專利名稱：一對多點的無線供電方法及非諧振式無線供電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種一對多點的無線供電方法，以及實現(xiàn)該方法的非諧振式無線供電 裝置，其可用于對電池進行無觸點充電或直接給電子設(shè)備供電。
背景技術(shù)：
電子產(chǎn)品所需的電能一般由電源電纜直接供給，由于電源電纜的限制，導(dǎo)致產(chǎn)品 不方便移動，所以很多小功率的電子產(chǎn)品都使用可充電電池進行供電，而可充電電池同樣 需要用觸點或插孔進行有線充電。然而目前有線充電的方式常常會因為各接觸片臟污、磨 損而無法正常充電，甚至因為觸點間因接觸不良而產(chǎn)生尖端放電效應(yīng)，燒壞電子產(chǎn)品或發(fā) 生安全事故。并且還有的電子產(chǎn)品不適用于有線供電或充電，(如防水電子產(chǎn)品、人體內(nèi)移 植的電子設(shè)備、內(nèi)服式醫(yī)療診斷設(shè)備、手機和游戲控制器等需要頻繁使用和充電的電子產(chǎn)
口 、
m ) ο當今國內(nèi)外已有一些企業(yè)推出無觸點充電方面的產(chǎn)品，但產(chǎn)品性能仍存在諸多不 足，一是傳輸?shù)木嚯x極短，活動范圍極小，發(fā)射與接收雙方必須緊靠才行；二是發(fā)射與接收 線圈的同名端(相位)必須相同，所以接收端不能作任意方向擺放；三是給電與受電雙方必 須產(chǎn)生諧振關(guān)系才行進行電能輸送，所以只能一對一傳輸；四是輸送的能量有限，只能用于 電池的小電流充電。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為克服了上述背景技術(shù)中的不足，提供了一種一對多點式無線供電方法及 實現(xiàn)該方法的非諧振式無線供電裝置；其采用了輻射磁力線和切割磁力線的方式進行能量 交換，給電與受電雙方無需構(gòu)成諧振關(guān)系，就能實現(xiàn)一對多點式無線供電功能。為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明采了如下技術(shù)方案一對多點的無線供電方法，其特征是，利用高頻交變磁場在固定區(qū)域內(nèi)輻射出磁 力線；用構(gòu)成封閉回路的線圈對高頻磁力線進行切割，將切割線圈產(chǎn)生的交變電流經(jīng)整流、 濾波后對用電設(shè)備供電。—種非諧振式無線供電裝置，其特征是，包括高頻交變磁場輻射單元和磁力切割 接收單元，高頻交變磁場在固定區(qū)域內(nèi)輻射出磁力線，磁力切割接收單元切割磁力線產(chǎn)生 交變電流，并將交變電流經(jīng)整流、濾波后對用電設(shè)備供電。中央處理器輸出高頻交流信號經(jīng)電磁換能電路轉(zhuǎn)換后，經(jīng)由層疊式印刷換能板轉(zhuǎn) 換為高頻交變磁場在其周圍固定區(qū)域內(nèi)輻射出磁力線；當磁力切割線圈處于輻射區(qū)域時， 構(gòu)成封閉回路的線圈因切割磁力線而產(chǎn)生交變電流，此交變電流經(jīng)整流/濾波電路電路后 轉(zhuǎn)換為直流電源供用電設(shè)備和處理器使用。所述的高頻交變磁場輻射單元包括中央處理器、電磁換能電路、換能板和A/D信 號轉(zhuǎn)換電路；中央處理器接收A/D信號轉(zhuǎn)換電路的控制信號，輸出指定頻率的高頻脈沖信 號至電磁換能電路；換能板與電磁換能電路連接，并接收來自電磁換能電路的輸出功率以電磁能的形式向其周圍的固定空間輻射出磁力線。所述的電磁換能電路與中央處理器相連接并接收中央處理器的高頻脈沖信號轉(zhuǎn) 換后輸出信號驅(qū)動換能板工作。所述換能板將來自電磁換能電路的輸出功率以電磁輻射的方式向周圍固定區(qū)域 輻射出磁力線，達到能量輸出的目的。所述的換能板由多層印制銅鉬通過環(huán)氧樹脂壓鑄而成，各層間相互絕緣。所述的A/D信號轉(zhuǎn)換電路與中央處理器連接，同時接收來自磁電換能接收單元的 AF調(diào)制信號，并將此AF信號解調(diào)、A/D轉(zhuǎn)換后輸出到中央處理器。所述磁電換能接收單元，包括磁力切割線圈、整流/濾波電路和副處理器，其中磁 力切割線圈與其回路電容構(gòu)成一封閉的回路并對來自高頻交變磁場輻射單元的高頻交變 磁場進行切割而產(chǎn)生交變電流。所述的整流/濾波電路與磁力切割線圈連接，并將來自磁力切割線圈的交變電流 整流/濾波后成直流電源。副處理器與用電設(shè)備連接偵測其用電狀態(tài)，并將此用電狀態(tài)信號通過AF調(diào)制后 回傳給中央處理器后輸出高頻脈沖信號至電磁換能電路；副處理器直接與用電設(shè)備(如可 充電電池)連接，并將用電設(shè)備的用電狀態(tài)轉(zhuǎn)換為AF調(diào)制信號回傳到中央處理器作相關(guān)處 理如顯示、休眠等動作。本發(fā)明因采用了磁力線輻射和切割磁力線的方式進行能量交換，給電與受電雙方 無需構(gòu)成諧振關(guān)系，從而做到了一對多點式無線供電的功能；并且雙方線圈不存在同名端 (相位)一致的要求，能量接收端可以接收范圍內(nèi)作任意方向擺放；同時在采用了特殊設(shè)計 的層疊式印刷換能板，做到了在導(dǎo)體截面積相同的前提下，表層銅分子面積的最大化又不 增大層疊式印刷換能板感抗的目的，實現(xiàn)了更高的傳輸功率因數(shù)，可對一般有用電需求的 電子設(shè)備供電，可直接對電子設(shè)備供電，適用范圍更廣泛。


圖1為高頻交變磁場輻射單元的電路方框圖；圖2為電磁換能電路的原理圖；圖3為普通串聯(lián)諧振輸出電路的原理圖；圖4為磁電換能接收單元的電路方框圖；圖5為層疊式印刷換能板的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明本發(fā)明的非諧振式無線供電裝置，包括圖1所示的高頻交變磁場輻射單元和圖4 所示的磁電換能接收單元；本發(fā)明利用高頻交變磁場輻射單元在固定區(qū)域內(nèi)輻射出磁力 線；用構(gòu)成封閉回路的線圈對高頻磁力線進行切割，將切割線圈產(chǎn)生的交變電流經(jīng)整流、濾 波后對用電設(shè)備供電。圖1所示的高頻交變磁場輻射單元，包括中央處理器1、電磁換能電路2、層疊式印 刷換能板3和A/D信號轉(zhuǎn)換電路4。
中央處理器1接收A/D信號轉(zhuǎn)換電路4的控制信號，輸出指定頻率的高頻脈沖信 號至電磁換能電路2 ；電磁換能電路2與中央處理器1相連接，負責(zé)將來自中央處理1的高 頻脈沖信號轉(zhuǎn)換為足夠驅(qū)動層疊式印刷換能板3的功率輸出。層疊式印刷換能板3與電磁 換能電路2連接，并接收來自電磁換能電路2的輸出功率以電磁能的形式向其周圍的固定 空間輻射出磁力線。具體的說，中央處理器1負責(zé)三個方面工作內(nèi)容一是輸出指定頻率的 高頻脈沖信號；二是接收來自A/D信號轉(zhuǎn)換電路4的控制信號；三是根據(jù)接收到的控制信 號對輸出的高頻脈沖做相應(yīng)的處理、還通過LED顯示屏顯示工作狀態(tài)。圖4所示的磁電換能接收單元，包括磁力切割線圈20、整流/濾波電路30和副處 理器40。磁力切割線圈20與其回路電容構(gòu)成一封閉的回路并對來自高頻交變磁場輻射單 元1的高頻交變磁場進行切割而產(chǎn)生交變電流。整流/濾波電路30與磁力切割線圈20連 接，將來自磁力切割線圈20的交變電流整流/濾波后成直流電源供副處理器40和用電設(shè) 備使用。A/D信號轉(zhuǎn)換電路4與中央處理器1連接，并將接收來自磁電換能接收單元10的 AF調(diào)制信號進行解調(diào)、A/D轉(zhuǎn)換后輸出到中央處理器1作相關(guān)處理。處理器40與整流/濾 波電路30連接并獲得工作電源。處理器40的另一功能是與用電設(shè)備連接，偵測其用電狀 態(tài)，并將此用電狀態(tài)信號通過AF調(diào)制后發(fā)送給中央處理器1作相關(guān)處理后輸出。如顯示、 休眠等動作。本發(fā)明中電磁換能電路2 (如圖2所示)不同于國內(nèi)外現(xiàn)有無觸點充電設(shè)備所用 串聯(lián)式諧振(如圖3所示)，采用了電源直接作用于輸出線圈的高頻發(fā)射方式串聯(lián)諧振電 路是靠對串聯(lián)于輸出線圈的高頻電容進行充/放電來為輸出線圈提供能量，即輸出的能量 為高頻電容充/放電時所儲存的電能。電磁換能電路2的電源直接作用于層疊式印刷換能 板3，不受高頻電容充/放電能量大小的限制，可達到大功率/高效輸出的目的。如圖5，本發(fā)明的層疊式印刷換能板3由多層印制銅鉬通過環(huán)氧樹脂壓鑄而成，銅 鉬的層數(shù)需根據(jù)具體功率要求來定，各層間相互絕緣。做到了在導(dǎo)體截面積相同的前提下， 表層銅分子面積的最大化又不增大層疊式印刷換能板整體感抗的目的。(注普通的多線 并繞式線圈雖然增大了表層銅分子面積，但因為使用了多根細線而導(dǎo)致線圈的整體感抗升 高，從而使流過線圈的電流減小)搭配具有高功率因數(shù)的電磁換能電路2，從而做到一點對 多點進行無線供電的功能。本發(fā)明采用磁力線輻射和切割磁力線的方式進行能量交換，給電與受電雙方無需 構(gòu)成諧振關(guān)系，從而做到了一對多點式無線供電的功能；并且雙方線圈不存在同名端(相 位)一致的要求，能量接收端可以接收范圍內(nèi)作任意方向擺放；適用范圍更廣泛。
權(quán)利要求
1.一對多點的無線供電方法，其特征是，利用高頻交變磁場在固定區(qū)域內(nèi)輻射出磁力 線；用構(gòu)成封閉回路的線圈對高頻磁力線進行切割，將切割線圈產(chǎn)生的交變電流經(jīng)整流、濾 波后對用電設(shè)備供電。
2.一種非諧振式無線供電裝置，其特征是，包括高頻交變磁場輻射單元和磁力切割接 收單元，高頻交變磁場輻射單元在固定區(qū)域內(nèi)輻射出磁力線，磁力切割接收單元切割高頻 交變磁場輻射單元輻射的磁力線產(chǎn)生交變電流，并將交變電流經(jīng)整流、濾波后對用電設(shè)備供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種非諧振式無線供電裝置，其特征是，所述的高頻交變磁 場輻射單元包括中央處理器、電磁換能電路、換能板和A/D信號轉(zhuǎn)換電路；中央處理器接收 A/D信號轉(zhuǎn)換電路的控制信號，輸出指定頻率的高頻脈沖信號至電磁換能電路；換能板與 電磁換能電路連接，并接收來自電磁換能電路的輸出功率以電磁能的形式向其周圍的固定 空間輻射出磁力線。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種非諧振式無線供電裝置，其特征是，所述的電磁換能電 路與中央處理器相連接并接收中央處理器的高頻脈沖信號轉(zhuǎn)換后輸出信號驅(qū)動換能板工 作。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種非諧振式無線供電裝置，其特征是，所述換能板將來自 電磁換能電路的輸出功率以電磁輻射的方式向周圍固定區(qū)域輻射出磁力線，達到能量輸出 的目的。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種非諧振式無線供電裝置，其特征是，所述的換能板由多 層印制銅鉬通過環(huán)氧樹脂壓鑄而成，各層間相互絕緣。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種非諧振式無線供電裝置，其特征是，所述磁電換能接收 單元，包括磁力切割線圈、整流/濾波電路和副處理器，其中磁力切割線圈與其回路電容構(gòu) 成一封閉的回路并對來自高頻交變磁場輻射單元的高頻交變磁場進行切割而產(chǎn)生交變電 流。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種非諧振式無線供電裝置，其特征是，所述的A/D信號轉(zhuǎn)換 電路與中央處理器連接，同時接收來自磁電換能接收單元的AF調(diào)制信號，并將此AF信號解 調(diào)、A/D轉(zhuǎn)換后輸出到中央處理器。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種非諧振式無線供電裝置，其特征是，所述的整流/濾波電 路與磁力切割線圈連接，并將來自磁力切割線圈的交變電流整流/濾波后成直流電源。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種非諧振式無線供電裝置，其特征是，副處理器與整流/ 濾波電路連接，從整流/濾波電路獲得工作電源；副處理器與用電設(shè)備連接偵測其用電狀 態(tài)，并將此用電狀態(tài)信號通過AF調(diào)制后回傳給中央處理器后輸出高頻脈沖信號至電磁換 能電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一對多點的無線供電方法，利用高頻交變磁場在固定區(qū)域內(nèi)輻射出磁力線；用構(gòu)成封閉回路的線圈對高頻磁力線進行切割，將切割線圈產(chǎn)生的交變電流經(jīng)整流、濾波后對用電設(shè)備供電；其實現(xiàn)是由一高頻交變磁場輻射單元和磁力切割接收單元組成，高頻交變磁場在固定區(qū)域內(nèi)輻射出磁力線，磁力切割接收單元切割磁力線產(chǎn)生交變電流，并將交變電流經(jīng)整流、濾波后對用電設(shè)備供電，因采用了磁力線輻射和切割磁力線的方式進行能量交換，給電與受電雙方無需構(gòu)成諧振關(guān)系，從而做到了一對多點式無線供電的功能；并且雙方線圈不存在同名端(相位)一致的要求，能量接收端可以接收范圍內(nèi)作任意方向擺放；可直接對電子設(shè)備供電，適用范圍更廣泛。
文檔編號H02J17/00GK102136763SQ20101000590
公開日2011年7月27日 申請日期2010年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月22日
發(fā)明者陳世崇, 陳樹穆 申請人:陳世崇, 陳樹穆