技術領域

本發(fā)明涉及一種無線供電裝置，尤其是涉及一種加入軟磁鐵芯的無線供電裝置。

背景技術：

無線供電系統(tǒng)的傳輸效率的高低能直接決定系統(tǒng)性能的好壞，性能好的系統(tǒng)的傳輸效率高，能量利用率高，損耗小。能損耗越小說明系統(tǒng)用在散熱處理、降溫成本越低，能適應更加苛刻的外界條件。磁共振式無線供電技術在理論上在較近的距離可以以很高的傳輸效率來供電，但隨著距離的增加線圈之間的耦合系數(shù)會越來越小，系統(tǒng)的傳輸效率急劇下降。由于耦合磁共振式無線供電系統(tǒng)中有較大距離的空氣磁路，磁力線分散，線圈之間的磁通量較小，互感系數(shù)也小，限制了系統(tǒng)的傳輸效率。

目前普遍使用的無線供電裝置中，仍然存在供電系統(tǒng)耦合系數(shù)小、傳輸效率低的問題。軟磁鐵芯有能聚集磁力線、增強磁場強度的作用，也能提升線圈的自感量。磁共振式無線供電系統(tǒng)中共振子的自感和互感對于系統(tǒng)的傳輸效率有著重要作用，在電能的發(fā)射端線圈和電能的接收端線圈加入合適的軟磁鐵芯能有效的提升兩個耦合諧振子之間的互感，提高耦合系數(shù)，從而提高系統(tǒng)的傳輸效率。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明在利用軟磁材料的情況下改善無線供電系統(tǒng)耦合系數(shù)小、傳輸效率低的問題，其目的在于，提供一種利用加入軟磁鐵芯提高無線供電系統(tǒng)耦合系數(shù)小、傳輸效率低的無線供電裝置。

為了達成上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：

一種加入軟磁鐵芯的無線供電裝置，包含電源、發(fā)射端線圈、接收端線圈和負載，其特征在于：所述電源為交流電源，交流電源直接與發(fā)射端線圈相連，發(fā)射端線圈將交流電轉換為交流磁場，所述接收端線圈將交流磁場轉換為交流電供負載使用，所述發(fā)射端線圈和接收端線圈內均設有軟磁鐵芯。

作為改進，所述電源與發(fā)射端線圈之間設有發(fā)射端諧振匹配電容，所述接收端線圈與負載之間設有接收端諧振匹配電容，通過改變發(fā)射端諧振匹配電容的Cs大小和接收端諧振匹配電容的Cd大小可以改變發(fā)射端線圈和接收端線圈之間的固有頻率。

作為改進，所述電源為直流電源模塊，所述直流電源模塊與發(fā)射端線圈之間設有高頻逆變模塊，所述高頻逆變模塊設有與之相連的驅動信號模塊，所述發(fā)射端諧振匹配電容設于高頻逆變模塊和發(fā)射端線圈之間，所述高頻逆變模塊用于將直流電源模塊轉換為交流電，所述驅動信號模塊控制高頻逆變模塊的工作頻率及產生方波信號驅動高頻逆變模塊產生足夠的方波能源。

作為改進，所述接收端線圈和負載之間設有高頻整流模塊，所述接收端諧振匹配電容設于接收端線圈和高頻整流模塊之間，通過高頻整流模塊將接收端線圈接收的交流電轉化為直流電供直流負載使用。

作為改進，所述直流電源模塊為可調的直流電源，所述的高頻逆變模塊為電力MOSEFET，所述驅動信號模塊為DDS信號發(fā)生器，所述高頻整流模塊為整流二極管。

作為改進，所述的發(fā)射端線圈和接收端線圈是由多股利茲線繞制而成，所述軟磁鐵芯（5）由多塊相互之間絕緣的小塊鐵芯組成，軟磁鐵芯由錳鋅功率鐵氧體材料制成。

本發(fā)明有益效果是：

根據(jù)本發(fā)明的一種加入軟磁鐵芯的無線供電裝置，能夠提高無線供電系統(tǒng)的磁耦合系數(shù)，可以提高無線能量傳輸?shù)男省?/p>

附圖說明

圖1為本發(fā)明所涉及的加入軟磁鐵芯的無線供電裝置的基本結構圖。

圖2為本發(fā)明所涉及的帶軟磁鐵芯的發(fā)射線端圈和接收端線圈結構示意圖。

圖3為未加入軟磁鐵芯與加入軟磁鐵芯的無線供電裝置能量傳輸效率對比圖。

附圖標記說明：

直流電源模塊1，高頻逆變模塊2，驅動信號模塊3，發(fā)射端諧振匹配電容4，軟磁鐵芯5，發(fā)射端線圈6，接收端線圈7，接收端諧振匹配電容8，高頻整流模塊9，負載10。

具體實施方式

下面通過實施例，并結合附圖，對本發(fā)明的技術方案作進一步具體的說明。圖中包括，

直流電源模塊1，產生直流電；

高頻逆變模塊2，與所述直流電源模塊1連接，利用高頻電橋電路將直流電逆變?yōu)榻涣麟姡?/p>

驅動信號模塊3，與所述高頻逆變模塊2連接，給高頻逆變模塊2提供方波驅動信號；

發(fā)射端諧振匹配電容4，與高頻逆變模塊和2發(fā)射端線圈6連接；

加入軟磁鐵芯5的發(fā)射端線圈6，與所述高頻逆變模塊2連接，根據(jù)互感，采用無線方式給接收端線圈7傳輸電能；

加入軟磁鐵芯5的接收端線圈7，與高頻整流模塊9連接，從發(fā)射端線圈6以無線方式接收電能；

接收端諧振匹配電容8，與接收端線圈7和高頻整流模塊9連接；

高頻整流模塊9，與所述接收端線圈7連接，并將接收的交流電整流為直流電；

負載10，與所述高頻整流模塊9連接。

如上述那樣構成的本發(fā)明所涉及的一種加入軟磁鐵芯的無線供電裝置，通過在發(fā)射端線圈和接收端線圈中加入軟磁鐵芯的方式，提高無線供電系統(tǒng)的耦合系數(shù)，從而提高能量的無線傳輸效率。

實施例：

圖1是表示本發(fā)明的加入軟磁鐵芯的無線供電裝置的基本結構圖，圖中描述了無線供電裝置中各個模塊之間的連接方式。

一種加入軟磁鐵芯的無線供電裝置所采用的直流電源模塊1為可調的直流電源，用于給整個無線供電裝置提供電能。

在上述的加入軟磁鐵芯的無線供電裝置所采用的高頻逆變模塊2為電力MOSFET，高頻逆變模塊2通過與上述的直流電源模塊1并聯(lián)連接，將從電源接收的直流電逆變?yōu)榻涣麟姟?/p>

在上述的加入軟磁鐵芯5的無線供電裝置所采用的信號驅動模塊3為DDS信號發(fā)生器，信號驅動模塊3與上述的高頻逆變模塊2連接，給上述的高頻逆變模塊2提供驅動信號。

在上述的加入軟磁鐵芯5的無線供電裝置所采用的發(fā)射端諧振匹配電容4串聯(lián)在上述高頻逆變模塊2和發(fā)射端線圈6之間。

在上述的加入軟磁鐵芯5的無線供電裝置中所采用的加入軟磁鐵芯5的發(fā)射端線圈6的結構如圖2左邊所示。發(fā)射端線圈6采用材質為純銅外加絕緣漆的多股利茲線繞制成矩形，矩形的中心填滿了由多塊相互之間絕緣的小塊鐵芯組成的軟磁鐵芯5。在上述的發(fā)射端線圈6中加入的軟磁鐵芯5的材料為錳鋅功率鐵氧體材料。上述的加入軟磁鐵芯5的發(fā)射端線圈6在上述無線供電裝置中串聯(lián)在上述高頻逆變模塊2和上述發(fā)射端諧振匹配電容4之間，用于給加入軟磁鐵芯5的接收端線圈7以無線的方式傳輸能量。

在上述的加入軟磁鐵芯的無線供電裝置中所采用的加入軟磁鐵芯5的接收端線圈7的結構如圖2右邊所示。接收端線圈7采用材質為純銅外加絕緣漆的多股利茲線繞制成矩形，矩形的中心填滿了由多塊相互之間絕緣的小塊鐵芯組成的軟磁鐵芯5。在上述的接收端線圈7中加入的軟磁鐵芯5的材料為錳鋅功率鐵氧體材料。上述的加入軟磁鐵芯5的接收端線圈7在上述無線供電裝置中串聯(lián)在高頻整流模塊9和接收端諧振匹配電容8之間，用于以無線的方式從上述加入軟磁鐵芯5的發(fā)射端線圈6中接收能量。

在上述無線供電裝置中采用的接收端諧振匹配電容8串聯(lián)在上述加入軟磁鐵芯5的接收端線圈7和高頻整流模塊9之間。通過調節(jié)上述發(fā)射端諧振匹配電容4和上述接收端諧振匹配電容8的大小可以調節(jié)上述發(fā)射端線圈6和上述接收端線圈7之間的諧振頻率。

上述的高頻整流模塊9為整流二極管，上述高頻整流模塊9串聯(lián)在上述加入軟磁鐵芯5的接收端線圈7和接收端諧振匹配電容8之間，用于將交流電整流成直流電，并且供給負載10使用。

在上述的加入軟磁鐵芯的無線供電裝置中采用的負載10與上述的高頻整流模塊9并聯(lián)連接。

圖3所示為現(xiàn)有技術與一種加入軟磁鐵芯的無線供電裝置的能量傳輸效率的對比圖。

綜上所述，本發(fā)明通過上述實施例中所揭露的裝置可改善現(xiàn)有無線供電技術傳輸效率低的問題，深具使用價值。