CN110247463A - 无线充电*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无线充电***，涉及无线电能传送技术领域。包括圆环形无线能量发射装置，弧形无线能量接收装置和控制模块；无线电能发射装置包括电源模块，电磁耦合模块；无线电能接收装置包括接收线圈，电能转换模块；无线电能充电控制装置包括检测模块，控制模块，启动模块，反馈模块。弧形无线能量接收装置包括：弧形有槽式屏蔽结构和多个无线能量接收线圈、电能转换模块。本发明可提供多个充电装置进行同时充电，解决有多个接收和发射线圈同时进行充电时的电磁干扰的问题，具有大大减少了电能浪费、充电效率高、操作简单、方便和用途广泛的特点。
Description
技术领域
本发明涉及无线电能传送技术领域。
背景技术
磁耦合谐振式无线电能传输作为一种新型电能传输方式，其传输效率更高， 更容易实现，因此无线传输技术(Wireless Power Transfer)以其安全性和方 便性在电动汽车充电、医疗器械、水下设备电源等领域得到了广泛的关注。
无线充电技术现已经研究了可实现全空间无线电能传输的旋转发射线圈无 线电能传输***。但是，现有技术存在的给装置外壳存在磁屏蔽材料但并非全 封闭结构的物体进行充电时充电设备传送效率低以至造成大量能源浪费，而且 在进行多个物体，多个线圈充电的过程中，由于线圈过多而导致互相之间存在 的磁干扰的现象，而且存在不能有效控制多个接收和发射线圈之间准确充电的 问题，使传输效率有所降低，所以在多个线圈之间进行有效磁屏蔽的设计就显 得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供无线充电***，主要解决现有技术存在的给装置外 壳存在磁屏蔽材料但并非全封闭结构的物体进行充电时充电设备传送效率低以 至造成大量能源浪费，而且在进行多个物体，多个线圈充电的过程中，由于线 圈过多而存在的磁干扰现象，本发明可以有效的解决以上问题。具有大大减少 了电能浪费、充电效率高、操作简单、方便和用途广泛的特点。
为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：无线充电***，其特征在 于，包括圆环形无线能量发射装置，弧形无线能量接收装置和控制模块；
所述圆环形无线电能发射装置包括：电源模块、若干个无线能量双发射线 圈和圆环形有槽式屏蔽结构；圆环形有槽式屏蔽结构在圆环内侧布有若干开槽， 槽内放置无线能量发射线圈，槽外屏蔽减少了发射线圈之间的磁场能量干扰， 只能通过与环面垂直方向向环内进行能量传输；电源模块为圆环形无线电能发 射装置供电；所述无线能量双发射线圈，包括并排的双线圈，其中一个为与电 源连接的电源线圈,另一个为与电源线圈发生谐振称为中继线圈，双线圈均与集 总电容相连，各自构成谐振回路，分别和接收线圈发生强磁谐振；
所述弧形无线能量接收装置包括：弧形有槽式屏蔽结构和若干个无线能量 接收线圈、位置检测模块、电能转换模块；弧形有槽式屏蔽结构，在弧形的内 侧部开卡槽，卡槽屏蔽了接收线圈在其他角度的电磁耦合，只能通过与环面垂 直方向对环内进行能量接收；可以随时调整接收线圈的位置使充电效率带到最 大化；位置检测模块用于确定弧形无线能量接收装置的位置，检测弧形无线能 量接收装置的接收线圈和与它垂直位置的无线能量发射线圈的位置信息，发送 到主控模块；电能转换模块放置在接收线圈和充电电池之间，将所述感应到无 线能量接收线圈的电动势转化为可供电池充电的电能；所述位置检测模块能装 于被充电装置内，它给予主控模块的信号传输为无线信号传输；
所述弧形无线能量接收装置的个数与被充电装置的个数相对应；
所述控制模块包括：主控模块和启动模块；所述主控模块用于将接收到的 位置传感器的位置信息数据进行读取，并根据所述位置信息确定所述无线充电 接收端的位置，然后给予启动信号到启动模块，通过控制启动模块，使高频逆 变电路将直流电压转换为交流电压，***通过升压网络提高电压，为耦合发射 线圈供电，给弧形无线能量接收装置进行无线充电。
进一步的，所述的圆环形无线电能发射装置还包括信号灯，所述信号灯安 装在圆环形有槽式屏蔽结构上，每个双发射线圈右侧都有一个对应的信号灯， 当信号灯所在的双发射线圈进行无线传输时信号灯开启绿色信号指示，当双发 射线圈不在进行无线传输时信号灯停止指示。
优选的，所述的弧形有槽式屏蔽结构的弧形长度，在四分之一圆环与四分 之三圆环之间。
优选的，所述的弧形的内侧部开有2个卡槽。
优选的，在圆环形有槽式屏蔽结构在圆环内侧布有的若干开槽，在圆周均 布。
优选的，所述圆环形有槽式屏蔽结构在圆环内侧布有若干开槽的数量以偶 数的倍数叠加。
优选的，所述圆环形有槽式屏蔽结构材质为铁镍合金。
优选的，所述无线能量双发射线圈在每个槽内前后放置，线圈中心与圆环 中心的连线垂直于线圈平面。
优选的，所述弧形无线能量接收装置的位置可以据被充电装置的需要进行 移动或旋转。
优选的，所述被充电装置为1-4个液质悬浮式球形电机，在每个液质悬浮 式球形电机内部放置一个弧形无线能量接收装置，对液质悬浮式球形电机充电。
本发明的积极效果是：本发明主要解决现有技术存在的给装置外壳存在磁屏 蔽材料但并非全封闭结构的物体进行充电时充电设备传送效率低以至造成大量 能源浪费，而且在进行多个物体，多个线圈充电的过程中，由于线圈过多而存 在的磁干扰现象。具有大大减少了电能浪费、充电效率高、操作简单、方便和 用途广泛的特点。本发明可提供多个充电装置进行同时充电。
本发明避免了拆卸装置内部电池进行充电的麻烦，在多自由度运动装置旋 转过程中也避免了外接线不方便的问题，设计的无线电能接受装置提高了充电 的效率和减少了电能损耗，减少了多个充电装置在空间多角度无线传输时的相 互之间的电磁干扰，双发射线圈结构增大了传输距离还能够同时提高效率和负 载功率。本发明尤其适用于无线电能向多个非磁屏蔽材料制成的运动装置，或 向由金属材料或由非磁屏蔽材料制成的非密闭空间的内部传送，其中包括多自 由度运动电机的无线电能充电；既可为运动中的运动装置充电，又可用于蓄电 池的充电。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技 术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅 仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳 动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例的结构及流程示意图。
图2为图1的偏移角示意图。
图3为加载多个空间运动充电装置时的充电状态示意图。
图4为图3的一个剖视图。
图5无线传输装置磁耦合谐振电路。
图6为弧形有槽式屏蔽结构的示意图。
图7为图6的俯视图。
图8为圆环形无线电能发射装置单个槽结构侧视示意图。
图9为图1圆环形无线电能发射装置的侧视示意图。
图10为图1圆环形无线电能发射装置侧面剖视图。
图11为装有弧形无线能量接收装置的球形电机正视图。
图12为图11的侧视图。
图13为各信号模块的结构传递示意图。
图14为实施例的LC双边式无线电能传输电路图。
图中各标号含义：1—圆环形有槽式屏蔽结构，2—中继线圈，3—电源线圈， 4—信号灯，5—弧形有槽式屏蔽结构，6—接收线圈。
具体实施方式
附图仅用于对示例进行说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明 本实施例，附图中某些部件可能会存在省略、放大或缩小，对本专业的人员来 说附图中存在的省略、放大或缩小是可以理解的。以下结合附图，对本专利进 行详细说明。
作为本发明的一个具体实施方式，本发明采用的技术方案是：无线充电系 统，其特征在于，包括圆环形无线能量发射装置，弧形无线能量接收装置和控 制模块；
所述圆环形无线电能发射装置包括：电源模块、若干个无线能量双发射线 圈和圆环形有槽式屏蔽结构；圆环形有槽式屏蔽结构在圆环内侧布有若干开槽， 槽内放置无线能量发射线圈，槽外屏蔽减少了发射线圈之间的磁场能量干扰， 只能通过与环面垂直方向向环内进行能量传输；电源模块为圆环形无线电能发 射装置供电；所述无线能量双发射线圈，包括并排的双线圈，其中一个为与电 源连接的电源线圈,另一个为与电源线圈发生谐振称为中继线圈，双线圈均与集 总电容相连，各自构成谐振回路，分别和接收线圈发生强磁谐振；
所述弧形无线能量接收装置包括：弧形有槽式屏蔽结构和若干个无线能量 接收线圈、位置检测模块、电能转换模块；弧形有槽式屏蔽结构，在弧形的内 侧部开卡槽，卡槽屏蔽了接收线圈在其他角度的电磁耦合，只能通过与环面垂 直方向对环内进行能量接收；可以随时调整接收线圈的位置使充电效率带到最 大化；位置检测模块用于确定弧形无线能量接收装置的位置，检测弧形无线能 量接收装置的接收线圈和与它垂直位置的无线能量发射线圈的位置信息，发送 到主控模块；电能转换模块放置在接收线圈和充电电池之间，将所述感应到无 线能量接收线圈的电动势转化为可供电池充电的电能；所述位置检测模块能装 于被充电装置内，它给予主控模块的信号传输为无线信号传输；
所述弧形无线能量接收装置的个数与被充电装置的个数相对应；
所述控制模块包括：主控模块和启动模块；所述主控模块用于将接收到的 位置传感器的位置信息数据进行读取，并根据所述位置信息确定所述无线充电 接收端的位置，然后给予启动信号到启动模块，通过控制启动模块，使高频逆 变电路将直流电压转换为交流电压，***通过升压网络提高电压，为耦合发射 线圈供电，给弧形无线能量接收装置进行无线充电。
本发明主要解决现有技术存在的给装置外壳存在磁屏蔽材料但并非全封闭 结构的物体进行充电时充电设备传送效率低以至造成大量能源浪费及多个线圈 充电的过程中，线圈过多而存在的磁干扰现象。具有大大减少了电能浪费、充 电效率高、操作简单、方便和用途广泛的特点。
作为本发明的一个具体实施方式，进一步的，所述的圆环形无线电能发射 装置还包括信号灯，所述信号灯安装在圆环形有槽式屏蔽结构上，每个双发射 线圈右侧都有一个对应的信号灯，当信号灯所在的双发射线圈进行无线传输时 信号灯开启绿色信号指示，当双发射线圈不在进行无线传输时信号灯停止指示。
作为本发明的一个具体实施方式，优选的，所述的弧形有槽式屏蔽结构的 弧形长度，在四分之一圆环与四分之三圆环之间。
作为本发明的一个具体实施方式，优选的，所述的弧形的内侧部开有2个 卡槽。
作为本发明的一个具体实施方式，优选的，在圆环形有槽式屏蔽结构在圆 环内侧布有的若干开槽，在圆周均布。
作为本发明的一个具体实施方式，优选的，所述圆环形有槽式屏蔽结构在 圆环内侧布有若干开槽的数量以偶数的倍数叠加。
作为本发明的一个具体实施方式，优选的，所述圆环形有槽式屏蔽结构材 质为铁镍合金。
作为本发明的一个具体实施方式，优选的，所述无线能量双发射线圈在每 个槽内前后放置，线圈中心与圆环中心的连线垂直于线圈平面。
作为本发明的一个具体实施方式，优选的，所述弧形无线能量接收装置的 位置可以据被充电装置的需要进行移动或旋转。
作为本发明的一个具体实施方式，优选的，所述被充电装置为1-4个液质 悬浮式球形电机，在每个液质悬浮式球形电机内部放置一个弧形无线能量接收 装置，对液质悬浮式球形电机充电。
作为本发明的一个具体实施方式，以下作进一步说明：
请参阅图1-图10，作为本发明的一个具体实施方式，本发明采用的圆环形 无线电能发射装置为内侧开槽的整个圆环，圆环形无线电能发射装置为内侧开 槽的整个圆环，其中内环直径为30厘米，外环直径为38厘米。它的材料是由 铁镍合金制成，这种材料可以很好的起到电磁屏蔽的作用，而且此发射装置可 以清楚的由图12看出其为实心的材质所制成，它的大小和尺寸最佳适合放置4 个多自由度球形电机。
圆环形有槽式屏蔽结构在圆环内侧开槽，槽内放置无线能量发射线圈。槽 的数量是以偶数形式成倍叠加，本次设计了8个槽式结构也可更多或少，由于 本装置是给予多个无线充电装置进行充电，存在多个发射线圈，为了减少发射 线圈之间的磁场能量干扰，卡槽的设定屏蔽了发射线圈在其他角度的电磁耦合， 只能通过垂直方向进行能量传输，卡槽屏蔽了发射线圈在其他角度的电磁耦合， 只能通过垂直方向进行能量传输。卡槽的设置与偶数倍的槽数可有效降低发射 线圈之间的磁场能量干扰。
本次使用的球形电机结构尺寸为，定子球壳外径为6cm，定子球壳内径为 5.8cm，大范围运动永磁体外径为5.3cm，大范围运动永磁体内径为4.3cm，油 膜厚度为0.3cm，球壳厚度为0.2cm。本次的球形电机为转子内部中空结构可以 有效的放置该装置的无线能量接收结构，具体实施如图14所示。
圆环形无线能量发射装置包括：电源模块、多个无线能量双发射线圈2,3、 圆环形有槽式屏蔽结构1、信号灯4、主控模块、启动模块；其中，电源模块为 各个模块提供电能，并与多个无线能量双发射线圈2,3相连接，无线能量双发 射线圈2,3将交流电信号转化为一定范围内的电磁场通过谐振发送给无线能量 接收线圈6由图12可以清楚的看见发射装置为每一组无线能量双发射线圈2,3 都开设了槽。槽的高度略低于发射线圈的高度，槽的宽度略大于线圈的直径， 槽的后面是有一个大约3,4厘米的厚度的，这样可以有效的屏蔽发射线圈向后 面进行无线电能传输，每个槽的两侧是有环形的柱体实心结构进行每个槽与槽 之间的磁屏蔽。这样的结构只能够使发射线圈向圆环的中心发射电磁能量。信 号灯4与双发射线圈2,3连接，每个信号灯4与一个无线能量双发射线圈2,3 相连，用来显示充电状态，当信号灯4显示绿色时，代表与该信号灯4相连的 无线能量双发射线圈2,3正在进行无线能量传输；当信号灯4显示红色时，代 表与该信号灯4相连的无线能量双发射线圈2,3未进行无线能量传输。圆环形 有槽式屏蔽结构1为一完整圆环，该结构由磁屏蔽材料制成，环内开若干槽， 且槽与槽之间间隔相同角度，每个槽内均放置一个无线能量双发射线圈2,3。信号灯安装在圆环形有槽式屏蔽结构上，每个双发射线圈右侧都有一个对应的 信号灯；信号灯进行多个设置的原因是由于其存在多个双发射线圈，可以更好 的让用户知道多个双发射线圈的工作状态，其设置的规律和方法适用于本次的 充电结构。
弧形无线能量接收装置包括：弧形有槽式屏蔽结构5、多个无线能量接收 线圈6、电能转换模块；其中，弧形有槽式屏蔽结构为一有缺口圆环，缺口大 小任意，在环内侧开若干槽，且槽与槽之间间隔相同角度，每个槽内均放置一 个无线能量接收线圈6。无线能量接收线圈6放置在弧形有槽式屏蔽结构(5)槽 内，用于接收无线能量双发射线圈2,3发射的能量。电能转换模块与接收线圈 6和电池相连，用于将无线能量接收线圈6接收到的能量转化为可供电池充电 的电能。该弧形无线能量接收装置形状并非整个环形的一半，可根据实际充电 需要选择不同大小，一般在四分之一圆环与四分之三圆环之间，半圆环的外径 小于2cm。半环内部开槽，槽的长度为1cm，宽与圆环直径相同，深度为0.5cm。 多个无线能量接收线圈接收无线能量发射线圈发射的电能，其经过整流滤波成 负载所需的直流电压；圆环形无线电能发射装置环内放置受电电机，在每个电 机内部放置一个弧形无线能量接收装置，可根据受电电机大小给任意个电机充 电。
整个弧形无线能量接收装置放在电机转子内壁，且可随电机转子一同旋转。
位置检测模块安装在弧形无线能量接收装置中，位置检测模块用于确定所 述弧形无线能量接收装置的位置，检测弧形无线能量接收装置的接收线圈6和 与它垂直位置的无线能量发射线圈2,3的位置信息，发送到主控模块；
其检测特殊性在于由于弧形无线能量接收装置的特殊，需要检测其的具***置进行更好的和具有充电效率最高位置的发射线圈，进行有效的位置信息的提供， 位置检测装置的传输是进行在电机内部所以也是进行无线信号传输。
本实施例通过检测确定所述弧形无线能量接收装置的位置，检测弧形无线 能量接收装置的接收线圈6和与它垂直位置的无线能量发射线圈2,3的位置信 息，确定了最佳的充电位置，按照对应受电电机的最佳充电位置进行充电,有效 提高了充电效率。
该无线充电***在外观上为圆环形，受电电机放置在该圆环内部，且可放 置多个受电电机。受电电机转子内壁放置该无线充电***的弧形无线能量接收 装置。
所述电源模块输入端连接标准市电(民用、商用等)，例如，50Hz/60Hz， 220V，无线能量发射装置将输入的交流电力或者直流电力转换为一定范围内辐 射的电磁场，并通过该装置内的发射线圈进行电磁场的发射。
图5所示，本发明的LC谐振电路可为串联方式和并联方式，可以分为四种 谐振拓扑结构，一次侧、二次侧都接入串联电容进行补偿，称为S-S补偿方式。 一次侧串联电容、二次侧并联电容进行补偿，称为S-P补偿。一次侧并联电容、 二次侧串联电容进行补偿，称为P-S补偿方式。一次侧、二次侧都并联电容进 行补偿，称为P-P补偿方式。
所述圆环形无线电能发射平台环内开槽，且槽与槽之间间隔相同角度，可 实现无线电能多方位发射。数量是以偶数的倍数叠加。所述发射平台由磁屏蔽 材料制成；
所述无线能量双发射线圈2,3放置在圆环形无线能量发射平台槽内，具体 放置方法为：每个槽内前后放置两个线圈，线圈中心与圆环中心的连线垂直于 线圈平面放置。此放置方法可明显提高无线电能传输效率。所述环形无线能量 接收装置位于充电装置内表面，且可以随着充电需要进行移动或旋转。所述环 形无线电能接收平台环内开槽，且槽与槽之间间隔相同角度，可实现无线电能 的多角度接收；所述无线能量接收线圈6放置在环形无线能量接收平台槽内；
圆环形无线能量发射装置包括：电源模块、多个无线能量双发射线圈2，3、 圆环形有槽式屏蔽结构1、信号灯4、主控模块、启动模块；多个无线能量双发 射线圈2,3与信号灯4相连，当信号灯4所在的双发射线圈2,3进行无线传输 时信号灯4开启绿色信号指示，当双发射线圈2,3不在进行无线传输时信号灯 4停止指示；主控模块用于将接收到的位置传感器的位置信息数据进行读取， 并根据所述位置信息确定所述无线充电接收端的位置，然后给予启动信号到启 动模块，使启动模块将启动信息发送到需要发射能量的充电线圈，进行充电； 基于本结构的特殊点，其控制模块在于对多个发射和接收线圈有效的给予启动 模块进行充电的指示信号，对于在充电工程中不需要进行放电的线圈进行不给 予启动信号特殊的处理，无线能量主控模块包括，通过控制启动模块，如图所 示使高频逆变电路将直流电压转换为交流电压，***通过升压网络提高电压， 为耦合发射线圈供电；
弧形无线能量接收装置包括：弧形有槽式屏蔽结构5、多个无线能量接收 线圈6、电能转换模块；弧形无线能量接收装置中包括由电机控制的无线能量 接收线圈6；
位置检测模块安装在弧形无线能量接收装置中，位置检测模块用于确定所 述弧形无线能量接收装置的位置，检测弧形无线能量接收装置的接收线圈6和 与它垂直位置的无线能量发射线圈2,3的位置信息，发送到主控模块。本次的 信号传输***因为只有位置检测模块在电机内部所以仅它给予主控模块的信号 传输为无线信号传输，主控模块和启动模块都在电机外部的圆环形无线能量发 射装置处所以不涉及无线传输信号设计。再次我们可以选用nRF2401是单片射 频收发芯片，工作于2.4～2.5GHz ISM频段，其适用于多种无线通信的场合， 如无线数据传输***、无线鼠标、遥控开锁、遥控玩具等。
本无线能量双发射线圈，有别于其他一般的空间式无线传输发射线圈，它 是由双线圈并排组成的一组发射线圈，其安装在圆环形无线电能发射装置设定 的卡槽处，槽的长度为4cm，宽与圆环直径相同，深度为3cm，双线圈结构的优 点相比于传统的单一发射线圈其优点很明显。双线圈结构不仅可以增加能量的 传输路径，增大传输距离，改进后的双线圈线圈结构，一个与电源连接称为电 源线圈,一个与电源线圈发生谐振称为中继线圈均与集总电容相连，各自构成了 谐振回路，分别和接收线圈发生强磁谐振。两个发射线圈均与接收线圈发生谐 振的结构不仅可以增加能量的传输路径，增大传输距离还能够同时提高效率和 负载功率；在此结构中，调节双线圈线圈和接受线圈的电容值到合适的值可以 将***的频率f0调整到与工作谐振频率一致。
圆环形有槽式屏蔽结构1在圆环内侧开槽，卡槽屏蔽了发射线圈在其他角 度的电磁耦合，只能通过垂直方向进行能量传输。卡槽的设置与偶数倍的槽数 可有效降低发射线圈之间的磁场能量干扰，槽内放置无线能量发射线圈2,3。 槽的数量是以偶数形式成倍叠加，本次设计了8个槽式结构也可更多或少，由 于本装置是给予多个无线充电装置进行充电，存在多个双发射线圈2,3，为了 减少发射线圈之间的磁场能量干扰，卡槽的设定屏蔽了发射线圈在其他角度的 电磁耦合，只能通过垂直方向进行能量传输；
弧形有槽式屏蔽结构5槽内放置无线能量接收线圈6。该弧形有槽式屏蔽 结构形状并非整个环形的一半，可根据实际充电需要选择不同大小，大小一般 在四分之一圆环与四分之三圆环之间。槽的数量是以偶数形式成倍叠加，本次 设计了两个槽式结构也可更多，由于本装置设置的是给予多个无线充电装置进 行充电，多个装置之间存在多个接收线圈6，为了减少多个接收装置的接收线 圈6之间的磁场能量干扰，卡槽的设定屏蔽了发射线圈在其他角度的电磁耦合， 只能通过垂直方向进行能量接收。由于单个充电装置的外壳存在磁屏蔽材料， 但是会有空隙的存在，由于单个弧形无线能量中存在多个无线能量接收装置， 所以可以随时调整接收线圈的位置使充电效率带到最大化。设置的弧形有槽式 屏蔽结构也避免了单个弧形无线能量接收装置内，多个无线能量接收线圈6的 电磁干扰。磁屏蔽作用原理是指把磁导率不同的两种介质放到磁场中，在它们 的交界面上磁场要发生突变，这时磁感应强度B的大小和方向都要发生变化， 也就是说，引起了磁感线的折射；
多个无线能量接收线圈接收无线能量发射线圈发射的电能，如图14所示其 经过整流滤波成负载所需的直流电压。
环形无线电能发射装置环内放置受电电机，在每个电机内部放置一个弧形 无线能量接收装置，可根据受电电机大小给任意个电机充电，或蓄电池充电。
以上未述及部分本领域技术人员均能实施。
以上所述，为本次的实施方案，本次就多自由度球形电机作为案例详细做 了实施计划，但本发明不仅局限于球形电机的使用，对于圆周分布式无线能量 接收装置，本次就一种可以对多个充电装置进行无线能量传输的装置做了详细 的实施计划。
上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，尽管参照前述实施 例对本发明进行了详细说明，对于本领域的技术人员来说，依然可以在不脱离 本发明原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述方案进行变化、修改， 或者对其中部分技术特征进行等同替换、改进等。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 (10)
1.无线充电***，其特征在于，包括圆环形无线能量发射装置，弧形无线能量接收装置和控制模块；
所述圆环形无线电能发射装置包括：电源模块、若干个无线能量双发射线圈和圆环形有槽式屏蔽结构；圆环形有槽式屏蔽结构在圆环内侧布有若干开槽，槽内放置无线能量发射线圈，槽外屏蔽减少了发射线圈之间的磁场能量干扰，只能通过与环面垂直方向向环内进行能量传输；电源模块为圆环形无线电能发射装置供电；所述无线能量双发射线圈，包括并排的双线圈，其中一个为与电源连接的电源线圈,另一个为与电源线圈发生谐振称为中继线圈，双线圈均与集总电容相连，各自构成谐振回路，分别和接收线圈发生强磁谐振；
所述弧形无线能量接收装置包括：弧形有槽式屏蔽结构和若干个无线能量接收线圈、位置检测模块、电能转换模块；弧形有槽式屏蔽结构，在弧形的内侧部开卡槽，卡槽屏蔽了接收线圈在其他角度的电磁耦合，只能通过与环面垂直方向对环内进行能量接收；可以随时调整接收线圈的位置使充电效率带到最大化；位置检测模块用于确定弧形无线能量接收装置的位置，检测弧形无线能量接收装置的接收线圈和与它垂直位置的无线能量发射线圈的位置信息，发送到主控模块；电能转换模块放置在接收线圈和充电电池之间，将所述感应到无线能量接收线圈的电动势转化为可供电池充电的电能；所述位置检测模块能装于被充电装置内，它给予主控模块的信号传输为无线信号传输；
所述弧形无线能量接收装置的个数与被充电装置的个数相对应；
所述控制模块包括：主控模块和启动模块；所述主控模块用于将接收到的位置传感器的位置信息数据进行读取，并根据所述位置信息确定所述无线充电接收端的位置，然后给予启动信号到启动模块，通过控制启动模块，使高频逆变电路将直流电压转换为交流电压，***通过升压网络提高电压，为耦合发射线圈供电，给弧形无线能量接收装置进行无线充电。
2.如权利要求1所述的无线充电***，其特征在于，圆环形无线电能发射装置还包括信号灯，所述信号灯安装在圆环形有槽式屏蔽结构上，每个双发射线圈右侧都有一个对应的信号灯，当信号灯所在的双发射线圈进行无线传输时信号灯开启绿色信号指示，当双发射线圈不在进行无线传输时信号灯停止指示。
3.如权利要求1所述的无线充电***，其特征在于，弧形有槽式屏蔽结构的弧形长度，在四分之一圆环与四分之三圆环之间。
4.如权利要求1所述的无线充电***，其特征在于，弧形有槽式屏蔽结构，在弧形的内侧部开有2个卡槽。
5.如权利要求1所述的无线充电***，其特征在于圆环形有槽式屏蔽结构在圆环内侧布有的若干开槽，在圆周均布。
6.如权利要求5所述的无线充电***，其特征在于，所述槽的数量以偶数的倍数叠加。
7.如权利要求5所述的无线充电***，其特征在于，所述圆环形有槽式屏蔽结构材质为铁镍合金。
8.如权利要求1所述的无线能量发射线圈，其特征在于，所述所述无线能量双发射线圈在每个槽内前后放置，线圈中心与圆环中心的连线垂直于线圈平面。
9.如权利要求1所述的无线充电***，其特征在于，所述弧形无线能量接收装置的位置可以据被充电装置的需要进行移动或旋转。
10.如权利要求1-9中任一项所述的无线充电***，其特征在于，所述被充电装置为1-4个液质悬浮式球形电机，在每个液质悬浮式球形电机内部放置一个弧形无线能量接收装置，对液质悬浮式球形电机充电。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114217153A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-03-22 | 西南交通大学 | 一种包围式高速动态无线供电***模拟实验装置 |
| CN114545109A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-05-27 | 西南交通大学 | 开放式高速动态无线供电***综合实验平台 |
| TWI811918B (zh) * | 2021-12-27 | 2023-08-11 | 宏碁股份有限公司 | 無線充電裝置 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102611215A (zh) * | 2012-04-10 | 2012-07-25 | 海尔集团公司 | 无线电能发射装置及无线充电*** |
| CN104753107A (zh) * | 2013-12-30 | 2015-07-01 | 致伸科技股份有限公司 | 无线充电传输装置 |
| CN205004794U (zh) * | 2015-09-25 | 2016-01-27 | 南昌理工学院 | 磁耦合电能无线传输充电装置 |
| CN106685629A (zh) * | 2016-10-20 | 2017-05-17 | 清华大学 | 基于虚拟旋转天线的电磁波轨道角动量接收*** |
| CN207367221U (zh) * | 2017-11-02 | 2018-05-15 | 河北科技大学 | 一种无线便携式数据采集器 |
| CN108736582A (zh) * | 2018-08-07 | 2018-11-02 | 成都斯普奥汀科技有限公司 | 一种多线圈交叉阵列式无线电能传输***收发线圈结构 |
| CN108766744A (zh) * | 2018-07-24 | 2018-11-06 | 成都斯普奥汀科技有限公司 | 一种基于磁谐振耦合无线电能传输***的收发线圈结构 |
-
2019
- 2019-05-06 CN CN201910371865.1A patent/CN110247463B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102611215A (zh) * | 2012-04-10 | 2012-07-25 | 海尔集团公司 | 无线电能发射装置及无线充电*** |
| CN104753107A (zh) * | 2013-12-30 | 2015-07-01 | 致伸科技股份有限公司 | 无线充电传输装置 |
| CN205004794U (zh) * | 2015-09-25 | 2016-01-27 | 南昌理工学院 | 磁耦合电能无线传输充电装置 |
| CN106685629A (zh) * | 2016-10-20 | 2017-05-17 | 清华大学 | 基于虚拟旋转天线的电磁波轨道角动量接收*** |
| CN207367221U (zh) * | 2017-11-02 | 2018-05-15 | 河北科技大学 | 一种无线便携式数据采集器 |
| CN108766744A (zh) * | 2018-07-24 | 2018-11-06 | 成都斯普奥汀科技有限公司 | 一种基于磁谐振耦合无线电能传输***的收发线圈结构 |
| CN108736582A (zh) * | 2018-08-07 | 2018-11-02 | 成都斯普奥汀科技有限公司 | 一种多线圈交叉阵列式无线电能传输***收发线圈结构 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| ZE LI: "Wireless charging system based on substation inspection robot", 《THE 9TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON MODELLING, IDENTIFICATION AND CONTROL》 * |
| 任志山等: "可无线充电的锂电池矿灯设计", 《工矿自动化》 * |
| 李争等: "基于电场感应的水下无线电力传输", 《河北科技大学学报》 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114217153A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-03-22 | 西南交通大学 | 一种包围式高速动态无线供电***模拟实验装置 |
| CN114545109A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-05-27 | 西南交通大学 | 开放式高速动态无线供电***综合实验平台 |
| CN114217153B (zh) * | 2021-12-14 | 2022-09-02 | 西南交通大学 | 一种包围式高速动态无线供电***模拟实验装置 |
| CN114545109B (zh) * | 2021-12-14 | 2023-12-01 | 西南交通大学 | 开放式高速动态无线供电***综合实验平台 |
| TWI811918B (zh) * | 2021-12-27 | 2023-08-11 | 宏碁股份有限公司 | 無線充電裝置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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