CN103618350A - 可供多台待充电设备同时充电的无线充电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用电磁感应原理可供多台待充电设备同时充电的无线充电装置。该无线充电装置包括有线圈检测单元、控制单元、至少两个发射线圈组件以及至少两组二维移动机构，控制单元可以控制不同的二维移动机构驱动对应的发射线圈组件在不同的水平面内移动；同时该无线充电装置还包括有驱动发射线圈组件沿竖直方向移动的升降机构，当线圈检测单元检测到放置于充电面上不同位置上的待充电设备中的接收线圈时，本发明可控制不同的发射线圈组件移动到对应的接收线圈的下方，并通过控制升降机构使发射线圈组件上升至合适的充电位置。本发明可适用于人群众多的公共场合，利用可同时充电的特点可达到大大节省人们充电时间的目的。

Description

可供多台待充电设备同时充电的无线充电装置

技术领域

本发明涉及一种利用电磁感应原理的无线充电装置，特别是涉及一种可供多台待充电设备同时充电的无线充电装置。

 

背景技术

随着便携式电子设备的日益普及，必须准备专属的充电接头为其充电成为需要解决的一个问题,使用者不经意间就会囤积许多不同接头的充电装置，从而造成使用上的不便和资源的浪费。为了解决上述问题，无线充电技术应运而生，无线充电技术相比有线充电来说，其优势主要体现在便捷性和可通用性，它主要是采用电磁感应原理来给便携式电子设备充电，一般来说是在无线充电装置内设有连接于外部交流电源的发射线圈，通过与便携式电子设备内的接收线圈磁耦合进行电能传输，从而实现给内置电池进行充电。上述发射线圈可以是固定设置在无线充电装置内部，也可以是设置成可移动的方式；可移动的发射线圈相比固定设置的方式而言，可以移动到与接收线圈相对应的位置耦合充电，保证其充电效率（若发射线圈与接收线圈的位置存在偏离则会影响充电效率）。

目前现有技术中针对可移动发射线圈的无线充电装置已经提出了多种解决方案，例如美国专利US8305036中的其中一个实施例记载了一种用于给带有内置电池的电子设备充电的充电座，其包括壳体以及壳体内的初级线圈、位移机构以及位置检测控制单元，位置检测控制单元能够检测到电子设备中感应线圈的位置，并控制位移机构将初级线圈移动到与感应线圈对应的位置，壳体的充电表面具有足够大的尺寸，可以放置多台电子设备（例如手机），当位置检测控制单元检测到其中一台电子设备中的内置电池为充满状态时，才会控制位移机构将初级线圈移动到附近另一台电子设备的下方，对其内置的电池进行无线充电。因此这种方案中的充电座，虽然可以同时放置多台电子设备，但是在同一时间内也只能给一台电子设备充电，无法满足在现实生活中（例如公共场合）多台电子设备同时充电的需求。

 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种充电效率高的并可供多台待充电设备同时充电的无线充电装置。

本发明提供的第一种技术方案如下：

该技术方案涉及的无线充电装置，适用于同时对至少两台具有接收线圈的待充电设备进行无线充电，包括一壳体，该壳体具有一充电面，在充电时该充电面用于承载所述待充电设备；以及置于所述壳体内的：

线圈检测单元，用于检测放置于所述充电面上的待充电设备中的接收线圈的位置；

至少两个发射线圈组件以及至少两组用于驱动对应的发射线圈组件移动的二维移动机构，该二维移动机构可驱动对应的发射线圈组件在不同的水平面内移动；

升降机构，可使所述发射线圈组件沿竖直方向上移动； 

控制单元，当线圈检测单元检测到接收线圈的位置时，该控制单元控制二维移动机构将对应的发射线圈组件沿水平面内移动至与所述接收线圈相电磁耦合的位置，并可控制升降机构将该发射线圈组件沿竖直方向移动至与所述接收线圈的预定距离上。

具体来讲，所述二维移动机构包括可沿X轴方向滑动的第一滑块和驱动该第一滑块的X轴电机，以及可沿Y轴方向滑动的第二滑块和驱动该第二滑块的Y轴电机，所述发射线圈组件位于该第二滑块上。

进一步，二维移动机构的具体形式可以是：所述第一滑块呈细长状，其底部沿细长方向设有齿条，所述Ｙ轴电机固设于第二滑块上，并且该Ｙ轴电机的输出端连接有与第一滑块上的齿条相啮合的齿轮。

进一步，二维移动机构的具体形式还可以是：所述Ｙ轴电机固设在第一滑块上，其输出端连接有沿Y轴方向的螺杆，所述第二滑块上设置有与该螺杆相匹配的螺纹结构，以使该第二滑块在Ｙ轴电机的驱动下可沿螺杆滑动。

进一步，所述线圈检测单元位于二维移动机构的上方，所述升降机构可驱动发射线圈组件沿竖直方向上升至线圈检测单元的下表面。

进一步，所述发射线圈组件包括一支撑台以及设于支撑台上的发射线圈。

进一步，上述升降机构的具体形式可以是：所述升降机构包括一Z轴电机，该Z轴电机可驱动所述支撑台沿竖直方向滑动。

进一步，上述升降机构的具体形式还可以是：所述升降机构包括一连接外部电源的控制线圈，该控制线圈内套设有一磁芯，该磁芯的一端与支撑台连接。

进一步，所述至少两组二维移动机构分层设置，在竖直方向上具有一定的高度差，以使其上的发射线圈组件可在不同的水平面内移动。

本发明提供的另一技术方案如下：

该技术方案涉及的无线充电装置，用于同时对至少两台具有接收线圈的待充电设备进行无线充电，包括一充电面，该充电面具有一充电区域，在充电时所述待充电设备放置于充电区域内；以及嵌设于该充电面下方的：

线圈检测单元，用于检测放置于所述充电面上的待充电设备中的接收线圈的位置；

至少两个发射线圈组件以及至少两组用于驱动对应的发射线圈组件移动的二维移动机构，该二维移动机构可驱动对应的发射线圈组件在不同的水平面内移动；

升降机构，可使所述发射线圈组件沿竖直方向上移动； 

控制单元，当线圈检测单元检测到接收线圈的位置时，该控制单元控制二维移动机构将对应的发射线圈组件沿水平面内移动至与所述接收线圈相电磁耦合的位置，并可控制升降机构将该发射线圈组件沿竖直方向移动至与所述接收线圈的预定距离上。

    具体来说，所述充电面可以是办公场所、公共场所或咖啡厅中桌或台表面的一部分。

本发明的有益效果是：由于本发明中的无线充电装置包括有至少两组二维移动机构，控制单元可以控制不同的二维移动机构驱动对应的发射线圈组件在不同的水平面内移动；同时该无线充电装置还包括有驱动发射线圈组件沿竖直方向移动的升降机构，当线圈检测单元检测到放置于充电面上不同位置上的待充电设备中的接收线圈时，控制单元控制不同的发射线圈组件移动到对应的接收线圈的下方，并通过控制升降机构使发射线圈组件上升至合适的充电位置。本发明的这种方案可以应用于办公区域、公共场所、娱乐场所等需要多人同时对设备充电的场合，不仅可以达到节约时间的目的，而且该无线充电装置内的发射线圈组件可以自动与接收线圈对齐位置，保证较高的充电效率。

 

附图说明

图1是本发明实施例一的无线充电装置的结构分解图；

图2是本发明实施例一中二维移动机构的结构示意图；

图3是本发明实施例一中第一滑块底部的结构示意图；

图4是本发明实施例二的无线充电装置的结构示意图；

图5是本发明实施例二的无线充电装置的分解示意图；

图6是本发明实施例二中升降机构的示意图。

 

具体实施方式

本发明涉及的无线充电装置主要用于同时对多台智能手机、便携式电子产品、数码相机等移动设备进行充电，该移动设备内一般具有内置电池以及接收线圈，其接收线圈接收本发明的无线充电装置发射的电能，并对内置电池充电。除了上述的电子产品外，本发明还可以扩展为电动汽车实现无线充电。本发明可用于同时对至少两台具有接收线圈的待充电设备进行无线充电，它包括有一壳体，该壳体具有一充电面，在充电时该充电面用于承载所述待充电设备；以及置于所述壳体内的线圈检测单元、控制单元、至少两个发射线圈组件以及至少两组用于驱动对应的发射线圈组件移动的二维移动机构、升降机构。控制单元可以控制二维移动机构以及升降机构将不同发射线圈组件移动至对应的接收线圈下方合适的充电位置，实现多台待充电设备的同时充电。其中位于最上层的发射线圈组件可以不设置有升降机构，位于最上层之下的其它发射线圈组件均对应设置有升降机构，可使其上升至与接收线圈较为合适的距离。当然可以理解的是，也可以是所有的发射线圈组件均配置有一升降机构。下面就以两个发射线圈组件为具体实施例对本发明的结构以及工作原理作进一步阐述，当然可以根据以下实施例的描述扩展为多个发射线圈组件。

实施例一：

如图1和图2所示，本实施例的无线充电装置包括有壳体和置于该壳体内部的线圈检测单元2、控制单元、两个发射线圈组件6和7以及分别驱动发射线圈组件6和7在不同水平面内移动的二维移动机构4、5。二维移动机构4位于上层，二维移动机构5位于下层，二者在竖直方向上具有一定的高度差。通常位于上层的发射线圈组件6不配置有升降机构，而位于下层的发射线圈组件7则配置有升降机构。该壳体是由上壳体1和下壳体3组成，上壳体1具有一充电面101，待充电的设备可放置在上壳体1的充电面101上进行充电，充电面101具有足够大尺寸，可放置两台待充电设备。所述线圈检测单元2集成于一线路板上，用于检测待充电设备内的接收线圈的位置，其线路板上具有检测电路，检测电路中包括有若干个可与接收线圈磁耦合的感应小线圈，检测电路可以通过感应小线圈向待充电设备侧发送激励信号，当某一位置上有磁反馈信号产生时，即可确定接收线圈的位置。线圈检测单元2的具体结构和电路均为现有技术，可参见美国专利US8305036中的详细描述，在此不再赘述。所述控制单元可与线圈检测单元2集成于同一线路板上，控制单元的作用是接收线圈检测单元2提供的位置信号，并控制二维移动机构4、5将相应的发射线圈组件6、7移动至与接收线圈相电磁耦合的位置，发射线圈组件6、7连接有外部交流电源，并和各自对应的接收线圈之间通过电磁耦合实现电能传输。

所述线圈检测单元2位于二维移动机构4、5的上方，并紧贴上壳体1的下表面，在充电时发射线圈组件6、7可紧贴线圈检测单元2所在的线路板的下表面，这样可以提高充电效率。二维移动机构4位于上层，其包括可沿X轴方向滑动的第一滑块401和驱动该第一滑块401的X轴电机403，以及可沿Y轴方向滑动的第二滑块402和驱动该第二滑块402的Y轴电机406，射线圈组件6位于该第二滑块402上。X轴电机403的输出端连接有一螺杆404，第一滑块401为沿着Y轴方向的细长结构，在其一端上设有与螺杆404相匹配的内螺纹结构，另一端搁置在光滑的平台9上。在X轴电机403的驱动下，第一滑块401可沿着导轨405在X轴方向滑动。第二滑块402的具体结构见后续描述。

如图3所示，在细长状的第一滑块401的底部沿Y轴方向设有齿条4011，Ｙ轴电机406固设于第二滑块402上，并且该Ｙ轴电机406的输出端连接有与第一滑块401上的齿条4011相啮合的齿轮407。在Ｙ轴电机406的驱动下，第二滑块402可在第一滑块401上沿着Y轴方向滑动。同样的，位于下层的二维移动机构5的整体结构与二维移动机构4相同，二维移动机构5包括第一滑块501以及驱动第一滑块501在X方向移动的X轴电机503，还有在第一滑块501上沿Y轴方向滑动的第二滑块502，其第二滑块502的驱动方式与二维移动机构4中的相同，在此不再赘述。

参见图1及图2，位于下层的二维移动机构5上的发射线圈组件7包括一支撑台701以及设于支撑台701上的发射线圈702，在第二滑块502上设有一沿竖直方向的导柱8，支撑台701以及发射线圈702可在升降机构的驱动下沿着导柱8上升或者下降。该升降机构可以采用一常规的Z轴电机（图中未示出），该Z轴电机可驱动所述支撑台701沿Z轴（即竖直方向）滑动。当正常充电时，Z轴电机可驱动支撑台701沿Z轴上升，使发射线圈702紧贴线圈检测单元2的下表面。同样的，升降机构还可以采用其它方式，如图6所示，升降机构包括一连接外部电源的控制线圈，该控制线圈内套设有一磁芯，该磁芯的一端与支撑台连接，磁芯可沿一磁芯导柱上下运动。在控制线圈通电后，在控制线圈内产生磁场，磁芯在磁场作用下可沿竖直方向上升，并抬起支撑台使支撑台上的发射线圈紧贴线圈检测单元的下表面。需要说明的是，由于发射线圈组件7在升降机构的作用下可上升至线圈检测单元2的下表面，与发射线圈组件6处于同一水平面上，因此在发射线圈组件7移动或者升降过程中，控制单元可以检测位于上层的二维移动机构4是否会对发射线圈组件7的升降产生妨碍，同时在设计壳体的外形尺寸时，也可以将壳体外形设计成沿X轴方向的长条状，其Y轴方向的宽度足以容纳一台待充电设备（例如智能手机）即可，这样可以保证多台智能手机是沿着X轴的长度方向放置，避免位于下层发射线圈组件在运动中与上层的二维移动机构之间产生妨碍。

由于上述实施例一的无线充电装置中的其它部件均内置于一个壳体中，其整体体积一般而言较小，适用于私人家庭或办公人员较少的办公场所内，满足不同人员的电子设备需要同时充电的需求。

实施例二：

如图4和图5所示，本实施例的无线充电装置包括一充电面10，该充电面10具有一充电区域（未示出），在充电时待充电设备放置于充电区域内。该充电面10可以是办公场所或者公共场所中桌面的一部分，或者是咖啡厅等场合桌子或吧台表面的一部分。在该充电面10的充电区域的下方嵌设有线圈检测单元15、控制单元、两个发射线圈组件13和14以及分别驱动发射线圈组件13和14在不同水平面内移动的二维移动机构11、12。线圈检测单元15紧贴充电面10的下表面设置，其中线圈检测单元15、控制单元以及发射线圈组件13、14的具体结构均与实施例一相应的部件相同，本实施例与实施例一主要不同之处在于二维移动机构11、12的具体结构。

二维移动机构11位于上层，二维移动机构12位于下层，二者在竖直方向上具有一定的高度差。二维移动机构11包括沿着X轴方向移动的第一滑块1101和驱动它的X轴电机1102、以及沿Y轴方向移动的第二滑块1103和驱动它的Y轴电机1104。X轴电机1102的输出端连接有沿X方向的螺杆1105，第一滑块1101上设置有与螺杆1105相匹配的内螺纹结构，在X轴电机1102的驱动下，第一滑块1101可沿螺杆1105滑动。Ｙ轴电机1104固设在第一滑块1101上，其输出端连接有沿Y轴方向的螺杆1106，所述第二滑块1103上设置有与该螺杆1106相匹配的螺纹结构，以使该第二滑块1103在Ｙ轴电机1104的驱动下可沿螺杆1106滑动。同样的，二维移动机构12包括沿着X轴方向移动的第一滑块1201和驱动它的X轴电机1202、以及沿Y轴方向移动的第二滑块1203和驱动它的Y轴电机1204，与二维移动机构11的结构相同。发射线圈组件14固定设置在第二滑块1103上，该发射线圈组件14包括支撑台1401和位于该支撑台1401上的发射线圈1402，支撑台1401可在升降机构的作用下沿竖直方向运动，升降机构的具体结构见后续描述。

参见图6所示，本实施例中的升降机构的具体结构如下，在第二滑块1203上设置有一磁芯导柱16，磁芯导柱16外围套设有一连接外部电源的控制线圈17，磁芯导柱16内部中空，其中内套设有一磁芯18，该磁芯18的一端与支撑台1401连接。在自由状态下，支撑台1401以及发射线圈1402被自由放置在第二滑块1203的上表面，当控制线圈17中通电时，在控制线圈17内可产生磁场，磁芯18在磁场作用下可在磁芯导柱16的引导下将支撑台1401向上顶出一定的高度，在控制线圈17断电后支撑台1401会下落到原来位置，或者控制线圈17内产生反向磁场，将磁芯18吸引到原来位置。可以理解的是，这种升降机构的具体方式也能应用于实施例一中。

由于本实施例的无线充电装置的主要部件并非集中于一个壳体内，而是嵌设在一个充电面以下，因此本实施例体积尺寸可以作的较为大型，主要适用于公共人群较多的场合下的桌子或台面上。

Claims (11)

1.一种可供多台待充电设备同时充电的无线充电装置，用于同时对至少两台具有接收线圈的待充电设备进行无线充电，其特征在于，包括一壳体，该壳体具有一充电面，在充电时该充电面用于承载所述待充电设备；以及置于所述壳体内的：

线圈检测单元，用于检测放置于所述充电面上的待充电设备中的接收线圈的位置；

至少两个发射线圈组件以及至少两组用于驱动对应的发射线圈组件移动的二维移动机构，该二维移动机构可驱动对应的发射线圈组件在不同的水平面内移动；

升降机构，可使所述发射线圈组件沿竖直方向上移动； 

控制单元，当线圈检测单元检测到接收线圈的位置时，该控制单元控制二维移动机构将对应的发射线圈组件沿水平面内移动至与所述接收线圈相电磁耦合的位置，并可控制升降机构将该发射线圈组件沿竖直方向移动至与所述接收线圈的预定距离上。

2.   根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于：所述二维移动机构包括可沿X轴方向滑动的第一滑块和驱动该第一滑块的X轴电机，以及可沿Y轴方向滑动的第二滑块和驱动该第二滑块的Y轴电机，所述发射线圈组件位于该第二滑块上。

3.   根据权利要求2所述的无线充电装置，其特征在于：所述第一滑块呈细长状，其底部沿细长方向设有齿条，所述Ｙ轴电机固设于第二滑块上，并且该Ｙ轴电机的输出端连接有与第一滑块上的齿条相啮合的齿轮。

4.  根据权利要求2所述的无线充电装置，其特征在于：所述Ｙ轴电机固设在第一滑块上，其输出端连接有沿Y轴方向的螺杆，所述第二滑块上设置有与该螺杆相匹配的螺纹结构，以使该第二滑块在Ｙ轴电机的驱动下可沿螺杆滑动。

5.   根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于：所述线圈检测单元位于二维移动机构的上方，所述升降机构可驱动发射线圈组件沿竖直方向上升至线圈检测单元的下表面。

6.   根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于：所述发射线圈组件包括一支撑台以及设于支撑台上的发射线圈。

7.   根据权利要求6所述的无线充电装置，其特征在于：所述升降机构包括一Z轴电机，该Z轴电机可驱动所述支撑台沿竖直方向滑动。

8.   根据权利要求6所述的无线充电装置，其特征在于：所述升降机构包括一连接外部电源的控制线圈，该控制线圈内套设有一磁芯，该磁芯的一端与支撑台连接。

9.   根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于：所述至少两组二维移动机构分层设置，在竖直方向上具有一定的高度差。

10.  一种可供多台待充电设备同时充电的无线充电装置，用于同时对至少两台具有接收线圈的待充电设备进行无线充电，其特征在于，包括一充电面，该充电面具有一充电区域，在充电时所述待充电设备放置于充电区域内；以及嵌设于该充电面下方的：

线圈检测单元，用于检测放置于所述充电面上的待充电设备中的接收线圈的位置；

至少两个发射线圈组件以及至少两组用于驱动对应的发射线圈组件移动的二维移动机构，该二维移动机构可驱动对应的发射线圈组件在不同的水平面内移动；

升降机构，可使所述发射线圈组件沿竖直方向上移动； 

控制单元，当线圈检测单元检测到接收线圈的位置时，该控制单元控制二维移动机构将对应的发射线圈组件沿水平面内移动至与所述接收线圈相电磁耦合的位置，并可控制升降机构将该发射线圈组件沿竖直方向移动至与所述接收线圈的预定距离上。

11.  根据权利要求10所述的无线充电装置，其特征在于：所述充电面为办公场所、公共场所或咖啡厅中桌或台表面的一部分。

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