈均為方形時(shí)，磁場覆蓋范圍呈方管狀；當(dāng)線圈的直徑不同時(shí)，磁場覆蓋范圍的直徑是變化的；當(dāng)多個(gè)諧振線圈的形狀不同時(shí)，磁場覆蓋范圍的外形是多變的；不論大小、形狀怎么變，軸線方向的磁場總是最強(qiáng)的。

另外，當(dāng)N個(gè)諧振環(huán)中包括多個(gè)主動(dòng)諧振環(huán)時(shí)，要求兩個(gè)主動(dòng)諧振環(huán)不相鄰。

作為優(yōu)選地，任意兩個(gè)主動(dòng)諧振環(huán)之間包括不小于兩個(gè)的從動(dòng)諧振環(huán)。

當(dāng)然，任意兩個(gè)不相鄰的主動(dòng)諧振環(huán)之間的從動(dòng)諧振環(huán)的個(gè)數(shù)根據(jù)實(shí)際情況來決定，本實(shí)用新型在此不做特別的限定。

作為優(yōu)選地，N個(gè)諧振環(huán)包括1個(gè)主動(dòng)諧振環(huán)。

作為優(yōu)選地，當(dāng)管道型無線供電發(fā)射裝置為單向發(fā)射時(shí)，將N個(gè)諧振環(huán)中位于兩邊的兩個(gè)諧振環(huán)中的一個(gè)諧振環(huán)作為主動(dòng)諧振環(huán)。

作為優(yōu)選地，當(dāng)管道型無線供電發(fā)射裝置為雙向發(fā)射時(shí)，將N個(gè)諧振環(huán)中中間的諧振環(huán)作為主動(dòng)諧振環(huán)。

可以理解的是，這里中間是指除了兩個(gè)最邊上的諧振環(huán)外的位置，并非嚴(yán)格意義上的正中間，例如，當(dāng)N為10時(shí)，可以選擇LC3為主動(dòng)諧振環(huán)，當(dāng)然，也可以為正中間，例如N為11時(shí)，可以選擇LC6作為主動(dòng)諧振環(huán)。本實(shí)用新型在此不做特別的限定。

作為優(yōu)選地，N個(gè)諧振環(huán)包括圓形諧振環(huán)。

作為優(yōu)選地，預(yù)設(shè)間隔不大于圓形諧振環(huán)的半徑。

具體地，請參照圖1和圖3，圖1和圖3即為N個(gè)諧振環(huán)均為N個(gè)圓形諧振環(huán)，此時(shí)預(yù)設(shè)間隔不大于圓形諧振環(huán)的半徑，可以理解的是，預(yù)設(shè)間隔的具體取值根據(jù)實(shí)際情況來定，預(yù)設(shè)間隔與諧振環(huán)能夠傳遞的能量、諧振線圈的材料以及隧道的大小等很多因素有關(guān)，本實(shí)用新型在此不做特別的限定。

作為優(yōu)選地，N個(gè)諧振環(huán)包括多邊形諧振環(huán)。

作為優(yōu)選地，預(yù)設(shè)間隔不大于多邊形諧振環(huán)的外接圓的半徑。

具體地，請參照圖2，此時(shí)，預(yù)設(shè)間隔不大于多邊形諧振環(huán)的外接圓的半徑。

具體地，在隧道、礦井中的用電器中放置接收諧振環(huán)，作為優(yōu)選地，接收諧振環(huán)的平面垂直于隧道的方向，接收諧振環(huán)可以從磁場中吸收能量并轉(zhuǎn)化為電能為用電器供電。這種無線供電方式，由于不用連線，就不會產(chǎn)生火花，實(shí)現(xiàn)了對電網(wǎng)的隔離，用電器可以自由移動(dòng)，如果是隧道或礦井中的照明燈的話，還可以隨時(shí)更換、有利于防水密封，永不漏電，安全性很高。

如果是在高速列車中，高速列車的每一節(jié)車廂內(nèi)放置一個(gè)以上接收諧振環(huán)，以便從管道發(fā)射模型中取得足夠的電能，高速列車將在一個(gè)四周封閉的管道中運(yùn)行，由于使用無線供電，取代了現(xiàn)有的接觸供電，不再出現(xiàn)因接觸不良產(chǎn)生的種種問題，也不用擔(dān)心因天氣帶來的種種可能的問題，安全性高。

另外，在一些應(yīng)用場所，因環(huán)境所限，隧道或礦井在某些地方呈現(xiàn)出不同的大小、不同的形狀，因此，諧振環(huán)中的諧振線圈就需要因地制宜，如附圖2所示，諧振環(huán)LC1、LC2、LC3……LCn的形狀各異，附圖3中，諧振環(huán)LC1、LC2、LC3……LCn的大小不同，雖然它們的形狀、大小不同，但都工作于諧振狀態(tài)，依然可以形成一條管道式的能量通道，可以為管道內(nèi)的電器進(jìn)行無線供電。

本實(shí)用新型提供了一種管道型無線供電發(fā)射裝置，包括按照預(yù)設(shè)路徑以及預(yù)設(shè)間隔依次排列的N個(gè)諧振環(huán)，N個(gè)諧振環(huán)包括M個(gè)主動(dòng)諧振環(huán)，其中，任意兩個(gè)主動(dòng)諧振環(huán)不相鄰，N、M為正整數(shù)且M小于N的一半?？梢姡緦?shí)用新型通過按照預(yù)設(shè)路徑以及預(yù)設(shè)間隔依次排列的N個(gè)諧振環(huán)形成一條管道式的能量通道，可以為管道內(nèi)的用電器進(jìn)行無線供電，可以實(shí)現(xiàn)用電器與電網(wǎng)的完全隔離，與現(xiàn)有的接觸式供電相比，不會出現(xiàn)漏電、火花、接觸不良、磨損等問題，安全性很高。

本實(shí)用新型還提供了一種無線供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電源，還包括如上述所述的管道型無線供電發(fā)射裝置以及設(shè)置于用電器中的接收諧振環(huán)。

具體地，對于該無線供電系統(tǒng)中的管道型無線供電發(fā)射裝置的具體介紹請參照上述裝置實(shí)施例，本實(shí)用新型在此不再贅述。

可以理解的是，這里的用電器可以為手機(jī)、電動(dòng)汽車、電動(dòng)車、高速列車以及隧道內(nèi)的照明燈等一切安裝有接收諧振環(huán)的用電器，具體地，這里以隧道內(nèi)的照明燈為例，照明燈中的接收諧振環(huán)的平面可以與隧道的方向垂直，當(dāng)這個(gè)照明燈連同接收諧振環(huán)放置在隧道內(nèi)的任何一個(gè)位置時(shí)，不用連線，就可以隧道中的磁場吸收能量轉(zhuǎn)化為電能為燈具提供能源。

其他用電器的原理同理，本實(shí)用新型在此不再贅述。

需要說明的是，在本說明書中，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其他實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。