CN112104102B - 一种无线充电发射端及无线充电器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线充电领域，公开一种无线充电发射端以及无线充电器，无线充电发射端包括至少两个发射线圈与至少两个发射电路单元，其中，至少两个发射线圈用于同时向外部接收线圈发射电能，且至少两个发射线圈相联以使至少两个发射线圈所产生的磁场方向不平行且成第一角度，同时所述至少两个发射线圈之间的耦合系数小于预设阈值，而每个发射电路单元与每个发射线圈电性连接，用于向发射线圈提供电流。因此，该无线充电发射端中的每个发射线圈上的电流产生对应的磁场，发射线圈组的每个发射线圈同时工作，则多个磁场最终构成叠加磁场，通过该叠加磁场为接收线圈提供电能，进而提高电能传输效率。

Description

一种无线充电发射端及无线充电器

技术领域

本发明涉及无线充电领域，特别是涉及一种无线充电发射端及无线充电器。

背景技术

无线充电可以实现相对来说的远距离无线电能的转换，使得智能终端的充电更加自由，因此，无线充电技术应用越来越广泛。

而传统的无线充电发射端多是采用一个发射线圈对接收线圈发射电能，当该发射线圈与接收线圈耦合不强时，则会降低无线充电系统的充电效率。即使采用多个发射线圈对接收线圈发射电能，但仍然基于发射线圈生成单一方向的磁场来对智能终端充电，使得无线充电系统的充电效率不高，充电效果不好。

发明内容

本发明至少在一定程度上解决上述技术问题之一，为此本发明提供一种无线充电发射端以及无线充电器，其能够提高无线电能传输效率。

一方面，本发明实施例提供一种无线充电发射端，包括：

发射线圈组，所述发射线圈组包括至少两个发射线圈，用于同时向外部接收线圈发射电能，所述至少两个发射线圈相联以使所述至少两个发射线圈上电流所产生的磁场方向不平行且成第一角度，同时所述至少两个发射线圈之间的耦合系数小于预设阈值；

至少两个发射电路单元，每个所述发射电路单元与每个所述发射线圈电性连接，用于向所述发射线圈提供电流。

在一些实施例中，所述至少两个发射线圈包括第一平面线圈和第二平面线圈，所述第一平面线圈所在平面为第一平面，所述第二平面线圈所在平面为第二平面，所述第一平面线圈水平放置，所述第一平面和所述第二平面相交形成有相交线，所述第一平面和所述第二平面的夹角为

，所述相交线距离所述第一平面线圈的中心线的距离为δ1，所述夹角

和所述距离δ1满足第一预设关系。

在一些实施例中，所述第一预设关系为：

其中，所述夹角

为区间（0-90°]中任一数值，

为所述第一平面线圈的边长。

在一些实施例中，所述第一平面和所述第二平面交叉设置，所述第一平面和所述第二平面正交，且所述第一平面和所述第二平面的交叉处形成有交叉线，所述交叉线与所述第一平面线圈的中心线和/或所述第二平面线圈的中心线重合。

在一些实施例中，所述交叉线相对于水平面平行设置。

在一些实施例中，所述至少两个发射线圈包括第三平面线圈和第四平面线圈，所述第三平面线圈所在平面为第三平面，所述第四平面线圈所在平面为第四平面，所述第三平面和所述第四平面平行设置，所述第四平面线圈包括第一平面子线圈和第二平面子线圈，所述第一平面子线圈的线圈绕制方向与所述第二平面子线圈的线圈绕制方向相反。

在一些实施例中，所述第三平面线圈和所述第四平面线圈的中心线对齐，且所述第一平面子线圈和所述第二平面子线圈关于所述第三平面线圈的中心线对称。

在一些实施例中，所述第四平面线圈呈“8”字形对称结构。

在一些实施例中，所述至少两个发射线圈还包括第五平面线圈，所述第五平面线圈所在平面为第五平面，所述第五平面线圈包括第三平面子线圈和第四平面子线圈，所述第三平面子线圈的线圈绕制方向和所述第四平面子线圈的线圈绕制方向相反，且所述第五平面线圈呈“8”字形对称结构，所述第五平面分别与所述第三平面和所述第四平面平行设置，所述第五平面线圈还与所述第四平面线圈正交设置。

在一些实施例中，所述至少两个发射线圈还包括第六、第七平面线圈，所述第六平面线圈所在平面为第六平面，所述第七平面线圈所在平面为第七平面，所述第六平面线圈和所述第七平面线圈均呈“8”字形对称结构，所述第六平面分别与所述第三平面和所述第四平面平行设置，所述第七平面分别与所述第三平面、所述第四平面以及所述第六平面平行设置，且所述第六平面线圈、所述第七平面线圈以及所述第四平面线圈成阵列排布，且所述第四平面线圈、所述第六平面线圈以及所述第七平面线圈中的任意两个相邻线圈部分重叠。

在一些实施例中，所述交叉线相对于水平面竖直设置。

在一些实施例中，所述至少两个发射线圈还包括第八平面线圈，所述第八平面线圈所在平面为第八平面，所述第八平面分别与所述第一平面和所述第二平面正交设置，所述第八平面线圈的中心设置于所述交叉线上。

在一些实施例中，所述第八平面线圈的外径大于所述第一平面线圈的外径和所述第二平面线圈的外径。

在一些实施例中，所述至少两个发射线圈包括三个曲面线圈，所述三个曲面线圈共同围成回转体结构，沿所述回转体结构的周向，所述三个曲面线圈中的任意相邻的两个曲面线圈部分重叠。

在一些实施例中，所述至少两个发射线圈还包括第九平面线圈，所述第九平面线圈所在平面为第九平面，所述第九平面与所述回转体结构的轴线正交设置，且所述第九平面线圈的中心位于所述回转体结构的轴线上。

在一些实施例中，所述第九平面线圈包括串联的内、外子线圈，所述内子线圈的中心和所述外子线圈的中心均位于所述回转体结构的轴线上，所述内子线圈的直径小于所述回转体结构的直径，所述外子线圈的直径大于所述圆柱形结构的直径，且所述内外子线圈的绕制方向相反。

在一些实施例中，所述回转体结构为圆柱形结构，所述三个曲面线圈绕所述圆柱形结构的轴线呈阵列分布。

在一些实施例中，所述三个曲面线圈的水平中心线位于所述第九平面上。

在一些实施例中，

所述回转体结构为圆台结构，所述三个曲面线圈绕所述圆台结构的轴线呈阵列分布。

在一些实施例中，所述圆台结构包括母线和下底面，所述下底面上的任一半径与所述母线的夹角为，所述第九平面与所述圆台结构的中心面之间的距离为δ2，所述夹角和所述距离δ2满足第二预设关系。

在一些实施例中，随着所述夹角的减小，所述距离δ2逐渐增加。

在一些实施例中，所述夹角为区间[15°-90°）之间的任一数值时，所述距离δ2与所述圆台的高的比例为区间[50%-0）之间的任一数值。

在一些实施例中，

所述至少两个发射线圈包括至少两个第十线圈，每个所述第十线圈均包括第一部和第二部，所述第一部和所述第二部具有第一连接部，所述第一部和所述第二部关于所述第一连接部对称，且所述第一部的线圈绕制方向与所述第二部的线圈绕制方向相反，每个所述第十线圈的所述第一部和所述第二部均位于第一曲面，且每个所述第十线圈的所述第一部和所述第二部所述第一曲面上阵列排布。

在一些实施例中，所述第一曲面为球面，所述至少两个发射线圈还包括第十一线圈，所述第十一线圈为环形线圈，所述第十一线圈设置于所述球面的外表面上，且所述第十一线圈的中心位于所述球面的轴线上。

在一些实施例中，第一曲面为环形曲面，所述至少两个发射线圈还包括第十二平面线圈，所述第十二平面线圈所在的平面为第十二平面，第十二平面为所述环形曲面的一个底面，所述第十二平面线圈的中心位于所述环形曲面的轴线上。

第二方面，本发明实施例提供无线充电器，所述无线充电器包括：

如上所述的无线充电发射端；以及

外壳，用于容纳所述无线充电发射端。

本发明与现有技术相比至少具有以下有益效果：在本发明中的无线充电发射端，其包括至少两个发射线圈与至少两个发射电路单元，其中，至少两个发射线圈用于同时向外部接收线圈发射电能，而每个发射电路单元与每个发射线圈电性连接，用于向发射线圈提供电流。因此，该无线充电发射端能够通过每个发射电路单元向对应的发射线圈提供电流，使得发射线圈组中的发射线圈同时工作，每个发射线圈上的电流产生一个对应的磁场，多个发射线圈同时工作，则多个磁场最终构成叠加磁场，再通过该叠加磁场向外部接收线圈发射电能，进而提高电能传输效率。并且，发射线圈组同时工作时每个发射线圈各自产生的磁场方向不平行且成第一角度，且发射线圈间自耦合系数小于预设阈值，使得发射线圈同时工作时，减小自耦合的干扰，进一步提高电能传输效率。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明实施例提供的一种无线充电发射端应用场景示意图；

图2是本发明实施例提供的一种无线充电发射端的结构示意图；

图3a是本发明实施例提供的其中一种第一平面线圈和第二平面线圈的结构示意图；

图3b是图3a中的第二平面线圈上的电流产生的磁场结构示意图；

图4是本发明实施例提供的其中一种所述夹角

和所述距离δ₁之间的关系曲线示意图；

图5a是本发明实施例提供的其中一种第一平面线圈和第二平面线圈的结构示意图；

图5b是本发明实施例提供的其中一种第一平面线圈和第二平面线圈的结构示意图；

图5c是本发明实施例提供的其中一种第一平面线圈和第二平面线圈的结构示意图；

图5d是本发明实施例提供的其中一种第一平面线圈和第二平面线圈的结构示意图；

图5e是本发明实施例提供的其中一种第一平面线圈和第二平面线圈的结构示意图；

图6a是本发明实施例提供的其中一种第一平面线圈和第二平面线圈的结构示意图；

图6b是图6a中的第一平面线圈上的电流产生的磁场结构示意图；

图6c是本发明实施例提供的其中一种第一平面线圈和第二平面线圈的结构示意图；

图6d是图6c中的第二平面线圈上的电流产生的磁场结构示意图；

图7a是本发明实施例提供的其中一种第三平面线圈和第四平面线圈的结构示意图；

图7b是图7a中的第四平面线圈上的电流产生的磁场结构示意图；

图7c是图7a中的第三平面线圈、第四平面线圈上的电流产生的磁场结构示意图；

图8a是本发明实施例提供的其中一种第三平面线圈、第四平面线圈以及第五平面线圈的结构示意图；

图8b是图8a中的三平面线圈、第四平面线圈以及第五平面线圈上的电流所产生的磁场结构示意图；

图8c是本发明实施例提供的其中一种第三平面线圈、第四平面线圈、第六平面线圈以及第七平面线圈的结构示意图；

图9a是本发明实施例提供的其中一种第一平面线圈和第二平面线圈的结构示意图；

图9b是本发明实施例提供的其中一种第一平面线圈、第二平面线圈以及第八平面线圈的结构示意图；

图9c是本发明实施例提供的其中一种第一平面线圈、第二平面线圈以及第八平面线圈的结构示意图；

图9d是本发明实施例提供的其中一种第一平面线圈、第二平面线圈以及第八平面线圈的结构示意图；

图10a是本发明实施例提供的其中一种第一曲面线圈、第二曲面线圈以及第三曲面线圈的结构示意图；

图10b是图10a中第一曲面线圈、第二曲面线圈以及第三曲面线圈的法向量俯视结构示意图；

图10c是图10a中的第一曲面线圈、第二曲面线圈以及第三曲面线圈上的电流所产生的磁场结构示意图；

图11a是本发明实施例提供的其中一种第一曲面线圈、第二曲面线圈、第三曲面线圈以及第九平面线圈的结构示意图；

图11b是图11a中第九平面线圈上的电流产生的磁场结构示意图；

图11c是本发明实施例提供的其中一种第一曲面线圈、第二曲面线圈、第三曲面线圈以及第九平面线圈的结构示意图；

图11d是图11c中第九平面线圈上的内外子线圈的电流流向以及内外子线圈上的电流产生的磁场结构示意图；

图11e是图11c中第九平面线圈的内外子线圈上的电流产生的磁场结构示意图；

图12a是本发明实施例提供的其中一种第一曲面线圈、第二曲面线圈以及第三曲面线圈均为倾斜曲面时的结构示意图；

图12b是图12a中第一曲面线圈、第二曲面线圈以及第三曲面线圈的法向量俯视结构示意图；

图12c是图12a中的第一曲面线圈、第二曲面线圈以及第三曲面线圈的其中一个曲面线圈上的电流所产生的磁场结构示意图；

图13a是本发明实施例提供的其中一种第一曲面线圈、第二曲面线圈、第三曲面线圈均为倾斜曲面时，与第九平面线圈的结构示意图；

图13b是图13a中的第一曲面线圈、第二曲面线圈以及第三曲面线圈均为倾斜曲面时，其中一个曲面线圈上的电流所产生的磁场结构示意图；

图13c是本发明实施例提供的其中一种第一曲面线圈、第二曲面线圈、第三曲面线圈均为倾斜曲面时，与第九平面线圈的结构示意图；

图14a是本发明实施例提供的其中一种两个第十线圈的结构示意图；

图14b是本发明实施例提供的其中一种三个第十线圈的结构示意图；

图14c是本发明实施例提供的其中一种两个第十线圈以及第十一线圈的结构示意图；

图14d是本发明实施例提供的其中一种两个第十线圈以及第十一线圈的结构示意图；

图14e是本发明实施例提供的其中一种两个第十线圈的结构示意图。

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用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。再者，本发明所采用的“第一”、“第二”、“第三”等字样并不对数据和执行次序进行限定，仅是对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。

请参阅图1，图1是本发明实施例提供的一种无线充电发射端应用场景示意图，如图1所示，无线充电发射端10应用于无线充电系统100，无线充电系统100包括无线充电发射端10以及无线充电接收端20，其中，无线充电接收端20可以存在于智能终端中，智能终端可以是任何类型，用于与无线充电发射端10建立耦合连接的智能装置，例如手机、平板电脑、手表或者智能遥控器等。无线充电发射端10可以存在于无线充电器、充电底座或者桌面400等装置中。若无线充电发射端10存在于无线充电器中，则无线充电器还包括外壳14，无线充电发射端被容纳于所述外壳14内，外壳14的形状可以跟无线充电器的形状相符，其可以为圆柱形、圆台形、棱柱形或者棱台形等形状。无线充电发射端10还与直流电源200电性连接，由直流电源200向无线充电发射端10供电，其中，直流电源200可以为市电经整流电路整流以后得到的电源。无线充电接收端20还与智能终端300电性连接，用于向智能终端300充电，一般情况下，该智能终端300为智能终端，具体地，对智能终端300的电池充电。当智能终端的电池需要充电时，无线充电发射端10将直流电源200的电能经过一系列的转换以后，通过其发射线圈发射出去，而发射线圈与无线充电接收端20中的接收线圈进行耦合连接，发射线圈向接收线圈发射电能，由接收线圈进行接收该电能，无线充电接收端20的内部电路再对该电能进行相应处理，以对智能终端300进行充电。

请参阅图2，图2是本发明实施例提供的一种无线充电发射端，该无线充电发射端10包括发射线圈组11以及至少两个发射电路单元12，所述发射线圈组11包括至少两个发射线圈，其中，图2为两个发射线圈和两个发射电路单元，分别为第一发射电路单元121、第二发射电路单元122、第一发射线圈111以及第二发射线圈112，第一发射电路单元121与第一发射线圈111电性连接，第二发射电路单元122与第二发射线圈112电性连接，发射电路单元12用于向对应的发射线圈11提供电流。在一些实施例中，发射电路单元还包括控制器，用于对发射线圈上电流的控制，以及整个无线充电发射端的逻辑运算和相关处理。

直流电源200还分别与第一发射电路单元121和第二发射电路单元122电性连接，用于分别向第一发射电路单元121和第二发射电路单元122提供直流电源200，第一发射电路单元121和第二发射电路单元122分别将所述直流电源200转换为交流电流，再将交流电流提供给对应发射线圈11。

无线充电接收端20包括接收线圈21和接收端系统内部电路22，接收线圈21分别与第一发射线圈111和第二发射线圈112耦合连接，接收发射线圈11的电能，并将电能经接收端系统内部电路22处理以后，向电池进行充电。

发射线圈组中的发射线圈同时工作，每个发射线圈上的电流产生一个对应的磁场，多个发射线圈同时工作，则多个磁场最终构成叠加磁场，再通过该叠加磁场为接收线圈提供电能。相较于单一磁场对接收线圈提供电能，无线充电发射端通过该叠加磁场对接收线圈提供电能，能够提高无线电能传输效率，使得充电效果更好。

另外，两个发射线圈之间的耦合为第一耦合，第一发射线圈与接收线圈之间的耦合为第二耦合，第二发射线圈与接收线圈之间的耦合为第三耦合，若第一耦合不是显著小于第二耦合或者第三耦合，则会降低无线电能传输效率。在本发明实施例中，两个发射线圈可以为PCB电路板线圈，也可以是用金属线绕制的线圈或者是通过金属线切割、蚀刻等方式制成的线圈并通过机械结构固定在一起等等。两个发射线圈互相通过电路板或其他机械结构联结在一起，通过线圈结构设计，使得两个发射线圈上的电流所产生的磁场方向不平行且成第一角度，第一角度为区间（0-180°）中任一数值，两个发射线圈上电流在线圈附近所产生的磁场可以构成叠加磁场，进而使得两个发射线圈能够协同工作，通过叠加磁场使得无线充电接收端能够更好地接收电能，同时可以使得第一耦合的耦合系数小于预设阈值，即降低第一耦合的耦合强度，使得大部分无线电能通过第二耦合和第三耦合传输到接收线圈。其中，预设阈值可以根据用户需要而设置，在本发明实施例中，其可以为0.02。

因此，该无线充电发射端通过多路发射电路单元分别向对应的发射线圈提供电流，每个发射线圈上的电流产生对应的磁场，多路发射线圈同时工作，则每个发射线圈产生的磁场共同构成叠加磁场，因此，该无线充电发射端可以通过叠加磁场为接收线圈提供电能，提高无线电能传输效率，使得充电效果更好。

当多线圈同时工作时，各路发射线圈之间的耦合会给系统工作带来很多挑战。当多路发射线圈同时向外部传输电能时，若多路发射线圈之间存在较强的耦合，那么其中一路发射线圈产生的交变磁场会在其他路发射线圈上产生感应电压，并在其他路发射线圈和电路上产生环流。这个环流的产生一方面损耗掉部分该路发射线圈提供的功率，另一方面也会影响其他路发射电路的工作状态，降低功率转换的效率。若发射线圈与接收线圈之间的耦合很小，则会使得因多路发射线圈之间的耦合而消耗的功率与传输给无线充电接收端的功率相比更显著，甚至远远大于传输给无线充电接收端的功率，使得无线电能传输效率降低。并且，多路发射线圈之间的强耦合会对无线充电发射端电路的信号造成干扰，带来系统控制上的困难。

请一并参阅图2至图14d，在一些实施例中，该至少两个发射线圈11包括第一平面线圈11a和第二平面线圈11b，第一平面线圈11a所在平面为第一平面，第二平面线圈11b所在平面为第二平面，第一平面线圈11a水平放置，第一平面和第二平面相交形成有相交线131。第一平面和第二平面也可以交叉正交设置。在一些实施例中，第一平面线圈11a和第二平面线圈11b的结构示意图如图3a所示，第一平面线圈11a和第二平面线圈11b相交，第二平面线圈11b设置于第一平面线圈11a的一侧，两个平面线圈各自的支撑结构（这里是印刷电路板PCB）13进行机械连接，两个线圈的相交线131即电路板的相交线，第二平面线圈11b所产生的磁场如图3b所示，第一平面和第二平面的夹角为

，所述相交线131距离所述第一平面线圈11a的中心线的距离为δ₁，所述夹角和所述距离δ₁满足第一预设关系。其中线圈的大小和形态可以根据用户需要而设置，例如，两个平面线圈可以为两个200x300mm的长方形平面发射线圈。通过上述发射线圈的结构设计，可以使得两个发射线圈产生的磁场方向成第一角度，实现两个发射线圈协同工作，同时，发射线圈之间的耦合系数小于预设阈值，甚至是实现零耦合。该发射线圈的结构设计在实际应用中更加灵活，只要满足第一预设关系，即可以使得两个发射线圈之间的耦合系数小于预设阈值，减小自耦合强度，进而减小干扰，进一步提高无线电能传输效率。

在一些实施例中，第二平面线圈11b设置于第一平面线圈11a的一侧，在所述夹角

和所述距离δ₁满足第一预设关系的情况下，第二平面线圈11b上的电流产生的磁场进入和退出第一平面线圈11a的磁通量可以相等，即净磁通量为零或者小于某一预设阈值，两个发射线圈之间的互感小于某一预设阈值，甚至为零，既可以达到零耦合的效果。

在一些实施例中，所述第一预设关系为：

（1）

其中，所述夹角

为区间（0-90°]中任一数值，

为所述第一平面线圈11a的边长。以两个200x300mm的长方形平面发射线圈为例，当两个发射线圈之间成零耦合时，所述夹角

和所述距离δ₁之间的关系曲线如图4所示，图4的横轴为所述夹角

，纵轴为所述距离δ₁。

符合该第一预设关系的线圈组合形态有多种形态，请参阅图5a，当第一平面线圈11a和第二平面线圈11b之间的所述夹角

接近为零时（即两线圈平面接近平行），为了实现零线圈间零耦合，两个发射线圈需要部分重叠，而所述距离δ₁也是所有组合里最大的（约35mm）。随着两个发射线圈间的夹角

逐渐增加（从图5b的50°，图5c的65°，到图5d的75°），为实现零耦合，所述距离δ1逐渐减小，直到当两个线圈成正交关系时，如图5e所示，垂直方向的线圈正好位于水平线圈的中线上。图5a至图5e这些组合中，不但两个发射线圈间实现了零耦合，而且还提供了两个接近正交的磁场分量，使得双线圈协同工作来控制空间磁场的方向和延伸总磁场覆盖范围成为可能。这里图5a至图5e中描述的线圈组合形态都可以有效的避免两个发射线圈耦合在两路发射电路间产生的环流和干扰，实现双发射线圈协同工作。而且在充电设备（如手机）放置在单独一个发射线圈上时，两个发射线圈一个平面放置，另一个倾斜放置的形态也符合用户在使用无线充电板产品时培养的无线充电设备放置习惯。

在一些实施例中，如图6a所示，所述第一平面和所述第二平面交叉设置，所述第一平面和所述第二平面正交，且所述第一平面和所述第二平面的交叉处形成有交叉线132，所述交叉线132与所述第一平面线圈11a的中心线和所述第二平面线圈11b的中心线重合。本发明实施例中的交叉线132即为上述实施例中的相交线131，该交叉线132还可以与水平面平行设置。在一些实施例中，该交叉线132还可以相对于水平面竖直设置。电流流过第一平面线圈11a时产生的磁场示意图如图6b所示，可以看到第一平面线圈11a产生的磁场在第二平面线圈11b附近与第二平面平行，即穿过第二平面的磁通量为零，同理，当电流流过第二平面线圈11b时产生的磁场也不会穿过第一平面，所以两个发射线圈之间的互感为零，实现零耦合。

在一些实施例中，如图6c所示，另一种零耦合的发射线圈组结构，同样是由正交的第一平面线圈11a和第二平面线圈11b构成，但不同的是，交叉线132只位于第一平面线圈11a的中心线处，不位于第二平面线圈11b的中心线处，第一平面线圈11a是偏离第二平面线圈11b的中心线的。这时电流流过第二平面线圈11b时产生的磁场示意图如图6d所示，虽然交叉线132没有同时设置于第一平面线圈11a和第二平面线圈11b的中心线处，但由于磁场的闭环特性，第二平面线圈11b产生的磁场在第二平面线圈11b的一侧进入第一平面线圈11a，同时，在其另一侧会有幅度相等的磁场退出，所以第二平面线圈11b产生的磁场穿过第一平面线圈11a的净磁通量为零，两个发射线圈之间互感仍为零，实现零耦合。

在有些应用场景中，用户对无线充电发射器的美观性和隐蔽性（如桌下安装）有很高的要求，这就需要新的全平面发射线圈组结构来实现多线圈协同工作以达到更高的无线充电空间自由度，以及通过新的全平面发射线圈组结构来实现每个发射线圈之间的耦合系数小于预设阈值。因此，在一些实施例中，所述至少两个发射线圈包括第三平面线圈11c和第四平面线圈11d，所述第三平面线圈11c所在平面为第三平面，所述第四平面线圈11d所在平面为第四平面，所述第三平面和所述第四平面平行设置，所述第四平面线圈11d包括第一平面子线圈11d1和第二平面子线圈11d2，所述第一平面子线圈11d1的线圈绕制方向与所述第二平面子线圈11d2的线圈绕制方向相反。通过第三平面线圈11c和第四平面线圈11d的结构设计，可以使得发射线圈之间的耦合系数小于预设阈值。

在一些实施例中，第一平面子线圈11d1可以和第二平面子线圈11d2对称，那么第一平面子线圈11d1和第二平面子线圈11d2的对称线与第三平面线圈11c的中心线对齐。第一平面子线圈11d1也可以和第二平面子线圈11d2不对称，那么第一平面子线圈11d1和第二平面子线圈11d2的连接线与第三平面线圈11c的中心线也不对齐。

在一些实施例中，请参阅图7a，图7a是本发明实施例的其中一种发射线圈结构形式，每个发射线圈可以包括一匝或者多匝线圈结构。该图以及下述实施例的结构图中均以多匝线圈的外轮廓表示多匝线圈结构。如图7a所示，第四平面线圈11d呈“8”字形结构，即第一平面子线圈11d1按顺时针方向绕制，而第二平面子线圈11d2按逆时针方向绕制，需要说明的是，第一平面子线圈11d1也可以按逆时针方向绕制，而第二平面子线圈11d2也可以按顺时针方向绕制，只要两个平面子线圈的绕制方向相反即可。第一平面子线圈11d1与第二平面子线圈11d2的对称线与第三平面线圈11c的中心线对齐，这样的排布使得第一平面子线圈11d1与第二平面子线圈11d2所产生的进入第三平面线圈11c的磁场与退出第三平面线圈11c的磁场的磁通量基本相等，进而使得第一平面子线圈11d1与第二平面子线圈11d2所产生的磁场在第三平面线圈11c上的总磁通量基本为零，甚至实现零耦合。

如图7b所示，电流流过第四平面线圈11d时，第四平面线圈11d平面上会出现两个方向相反的磁场，这两个磁场分别为磁场A和磁场B，且这两个磁场还垂直于第四平面线圈11d，如图7c所示，若无线充电端的发射线圈11设置于桌面400，磁场A和磁场B在线圈上方叠加产生一个与两个平面线圈平面平行的横向磁场，第三平面线圈11c产生的磁场为磁场C，其与第四平面线圈11d所产生的磁场在很大的空间范围内接近正交，无线充电发射端可以控制为第三平面线圈11c和第四平面线圈11d所提供的电流，以对两个平面线圈所产生的叠加磁场方向进行调整，实现多个发射线圈之间更好地协同工作。

图7a-图7c所示的双发射线圈结构适合那些用户与终端设备300交互时，用户方向较固定的场景，如办公桌等，用户多沿一个固定的方向就坐，且终端设备300（如手机）以线圈平面垂直方向为轴的转动范围有限。在用户与终端设备300交互时用户方向不确定的场景中，如茶几等，用户可能从任意角度沿茶几就坐，所以需要可以支持360°无线充电范围的多发射线圈结构。

在一些实施例中，为了可以支持360°无线充电范围的多发射线圈结构，且每个发射线圈之间的耦合系数小于预设阈值，请参阅图8a，在图7a的基础上，所述至少两个发射线圈还包括第五平面线圈11e，第五平面线圈11e所在平面为第五平面，所述第五平面线圈11e还包括第三平面子线圈11e1和第四平面子线圈11e2，所述第三平面子线圈11e1的线圈绕制方向和所述第四平面子线圈11e2的线圈绕制方向相反，且该第五平面线圈11e也呈“8”字形对称结构，所述第五平面分别与所述第三平面和所述第四平面平行设置，所述第五平面线圈11e还与所述第四平面线圈11d正交设置。第三平面线圈11c的中心点设置于第五平面线圈11e的对称线上，第五平面线圈11e的两个对称结构的线圈绕制方向相反。若第四平面线圈11d是纵向设置，第五平面线圈11e相对于第四平面线圈11d是横向设置的，第四平面线圈11d和第五平面线圈11e在线圈组的中心位置分别产生横向和纵向的磁场，与第三平面线圈11c所产生的垂直于第三平面的磁场接近正交。因此，第五平面线圈11e所产生的磁场穿过第三平面线圈11c的总磁通量基本为零，即实现零耦合。同理，由于第五平面线圈11e结构对称且第五平面线圈11e与第四平面线圈11d的中心线之间存在正交关系，第五平面线圈11e所产生的进入第四平面线圈11d的磁场与退出第四平面线圈11d的磁场的总量基本相等。因此，发射线圈组中的两个“8”字形平面线圈之间也存在零耦合关系。增加的横向“8”字形第五平面线圈11e可以在图7a中双发射线圈系统的基础上提供横向的磁场分量，以实现无线充电范围360°的覆盖。并且，各个发射线圈之间的耦合系数小于预设阈值，甚至实现零耦合，可以让各个发射电路单元之间基本没有环流和干扰，接近独立工作，提高电能传输效率。

图8a所示的发射线圈组中的三个平面线圈在线圈平面上方产生互相接近正交的三个磁场，且线圈间互相解耦（耦合为零）。这样的线圈组结构可以由三路发射电路单元同时驱动线圈协同工作，实现更高的无线充电空间自由度。如图8b中所示，无线充电发射端被安装在圆形桌面400下方。当用户手持终端设备300（如手机）以图中的姿态在桌面400附近操作手机时，无线充电接收端线圈（未画出）与三个发射线圈都产生不同程度的耦合。其中第三平面线圈11c在手机所在空间位置形成的磁场D接近垂直于桌面400，第四平面线圈11d在手机所在空间位置形成的磁场E接近平行于桌面400，第五平面线圈11e在手机所在空间位置形成的磁场F接近平行于桌面400，且与第四平面线圈11d产生的磁场E接近垂直。当三个发射线圈同时工作并产生同相的磁场时，在接收端设备所在空间位置的磁场叠加产生更强且与接收端线圈接近垂直的磁场G。这个叠加生成的磁场G较单个线圈产生的磁场（D，E，F）有更大的幅度，且在方向上可以实现与接收端线圈更好的匹配，进而得到更高的耦合。在更强的磁场和更好的耦合的共同作用下，系统可以实现更高的能量传输效率。如前面所述，三个发射线圈所产生的空间磁场在线圈附近很大范围内接近正交，当接收端设备以任意的空中姿态，出现在发射端第三平面线圈11c、第四平面线圈11d以及第五平面线圈11e上方桌面400附近的任意空间位置时，无线充电发射端可以通过对每个磁场进行调整，进而对叠加磁场进行调整，以实现较单线圈工作时更大的无线充电范围和支持接收端设备更丰富的空中姿态。而每个发射线圈之间的零耦合特性可以让多路发射电路单元之间基本没有环流和干扰，接近独立工作。

在一些实施例中，请参阅图8c，所述至少两个发射线圈还包括第六平面线圈11f和第七平面线圈11g，所述第六平面线圈11f所在平面为第六平面，所述第七平面线圈11g所在平面为第七平面，所述第六平面线圈11f包括第五平面子线圈11f1和第六平面子线圈11f2，所述第七平面线圈11g包括第七平面子线圈11g1和第八平面子线圈11g2，所述第五平面子线圈11f1和所述第六平面子线圈11f2的线圈绕制方向相反，所述第七平面子线圈11g1和所述第八平面子线圈11g2的线圈绕制方向相反，所述第五平面子线圈11f1和所述第六平面子线圈11f2均呈“8”字形对称结构，所述第七平面子线圈11g1和所述第八平面子线圈11g2均呈“8”字形对称结构，所述第六平面分别与所述第三平面和所述第四平面平行设置，所述第七平面分别与所述第三平面、所述第四平面以及所述第六平面平行设置，且所述第六平面线圈11f、所述第七平面线圈11g以及所述第四平面线圈11d成阵列排布，且所述第四平面线圈11d、所述第六平面线圈11f以及所述第七平面线圈11g中的任意两个相邻子线圈部分重叠。第三平面线圈11c的中心点设置于第六、第七平面线圈11g的对称线上。其中，可以通过控制第四平面线圈11e、第六平面线圈11f、第七平面线圈11g的子线圈的尺寸，进而控制相邻的子线圈间的重叠，在特定的尺寸下，可以实现相邻且重叠的子线圈间耦合为零。例如，图8c中第六平面线圈11f的第五平面子线圈11f1与第七平面线圈11g的第七平面子线圈11g1相邻且有重叠，在一定尺寸下，第六平面线圈11f的第五平面子线圈11f1所产生的磁场穿过第七平面线圈11g的第七平面子线圈11g1的总通量基本为零，即实现零耦合。同理，由于第六平面线圈11f、第七平面线圈11g结构对称，第六平面线圈11f的第六平面子线圈11f2与第七平面线圈11g的第八平面子线圈11g2的耦合也为零。因此，发射线圈组中第六平面线圈11f和第七平面线圈11g之间的总耦合关系也为零。三个“8”字形线圈实现阵列排布的平行于线圈平面的磁场，以实现无线充电范围360°的覆盖。并且，各个发射线圈之间的耦合系数小于预设阈值，甚至实现零耦合，可以让各个发射电路单元之间基本没有环流和干扰，接近独立工作，提高电能传输效率。

在一些实施例中，当第一平面线圈11a和第二平面线圈11b正交时，若第一平面线圈11a和第二平面线圈11b的交叉线132（即正交线）相对于水平面竖直设置，如图9a所示，无线充电发射端的发射线圈系统由两个竖直放置的正交的第一平面线圈11a和第二平面线圈11b所组成，交叉线132相对于水平面竖直放置，则该两个发射线圈可以分别提供垂直于各自平面的磁场，即第一平面线圈11a可以提供垂直于第一平面的磁场，第二平面线圈11b可以提供垂直于第二平面的磁场。并且，第一平面线圈11a的中心线与第二平面线圈11b的中心线对齐。通过上述发射线圈的结构设计可以实现发射线圈之间的零耦合。该第一平面线圈11a与第二平面线圈11b可以置于圆柱形外壳14内，放置在桌面400上，无论用户从桌面400四周任意角度将终端设备300（如手机）移入无线充电发射端的无线充电范围内，就可以对终端设备300进行高效率的无线充电。

在一些实施例中，所述至少两个发射线圈还包括第八平面线圈11h，所述第八平面线圈11h所在平面为第八平面，所述第八平面分别与所述第一平面和所述第二平面正交设置，所述第八平面线圈11h的中心设置于所述交叉线132上。所述第八平面线圈11h可以沿着交叉线132上下移动，但第八平面线圈11h的中心一直保持在交叉线132上，且第八平面线圈11h一直分别与第一平面和第二平面正交设置。在其中一个实施例中，如图9b所示，第八平面线圈11h设置于第一平面线圈11a和第二平面线圈11b的底部，第八平面线圈11h的外径可以等于第一平面线圈11a的外径和第二平面线圈11b的外径。该三发射线圈系统可以协同工作，实现360°无线充电的桌面式发射端。通过上述发射线圈的结构设计，可以在第一平面线圈11a和第二平面线圈11b之间零耦合的基础上实现第一平面线圈11a与第八平面线圈11h之间的零耦合，以及第二平面线圈11b与第八平面线圈11h之间的零耦合。第一平面线圈11a、第二平面线圈11b以及第八平面线圈11h分别提供垂直于各自线圈平面的磁场，在无线充电发射端附近形成三个接近正交的可独立控制的磁场。如图9c所示，第八平面线圈11h设置于第一平面线圈11a和第二平面线圈11b的纵向中心点O附近，这时三个发射线圈产生的磁场在无线充电发射端附近维持正交的关系，且相对于图9b所示的结构，维持正交关系的磁场范围更大，从而在满足桌面400四周360°无线充电覆盖范围的基础上，与放置在无线充电发射端上方的终端设备300（如手机）也可以有更好的耦合。

在一些实施例中，所述第八平面线圈11h的外径大于所述第一平面线圈11a的外径和所述第二平面线圈11b的外径。如图9d所示，第八平面线圈11h在图9b的基础上保持中心位置不变，沿第八平面同比例放大。由于第八平面线圈11h的中心线仍然和竖放的第一平面线圈11a和第二平面线圈11b的中心线，即正交的交叉线重合，它们之间仍然保持零耦合关系。扩大的第八平面线圈11h所带来的好处，一方面在于延伸了与桌面400垂直的纵向磁场的覆盖范围，进而增加在发射线圈组11周围空间的无线充电距离，另一方面，延伸的平面线圈也可以很好地支持用户长期培养出的将终端设备300（如手机）平放在充电板上地使用习惯。

图9a-9d中的桌面式多线圈无线充电发射端，虽然可以满足磁场正交和零耦合等实现多发射线圈协同工作的基本需求，但在实际应用中，在无线充电距离方面还可以进一步优化。影响图9a-9d中多线圈结构无线充电距离的因素在于线圈中心与发射端表面的距离。若多线圈发射端的外壳14分别根据线圈结构的外轮廓选择圆柱和长方体结构，在应用过程中，用户的无线充电设备可以达到的离发射端线圈中心的最近距离是线圈宽度的一半。这个距离的存在极大的降低了发射线圈与接收端设备中线圈的耦合强度。因此，为了对桌面式多线圈发射端结构进行优化，以实现多线圈协同工作时更高的无线充电空间自由度，在一些实施例中，所述至少两个发射线圈包括三个曲面线圈，所述三个曲面线圈共同围成回转体结构，沿所述回转体结构的周向，所述三个曲面线圈中的任意相邻的两个曲面线圈部分重叠。在一些实施例中，如图10a所示，所述回转体结构为圆柱形结构，所述三个曲面线圈绕所述圆柱形结构的轴线呈阵列分布。三个曲面线圈可以为第一曲面线圈11i、第二曲面线圈11j以及第三曲面线圈11k。这样的线圈排布可以使得发射线圈尽量贴近发射端的外壳14，从而最小化发射线圈组11与终端设备300之间的距离，从而得到与接收端线圈21更强的耦合。图中每个发射线圈的结构、尺寸相仿，展开成平面线圈成类似矩形结构。每个发射线圈可以包括同一方向绕制的一匝或者多匝线圈结构。该图以及下述实施例的结构图中均以多匝线圈的外轮廓表示多匝线圈结构。如图10b所示，三个曲线发射线圈沿圆柱体外围等距排列，其各自对应的线圈曲面中心的法向量方向如图中n1、n2以及n3所示。可以注意到，任意两个法向量方向都成θ1角，且θ1角约为120°，而每个线圈的长度所覆盖的圆柱表面角度如图中θ2角所示都超过120°，可以为168°。这也意味着三个曲面发射线圈中任意两个曲面线圈间都有接近相等的重叠，图中重叠部分所占柱面角度表示为θ3角。如俯视图中所示，重叠部分的夹角θ3角可以为48°。具体的θ2角和θ3角的选择需要根据每个线圈的具体设计而确定，但所要达到的目的都是使三个发射线圈中任意两个之间实现零耦合。

如图10c所示，三个曲面线圈在同相电流激励时，所产生的磁场分布如图所示。第一曲面线圈11i产生的磁场为H磁场，第二曲面线圈11j产生的磁场为I磁场，第三曲面线圈11k产生的磁场为J磁场。以第二曲面线圈11j为例，从图中可以看出，I磁场在大部分区域内是从外向内穿过第三曲面线圈11k所在的曲面。然而，由于第二曲面线圈11j和第三曲面线圈11k有一部分重叠的区域（图10b中θ3角定义区域），而在这部分区域里面，第二曲面线圈11j所产生的磁场I磁场是以相反的方向由内而外穿过第三曲面线圈11k所在曲面的。I磁场自外而内的部分面积大，但由于离第二曲面线圈11j比较远，所以磁场强度比较低，其在第三曲面线圈11k内形成的磁通量并不高。相反，I磁场自内而外穿过第三曲面线圈11k的部分面积很小，但由于磁场沿第二曲面线圈11j绕线附近最强，所以自内而外的磁场在第三曲面线圈11k内的总磁通量并不低。在一个特定的曲面线圈重合部分θ3角的情况下，第二曲面线圈11j在第三曲面线圈11k上产生的自外而内和自内而外的磁通量相等，相互抵消，也就实现了第二曲面线圈11j和第三曲面线圈11k的零耦合。同理，在这个三曲面线圈发射端系统中，可以找到一组线圈间部分重合部分的θ3角值，使得其中任意两个线圈间的耦合都为零。由于三个曲面发射线圈所产生的磁场相互不平行（三个曲面发射线圈所产生的磁场方向成接近120°，即可以产生可以独立控制的正交磁场分量），且任意两个发射线圈间耦合为零。可以按前文所述，可以同时驱动两个或三个发射线圈协同工作为终端设备300供电。

通过上述三个曲面线圈的结构设计，可以使得每个发射线圈之间的耦合系数小于预设阈值，甚至实现零耦合，进而提高无线电能传输效率。同时，由于三个曲面线圈沿圆柱面均匀放置，其产生的空间磁场在圆柱体周围都可以找到合适的组合，实现沿曲面线圈表面360°的对接收端设备无线充电的覆盖。配合多路发射端电路，该系统可以对接收设备附近的磁场方向进行调整，以实现较单个线圈工作时更远无线充电距离和对更多种接收设备空间摆放姿态的支持。

在一些实施例中，在图10a所示的发射线圈结构的基础上，同样可以通过增加正交线圈的办法来支持终端设备300更多的空间姿态。所述至少两个发射线圈还包括第九平面线圈11l，所述第九平面线圈11l所在平面为第九平面，所述第九平面与所述回转体结构的轴线成正交设置，且所述第九平面线圈11l的中心位于所述回转体结构的轴线上。所述第九平面线圈11l可以沿着所述回转体结构的轴线上下移动，但所述第九平面线圈11l始终与所述回转体结构正交。在一些实施例中，第一曲面线圈11i、第二曲面线圈11j以及第三曲面线圈11k的水平中心线均位于第九平面，无线充电发射端每个线圈结构如图11a所示。

第九平面线圈11l所产生的磁场K如图11b所示，由于第九平面线圈11l沿各个曲面线圈的水平中线放置，其上的电流所产生的磁场K穿过任意一立式曲面线圈的总磁通量为零，图中只示出其中一个曲面线圈。如前文所述，三个曲面线圈的组合可以协同工作以提供沿桌面400（即与第九平面平行）方向的任意磁场分量。结合第九平面线圈11l所产生的垂直于桌面400（即与第九平面垂直）的纵向磁场分量，在发射端线圈组附近可以形成覆盖直角坐标系三个正交方向的四个可独立控制的磁场。在本发明实施例中，四发射线圈系统可以置于近似圆柱体的外壳内，放置在桌面400上，无论用户从桌面400四周任意角度将无线充电手机移入无线充电发射端的无线充电范围内（包括将手机放置于外壳14顶面），无线充电发射端的四个发射线圈的耦合系数可以小于预设阈值，甚至是零耦合，因此，可以实现对手机的高效无线充电。

在一些实施例中，第九平面线圈11l可以采用多种与竖放的曲面线圈的磁场正交和零耦合的形态，进而衍生出多种四发射线圈的发射端结构。如图11c所示，第九平面线圈11l包括串联的内子线圈11l1、外子线圈11l2，所述内子线圈11l1的中心和所述外子线圈11l2的中心均位于所述回转体结构（本图中为圆柱结构）的轴线上，所述内子线圈11l1的直径小于所述回转体结构的直径，所述外子线圈11l2的直径大于所述圆柱形结构的直径，且所述内外子线圈11l2的绕制方向相反。所述内子线圈11l1设置于回转体结构的内部，而所述外子线圈11l2设置于回转体结构的外部，并且，内子线圈11l1和外子线圈11l2均为圆形结构，内子线圈11l1的圆心和外子线圈11l2的圆心均位于回转体结构的轴线上。如图11d所示，在第九平面线圈11l工作时，其上的电流可以先沿逆时针方向流过外子线圈11l2部分，然后流向内子线圈11l1，并以顺时针方向完成内子线圈11l1部分返回外子线圈11l2形成回路，电流方向如图中箭头所示。这样的电流形成的磁场如图11d、11e所示，形成的磁场L分为两部分，一部分为磁场L1，其在内子线圈11l1里沿着垂直的方向插入第九平面，一部分为磁场L2，其在内子线圈11l1和外子线圈11l2之间则沿着垂直的方向退出第九平面。可以通过控制内子线圈11l1和外子线圈11l2两部分的线圈半径和圆柱体表面半径的关系，使得磁场L在圆柱体表面上始终保持竖直，即与圆柱体表面相切。这样，如图11e所示，由第九平面线圈11l产生的磁场L穿过每个竖放曲面线圈的磁通量为零，即可实现第九平面线圈11l与三个竖放曲面线圈间的零耦合。相较图11a中的四发射线圈结构，这种扩大的第九平面线圈11l所带来的好处，一方面在于延伸了与桌面400垂直的纵向磁场的覆盖范围，进而增加在线圈组周围空间的无线充电距离，另一方面，延伸的平面线圈也可以很好地支持用户长期培养出的将终端设备300（如手机）平放在充电板上进行无线充电的使用习惯。

在一些实施例中，所述回转体结构为圆台结构，所述三个曲面线圈绕所述圆台结构的轴线呈阵列分布。通过将曲面线圈倾斜的方法来为发射端系统加入垂直于桌面400的磁场分量，进而更好地支持接收端设备的多种姿态。如图12a所示，第一曲面线圈11i、第二曲面线圈11j以及第三曲面线圈11k均为倾斜的曲面线圈。它们在空间构成一个圆台的结构，并可以摆放在一个圆台形外壳14之内。这样的线圈排布同样可以使发射线圈组11尽量贴近发射端的外壳14（图中未示出），从而最小化发射线圈与终端设备300（如手机）之间的距离，进而得到与接收端线圈21更强的耦合。图中每个倾斜曲面线圈的结构和尺寸相仿，展开成平面结构的线圈外围轮廓可以呈矩形结构。

如图12b所示，从俯视图中可以看出，三个发射线圈沿圆台表面等距排列，其各自对应的线圈曲面中心的法向量n1、n2以及n3的方向如图中所示。可以注意到，三个倾斜曲面线圈中任意两个线圈曲面中心的法向方向都成θ4角且θ4接近于120°。而每个线圈的长度所覆盖的圆台表面角度如图中θ5角所示，θ5角都超过120°，即三个发射线圈中任意两个倾斜曲面线圈间都有接近相等的重叠。如前文所述，可以根据发射线圈的具体设计，通过控制三线圈结构中θ5角和重叠部分大小来实现三个发射线圈中任意两个之间的零耦合。由于三个发射线圈所产生的磁场相互成接近120°的夹角且任意两个发射线圈间耦合为零，那么按前文所述，配合多路发射端电路单元，该系统可以实现在发射端周围对终端设备300（如手机）更大的无线充电空间自由度。

三个倾斜曲面线圈的其中一个曲面线圈所产生的磁场M如图12c所示，由于每个倾斜曲面线圈沿外壳14放置，该外壳14的结构为圆台结构，其与桌面400成锐角，倾斜曲面线圈工作时产生的磁场M的方向垂直于该倾斜线圈曲面并与桌面400成一定角度，这样也就为无线充电发射端提供了垂直于桌面400的磁场分量。这个垂直磁场分量的存在可以帮助发射端支持接收端设备以更多的空间姿态实现无线充电。倾斜的曲面线圈组和圆台结构的外壳14的另一个优点是它可以很好地支持用户将手机靠在无线充电发射底座上进行充电的习惯。在一些实施例中，每个倾斜曲面线圈展开成平面结构后可以呈扇环结构。这种扇环结构的线圈组同样可以通过控制线圈间重叠部分的大小来实现三个发射线圈互相解耦，以提高无线电能传输效率。

在一些实施例中，在三个倾斜曲面线圈的基础上，同样可以通过增加正交线圈的办法来支持终端设备300更多的空间姿态，且各个发射线圈之间实现零耦合。具体地，三个倾斜曲面线圈和第九平面线圈11l的结构可以如图13a所示。任意一个倾斜曲面线圈所产生的磁场与第九平面线圈11l的结构如图13b所示，所述圆台结构包括母线和下底面，所述下底面上的任一半径与所述母线的夹角为

，所述第九平面与所述圆台结构的中心面之间的距离为δ₂，所述夹角

和所述距离δ₂满足第二预设关系。若图13b所示的为第四曲面线圈11i，那么第四曲面线圈11i所在曲面与桌面400夹角也为

，该

为锐角。只要夹角

和所述距离δ₂满足第二预设关系，第四曲面线圈11i所产生的磁场L穿过第九平面线圈11l的总磁通量为零。且这样的线圈排布可以在保持每个倾斜曲面线圈之间零耦合的基础上实现任意一个倾斜曲面线圈均与第九平面线圈11l实现零耦合。在一些实施例中，随着所述夹角

的减小，所述距离δ₂逐渐增加，例如，所述夹角

为区间[15°-90°）之间的任一数值时，所述距离δ₂与所述圆台的高的比例为区间[50%-0）之间的任一数值。

如前文所述，三个倾斜曲面线圈的组合可以协同工作提供沿桌面400方向的任意磁场分量，结合第九平面线圈11l所产生的垂直于桌面400的纵向磁场分量，在发射端线圈组附近可以形成覆盖直角坐标系三个正交方向的四个可独立控制的磁场。在本发明实施例中，四发射线圈系统置于近似圆台的外壳14内（图中未示出），放置在桌面400上，无论用户从桌面400四周任意角度将无线充电手机移入发射端系统的无线充电范围内（包括将手机放置于外壳14顶面），发射端系统皆可以实现对手机的高效无线充电。

在一些实施例中，图13a中的四发射线圈组中的平面线圈（即第九平面线圈11l）可以采用多种与三个倾斜曲面线圈的所产生的磁场正交和零耦合的形态，进而衍生出多种四线圈发射端发射线圈组结构。请参阅图13c，其类似于图11c的结构，与图11c结构的唯一区别在于，所述回转体结构为圆台结构，三个曲面线圈为倾斜曲面线圈，其他结构设计以及实现零耦合的工作原理与图11c类似，在此不再赘述。

在一些实施例中，所述回转体结构还可以为棱柱或者棱台的结构。其他结构设计以及实现零耦合的工作原理与圆柱体结构和圆台结构类似，在此不再赘述。

图7a-8c中所述的平面“8”字形线圈的组合也可以延伸到曲面线圈结构中实现发射线圈间的零耦合。在一些实施例中，所述至少两个发射线圈包括至少两个第十线圈11m，每个所述第十线圈11m均包括第一部11m1和第二部11m2，所述第一部11m1和所述第二部11m2具有第一连接部11m3，所述第一部11m1和所述第二部11m2关于所述第一连接部11m3对称，且所述第一部11m1的线圈绕制方向与所述第二部11m2的线圈绕制方向相反，每个所述第十线圈11m的所述第一部11m1和所述第二部11m2均位于第一曲面，且每个所述第十线圈11m的所述第一部11m1和所述第二部11m2在所述第一曲面上阵列排布。第一部11m1、第二部11m2以及第一连接部11m3类似于“8”字结构，第十线圈11m的个数可以为两个，也可以为三个。第一曲面可以为球面，也可以为环形曲面。当只有两个第十线圈11m时，如图14a所示，两个第十线圈11m绕制成球面结构，每个第十线圈11m的第一部11m1、第二部11m2以及第一连接部11m3均位于球面，且两个第十线圈各自的第一部11m1和第二部11m2在球面上阵列分布，既两个第十线圈的中心对称平面成正交关系。当只有三个第十线圈11m时，如图14b所示，三个第十线圈11m绕制成球面结构，且每个第十线圈11m的第一部11m1和第二部11m2均在球面上阵列分布，三个第十线圈11m之间相邻的两个线圈部分重叠。

在一些实施例中，每个第十线圈11m的第一部11m1和第二部11m2可以均位于环形曲面上，每个第十线圈11m的第一连接部11m3均位于环形曲面的平面底部处。

在一些实施例中，如图14c所示，所述第一曲面为球面，所述至少两个发射线圈还包括第十一线圈11n，所述第十一线圈11n为环形线圈，所述第十一线圈11n设置于所述球面的外表面上，且所述第十一线圈11n的中心位于所述球面的轴线上。所述第十一线圈11n也可以绕制在所述球面的内表面上。

在一些实施例中，如图14d所示，第一曲面为环形曲面，所述至少两个发射线圈还包括第十二平面线圈11o，所述第十二平面线圈11o所在的平面为第十二平面，第十二平面为所述环形曲面的一个底面，所述第十二平面线圈11o的中心位于所述环形曲面的轴线上，且每个所述第十线圈11m的第一连接部11m3均位于所述第十二平面上。

在一些实施例中，图14a和图14b的结构可以通过类似“碗”形的结构实现，以对“碗”内的终端设备300进行充电。例如：如图14e所示，终端设备300（如手机）可以随意地放置在由两个发射线圈组成的“碗”形无线充电发射端中，其外壳14为“碗”形。无线充电发射端可以通过控制多个发射线圈之间的电流来实现为其无线充电的合适的叠加磁场，实现高效、高自由度的无线充电。

在一些实施例中，所述球面和环形曲面还可以为棱柱或者棱台等结构的侧面。其他结构设计以及实现零耦合的工作原理与球面和环形曲面的结构类似，在此不再赘述。综上所述，该无线充电发射端不仅可以通过多路发射电路单元分别向对应的发射线圈提供电流，每个发射线圈上的电流产生对应的磁场，多路发射线圈同时工作，则每个发射线圈产生的磁场共同构成叠加磁场，再通过叠加磁场为接收线圈提供电能，提高无线电能传输效率，使得充电效果更好。还可以通过各种不同的对发射线圈组的结构设计，使得每个发射线圈之间的耦合系数小于预设阈值，减小多个发射线圈之间的耦合，进而当无线充电时，减小多路发射电路之间的环流，降低干扰，进一步提高电能传输效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种无线充电发射端，其特征在于，包括：

发射线圈组，所述发射线圈组包括至少两个发射线圈，用于同时向外部接收线圈发射电能，所述至少两个发射线圈相联以使所述至少两个发射线圈上电流所产生的磁场方向不平行且成第一角度，同时所述至少两个发射线圈之间的耦合系数小于预设阈值；

至少两个发射电路单元，每个所述发射电路单元与每个所述发射线圈电性连接，用于向所述发射线圈提供电流；

所述至少两个发射线圈包括第一平面线圈和第二平面线圈，所述第一平面线圈所在平面为第一平面，所述第二平面线圈所在平面为第二平面，所述第一平面线圈水平放置，所述第一平面和所述第二平面相交形成有相交线，所述第一平面和所述第二平面的夹角为

，所述相交线距离所述第一平面线圈的中心线的距离为δ1，所述夹角

和所述距离δ1满足第一预设关系；

所述第一预设关系为：

其中，

为所述第一平面线圈的边长，所述

为区间(0-90°）中任一数值。

2.一种无线充电发射端，其特征在于，包括：

发射线圈组，所述发射线圈组包括至少两个发射线圈，用于同时向外部接收线圈发射电能，所述至少两个发射线圈相联以使所述至少两个发射线圈上电流所产生的磁场方向不平行且成第一角度，同时所述至少两个发射线圈之间的耦合系数小于预设阈值；

至少两个发射电路单元，每个所述发射电路单元与每个所述发射线圈电性连接，用于向所述发射线圈提供电流；

所述至少两个发射线圈包括第三平面线圈和第四平面线圈，所述第三平面线圈所在平面为第三平面，所述第四平面线圈所在平面为第四平面，所述第三平面和所述第四平面平行设置，所述第四平面线圈包括第一平面子线圈和第二平面子线圈，所述第一平面子线圈的线圈绕制方向与所述第二平面子线圈的线圈绕制方向相反；

所述发射电路单元包括第一发射电路单元和第二发射电路单元，所述第一发射电路单元与所述第三平面线圈电性连接，用于向所述第三平面线圈提供第一电流，所述第二发射电路单元与所述第四平面线圈电性连接，用于向所述第四平面线圈提供第二电流，所述第一平面子线圈和所述第二平面子线圈的电流均为所述第二电流，并且，所述第二电流在所述第一平面子线圈上的流向与所述第二电流在所述第二平面子线圈上的流向相反；

所述第三平面线圈和所述第四平面线圈的中心线对齐，且所述第一平面子线圈和所述第二平面子线圈关于所述第三平面线圈的中心线对称；

所述至少两个发射线圈还包括第六、第七平面线圈，所述第六平面线圈所在平面为第六平面，所述第七平面线圈所在平面为第七平面，所述第六平面线圈包括第五平面子线圈和第六平面子线圈，所述第七平面线圈包括第七平面子线圈和第八平面子线圈，所述第五平面子线圈和所述第六平面子线圈的线圈绕制方向相反，所述第七平面子线圈和所述第八平面子线圈的线圈绕制方向相反，所述第五平面子线圈和所述第六平面子线圈均呈“8”字形对称结构，所述第七平面子线圈和所述第八平面子线圈均呈“8”字形对称结构，所述第六平面分别与所述第三平面和所述第四平面平行设置，所述第七平面分别与所述第三平面、所述第四平面以及所述第六平面平行设置，且所述第六平面线圈、所述第七平面线圈以及所述第四平面线圈成阵列排布，且所述第四平面线圈、所述第六平面线圈以及所述第七平面线圈中的任意两个相邻线圈部分重叠。

3.根据权利要求2所述的无线充电发射端，其特征在于，所述第四平面线圈呈“8”字形对称结构。

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