超导发射型无线电能传输系统技术方案

本发明专利技术涉及一种超导发射型无线电能传输系统，包括超导发射装置、接收装置、智能调控中心；所述智能调控中心与超导发射装置、超导接收装置连接；所述超导发射装置包括相互连接的超导无线电能发射平台、失超保护单元、发射端识别与通信单元、发射端频率跟踪及调控电路单元和电源；所述接收装置包括相互连接的无线电能接收器、接收端识别与通信单元、接收端频率跟踪及调控电路单元、整流滤波单元、电池、能量管理单元和电子电器设备。本发明专利技术适用于航天航空器、无人机、机器人、笔记本电脑、手机、可穿戴设备、舰船设备、运算设备、助听器、电动工具、移动通信终端机、以工业用、运输用充电电池、家用电器、人体植入器件等设备的无线充电。

Superconducting radio power transmission system

The invention relates to a superconducting transmission type wireless power transmission system, including superconducting transmitting device, receiving device, intelligent control center; the intelligent control center and superconducting transmitting device and the receiving device is connected with the superconducting; superconducting emission device includes interconnected non superconducting wire power launch platform, quench protection unit, the transmitter identification and communication unit, the transmitter frequency tracking and control circuit and power supply unit; the receiving device comprises an interconnected radio receiver, receiver identification and communication unit, the receiver frequency tracking and control circuit unit, rectifier filter unit, the battery energy management unit, and electronic equipment. The invention is applicable to aerospace aircraft, unmanned aerial vehicles, robots, notebook computer, mobile phone, wearable equipment, ship equipment, operation equipment, hearing aids, electric tools, mobile communication terminals, in the industrial, transport, household appliances, battery charging device and other equipment implantable wireless charging.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线能量传输领域，更具体地说，涉及一种超导发射型无线电能传输系统。
技术介绍
随着越来越多的电子产品、家用电器和可穿戴设备进入人们的生活，给这些电子电器设备方便地充电成为一个突出问题；如何给这些电子电器设备方便快捷地补充电能成为研究的热点。传统的采用金属导体作为给电子电器设备传输电能方法存在一些技术缺陷，如：经常拔插连接器件，存在传输电能接触不良、接触电阻增大问题，存在造成电子电器设备易发热等安全问题，也易造成漏电给人们造成安全危害。近年来，无线电能传输技术凭借独有的优势和广阔的应用空间受到人们的广泛关注，取得了较大发展。无线电能传输技术目前主要存在如何增大传输距离、提高传输效率等问题。由于无线电能传输效率也取决一个重要因素，那就是发射与接收线圈本射的电阻，线圈电阻越小，其电能无线传输效率越高。超导材料具有直流零电阻、交流低损耗的特征，因此采用超导材料用于无线电能传输领域具有潜在优势，以及优越的无线电能传输效率。
技术实现思路
针对目前的无线电能传输系统存在的系列问题，本专利技术提供一种超导发射型无线电能传输系统，达到优化提升无线电能传输效率及综合性能。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种超导发射型无线电能传输系统，包括：超导发射装置、接收装置、智能调控中心；所述超导发射装置包括：超导无线电能发射平台、失超保护单元、发射端识别与通信单元、发射端频率跟踪及调控电路单元、电源；所述接收装置包括：无线电能接收器、接收端识别与通信单元、接收端频率跟踪及调控电路单元、整流滤波单元、电池、能量管理单元、电子电器设备。上述方案中，所述超导发射型无线电能传输系统，所述超导无线电能发射平台包括：1个至多个超导无线电能发射器；所述超导无线电能发射平台包括：发射桌、发射柜、发射车；所述超导无线电能发射器包括：超导无线电能发射线圈、低温系统、温度传感器；所述超导无线电能发射线圈包括：螺旋管形超导线圈L1、环形超导线圈、超导电容器、电流输入线。上述方案中，所述的超导无线电能发射器的低温系统包括：多级制冷机直接冷却系统、液氮冷却系统、液氦冷却系统；所述多级制冷机直接冷却系统包括：超低温度多级制冷机、一级冷头、二级冷头、超导线圈上端导冷盘、超导线圈下端导冷盘、导冷杆、导冷片、导冷内筒、导冷外筒、线圈导冷骨架、冷屏蔽屏、真空多层绝热腔体、导冷软连接机构、低温胶、真空源；所述超导线圈L1绕制在导冷骨架上，在部分超导线圈之间布置有导冷片；在超导线圈L1内侧有导冷内筒；在超导线圈L1外侧有导冷外筒；在导冷外筒四周有导冷杆；在超导线圈L1上端有上端导冷盘；在超导线圈L1下端有下端导冷盘；在超导线圈L1外侧有温度传感器；超导线圈L1的导冷片分别与线圈导冷骨架、导冷内筒、导冷外筒相连接；导冷外筒与导冷杆相连接，导冷杆分别与上端导冷盘、下端导冷盘相连接；所述一级冷头、二级冷头与超低温多级制冷机相连接；下端导冷盘的一端面通过低温胶与超导线圈L1导冷骨架相连接；下端导冷盘的另一端面通过导冷软连接机构与二级冷头相连接；二级冷头通过导冷盘、导冷杆、导冷内筒、导冷外筒、导冷片、导冷软连接机构、低温胶共同构成的导冷结构对超导线圈产生制冷低温效果；所述一级冷头对冷屏蔽屏、电流引线产生制冷低温效果；所述超导线圈L1的外侧面有冷屏蔽屏；所述冷屏蔽屏的外侧是真空多层绝热腔体；所述真空多层绝热腔体通过管道与真空源相连接。上述方案中，所述无线电能接收器安装在电子电器设备中；所述无线电能接收器包括：石墨烯无线电能接收器、镀磁铜无线电能接收器、镀银铜无线电能接收器、电镀金属碳纳米线圈阵列接收器、超导无线电能接收器、铜箔图案线圈接收器、纯铜线圈接收器。上述方案中，所述石墨烯无线电能接收器包括：石墨烯印刷接收谐振线圈L2、石墨烯印刷接收谐振线圈L3、石墨烯印刷接收感应线圈L4、超介质材料板、多个纯铁棒材料、高度可调节垫片、印刷电路板；所述石墨烯印刷接收谐振线圈L2、石墨烯印刷接收谐振线圈L3紧密相连接，并在同一印刷电路板平面上；在石墨烯印刷接收谐振线圈L2、石墨烯印刷接收谐振线圈L3的印刷电路板背面有多个纯铁棒的材料；所述超介质材料板一端面通过高度可调节垫片与多个纯铁棒材料一端相连接；所述石墨烯印刷接收感应线圈L4以及印刷电路板通过高度可调节垫片与超介质材料另一端面相连接。上述方案中，所述镀磁铜无线电能接收器包括：采用在铜导线表面覆盖铁和镍材料制成的线圈；所述镀银铜无线电能接收器包括：采用在铜导线表面覆盖银材料制成的线圈；所述电镀金属碳纳米线圈阵列接收器包括：采用在碳纳米线圈材料表面覆盖镍、钨金属材料制成的接收器；所述超导无线电能接收器包括：采用低温制冷系统装置。上述方案中，所述超导发射型无线电能传输系统，所述超导发射装置的发射端识别与通信单元、发射端频率跟踪及调控电路单元，失超保护单元均装配在超导无线电能发射器侧面；所述发射端识别与通信单元包括采用：射频识别(RFID)、uuid标识识别、激光扫描识别；所述射频识别(RFID)包括：RF标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的电子电器设备信息(包括：无源标签或被动标签)，或者电子电器设备的标签主动发送某一频率信号(包括：有源标签或主动标签)，解读器读取信息并解码后，送至智能调控中心进行有关数据处理；所述uuid标识识别包括：发射端识别与通信单元将电能以能量片的形式发送给电子电器设备用户，每个能量片绑定为该用户开辟的uuid标识，电子电器设备用户每收到发送的绑定了uuid标识能量片后，给出确认信息。上述方案中，所述超导发射型无线电能传输系统，所述发射端频率跟踪及调控电路单元包括：超导发射线圈的电流或电压检测装置、超导发射线圈的谐振频率调控电路；所述超导发射线圈的电流或电压检测装置连接在超导发射线圈电路中；所述超导发射线圈的谐振频率调控电路包括：超导线圈L1的一端与超导低温电容器C0的一端、可自动调控电感线圈LX2一端相连接；超导线圈L1的另一端与超导低温电容器C0的另一端、可自动调控电容器C1的一端、电源VS一端相连接；可自动调控电感线圈LX2另一端与可自动调控电容器C1另一端、可自动调控电感线圈LX1一端相连接；可自动调控电感线圈LX1另一端与电源VS另一端相连接；所述超导线圈L1与超导低温电容器C0均装配在低温系统中。上述方案中，所述超导发射型无线电能传输系统，所述超导发射装置的失超保护单元包括：温度传感器、失超检测系统、失超内保护、失超外保护；所述温度传感器装配在超导线圈L1的外侧；所述失超检测系统包括：桥路电压平衡检测法、光纤和超声发射检测法。所述失超内保护主要采用依靠低温系统的直接导冷结构，将热量传递给制冷机，防止超导线圈L1温升过大；所述失超外保护主要将超导线圈L1的能量释放到低温容器之外，包括采用并联电阻法、振荡回路法、变压器法、分段外接电阻法。上述方案中，所述超导发射型无线电能传输系统，所述接收装置中的无线电能接收器旁装配在接收端频率跟踪及调控电路单元、接收端识别与通信单元；所述接收端频率跟踪及调控电路单元包括：接收端线圈的谐振频率调控电路；所述接收线圈的谐振线圈的谐振频率调控电路包括：接收谐振线圈L2一端与电阻R2一端相连接；电阻R2另本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超导发射型无线电能传输系统，其特征在于，包括超导发射装置、接收装置、智能调控中心；所述智能调控中心与超导发射装置、超导接收装置连接；所述超导发射装置包括相互连接的超导无线电能发射平台、失超保护单元、发射端识别与通信单元、发射端频率跟踪及调控电路单元和电源；所述接收装置包括相互连接的无线电能接收器、接收端识别与通信单元、接收端频率跟踪及调控电路单元、整流滤波单元、电池、能量管理单元和电子电器设备。

【技术特征摘要】
1.一种超导发射型无线电能传输系统，其特征在于，包括超导发射装置、接收装置、智能调控中心；所述智能调控中心与超导发射装置、超导接收装置连接；所述超导发射装置包括相互连接的超导无线电能发射平台、失超保护单元、发射端识别与通信单元、发射端频率跟踪及调控电路单元和电源；所述接收装置包括相互连接的无线电能接收器、接收端识别与通信单元、接收端频率跟踪及调控电路单元、整流滤波单元、电池、能量管理单元和电子电器设备。2.根据权利要求1所述的超导发射型无线电能传输系统，其特征在于，所述超导无线电能发射平台包括1个或多个超导无线电能发射器，所述超导无线电能发射器安装在发射桌、发射柜或发射车上；所述超导无线电能发射器包括：超导无线电能发射线圈、低温系统和温度传感器，所述超导无线电能发射线圈包括：螺旋管形超导线圈L1、环形超导线圈、超导电容器和电流输入线。3.根据权利要求2所述的超导发射型无线电能传输系统，其特征在于，所述低温系统包括：多级制冷机直接冷却系统、液氮冷却系统或液氦冷却系统；所述多级制冷机直接冷却系统包括：超低温度多级制冷机、一级冷头、二级冷头、超导线圈上端导冷盘、超导线圈下端导冷盘、导冷杆、导冷片、导冷内筒、导冷外筒、线圈导冷骨架、冷屏蔽屏、真空多层绝热腔体、导冷软连接机构、低温胶、真空源；所述超导线圈L1绕制在导冷骨架上，在部分超导线圈之间布置有导冷片；在超导线圈L1内侧有导冷内筒；在超导线圈L1外侧有导冷外筒；在导冷外筒四周有导冷杆；在超导线圈L1上端有上端导冷盘；在超导线圈L1下端有下端导冷盘；在超导线圈L1外侧有温度传感器；超导线圈L1的导冷片分别与线圈导冷骨架、导冷内筒、导冷外筒相连接；导冷外筒与导冷杆相连接，导冷杆分别与上端导冷盘、下端导冷盘相连接；所述一级冷头、二级冷头与超低温多级制冷机相连接；下端导冷盘的一端面通过低温胶与超导线圈L1导冷骨架相连接；下端导冷盘的另一端面通过导冷软连接机构与二级冷头相连接；二级冷头通过导冷盘、导冷杆、导冷内筒、导冷外筒、导冷片、导冷软连接机构、低温胶共同构成的导冷结构对超导线圈产生制冷低温效果；所述一级冷头对冷屏蔽屏、电流引线产生制冷低温效果；所述超导线圈L1的外侧面有冷屏蔽屏；所述冷屏蔽屏的外侧是真空多层绝热腔体；所述真空多层绝热腔体通过管道与真空源相连接。4.根据权利要求1所述的超导发射型无线电能传输系统，其特征在于，所述无线电能接收器包括：石墨烯无线电能接收器、镀磁铜无线电能接收器、镀银铜无线电能接收器、电镀金属碳纳米线圈阵列接收器、超导无线电能接收器、铜箔图案线圈接收器或纯铜线圈接收器。5.根据权利要求4所述的超导发射型无线电能传输系统，其特征在于，所述石墨烯无线电能接收器包括：印刷接收谐振线圈L2、石墨烯印刷接收谐振线圈L3、石墨烯印刷接收感应线圈L4、超介质材料板、多个纯铁棒材料、高度可调节垫片和印刷电路板；所述石墨烯印刷接收谐振线圈L2、石墨烯印刷接收谐振线圈L3紧密相连接，并在同一印刷电路板平面上；在石墨烯印刷接收谐振线圈L2、石墨烯印刷接收谐振线圈L3的印刷电路板背面有多个纯铁棒材料；所述超介质材料板一端面通过高度可调节垫片与多个纯铁棒材料一端相连接；所述石墨烯印刷接收感应线圈L4以及印刷电路板通过高度可调节垫片与超介质材料另一端面相连接。6.根据权利要求1所述的超导发射型无线电能传输系统，其特征在于，所述镀磁铜无线电能接收器包括：采用在铜导线表面覆盖铁和镍材料制成的线圈；所述镀银铜无线电能接收器包括：采用在铜导线表面覆盖银材料制成的线圈；所述电镀金属碳纳米线圈阵列接收器包括：采用在碳纳米线圈材料表面覆盖镍、钨金属材料制成的接收器；所述超导无线电能接收器包括：采用低温制冷系统装置。7.根据权利要求1所述的超导发射型无线电能传输系统，其特征在于，所述超导发射装置的发射端识别与通信单元、发射端频率跟踪及调控电路单元，失超保护单元均装配在超导无线电能发射器侧面；所述发射端识别与通信单元采用射频识别模块、uuid标识识别模块或激光扫描识别模块。8.根据权利要求1所述的超导发射型无线电能传输系统，其特征在于，所述发射端频率跟踪及调控电路单元包括：超导发射线圈的电流、电压检测装置、超导发射线圈的谐振频率调控电路；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁曦明，袁一楠，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北;42