高效率的无线充电方法技术

本发明专利技术公开一种高效率的无线充电方法，通过调节超表面的晶格常数，并根据预设的频率参数，在激励源的激励下，超表面工作于连续区束缚态模式，进而使得超表面的品质因数在单个谐振器的基础上有进一步地提升，能够极大地增强超表面的磁场强度，增大通过接收终端的磁通量，提高无线充电的效率和充电距离；此外，通过调节超表面的晶格常数，可以控制超表面介质柱单元之间的耦合，从而灵活地调控超表面的磁场分布；同时，调节晶格常数后能够使超表面的磁场强度逐渐发散，实现较均匀的磁场分布，从而实现高效率的多个接收终端进行充电。

【技术实现步骤摘要】
高效率的无线充电方法
本专利技术涉及无线充电
，特别是涉及一种高效率的无线充电方法。
技术介绍
连续区束缚态表现为不衰减的谐振，其本质上是一种波现象，被证明可以发生在波动物理学的许多不同领域，包括声学，微波和纳米光子学。同时，连续区束缚态可以被认为是具有零线宽的共振，即连续区束缚态是一种谐振模式。进一步地，理想的连续区束缚态模式具有无限大的品质因数，但是在实际上，工作于连续区束缚态模式下的超表面也具有超高的品质因数。而工作于连续区束缚态模式下的超表面与WPT技术的传输性能存在联系，WPT技术是指无线电能传输技术，而无线电能传输技术又称无线电力传输技术或非接触电能传输技术，它是指通过发射器将电能转换为其他形式的中继能量，如电磁场能、激光、微波及机械波等，在隔空传输一段距离后，再通过接收器将中继能量转换为电能，实现无线电能传输。近年来，一些便携式电器如笔记本电脑、手机、音乐播放器等移动设备都需要电池和充电。电源电线频繁地拔插，既不安全，也不美观可靠，且容易磨损。一些充电器、电线、插座标准也并不完全统一，这样既造成了浪费，也形成了对环境的污染。目前，主流WPT技术包括磁场耦合式和电磁辐射式两种，其中磁场耦合式以磁感应耦合式和磁耦合谐振式为主，电磁辐射式以微波辐射式和激光方式为主。然而，现阶段的磁感应耦合式充电的方式的充电距离有限，其实际充电距离为毫米级，充电速度与有线充电相差较大，并且只能实现一对一无线充电；而相比于磁耦合谐振式，其虽然能够实现多端无线充电，但仍存在接收终端相互影响、阻抗匹配等问题，进而导致各个接收终端充电效率不一致。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种能够平衡接收终端的充电效率、能够提高无线充电的充电距离以及能够实现多端无线充电的高效率的无线充电方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种高效率的无线充电方法，包括如下步骤：S101、制备超表面，并将所述超表面组成多个单元介质柱依次排列在承托载体上；S102、分别一一计算所述超表面对应不同晶格常数的谐振频率，并分别计算所述超表面不同的各所述晶格常数分别对应的磁场分布情况；S103、将发射装置进行通电处理，以使激励源产生交变磁场；S104、将接收装置放置在所述超表面的中央，对准所述超表面最中间的单元，以将交变磁场转化为交流电，供负载使用；S105、根据预设频率参数，以使所述交变磁场激励所述超表面工作在连续区束缚态模式，进而使所述交变磁场的磁场强度增强。在其中一个实施例中，所述承托载体上开设有多个横向安装位及多个纵向安装位，所述横向安装位的数量与所述纵向安装位的数量相同。在其中一个实施例中，各所述单元介质柱分别设置在各所述横向安装位及各所述纵向安装位内。在其中一个实施例中，所述激励源为线圈。在其中一个实施例中，所述发射装置包括信号发生器及功率放大器，信号发生器用于产生高频交流电，功率放大器用于将交流电进行功率放大输出。在其中一个实施例中，所述单元介质柱为氧化物陶瓷。在其中一个实施例中，所述单元介质柱具有圆柱形横截面。在其中一个实施例中，在所述步骤S105后，还包括如下步骤：S106、调节所述超表面的所述晶格常数至所述超表面磁场均匀分布时对应的所述晶格常数，同时调节频率参数至该所述晶格常数对应的谐振频率，将多个接收终端分别一一对应放置在各所述单元介质柱上，以进行充电操作。在其中一个实施例中，所述预设频率参数为6.45GHz。本专利技术相比于现有技术的优点及有益效果如下：本专利技术为一种高效率的无线充电方法，根据预设的频率参数，在激励源的激励下，超表面工作于连续区束缚态模式，进而使得超表面的品质因数在单个谐振器的基础上有进一步地提升，能够极大地增强超表面的磁场强度，增大通过接收终端的磁通量，提高无线充电的效率和充电距离；此外，通过调节超表面的晶格常数，可以控制超表面介质柱单元之间的耦合，从而灵活地调控超表面的磁场分布；同时，调节晶格常数后能够使超表面的磁场强度逐渐发散，实现较均匀的磁场分布，从而实现高效率的多个接收终端进行充电。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术一实施方式的高效率的无线充电方法的步骤流程图；图2为本专利技术一实施方式的晶格常数与磁场强度分布的对应关系示意图；图3为本专利技术一实施方式的品质因数的对数与波矢的关系示意图；图4为本专利技术一实施方式的S参数与频率的关系示意图；图5为本专利技术一实施方式的介质型超表面的结构示意图；图6为本专利技术一实施方式的超表面的品质因数与晶格常数的关系示意图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施方式。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本专利技术的公开内容理解的更加透彻全面。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。请参阅图1，一种高效率的无线充电方法，包括如下步骤：S101、制备超表面，并将所述超表面组成多个单元介质柱依次排列在承托载体上。具体地，单元介质柱为氧化物陶瓷。再具体地，单元介质柱具有圆柱形横截面。需要说明的是，本实施中单元介质柱的材质为氧化物陶瓷，且具有圆柱形横截面，若有材料或单元结构与本实施例不同的超表面同样在激励源的激励下能够实现连续区束缚态模式，同样可用作本申请的超表面的组成单元，从而实现无线充电。进一步地，本申请中的承托载体起到固定及支撑各超表面单元介质柱的作用。S102、分别一一计算所述超表面对应不同晶格常数的谐振频率，并分别计算所述超表面不同的各所述晶格常数分别对应的磁场分布情况。具体地，对应最优情况的单个接收终端充电和多个接收终端充电的晶格常数不同。需要说明的是，晶格常数是超表面的周期值，通过计算超表面的晶格常数，能够得到不同晶格常数下超表面的磁场分布。S103、将发射本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效率的无线充电方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS101、制备超表面，并将所述超表面组成多个单元介质柱依次排列在承托载体上；/nS102、分别一一计算所述超表面对应不同晶格常数的谐振频率，并分别计算所述超表面不同的各所述晶格常数分别对应的磁场分布情况；/nS103、将发射装置进行通电处理，以使激励源产生交变磁场；/nS104、将接收装置放置在所述超表面的中央，对准所述超表面最中间的单元，以将交变磁场转化为交流电，供负载使用；/nS105、根据预设频率参数，以使所述交变磁场激励所述超表面工作在连续区束缚态模式，进而使所述交变磁场的磁场强度增强。/n

【技术特征摘要】
1.一种高效率的无线充电方法，其特征在于，包括如下步骤：
S101、制备超表面，并将所述超表面组成多个单元介质柱依次排列在承托载体上；
S102、分别一一计算所述超表面对应不同晶格常数的谐振频率，并分别计算所述超表面不同的各所述晶格常数分别对应的磁场分布情况；
S103、将发射装置进行通电处理，以使激励源产生交变磁场；
S104、将接收装置放置在所述超表面的中央，对准所述超表面最中间的单元，以将交变磁场转化为交流电，供负载使用；
S105、根据预设频率参数，以使所述交变磁场激励所述超表面工作在连续区束缚态模式，进而使所述交变磁场的磁场强度增强。


2.根据权利要求1所述的高效率的无线充电方法，其特征在于，所述承托载体上开设有多个横向安装位及多个纵向安装位，所述横向安装位的数量与所述纵向安装位的数量相同。


3.根据权利要求2所述的高效率的无线充电方法，其特征在于，各所述单元介质柱分别设置在各所述横向安装位及各所述纵向安装位内。


4...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐毅，谢耀祖，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东;44