一种无线能量传输装置.pdf

一种无线能量传输装置，其能量发送装置与能量接收装置的线圈均包括单线圈和双线圈两种结构形式。单线圈结构的能量发送装置包括第一发送线圈(11)和第一发送磁体(12)。能量发送装置的第一发送磁体(12)、第二发送磁体(23)，以及能量接收装置第一接收磁体(14)和第二接收磁体(26)均由8条相同的磁体构成，每条磁体均为十字形，8条磁体平放在同一平面上，围绕第一发送线圈、第二发送线圈、第一接收线圈或第二接收线圈中心点呈扇形展开，相邻每条磁体中心线之间的角度为45度，每条磁体十字型交点处与第一发送线圈、第二发送线圈、第一接收线圈或第二接收线圈最外圈中心位置重合。

权利要求书1.  一种无线能量传输装置，包括能量发送装置与能量接收装置两部分，能量发送装置和能量接收装置均由线圈和磁体组成，其特征在于，所述的能量发送装置和能量接收装置均有两种结构：单线圈结构和双线圈结构；单线圈结构的无线能量传输装置中，能量发送装置由第一发送线圈(11)和第一发送磁体(12)构成，能量接收装置由第一接收线圈(13)和第一接收磁体(14)构成；第一发送线圈(11)、第一发送磁体(12)、第一接收线圈(13)和第一接收磁体(14)彼此平行布置，且四者中心位于同一中心轴线上；双线圈结构的无线能量传输装置中，能量发送装置由第二发送线圈(21)、发送放大线圈(22)和第二发送磁体(23)构成，第二发送线圈(21)和发送放大线圈(22)处于同一平面，构成发送线圈组；能量接收装置由第二接收线圈(24)、接收放大线圈(25)和第二接收磁体(26)构成，第二接收线圈(24)和接收放大线圈(25)处于同一平面，构成接收线圈组；第一发送磁体(12)、第二发送磁体(23)、第一接收磁体(14)和第二接收磁体(26)均由8条相同的磁体构成，每条磁体均为十字形，8条磁体平放在同一平面上，围绕第一发送线圈(11)、第二发送线圈(21)、第一接收线圈(13)或第二接收线圈(24)的中心点呈扇形展开，相邻每条磁体中心线之间的角度为45度，每条磁体十字型交点处与第一发送线圈(11)、第二发送线圈(21)、第一接收线圈(13)或第二接收线圈(24)最外圈中心位置重合。2.  根据权利要求1所述的无线能量传输装置，其特征在于所述的单线圈结构的无线能量传输装置中，第一发送线圈(11)、第一发送磁体(12)、第一接收线圈(24)和第一接收磁体(26)的布置顺序从下到上依次为第一发送磁体(12)——第一发送线圈(11)——第一接收线圈(13)——第一接收磁体(14)；第一发送磁体(12)与第一发送线圈(11)之间的距离为M11，M11小于10mm，第一接收磁体(14)与第一接收线圈(13)之间的距离为M12，M12小于10mm；第一发送线圈(11)与第一接收线圈(13)之间的距离为P11，P11在100mm至400mm之间。3.  根据权利要求1或2所述的无线能量传输装置，其特征在于所述的第一发送线圈(11)采用平面盘式螺旋稀松绕制的形式，形状为圆形或正多边形，线圈导线线材为单股铜线或多股利兹线；第一发送线圈(11)由外至内绕制成N1圈，N1＝2～15，相邻两圈导线中心距均为L1，线圈导线直径为D1，最外圈导线中心位置与第一发送线圈中心点之间的距离为R11，R11>＝300mm且R11<＝2000mm，最内圈导线中心位置与第一发送线圈中心点之间的距离为R12；L1>＝D1且L1<＝3×D1；所述的第一发送磁体(12)由8条相同的磁体构成，每条磁体均为十字形，十字形磁体的长度为LL1，LL1＝(R11-R12)+2×A0，其中A0>＝50mm且A0<＝150mm，十字形磁体的高度为LH1，磁体的宽度为LD1，LD1>＝30mm且LD1<＝60mm，LH1<＝2×(R11-0.5×LD1)×tan22.5且LH1>＝LD1，磁体厚度均为LM1，LM1>＝1mm且LM1<＝10mm；8条磁体平放在同一平面上，围绕第一发送线圈的中心点呈扇形展开，相邻每条磁体中心线之间的角度为45度，每条磁体十字型交点处与第一发送线圈最外圈中心位置重合。4.  根据权利要求1或2所述的单线圈结构的无线能量传输装置，其特征在于所述的第一接收线圈(13)采用平面盘式螺旋稀松绕制的形式，形状为圆形或正多边形，线圈导线线材为单股铜线或多股利兹线；第一接收线圈(13)由外至内绕制成N4圈，N4＝2～15，相邻两圈导线中心距均为L4，线圈导线直径为D4，最外圈导线中心位置与第一接收线圈中心点之间的距离为R41，R41>＝300mm且R41<＝2000mm，最内圈导线中心位置与第一接收线圈中心点之间的距离为R42；L4>＝D4且L4<＝3×D4；所述的第一接收磁体(14)由8条相同的磁体构成，每条磁体均为十字形；十字形磁体的长度为LL4，LL4＝(R41-R42)+2×A0，其中A0>＝50mm且A0<＝150mm，十字形磁体的高度为LH4，磁体的宽度为LD4，LD4>＝30mm且LD4<＝60mm，LH4<＝2×(R41-0.5×LD4)×tan22.5且LH4>＝LD4；磁体厚度均为LM4，LM4>＝1mm且LM4<＝10mm；8条磁体平放在同一平面上，围绕第一接收线圈的中心点呈扇形展开，相邻每条磁体中心线之间的角度为45度，每条磁体十字型交点处与第一接收线圈最外圈中心位置重合。5.  根据权利要求1所述的无线能量传输装置，其特征在于所述的双线圈结构的无线能量传输装置中，所述的发送线圈组、第二发送磁体(23)、接收线圈组和第二接收磁体(26)彼此平行布置，且四者中心位于同一中心轴线上，布置顺序从下到上依次为第二发送磁体(23)——发送线圈组——接收线圈组——第二接收磁体(26)；第二发送磁体(23)与发送线圈组之间的距离为M21，且M21小于10mm，第二接收磁体(26)与接收线圈组之间距离为M22，且M22小于10mm；发送线圈组与接收线圈组之间的距离为P22，且P22在100mm至400mm之间。6.  根据权利要求1或5所述的无线能量传输装置，其特征在于所述的第二发送线圈(21)采用平面盘式螺旋稀松绕制的形式，形状为圆形或正多边形；线圈导线线材为单股铜线或多股利兹线；第二发送线圈(21)由外至内绕制成N1圈，N1＝2～15，相邻两圈导线中心距均为L1，线圈导线直径为D1，最外圈导线中心位置与第二发送线圈中心点之间的距离为R11，R11>＝300mm且R11<＝2000mm，最内圈导线中心位置与第二发送线圈中心点之间的距离为R12；L1>＝2×D1且L1<＝3×D1；所述的发送放大线圈(22)采用平面盘式螺旋稀松绕制的形式，形状为圆形或正多边形；线圈导线线材为单股铜线或多股利兹线；发送放大线圈(22)由外至内绕制成N2圈，N2＝2～15，相邻两圈导线中心距均为L2，线圈导线直径为D2，最外圈导线中心位置与发送放大线圈中心点之间的距离为R21，R21>＝300mm且R21<＝2000mm，最内圈导线中心位置与发送放大线圈中心点之间的距离为R22；L2>＝2×D2且L2<＝3×D2；所述的第二发送线圈(21)与发送放大线圈(22)两者同心布置于同一平面内，且发送放大线圈(22)的最外圈第N2圈放置于第二发送线圈(21)最外圈第N1圈与次外圈第N1-1之间的空隙处，并以此类推，第二发送线圈(21)与发送放大线圈(22)绞接于彼此的空隙处，从而同心布置于同一平面内；所述的第二发送磁体(21)由8条相同的磁体构成，每条磁体均为十字形，十字形磁体的长度为LL1，LL1＝(R11-R12)+2×A0，其中A0>＝50mm且A0<＝150mm，十字形磁体的高度为LH1，磁体的宽度为LD1，LD1>＝30mm且LD1<＝60mm，LH1<＝2×(R11-0.5×LD1)×tan22.5且LH1>＝LD1，磁体厚度均为LM1，LM1>＝1mm且LM1<＝10mm，8条磁体平放在同一平面上，围绕第二发送线圈中心点呈扇形展开，相邻每条磁体中心线之间的角度为45度，每条磁体十字型交点处与第二发送线圈最外圈中心位置重合。7.  根据权利要求1或5所述的无线能量传输装置，其特征在于所述的第二接收线圈(24)采用平面盘式螺旋稀松绕制的形式，形状为圆形或正多边形；线圈导线线材为单股铜线或多股利兹线；第二接收线圈(24)由外至内绕制成N4圈，N4＝2～15，相邻两圈导线中心距均为L4，线圈导线直径为D4，最外圈导线中心位置与第二接收线圈中心点之间的距离为R41，R41>＝300mm且R11<＝2000mm，最内圈导线中心位置与第二接收线圈中心点之间的距离为R42；L4>＝2×D4且L4<＝3×L4；所述的接收放大线圈(25)采用平面盘式螺旋稀松绕制的形式，形状为圆形或正多边形；线圈导线线材为单股铜线或多股利兹线；接收放大线圈(25)由外至内绕制成N3圈，N3＝2～15；相邻两圈导线中心距均为L3，线圈导线直径为D3，最外圈导线中心位置与接收放大线圈中心点之间的距离为R31，最内圈导线中心位置与接收放大线圈中心点之间的距离为R32；L3>＝2×D3且L3<＝3×D3；所述的第二接收线圈(24)与接收放大线圈(25)两者同心布置于同一平面内，且接收放大线圈(25)的最外圈第N3圈放置于第二接收线圈(24)最外圈第N4圈与次外圈第N4-1之间的空隙处，并以此类推，第二接收线圈(24)与接收放大线圈(25)绞接于彼此的空隙处，从而同心布置于同一平面内；所述的第二接收磁体(16)由8条相同的磁体构成，每条磁体均为十字形；十字形磁体 的长度为LL4，LL4＝(R41-R42)+2×A0，其中A0>＝50mm且A0<＝150mm，十字形磁体的高度为LH4，磁体的宽度为LD4，LD4>＝30mm且LD4<＝60mm，LH4<＝2×(R41-0.5×LD4)×tan22.5且LH4>＝LD4，磁体厚度均为LM4，LM4>＝1mm且LM4<＝10mm，8条磁体平放在同一平面上，围绕第二接收线圈中心点呈扇形展开，相邻每条磁体中心线之间的角度为45度，每条磁体十字型交点处与第二接收线圈最外圈中心位置重合。

说明书一种无线能量传输装置
技术领域
本发明涉及一种用于无线能量传输装置。
背景技术
无线能量传输装置应用前景广泛，但现有无线能量传输装置主要应用于电子设备充电场合，功率小，传输距离很近。无线能量传输装置应用于大功率场合(如电动汽车充电)意义重大，也是近年来的研究热点。但这种应用场合要求无线电力传输功率至少达到数千瓦甚至数百千瓦，这个级别的功率传输必须要求有很高的输电效率，否则不仅会产生巨大的能量损失，装置的散热也是一个很难解决的问题。
设计高效大功率无线能量传输装置，核心在于线圈和磁体的设计。2006年11月美国麻省理工学院(MIT)物理系助理教授MarinSoljacic研究小组提出了磁耦合谐振技术，采用四线圈无磁体结构。磁耦合谐振技术提出后，许多基于这种技术的无线电力传输方案相继被提出，它们的一个共同特点为：为了改善性能，将线圈工作在谐振点上。但当线圈并联谐振电容时，如果线圈和并联电容工作在谐振点上，它所承受的电压将非常高，这给设备的绝缘能力提出了更高的要求。
中国专利CN102227860A“非接触电力传输装置及其设计方法”采用麻省理工学院(MIT)的设计结构，将第二线圈和第三线圈工作在谐振状态，共振频率为2～7MHz，将这种结构用在大功率的场合将产生以下3个问题：1.如此高频率的大功率开关电源设计困难；2.第一线圈和第四线圈与其它线圈的互感会对谐振点造成干扰；3.如果第二线圈和第三线圈完全工作在谐振点上，这两个线圈以及这两个线圈并联电容的电压将会非常高。
无线能量传输装置线圈和磁体设计的主要目标是在保证能量发送装置与能量接收装置之间足够的空气气隙的基础上尽量提高线圈互感耦合系数。目前无线能量传输装置的线圈结构多采用平面盘式并排密绕或螺旋式绕法的形式，这些结构形式不能保证能量发送装置与能量接收装置之间的线圈互感耦合系数达到最优，无线能量传输系统的功率与效率受到了限制。其次，目前无线能量传输装置的线圈结构多缺少高导磁率特性的磁体对无线能量传输装置的磁路进行优化，能量发送装置与能量接收装置之间的线圈互感耦合系数较低，无线能量传输系统的工作功率与效率不高。另外，磁体的布置方式会对线圈互感耦合系数和线圈损耗 有很大影响，采用适当的磁体结构可有效提高耦合系数并降低线圈损耗。
中国专利CN102946156A“一种无线电力传输装置”的线圈没有使用高导磁率特性的磁性材料对无线能量传输装置的磁路进行优化，这样的线圈结构使能量发送装置与能量接收装置之间的线圈互感耦合系数较低，无线能量传输系统的工作功率与效率不高。
中国专利CN102280945A“非接触供电装置”的线圈采用平面盘式并排密绕的线圈结构。这种线圈结构正如上文描述的，不能保证能量发送装置与能量接收装置之间的线圈互感耦合系数达到最优值，无线能量传输系统的功率与效率受到了限制。同时，随着传输距离增大或传输线圈间发生水平位置偏移，能量传输系统的功率与效率显著下降。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中能量发送装置与能量接收装置之间的线圈互感耦合系数低、传输距离较近以及磁体数量多、损耗大的缺点，提出一种新的无线能量传输装置线圈和磁体结构。
为解决上述技术问题，本发明无线能量传输装置的线圈采取以下技术方案：
本发明无线能量传输装置包括能量发送装置与能量接收装置两部分，能量发送装置将高频交流电转换为时变电磁场并通过空气气隙耦合到能量接收装置，能量接收装置将耦合过来的时变电磁场转换为高频交流电。能量发送装置由发送线圈和发送磁体组成，能量接收装置由接收线圈和接收磁体组成。无线能量传输装置的能量发送装置和能量接收装置均包括两种结构形式：单线圈结构和双线圈结构。单线圈结构的无线能量传输装置中，能量发送装置由第一发送线圈和第一发送磁体构成，能量接收装置由第一接收线圈和第一接收磁体构成。双线圈结构的无线能量传输装置中，能量发送装置由第二发送线圈、发送放大线圈和第二发送磁体构成，第二发送线圈和发送放大线圈处于同一平面，构成发送线圈组；能量接收装置由第二接收线圈、接收放大线圈和第二接收磁体构成，第二接收线圈和接收放大线圈处于同一平面，构成接收线圈组。
单线圈结构的无线能量传输装置中，第一发送线圈、第一发送磁体、第一接收线圈和第一接收磁体彼此平行布置，且四者中心位于同一中心轴线上，布置顺序从下到上依次为第一发送磁体——第一发送线圈——第一接收线圈——第一接收磁体。第一发送磁体与第一发送线圈之间的距离小于10mm，第一接收磁体与第一接收线圈之间距离小于10mm。第一发送线圈与第一接收线圈之间的距离在100mm至400mm之间。
双线圈结构的无线能量传输装置中，能量发送装置的发送线圈组、第二发送磁体和能量接收装置的接收线圈组和第二接收磁体彼此平行布置，且四者中心位于同一中心轴线上，布 置顺序从下到上依次为第二发送磁体——发送线圈组——接收线圈组——第二接收磁体。第二发送磁体与发送线圈组之间的距离小于10mm，第二接收磁体与接收线圈组之间距离小于10mm。发送线圈组与接收线圈组之间的距离在100mm至400mm之间。
单线圈结构和双线圈结构的能量发送装置和能量接收装置具有不同的线圈绕制方式：
1)单线圈结构的能量发送装置和能量接收装置中
所述第一发送线圈采用平面盘式螺旋稀松绕制的形式，形状采用圆形或正多边形，线圈导线线材为单股铜线或多股利兹线，由外至内绕制成N1圈，N1＝2～15，相邻两圈导线中心距均为L1，线圈导线直径为D1，最外圈导线中心位置与第一发送线圈中心点之间的距离为R11，R11>＝300mm且R11<＝2000mm，最内圈导线中心位置与第一发送线圈中心点之间的距离为R12。D1>＝L1且D1<＝3×L1。
所述的第一发送磁体由8条相同的磁体构成，每条磁体均为十字形，十字形磁体的长度指的是最长方向的尺寸，即“十”字的“竖”，第一发送磁体长度定义为LL1，LL1＝(R11-R12)+2×A0，其中A0>＝50mm且A0<＝150mm，十字形磁体的高度指的是与长度垂直方向的尺寸，即“十”字的“横”，第一发送磁体高度定义为LH1，磁体的宽度指的是每一面的宽，即“竖”和“横”本身的宽度，第一发送磁体宽度定义为LD1，LD1>＝30mm且LD1<＝60mm，LH1<＝2×(R11-0.5×LD1)×tan22.5且LH1>＝LD1，磁体厚度均为LM1，LM1>＝1mm且LM1<＝10mm，8条磁体平放在同一平面上，围绕第一发送线圈中心点呈扇形展开，相邻每条磁体中心线之间的角度为45度，每条磁体十字型交点处与第一发送线圈最外圈中心位置重合。
所述第一接收线圈采用平面盘式螺旋稀松绕制的形式，形状采用圆形或正多边形，线圈导线线材为单股铜线或多股利兹线，由外至内绕制成N4圈，N4＝2～15，相邻两圈导线中心距均为L4，线圈导线直径为D4，最外圈导线中心位置与第一接收线圈中心点之间的距离为R41，R41>＝300mm且R41<＝2000mm，最内圈导线中心位置与第一接收线圈中心点之间的距离为R42。L4>＝D4且L4<＝3×D4。
所述的第一接收磁体由8条相同的磁体构成，每条磁体均为十字形，十字形磁体的长度为LL4，LL4＝(R41-R42)+2×A0，其中A0>＝50mm且A0<＝150mm，十字形磁体的高度为LH4，磁体的宽度为LD4，LD4>＝30mm且LD4<＝60mm，LH4<＝2×(R41-0.5×LD4)×tan22.5且LH4>＝LD4，磁体厚度均为LM4，LM4>＝1mm且LM4<＝10mm，8条磁体平放在同一平面上，围绕第一接收线圈中心点呈扇形展开，相邻每条磁体中心线之间的角度为45度，每条磁体十字型交点处与第一接收线圈最外圈中心位置重合。
2)双线圈结构的能量发送装置和能量接收装置中
所述第二发送线圈采用平面盘式螺旋稀松绕制的形式，形状采用圆形或正多边形，线圈导线线材为单股铜线或多股利兹线，由外至内绕制成N1圈，N1＝2～15，相邻两圈导线中心距均为L1，线圈导线直径为D1，最外圈导线中心位置与第二发送线圈中心点之间的距离为R11，R11>＝300mm且R11<＝2000mm，最内圈导线中心位置与第二发送线圈中心点之间的距离为R12。L1>＝2×D1且L1<＝3×D1。
所述发送放大线圈采用平面盘式螺旋稀松绕制的形式，形状采用圆形或正多边形，线圈导线线材为单股铜线或多股利兹线，由外至内绕制成N2圈，N2＝2～15，相邻两圈导线中心距均为L2，线圈导线直径为D2，最外圈导线中心位置与发送放大线圈中心点之间的距离为R21，R21>＝300mm且R21<＝2000mm，最内圈导线中心位置与发送放大线圈中心点之间距离为R22。L2>＝2×D2且L2<＝3×D2。
所述第二发送线圈与发送放大线圈两者同心布置于同一平面内，且发送放大线圈的最外圈第N2圈放置于第二发送线圈最外圈第N1圈与次外圈第N1-1之间的空隙处，并以此类推，第二发送线圈与发送放大线圈绞接于彼此的空隙处，从而同心布置于同一平面内。
所述的第二发送磁体由8条相同的磁体构成，每条磁体均为十字形，十字形磁体的长度为LL1，LL1＝(R11-R12)+2×A0，其中A0>＝50mm且A0<＝150mm，十字形磁体的高度为LH1，磁体的宽度为LD1，LD1>＝30mm且LD1<＝60mm，LH1<＝2×(R11-0.5×LD1)×tan22.5且LH1>＝LD1，磁体厚度均为LM1，LM1>＝1mm且LM1<＝10mm，8条磁体平放在同一平面上，围绕第二发送线圈中心点呈扇形展开，相邻每条磁体中心线之间的角度为45度，每条磁体十字型交点处与第二发送线圈最外圈中心位置重合。
所述第二接收线圈采用平面盘式螺旋稀松绕制的形式，形状采用圆形或正多边形，线圈导线线材为单股铜线或多股利兹线，由外至内绕制成N4圈，N4＝2～15，相邻两圈导线中心距均为L4，线圈导线直径为D4，最外圈导线中心位置与第二接收线圈中心点之间的距离为R41，R41>＝300mm且R41<＝2000mm，最内圈导线中心位置与第二接收线圈中心点之间的距离为R42。L4>＝2×D4且L4<＝3×D4。
所述接收放大线圈采用平面盘式螺旋稀松绕制的形式，形状采用圆形或正多边形，线圈导线线材为单股铜线或多股利兹线，由外至内绕制成N3圈，N3＝2～15，相邻两圈导线中心距均为L3，线圈导线直径为D3，最外圈导线中心位置与接收放大线圈中心点之间的距离为R31，最内圈导线中心位置与接收放大线圈中心点之间的距离为R32。L3>＝2×D3且L3<＝3×D3。
所述第二接收线圈与接收放大线圈两者同心布置于同一平面内，且接收放大线圈的最外圈第N3圈放置于第二接收线圈最外圈第N4圈与次外圈第N4-1之间的空隙处，并以此类推， 第二接收线圈与接收放大线圈绞接于彼此的空隙处，从而同心布置于同一平面内。
所述的第二接收磁体由8条相同的磁体构成，每条磁体均为十字形，十字形磁体的长度为LL4，LL4＝(R41-R42)+2×A0，其中A0>＝50mm且A0<＝150mm，十字形磁体的高度为LH4，磁体的宽度为LD4，LD4>＝30mm且LD4<＝60mm，LH4<＝2×(R41-0.5×LD4)×tan22.5，且LH4>＝LD4，磁体厚度均为LM4，LM4>＝1mm且LM4<＝10mm，8条磁体平放在同一平面上，围绕第二接收线圈中心点呈扇形展开，相邻每条磁体中心线之间的角度为45度，每条磁体十字型交点处与第二接收线圈最外圈中心位置重合。
所述的发送放大线圈和接收放大线圈的形状、尺寸、圈数可以相同也可以不同。第二发送线圈和第二接收线圈的形状、尺寸、圈数可以相同也可以不同。第二发送磁体和第二接收磁体的结构、尺寸可以相同也可以不同。四个线圈可采用单股漆包线、多股漆包线绕制，漆包线材质可为铜、银、镀银铜线等。第二发送磁体和第二接收磁体分别采用具有高导磁率特性的磁性材料，例如金属磁粉、软磁铁氧体等。
本发明的有益效果：
与现有的无线能量传输技术相比，本发明具有如下优点。
1.能量发送装置与能量接收装置之间的线圈互感耦合系数高。本发明的单线圈结构和双线圈结构均可通过调整线圈的各圈导线之间的间距来提高能量发送装置与能量接收装置的线圈之间的互感耦合系数。
2、本发明采用的磁体结构可对无线能量传输装置的磁路进行优化，使互感耦合系数进一步提高，而且呈45度扇形散开的十字形磁体可保持较高耦合系数的同时显著降低磁体重量、成本，减少磁体损耗，提高系统效率。
附图说明
图1是单线圈结构无线能量传输装置实施例布置示意图。
图2a与图2b是单线圈结构无线能量传输装置实施例的结构示意图，图2a为俯视图，图2b为剖视图。
图3a与图3b是本发明的双线圈结构无线能量传输装置实施例示意图,图3a为俯视图，图3b为剖视图。
图4是本发明实施例的磁体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。
本发明实施例采用圆形线圈结构，除圆形线圈外，还可以采用正多边形等形式的线圈。
本发明所述的无线能量传输装置包括能量发送装置与能量接收装置两部分，能量发送装置将高频交流电转换为时变电磁场并通过空气气隙耦合到能量接收装置，能量接收装置将耦合过来的时变电磁场转换为高频交流电。能量发送装置由发送线圈和发送磁体组成，能量接收装置由接收线圈和接收磁体组成。无线能量传输装置的能量发送装置和能量接收装置均包括两种结构：单线圈结构和双线圈结构。
单线圈结构的无线能量传输装置中，能量发送装置由第一发送线圈和第一发送磁体构成，能量接收装置由第一接收线圈和第一接收磁体构成。
双线圈结构的无线能量传输装置中，能量发送装置由第二发送线圈、发送放大线圈和第二发送磁体构成，第二发送线圈和发送放大线圈处于同一平面，构成发送线圈组；能量接收装置由第二接收线圈、接收放大线圈和第二接收磁体构成，第二接收线圈和接收放大线圈处于同一平面，构成接收线圈组。
图1所示为一种单线圈结构的无线能量传输装置的布置示意图。如图1所示，所述单线圈结构的无线能量传输装置包括第一发送线圈11、第一发送磁体12、第一接收线圈13和第一接收磁体14。第一发送线圈、第一接收线圈、第一发送磁体、第一接收磁体彼此平行同心布置，布置顺序由下到上依次为第一发送磁体——第一发送线圈——第一接收线圈——第一接收磁体。且第一发送线圈和第一发送磁体之间的距离为M11，第一接收线圈和第一发送线圈之间的距离为P11，第一接收线圈和接收磁体之间的距离为M12。
作为一种实施例，第一发送线圈与第一接收线圈的结构，外轮廓形状，线圈圈数相同，各圈导数的中心线之间的间距均相同，线圈均采用线径为4.8mm的多股漆包线绕制而成。第一发送磁体和第一接收磁体的结构，形状及尺寸均相同。
图2a与图2b所示为单线圈结构无线能量传输装置一种实施例的结构示意图，图2a为俯视图，图2b为剖视图。图中：11第一发送线圈，12第一发送磁体；第一发送磁体由8条磁体平放在同一平面上，围绕第一接收线圈中心点呈扇形展开，相邻每条磁体中心线之间的角度为45度，每条磁体十字型交点处与第一接收线圈最外圈中心位置重合。LM1为第一发送磁体厚度。L1为第一发送线圈相邻两圈之间的距离。R12为第一发送线圈内径，R11为第一发送线圈外径，R42为第一接收线圈的内径，R41为第一接收线圈的外径，LM4第一接收磁体的厚度。
如图2a与图2b所示，第一发送线圈与第一接收线圈采用平面盘式螺旋稀松绕制的形式，形状采用圆形，由外至内绕制成4圈。发送端最内圈半径为R12，接收端最内圈半径为R42， 且R12＝R42＝160mm；发送端最外圈半径为R11，接收端最外圈半径为R41，且R11＝R41＝190mm。发送端导线之间的间距为L1＝10mm，接收端导线之间的间距为L4＝10mm。第一发送磁体厚度为LM1＝4mm，第一接收磁体厚度为LM4＝4mm。
图3a与图3b所示为一种双线圈结构的无线能量传输装置一种实施例的结构示意图，包括第二发送线圈21、发送放大线圈22、第二发送磁体23、第二接收线圈24、接收放大线圈25和第二接收磁体26。第二发送线圈和发送放大线圈处于同一平面，构成能量发送线圈组。第二接收线圈和接收放大线圈处于同一平面，构成能量接收线圈组。发送线圈组、接收线圈组、第二发送磁体和第二接收磁体彼此平行同心布置，布置顺序从下到上依次为第二发送磁体——发送线圈组——接收线圈组——第二接收磁体。
作为一种实施例，第二发送线圈与第二接收线圈的结构、外轮廓形状、线圈圈数相同，各圈导数的中心线之间的间距均相同。发送放大线圈与接收放大线圈的结构、外轮廓形状、线圈圈数相同，各圈导数的中心线之间的间距均相同。第二发送磁体和第二接收磁体的结构、形状及尺寸均相同。
第二发送线圈与第二接收线圈采用平面盘式螺旋稀松绕制的形式，形状采用圆形，由外至内绕制成2圈。发送端最内圈半径为R12，接收端最内圈半径为R42，且R12＝R42＝175mm；发送端最外圈半径为R11，接收端最外圈半径为R41，且R11＝R41＝195mm。发送端导线之间的间距为L1＝10mm，接收端导线之间的间距为L4＝10mm。
发送放大线圈与接收放大线圈采用平面盘式螺旋稀松绕制的形式，形状采用圆形，由外至内绕制成4圈。发送放大线圈最内圈半径为R22，接收放大线圈最内圈半径为R32，且R22＝R32＝160mm；发送放大线圈最外圈半径为R21，接收放大线圈最外圈半径为R31，且R21＝R31＝190mm。发送放大线圈导线之间的间距为L2＝10mm，接收放大线圈导线之间的间距为L3＝10mm。第二发送磁体厚度为LM1＝4mm，第二接收磁体厚度为LM4＝4mm。
图4所示为本发明实施例的磁体结构示意图。如图4所示，R12为第一发送线圈和第二发送线圈的内径，R11为第一发送线圈和第二发送的外径，LD1为第一发送磁体和第二发送磁体的宽度，LH1为第一发送磁体和第二发送磁体的高，LL1为第一接收磁体和第二接收磁体的长度，磁体的长度指的是十字形磁体最长方向的尺寸，即“十”字的“竖”。R42为第一接收线圈和第二接收线圈的内径，R41为第一接收线圈和第二接收线圈的外径，LD4为第一接收磁体和第二接收磁体的宽度，LH4为第一接收磁体和第二接收磁体的高，LL4为第一发送磁体和第二发送磁体的长度。第一发送磁体和第二发送磁体均由8条相同的磁体构成，每条磁体均为十字形，十字形磁体的长度为LL1，LL1＝(R11-R12)+2×A0＝230mm，其中A0＝100mm，十字形磁体的高度为LH1＝120mm，高度指的是与长度垂直方向的尺寸，即“十” 字的“横”，磁体的宽度为LD1＝40mm，宽度指的是每一面的宽，即“竖”和“横”本身的宽度，8条磁体平放在同一平面上，围绕第一发送线圈或第二发送线圈的中心点呈扇形展开，相邻每条磁体中心线之间的角度为45度，每条磁体十字型交点处与第一发送线圈或第二发送线圈的最外圈中心位置重合，磁体厚度LM1＝3mm，磁体紧贴着线圈。第一接收磁体和第二接收磁体均由8条相同的磁体构成，每条磁体均为十字形，十字形磁体的长度为LL4，LL4＝(R41-R42)+2×A0＝230mm，其中A0＝100mm，十字形磁体的高度为LH4＝120mm，磁体的宽度为LD4＝40mm，8条磁体平放在同一平面上，围绕第一接收线圈和第二接收线圈的中心点呈扇形展开，相邻每条磁体中心线之间的角度为45度，每条磁体十字型交点处与第一接收线圈或第二接收线圈的最外圈中心位置重合，磁体厚度LM4＝3mm，磁体紧贴着线圈。