CN107786003A - 无线供电装置和电气设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种无线供电装置，包括：发射线圈和接收线圈组件。所述无线供电装置还包括铁氧体电磁屏蔽件，所述铁氧体电磁屏蔽件具有一个容纳腔，所述发射线圈容纳在所述容纳腔中；在所述铁氧体电磁屏蔽件的顶壁上形成有第一窗口，所述接收线圈组件适于经由所述第一窗口进入到所述容纳腔中的适当位置，以便与所述发射线圈电磁耦合。在本发明中，发射线圈产生的磁场大部分被限制在铁氧体电磁屏蔽件的容纳腔中，从而可降低发射线圈附近的金属件上的涡流效应，提高了无线供电效率和稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种无线供电装置以及包括该无线供电装置的电气设备。
背景技术
在现有的电气设备中，控制与驱动部件所需的电能主要是是通过外部接线或内置电池获得，电气设备内部电能的传输也主要是靠电力线物理连接的方式传输，因此，在一些运动部件的移动区域内，电力线容易出现物理磨损从而导致一些安全、设备寿命及保养的问题。
为了克服有线连接所带来的缺陷，近年来，在电气设备的设计中引入了无线传输电能的方式，即在一些关键部位使用线圈组耦合的方式来实现能量的非接触式传输。无线供电技术的出现给电气设备中的运动部件供电带来了极大的便利性。无线供电技术可以完全避免物理磨损导致的安全、设备寿命及保养的问题。而且使电气设备的结构设计的自由度大大提升，增加了电气设备，尤其是家电等消费类电气设备的美感和功能性。
在现有技术中，无线电力传输装置通常包括一个发射线圈和与发射线圈耦合的一个接收线圈。实际使用中，为了产品外观的美感，常常需要将发射线圈置于金属壳体中隐藏起来。如果金属壳体与发射线圈的距离较近，发射线圈的交变磁场会在金属壳体的表面感生出涡流电流。涡流效应的坏处是多方面的：(1)系统的功率白白浪费在金属壳体发热上，降低了系统的效率和稳定性；(2)发射线圈和接收线圈的自感以及发射线圈和接收线圈之间的互感受到影响，原有的针对发射线圈和接收线圈的匹配失效，系统无法正常工作。
为了减小涡流效应，通常要求金属壳体距离接收线圈至少6mm，这必然会需要对金属壳体的尺寸进行修改放大，增加了产品外观的设计难度，不利于产品的小型化。
发明内容
本发明的一个目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。
根据本发明的一个方面，提供一种无线供电装置，包括：发射线圈和接收线圈组件。所述无线供电装置还包括铁氧体电磁屏蔽件，所述铁氧体电磁屏蔽件具有一个容纳腔，所述发射线圈容纳在所述容纳腔中；在所述铁氧体电磁屏蔽件的顶壁上形成有第一窗口，所述接收线圈组件适于经由所述第一窗口进入到所述容纳腔中的适当位置，以便与所述发射线圈电磁耦合。
根据本发明的一个实施例，所述无线供电装置还包括金属外壳体，所述金属外壳体具有适于容纳所述铁氧体电磁屏蔽件的内部容纳空间；在所述金属外壳体的顶壁上形成有与所述第一窗口对应的第二窗口，所述接收线圈组件适于经由所述第一窗口和所述第二窗口进入到所述容纳腔中的适当位置。
根据本发明的另一个实施例，所述接收线圈组件包括铁氧体磁芯和缠绕在所述铁氧体磁芯上的接收线圈。
根据本发明的另一个实施例，当所述接收线圈组件进入到所述容纳腔中的适当位置时，所述发射线圈和所述接收线圈的轴线相互平行。
根据本发明的另一个实施例，所述金属外壳体还包括位于其顶壁的两侧和一对侧壁，所述内部容纳空间被限定在所述金属外壳体的顶壁和一对侧壁之间。
根据本发明的另一个实施例，所述铁氧体电磁屏蔽件还包括位于其顶壁两侧的一对侧壁，所述容纳腔被限定在所述铁氧体电磁屏蔽件的顶壁和一对侧壁之间。
根据本发明的另一个实施例，所述铁氧体磁芯呈长方体形状，具有顶面、底面和位于顶面和底面之间的外周面，所述接收线圈缠绕在所述铁氧体磁芯的外周面上。
根据本发明的另一个实施例，所述发射线圈为空心矩形线圈。
根据本发明的另一个实施例，所述发射线圈的长度大于所述接收线圈的长度，使得位于长度方向上的不同位置处的多个所述接收线圈可同时与单个所述发射线圈电磁耦合。
根据本发明的另一个实施例，在所述铁氧体电磁屏蔽件的顶壁上形成有多个所述第一窗口；在所述金属外壳体的顶壁上形成有与多个所述第一窗口分别对应的多个所述第二窗口；多个所述接收线圈组件适于经由多个所述第一窗口和多个所述第二窗口进入到所述容纳腔中，并与设置在所述容纳腔中的单个所述发射线圈电磁耦合。
根据本发明的另一个方面，提供一种电气设备，包括负载和用于向所述负载供电的前述无线供电装置。
在本发明的前述各个实例性的实施例中，在金属外壳体和发射线圈之间设置有铁氧体电磁屏蔽件，发射线圈设置在铁氧体电磁屏蔽件的容纳腔中，使得发射线圈产生的磁场大部分被限制在铁氧体电磁屏蔽件的容纳腔中，从而可降低发射线圈附近的金属件(例如，金属外壳体)上的涡流效应，提高了无线供电效率和稳定性。
通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。
附图说明
图1显示根据本发明的一个实例性的实施例的无线供电装置的分解示意图；
图2显示图1所示的无线供电装置中的发射线圈和接收线圈组件的立体示意图；
图3显示根据本发明的一个实例性的实施例的无线供电装置的透视图，其中，铁氧体电磁屏蔽件容纳在金属外壳体中，发射线圈容纳在铁氧体电磁屏蔽件中，接收线圈组件还未插入金属外壳体中；
图4显示图3所示的无线供电装置的立体示意图；
图5显示根据本发明的一个实例性的实施例的无线供电装置的透视图，其中，铁氧体电磁屏蔽件容纳在金属外壳体中，发射线圈容纳在铁氧体电磁屏蔽件中，接收线圈组件已经插入金属外壳体中；
图6显示图5所示的无线供电装置的立体示意图；和
图7显示图5所示的无线供电装置中的发射线圈和接收线圈组件的立体示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。
另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。
根据本发明的一个总体构思，提供一种无线供电装置，包括：发射线圈和接收线圈组件。所述无线供电装置还包括铁氧体电磁屏蔽件，所述铁氧体电磁屏蔽件具有一个容纳腔，所述发射线圈容纳在所述容纳腔中；在所述铁氧体电磁屏蔽件的顶壁上形成有第一窗口，所述接收线圈组件适于经由所述第一窗口进入到所述容纳腔中的适当位置，以便与所述发射线圈电磁耦合。
图1显示根据本发明的一个实例性的实施例的无线供电装置的分解示意图；图2显示图1所示的无线供电装置中的发射线圈100和接收线圈组件200的立体示意图。
如图1和图2所示，在图示的实施例中，无线供电装置主要包括发射线圈100和接收线圈组件200。接收线圈组件200适于与发射线圈100电磁耦合。
如图1和图2所示，在图示的实施例中，无线供电装置还包括铁氧体电磁屏蔽件400，该铁氧体电磁屏蔽件400具有一个容纳腔401，发射线圈100容纳在容纳腔401中。
如图1和图2所示，在图示的实施例中，在铁氧体电磁屏蔽件400的顶壁430上形成有第一窗口431，接收线圈组件200适于经由第一窗口431进入到容纳腔401中的适当位置，以便与发射线圈100电磁耦合。
如图1和图2所示，在本发明的一个实施例中，无线供电装置还包括金属外壳体300，该金属外壳体300具有适于容纳铁氧体电磁屏蔽件400的内部容纳空间301。这样，可以将发射线圈100隐藏在金属外壳体300中，提高了产品的美观性。
如图1和图2所示，在图示的实施例中，接收线圈组件200包括铁氧体磁芯210和缠绕在铁氧体磁芯210上的接收线圈220。
图3显示根据本发明的一个实例性的实施例的无线供电装置的透视图，其中，铁氧体电磁屏蔽件400容纳在金属外壳体300中，发射线圈100容纳在铁氧体电磁屏蔽件400中，接收线圈组件200还未插入金属外壳体300中；图4显示图3所示的无线供电装置的立体示意图。
如图3和图4所示，在图示的实施例中，铁氧体电磁屏蔽件400被设置在金属外壳体300中，发射线圈100设置在铁氧体电磁屏蔽件400中。这样，就可以通过铁氧体电磁屏蔽件400将发射线圈100与金属外壳体300隔离开，从而能够有效地降低金属外壳体300上的涡流效应，使得金属外壳体300不会出现严重发热，提高了无线供电效率和稳定性。
图5显示根据本发明的一个实例性的实施例的无线供电装置的透视图，其中，铁氧体电磁屏蔽件400容纳在金属外壳体300中，发射线圈100容纳在铁氧体电磁屏蔽件400中，接收线圈组件200已经插入金属外壳体300中；图6显示图5所示的无线供电装置的立体示意图。
如图3至图6所示，在图示的实施例中，在金属外壳体300的顶壁330上形成有与第一窗口431对应的第二窗口331，接收线圈组件200适于经由第一窗口431和第二窗口331进入到容纳腔401中的适当位置，以便与发射线圈100电磁耦合。
图7显示图5所示的无线供电装置中的发射线圈100和接收线圈组件200的立体示意图。
如图5、图6和图7所示，在本发明的一个实施例中，当接收线圈组件200经由第一窗口431和第二窗口331进入到容纳腔401中的适当位置时，发射线圈100和接收线圈220的轴线相互平行，即，此时，发射线圈100的缠绕方向与接收线圈220的缠绕方向平行。
如图1、图3-6所示，在图示的实施例，金属外壳体300还包括位于其顶壁330的两侧和一对侧壁310、320，内部容纳空间301被限定在金属外壳体300的顶壁330和一对侧壁310、320之间。在图示的实施例中，金属外壳体300的横截面大致呈倒置的U字形。
如图1、图3-6所示，在图示的实施例，铁氧体电磁屏蔽件400还包括位于其顶壁430两侧的一对侧壁410、420，容纳腔401被限定在铁氧体电磁屏蔽件400的顶壁430和一对侧壁410、420之间。在图示的实施例中，铁氧体电磁屏蔽件400为横截面大致呈倒置的U字形的壳体。
如图2和图7所示，在图示的实施例中，铁氧体磁芯210呈长方体形状，具有顶面、底面和位于顶面和底面之间的外周面，接收线圈220缠绕在铁氧体磁芯210的外周面上。
如图2和图7所示，在图示的实施例中，发射线圈100为空心矩形线圈。
请注意，发射线圈100和接收线圈220的形状不局限于图示的实施例，也可以是其他合适形状的线圈，只要该线圈在通电时其内部磁场强度均匀分布即可。
如图1至图7所示，在图示的实施例中，发射线圈100的长度大于接收线圈220的长度，使得位于长度方向上的不同位置处的多个接收线圈220可同时与单个发射线圈100电磁耦合。
如图1至图7所示，在图示的实施例中，在铁氧体电磁屏蔽件400的顶壁430上形成有多个第一窗口431；在金属外壳体300的顶壁330上形成有与多个第一窗口431分别对应的多个第二窗口331。因此，多个接收线圈组件200可经由多个第一窗口431和多个第二窗口331进入到铁氧体电磁屏蔽件400的容纳腔401中的适当位置，并与设置在铁氧体电磁屏蔽件400的容纳腔401中的单个发射线圈100电磁耦合。
根据本发明一个实施例的发射线圈100可连接至一电路板(图中未示出)，该电路板上具有直流-交流转换电路将输入的直流电转换为交流电，再经过电路板上的匹配电路驱动发射线圈。而接收线圈组件200可连接至另一电路板(图中未示出)，该电路板上有匹配电路、整流、滤波以及直流-直流转换电路以驱动负载。
尽管未图示，在本发明的另一个实施例中，还公开了一种电气设备，该电气设备包括负载和用于向负载供电的无线供电装置。该无线供电装置可以为前述任一实施例所描述的无线供电装置。
在本发明的一个实施例中，前述电气设备可以为冰箱、洗衣机、空调等任何一种电气装置。
本领域的技术人员可以理解，上面所描述的实施例都是示例性的，并且本领域的技术人员可以对其进行改进，各种实施例中所描述的结构在不发生结构或者原理方面的冲突的情况下可以进行自由组合。
虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。
虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。
应注意，措词“包括”不排除其它元件或步骤，措词“一”或“一个”不排除多个。另外，权利要求的任何元件标号不应理解为限制本发明的范围。
Claims (11)
1.一种无线供电装置，包括：发射线圈(100)和接收线圈组件(200)，
其特征在于：
所述无线供电装置还包括铁氧体电磁屏蔽件(400)，所述铁氧体电磁屏蔽件(400)具有一个容纳腔(401)，所述发射线圈(100)容纳在所述容纳腔(401)中；
在所述铁氧体电磁屏蔽件(400)的顶壁(430)上形成有第一窗口(431)，所述接收线圈组件(200)适于经由所述第一窗口(431)进入到所述容纳腔(401)中的适当位置，以便与所述发射线圈(100)电磁耦合。
2.根据权利要求1所述的无线供电装置，其特征在于：
所述无线供电装置还包括金属外壳体(300)，所述金属外壳体(300)具有适于容纳所述铁氧体电磁屏蔽件(400)的内部容纳空间(301)；
在所述金属外壳体(300)的顶壁(330)上形成有与所述第一窗口(431)对应的第二窗口(331)，所述接收线圈组件(200)适于经由所述第一窗口(431)和所述第二窗口(331)进入到所述容纳腔(401)中的适当位置。
3.根据权利要求1所述的无线供电装置，其特征在于：
所述接收线圈组件(200)包括铁氧体磁芯(210)和缠绕在所述铁氧体磁芯(210)上的接收线圈(220)。
4.根据权利要求3所述的无线供电装置，其特征在于：
当所述接收线圈组件(200)进入到所述容纳腔(401)中的适当位置时，所述发射线圈(100)和所述接收线圈(220)的轴线相互平行。
5.根据权利要求2所述的无线供电装置，其特征在于：
所述金属外壳体(300)还包括位于其顶壁(330)的两侧和一对侧壁(310、320)，所述内部容纳空间(301)被限定在所述金属外壳体(300)的顶壁(330)和一对侧壁(310、320)之间。
6.根据权利要求1所述的无线供电装置，其特征在于：
所述铁氧体电磁屏蔽件(400)还包括位于其顶壁(430)两侧的一对侧壁(410、420)，所述容纳腔(401)被限定在所述铁氧体电磁屏蔽件(400)的顶壁(430)和一对侧壁(410、420)之间。
7.根据权利要求3所述的无线供电装置，其特征在于：
所述铁氧体磁芯(210)呈长方体形状，具有顶面、底面和位于顶面和底面之间的外周面，所述接收线圈(220)缠绕在所述铁氧体磁芯(210)的外周面上。
8.根据权利要求7所述的无线供电装置，其特征在于：所述发射线圈(100)为空心矩形线圈。
9.根据权利要求1所述的无线供电装置，其特征在于：
所述发射线圈(100)的长度大于所述接收线圈(220)的长度，使得位于长度方向上的不同位置处的多个所述接收线圈(220)可同时与单个所述发射线圈(100)电磁耦合。
10.根据权利要求9所述的无线供电装置，其特征在于：
在所述铁氧体电磁屏蔽件(400)的顶壁(430)上形成有多个所述第一窗口(431)；
在所述金属外壳体(300)的顶壁(330)上形成有与多个所述第一窗口(431)分别对应的多个所述第二窗口(331)；
多个所述接收线圈组件(200)适于经由多个所述第一窗口(431)和多个所述第二窗口(331)进入到所述容纳腔(401)中，并与设置在所述容纳腔(401)中的单个所述发射线圈(100)电磁耦合。
11.一种电气设备，包括负载和用于向所述负载供电的无线供电装置，
其特征在于：
所述无线供电装置为权利要求1-10中任一项所限定的无线供电装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180309 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |