CN110767434A - 一种隔磁装置、无线充电发射端及系统 - Google Patents

一种隔磁装置、无线充电发射端及系统 Download PDF

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许向东
孙明亮
郑锐畅
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Abstract

本发明实施例公开了一种隔磁装置、无线充电发射端及系统。所述隔磁装置为平面状且设置有第一通孔，所述隔磁装置固定于电能发射线圈朝向电能接收线圈的一侧，其中，所述第一通孔完全暴露或部分暴露所述电能发射线圈。本发明实施例的技术方案，通过在电能发射线圈上方近距离贴装有隔磁装置，使电能发射线圈的电磁波从第一通孔中发射给电能接收线圈，一方面，隔磁装置吸收和阻隔掉第一通孔以外的电磁波，减少或屏蔽掉电能发射线圈向电能接收线圈以外方向发射的散射电磁波，大幅降低对周边电子设备的电磁辐射影响；另一方面，提高无线充电系统的电能发射线圈与电能接收线圈的电磁能量耦合效果，达到电磁能量的定向传输效果。

Description

一种隔磁装置、无线充电发射端及系统
技术领域
本发明实施例涉及无线充电技术，尤其涉及一种隔磁装置、无线充电发射端及系统。
背景技术
无线充电技术可以以无线方式在电子设备之间传输电能，因而广泛应用于家用电器、人工智能和其它类型的电子设备中。无线充电技术通常通过发射端线圈和接收端线圈的相互电磁耦合来实现电能的无线传输。
发射端将直流电压转换为交变电流，交变电流通过发射端线圈产生交变磁场。接收端耦合交变的磁场感应出相应的交变电压，然后通过整流电路将交变电压转换为直流电压给电子设备充电，发射端与接收端的交变磁场的传输效率取决于磁通量大小。根据磁通量公式：
Φ＝BS
其中Φ为磁通量，B为磁感应强度，S为与磁力线垂直的面积，也是穿过某一垂直面积的总磁感应线的条数。
目前被广泛采用的无线充电磁场感应技术，发射线圈和接收线圈之间是利用电磁感应原理传输电能的，工作原理如图1所示，发射线圈如图A极，接收线圈如图B极，电能转化成磁能以磁力线散射出去，被B极感应后集中接收，磁能转化电能在接收端使用。
发明内容
本发明实施例提供一种隔磁装置、无线充电发射端及系统，以实现降低对周边电子设备的电磁辐射影响和提高无线充电系统的电能发射线圈与电能接收线圈的电磁能量耦合效果。
第一方面，本发明实施例提供了一种隔磁装置，所述隔磁装置为平面状且设置有第一通孔，所述隔磁装置固定于电能发射线圈朝向电能接收线圈的一侧，其中，所述第一通孔完全暴露或部分暴露所述电能发射线圈。
可选的，所述第一通孔的面积、形状和/或尺寸与所述电能发射线圈相对应。
可选的，所述隔磁装置选择性屏蔽掉非垂直于电能接收线圈平面的磁力线，让垂直于电能接收线圈平面的磁力线穿过所述第一通孔发射至电能接收线圈。
可选的，所述隔磁装置包括磁片。
可选的，所述隔磁装置还包括固定部；所述固定部被配置为将所述磁片固定在承载所述电能发射线圈的设备。
可选的，所述隔磁装置还包括保护壳；所述保护壳被配置为与承载所述电能发射线圈的设备结合，所述磁片附着在所述保护壳里面或表面。
可选的，所述隔磁装置贴设于电能发射线圈朝向电能接收线圈的一侧。
第二方面，本发明实施例还提供了一种无线充电发射端，包括：
电能发射线圈，被配置以无线方式发射电能；以及
基于上述实施例中任一所述的隔磁装置。
第三方面，本发明实施例还提供了一种无线充电系统，包括：
电能发射线圈，被配置为以无线方式发射电能；
电能接收线圈，被配置为以无线方式接收电能；以及
基于上述实施例中任一所述的隔磁装置。
本发明实施例的技术方案，通过在电能发射线圈上方近距离贴装有隔磁装置，使电能发射线圈的电磁波从第一通孔中发射给电能接收线圈，一方面，隔磁装置固定于电能发射线圈朝向电能接收线圈的一侧，可以稳定地吸收和阻隔掉第一通孔以外的电磁波，减少或屏蔽掉电能发射线圈向电能接收线圈以外方向发射的散射电磁波，大幅降低对周边电子设备的电磁辐射影响；另一方面避免了隔磁装置固定于电能接收线圈朝向电能发射线圈的一侧时随接收线圈移动造成隔磁装置和电能发射线圈之间的位置不固定产生的漏磁和辐射，提高无线充电系统的电能发射线圈与电能接收线圈的电磁能量耦合效果，达到电磁能量的定向传输效果。
附图说明
图1为现有技术中的电磁感应原理图；
图2是本发明的无线充电系统的剖视图；
图3是本发明的隔磁装置的磁片的形状；
图4是本发明的隔磁装置选择性屏蔽磁力线的示意图；
图5是本发明的一种隔磁装置的示意图；
图6是本发明的另一种隔磁装置的示意图；
图7是本发明的另一种隔磁装置的示意图。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
图2是本发明的无线充电系统的剖视图。如图2所示，所述无线充电系统包括电能发射线圈11、隔磁装置12和电能接收线圈13。所述隔磁装置12为平面状且设置有第一通孔14，所述隔磁装置12固定于电能发射线圈11朝向电能接收线圈13的一侧，其中，所述第一通孔14完全暴露或部分暴露所述电能发射线圈11。隔磁装置12包括磁片，一般为片状、亦有其他外形拼合为需要形状。所述磁片在无线充电系统中起到增强感应磁场和屏蔽线圈干扰的作用。优选地，所述磁片可以采用一种软磁材料，例如NiZn铁氧体磁片和MnZn铁氧体磁片等。
电能发射线圈11被配置为以无线的方式发射电能。具体地，电能发射线圈11利用流过电能发射线圈11的交变电流产生交变磁场。
电能接收线圈13被配置为以无线的方式接收电能。具体地，电能接收线圈13耦合由电能发射线圈11产生的交变磁场感应出相应的交变电压，通过后续电路中的整流电路将该交变电压转换为直流电压给充电设备充电。虚线部分为电磁波，运动方向为从电能发射线圈11向电能接收线圈13运动。
电能发射线圈11可以设置在任何便于充电设备充电的地方，例如桌子、茶几或柜子等家具的底部，也可以设置在任意形状的盒子中，将放有电能发射线圈11的盒子放在诸如桌子、茶几或柜子等家具上以便充电设备充电，也可以单独设为无线充/供电桩、无线充/供电平台。
电能接收线圈13嵌在充电设备的内部，充电设备可以是移动电话、平板电脑、阅读器、台灯、小家电、电动工具、机器人、无人机或AGV(Automated Guided Vehicle，自动导引运输车)等电子设备。
隔磁装置12适于固定于电能发射线圈11朝向电能接收线圈13的一侧。
一方面，隔磁装置12吸收和阻隔掉第一通孔14以外的电磁波，减少或屏蔽掉电能发射线圈11向电能接收线圈13以外方向发射的散射电磁波，大幅降低对周边电子设备的电磁辐射影响；另一方面，提高无线充电系统的电能发射线圈11与电能接收线圈13的电磁能量耦合效果，达到电磁能量的定向传输效果。
隔磁装置12中的磁片可以为如图3所示的各种形状。如图3所示，形状31、32为圆环形，形状33、34、35、36为方环形。其中，形状31为全覆盖的圆环，形状32为条状间隔的圆环。形状33为全覆盖的方环，形状34为四角缺口的方环，形状35、36为条状间隔的方环，其中形状35的间隔距离比形状36的间隔距离大。
对于采用圆环形还是采用方环形，可以根据电能发射线圈的形状来设置，也可以不根据电能发射线圈的形状来设置，比如，还可以采用三角环形等等，本发明对隔磁装置12的形状不作限定。对于采用条状间隔还是采用全覆盖，可以根据电能发射线圈的电磁波的强度来设置，如果电磁波强度不大，采用条状间隔，能够在达到屏蔽目的的前提下，节约了原材料，降低了生产成本。
所述磁片可以有第一通孔14，并且第一通孔14与电能发射线圈11的形状大小相匹配，以便于控制电能发射线圈11发射出的电磁波方向和能量面积，提高无线充电系统的电能发射线圈11与电能接收线圈13的电磁能量耦合效果，达到电磁能量的定向传输效果。可以理解的，所述第一通孔14的面积、形状和/或尺寸与所述电能发射线圈11相对应。作为一可选实施例，如图4所示，所述隔磁装置12选择性屏蔽掉非垂直于电能接收线圈13平面的磁力线41，让垂直于电能接收线圈13平面的磁力线42穿过所述第一通孔发射至电能接收线圈13。在图4中，磁力线41从电能发射线圈11出发，由于隔磁装置12的存在被屏蔽吸收，无法到达电能接收线圈13；磁力线42从电能发射线圈11出发，刚好面向隔磁装置12的第一通孔，经过第一通孔到达电能接收线圈13。
优选地，可以通过增加隔磁装置12中的磁片的厚度来提高屏蔽效果。
作为一可选实施例，如图5所示，所述隔磁装置12还包括固定部15；所述固定部15被配置为将所述磁片固定在承载所述电能发射线圈11的设备。具体的，固定部15将磁片与电能发射线圈11集成为一体，使之成为一套设备。
作为一可选实施例，如图6所示，所述隔磁装置12还包括保护壳16；所述保护壳16被配置为与承载所述电能发射线圈11的设备结合，所述磁片附着在所述保护壳里面或表面。作为一可选实施例，磁片还可以附着在保护壳初电能发射线圈11出口的所有内表面，减少或屏蔽掉电能发射线圈向电能接收线圈以外方向发射的散射电磁波，大幅降低对周边电子设备的电磁辐射影响。具体的，保护壳可以为一个可以放置电能发射线圈11的盒子。可以理解的，保护壳的形状没有特定的要求，满足安装条件即可。无线充电发射端可以放置在任意便于充电的平面上，充电设备不必在固定的地点进行充电，使得充电更为灵活方便。
作为一可选实施例，如图7所示，所述隔磁装置12贴设于电能发射线圈11朝向电能接收线圈13的一侧。隔磁装置12贴设在电能发射线圈11上，与电能发射线圈11为零距离或几乎零距离，大幅降低对周边电子设备的电磁辐射影响。
本发明实施例的技术方案，通过在电能发射线圈上方近距离贴装有隔磁装置，使电能发射线圈的电磁波从第一通孔中发射给电能接收线圈，一方面，隔磁装置固定于电能发射线圈朝向电能接收线圈的一侧，可以稳定地吸收和阻隔掉第一通孔以外的电磁波，减少或屏蔽掉电能发射线圈向电能接收线圈以外方向发射的散射电磁波，大幅降低对周边电子设备的电磁辐射影响；另一方面，避免了隔磁装置固定于电能接收线圈朝向电能发射线圈的一侧时随接收线圈移动造成隔磁装置和电能发射线圈之间的位置不固定产生的漏磁和辐射，提高无线充电系统的电能发射线圈与电能接收线圈的电磁能量耦合效果，达到电磁能量的定向传输效果。
本发明实施例还提供一种无线充电发射端，包括：电能发射线圈，被配置以无线方式发射电能；以及基于上述实施例中任一所述的隔磁装置。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种隔磁装置，其特征在于，所述隔磁装置为平面状且设置有第一通孔，所述隔磁装置固定于电能发射线圈朝向电能接收线圈的一侧，其中，所述第一通孔完全暴露或部分暴露所述电能发射线圈。
2.根据权利要求1所述的隔磁装置，其特征在于，所述第一通孔的面积、形状和/或尺寸与所述电能发射线圈相对应。
3.根据权利要求2所述的隔磁装置，其特征在于，所述隔磁装置选择性屏蔽掉非垂直于电能接收线圈平面的磁力线，让垂直于电能接收线圈平面的磁力线穿过所述第一通孔发射至电能接收线圈。
4.根据权利要求1所述的隔磁装置，其特征在于，所述隔磁装置包括磁片。
5.根据权利要求4所述的隔磁装置，其特征在于，所述隔磁装置还包括固定部；所述固定部被配置为将所述磁片固定在承载所述电能发射线圈的设备。
6.根据权利要求4所述的隔磁装置，其特征在于，所述隔磁装置还包括保护壳；所述保护壳被配置为与承载所述电能发射线圈的设备结合，所述磁片附着在所述保护壳里面或表面。
7.根据权利要求1所述的隔磁装置，其特征在于，所述隔磁装置贴设于电能发射线圈朝向电能接收线圈的一侧。
8.一种无线充电发射端，其特征在于，包括：
电能发射线圈，被配置以无线方式发射电能；以及
基于权利要求1至7中任一所述的隔磁装置。
9.一种无线充电系统，其特征在于，包括：
电能发射线圈，被配置为以无线方式发射电能；
电能接收线圈，被配置为以无线方式接收电能；以及
基于权利要求1至7中任一所述的隔磁装置。
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