用于电力传输系统的介电材料技术方案

本发明专利技术提出了非接触电力传输系统。所述电力传输系统包括包含介电材料的场聚焦元件。所述介电材料包含选自(Ba，Sr)TiO3或CaCu3Ti4O12家族的组分。所述(Ba，Sr)TiO3的组分包括诸如Ca1-x-yBaxSryTi1-zCrzO3-δNp的材料，其中0＜x＜1；0＜y＜1；0≤z≤0.01；0≤δ≤1；且0≤p≤1。CaCu3Ti4O12的组分包括诸如Ca1-x-yBaxSry(Ca1-zCuz)Cu2Ti4-δAlδO12-0.5δ的材料，其中0≤x＜0.5；0≤y＜0.5；0≤z≤1；且0≤δ≤0.1。

【技术实现步骤摘要】

概括地讲，本专利技术涉及电力传输系统，具体地讲，涉及基于共振的非接触电力传输系统。
技术介绍
在需要即时或连续能量传输、但互连导线不方便的某些应用中，合乎需要的是非接触电力传输。一种非接触电力传输方法是电磁感应方法，其基于初级变压器线圈产生主要磁场和在初级变压器线圈附近的次级变压器线圈产生相应电压的原理工作。由次级变压器线圈接收的磁场作为两线圈之间的距离的平方的函数而降低，由此对于大于数毫米的距离来说，初级线圈和次级线圈之间的耦合微弱。另一非接触电力传输方法致力于通过共振感应耦合增加感应电力传输的效率。发射器和接收器元件在相同频率下共振，且在共振频率下出现最大感应。然而，这种共振感应对负载和间隙变化敏感。需要可用间隔比当前可接受距离长的距离的线圈操作且在受到未对准或负载变化时有效的有效非接触电力传输系统。此外，需要在所需要频率范围可用于电力传输系统的具有高介电性质和低介电损耗因子的适合且有效的材料。
技术实现思路
简而言之，在一个实施方案中，提供了电力传输系统。所述电力传输系统包括包含介电材料的场聚焦元件。所述介电材料包含具有式CamBsSivTihCrAiNp的组分 (composition)，其中χ和y可在0和1之间变化，使得0<χ<1且0<y<l;z可在0 和0. 01之间变化，使得0 < ζ < 0. 01 ；且δ和ρ可在0和1之间变化，使得0 < δ < 1且 0 ^ ρ ^ I0在一个实施方案中，提供了电力传输系统。所述电力传输系统包括耦合到电源的第一线圈和耦合到负载的第二线圈；和包含介电材料且布置在第一线圈和所述第二线圈之间的场聚焦元件。所述介电材料包含具有式femBASiVTihChOuNp的组分，其中χ 和y可在0和1之间变化，使得0 < χ < 1且0 < y < 1 ;z可在0和0. 01之间变化，使得 0彡ζ彡0. 01 ；且δ禾口 ρ可在0禾口 0. 5之间变化，使得0彡δ彡0. 5且0彡ρ彡0. 5。在另一实施方案中，提供了电力传输系统。所述电力传输系统包括包含介电材料的场聚焦元件。所述介电材料包含Cai_x_yB￡txSry(Cai_zCuz)Cu2Ti4_sAls012_a5S，其中χ和y 可在0和0. 5之间变化，使得0<x<0. 5且0彡y<0. 5;z可在0和1之间变化，使得0彡ζ彡1 ；且δ可在0和0. 1之间变化，使得0彡δ彡0. 1。在一个实施方案中，提供了电力传输系统。所述电力传输系统包括耦合到电源的第一线圈、耦合到负载的第二线圈和布置在第一线圈和所述第二线圈之间的场聚焦元件。 所述场聚焦元件包含介电材料，使得所述介电材料包含Cai_x_yBaxSryCU3Ti4012，其中χ和y可在0和0. 2之间变化，使得0<x<0. 2且0<y<0. 2。在一个实施方案中，提供了电力传输系统。所述电力传输系统包括耦合到电源的第一线圈、耦合到负载的第二线圈和布置在第一线圈和所述第二线圈之间的场聚焦元件。 所述场聚焦元件包含介电材料，其中所述介电材料包含Ca^iBaJivCuJUhOiM.M，其中χ禾口 y可在O禾口 0. 2之间变化，使得O彡x<0. 2且O彡y<0. 2;且δ可在O和0. 1之间变化，使得O < δ <0.1。附图说明当参考附图阅读以下详述时将更加透彻地理解本专利技术的这些和其它特征、方面和优势，在整个附图中相同的符号表示相同元件，其中图1示出了根据本专利技术的一个实施方案的示例性非接触电力传输系统；图2示出了根据本专利技术的一个实施方案的示例性场聚焦元件；图3示出了根据本专利技术的各种实施方案的场聚焦元件的多个示例性结构；图4示出了多个共振器配置成阵列且作为场聚焦元件的实施方案；且图5示出了根据本专利技术的一个实施方案的包埋材料的多个示例性结构。具体实施例方式本专利技术的实施方案包括电力传输系统和可用于所述电力传输系统的介电材料。在以下说明书和随后的权利要求书中，除非上下文另外明确指出，否则单数形式 “一”和“该”包括复数个指示物。非接触电力传输系统通常以在初级线圈和次级线圈之间的短距离电力传输为特征。例如，感应电力传输系统的一个实施方案使用初级线圈和次级线圈来以电流隔离方式在两个回路间传输电力。当耦合到电源时，在初级线圈周围建立磁场。从初级线圈传输到次级线圈的电量与连接次级线圈的初级磁场的水平成比例。电力变压器使用高磁导率磁芯连接在初级线圈和次级线圈之间的磁场，因此实现量级为至少约98%的效率。然而，当这种体系经构造以用于非接触电力传输时，所述两个线圈之间的空气间隙降低磁场耦合。所述降低的耦合影响非接触电力传输系统的效率。本文公开的一些实施方案提供具有对负载变化敏感性降低、在线圈未对准期间有效传输电力和增强电力传输效率的场聚焦结构的稳固的非接触电力传输系统。图1示出了根据本专利技术的一个实施方案的非接触电力传输系统10的实例，其包括耦合到电源14且经构造以产生磁场(未示出)的第一线圈12。第二线圈16经构造以从第一线圈12接收电力。如本文所用，术语“第一线圈”还可称为“初级线圈”，术语“第二线圈”还可称为“次级线圈”。初级线圈和次级线圈可由例如铜的任何良好导电材料构成。场聚焦元件18布置在第一线圈12和第二线圈16之间以便聚焦来自电源14的磁场。在另一实施方案中，场聚焦元件可于聚焦电场和/或电磁场。术语“磁场聚焦元件”和“场聚焦元4件”可互换使用。在一个实施方案中，磁场聚焦元件18经构造为自共振线圈且当经第一线圈激发时具有驻波电流分布。在另一实施方案中，磁场聚焦元件包括作为有源阵列或无源阵列操作的多个共振器，各共振器经构造为具有驻波电流分布的自共振线圈。在又一实施方案中，磁场聚焦元件包括多组这样的共振器，各组这样的共振器在特定相位下激发。可以理解，当通过不同相位激发共振器组时，可在所要方向上增强场聚焦。磁场聚焦元件18经进一步构造以将磁场聚焦到第二线圈16上，从而增强第一线圈12和第二线圈16之间的耦合。在一个实施方案中，非均勻的磁场分布通过在场聚焦元件18中产生驻波电流分布而围绕磁场聚焦元件18产生。在所说明的实施方案中，例如，场聚焦元件18较靠近第一线圈12放置。可能有利的是，在某些体系中，场聚焦元件18较靠近第二线圈16放置。负载20耦合到第二线圈16以使用从电源14传输的电力。在某些实施方案中，非接触电力传输系统10也可经构造以从第二线圈同时传输电力到第一线圈，使得体系能够双向电力传输。电势负载的非限制性实例包括灯泡、电池、计算机、传感器或需要电力来操作的任何装置。非接触电力传输系统10可用以从电源14传输电力到负载20。在一个实施方案中，电源14包括单相AC发电机或三相AC发电机以及将AC电力转换为高频的电力转换电气设备。当第一线圈12在磁场聚焦元件18的共振频率下激发时，在场聚焦元件的两个开口末端(22、24)之间在磁场聚焦元件18内产生驻波电流分布。驻波电流分布导致围绕磁场聚焦元件18的非均勻磁场分布。这种非均勻的电流分布经构造以在任何所要方向上(例如在该实例中第二线圈16的方向上)聚焦磁场。当在共振频率下操作时，即本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．电力传输系统（１０），其包括：包含介电材料的场聚焦元件（１８），其中所述介电材料包含Ｃａ１－ｘ－ｙＢａｘＳｒｙ（Ｃａ１－ｚＣｕｚ）Ｃｕ２Ｔｉ４－δＡｌδＯ１２－０．５δ，其中０≤ｘ；ｙ＜０．５；０≤ｚ≤１；且０≤δ≤０．１。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：K·M·克里什纳，J·查克拉博尔蒂，L·马塔尼，A·K·博霍里，S·M·N·巴特，S·拉马钱德拉帕尼克，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US