CN106712320B - 一种基于分布式多线圈耦合的无线充电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于分布式多线圈耦合的无线充电装置，包括发射模块和接收模块，发射模块包括设置在管状塑料圆筒内的多个发射线圈组、发射端频率调节模块；多个发射线圈组沿管状塑料圆筒轴向每间隔一定距离L布置一组，每个发射线圈组由六个发射线圈沿管状塑料圆筒的圆周平面间隔60°均匀分布，发射端频率调节模块设置于某个发射线圈组的圆周中心；接收模块包括接收线圈、接收端频率调节模块、电池连接电路，通过集成封装在一块芯片上，芯片设置于电子产品终端内部；当接收频率和发射频率一致时，由所述无线充电装置给电子产品终端的电池充电。该无线充电装置可以集中大量的发射线圈，使充电装置小型化和实现大功率充电应用，满足大功率传输需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于给电子产品电源供能的无线充电技术，尤其涉及一种基于分布式多线圈耦合的无线充电装置。
背景技术
现有电子产品主要基于充电器进行接触式充电，电量充满后充电设备无法自动断开，降低了电器的长期使用寿命。由于充电电源无法移动，只能依靠携带充满电的电池互换使用，无法满足大容量移动设备长时间的供电要求。
无线充电技术作为一种新型的供能方式，可有效降低传统电子设备利用充电器充电过程的漏电危险及机械磨损，极大提高了能源利用效率，降低了相关基础配套设备的建设成本，实现了充电电池接口的标准化，优化了能源分配格局和布置方式。随着无线充电逐渐向即时利用的方向发展，未来设备可以像电力供应一样做到边传输边使用，实现能源的分散搜集、高效传输、集约利用。
现有无线充电装置多采用单一发射线圈对应单一接收线圈的充电方式，也有采用多发射线圈的充电装置，但该多发射线圈组一般是采用矩阵形式排列的线圈组形式，例如专利文献201310578799.8一种多线圈无线充电器中公开的技术方案，该方案存在的缺陷是：矩形排列形式的线圈受其自身分布方式的影响，随着线圈数量的增加所需空间较大，使得充电装置的实现体积较大，不利于在狭小场合集中布置。同时，在大功率、快速充电应用上较易受限。并且，文献201310578799.8一种多线圈无线充电器侧重于解决无线充电发射线圈与接收线圈之间的错位造成效能下降的问题，它无法解决大功率充电的问题。
有鉴于此，本发明提供一种基于分布式多线圈耦合的无线充电装置，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是：针对现有技术存在的上述缺陷，从而提供一种基于分布式多线圈耦合的无线充电装置，所述无线充电装置基于分布式即沿圆筒中心分布多个线圈单元，每个单元由多个沿圆周均匀分布的单个线圈组成，该种分布方式主要用于集中大量的发射线圈，使充电装置小型化和实现大功率充电应用，满足大功率传输需求。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于分布式多线圈耦合的无线充电装置，包括发射模块和接收模块，其特征在于：
发射模块包括管状塑料圆筒、设置在管状塑料圆筒内的多个发射线圈组、电源连接总线和发射端频率调节模块；所述多个发射线圈组沿管状塑料圆筒轴向每间隔一定距离L布置一组，多个发射线圈组之间通过电源连接总线连接至一个电源插头；每个发射线圈组均包括六个发射线圈、六个发射天线和线圈电源连线；六个发射线圈沿管状塑料圆筒的圆周平面间隔60°均匀分布，每个发射线圈分别与一根发射天线相连，每个发射线圈组的发射线圈通过线圈电源连线连接至电源连接总线；发射端频率调节模块设置于多个发射线圈组的其中某一个发射线圈组内，具体设置于该发射线圈组的圆周中心，与线圈电源连线相连；
接收模块包括接收线圈、接收端频率调节模块、电池连接电路；接收端频率调节模块、接收线圈、电池连接电路通过集成封装在一块芯片上，所述芯片设置于电子产品终端内部，通过电子产品终端的电池供电；
在发射端频率调节模块和接收端频率调节模块调整下，当接收频率和发射频率一致时，由所述无线充电装置给电子产品终端的电池充电。
优选地，所述的基于分布式多线圈耦合的无线充电装置，其特征在于：每个发射线圈组之间的距离L取值范围在30～70cm之间。
优选地，所述的基于分布式多线圈耦合的无线充电装置，其特征在于：发射天线通过管状塑料圆筒上的孔洞伸出圆筒外侧。
优选地，所述的基于分布式多线圈耦合的无线充电装置，其特征在于：所述管状塑料圆筒上具有微孔结构，该微孔结构用于线圈工作时的散热。
优选地，所述的基于分布式多线圈耦合的无线充电装置，其特征在于：发射模块的管状塑料圆筒暗埋敷设于建筑物墙体内部、室内吊顶或地板下面。
优选地，所述的基于分布式多线圈耦合的无线充电装置，其特征在于：发射端频率调节模块用于调节发射频率，接收端频率调节模块用于保证接收频率与发射频率一致。
优选地，所述的基于分布式多线圈耦合的无线充电装置，其特征在于：接收端频率调节模块识别、校正接收端发射过来的无线电频率，并与发射频率进行比较，对偏差进行调整，保持接收频率与发射频率的一致性。
优选地，所述的基于分布式多线圈耦合的无线充电装置，其特征在于：所述芯片单独与电子产品终端电池形成标准化接口，具备该接口的设备均能够通过无线充电方式实现实时充电。
优选地，所述的基于分布式多线圈耦合的无线充电装置，其特征在于：所述标准化接口为USB接口。
优选地，所述的基于分布式多线圈耦合的无线充电装置，其特征在于：所述电子产品终端包括手机、平板电脑。
本发明的有益效果是：本发明与现有技术相比，具有如下优点和效果：
1、本发明的多个线圈组沿圆周均匀排列分布，这种形式所带来的优点是可集中布置大量充电线圈，满足大功率传输需求。
2、采用分布式比矩阵式线圈排布更为集中、空间利用效率更高，利于装置的小型化。
3、充电距离可满足远距离大容量充电需求，现有无线充电装置的最远充电距离仅限于几厘米以内，本发明的充电距离可提升至几十厘米至1m；现有设备的充电功率为几瓦，本发明的充电功率可提升至几百瓦。
4、便于实现无人自动充电和移动式充电，通过频繁充电来减少配备的电池容量，提高能量的利用效率，降低了充电成本。
5、具备相关接口的电子设备即可随时充电，使用简单、方便。
附图说明
图1是本发明无线充电装置发射线圈排列的横截面图。
图2是本发明无线充电装置发射线圈的内部分布图。
图3是沿塑料薄管径向切面视图。
附图中各部件的标记如下：1-管状塑料圆筒，2-发射线圈组，3-电源连接总线，4-频率调节模块，11-微孔结构，21-发射线圈，22-发射天线，23-线圈电源连线。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样在本申请所列权利要求书限定范围之内。
本发明提供的一种基于分布式多线圈耦合的无线充电装置，包括发射模块和接收模块。
如图1所示，发射模块主要包括管状塑料圆筒1、设置在管状塑料圆筒1内的多个发射线圈组2、电源连接总线3和发射端频率调节模块4。所述发射线圈组2沿管状塑料圆筒1轴向每间隔一定距离L布置一组。多个发射线圈组2之间通过电源连接总线3连接至一个电源插头。在本实施例中，每个发射线圈组之间的距离L设置为50cm。实际应用中，该距离L可以依情况设置，取值范围在30～70cm之间。
如图2所示，每个发射线圈组2均包括六个发射线圈21、六个发射天线22、线圈电源连线23。六个发射线圈21沿管状塑料圆筒1的圆周平面间隔60°均匀分布，每个发射线圈21分别与一根发射天线22相连。发射天线22通过管状塑料圆筒1上的孔洞(图未示)伸出圆筒外侧。每个发射线圈组2的发射线圈21通过线圈电源连线23连接至电源连接总线3。
发射端频率调节模块24设置于多个发射线圈组2的其中某一个发射线圈组内，具体地，发射端频率调节模块24设置于发射线圈组的圆周中心，与线圈电源连线23相连。
如图3所示，所述管状塑料圆筒1上具有微孔结构11，该微孔结构11用于保证线圈工作时的散热。
所有线圈组均通过一个充电插头与电源相接。发射模块的管状塑料圆筒1主要暗敷设于建筑物墙体内部、室内吊顶或地板下面。
接收模块主要包括接收线圈、接收端频率调节模块、电池连接电路。发射端频率调节模块主要用于调节发射频率，接收端频率调节模块主要保证接收频率与发射频率一致。
接收端频率调节模块、接收线圈、电池连接电路通过集成封装在一块芯片上，所述芯片设置于电子产品终端内部，通过电子产品终端电池供电(比如手机电池)。
在发射端频率调节模块和接收端频率调节模块调整下，具体地，接收端频率调节模块识别、校正接收端发射过来的无线电频率，并与发射频率进行比较，对偏差进行调整，保持两者一致性。当发射频率和接收频率相同时，发生彼此能量交换给电池充电。
本发明采用发送端多线圈与接收端单线圈耦合方式将电磁能量传递出去，实现电能需求的动态调节，保证供电可靠性。
通过将原边线圈(即发射线圈)设计成沿圆周对称、空间整齐排列的分布式布置形式，安装于具有微孔结构的管状塑料圆筒内，并分别与发射天线连接，暗埋于墙体或地板下面，所有发射线圈通过一个电源插头对其供电，内部采用频率调节模块对发射电磁波进行频率调节，保证接收端能够与发射端频率一致。
接收端副边(即接收线圈)采用单个线圈，并与频率调节模块集成于电子产品内部一块芯片上，单独与电池形成标准化接口(比如USB接口)，具备该接口的设备均可以通过无线充电方式实现实时充电。
该装置基于发射和接收电磁波频率一致性调节实现电磁能量的传递，发射端线圈通过天线发射的电磁波在电子产品终端接收线圈内产生感应电流，可连续对电池进行充电，充电距离可达30cm-100cm，可满足远距离大容量充电需求。
本发明的无线充电装置，发射模块暗埋布置于建筑物墙体内、室内地板、大型商场等处，通过线圈耦合产生感应电流为电子产品用户提供即时充电服务，使用简单、方便。
最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种基于分布式多线圈耦合的无线充电装置，包括发射模块和接收模块，其特征在于：
发射模块包括管状塑料圆筒、设置在管状塑料圆筒内的多个发射线圈组、电源连接总线和发射端频率调节模块；所述多个发射线圈组沿管状塑料圆筒轴向每间隔一定距离L布置一组，多个发射线圈组之间通过电源连接总线连接至一个电源插头；每个发射线圈组均包括六个发射线圈、六个发射天线和线圈电源连线；六个发射线圈沿管状塑料圆筒的圆周平面间隔60°均匀分布，每个发射线圈分别与一根发射天线相连，每个发射线圈组的发射线圈通过线圈电源连线连接至电源连接总线；发射端频率调节模块设置于多个发射线圈组的其中某一个发射线圈组内，具体设置于该发射线圈组的圆周中心，与线圈电源连线相连；
接收模块包括接收线圈、接收端频率调节模块、电池连接电路；接收端频率调节模块、接收线圈、电池连接电路通过集成封装在一块芯片上，所述芯片设置于电子产品终端内部，通过电子产品终端的电池供电；
在发射端频率调节模块和接收端频率调节模块调整下，当接收频率和发射频率一致时，由所述无线充电装置给电子产品终端的电池充电。
2.根据权利要求1所述的基于分布式多线圈耦合的无线充电装置，其特征在于：每个发射线圈组之间的距离L取值范围在30～70cm之间。
3.根据权利要求1所述的基于分布式多线圈耦合的无线充电装置，其特征在于：发射天线通过管状塑料圆筒上的孔洞伸出圆筒外侧。
4.根据权利要求1所述的基于分布式多线圈耦合的无线充电装置，其特征在于：所述管状塑料圆筒上具有微孔结构，该微孔结构用于线圈工作时的散热。
5.根据权利要求1所述的基于分布式多线圈耦合的无线充电装置，其特征在于：发射模块的管状塑料圆筒暗埋敷设于建筑物墙体内部、室内吊顶或地板下面。
6.根据权利要求1所述的基于分布式多线圈耦合的无线充电装置，其特征在于：发射端频率调节模块用于调节发射频率，接收端频率调节模块用于保证接收频率与发射频率一致。
7.根据权利要求6所述的基于分布式多线圈耦合的无线充电装置，其特征在于：接收端频率调节模块识别、校正接收端发射过来的无线电频率，并与发射频率进行比较，对偏差进行调整，保持接收频率与发射频率的一致性。
8.根据权利要求1所述的基于分布式多线圈耦合的无线充电装置，其特征在于：所述芯片单独与电子产品终端电池形成标准化接口，具备该接口的设备均能够通过无线充电方式实现实时充电。
9.根据权利要求8所述的基于分布式多线圈耦合的无线充电装置，其特征在于：所述标准化接口为USB接口。
10.根据权利要求1所述的基于分布式多线圈耦合的无线充电装置，其特征在于：所述电子产品终端包括手机、平板电脑。
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