無線電能傳輸方法、裝置和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電能傳輸技術(shù)，尤其涉及一種無線電能傳輸方法、裝置和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 電能作為人們生活中不可或缺的能源，它的主要傳輸方式是通過電線來實現(xiàn)的， 迄今為止，這種輸電方式的地位仍然是無可取代的。但是隨著科技的蓬勃發(fā)展，傳統(tǒng)的供電 方式也變得越來越不能滿足生產(chǎn)和生活的實際需求，現(xiàn)代人對無線輸電的需求越來越的迫 切。
[0003]目前，磁耦合諧振式無線電能傳輸是無線電能傳輸?shù)囊环N實現(xiàn)方式。具體的，該磁 耦合諧振式無線電能利用諧振原理，使得其在中等距離（傳輸距離一般為傳輸線圈直徑的 幾倍）傳輸時，仍能得到較高的效率和較大的功率，并且電能傳輸不受空間非磁性障礙物 的影響，具有傳輸距離較遠，且對電磁環(huán)境的影響較小，且功率較大的優(yōu)點。
[0004]但是，現(xiàn)有技術(shù)的無線電能傳輸方法中，無線電能傳輸系統(tǒng)的能量傳輸效率并非 一直處于最大值，能量傳輸效率低下。因此，亟需一種無線電能傳輸方法可以提高無線電能 傳輸時的能量傳輸效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種無線電能傳輸方法、裝置和系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中 的無線電能傳輸方法的能量傳輸效率并非一直處于最大值，能量傳輸效率低下的問題。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面提供了無線電能傳輸方法，包括：
[0007]發(fā)射裝置通過所述發(fā)射裝置中的勵磁線圈將獲取的交流電對應的能量傳遞給所 述發(fā)射裝置中的發(fā)射線圈；
[0008] 所述發(fā)射裝置通過所述發(fā)射線圈向接收裝置傳輸電能，所述電能由所述發(fā)射線圈 依據(jù)所述能量產(chǎn)生的；
[0009] 其中，所述發(fā)射線圈的線徑與傳輸距離除以發(fā)射線圈的半徑的立方成正比，并且 分別與真空磁導率、發(fā)射線圈的第一電導率、發(fā)射線圈工作的第一諧振角頻率的負二分之 一次方成正比；所述發(fā)射裝置與接收裝置之間的距離為傳輸距離。
[0010] 本發(fā)明的另一方面還提供了一種無線電能傳輸方法，包括：
[0011] 接收裝置通過所述接收裝置的接收線圈接收發(fā)射裝置傳輸?shù)碾娔埽?br>[0012] 所述接收裝置通過所述接收線圈將所述電能傳輸至所述接收裝置中的負載線圈 中；
[0013] 其中，所述接收線圈的線徑與傳輸距離除以接收線圈的半徑的立方成正比，并且 分別與真空磁導率、接收線圈的第二電導率、接收線圈工作的第二諧振角頻率的負二分之 一次方成正比；
[0014]所述發(fā)射裝置與接收裝置之間的距離為傳輸距離。
[0015] 本發(fā)明的又一方面提供了一種無線電能傳輸裝置，包括：
[0016] 用于將獲取的交流電對應的能量傳遞給發(fā)射線圈的勵磁線圈，以及用于將依據(jù)所 述能量產(chǎn)生的電能傳輸給無線電能接收裝置的所述發(fā)射線圈；
[0017] 其中，所述發(fā)射線圈的線徑與傳輸距離除以發(fā)射線圈的半徑的立方成正比，并且 分別與真空磁導率、發(fā)射線圈的第一電導率、發(fā)射線圈工作的第一諧振角頻率的負二分之 一次方成正比；
[0018] 所述發(fā)射裝置與接收裝置之間的距離為傳輸距離。
[0019] 本發(fā)明的再一方面提供了一種無線電能傳輸裝置，包括：
[0020] 用于接收發(fā)射裝置傳輸?shù)碾娔艿慕邮站€圈，以及用于接收所述接收線圈傳輸?shù)碾?能的負載線圈；
[0021] 其中，所述接收線圈的線徑與傳輸距離除以發(fā)射線圈的半徑的立方成正比，并且 分別與第二真空磁導率、第二電導率、第二諧振角頻率的負二分之一次方成正比；
[0022] 所述發(fā)射裝置與接收裝置之間的距離為傳輸距離。
[0023] 本發(fā)明的另一方面提供了一種無線電能傳輸系統(tǒng)，包括：上市任一無線電能發(fā)射 裝置和上述任一無線電能接收裝置，其中，發(fā)射線圈的線徑和接收線圈的線徑相等，第一諧 振角頻率和第二諧振角頻率相等，第一電導率和第二電導率相等，發(fā)射線圈的半徑和接收 線圈的半徑相等。
[0024]由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的無線電能傳輸方法、裝置和系統(tǒng)中，在發(fā)射裝 置與接收裝置之間的傳輸距離D固定，接收線圈的材料、線圈半徑以及諧振工作頻率已經(jīng) 固定的情況下，此時接收線圈的線徑若與傳輸距離除以接收線圈的半徑的立方成正比，并 且分別與真空磁導率、第二電導率、第二諧振角頻率的負二分之一次方成正比時，則接收裝 置接收發(fā)射裝置傳輸?shù)碾娔軙r，整個電能傳輸系統(tǒng)處于臨界耦合狀態(tài)，使得傳輸效率得到 明顯提尚。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明實施例提供的無線電能傳輸方法的流程圖；
[0026]圖2是本發(fā)明另一實施例提供的無線電能傳輸方法的流程圖；
[0027]圖3為本發(fā)明一實施例提供的發(fā)射裝置和接收裝置的等效電路圖；
[0028]圖4為本發(fā)明又一實施例提供的無線電能傳輸方法的流程圖；
[0029]圖5為本發(fā)明再一實施例提供的無線電能傳輸方法的流程圖；
[0030]圖6為本發(fā)明另一實施例提供的無線電能發(fā)射裝置的電路示意圖；
[0031]圖7為本發(fā)明又一實施例提供的無線電能接收裝置的電路示意圖。
【具體實施方式】
[0032] 實施例一
[0033]圖1為本發(fā)明實施例提供的無線電能傳輸方法的流程圖，本實施例的執(zhí)行主體為 發(fā)射裝置，如圖1所示，該無線電能傳輸方法包括：
[0034] 步驟101，發(fā)射裝置通過發(fā)射裝置中的勵磁線圈將獲取的交流電對應的能量傳遞 給發(fā)射裝置中的發(fā)射線圈，其中，發(fā)射線圈的線徑與傳輸距離除以發(fā)射線圈的半徑的立方 成正比，并且分別與真空磁導率、發(fā)射線圈的第一電導率、發(fā)射線圈工作的第一諧振角頻率 的負二分之一次方成正比，發(fā)射裝置與接收裝置之間的距離為傳輸距離。
[0035] 其中，第一電導率是由發(fā)射線圈的材料確定，發(fā)射線圈可以采用銅線或鋁線，傳輸 距離、發(fā)射線圈的半徑可以根據(jù)實際需要進行選擇，例如可以選擇傳輸距離為50厘米，為 了限制發(fā)射裝置的體積，發(fā)射線圈的半徑可以選為10厘米。
[0036] 步驟102,發(fā)射裝置通過發(fā)射線圈向接收裝置傳輸電能，該電能由發(fā)射線圈依據(jù)所 述能量產(chǎn)生的。
[0037] 具體的，勵磁線圈由激勵源和單匝線圈組成。勵磁線圈與發(fā)射線圈之間是通過直 接耦合關系將能量從勵磁線圈傳輸至發(fā)射線圈的。其中，發(fā)射裝置的發(fā)射線圈要與接收裝 置的接收線圈同軸放置。
[0038] 可以看出，在發(fā)射裝置與接收裝置之間的傳輸距離D固定，發(fā)射線圈的材料、線圈 半徑以及諧振工作頻率已經(jīng)固定的情況下，此時發(fā)射線圈的線徑若與傳輸距離除以發(fā)射線 圈的半徑的立方成正比，并且分別與真空磁導率、第一電導率、第一諧振角頻率的負二分之 一次方成正比時，則可以使得發(fā)射裝置向接收裝置傳輸電能時發(fā)射裝置處于臨界耦合狀 態(tài)，使得傳輸效率得到明顯提高。
[0039] 實施例二
[0040] 圖2為本發(fā)明另一實施例提供的無線電能傳輸方法的流程圖，如圖2所示，該無線 電能傳輸方法包括：
[0041] 步驟201，發(fā)射裝置通過發(fā)射裝置中的勵磁線圈將獲取的交流電對應的能量傳遞 給發(fā)射裝置中的發(fā)射線圈。其中，發(fā)射線圈的線徑％滿足如下公式：
[0042]
[0043]其中，D為傳輸距離，μ。為真空磁導率，ωi為第一諧振角頻率，σ1為第一電導率， ^為發(fā)射線圈的半徑。
[0044]根據(jù)上述公式可以推導ti
即發(fā)射線圈的線徑與傳輸距離 除以發(fā)射線圈的半徑的立方成正比，并且分別與真空磁導率、發(fā)射線圈的第一電導率、發(fā)射 線圈工作的第一諧振角頻率的負二分之一次方成正比。
[0045] 步驟202,發(fā)射裝置通過發(fā)射線圈向接收裝置傳輸電能，電能由發(fā)射線圈依據(jù)所述 能量產(chǎn)生的。
[0046] 為了便于理解本實施例所給出的技術(shù)方案，下面給出上述公式的獲取方法。
[0047] 具體的，對于發(fā)射裝置而言，可以將勵磁線圈的電路反射到發(fā)射線圈，即相當于在 發(fā)射線圈中加入一個感應電動勢。對于接收裝置而言，接收裝置包括接收線圈和負載線圈， 可以將負載線圈反射到接收線圈，即相當于接收線圈增加了一個反射阻抗。圖3為本發(fā)明 一實施例提供的發(fā)射裝置和接收裝置的等