CN203660624U - 多发射端单接收端的无线充电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多发射端单接收端的无线充电装置，为磁耦合谐振式无线充电装置，包括多路发射端和接收端，其中：发射端包括由若干发射线圈构成的发射线圈组和发射电路，各发射线圈分别连接一发射电路构成相并联的多路发射端，各路发射端中均串联有控制开关；接收端包括相连接的接收线圈和接收电路。本实用新型在发射端设有多个谐振频率相同的发射线圈，而接收端只设置一个接收线圈，即多个发射线圈给一个接收线圈供电，通过控制工作发射线圈的数量，实现了无线充电装置的发射功率可调节，适用于不同功率需求的负载。

Description

多发射端单接收端的无线充电装置

技术领域

本实用新型涉及无线电能传输领域，特别是涉及一种多发射端单接收端的无线充电装置。

背景技术

无线充电技术是未来充电技术的发展方向，这种充电方式避免了直接充电中的摩擦、磨损和导线裸露，不会产生接触火花，是一种安全，有效的充电方法。

现在的无线电能传输方式主要有感应耦合方式、磁耦合谐振方式和微波传输方式。其中，磁耦合谐振方式利用发射线圈和接收线圈间的共振方式来传递能量，具有非常广阔的应用前景，磁耦合谐振方式还具有传输距离远、传输功率大的优点，非常适合于给功率要求较大的负载进行供电。

关于线圈结构，现在常用的有可分离变压器结构、螺线管线圈式结构和平板式结构。其中，可分离变压器结构比较适用于无线充电中，因为在不充电时，可分离变压器结构的原副边线圈可完全分离，被分别安装在充电座和用电设备内部；充电时，将两部分线圈扣合在一起，实现无线传能。可分离变压器结构的线圈具有功率传输容量大、磁场耦合性好、系统效率高等优点。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种功率可调的、多发射端单接收端的无线充电装置，适用于为要求较大功率的负载提供能量。

    为达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

多发射端单接收端的无线充电装置，为磁耦合谐振式无线充电装置，包括多路发射端和接收端，其中：

发射端包括由若干发射线圈构成的发射线圈组和发射电路，各发射线圈分别连接一发射电路构成相并联的多路发射端，各路发射端中均串联有控制开关；

接收端包括相连接的接收线圈和接收电路。

上述发射电路包括整流电路、逆变电路和谐振补偿电路，各路发射端包括依次相连的控制开关、整流电路、逆变电路、谐振补偿电路、发射线圈。

上述发射线圈组由底座、置于底座上的若干导磁柱及绕于导磁柱顶端的平板螺线型线圈构成，线圈呈现与水平面平行的平面圆，且与导磁柱垂直；所有线圈的大小和结构均相同，且所有线圈均保持在同一水平面。针对同一同心圆上各发射线圈所在发射端，引出其控制开关并串接一总控制开关。

所述的发射线圈组中的线圈与其周围线圈均保持即将接触的状态。

所述的发射线圈组中的若干导磁柱构成不少于2个的同心圆，同心圆圆心处还设有一导磁柱，相邻同心圆半径差相等，同一同心圆上相邻导磁柱间弧长相等。

上述接收线圈由导磁柱及绕于导磁柱端头的平板螺线型线圈构成，线圈呈现与水平面平行的平面圆，且与导磁柱垂直。

本实用新型基于含导磁柱的线圈，在发射端设有多个谐振频率相同的发射线圈，而接收端只设置一个接收线圈，即多个发射线圈给一个接收线圈供电，提供了一种发射功率可调的无线充电装置，适用于不同功率需求的负载。

无线充电装置的发射端和接收端无直接物理连接，通过多发射端并联在电网的工频交流电源上，并通过整流、逆变、谐振补偿等一系列处理，保证了发射功率的稳定性。多发射端的各发射线圈间彼此独立，互不影响，因此在各发射线圈与电网连接的主电路上设置控制开关，通过各路电路中控制开关的断开和闭合调整发射端的发射功率，从而实现发射功率的可调性。

和现有相比，本实用新型的显著特点是：

1、对功率要求较大的负载，可使用多个发射线圈对负载进行无线充电；

2、根据负载的功率需求，灵活调节发射功率。

附图说明

图1是本实用新型发射线圈的一种具体结构示意图，其中，（a）为整体示意图；（b）单个发射线圈的局部放大图；（c）为俯视图；（d）为侧视图；

图2是本实用新型接收端结构示意图，其中，（a）为整体示意图；（b）为俯视图；（c）为侧视图；

图3是本实用新型发射端电路原理图；

图4是本实用新型接收端电路原理图。

图中，1-导磁柱；2-线圈；3-整流电路；4-逆变电路；5-谐振补偿电路。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式进一步说明本实用新型的技术方案。

本实用新型无线充电装置包括发射端和接收端，发射端包括发射线圈组和发射电路，发射电路包括整流电路、逆变电路和振谐补偿电路，用来将普通工频交流电变换成高频交流电。接收端包括接收线圈和接收电路。

本实用新型通过对磁耦合谐振式无线充电装置的线圈结构进行改进，获得一种功率可调的、多发射端单接收端的无线充电装置。图1为发射线圈组的一种具体实施方式，发射线圈组包括底座及设置与底座上的若干导磁柱，若干导磁柱构成若干同心圆，同心圆圆心处还设有一导磁柱。相邻同心圆的半径差相等。导磁柱顶端绕有平板螺线型线圈，线圈与导磁柱垂直，线圈呈现与水平面平行的平面圆。所有线圈的大小和结构均相同，且所有线圈均保持在同一水平面。作为优选，各线圈与其周围线圈均保持即将接触的状态，为达到这个目的，可将线圈半径设为相邻同心圆半径之差的一半，并调整线圈数量及同心圆半径。

本具体实施中，导磁柱为铁柱，但不限于铁柱，也可以为其他导磁材料。导磁柱横截面为正方形，高度不要太高，优选为5~10cm。各同心圆上的导磁柱均匀分布，同一同心圆上相邻导磁柱间弧长均相等。

发射端各线圈分别对应一个发射电路，具体实施时，各线圈分别通过导线连接一发射电路，假设发射端共有M个线圈，则构成M路并联的发射端，各路发射端中均设有控制开关，即各路发射端均由依次相连的控制开关、发射电路、线圈构成。通过控制开关的闭合和断开来控制线圈是否工作。当某路发射端的控制开关闭合时，与该路发射端连接的线圈上有电流通过，该线圈向空中发射电磁波；当某路发射端的控制开关断开时，与该路发射端连接的线圈停止工作。通过控制开关选择工作线圈数量，当对功率要求大的负载进行充电时，通过控制开关选择较多的线圈工作，发射端输出较大发射功率；当对功率要求小的负载进行充电时，通过控制开关选择较少的线圈工作，发射端输出较小发射功率；从而可以方便地调节发射端输出功率的大小，满足给功率不同的负载充电的要求。

为获得更均匀的磁场，同一同心圆上的线圈要保证同时工作或不工作，即同一同心圆上线圈所在发射端中的控制开关要保证同时闭合或断开。为达到上述效果，可采用一总控制开关控制同一同心圆上线圈所在发射端的通断，即，针对同一同心圆上各发射线圈所在发射端，引出其控制开关并串接一总控制开关，通过该总控制开关的闭合或断开，即可实现同一同心圆上线圈的同时工作或不工作。

图2为本实用新型接收线圈结构示意图，与发射端不同，接收端仅有一个接收线圈，该接收线圈结构同发射线圈，即在导磁柱端头绕有平板螺线型线圈，线圈呈现与水平面平行的平面圆，且与导磁柱垂直。由于接收端安装在负载内部，所以，导磁柱高度、线圈大小等由负载尺寸决定，负载尺寸大，导磁柱高，线圈大；负载尺寸小，导磁柱低，线圈小。接收线圈在接收端中相当于电源，因此在接收线圈后端通过导线与接收电路相连。

本实用新型在电源端引出多条三相并联支路，通过控制开关后，分别接结构相同的原边电路，各原边电路间互不影响。原边线圈通过控制开关决定是否工作，控制开关的闭合和断开可以手动调节，可根据负载的不同需要灵活地调整发射端的输出功率。

当控制开关闭合，该控制开关所在原边电路导通，电流依次通过整流电路、逆变电路和谐振补偿电路后到达发射线圈，发射线圈工作，发出电磁波。因为电磁感应，电磁波在接收线圈中感应出电动势和电流，接收线圈感应的电能通过接收电路提供给负载。

使用时，发射端封装于充电平台内，充电平台外观类似电磁炉，引出发射端控制开关。当负载需要充电时，将负载置于充电平台上，根据负载所需功率大小手动调节控制开关以获得合适的发射功率。接收端设置在负载底部，且线圈要绕在导磁柱靠近负载最底部的那端，这样将负载置于充电平台上充电时，发射端和接收端的线圈能尽可能靠近，从而可提高传输效率。

当接收端从充电平台上接收了电能，通过负载内部功率调节器作用后给负载进行稳定的充电，实现无线电能的传输。

Claims (7)

1.    多发射端单接收端的无线充电装置，为磁耦合谐振式无线充电装置，其特征在于：

包括多路发射端和接收端，其中：

发射端包括由若干发射线圈构成的发射线圈组和发射电路，各发射线圈分别连接一发射电路构成相并联的多路发射端，各路发射端中均串联有控制开关；

接收端包括相连接的接收线圈和接收电路。

2.如权利要求1所述的多发射端单接收端的无线充电装置，其特征在于：

所述的发射电路包括整流逆变电路和谐振补偿电路，各路发射端包括依次相连的控制开关、整流逆变电路、谐振补偿电路、发射线圈。

3.如权利要求1所述的多发射端单接收端的无线充电装置，其特征在于：

所述的发射线圈组由底座、置于底座上的若干导磁柱及绕于导磁柱顶端的平板螺线型线圈构成，线圈呈现与水平面平行的平面圆，且与导磁柱垂直；所有线圈的大小和结构均相同，且所有线圈均保持在同一水平面。

4.如权利要求3所述的多发射端单接收端的无线充电装置，其特征在于：

所述的线圈与其周围线圈均保持即将接触的状态。

5.如权利要求4所述的多发射端单接收端的无线充电装置，其特征在于：

所述的若干导磁柱构成不少于2个的同心圆，同心圆圆心处还设有一导磁柱，相邻同心圆半径差相等，同一同心圆上相邻导磁柱间弧长相等。

6.如权利要求4所述的多发射端单接收端的无线充电装置，其特征在于：

针对同一同心圆上各发射线圈所在发射端，引出其控制开关并串接一总控制开关。

7.如权利要求1所述的多发射端单接收端的无线充电装置，其特征在于：

所述的接收线圈由导磁柱及绕于导磁柱端头的平板螺线型线圈构成，线圈呈现与水平面平行的平面圆，且与导磁柱垂直。

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