[发明专利]一种可调节的无线充电线圈及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域，尤其是指一种可调节的无线充电线圈及其使用方法。

背景技术

面向无线充电的技术主要大致有如下四种方式：电磁感应方式、电波方式、磁共振方式和电场耦合方式。其中磁共振方式由美国麻省理工学院(MIT)物理学家马林·索尔贾希克(Marin Soljacic)于2007年进行了验证，自此受到了广泛关注。这项技术利用了共振的原理，这表现为两个振动频率相同的物体能高效传输能量。利用磁共振方法可以在充电器与设备之间的空气中传输电荷，线圈和电容器则在充电器与设备之间形成共振，实现电能高效传输的技术。当两个物体的振动频率相同时，它们传递能量的强度不会受到周围事物的影响。电量只在以同一频率共振的线圈之间传输，这项技术允许设备在距离适配器最远可达几米远的地方进行无线充电。电磁共振充电的距离、效率都能满足大部分使用的需要。美国WiTricity在输出功率为3.3kW、传输距离为20cm的情况下使综合效率达到了90%。磁共振方法在理论上虽然不错，不过在实际设计中还是遇到了很多麻烦。发送线圈和接收线圈的谐振频率必须保持一致，如果两个线圈的谐振频率有差异，系统的整个无线传输效率会有很大程度的降低。但是由于制造工艺等原因，在量产中系统设计将发射与接收线圈共振频率设计成一致非常困难，成品合格率难以控制，而且电路本身、寄生电容和外部物体等，都会影响到线圈的谐振频率的变化，从而造成充电效率降低，导致电能的浪费。

在线圈设计中调整线圈共振频率的方式，还可以在电路中添加电感或电容的方法、或者在线圈外部添加铁氧体、金属片等方法来改变线圈的共振频率，但是上述这几种方法对线圈的品质因子可能造成很大的影响，而且在实际设计和使用中并不容易完成，所以一般不被采用。目前在无线充电过程中输出功率进行调节时，目前一般是通过调节输出电压或者调节电源的输出频率达到输出功率的控制，而调节电压或者调节电源的输出频率也存在难以实现、反应缓慢等问题。

目前的无线充电线圈设计一开始谐振频率就已经固定，但是由于制造和设计等的误差，往往两个线圈不会同时达到最佳谐振点，充电期间调节线圈的谐振频率调节目前存在很多难题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、可有效提高无线充电的效率，并且可以方便快捷的调节无线充电功率输出的无线充电线圈设计及其使用方法。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种可调节的无线充电线圈，它包括有步进电机、蜗轮、蜗杆、发条线圈、线圈底板、电机驱动线、提醒装置、控制器，线圈连线，其中，发条线圈采用导电材料制成螺旋发条状；步进电机安装在线圈底板下端，步进电机由控制器的电机驱动线连接驱动，步进电机的输出轴通过联轴器与蜗杆联接，蜗杆与蜗轮啮合，蜗轮的轴杆穿过线圈底板通过盖帽与安装在线圈底板上的发条线圈内圈联接，线圈内圈同时连接，发条线圈外端穿过线圈底板与线圈连线的中其中一条电源线联接，控制器安装在线圈底板上，提醒装置联接在控制器上。

上述装置的使用方法为：通过驱动电机带动蜗轮、蜗杆传动，从而引起发条线圈的转动，发条线圈形状发生变化，使得线圈的谐振频率在一定范围发生变化，当调节到发射端线圈谐振频率和接收端线圈谐振频率达到一致时，发射端通过LED、数码管或声音进行提示；在需要调节输出功率时，也可以通过改变线圈的谐振频率来得到实现。

所述盖帽通过粘连方式和发条线圈内圈相连。

所述发条线圈外圈通过底板上的固定销固定，并与线圈连线的其中一条电源线连接。

所述蜗轮、蜗杆传动均带有自锁功能。

所述发条线圈截面由条状、实心圆、空心圆、扁平状导线组成螺旋形状，且螺旋部分的绕组匝数为4-50匝，内径为1-100mm，外径为50-1000mm。

本发明通过控制电机来实现线圈固有谐振频率的变化，使接收与发送线圈谐振频率一致，当谐振频率达到一致时，系统通过LED、数码管或者声音等进行提示，从而无线传输效率得到显著提高。通过调节线圈的谐振频率可以避免因为生产工艺问题、外部干扰、或者不同厂家的设备等造成的共振频率差异问题，使得的无线充电效率降低问题得到一个很好的解决方案。且本结构调节方便、快捷，调节范围精度高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明位于无线充电接收端时的调节流程图。

图3为本发明位于无线充电发射端时的调节流程图。    

具体实施方式

下面结合所有附图对本发明作进一步说明，本发明的较佳实施例为：