CN206727695U - 一种非接触式无线手机充电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种非接触式无线手机充电装置，包括无线手机充电壳以及通过无线电能传输技术连接的无线发射端；无线手机充电壳包括具有一开口的壳体、壳体内具有容纳腔、容纳腔内设置有无线充电接收装置以及与所述无线充电接收装置的输出端连接的可推拉充电接头，可推拉充电接头包括金属底座以及与所述金属底座连接的插头，金属底座与所述壳体的开口相配合形成一个完整的围壁；无线发射端包括外壳以及位于所述外壳内的无线充电发射装置，无线充电发射装置包括相连接的电源变换模块和发射线圈与增强线圈组成的磁耦合共振模块。本实用新型解决了手机无线充电效率低且充电范围小，以及目前手机无线充电普适性差的问题。

Description

一种非接触式无线手机充电装置

技术领域

本实用新型涉及一种无线充电装置，具体涉及一种非接触式无线手机充电装置。

背景技术

目前手机最普遍的充电方式是有线充电，比较前卫的是接触式的无线充电。而这两种技术相比于我们的无线充电来说，使用的空间受到线的局限；接触式无线充电，虽在一定程度上提供了便利，但是要求在手机内部配置线圈及充电设备，因此在国内还不能普及推广；当前手机无线充电采取的方案多是通过两个线圈(分别为发射线圈与接收线圈)电磁感应的方式进行无线传能，接收线圈放置于手机内部，然而手机的尺寸限制了接收线圈的半径及匝数，导致两线圈间的耦合系数较小，只有将手机正对且接触无线充电器才能提高传能效率。且鉴于目前市场上通用的手机内均未配置接收线圈，若要实现无线充电功能，还需对手机进行二次加工，这导致了目前手机无线充电的普适性差。

无线充电手机壳装置恰好解决了这些问题，只要提供发射端，就可以在一个较大的空间范围里进行无线充电，并可以实现一对多(即一个发射端对多个接收端进行传能充电)充电。就目前来看，无线充电手机壳装置需要担心的问题就是其效率不稳定，一对多充电会使单个手机充电效率下降，离发射端太远也会使效率下降，提高效率稳定充电的改善方法有待进一步研究。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种非接触式无线手机充电装置，以解决手机无线充电效率低且充电范围小，以及目前手机无线充电普适性差的问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种非接触式无线手机充电装置，包括无线手机充电壳以及通过无线电能传输技术连接的无线发射端；

所述无线手机充电壳包括具有一开口的壳体、所述壳体内具有容纳腔、所述容纳腔内设置有无线充电接收装置以及与所述无线充电接收装置的输出端连接的可推拉充电接头，所述可推拉充电接头包括金属底座以及与所述金属底座连接的插头，所述金属底座与所述壳体的开口相配合形成一个完整的围壁；

所述无线发射端包括外壳以及位于所述外壳内的无线充电发射装置，所述无线充电发射装置包括相连接的电源变换模块和发射线圈与增强线圈组成的磁耦合共振模块。

本实用新型的有益效果是：通过在无线发射端的增强线圈提高了中远距离(大于10cm)无线传能的效率，同时该实用新型将无线充电接收装置与手机壳合二为一，减少了成本，解决了目前手机无线充电普适性差的问题。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述插头为USB插头或Lighting插头。

进一步，所述无线充电接收装置包括相连接的无线充电接收线圈组件和充电模块。

进一步，所述无线充电接收线圈组件包括串联谐振电容和接收线圈。

进一步，所述发射线圈与增强线圈组成的磁耦合共振模块和所述无线充电接收线圈组件组成三线圈无线传能结构，所述发射线圈与增强线圈同轴且位于同一平面。

采用上述进一步方案的有益效果是：该模块实现了电能的中远距离高效无线传输，方便于发射端的安放及运输。

附图说明

图1为本实用新型无线手机充电壳主视图；

图2为本实用新型无线手机充电壳立体图；

图3为本实用新型无线发射端主视图；

图4为本实用新型无线发射端立体图。

图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、充电模块，2、无线充电接收线圈组件，3、可推拉充电接头，4、壳体，5、电源变换模块，6、发射线圈与增强线圈组成的磁耦合共振模块，7、外壳，8、容纳腔。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

当前手机无线充电采取的方案多是通过两个线圈(分别为发射线圈与接收线圈)电磁感应的方式进行无线传能，接收线圈放置于手机内部，然而手机的尺寸限制了接收线圈的半径及匝数，导致两线圈间的耦合系数较小，只有将手机正对且接触无线充电器才能提高传能效率。且鉴于目前市场上通用的手机内均未配置接收线圈，若要实现无线充电功能，还需对手机进行二次加工，这导致了目前手机无线充电的普适性差。

如图1所示，本实用新型提出了一种非接触式无线手机充电装置，包括无线手机充电壳以及通过无线电能传输技术连接的无线发射端；无线手机充电壳包括具有一开口的壳体4、壳体4内具有容纳腔8、容纳腔8内设置有无线充电接收装置以及与无线充电接收装置的输出端连接的可推拉充电接头3，可推拉充电接头包括金属底座以及与所述金属底座连接的插头，金属底座与壳体的开口相配合形成一个完整的围壁。

无线充电接收装置包括：相连接的无线充电接收线圈组件2和充电模块1。其中，无线充电接收线圈组件2包括串联谐振电容和接收线圈，线圈半径和匝数据手机壳型号的不同而变化，作用是接收从发射端传递过来的能量，并将电流送给充电模块1，充电模块1包括相连接的整流电路和充电电路，整流电路将线圈中的交流电整流为直流电，并将其输送给充电电路，充电电路将不稳定的直流电转化为手机的标准直流电，并将直流电输送给充电接头，充电时将其推入手机充电口，不充电时可拔出手机充电口。

无线发射端包括外壳7、位于外壳7内的无线充电发射装置。无线充电发射装置包括：相连接的电源变换模块5和发射线圈与增强线圈组成的磁耦合共振模块6，而该模块6与无线充电接收线圈组件2共同组成三线圈无线传能结构，是本实用新型的改进部分。传统意义上的三线圈结构，是三个同轴的线圈互相平行且分别位于三个不同的平面上，分别是发射线圈、中继线圈和接收线圈。在本实用新型中，将位于中间位置的中继线圈与发射线圈放置于同一平面上，并使其圆心重合，中继线圈半径约为发射线圈半径两倍，我们将此种结构的中继线圈命名为“增强线圈”。三线圈通过磁耦合共振的原理进行无线传能。该三线圈结构提高了线圈间的耦合系数，使得用户在距离发射端较远的情况下依旧保持较高的充电效率。

其中，电源变换模块5的功能是将工频交流电转换为满足幅值频率要求的交流电，发射线圈与增强线圈组成的磁耦合共振模块6的功能是将能量通过磁耦合的方式传递到无线手机充电壳的接收线圈组件，而整流加手机充电模块的功能是将接收线圈上所得到的交流电转换为恒功率输出的直流电为手机充电。

在本实用新型中，电源变换模块5及充电模块1，都是为本领域技术人员熟知的电路，用于将电流处理成可用于手机充电的标准电流，同时对手机充电过程进行控制。由于这样的电路是本领域技术人员熟知的，所以在此针对这种电路的具体结构不再赘述。

插头为USB插头或Lighting插头，以对应大多数手机具备的USB充电口或Lighting充电口。当然，针对不同的电子设备，输出接头可以为其它形式的与电子设备的充电口对应的接头。

在使用过程中，将手机放置于无线手机充电壳的容纳腔8里，可推拉充电接头3与手机的充电接口连接，无线充电接收装置接收发射端发出的磁场，无线充电接收线圈组件2进入送电线圈产生的磁场范围中，在磁场的作用下，将接收到的磁场转化成电能，线圈产生电流。电流输入充电模块1，被整流电路处理成可用于手机充电的标准电流后，通过可推拉充电接头3的插头传递至手机从而为手机充电。

本实用新型的具体实现过程为：工频交流电通过变压器转换成所需电压的交流电；通过整流电路，利用整流二极管的单向导通性将交流电转变为直流电；此时，整流出来的直流电通过稳压电路，得到电压恒定的直流电；然后，再利用逆变电路mos管的开关特性，将直流电逆变为所需频率的交流电，将其输送给发射线圈；发射线圈得到交流电后，变化的电场将产生变化的磁场，通过磁场耦合作用，这一变化的磁场又在增强线圈上产生变化的电场，增强线圈上产生电流；增强线圈上所产生的电流同样通过磁场耦合作用，经过同样的方式在接收线圈上产生变化的电流；接收线圈上的交流电再通过整流电路转换为直流电；利用锂电池充电电路将此直流电转换为满足充电要求的直流电，向手机电池充电。

实施例1

本实用新型无线发射端包括外壳7以及位于所述外壳7内的无线充电发射装置，所述无线充电发射装置包括相连接的电源变换模块5和发射线圈与增强线圈组成的磁耦合共振模块6。电源变换模块5为交-直-交变换模块，交-直-交变换模块将市电经变压器变压为40V交流电后通过整流电路将交流电变换为直流电，经稳压电路将直流电压稳定在40V，最后经逆变电路逆变为40V、85kHz的交流方波。其交流电频率及电压均可变，但从效率和能量节约的角度考虑，取40V、85kHz较为合适。该模块可直接用直流源和逆变电路达到同样的效果。该模块与现有技术相同。

其次，三线圈磁耦合共振是技术核心，实现了电能的远距离高效无线传输。由三个线圈构成：发射线圈、增强线圈及接收线圈。其中发射线圈与增强线圈同轴且位于同一平面。各线圈参数为：发射线圈平均半径为8cm，匝数为20；增强线圈平均半径为16cm，匝数为24；接收线圈平均半径为3cm，匝数为12。各线圈需分别配置谐振电容，三线圈谐振频率与输入交流电频率相同(本实用新型设置为85kHz)，保证了***效率在效率曲线最大值处取得。三线圈磁耦合共振模块结构是可选的。增强线圈的特点是：增强线圈与发射线圈位于同一平面上，方便于发射端的安放及运输。但增强线圈只是中继线圈的一种特殊结构，是我们结合对实用和效率综合考虑所得到的最优方案。中继线圈还可以位于发射线圈与接收线圈中间的任意位置，中继线圈也可以与发射线圈绕制成“8”字型的结构。但无论中继线圈是何种结构，整个实现过程都和增强线圈一样。

本实用新型的无线手机充电壳包括具有一开口的壳体4、壳体4内具有容纳腔8、容纳腔8内设置有无线充电接收装置以及与无线充电接收装置的输出端连接的可推拉充电接头3，可推拉充电接头包括金属底座以及与所述金属底座连接的插头，金属底座与壳体的开口相配合形成一个完整的围壁。

无线充电接收装置包括：相连接的无线充电接收线圈组件2和充电模块1；其中，充电模块利用最简单的全桥整流电路及市面上通用的手机充电模块，实现传输过来的电能为手机充电的功能。其中，全桥整流电路中的整流二极管的型号为SS34；手机充电模块采用锂电池充电电路。只要满足在不伤害电池充电的前提下，可稳定持续地给手机电池充电的功能即可。

本实用新型的有益效果为：首先该实用新型提高了无线传能效率。在原两线圈***中加入增强线圈，由于线圈本身具有较高的品质因数，线圈间的耦合系数也得到提高，而***效率与线圈的品质因数以及线圈间耦合系数密切相关，因此，该三线圈传能结构大大提高了无线传能的效率。

其次，该实用新型将无线充电接收端与手机壳合二为一，节省了手机二次加工的工序，将其转变为手机壳的二次加工，这样便使加工更加简单快捷，由于误操作而造成的损失也会小得多，并且工厂不必生产手机，减少了成本，解决了目前手机无线充电普适性差的问题。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种非接触式无线手机充电装置，其特征在于，包括无线手机充电壳以及通过无线电能传输技术连接的无线发射端；

所述无线手机充电壳包括具有一开口的壳体、所述壳体内具有容纳腔、所述容纳腔内设置有无线充电接收装置以及与所述无线充电接收装置的输出端连接的可推拉充电接头，所述可推拉充电接头包括金属底座以及与所述金属底座连接的插头，所述金属底座与所述壳体的开口相配合形成一个完整的围壁；

所述无线发射端包括外壳以及位于所述外壳内的无线充电发射装置，所述无线充电发射装置包括相连接的电源变换模块和发射线圈与增强线圈组成的磁耦合共振模块。

2.根据权利要求1所述的非接触式无线手机充电装置，其特征在于，所述插头为USB插头或Lighting插头。

3.根据权利要求1所述的非接触式无线手机充电装置，其特征在于，所述无线充电接收装置包括相连接的无线充电接收线圈组件和充电模块。

4.根据权利要求3所述的非接触式无线手机充电装置，其特征在于，所述无线充电接收线圈组件包括串联谐振电容和接收线圈。

5.根据权利要求4所述的非接触式无线手机充电装置，其特征在于，所述发射线圈与增强线圈组成的磁耦合共振模块和所述无线充电接收线圈组件组成三线圈无线传能结构，所述发射线圈与增强线圈同轴且位于同一平面。