CN116231889B - 一种无线充电装置及无线充电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线充电技术领域，公开了一种无线充电装置及无线充电系统，一种无线充电装置包括桌体，桌体的顶部放置有桌板，桌体与桌板之间设有充电线圈，桌板上对应充电线圈的位置为充电区，桌体的侧边安装有第一水平检测设备和第二水平检测设备，且第一水平检测设备所在的桌体侧边与第二水平检测设备所在的桌体侧边相垂直，桌体与桌板之间安装有桌板调节机构，桌板调节机构包括四个气缸，气缸的两端分别与桌体以及桌板球铰接；本发明通过桌板调节机构，调整桌板的姿态，使电子设备的屏幕表面处于水平状态后，再为电子设备进行无线充电，使充电线圈与电子设备的接收线圈相互平行，损耗减小，充电效率最高。

Description

一种无线充电装置及无线充电系统

技术领域

本发明涉及无线充电领域，更具体地说，它涉及一种无线充电装置及无线充电系统。

背景技术

无线充电器是利用电磁感应原理进行充电的设备，其原理和变压器相似，通过在发送和接收端各安置一个线圈，发送端线圈在电力的作用下向外界发出电磁信号，接收端线圈收到电磁信号并且将电磁信号转变为电流，从而达到无线充电的目的。

但是现有的无线充电装置在实际使用，仍存在一些问题，例如，现有人们通常会给手机等电子设备包覆手机皮套，而对于一些设计有奇怪凸出造型的手机套，其包裹的手机在进行无线充电时，由于皮套的凸起，会使手机内的接收线圈与无线充电装置的线圈之间产生一定程度的倾斜，从而导致充电效率低下。

发明内容

本发明提供一种无线充电装置及无线充电系统，解决相关技术中无线充电装置对套有凸起皮套的手机充电效率低下的技术问题。

本发明提供了一种无线充电装置，包括桌体，桌体的顶部放置有桌板，桌体与桌板之间设有充电线圈，桌板上对应充电线圈的位置为充电区，桌体的侧边安装有第一水平检测设备和第二水平检测设备，且第一水平检测设备所在的桌体侧边与第二水平检测设备所在的桌体侧边相垂直，桌体与桌板之间安装有桌板调节机构，桌板调节机构包括四个气缸，气缸的两端分别与桌体以及桌板球铰接，且四个气缸分别与桌板的四个拐角一一对应，当电子设备放置在桌板上的充电区时，四个气缸分别升降，调节桌板上的电子设备屏幕表面呈水平状态，水平状态为电子设备的屏幕表面与桌体的顶部表面相平行。

在一个优选的实施方式中，桌板调节机构还包括安装件一和安装件二，安装件一与气缸的固定端铰接，安装件一远离气缸的一端与桌板连接，安装件二与气缸的输出端铰接，安装件二远离气缸的一端与桌体固定连接。

在一个优选的实施方式中，桌体的顶部设有导轨，导轨上滑动安装有摄像单元，摄像单元用于拍摄电子设备，并输出电子设备位置信息和型号信息，位置信息包括电子设备屏幕表面中心相对于桌体顶部水平面位置的二维数据坐标点，型号信息包括电子设备的型号数据和该型号的电子设备所对应的接受线圈中心与电子设备屏幕中心之间的距离数据。

在一个优选的实施方式中，桌体上设有线圈调节机构，线圈调节机构包括电机一和导向杆，电机一和导向杆均固定安装于桌体顶部，电机一的输出端固定连接有丝杆一，丝杆一和导向杆平行设置，丝杆一上滑动套装有座板，且座板也活动套装于导向杆上，充电线圈安装于座板上。

在一个优选的实施方式中，座板上固定安装有电机二，电机二的输出端固定连接有丝杆二，丝杆二的杆壁上滑动套装有滑块，座板的顶部开设有导向槽，滑块的底端滑动设于导向槽内，充电线圈设于滑块上。

在一个优选的实施方式中，滑块的顶部设有线圈定心机构，线圈定心机构包括马达，马达的输出端固定连接有定心板，定心板上固定连接有伸缩组件，伸缩组件的输出端固定连接有充电线圈。

在一个优选的实施方式中，定心板的顶部中心位置处固定连接有定心检测器，定心检测器用于对电子设备的屏幕中心位置的二维数据坐标点进行比对，当定心检测器与电子设备的屏幕中心位置的二维数据坐标点相同时，线圈调节机构停止，当定心检测器与电子设备的屏幕中心位置的二维数据坐标点不同时，线圈调节机构启动，驱动定心检测器运动至电子设备的屏幕中心位置的二维数据坐标点相同处停止。

在一个优选的实施方式中，还包括检测单元，该检测单元设于定心板上，在对电子设备进行充电前，马达带动定心板转动一圈内的多个角度，该检测单元检测该多个角度的多个负载，该多个负载的最大值所在的坐标点对应电子设备充电功效最大的位置。

在一个优选的实施方式中，还包括电路板、控制单元和运算单元，电路板设于桌体内，且充电线圈与电路板电性连接；控制单元设于电路板上，控制单元用于控制桌板调节机构、线圈调节机构和线圈定心机构中的驱动，控制单元还以桌体的顶部平面建立二维坐标参考系；运算单元设于该电路板上，运算单元用于判断定心检测器与电子设备的屏幕中心位置的二维数据坐标点是否相同，运算单元还用于判断该多个负载的强度。

一种无线充电系统，包括如上述的无线充电装置。

本发明的有益效果在于：

本发明通过桌板调节机构，调整桌板的姿态，使电子设备的屏幕表面处于水平状态后，再为电子设备进行无线充电，此时充电线圈与电子设备的接收线圈相互平行，损耗减小，充电效率最高；

本发明通过线圈调节机构，无论将电子设备放置桌板上何处，均能自动控制充电线圈移动至对应电子设备的位置，使充电线圈与电子设备配合，大大减小了充电线圈的数量，有效地降低了成本；

本发明通过线圈定心机构，无论将电子设备放置桌板上何处，均能带动充电线圈移动至与电子设备对应的最大功效的充电位置，进行充电，提高了充电效率。

附图说明

图1是本发明整体结构的结构示意图；

图2是本发明整体结构的爆炸视图；

图3是本发明整体结构的正视结构示意图；

图4是本发明线圈调节机构的结构示意图；

图5是本发明图3中A处结构的放大示意图；

图6是本发明图4中B处结构的放大示意图。

图中：1、桌体；11、桌板；12、第一水平检测设备；13、第二水平检测设备；2、桌板调节机构；21、气缸；22、安装件一；23、安装件二；3、导轨；31、摄像单元；4、充电线圈；5、线圈调节机构；51、电机一；52、丝杆一；53、导向杆；54、座板；541、导向槽；55、滑块；56、电机二；57、丝杆二；6、线圈定心机构；61、马达；62、定心板；63、定心检测器；64、伸缩组件；10、电子设备。

具体实施方式

现在将参考示例实施方式讨论本文描述的主题。应该理解，讨论这些实施方式只是为了使得本领域技术人员能够更好地理解从而实现本文描述的主题，可以在不脱离本说明书内容的保护范围的情况下，对所讨论的元素的功能和排列进行改变。各个示例可以根据需要，省略、替代或者添加各种过程或组件。另外，相对一些示例所描述的特征在其他例子中也可以进行组合。

实施例

如图1-图6所示，一种无线充电装置，包括桌体1，桌体1的顶部放置有桌板11，桌体1与桌板11之间设有充电线圈4，桌板11上对应充电线圈4的位置为充电区，桌体1的侧边安装有第一水平检测设备12和第二水平检测设备13，且第一水平检测设备12所在的桌体1侧边与第二水平检测设备13所在的桌体1侧边相垂直，桌体1与桌板11之间安装有桌板调节机构2，桌板调节机构2包括四个气缸21，气缸21的两端分别与桌体1以及桌板11球铰接，且四个气缸21分别与桌板11的四个拐角一一对应，当电子设备10放置在桌板11上的充电区时，四个气缸21分别升降，调节桌板11上的电子设备10屏幕表面呈水平状态，水平状态为电子设备10的屏幕表面与桌体1的顶部表面相平行；

需要说明的是，正常状态下，桌板11与桌体1的顶部平面平行设置；第一水平检测设备12位于桌体1的长侧边，第二水平检测设备13位于桌体1的宽侧边，且两者均与桌体1固定连接，第一水平检测设备12和第二水平检测设备13均通过拍摄检测电子设备10放置在桌板11上表面的侧边，从而测得该侧边与水平面之间的夹角，只有当第一水平检测设备12和第二水平检测设备13均测得电子设备10的侧边与水平面之间相平行时，才能得出电子设备10的屏幕表面与桌体1的顶部表面相平行的结果；

进一步说明的是，电子设备10包括电子设备10本体和带有凸起的包覆皮套，且带有皮套的电子设备10放置在水平的桌板11表面后，电子设备10的屏幕表面与桌体1的顶部表面之间具有夹角。

在本实施例中，实施场景具体为：使用者将电子设备10放置桌板11的充电区，第一水平检测设备12和第二水平检测设备13实时检测电子设备10所对应的侧边，并判断电子设备10的屏幕表面是否处于水平状态，当电子设备10的屏幕表面为非水平状态时，四个气缸21分别升降，调整桌板11的姿态，直至电子设备10的屏幕表面处于水平状态，再启动充电线圈4，为电子设备10进行无线充电，此时充电线圈4与电子设备10的接收线圈相互平行，损耗减小，充电效率最高，通过上述对电子设备10屏幕表面的调平，解决了由于皮套对电子设备10影响充电姿态进而导致充电效率低的问题。

桌板调节机构2还包括安装件一22和安装件二23，安装件一22与气缸21的固定端铰接，安装件一22远离气缸21的一端与桌板11连接，安装件二23与气缸21的输出端铰接，安装件二23远离气缸21的一端与桌体1固定连接。

桌体1的顶部设有导轨3，导轨3上滑动安装有摄像单元31，摄像单元31用于拍摄电子设备10，并输出电子设备10位置信息和型号信息，位置信息包括电子设备10屏幕表面中心相对于桌体1顶部水平面位置的二维数据坐标点，型号信息包括电子设备10的型号数据和该型号的电子设备10所对应的接受线圈中心与电子设备10屏幕中心之间的距离数据；

需要说明的是，导轨3与桌体1固定连接，摄像单元31拍摄桌板11的俯视状态，并且摄像单元31与控制单元电性连接，控制单元中建立有手机型号数据库，其中包含公知的支持无线充电的电子设备10型号数据，并且每一款电子设备10型号所对应的接收线圈的圆心相对于电子设备10屏幕中心距离的数据也存储其中，在实际使用时，基于摄像单元31拍摄的电子设备10与手机型号数据库比对得出的放置在桌板11上的电子设备10的型号，从而提出该电子设备10所对应的接受线圈中心与电子设备10屏幕中心之间的距离数据；另一方面，基于摄像单元31拍摄的位于桌板11上电子设备10的图像，可确定出电子设备10屏幕表面中心相对于桌体1顶部水平面位置的二维数据坐标点。

桌体1上设有线圈调节机构5，线圈调节机构5包括电机一51和导向杆53，电机一51和导向杆53均固定安装于桌体1顶部，电机一51的输出端固定连接有丝杆一52，丝杆一52和导向杆53平行设置，丝杆一52上滑动套装有座板54，且座板54也活动套装于导向杆53上，充电线圈4安装于座板54上；

座板54上固定安装有电机二56，电机二56的输出端固定连接有丝杆二57，丝杆二57的杆壁上滑动套装有滑块55，座板54的顶部开设有导向槽541，滑块55的底端滑动设于导向槽541内，充电线圈4设于滑块55上；

需要说明的是，当使用者未将电子设备10放置到桌板11的充电区，而是放置在桌板11上的任意位置时，本发明的无线装置仍然先通过第一水平检测设备12和第二水平检测设备13检测电子设备10是否水平，将电子设备10的屏幕表面调平后，通过摄像单元31得到的电子设备10屏幕表面中心相对于桌体1顶部水平面位置的二维数据坐标点，基于该二维数据坐标点，控制电机一51和电机二56旋转不同的圈数，驱动丝杆一52和丝杆二57自转，从而控制充电线圈4运动到该二维数据坐标点，从三维空间上看，此时充电线圈4位于电子设备10屏幕中心位置的正下方，恰好可为电子设备10进行无线充电，此方式让使用者无论将电子设备10放置桌板11上何处，均能带动充电线圈4移动至对应电子设备10的位置，使得充电线圈4与电子设备10配合，进行无线充电，大大减小了充电线圈4的数量，有效地降低了成本。

滑块55的顶部设有线圈定心机构6，线圈定心机构6包括马达61，马达61的输出端固定连接有定心板62，定心板62上固定连接有伸缩组件64，伸缩组件64的输出端固定连接有充电线圈4；

需要说明的是，伸缩组件64可为电动伸缩杆或液压杆等线性驱动机构。

滑块55的顶部设有线圈定心机构6，线圈定心机构6包括马达61，马达61的输出端固定连接有定心板62，定心板62上固定连接有伸缩组件64，伸缩组件64的输出端固定连接有充电线圈4；

还包括检测单元，该检测单元设于定心板62上，在对电子设备10进行充电前，马达61带动定心板62转动一圈内的多个角度，该检测单元检测该多个角度的多个负载，该多个负载的最大值所在的坐标点对应电子设备10充电功效最大的位置；

需要说明的是，马达61驱动定心板62旋转一定角度后，检测单元检测该角度的；

进一步说明的是，本无线充电装置利用检测单元检测不同角度下充电线圈4的负载（例如磁感量），而得到多个负载数值，基于该多个负载数值的比较结果得到负载的最大值所在的坐标点就是对应电子设备10充电功效最大的位置，检测单元可为近场无线通信线圈或其他特殊线圈。

在本实施例中，实施场景具体为：当使用者将电子设备10放置在桌板11上的任意位置时，第一水平检测设备12和第二水平检测设备13先检测电子设备10是否水平，再将电子设备10的屏幕表面调平；接着，通过摄像单元31得到的电子设备10屏幕表面中心相对于桌体1顶部水平面位置的二维数据坐标点，基于该二维数据坐标点，控制电机一51和电机二56旋转不同的圈数，驱动丝杆一52和丝杆二57自转，从而让充电线圈4运动到该二维数据坐标点对应的位置处，然后，通过摄像单元31得出的电子设备10型号和手机型号数据库中该电子设备10所对应的接受线圈中心与电子设备10屏幕中心之间的距离数据，基于该数据值，控制伸缩组件64伸缩相应长度，使之充电线圈4的中心到定心板62中心的距离与上述距离数据值相同，最后，通过马达61带动定心板62转动一圈内的多个角度，使检测单元检测到该多个角度的多个负载中的最大值所对应的位置，并驱使马达61带动充电线圈4旋转至该位置，进而让充电线圈4和电子设备10的接收线圈同心共轴，此方式让使用者无论将电子设备10放置桌板11上何处，均能带动充电线圈4移动至与电子设备10对应的最大功效的充电位置，进行充电，大大减小了充电线圈4的数量，有效地降低了成本，提高了充电效率。

还包括电路板、控制单元和运算单元，电路板设于桌体1内，且充电线圈4与电路板电性连接；控制单元设于电路板上，控制单元用于控制桌板调节机构2、线圈调节机构5和线圈定心机构6中的驱动，控制单元还以桌体1的顶部平面建立二维坐标参考系；运算单元设于该电路板上，运算单元用于判断定心检测器63与电子设备10的屏幕中心位置的二维数据坐标点是否相同，运算单元还用于判断该多个负载的强度；

需要说明的是，该二维坐标参考系以桌体1的顶部上表面为界限，其桌体1的长侧边为X轴，宽侧边为Y轴，当电子设备10任意放置在桌板11上，其电子设备10的屏幕中心点位置均能获得在该二维坐标参考系中的唯一坐标点，基于该唯一坐标点，控制单元控制线圈调节机构5和线圈定心机构6的驱动，使定心板62运动到该坐标点，并通过检测单元检测多个负载，确定出对应电子设备10充电功效最大的位置，从而以最快充电效率对电子设备10进行无线充电，大大提高了充电速度，减少能量损耗，节约能源；

进一步说明的是，本无线充电装置的控制逻辑可以软件搭配电路设计来实现；当然，这些控制逻辑中的各个部分或功能皆可通过软硬件的组合来实现。

一种无线充电系统，包括如上述的无线充电装置。

上面对本实施例的实施例进行了描述，但是本实施例并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实施例的启示下，还可做出很多形式，均属于本实施例的保护之内。

Claims (10)

1.一种无线充电装置，其特征在于，包括桌体（1），所述桌体（1）的顶部放置有桌板（11），所述桌体（1）与桌板（11）之间设有充电线圈（4），所述桌板（11）上对应充电线圈（4）的位置为充电区，所述桌体（1）的侧边安装有第一水平检测设备（12）和第二水平检测设备（13），且所述第一水平检测设备（12）所在的桌体（1）侧边与所述第二水平检测设备（13）所在的桌体（1）侧边相垂直，所述桌体（1）与桌板（11）之间安装有桌板调节机构（2），所述桌板调节机构（2）包括四个气缸（21），所述气缸（21）的两端分别与桌体（1）以及桌板（11）球铰接，且四个所述气缸（21）分别与桌板（11）的四个拐角一一对应，当电子设备（10）放置在所述桌板（11）上的充电区时，四个所述气缸（21）分别升降，调节所述桌板（11）上的电子设备（10）屏幕表面呈水平状态，所述水平状态为电子设备（10）的屏幕表面与桌体（1）的顶部表面相平行。

2.根据权利要求1所述的一种无线充电装置，其特征在于，所述桌板调节机构（2）还包括安装件一（22）和安装件二（23），所述安装件一（22）与气缸（21）的固定端铰接，所述安装件一（22）远离气缸（21）的一端与桌板（11）连接，所述安装件二（23）与气缸（21）的输出端铰接，所述安装件二（23）远离气缸（21）的一端与桌体（1）固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种无线充电装置，其特征在于，所述桌体（1）的顶部设有导轨（3），所述导轨（3）上滑动安装有摄像单元（31），所述摄像单元（31）用于拍摄电子设备（10），并输出电子设备（10）位置信息和型号信息，所述位置信息包括电子设备（10）屏幕表面中心相对于桌体（1）顶部水平面位置的二维数据坐标点，所述型号信息包括电子设备（10）的型号数据和该型号的电子设备（10）所对应的接受线圈中心与电子设备（10）屏幕中心之间的距离数据。

4.根据权利要求3所述的一种无线充电装置，其特征在于，所述桌体（1）上设有线圈调节机构（5），所述线圈调节机构（5）包括电机一（51）和导向杆（53），所述电机一（51）和导向杆（53）均固定安装于桌体（1）顶部，所述电机一（51）的输出端固定连接有丝杆一（52），所述丝杆一（52）和导向杆（53）平行设置，所述丝杆一（52）上滑动套装有座板（54），且所述座板（54）也活动套装于导向杆（53）上，所述充电线圈（4）安装于座板（54）上。

5.根据权利要求4所述的一种无线充电装置，其特征在于，所述座板（54）上固定安装有电机二（56），所述电机二（56）的输出端固定连接有丝杆二（57），所述丝杆二（57）的杆壁上滑动套装有滑块（55），所述座板（54）的顶部开设有导向槽（541），所述滑块（55）的底端滑动设于导向槽（541）内，所述充电线圈（4）设于滑块（55）上。

6.根据权利要求5所述的一种无线充电装置，其特征在于，所述滑块（55）的顶部设有线圈定心机构（6），所述线圈定心机构（6）包括马达（61），所述马达（61）的输出端固定连接有定心板（62），所述定心板（62）上固定连接有伸缩组件（64），所述伸缩组件（64）的输出端固定连接有充电线圈（4）。

7.根据权利要求6所述的一种无线充电装置，其特征在于，所述定心板（62）的顶部中心位置处固定连接有定心检测器（63），所述定心检测器（63）用于对电子设备（10）的屏幕中心位置的二维数据坐标点进行比对，当所述定心检测器（63）与电子设备（10）的屏幕中心位置的二维数据坐标点相同时，所述线圈调节机构（5）停止，当所述定心检测器（63）与电子设备（10）的屏幕中心位置的二维数据坐标点不同时，所述线圈调节机构（5）启动，驱动所述定心检测器（63）运动至电子设备（10）的屏幕中心位置的二维数据坐标点相同处停止。

8.根据权利要求7所述的一种无线充电装置，其特征在于，还包括检测单元，该检测单元设于定心板（62）上，在对电子设备（10）进行充电前，所述马达（61）带动定心板（62）转动一圈内的多个角度，该检测单元检测该多个角度的多个负载，该多个负载的最大值所在的坐标点对应电子设备（10）充电功效最大的位置。

9.根据权利要求8所述的一种无线充电装置，其特征在于，还包括电路板、控制单元和运算单元，所述电路板设于桌体（1）内，且所述充电线圈（4）与电路板电性连接；所述控制单元设于所述电路板上，所述控制单元用于控制桌板调节机构（2）、线圈调节机构（5）和线圈定心机构（6）中的驱动，所述控制单元还以桌体（1）的顶部平面建立二维坐标参考系；所述运算单元设于该电路板上，所述运算单元用于判断定心检测器（63）与电子设备（10）的屏幕中心位置的二维数据坐标点是否相同，所述运算单元还用于判断该多个负载的强度。

10.一种无线充电系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一条所述的无线充电装置。