專利名稱：一種電磁波放大中繼裝置及使用該裝置的無線電電功率變換設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種放大中繼器，其以這樣的方式構(gòu)造，即將鐵氧體磁芯插入具有預(yù)定繞組數(shù)的線圈，以在與電磁波產(chǎn)生源相距預(yù)定距離的位置使用電磁波的時(shí)變磁場(chǎng)來增加由磁鏈增加所引起的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，以及將該線圈和用于感應(yīng)共振的可變電容器相互連接起來，以加強(qiáng)和放大電磁波的磁場(chǎng)，并且與放大中繼器相隔預(yù)定距離的使用電磁波的無線功率變換器將共振和阻抗匹配可變電容器與一個(gè)線圈連接起來，以將感應(yīng)的功率有效地傳輸至負(fù)載，并使用二極管來整流和平滑化感應(yīng)的功率，以將功率供應(yīng)到充電電池或各種負(fù)載。
背景技術(shù)：
使用法拉第定律從電磁波磁場(chǎng)的時(shí)間變化獲得的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與感應(yīng)線圈繞組數(shù)以及磁鏈的時(shí)間變化成比例地產(chǎn)生。但是，磁場(chǎng)的強(qiáng)度隨著離電磁波產(chǎn)生源的距離增大而急劇減小。因而，在超過預(yù)定距離的位置，幾乎無法將感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)到感應(yīng)線圈，因此無法獲得與無線功率變換相一致的能量。而且，在現(xiàn)有技術(shù)中，必須將感應(yīng)線圈設(shè)置于離電磁波產(chǎn)生源極短距離的范圍內(nèi)，從而極大地限制了其安裝位置，或者由于其外觀不佳而無法進(jìn)行安裝。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題因此，為了解決上述問題而提出了本發(fā)明，并且本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種電磁波放大中繼器，其以這樣的方式構(gòu)造，即將鐵氧體磁芯插入具有預(yù)定繞組數(shù)的線圈，以在與電磁波產(chǎn)生源相距預(yù)定距離的位置使用電磁波的時(shí)變磁場(chǎng)來增加由磁鏈增加所引起的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，將該感應(yīng)線圈和用于感應(yīng)共振的可變電容器相互連接起來，以構(gòu)造放大中繼器，其最大化電流，同時(shí)減小感應(yīng)線圈中存在的阻抗成分，以加強(qiáng)和放大電磁波的磁場(chǎng)，且提供使用放大中繼器的無線功率變換器，其包括整流二極管，用于整流在共振和阻抗匹配可變電容器與一個(gè)線圈并聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)中感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)，以使用通過放大中繼器放大的電磁波有效地傳輸感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該整流二極管與放大中繼器相隔預(yù)定的距離；以及平流電容器，用于平滑化已整流的電壓。
本發(fā)明的另一目的是提供一種放大中繼器，其與電磁波產(chǎn)生源相隔極短的距離或附在無線功率變換器上，以加強(qiáng)和放大電磁波的磁場(chǎng)，以便無限制地安裝放大中繼器，并根據(jù)使用放大電磁波的無線功率變換以各種方式應(yīng)用放大中繼器和無線功率變換器。
技術(shù)方案為了達(dá)到以上目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種電磁波放大中繼器，其能夠放大和中繼人工產(chǎn)生或從各種電磁波產(chǎn)生源產(chǎn)生的電磁波的磁場(chǎng)，包括感應(yīng)線圈，其通過以預(yù)定的繞組數(shù)纏繞具有預(yù)定厚度以及所需尺寸和形狀的線圈；磁性物質(zhì)，其具有預(yù)定的尺寸和形狀，該磁性物質(zhì)與感應(yīng)線圈組合以增加磁通量；以及可變電容器，其與感應(yīng)線圈連接，以構(gòu)造共振電路。


通過以下結(jié)合附圖所作的詳細(xì)說明，可以更充分地理解本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)。所附圖形包括圖1說明了根據(jù)本發(fā)明的放大中繼器的外觀和構(gòu)造；圖2說明了根據(jù)本發(fā)明的具有充電功能的無線功率變換器；圖3說明了僅使用無線功率變換器來測(cè)量充電電壓、充電電流和充電功率而不使用放大中繼器的構(gòu)造；圖4說明了使用單個(gè)磁場(chǎng)放大中繼器和一個(gè)無線功率變換器來測(cè)量充電電壓、充電電流和充電功率的構(gòu)造；圖5說明了使用兩個(gè)磁場(chǎng)放大中繼器和一個(gè)無線功率變換器(與其中一個(gè)放大中繼器組合)來測(cè)量充電電壓、充電電流和充電功率的構(gòu)造；圖6說明了使用兩個(gè)磁場(chǎng)放大中繼器和一個(gè)無線功率變換器(獨(dú)立)來測(cè)量充電電壓、充電電流和充電功率的構(gòu)造；
圖7說明了使用磁場(chǎng)放大中繼器、中繼放大器和無線功率變換器(其相互組合)來測(cè)量充電電壓、充電電流和充電功率的構(gòu)造；圖8說明了發(fā)射線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)并使用放大中繼器、接收線圈和無線功率變換器來測(cè)量電壓、電流和功率的構(gòu)造；圖9說明了發(fā)射線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)并在輸出端使用放大中繼器、纏繞在共同磁芯上部的接收線圈以及設(shè)置于共同磁芯下部的放大中繼器來測(cè)量電壓、電流和功率的構(gòu)造；圖10說明了以將放大中繼器和發(fā)射線圈或接收線圈纏繞在單個(gè)磁芯上的方式構(gòu)造的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)；圖11說明了將由螺旋形線圈組成的放大中繼器附于螺旋形線圈上并在接收線圈的輸出端測(cè)量電壓、電流和功率的構(gòu)造；圖12說明了由螺旋形線圈組成的放大中繼器位于發(fā)射線圈和接收線圈之間并在輸出端測(cè)量電壓、電流和功率的構(gòu)造；圖13說明了放大中繼器位于發(fā)射線圈外部并在接收線圈的輸出端測(cè)量電壓、電流和功率的構(gòu)造；圖14說明了放大中繼器位于發(fā)射線圈和接收線圈每個(gè)的外部并在接收線圈的輸出端測(cè)量電壓、電流和功率的構(gòu)造；11磁芯；12感應(yīng)線圈20交流發(fā)電機(jī)21電磁波產(chǎn)生源22接收機(jī)；23輸出部分24標(biāo)尺25、26、27、28、30、32、34放大中繼器29發(fā)射線圈
31接收機(jī)1；33接收線圈51螺旋形線圈型接收線圈52螺旋形線圈型放大中繼器53螺旋形線圈型發(fā)射線圈L1接收線圈C1用于阻抗匹配的電容器C2平流電容器1.3V用于充電的電池電壓具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例并參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。作為參考，不同附圖中相同的參考符號(hào)表示對(duì)應(yīng)的部件。
本發(fā)明提供了一種放大中繼器，其以這樣的方式構(gòu)造，即將鐵氧體磁芯插入具有預(yù)定繞組數(shù)的線圈，以在與電磁波產(chǎn)生源相距預(yù)定距離的位置利用法拉第定律使用電磁波的時(shí)變磁場(chǎng)來增加由磁鏈增加所引起的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并將感應(yīng)線圈和用于感應(yīng)共振的可變電容器相互連接起來，以最大化感應(yīng)電流，同時(shí)減小感應(yīng)線圈中存在的阻抗成分，以放大電磁波的磁場(chǎng)。而且，本發(fā)明提供了一種與放大中繼器相隔預(yù)定距離或附在放大中繼器上的無線功率變換器。該無線功率變換器包括整流二極管，用于整流以下構(gòu)造中感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)，即將鐵氧體磁芯等磁芯插入具有預(yù)定繞組數(shù)的感應(yīng)線圈，以使用通過放大中繼器放大的電磁波將最大感應(yīng)功率傳輸?shù)阶鳛樨?fù)載的充電電池上，并且將感應(yīng)線圈連接到用于控制共振和阻抗匹配的可變電容器、用于平滑化整流電壓的平流電容器以及具有預(yù)定直流電壓和電流的接收線圈。
在使用法拉第定律接收電磁功率時(shí)，本發(fā)明使用放大中繼器來放大電視接收機(jī)或監(jiān)視器中產(chǎn)生的時(shí)變電磁波或通過將發(fā)射線圈連接到交流電源產(chǎn)生電路的負(fù)載而人工產(chǎn)生的電磁波的磁場(chǎng)，以在與電磁波產(chǎn)生源相距預(yù)定距離的位置使用感應(yīng)線圈來獲得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并最大化所獲得的感應(yīng)電壓和電流，從而提供用于接收電磁功率的磁場(chǎng)放大中繼器(其實(shí)現(xiàn)了高效率的電能變換)以及使用該放大中繼器的高效率無線功率變換器。
下面將說明用于放大電磁波的感應(yīng)磁場(chǎng)的放大中繼器的構(gòu)造。
根據(jù)本發(fā)明的電磁波放大中繼器使用從電磁波產(chǎn)生源產(chǎn)生的電磁波來獲得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)并將所獲得的感應(yīng)功率發(fā)射到空中。本發(fā)明在具有預(yù)定直徑和尺寸(內(nèi)徑為10mm，外徑為15mm)的繞線管上將線圈纏繞預(yù)定次數(shù)，并將鐵氧體磁芯插入繞線管中，以制造感應(yīng)線圈。設(shè)計(jì)感應(yīng)線圈的直徑和繞組數(shù)以及鐵氧體磁芯的尺寸，以最大化感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。感應(yīng)線圈可以根據(jù)其電阻值來并聯(lián)或串聯(lián)構(gòu)造。在本發(fā)明中，鐵氧體磁芯的直徑和長(zhǎng)度分別為9mm和110mm，并將兩個(gè)感應(yīng)線圈(均具有0.3mm的直徑和160的繞組數(shù))相互并聯(lián)連接。將感應(yīng)線圈繞在上述繞線管上，將鐵氧體磁芯插入繞線管，并將可變電容器與感應(yīng)線圈并聯(lián)連接，以構(gòu)造共振電路來最大化感應(yīng)功率并發(fā)射電磁波。
根據(jù)本發(fā)明的無線功率變換器與放大中繼器相距預(yù)定的距離或附在放大中繼器上，并包括直徑為9mm且長(zhǎng)度為110mm的鐵氧體磁芯以及直徑為0.3mm、繞組數(shù)為100且相互并聯(lián)連接的兩個(gè)感應(yīng)線圈。將感應(yīng)線圈繞在具有預(yù)定尺寸(內(nèi)徑為10mm，外徑為15mm)的繞線管上，將鐵氧體磁芯插入繞線管，并將可變電容器與感應(yīng)線圈并聯(lián)連接，以便與共振和負(fù)載電路進(jìn)行阻抗匹配，以最大化感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。該無線功率變換器進(jìn)一步包括用于整流感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的二極管以及用于平滑化已整流的電壓的平流電容器?？蓪⒃摕o線功率變換器用作充電裝置的電源，因?yàn)槠洚a(chǎn)生具有特定電流的直流電壓。
圖1左邊顯示了根據(jù)本發(fā)明制造的電磁場(chǎng)放大中繼器，而右邊顯示了構(gòu)成放大中繼器的電路。圖2是為了使用通過放大中繼器放大的電磁波來獲得電能而構(gòu)造的無線功率變換器的電路圖。在圖2中，L1表示接收線圈，Cl表示用于共振阻抗匹配和最大功率傳輸?shù)碾娙萜鳎珻2表示平流電容器，而1.3V表示充電電池電壓。表1表示在不使用電磁場(chǎng)放大中繼器的情況下，當(dāng)圖2的無線功率變換器如圖3所示與電磁波產(chǎn)生源21相距預(yù)定距離時(shí)獲得的充電電壓、充電電流和充電功率。從表1可知，標(biāo)尺24的距離超過4cm時(shí)，幾乎不會(huì)感應(yīng)充電電流和充電功率。
表1使用圖2的無線功率變換器的充電電壓、充電電流和充電功率。


圖4說明了根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)和制造的單個(gè)電磁場(chǎng)放大中繼器25鄰近電磁波產(chǎn)生源21并使用根據(jù)本發(fā)明的接收機(jī)無線功率變換器在改變電磁場(chǎng)放大中繼器和無線功率變換器之間距離的同時(shí)測(cè)量充電電壓、充電電流和充電功率的構(gòu)造。表2表示測(cè)量結(jié)果。參照表2，即使在標(biāo)尺的距離約10cm的點(diǎn)也可以獲得充電電流和充電功率。
表2 使用圖4的無線功率變換器的充電電壓、充電電流和充電功率。

圖5說明了使用根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)電磁場(chǎng)放大中繼器25和26的構(gòu)造。其中一個(gè)放大中繼器與電磁波產(chǎn)生源21相距預(yù)定的距離，而另一個(gè)放大中繼器鄰近接收機(jī)22和無線功率變換器而設(shè)置。這里，將放大中繼器26和接收機(jī)22相互組合。表3表示在改變電磁波產(chǎn)生源和相互附著的放大中繼器26和接收機(jī)22之間的距離時(shí)使用此構(gòu)造測(cè)量的充電電壓、充電電流和充電功率。參照表3，即使在與電磁波產(chǎn)生源21相距12cm的點(diǎn)也可以獲得充電電流和充電功率。
表3使用圖5的無線功率變換器的充電電壓、充電電流和充電功率。

圖6說明了使用根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)和制造的兩個(gè)電磁場(chǎng)放大中繼器25和27的構(gòu)造。在此構(gòu)造中，其中一個(gè)放大中繼器與電磁波產(chǎn)生源21相距預(yù)定的距離，而另一個(gè)放大中繼器與電磁波產(chǎn)生源相距5cm，并且在改變無線功率變換器和放大中繼器之間的距離的同時(shí)使用無線功率變換器來測(cè)量充電電壓、充電電流和充電功率。表4表示測(cè)量結(jié)果。參照表4，可以獲得略微增加的充電功率，并且即使在與電磁波產(chǎn)生源21相距13cm的點(diǎn)也可以獲得特定的充電電流和充電功率。
表4使用圖6的無線功率變換器的充電電壓、充電電流和充電功率。


圖7說明了一種構(gòu)造，其中，以這樣的方式來制造電磁場(chǎng)放大中繼器25，即以200的繞組數(shù)將直徑與上述線圈相同的線圈繞在尺寸與上述繞線管相同的繞線管上，以將兩個(gè)感應(yīng)線圈并聯(lián)連接起來，將鐵氧體磁芯插入感應(yīng)線圈，并將可變電容器與感應(yīng)線圈并聯(lián)連接起來，以構(gòu)造共振電路，并且將放大中繼器25與電磁波產(chǎn)生源21隔開預(yù)定的距離。另外，將與圖3、4、5和6所示相同的另一放大中繼器27放在與標(biāo)尺5cm對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，并將放大中繼器28和無線功率變換器相互附著，以在改變電磁波產(chǎn)生源和無線功率變換器之間的距離的同時(shí)測(cè)量充電電壓、充電電流和充電功率。表5表示測(cè)得的充電電壓、充電電流和充電功率。從表5可知，即使在與電磁波產(chǎn)生源21相距16cm的點(diǎn)也可以獲得特定的充電電流和充電功率。
表5使用圖7的無線功率變換器的充電電壓、充電電流和充電功率。

如圖3至7所示，使用如上設(shè)計(jì)和制造的電磁場(chǎng)放大中繼器以及根據(jù)本發(fā)明的無線功率變換器來進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)。如果只安裝了無線功率變換器，而沒有放大中繼器，如圖3所示，則當(dāng)無線功率變換器與電磁波產(chǎn)生源相距4cm時(shí)幾乎不會(huì)從感應(yīng)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，如表1所示。因而，充電電流不在作為負(fù)載的充電電池中流動(dòng)，并且充電電池功率指示為零。如果如圖4所示添加了放大中繼器，則當(dāng)無線功率變換器與電磁波產(chǎn)生源相距5cm時(shí)獲得44mA的最大充電電流以及57.2mW的充電功率，而當(dāng)無線功率變換器與電磁波產(chǎn)生源相距10cm時(shí)獲得6.4mW的充電功率，如表2所示。
當(dāng)如圖5所示將無線功率變換器與放大中繼器組合時(shí)，充電電流和充電功率高于相同距離下從圖4的構(gòu)造獲得的值。如圖6所示使用兩個(gè)放大中繼器時(shí)，與電磁波產(chǎn)生源相距10cm的點(diǎn)的充電功率為44.2mW，如表4所示，其大約為圖4中僅使用一個(gè)放大中繼器獲得的6.4mW充電功率的七倍。而且，即使某個(gè)點(diǎn)與電磁波產(chǎn)生源的距離與標(biāo)尺12cm相對(duì)應(yīng)，也可以獲得充電電流和充電功率。因而，可以知道，即使距離是使用無線功率變換器而不使用任何放大中繼器時(shí)的四倍，也可以傳輸電磁功率并將其感應(yīng)變換成電能以傳輸至負(fù)載。
在安裝有兩個(gè)不同的放大中繼器25和27并將放大中繼器28與接收線圈和無線功率變換器組合的構(gòu)造中，如圖7所示，在與圖6的無放大中繼器的構(gòu)造相同的距離下測(cè)得增加的充電電流和充電功率，并且能夠獲得充電電流和充電功率的距離增加到16cm，如表5所示。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，將發(fā)射線圈連接到電視接收機(jī)的交流電源產(chǎn)生電路的負(fù)載(其是人工電磁波產(chǎn)生源)，以構(gòu)造頻率為130kHz的交流電源波形產(chǎn)生源，并且如表6所示，構(gòu)造發(fā)射線圈、中繼器以及第一和第二接收機(jī)中所用的線圈，以使用圖2的無線功率變換器根據(jù)標(biāo)尺距離來測(cè)量接收電壓、接收電流和接收功率。
表6發(fā)射線圈、中繼器、接收機(jī)1、接收機(jī)2的線圈構(gòu)造


在表6中，第一接收機(jī)由一般的螺線管線圈構(gòu)成，其通過將線圈纏繞在磁芯上構(gòu)造而成，并且第二接收機(jī)包括在共同磁芯的上部纏繞十次的接收線圈以及中繼器，其構(gòu)成在共同磁芯下部纏繞四十次的線圈和電容器的共振電路。
圖10說明了通過將輸出從電磁波產(chǎn)生源產(chǎn)生的功率的發(fā)射線圈或者接收電磁波的接收線圈纏繞在具有電磁波放大中繼器的共同磁芯上而構(gòu)成的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。這種構(gòu)造可以獲得很高的無線功率變換效率，因?yàn)槠淇梢宰畲蠡糯笾欣^器的共振電路中的電磁波產(chǎn)生和接收。
表7表示如圖8所示安裝如表6所示制造的發(fā)射線圈29、放大中繼器30和接收機(jī)31時(shí)在接收機(jī)31的輸出負(fù)載端(幾十個(gè)并聯(lián)LED)測(cè)得的電壓、電流和功率。放大中繼器鄰近電磁波產(chǎn)生源。將接收機(jī)從電磁波產(chǎn)生源移到5cm、10cm和15cm的距離時(shí)，測(cè)量電壓、電流和功率。
表7接收機(jī)1的輸出負(fù)載端測(cè)得的接收電壓、電流和功率。

表8表示如圖9所示安裝如表6所示制造的發(fā)射線圈29、放大中繼器32以及接收機(jī)33和34時(shí)在接收機(jī)33和34的輸出負(fù)載端測(cè)得的電壓、電流和功率。放大中繼器鄰近電磁波產(chǎn)生源。將接收機(jī)從電磁波產(chǎn)生源移到5cm、10cm、15cm和20cm的距離時(shí)，測(cè)量電壓、電流和功率。
表8接收機(jī)2的輸出負(fù)載端測(cè)得的接收電壓、電流和功率。

從表7和8可知，對(duì)于與距離對(duì)應(yīng)的接收電壓、接收電流和接收功率，使用僅將感應(yīng)線圈纏繞于磁芯上而制成的接收機(jī)31所獲得的值，比使用包括感應(yīng)線圈和由共振電路構(gòu)成的中繼器(其附于單個(gè)共同磁芯上)的接收機(jī)33和34所獲得的值，要大得多。
本發(fā)明的另一實(shí)施例通過考慮電磁波產(chǎn)生源的尺寸和規(guī)模而以不同的繞組數(shù)將具有各種直徑的線圈纏繞在具有各種尺寸的繞線管上來構(gòu)造感應(yīng)線圈、將感應(yīng)線圈串聯(lián)或并聯(lián)連接、插入具有適合繞線管內(nèi)徑的直徑和長(zhǎng)度的鐵氧體磁芯，并將感應(yīng)線圈連接到可變電容器上，以構(gòu)造共振電路。以這樣的方式，可以各種尺寸和形狀構(gòu)造電磁場(chǎng)放大中繼器，并使用放大中繼器和無線功率變換器來實(shí)現(xiàn)能夠獲得各種水平的充電電壓、充電電流和充電功率的設(shè)備。
本發(fā)明的另一實(shí)施例使用本申請(qǐng)人申請(qǐng)的韓國(guó)專利申請(qǐng)第10-2004-0000528中所述的螺旋結(jié)構(gòu)來構(gòu)造發(fā)射線圈、中繼器和接收機(jī)。在這種情況下，將電磁波產(chǎn)生源(其產(chǎn)生的交流220V和60Hz電壓通過交流-交流適配器被變換成頻率為120kHz的交流電壓波形)以螺旋的形式連接到發(fā)射線圈，將接收線圈連接到充電電路，并測(cè)量接收到的充電電流和電壓。發(fā)射線圈和接收線圈之間的距離為5cm。圖11顯示了放大中繼器鄰近發(fā)射線圈而位于發(fā)射線圈上的情況。表9表示螺旋發(fā)射線圈、中繼器線圈和接收線圈的內(nèi)徑、外徑、類型和繞組數(shù)。
表9螺旋發(fā)射線圈、中繼器線圈和接收線圈的內(nèi)徑、外徑、類型和繞組數(shù)。


在圖11中，通過電磁波產(chǎn)生源的發(fā)射線圈輸出的傳輸功率為16W，通過圖2的無線功率變換器測(cè)得的充電電壓為1.4V，充電電流為0.36A，并且充電功率為0.50W。當(dāng)放大中繼器如圖12所示位于發(fā)射線圈和接收機(jī)(其是具有表6所示的尺寸的螺旋形線圈)之間時(shí)，充電電壓為1.4V，充電電流為0.4A，并且充電功率為0.56W。在這種情況下，可以獲得比圖11的情況所獲得的值略高的電流和功率。作為參考，當(dāng)僅使用發(fā)射線圈53和接收線圈51而不使用中繼器并且發(fā)射線圈和接收線圈之間的距離為5cm時(shí)，充電電壓為1.4V，充電電流為0.01A，并且充電功率為0.014W，這是很小的值。
圖13顯示了放大中繼器圍繞發(fā)射線圈的情況。這里，中繼器并未通過導(dǎo)線連接到發(fā)射線圈。表10表示圖13所示的構(gòu)造中所用的螺旋發(fā)射線圈、中繼器和接收機(jī)的內(nèi)徑、外徑、類型和繞組數(shù)。
在圖13中，通過電磁波產(chǎn)生源的發(fā)射線圈輸出的傳輸功率為16W，通過圖2的無線功率變換器測(cè)得的充電電壓為1.4V，充電電流為0.9A，并且充電功率為1.26W。當(dāng)放大中繼器分別圍繞發(fā)射和接收線圈(其是具有表10的尺寸的螺旋形線圈)時(shí)，如圖14所示，充電電壓為1.4V，充電電流為1.0A，并且充電功率為1.4W。也就是說，可以在使用螺旋形線圈的實(shí)驗(yàn)中獲得最高的電流和功率。這里，發(fā)射線圈和接收線圈之間的距離為5cm。
表10螺旋發(fā)射線圈、中繼器線圈和接收線圈的內(nèi)徑、外徑、類型和繞組數(shù)。

而且，通過以板的形式同時(shí)纏繞韓國(guó)專利申請(qǐng)第10-2004-0000528號(hào)中所述的螺旋形線圈的兩根導(dǎo)線以使其垂直平行放置、將鐵磁物質(zhì)以環(huán)形的形狀放在線圈上以增加每小時(shí)由磁鏈引起的磁通量并將可變電容器串聯(lián)或并聯(lián)連接到線圈上以構(gòu)造共振電路，本發(fā)明可構(gòu)造一種無線充電裝置，其產(chǎn)生具有高頻率的感應(yīng)電壓和電流，并使用整流二極管和平流電容器對(duì)充電器中的感應(yīng)電壓和電流進(jìn)行充電。這里，可以通過使用螺旋板型線圈、環(huán)形鐵磁物質(zhì)和可變電容器構(gòu)造共振電路來制造電磁場(chǎng)放大中繼器。韓國(guó)專利申請(qǐng)第10-2004-0000528號(hào)中詳細(xì)說明了一種制造電磁場(chǎng)放大中繼器的方法。
本發(fā)明構(gòu)造了一種用于在與電磁波產(chǎn)生源相距預(yù)定距離的位置放大磁場(chǎng)的磁場(chǎng)放大中繼器，并將電磁波放大中繼器和無線功率變換充電裝置變換器放在與放大中繼器相距預(yù)定距離的位置。該無線功率變換充電裝置包括整流二極管，其整流在以下結(jié)構(gòu)中感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)，即將共振和阻抗匹配可變電容器和線圈相互并聯(lián)連接，以使用通過放大中繼器放大的電磁波來感應(yīng)最大功率，以將感應(yīng)的功率傳輸至負(fù)載；以及平流電容器，其用于平滑化已整流的電壓和無線功率。因此，本發(fā)明可以將功率中繼到與電磁波產(chǎn)生源相距預(yù)定距離的位置，并變換電磁功率，以提高工業(yè)適用性。例如，本發(fā)明既可用于對(duì)非接觸無線電池進(jìn)行充電，也可在空中或小功率電子裝置的絕緣體中短距離實(shí)時(shí)傳輸功率。
本發(fā)明可以將磁場(chǎng)放大中繼器放在與電磁波產(chǎn)生源相距預(yù)定距離的位置，以安裝使用電磁波的無線功率變換器，因而，可以自由地放置并以各種方式應(yīng)用無線功率變換器。
盡管參照具體的說明性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但其不受這些實(shí)施例的限制，而僅受所附權(quán)利要求書的限制。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，可以在不超出本發(fā)明的范圍及主旨的基礎(chǔ)上對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行改變或修改。
權(quán)利要求
1.一種電磁波放大中繼器，其能夠放大和中繼人工產(chǎn)生或從各種電磁波產(chǎn)生源產(chǎn)生的電磁波的磁場(chǎng)，包括感應(yīng)線圈，其通過以預(yù)定的繞組數(shù)纏繞具有預(yù)定厚度以及所需尺寸和形狀的線圈而形成；磁性物質(zhì)，其具有預(yù)定的尺寸和形狀，所述磁性物質(zhì)與感應(yīng)線圈組合，以增加磁通量；以及可變電容器，其與感應(yīng)線圈連接，以構(gòu)造共振電路。
2.如權(quán)利要求1所述的電磁波放大中繼器，其中，以螺線管或螺旋的形式來設(shè)計(jì)和制造繞有預(yù)定繞組數(shù)的感應(yīng)線圈。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電磁波放大中繼器，其中，與感應(yīng)線圈組合以增加磁通量的磁性物質(zhì)是鐵氧體磁芯或具有磁性的物質(zhì)。
4.如權(quán)利要求3所述的電磁波放大中繼器，其中，繞有預(yù)定繞組數(shù)的感應(yīng)線圈串聯(lián)或并聯(lián)連接，以控制感應(yīng)線圈的電阻和電感，從而有效地產(chǎn)生電磁波的磁場(chǎng)。
5.如權(quán)利要求4所述的電磁波放大中繼器，其中，構(gòu)造共振電路的可變電容器與感應(yīng)線圈串聯(lián)或并聯(lián)連接，以放大電磁波的磁場(chǎng)。
6.一種無線功率變換器，其包括電磁波放大中繼器，包括感應(yīng)線圈，其通過以預(yù)定的繞組數(shù)纏繞具有預(yù)定直徑以及所需尺寸和形狀的線圈而形成；磁性物質(zhì)；以及可變電容器，所述電磁波放大中繼器用于放大和中繼人工產(chǎn)生或從各種電磁波產(chǎn)生源產(chǎn)生的電磁波的磁場(chǎng)；感應(yīng)線圈和磁性物質(zhì)，其使用通過放大中繼器放大的磁場(chǎng)來產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；可變電容器，其用于執(zhí)行共振和阻抗匹配，所述可變電容器與感應(yīng)線圈相連，以提高功率變換效率；整流二極管，其用于整流通過感應(yīng)線圈和可變電容器感應(yīng)的電壓；以及平流電容器，其用于平滑化電壓，以形成具有所需直流成分的電壓。
7.如權(quán)利要求6所述的無線功率變換器，其中，繞有預(yù)定繞組數(shù)的感應(yīng)線圈串聯(lián)或并聯(lián)連接，以控制感應(yīng)線圈的電阻和電感，從而提高功率變換效率。
8.如權(quán)利要求6或7所述的無線功率變換器，其中，將所述放大中繼器附于電磁波產(chǎn)生源發(fā)射線圈和接收線圈或電磁波產(chǎn)生源發(fā)射線圈和接收線圈之一上，并且考慮電磁波產(chǎn)生源和接收線圈之間的距離將至少一個(gè)放大中繼器安裝于電磁波產(chǎn)生源發(fā)射線圈和接收線圈之間。
9.如權(quán)利要求8所述的無線功率變換器，其中，以螺線管或螺旋的形式來設(shè)計(jì)和制造所述放大中繼器和接收線圈。
10.如權(quán)利要求6所述的無線功率變換器，其中，所述放大中繼器以及包括放大中繼器的無線功率變換器進(jìn)一步包括附有人工產(chǎn)生電磁波的螺旋形或螺線管發(fā)射線圈的電磁波產(chǎn)生源。
11.如權(quán)利要求6所述的無線功率變換器，其中，以這樣的方式構(gòu)造無線功率變換器，即將感應(yīng)線圈纏繞在人工電磁波產(chǎn)生源的發(fā)射線圈所纏繞的磁芯的一側(cè)并將感應(yīng)線圈連接到電容器以構(gòu)造放大中繼器，將感應(yīng)線圈纏繞在接收線圈所纏繞的磁芯的一側(cè)并將感應(yīng)線圈連接到電容器以構(gòu)造放大中繼器，或者分別將放大中繼器設(shè)置在發(fā)射線圈和接收線圈的磁芯的兩側(cè)。
12.如權(quán)利要求6所述的使用電磁波放大中繼器的無線功率變換器，其中，所述無線功率變換器以這樣的方式構(gòu)造，即將螺旋形線圈纏繞在人工電磁波產(chǎn)生源的螺旋形發(fā)射線圈的外部并連接到電容器以構(gòu)造放大中繼器，將螺旋形線圈纏繞在螺旋形接收線圈的外部并連接到電容器以構(gòu)造放大中繼器，或者將螺旋形線圈分別纏繞在螺旋形發(fā)射和接收線圈的外部并連接到電容器以構(gòu)造放大中繼器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種放大中繼器，其以這樣的方式構(gòu)造，即將鐵氧體磁芯插入具有預(yù)定繞組數(shù)的線圈，以在與各種電磁波產(chǎn)生源相距預(yù)定距離的位置使用電磁波的時(shí)變磁場(chǎng)來增加由磁鏈增加所引起的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并將感應(yīng)線圈和用于感應(yīng)共振的可變電容器相互連接起來，以增加電流，同時(shí)減小感應(yīng)線圈中存在的阻抗成分，以加強(qiáng)和放大電磁波的磁場(chǎng)。而且，本發(fā)明提供了一種使用電磁波磁場(chǎng)的無線功率變換充電裝置，其位于電磁波產(chǎn)生源發(fā)射機(jī)和接收線圈之間或者附在發(fā)射機(jī)和接收線圈上。該無線功率變換充電裝置包括整流二極管，其用于整流在以下結(jié)構(gòu)中感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)，即將共振和阻抗匹配可變電容器串聯(lián)或并聯(lián)連接到線圈以使用通過放大中繼器放大的電磁波將最大感應(yīng)功率傳輸至作為負(fù)載的充電電池；以及平流電容器，其用于平滑化已整流的電壓。因此，可以提供各種小功率電子裝置所需的充電功率，并將功率供應(yīng)到各種負(fù)載。
文檔編號(hào)H04B7/14GK101023600SQ200580025648
公開日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2005年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月29日
發(fā)明者李炯周 申請(qǐng)人:Jc科技技術(shù)株式會(huì)社