[发明专利]一种基于阵列线圈的磁共振无线充电装置

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种无线充电装置，尤其是涉及一种基于阵列线圈的磁共振无线充电装置。

背景技术

与导体连接的充电方式相比，无线充电更安全、方便，以及充电过程不易受干扰。无线充电器因为天然的电网隔离，其可靠性和安全性得到极大提升。电能传递通过发射线圈与安装在设备上的接收线圈通过适当距离进行的，可以消除电缆、连接器和插头引起的短路等不便，是一个自主的充电系统。

目前的无线电源充电装置主要基于两种方法：感应耦合和磁共振。感应耦合方式已经在各个领域有了一些应用，但是它存在几个缺点。一是接收端线圈尺寸对接收到的电能影响较大，需要提供很大电流才能保证充电的正常进行；二是传输距离非常短、传输效率非常低，且易受发射端和接收端线圈偏离影响，应用范围受到极大限制；三是对周围辐射较大，影响周围动植物体以及电子设备的正常运行等。磁共振方法已被广泛用于信号传输，但是它在电能传输中的应用报道较少，磁共振方式相对于感应耦合式，由于采用磁共振线圈选择性传能，使得周围人体及其他物体接收到的辐射也大为减少，降低了对周围环境的影响；同时使得线圈偏移对能量传输的影响减弱，传输距离和传输效率都有了很大提高。

发明内容

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种基于阵列线圈的磁共振无线充电装置，其特征在于，包括依次连接的电源、控制电路、驱动电路、发射端；以及依次连接的接收端和电能变换电路，所述发射端包括若干螺旋形线圈，所述接收端为一个螺旋形线圈。

在上述的一种基于阵列线圈的磁共振无线充电装置，所述发射端的螺旋形线圈为正方形螺旋形线圈，并且均匀排列成一个正方形；所述接收端的螺旋形线圈的尺寸与发射端的单个螺旋形线圈相同，或者是基于发射端的单个螺旋形线圈的等比例放大倍数的螺旋形线圈。

作为另一种实施方案，在上述的一种基于阵列线圈的磁共振无线充电装置，所述发射端的螺旋形线圈为三角形螺旋形线圈，并且均匀排列成一个三角形；所述接收端的螺旋形线圈的尺寸与发射端的单个螺旋形线圈相同，或者是基于发射端的单个螺旋形线圈的等比例放大倍数的螺旋形线圈。

作为另一种实施方案，在上述的一种基于阵列线圈的磁共振无线充电装置，所述发射端的螺旋形线圈为圆形螺旋形线圈，并且均匀排列成花瓣形；所述接收端的螺旋形线圈的尺寸与发射端的单个螺旋形线圈相同，或者是基于发射端的单个螺旋形线圈的等比例放大倍数的螺旋形线圈。

作为另一种实施方案，在上述的一种基于阵列线圈的磁共振无线充电装置，发射端的螺旋形线圈为正六边形螺旋形线圈，并且均匀排列成花瓣形；所述接收端的螺旋形线圈的尺寸与发射端的单个螺旋形线圈相同，或者是基于发射端的单个螺旋形线圈的等比例放大倍数的螺旋形线圈。

作为另一种实施方案，在上述的一种基于阵列线圈的磁共振无线充电装置，所述发射端的的若干个螺旋形线圈包括一个圆形螺旋形线圈以及若干个扇形螺旋形线圈，所述圆形螺旋形线圈以及若干个扇形螺旋形线圈均匀排列成圆形，所述接收端的螺旋形线圈的尺寸与发射端的单个扇形螺旋形线圈相同，或者是基于发射端的单个扇形螺旋形线圈的等比例放大倍数的螺旋形线圈。

在上述的一种基于阵列线圈的磁共振无线充电装置，所述控制电路包括两个串联的绝缘栅双极型晶体管，两组绝缘栅双极型晶体管并联后一端接电源，另一端与一电阻串联后与电源连接，分别从两组串联的绝缘栅双极型晶体管的中间节点引出，作为输出端；所述驱动电路包括一组电容和电阻并联后与电感串联，其中电阻与线圈串联后与电容器并联；所述电能变换电路包括两组并联的二极管，每组二极管包括两个串联的二极管，两组二极管并联后与一线圈连接；分别从两组串联的二极管的中间节点引出，作为输出端。

本发明具有如下优点：1、高效阵列结构的线圈，不同于常规的圆形线圈，在一定程度上，阵列线圈可以使电磁场分布均匀；2、相比于常规的线圈，由高效阵列线圈产生的电磁场的分布更规则；3、在外界环境条件一定的情况下，可是调整高效阵列线圈的分布，以使能够高效传输电能；4、发射阵列线圈结构和接受阵列线圈结构，可相同也可不同，可灵活调整。

附图说明

图1是本发明结构的电路图。

附图2a是本发明第一种实施例的发射端的线圈布置示意图；

附图2b是本发明第一种实施例的接收端的线圈布置示意图；

附图3a是本发明第二种实施例的发射端的线圈布置示意图；

附图3b是本发明第二种实施例的接收端的线圈布置示意图；

附图4a是本发明第三种实施例的发射端的线圈布置示意图；