專利名稱：單發(fā)多收式的無線能量傳輸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單發(fā)多收式的無線能量傳輸裝置，尤其涉及一種單個發(fā)射機對多個接收機進(jìn)行高效率無線能量傳輸?shù)难b置接收機。
背景技術(shù)：
無線充電是近幾年非常熱門的研究方向，從早期的感應(yīng)式的能夠無線充電的電動牙刷及電動剃須刀到后來的能夠為手機充電的Powermat無線充電套裝,再到后來的Palmpre、諾基亞Lumia920無線充電手機,如今市面上已經(jīng)有不少品牌的無線充電器，無論從充電功率、充電效率或者使用便捷性方面都有了不小的提高，2010年9月I日，全球首個推動無線充電技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化組織一無線充電聯(lián)盟在北京宣布將Qi無線充電國際標(biāo)準(zhǔn)率先引入中國，目前也與各大公司聯(lián)合推出了符合Qi標(biāo)準(zhǔn)的各類型的手機無線充電器，但是這些產(chǎn)品的有效無線充電距離都不遠(yuǎn)(在Icm以內(nèi))，即都要求待充電設(shè)備與發(fā)射機即充電板緊貼，同時都是一個發(fā)射機對應(yīng)一個接收機，如果需要對兩個待充電設(shè)備進(jìn)行充電，就需要兩個發(fā)射線圈。除此之外，無線充電還更安全，沒有了外露的連接器，漏電、跑電等安全隱患都徹底避免了。有人擔(dān)心輻射的問題，這一技術(shù)最先在凈水器中運用，至今已經(jīng)有8年時間了，安全性已經(jīng)得到了 36個國家的驗證，肯定不會對人體和環(huán)境帶來危害。無線充電大致上是通過磁場輸送能量，而人類以及人類身邊的絕大多數(shù)物件都是非磁性的，可以容忍很大強度的低頻率磁場。無線充電還有一個好處是省電，無線充電設(shè)備的效能接收在70%左右，和有線充電設(shè)備相等，但是它具備電滿自動關(guān)閉功能，避免了不必要的能耗。而且這個效能接收率在不斷提高.
無線充電設(shè)備比普通充電器“聰明”很多，對于不同的電子產(chǎn)品，電源接口能自動對應(yīng)，需要充電時，發(fā)射器和接收芯片會同時自動開始工作，充滿電時，兩方就會自動關(guān)閉。它還能自動識別不同的設(shè)備和能量需求，進(jìn)行‘個性化工作’，這就是智能。我們所發(fā)明的單發(fā)多收式無線能量傳輸裝置能夠使得一個發(fā)射機對多個接收機進(jìn)行無線能量傳輸，在相同的距離下，相比單發(fā)單收式的無線能量傳輸方式，本發(fā)明可以顯著提高無線能量傳輸效率，接收機的數(shù)量越多，總體傳輸效率越高；在相同的傳輸效率下，相比單發(fā)單收式的無線能量傳輸方式，本發(fā)明可以顯著延長無線能量傳輸距離，并且接收機的數(shù)量越多，有效無線能量傳輸距離越遠(yuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是提供一種單發(fā)多收式的無線能量傳輸裝置，該裝置能夠使得在相同的距離下，相比單發(fā)單收式的無線能量傳輸方式，顯著提高無線能量傳輸效率，接收機的數(shù)量越多，總體傳輸效率越高；在相同的傳輸效率下，相比單發(fā)單收式的無線能量傳輸方式，本發(fā)明可以顯著延長無線能量傳輸距離，并且接收機的數(shù)量越多，有效無線能量傳輸距離越遠(yuǎn)。
技術(shù)方案:本發(fā)明的單發(fā)多收式的無線能量傳輸裝置包括一個發(fā)射機和至少兩個接收機，每個接收機包括接收線圈、負(fù)載和接收阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，接收線圈中存在接收高頻寄生電阻，接收阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的一側(cè)與接收線圈兩端相連接，另一側(cè)與負(fù)載兩端相連接。發(fā)射機包括高頻功率源、發(fā)射線圈和發(fā)射阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，發(fā)射線圈中存在發(fā)射高頻寄生電阻，發(fā)射阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的一側(cè)與高頻功率源兩端相連接，另一側(cè)與發(fā)射線圈兩端相連接。發(fā)射機用于將高頻功率源產(chǎn)生的高頻振蕩功率信號以近場電磁波的形式發(fā)射出去，發(fā)射機和每個接收機之間相互耦合。本發(fā)明中，當(dāng)任意兩個接收線圈之間的耦合系數(shù)大于0.002時，則需要調(diào)整接收機的接收阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，使得從發(fā)射機的高頻功率源看過去的阻抗仍與高頻功率源內(nèi)阻相匹配。本發(fā)明中的接收機用于接收發(fā)射機中發(fā)射線圈發(fā)出的高頻振蕩功率信號，然后經(jīng)過整流濾波后傳遞給負(fù)載。其中發(fā)射機的發(fā)射線圈的電感為Lt，發(fā)射線圈的高頻寄生電阻為Rpt ;接收機的接收線圈的電感分別為Lrl、Lr2或Lrn，接收機的接收線圈的高頻寄生電阻分別為Rprl、Rpr2或Rprn，負(fù)載的電阻為RL，；發(fā)射線圈與接收線圈1、發(fā)射線圈2以及發(fā)射線圈η之間的率禹合系數(shù)分別為ktrl、ktrl及ktrn,整個裝置工作在諧振頻率ω。如

圖1所示。對于η個相同的接收線圈，不考慮接收線圈之間的相互耦合時，既Lrl=Lr2=...=LrnRprl=Rpr2=…=RprnK trl=K tr2=- = K trn當(dāng)Reqrl、Reqr2 和 Reqrn 滿足
權(quán)利要求
1.一種單發(fā)多收式的無線能量傳輸裝置，其特征在于，該裝置包括一個發(fā)射機(TX)和至少兩個接收機(RX)，每個所述接收機(RX)包括接收線圈(Lr)、負(fù)載(RL)和接收阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(IMR)，所述接收線圈(Lr)中存在接收高頻寄生電阻(Rpr)，所述接收阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(IMR)的一側(cè)與接收線圈(Lr)兩端相連接，另一側(cè)與負(fù)載(RL)兩端相連接； 所述發(fā)射機(TX)包括高頻功率源(AC)、發(fā)射線圈(Lt)和發(fā)射阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(IMT)，所述發(fā)射線圈(Lt)中存在發(fā)射高頻寄生電阻(Rpt)，所述發(fā)射阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(MT)的一側(cè)與高頻功率源(AC)兩端相連接，另一側(cè)與發(fā)射線圈(Lt)兩端相連接； 所述的發(fā)射機(TX)用于將高頻功率源(AC)產(chǎn)生的高頻振蕩功率信號以近場電磁波的形式發(fā)射出去，發(fā)射機(TX)和每個接收機(RX)之間相互耦合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單發(fā)多收式的無線能量傳輸裝置，其特征在于，當(dāng)任意兩個接收線圈(Lr)之間的耦合系數(shù)大于0.002時，則需要調(diào)整接收機(TX)的接收阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)GMR)，使得從發(fā)射機(TX)的高頻功率源看過去的阻抗仍與高頻功率源內(nèi)阻相匹配。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單發(fā)多收式的無線能量傳輸裝置，包括一個發(fā)射機和至少兩個接收機，每個接收機包括接收線圈、負(fù)載和接收阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，接收線圈中存在接收高頻寄生電阻，接收阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的一側(cè)與接收線圈兩端相連接，另一側(cè)與負(fù)載兩端相連接。在相同的距離下，相比單發(fā)單收式的無線能量傳輸方式，本發(fā)明可以顯著提高無線能量傳輸效率，接收機的數(shù)量越多，總體傳輸效率越高；為了達(dá)到單發(fā)多收式的無線能量傳輸效率，需要在電路結(jié)構(gòu)上所做的改變就是要根據(jù)接收機之間的相互耦合系數(shù)的大小來調(diào)整接收機阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，使得從發(fā)射機的高頻功率源看過去的阻抗仍與高頻功率源內(nèi)阻相匹配。
文檔編號H02J17/00GK103138408SQ20131006142
公開日2013年6月5日 申請日期2013年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月27日
發(fā)明者崔鐵軍, 劉碩, 陳林輝, 周永春 申請人:東南大學(xué)