一種低頻高壓無線能量傳輸裝置的製作方法

2023-05-14 09:06:11

專利名稱：一種低頻高壓無線能量傳輸裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及無線能量傳輸裝置，具體為一種低頻高壓無線能量傳輸裝置。
背景技術：
無線能量傳輸裝置應用於高工作頻段領域、生物醫學領域或IC卡，如心臟起搏器等。目前無線能量傳輸裝置包括殼體、設於殼體內的單維線圈或二維線圈、以及位於線圈內且與線圈接頭相連的電路板，電路板上設有整流濾波電路模塊且通過穿過殼體的引線與負載相連；但是單維線圈或二維線圈均受到姿態方向性的限制，致使傳輸效率下降，同時無線能量傳輸裝置內的負載沒有抗幹擾裝置，負載電路很容易受到外界磁場的幹擾，從而導致系統工作不穩定；這樣使得無線能量傳輸裝置只能應用於高頻環境，在低頻環境時需要增加頻率轉換裝置來將低頻信號轉化成高頻信號再進行傳輸，這樣不僅增加了裝置的成本和複雜性，而且在一些實際應用場合甚至根本無法安裝。
發明內容本實用新型為了解決現有無線能量傳輸裝置傳輸效率低、抗幹擾能力差且不適用於低頻環境的問題，提供了一種低頻高壓無線能量傳輸裝置。本實用新型是採用如下技術方案實現的一種低頻高壓無線能量傳輸裝置，包括由各向同性矽鋼片金屬材料製成的方體外殼、三維接收線圈、以及設於方體外殼內的電路板；方體外殼由上殼體和下殼體組成，方體外殼的六個面上均對稱開有十字形凹槽且相鄰兩個面之間的十字形凹槽相通，線圈纏繞在十字形凹槽內形成三維接收線圈；電路板上設有全波倍壓和全波整流複合整流濾波電路模塊、以及穩壓電路模塊；全波倍壓和全波整流複合整流濾波電路模塊包括由第一二極體D1、第二二極體D2、第三二極體D3、第四二極體D4組成的橋式整流電路，第三二極體Dl的兩端並聯有第二電容C2，第二二極體D2的兩端並聯有第三電容C3;方體外殼上開有出線孔，三維接收線圈的引線接頭穿過出線孔與橋式整流電路的兩個輸入端相連，橋式整流電路的兩個輸出端之間並聯有與地相連的第一電容Cl ;穩壓電路模塊包括並聯於第一電容Cl兩端的由電阻R和第五二極體D5組成的串聯支路；第五二極體D5的兩端與位於方體外殼內的負載相連。使用時，將本實用新型所述裝置置於50Hz (低頻環境)的高壓交變磁場中，通過電磁感應原理，方體外殼上的三維接收線圈會產生交變電流，從而起到吸收電磁能量的作用；與三維接收線圈接頭相連的電路板上全波倍壓和全波整流複合整流濾波電路模塊將交流電轉化成直流電，此時電流雖為直流電但具有一定的波動性，再通過穩壓電路模塊使直流電流波動變得極小，從而將穩定的直流電提供給負載實現無線能量傳輸。電路板工作時，如圖5所示，在交流信號的正半周期裡，第一二極體D1、第三二極體D3導通而第二二極體D2、第四二極體D4截止，這樣就對第一電容Cl、第三電容C3充電，當三維接收線圈兩端的電壓達到最大值後開始逐漸變小，而第一電容Cl、第三電容C3的電壓不會突然變化仍然保持很高的電壓，直至三維接收線圈兩端的電壓小於第三電容C3的電壓時，第三二極體D3截止，、此時，由第三電容C3繼續為第一電容Cl供電；在交流信號的負半周期裡，第二二極體D2、第四二極體D4導通而第一二極體D1、第三二極體D3截止，這樣就對第一電容Cl、第二電容C2充電，當三維接收線圈兩端的電壓達到最大值後開始逐漸變小，而第一電容Cl、第二電容C2的電壓不會突然變化仍然保持很高的電壓，直至三維接收線圈兩端的電壓小於第二電容C2的電壓時，第二二極體D2截止，此時，由第二電容C2繼續為第一電容Cl供電；如此循環往復，第一電容Cl就有了比較穩定的電壓，再經過由並聯於第一電容Cl兩端的由電阻R和第五二極體D5組成的串聯支路組成的穩壓電路模塊後穩壓效果更好。本實用新型所述方體外殼由各向同性娃鋼片金屬材料製成，將外界磁場過濾使其不能穿過方體外殼幹擾內部電路，極大地提高了抗幹擾能力；採用三維接收線圈有效克服了一維線圈、二維線圈的方向性限制，在三維各個方向上都能接收到能量，提高了能量傳輸效率；電路板上增設了穩壓電路模塊，使得能量輸出穩定。進一步地，所述上殼體和下殼體之間設有導電橡膠墊圈，這樣可增加上殼體和下殼體之間的密封性。本實用新型所述的裝置低成本、易安裝、高可靠性、免維護，能提供持續穩定的電 能且可直接應用於低頻環境中，解決了現有無線能量傳輸裝置傳輸效率低、抗幹擾能力差且不適用於低頻環境的問題，可廣泛適用於電力監測系統以及周邊低頻高壓磁場的供電系統領域。

圖I是本實用新型的結構示意圖。圖2是圖I的主視圖。圖3是圖2中B-B剖面圖。圖4是圖2中A-A剖面圖。圖5是本實用新型電路板的連接示意圖。圖中1_上殼體；2-下殼體；3-電路板；4-三維接收線圈；5-出線孔；6-橡膠墊圈。
具體實施方式
一種低頻高壓無線能量傳輸裝置，包括由各向同性矽鋼片金屬材料製成的方體外殼、三維接收線圈4、以及設於方體外殼內的電路板3 ;方體外殼由上殼體I和下殼體2組成，方體外殼的六個面上均對稱開有十字形凹槽且相鄰兩個面之間的十字形凹槽相通，線圈纏繞在十字形凹槽內形成三維接收線圈4 ;電路板3上設有全波倍壓和全波整流複合整流濾波電路模塊、以及穩壓電路模塊；全波倍壓和全波整流複合整流濾波電路模塊包括由第一二極體D1、第二二極體D2、第三二極體D3、第四二極體D4組成的橋式整流電路，第三二極體D3的兩端並聯有第二電容C2，第二二極體D2的兩端並聯有第三電容C3 ;方體外殼上開有出線孔5，三維接收線圈4的引線接頭穿過出線孔5與橋式整流電路的兩個輸入端相連，橋式整流電路的兩個輸出端之間並聯有與地相連的第一電容Cl ;穩壓電路模塊包括並聯於第一電容Cl兩端的由電阻R和第五二極體(D5)組成的串聯支路；第五二極體D5的兩端與位於方體外殼內的負載相連。所述上殼體I和下殼體2之間設有導電橡膠墊圈6。[0015] 具體實施時，三維接收 線圈4的三個線圈可採用並聯或串聯連接。
權利要求1.一種低頻高壓無線能量傳輸裝置，其特徵在於包括由各向同性矽鋼片金屬材料製成的方體外殼、三維接收線圈(4)、以及設於方體外殼內的電路板(3);方體外殼由上殼體(I)和下殼體(2)組成，方體外殼的六個面上均對稱開有十字形凹槽且相鄰兩個面之間的十字形凹槽相通，線圈纏繞在十字形凹槽內形成三維接收線圈(4);電路板(3)上設有全波倍壓和全波整流複合整流濾波電路模塊、以及穩壓電路模塊；全波倍壓和全波整流複合整流濾波電路模塊包括由第一二極體(D1)、第二二極體(D2)、第三二極體(D3)、第四二極體(D4)組成的橋式整流電路，第三二極體(Dl)的兩端並聯有第二電容(C2)，第二二極體(D2)的兩端並聯有第三電容(C3);方體外殼上開有出線孔(5)，三維接收線圈(4)的引線接頭穿過出線孔(5)與橋式整流電路的兩個輸入端相連，橋式整流電路的兩個輸出端之間並聯有與地相連的第一電容(Cl);穩壓電路模塊包括並聯於第一電容(Cl)兩端的由電阻(R)和第五二極體(D5)組成的串聯支路；第五二極體(D5)的兩端與位於方體外殼內的負載相連。
2.根據權利要求I所述的一種低頻高壓無線能量傳輸裝置，其特徵在於所述上殼體(I)和下殼體(2)之間設有導電橡膠墊圈(6)。
專利摘要本實用新型涉及無線能量傳輸裝置，具體為一種低頻高壓無線能量傳輸裝置。本實用新型解決了現有無線能量傳輸裝置傳輸效率低、抗幹擾能力差且不適用於低頻環境的問題。一種低頻高壓無線能量傳輸裝置，包括由各向同性矽鋼片金屬材料製成的方體外殼、三維接收線圈、以及電路板；方體外殼的六個面上均對稱開有十字形凹槽，線圈纏繞在十字形凹槽內形成三維接收線圈；電路板上設有整流濾波電路模塊、以及穩壓電路模塊；方體外殼上開有出線孔，第五二極體D5的兩端與負載相連。本實用新型所述的裝置低成本、易安裝、高可靠性、免維護，能提供持續穩定的電能且可直接應用於低頻環境中，可廣泛適用於電力監測系統以及周邊低頻高壓磁場的供電系統領域。
文檔編號H02J17/00GK202374055SQ20112056249
公開日2012年8月8日 申請日期2011年12月29日 優先權日2011年12月29日
發明者李立明 申請人:太原中博信息科學研究院(有限公司)