CN112104097A - 一种无线充电线圈组件及无线电能传输装置 - Google Patents

一种无线充电线圈组件及无线电能传输装置 Download PDF

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Abstract

本发明适用于无线电能传输技术领域，提供了一种无线充电线圈组件，该充电线圈组件包括发射线圈和接收线圈，其中发射线圈为螺旋状的线圈，接收线圈套设在发射线圈上，接收线圈可沿发射线圈中心轴转动和/或沿发射线圈轴向运动。本发明实施例由于接收线圈既可以沿发射线圈中心轴转动，同时也可以沿发射线圈轴向运动，可以为旋转伸缩型负载产品充电，解决了现有的无线动态充电组件只能沿发射线圈轴向运动而不能绕发射线圈转动的问题，并且充电效率高。

Description

一种无线充电线圈组件及无线电能传输装置
技术领域
本发明属于无线电能传输技术领域，尤其涉及一种无线充电线圈组件及无线电能传输装置。
背景技术
目前人们采用传输电能最广泛的方式是有线电能传输，有线电能传输有着简单、经济、损耗低、传输距离远等优势。有线电能传输到目前为止技术已十分成熟，并且在世界范围内得到普遍应用，有着其他传输方式不可替代的作用。随着科技的不断发展和人类生活空间的不断压缩，传统的有线电能输送方式的缺点也逐渐暴露出来，如需要电线连接、电线接头容易产生接触火花、设备移动灵活性差、环境不美观等，因此无线电能传输技术在电力、家用电子产品、军事、航空航天、城市电气化交通、工业机器人、工矿企业吊装设备和运输设备、水下作业、高层建筑升降式电梯等领域具有重要的应用价值和广泛的应用前景。
无线电能传输装置包括发射线圈及接收线圈，目前动态的无线充电形式，大都是接收线圈可沿发射线圈方向移动，不能沿发射线圈转动。因此无法满足旋转伸缩型产品例如旋转升降广告屏、以及游乐园里旋转升降椅以及雷达等产品的无线充电。
发明内容
本发明实施例提供一种无线充电线圈组件，旨在解决现有的动态无线充电线圈无法为旋转伸缩型负载产品的无线充电的问题。
本发明实施例是这样实现的，提供一种无线充电线圈组件，包括：
发射线圈，所述发射线圈为螺旋状线圈；
接收线圈，所述接收线圈套设在所述发射线圈上，所述接收线圈绕所述发射线圈中心轴转动和/或所述接收线圈沿所述发射线圈轴向方向运动。
更进一步地，所述发射线圈从起始端起绕至末端后，所述发射线圈从所述末端绕回至所述起始端。
更进一步地，所述接收线圈为圆形或矩形线圈。
更进一步地，所述发射线圈为柱形螺旋线圈或矩形螺旋线圈。
本发明还提供一种无线电能传输装置，包括：如上述所述的无线充电线圈组件，还包括，底座、设置在底座上的发射器及发射端电感；套设在所述发射端电感上的接收端组件，所述接收端组件包括：接收端电感及接收器；用于驱动所述接收端组件绕中心轴转动和/或沿所述发射端电感轴向运动的驱动机构。
更进一步地，所述驱动机构包括：设于所述底座上的至少一个套杆，所述套杆内设有螺杆，所述螺杆连接所述接收端组件，所述接收端组件上设有与所述螺杆配合的螺纹，所述接收端组件转动并使其沿所述发射端电感轴向方向运动。
更进一步地，所述驱动机构包括：设于所述底座上的至少一个套杆，所述套杆内设有转轴；所述接收端组件还包括，与所述转轴连接的第一本体，及与所述第一本体连接且相对所述第一本体转动的第二本体，所述第二本体的内部设有所述接收线圈；所述第一本体上设有第一驱动电机，用于驱动所述接收端组件沿轴向方向运动；所述第二本体上设有第二驱动电机，用于驱动所述接收端组件转动。
更进一步地，包括：第一谐振电路和第二谐振电路；其中，所述第一谐振电路与所述发射线圈相连，所述第二谐振电路与所述接收线圈相连后与负载连接。
本发明实施例的无线充电线圈组件，将发射线圈设为螺旋状，接收线圈套设在发射线圈上，接收线圈绕发射线圈的中心轴转动，和/或接收线圈可沿发射线圈轴向方向运动，以为旋转伸缩型负载产品充电，解决了现有的动态无线充电线圈无法为旋转伸缩型负载产品充电的问题；并且还可以单独为旋转型负载产品和伸缩型负载产品充电，应用范围广泛。
附图说明
图1是现有技术提供的无线电能传输装置的结构示意图；
图2是对应图1的无线电能传输装置的无线充电线圈组件的结构示意图；
图3是实施例六的结构示意图；
图4是实施例六的又一结构示意图。
附图标号说明：
10、发射线圈；11、底座；12、套筒；13、螺杆；14、发射器；
20、接收线圈；21、旋转台；22、接收器；23、负载。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种无线充电线圈组件，该充电线圈组件包括发射线圈和接收线圈，其中发射线圈为螺旋状线圈，接收线圈套设在发射线圈上，接收线圈可沿发射线圈中心轴转动和/或沿发射线圈轴向方向运动。
由于接收线圈既可以沿发射线圈中心轴转动，同时也可以沿发射线圈轴向方向运动，解决了现有的无线动态充电组件只能沿发射线圈轴向方向运动，而不能绕发射线圈转动的问题，可以为旋转伸缩型负载产品、旋转型或伸缩型负载产品充电，应用范围广，并且充电效率高。
实施例一
如图1和图2所示，本发明提供一种无线电能传输装置及无线充电线圈组件，其中，无线充电线圈组件包括：发射线圈10及接收线圈20。其中发射线圈10为类似弹簧的螺旋状线圈，接收线圈20套设在发射线圈10上，接收线圈20可绕发射线圈10中心轴转动和/或沿发射线圈10轴向方向运动。
现有的动态无线充电线圈组件，大多是接收线圈20沿发射线圈10轴向运动，而不能沿发射线圈10转动，本实施例提出的一种无线充电线圈组件，接收线圈20绕发射线圈10的中心轴转动，同时接收线圈20可沿发射线圈10轴向方向运动，以为旋转伸缩型负载产品，解决了现有的动态无线充电线圈无法为旋转伸缩型负载产品充电的问题。
无线电能传输装置包括：第一谐振电路、第二谐振电路，其中第一谐振电路与发射线圈10连接，第二谐振电路与接收线圈20连接，第二谐振电路还连接有负载23，接收线圈20给负载23供电。
进一步地，频率为50Hz的交流电输入后，通过AC/DC转化为直流电，再由DC/AC把直流电转化为频率在kHz级的高频交流电，高频交流电再由第一谐振电路传输至发射线圈10。第一谐振电路包括电容、电感器件，使发射端在某个频率下谐振。发射线圈10的能量经由磁场传输至接收线圈20，并由接收线圈20转换为高频电场，电能传输至第二谐振电路，第二谐振电路包括电容、电感器件，使接收端在某个频率下谐振。AC/DC再把高频交流电转化为直流电，给负载23供电。进一步地，接收线圈20与第二谐振电路，输出呈电压源特性，给电机进行供电；或者接收线圈20与接收谐振电路，输出为电流源特性，给电池进行充电。
本实施例的接收线圈20既能绕发射线圈10中心轴转动又能沿发射线圈10轴向方向运动，不仅适合为伸缩或旋转类型的负载产品充电，而且更适合为旋转伸缩的负载产品充电，应用范围广。解决了现有的无线动态充电装置无法给旋转伸缩型负载产品充电的问题。
实施例二
在实施例1的基础上，本实施例中的发射线圈10从起始端起绕至末端后，发射线圈10又从末端绕回至起始端。发射端电感需要根据负载匹配，会出现发射端电感很长的问题，将发射线圈10从末端重新绕回至起始端，一方面方便发射端接线，另一方面增强了发射线圈10的电感，进一步提高了发电效率。
实施例三
在实施例1或2的基础上，本实施例中的接收线圈20为圆环状或矩形状线圈，接收线圈20由一根线绕制单匝或多匝而成。本实施例中，接收端电感为圆环状的电感。本实施例的接收线圈20形状规整，制作方便，并且方便套设在发射线圈10上，便于沿发射线圈10轴向方向运动和/或沿发射线圈10中心轴转动。
实施例四
在实施例1或2的基础上，本实施例中的发射线圈10为柱形螺旋状线圈或矩形螺旋状线圈，发射线圈10由一根线绕制单匝或多匝而成。具体地，发射端电感为圆柱形电感。本实施例的发射线圈10形状规整，制作方便，并且与接收线圈20配合方便，便于接收线圈20沿发射线圈10轴向方向运动和沿发射线圈10中心轴转动。
实施例五
参照图3和图4可知，本实施例提供一种无线电能传输装置，该无线电能传输装置包括上述任一实施例的无线充电线圈组件，还包括，底座11、设置在底座11上的发射器14及发射端电感；套设在发射端电感上的接收端组件，接收端组件包括：接收端电感及接收器22；以及用于驱动接收端组件绕中心轴转动和/或沿发射端电感轴向运动的驱动机构。
具体地，发射线圈10沿发射端电感缠绕成柱形螺旋状线圈或矩形螺旋状线圈，接收线圈20沿接收端电感缠绕成圆环状线圈。发射线圈10和接收线圈20形状规整，制作简单。接收线圈连接有旋转伸缩型负载，在驱动机构的驱动下，接收端组件即可沿中心轴转动，又可沿发射端电感轴向运动，以为旋转伸缩型负载产品充电。
实施例六
在上述实施例五的基础上，驱动机构包括：设于底座上的至少一个套筒12，套筒12内设有螺杆13，螺杆13连接接收端组件，接收端组件上设有与螺杆13配合的螺纹，接收端组件转动并使其沿发射端电感轴向运动。
具体地，位于底座上的套筒12有4个，接收端电感外面还设有用于保护接收端电感及接收线圈的旋转台21，旋转台21上设有接收器22，螺杆13的顶端与旋转台21连接，旋转台21的底部设有与螺杆13配合的螺纹，在旋转台21绕发射线圈中心轴转动时，螺杆13带动接收线圈20沿发射线圈10轴向方向向上或向下运动。
本实施例通过旋转台21逆时针或顺时针转动，从而可带动接收线圈20沿发射线圈10轴向方向向上或向下运动，结构简单稳固，便于实施，适用于各种旋转伸缩型负载产品。
实施例七
在上述实施例五的基础上，本实施例的驱动机构还包括设于底座上的至少一个套杆，套杆内设有转轴；接收端组件还包括，与转轴连接的第一本体，及与第一本体连接且相对第一本体转动的第二本体，第二本体的内部设有接收端电感及接收线圈。
进一步地，位于底座上的套筒12有4个，套筒12内设有与套筒12间隙配合的转轴，转轴的顶端与第一本体连接，第一本体上设有第一驱动电机，用于驱动转轴带动第一本体沿轴向方向上下运动，从而带动接收线圈20沿发射线圈10轴向方向向上或向下运动。
第二本体上设有第二驱动电机，用于驱动第二本体相对第一本体转动。第二驱动电机驱动第二本体沿发射线圈10中心轴转动，从而带动接收线圈20转动。
本实施例中的第一驱动电机控制接收线圈20沿轴向方向运动，第二驱动电机控制接收线圈20沿中心轴转动，以使接收线圈20沿发射线圈10轴向运动和接收线圈20沿发射线圈10中心轴转动分离，从而适应旋转型或伸缩型负载产品。
本发明的无线电能传输装置和无线充电线圈组件，由于接收线圈既能绕发射线圈中心轴转动又能沿发射线圈轴向方向运动，从而为旋转伸缩型的负载产品充电，解决了现有的无线动态充电装置无法给旋转伸缩型负载产品充电的问题。另外，发射线圈从起始端绕至末端后又重新绕回至起始端，增强了发射线圈的电感，进一步提高了发电效率；另外，通过第一驱动机构和第二驱动机构，将接收线圈沿发射线圈轴向方向运动和接收线圈沿发射线圈中心轴转动分离，从而可适应旋转型或伸缩型负载充电，应用范围广泛。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无线充电线圈组件，其特征在于，包括：
发射线圈，所述发射线圈为螺旋状线圈；
接收线圈，所述接收线圈套设在所述发射线圈上，所述接收线圈绕所述发射线圈中心轴转动和/或所述接收线圈沿所述发射线圈轴向方向运动。
2.如权利要求1所述的无线充电线圈组件，其特征在于，
所述发射线圈从起始端起绕至末端后，所述发射线圈从所述末端绕回至所述起始端。
3.如权利要求1所述的无线充电线圈组件，其特征在于，
所述接收线圈为圆形或矩形线圈。
4.如权利要求1所述的无线充电线圈组件，其特征在于，
所述发射线圈为柱形螺旋线圈或矩形螺旋线圈。
5.一种无线电能传输装置，其特征在于，包括：如上述权利要求1-4任一权利要求所述的无线充电线圈组件，还包括，底座、设置在底座上的发射器及发射端电感；
套设在所述发射端电感上的接收端组件，所述接收端组件包括：接收端电感及接收器；
用于驱动所述接收端组件绕中心轴转动和/或沿所述发射端电感轴向运动的驱动机构。
6.如权利要求5所述的无线电能传输装置，其特征在于，
所述驱动机构包括：设于所述底座上的至少一个套杆，所述套杆内设有螺杆，所述螺杆连接所述接收端组件，所述接收端组件上设有与所述螺杆配合的螺纹，所述接收端组件转动并使其沿所述发射端电感轴向方向运动。
7.如权利要求5所述的无线电能传输装置，其特征在于，所述驱动机构包括：设于所述底座上的至少一个套杆，所述套杆内设有转轴；所述接收端组件还包括，与所述转轴连接的第一本体，及与所述第一本体连接且相对所述第一本体转动的第二本体，所述第二本体的内部设有所述接收线圈；
所述第一本体上设有第一驱动电机，用于驱动所述接收端组件沿轴向方向运动；所述第二本体上设有第二驱动电机，用于驱动所述接收端组件转动。
8.如权利要求5所述的无线电能传输装置，其特征在于，包括：第一谐振电路和第二谐振电路；其中，所述第一谐振电路与所述发射线圈相连，所述第二谐振电路与所述接收线圈相连后与负载连接。
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