CN101557127A

CN101557127A - 无线电源

Info

Publication number: CN101557127A
Application number: CNA2008100910340A
Authority: CN
Inventors: 朱斯忠
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-04-10
Filing date: 2008-04-10
Publication date: 2009-10-14

Abstract

本发明是一种无线供电的无线电源，它由电能发射部分和电能接收部分组成，两部分完全分离，中间没有磁导体。发射部分中，发射线圈L1和发射谐振电容C1并联，形成一个谐振回路，这个回路与电能发射模块IC1的输出端串联，IC1是一块具有固定频率的电能发射模块。供电电源Vp直接加在这个串联电路的两端，当电流流经发射线圈L1，在发射谐振电容C1的作用下，形成电流型振荡，电能转化为电磁波由发射线圈L1发射出去。接收部分由接收线圈L2和接收谐振电容C2并联组成或只有接收线圈L2。发射部分置于用电器的外部，接收部分置于用电器的内部，当接收部分靠近发射部分，电能便可以传输给用电器。

Description

无线电源

技术领域

本发明涉及到一种用于无线供电的无线电源。

背景技术

现有的电源，无论是交流电源还是直流电源(包括电池)，都要通过导线将电能传递给用电器，这使得所有的电器都不得不长出一条“尾巴”——电源线，虽然电池可以放入用电器内部，从外面看来是无线的，但实际上还是用导线与电池连接，另外，在某些电器如水下电器和一些特殊场所，需要隔物供电，是不便放入电池或通线的；而对于某些移动性较强的电器，如手机等，虽然可以用电池供电，但频繁的充电也免不了插上一条电线，给使用者带来麻烦。

发明内容

本发明的目的在于创造一种用于无线供电的无线电源，它由电能发射部分和电能接收部分组成，两部分完全分离。发射部分置于用电器的外部(可单独成形)，接收部分置于用电器的内部，供电时，接收部分靠近发射部分，电能便可以传输给用电器。

发射部分通过一个专用的电能发射模块和一个发射线圈将电能转换为电磁波发射出去，接收部分用一个接收线圈接收电磁波转化为电能，这样，电能便从发射线圈传递到了接收线圈，实现了电能的无线传输。

为了提高发射效率，必须在发射线圈的两端并联一个谐振电容，组成一个谐振回路，这个回路与电能发射模块串联工作。当这个谐振回路的谐振频率与电能发射模块的振荡频率一致时，具有最佳发射效率。当发射线圈的长度与工作时的波长相差较大时，发射线圈在其周围主要发射磁能；当发射线圈的长度与工作时的波长接近或相等时，发射线圈不仅发射磁能，而且还发射大量的高能电磁波，因此传输距离更远。

接收部分由一个接收线圈和一个电容并联组成另一个谐振回路，在这个回路中，电容的作用主要有两个，一是改变接收电路的谐振频率，当接收谐振频率与发射谐振频率一致时，具有最佳接收效率，二是改变接收部分的输出阻抗，以更好地与用电器匹配，当接收线圈的输出阻抗与用电器基本一致或相同时，可以省略这个并联电容。

发射线圈和接收线圈的匝数均与工作电压有关，通常为一到几十圈的空心线圈。线圈之间，电能的发射和接收不依赖于任何介质，因此，这种无线电源，就没有磁导体的存在，这样，不但实现了用电器与供电电源的完全分离，甚至可以透过所有非金属介质实现电能的隔物传输。

这种无线电源，输入的是直流电，输出的是交流电。

这种无线电源的损耗较小，效率较高，而且对原材料无特别要求，全部成本主要是一个廉价的电能发射模块上。因此，本发明可广泛应用于各种电器，尤其是对移动性强的电器如手机，和隔离性要求较高的电器，如水下电器，以及不便通线也不便使用电池供电的场所，同时，由于用电器与供电电源的完全分离，大大提高了电器的安全性。

附图说明

图1是无线电源的工作原理图。

图2是无线电源的给电池充电的原理图。

图1中，L1为发射线圈，C1为发射谐振电容，IC1为专用电能发射模块；L2为接收线圈，C2为接收谐振电容。电能发射模块IC1，发射谐振电容C1，发射线圈L1，这三个元件组成了电能的发射部分；接收线圈L2和接收谐振电容C2，共两个元件组成了电能的接收部分。Vp为了发射部分的供电电源(直流)，Vd为电能发射模块IC1的驱动电源(直流)；A和B为接收部分的输出端(交流)。

图2中，D1为整流二极管，B为充电电池，其它与图1同。

具体实施方式

无线电源的电路包括电能发射和电能接收两部分。电能发射模块IC1，发射谐振电容C1，发射线圈L1，这三个元件组成了电能的发射部分，发射部分在用电器的外部(可单独成形)；接收线圈L2和接收谐振电容C2，共两个元件组成了电能的接收部分，接收部分置于用电器的内部。

图1中，发射线圈L1和发射谐振电容C1并联，形成一个谐振回路，这个回路与电能发射模块IC1的输出端串联，IC1是一块具有固定频率的电能发射模块。供电电源Vp直接加在这个串联电路的两端，当电流流经发射线圈L1，在发射谐振电容C1的作用下，形成电流型振荡，电能转化为电磁波由发射线圈L1发射出去。

在发射线圈L1和谐振电容C1这个谐振回路的谐振频率与电能发射模块的频率一致时，具有最佳发射效率。当发射线圈的长度与工作时的波长相差较大时，发射线圈在其周围主要发射磁能；当发射线圈的长度与工作时的波长接近或相等时，发射线圈不仅发射磁能，而且还发射大量的高能电磁波，因此传输距离更远。

Vd是电能发射模块IC1的驱动电源。通常这个电源的电压不会高过供电电源Vp的电压。

供电电源Vp可以通过以下几种方式提供：

A、由市电直接整流和滤波。

B、用变压器降压后整流滤波。

C、使用开关电源。

驱动电源Vd可以通过以下几种方式提供：

A、由供电电源Vp分压。

B、用电容或变压器降压后整流滤波。

C、使用开关电源。

接收部分由一个接收线圈L2和接收谐振电容C2并联组成，在这个回路中，谐振电容C2的作用主要有两个，一是改变接收部分的谐振频率，当接收谐振频率与发射谐振频率一致时，具有最佳接收效率，二是改变接收部分的输出阻抗，以更好地与用电器匹配，当接收线圈的输出阻抗与用电器基本一致或相同时，可以省略这个并联电容。

发射线圈L1和接收线圈L2的匝数均与工作电压和工作电流有关，通常为一到几十圈的空心线圈，线圈的大小可以根据用电器的空间来决定，线圈的形状可以为规则形或不规则形。两个线圈的品质因素严重影响电能的传输效率，线圈的线径越大，表面积越大，电阻越小，品质因素越高，效率也就越高。因此，在确保电路稳定工作的前提下，应尽量减少两个线圈的匝数，加大两个线圈的表面积。

发射线圈L1和接收线圈L2之间，电能的发射和接收不依赖于任何介质，因此，这种无线电源，就没有磁导体的存在，这样，不但实现了用电器与供电电源的完全分离，甚至可以透过所有非金属介质实现电能的隔物传输。

这种无线电源，输入的是直流电，输出端A和B输出的是交流电。

电能发射模块IC1用的是VOXxxMPxx系列，如VOV24MP20，VOV330MP2A，VOV330MP05S/D等或其它型号的同类IC。

图2是本发明给电池充电中的原理图。接收部分的输出端A和B输出交流电流，经D1整流后给电池B充电。

Claims

1一种用于无线供电的无线电源，其主要特征是：它由电能发射部分和电能接收两部分组成，两部分完全分离；发射部分中，发射线圈和发射谐振电容并联，形成一个谐振回路，这个回路与电能发射模块的输出端串联，供电电源直接加在这个串联电路的两端，当电流流经发射线圈，在发射谐振电容的作用下，形成电流型振荡，电能转化为电磁波由发射线圈发射出去。接收部分由一个接收线圈和一个接收谐振电容并联组成或只有一个接收线圈。

2根据权利要求1所述的无线电源，其特征是：发射部分置于用电器的外部，接收部分置于用电器的内部。

3根据权利要求1所述的无线电源，其特征是：发射部分的初级线圈和接收部分的次级线圈之间不需要任何介质，可以透过非金属传输电能。

4根据权利要求1所述的无线电源，其特征是：发射线圈和接收线圈均为空心线圈，匝数为一至数十匝，线圈的形状可以为规则形或不规则形，线圈的大小可以根据用电器的空间来决定。

5根据权利要求1所述的无线电源，其特征是：当发射谐振频率与发射模块的振荡频率一致时，具有最佳发射效率；当接收谐振频率与发射谐振频率一致时，具有最佳接收效率。