非接觸式供電電路的制作方法
非接觸式供電電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種非接觸式供電電路，包括原級電路和次級電路，所述原級電路通過電磁耦合向所述次級電路傳輸能量，其中，所述原級電路和所述次級電路分別具有至少一個發(fā)射線圈和至少一個接收線圈且所述至少一個發(fā)射線圈和所述至少一個接收線圈法向同向或者具有第一夾角，其特征在于，所述至少一個發(fā)射線圈和所述至少一個接收線圈的數(shù)量之和大于兩個。以這樣的方式，能夠設(shè)置多于一個接收線圈或者多于一個發(fā)射線圈，這將能夠使得接收效率或者發(fā)射效率得到提升，此外，由于能夠設(shè)置多于一個接收線圈或者發(fā)射線圈，那么，單個的線圈的尺寸相對來說能夠做得更小，這使得其受安裝位置的尺寸的限制變小，從而能夠適應(yīng)不同大小的用電器的非接觸式供電。
【專利說明】非接觸式供電電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及供電【技術(shù)領(lǐng)域】，更為具體地，涉及一種非接觸式供電電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 很多的電子和電氣設(shè)備都由固定的主體和活動部件組成，比如在家用電器中，有 洗衣機門、冰箱門等轉(zhuǎn)動部件，還有冰箱抽屜等推拉型活動部件，隨著終端用戶對設(shè)備的易 用性和外觀有了越來越高的要求，許多的控制和顯示功能都集成在這些活動部件上，通常 它們所需的電能主要通過特定的連線裝置通過鉸鏈用電線物理連接的方式從設(shè)備主體傳 輸?shù)交顒硬糠?。這樣的連線裝置給設(shè)備的生產(chǎn)裝配帶來了挑戰(zhàn)，同時由于這些活動部件的 相對位置在使用中會不斷的發(fā)生改變，在設(shè)備的使用過程中也容易出現(xiàn)物理磨損從而導(dǎo)致 一些安全、設(shè)備壽命及保養(yǎng)的問題。
[0003] 為此，在電子和電氣設(shè)備的設(shè)計中引入了非接觸式傳輸電能的方式，其原理就是 通過線圈之間的電磁耦合來實現(xiàn)，這樣的電路通常包括電能發(fā)射端和電能接收端。發(fā)射端 主要包括一個諧振電路和一個發(fā)射線圈；而接收端主要包括一個接收線圈、諧振電路、整流 電路和直流變壓器給負載供電。負載既可以是可充電電池，也可以是一個電能消耗裝置或 模塊。電能通過發(fā)射端線圈和接收端的線圈之間的電場或磁場耦合實現(xiàn)非接觸式傳輸，因 此發(fā)射線圈和接收線圈之間的耦合方式對電能的傳輸起到了關(guān)鍵的作用。
[0004] 然而，目前常規(guī)的做法是使用中讓一個發(fā)射線圈和一個接收線圈之間直接對應(yīng)。 但是在實際的應(yīng)用中，線圈的尺寸會受到安裝位置和使用環(huán)境的限制，此外，一對一的線圈 耦合效率也會隨著線圈位置的改變而改變，這必然使得電能的傳輸功率和效率等也都會受 到限制，而且不能滿足某些應(yīng)用場合的需求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 根據(jù)上述對【背景技術(shù)】以及存在的技術(shù)問題的理解，為了適應(yīng)不同的功率要求、不 同的效率要求、性能安全要求、不同的安裝環(huán)境要求等，本發(fā)明提出了一種基于多線圈匹配 的非接觸式供電電路，在依據(jù)本發(fā)明的不同的實現(xiàn)形式中分別對發(fā)射和接收線圈采用多種 組合方式和相應(yīng)的電路來實現(xiàn)。
[0006] 本發(fā)明提出了一種非接觸式供電電路，包括原級電路和次級電路，所述原級電路 通過電磁耦合向所述次級電路傳輸能量，其中，所述原級電路和所述次級電路分別具有至 少一個發(fā)射線圈和至少一個接收線圈且所述至少一個發(fā)射線圈和所述至少一個接收線圈 法向同向或者具有第一夾角，其特征在于，所述至少一個發(fā)射線圈和所述至少一個接收線 圈的數(shù)量之和大于兩個。
[0007] 以這樣的方式，能夠設(shè)置多于一個接收線圈或者多于一個發(fā)射線圈，這將能夠使 得接收效率或者發(fā)射效率得到提升，此外，由于能夠設(shè)置多于一個接收線圈或者發(fā)射線圈， 那么，單個的線圈的尺寸相對于只用一個接收線圈或者發(fā)射線圈的情形來說能夠做得更 小，這使得其受安裝位置的尺寸的限制變小，從而能夠適應(yīng)不同大小的用電器的非接觸式 供電。
[0008] 在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，所述至少一個接收線圈能夠相對于所述至少一個 發(fā)射線圈平移運動。
[0009] 以這樣的方式使得依據(jù)本發(fā)明所述的非接觸式供電電路能夠適用于能夠平移運 動的物體，例如【背景技術(shù)】中所提及的冰箱抽屜等相對平移運動的兩個物體，依據(jù)本發(fā)明所 述的原級電路和次級電路分別位于相對平移運動的兩個物體之上，從而使得其在移動中保 持穩(wěn)定的供電。
[0010] 在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，所述至少一個接收線圈能夠相對于所述至少一個 發(fā)射線圈旋轉(zhuǎn)運動。
[0011] 以這樣的方式使得依據(jù)本發(fā)明所述的非接觸式供電電路能夠適用于能夠旋轉(zhuǎn)運 動的物體，例如【背景技術(shù)】中所提及的冰箱門等相對旋轉(zhuǎn)運動的兩個物體，依據(jù)本發(fā)明所述 的原級電路和次級電路分別位于相互旋轉(zhuǎn)運動的兩個物體之上，從而使得其在移動中保持 穩(wěn)定的供電。
[0012] 在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，所述至少一個發(fā)射線圈與所述至少一個接收線圈 相間設(shè)置。以這樣的方式能夠確保較好的耦合，有利于改善電能傳輸效率。
[0013] 在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，所述至少一個接收線圈與所述至少一個發(fā)射線圈 法向同向。以這樣的方式能夠確保較好的f禹合，有利于改善電能傳輸效率。
[0014] 在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，所述至少一個接收線圈的法向與所述至少一個發(fā) 射線圈的法向平行，并且所述至少一個接收線圈能夠圍繞所述至少一個發(fā)射線圈的所述法 向旋轉(zhuǎn)或者所述至少一個發(fā)射線圈能夠圍繞所述至少一個接收線圈的所述法向旋轉(zhuǎn)。以這 樣的方式能夠?qū)⒁罁?jù)本發(fā)明所述的非接觸式供電電路應(yīng)用于原級線圈繞次級線圈或者次 級線圈繞原級線圈旋轉(zhuǎn)的方案。
[0015] 在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，所述次級電路包含整流器，所述整流器被構(gòu)造為 將由所述至少一個接收線圈所產(chǎn)生的電壓整流為直流電。以這樣的方式能夠?qū)⒂纱渭壘€圈 感應(yīng)所產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，從而適應(yīng)需求用直流電的用電器的需求。
[0016] 在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，所述次級電路還包含耦合至所述整流器的直流變 壓器，所述直流變壓器被構(gòu)造為將經(jīng)整流器整流的電壓轉(zhuǎn)換為負載所需電壓。以這樣的方 式，能夠為相應(yīng)的直流用電器提供合適的直流電壓。
[0017] 在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，所述負載為可充電電池。以這樣的方式能夠以次 級線圈所感應(yīng)產(chǎn)生的電能為可充電電池充電，從而將電能儲存起來以備后用。
[0018] 在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，所述至少一個接收線圈的數(shù)量大于等于兩個并且 相互之間串聯(lián)連接?？蛇x地，所述至少一個發(fā)射線圈的數(shù)量大于等于兩個并且相互之間并 聯(lián)連接。替代地或者附加地，所述至少一個發(fā)射線圈的數(shù)量大于等于兩個并且相互之間串 聯(lián)連接。以這樣的方式能夠提高依據(jù)本發(fā)明所述的非接觸式供電電路的發(fā)射功率或者發(fā)射 效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019] 通過參照附圖閱讀以下所作的對非限制性實施例的詳細描述，本發(fā)明的其它特 征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯。
[0020] 圖1示出了依據(jù)本發(fā)明所述的非接觸式供電電路的兩個實施例的電路原理圖 100 ；
[0021] 圖2a和圖2b示出了依據(jù)本發(fā)明所述的非接觸式供電電路的兩個實施例的線圈放 直不意圖200 ;
[0022] 圖3a和圖3b示出了依據(jù)本發(fā)明所述的非接觸式供電電路的另兩個實施例的線圈 放直不意圖300 ;
[0023] 圖4a和圖4b示出了依據(jù)本發(fā)明所述的非接觸式供電電路的能夠平移運動的線圈 設(shè)置的兩個實施例的示意圖400 ;以及
[0024] 圖5a和圖5b示出了依據(jù)本發(fā)明所述的非接觸式供電電路的能夠旋轉(zhuǎn)運動的線圈 設(shè)置的兩個實施例的示意圖500。
[0025] 在圖中，貫穿不同的示圖，相同或類似的附圖標記表示相同或相似的裝置（模塊） 或步驟。
【具體實施方式】
[0026] 在以下優(yōu)選的實施例的具體描述中，將參考構(gòu)成本發(fā)明一部分的所附的附圖。所 附的附圖通過示例的方式示出了能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的特定的實施例。示出的實施例并不旨在 窮盡根據(jù)本發(fā)明的所有實施例。可以理解，在不偏離本發(fā)明的范圍的前提下，可以利用其他 實施例，也可以進行結(jié)構(gòu)性或者邏輯性的修改。因此，以下的具體描述并非限制性的，且本 發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求所限定。
[0027] 圖1示出了本發(fā)明提出了一種非接觸式供電電路，包括原級電路和次級電路，原 級電路通過電磁耦合向次級電路傳輸能量，其中，原級電路和次級電路分別具有至少一個 發(fā)射線圈120和至少一個接收線圈130且至少一個發(fā)射線圈120和至少一個接收線圈130 法向同向或者具有第一夾角，至少一個發(fā)射線圈120和至少一個接收線圈130的數(shù)量之和 大于兩個。從圖1可以看出，整個電路是上下對稱的，其中，在原級電路側(cè)具有一個電源 110,其分別為兩個并聯(lián)的回路供電，其中一個回路是160,而另一個回路便是由Cl、Rsl以 及線圈120組成的。原級電路通過電磁耦合分別向次級線圈130或者附加的回路170的接 收線圈發(fā)射能量，而次級電路在產(chǎn)生電能后分別經(jīng)過整流器140和變壓器150的轉(zhuǎn)換后轉(zhuǎn) 變?yōu)榫哂幸欢妷旱闹绷麟?，以供用電器Rs使用。
[0028] 然而，在圖1中所示出的實施例僅僅是示例性的而非限制性的。只要其原理如圖1 所示，而且至少一個發(fā)射線圈120和至少一個接收線圈130的數(shù)量之和大于兩個，那么這樣 的電路便落入了本發(fā)明所主張的權(quán)利范圍之內(nèi)。也就是說，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當理解，原 級電路的兩個發(fā)射回路的連接方式也能夠是串聯(lián)連接的，從而使得兩個發(fā)射回路合并為一 個具有兩個線圈的發(fā)射回路（并且此時用于濾波的兩套電容和電阻只需保留一套便可）； 相應(yīng)地，次級電路的兩個接收回路也能夠是并聯(lián)的，從而相互作為備用電路用于補充。
[0029] 此外，圖1所示出的實施例中的線圈的數(shù)量也僅僅是示例性的而非限制性的，也 就是說，只要總的線圈的數(shù)量大于兩個便可，例如一個發(fā)射線圈和至少兩個接收線圈的組 合、至少兩個發(fā)射線圈和一個接收線圈的組合以及至少兩個發(fā)射線圈和至少兩個接收線圈 的組合均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
[0030] 由于單個線圈承載的功率是有限的，為了提高系統(tǒng)的總體功率，采用多個發(fā)射線 圈和接收線圈，并且相應(yīng)的有不同的電路組合：在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，至少一個接 收線圈的數(shù)量大于等于兩個并且相互之間串聯(lián)連接。可選地，至少一個發(fā)射線圈的數(shù)量大 于等于兩個并且相互之間并聯(lián)連接。替代地或者附加地，至少一個發(fā)射線圈的數(shù)量大于等 于兩個并且相互之間串聯(lián)連接。以這樣的方式能夠提高依據(jù)本發(fā)明所述的非接觸式供電電 路的發(fā)射功率或者發(fā)射效率。
[0031] 以這樣的方式，能夠設(shè)置多于一個接收線圈或者多于一個發(fā)射線圈，這將能夠使 得接收效率或者發(fā)射效率得到提升，此外，由于能夠設(shè)置多于一個接收線圈或者發(fā)射線圈， 那么，單個的線圈的尺寸相對于只用一個接收線圈或者發(fā)射線圈的情形來說能夠做得更 小，這使得其受安裝位置的尺寸的限制變小，從而能夠適應(yīng)不同大小的用電器的非接觸式 供電。
[0032] 非接觸式供電中電能的傳輸效率主要由發(fā)射線圈和接收線圈之間的磁場耦合強 度決定，因此通過將多個接收線圈放置在單個發(fā)射線圈的周圍，使接收線圈能接收到足夠 多的磁通量，提高發(fā)射線圈的磁通利用率，從而提高效率。
[0033] 以下將借助接下來的【專利附圖】
【附圖說明】本發(fā)明的線圈是如何適應(yīng)不同的應(yīng)用場景的，其 中，線圈的位置擺置尤為重要。
[0034] 圖2a和圖2b示出了依據(jù)本發(fā)明所述的非接觸式供電電路的線圈放置的一個實施 例200,從圖2a可以看出，第一線圈210放置在第二線圈220的兩邊,從而利用兩個第二線 圈大大地提高了能量傳輸效率。
[0035] 在此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當理解，此處的發(fā)射線圈同樣能夠像接收線圈那樣為 兩個或者更多個，從而提高發(fā)射功率，在改善效率的同時也提高整個傳輸?shù)墓β实慕^對數(shù) 值，以滿足更大功率需求的負載的需要。具體地，如圖2b所示，第一線圈210與第二線圈 220相間放置。
[0036] 在依據(jù)圖2a和圖2b所述的實施例中，至少一個發(fā)射線圈與至少一個接收線圈相 間設(shè)置。以這樣的方式能夠確保較好的耦合，有利于改善電能傳輸效率。在上述實施例中， 至少一個接收線圈與至少一個發(fā)射線圈法向同向。以這樣的方式能夠確保較好的耦合，有 利于改善電能傳輸效率。
[0037] 然而，其他的放置形式也是可以的，例如，如圖3a和圖3b所示出的依據(jù)本發(fā)明所 述的非接觸式供電電路的線圈擺置300那樣，第一線圈310a、310b以及310c與第二線圈 320 (圖3a)或者320a、320b以及320c對置，如此便能提高電能傳輸效率或者絕對功率。
[0038] 以下將針對不同的應(yīng)用場景介紹依據(jù)本發(fā)明所述的非接觸式供電電路的具體實 施例中的線圈的相對位置。
[0039] 圖4a和圖4b示出了至少一個接收線圈能夠相對于至少一個發(fā)射線圈平移運動 的實施例400。如圖所示，第一線圈410a、410b以及410c形成了一個通道以供第二線圈 420 (圖4a)或者第二線圈420a、420b通過，這樣一來，第一線圈和第二線圈便能相對地平移 運動了，這對于諸如冰箱抽屜的應(yīng)用尤其是有利的，即以這樣的方式使得依據(jù)本發(fā)明所述 的非接觸式供電電路能夠適用于能夠平移運動的物體，例如【背景技術(shù)】中所提及的冰箱抽屜 等相對平移運動的兩個物體，依據(jù)本發(fā)明所述的原級電路和次級電路分別位于相對平移運 動的兩個物體之上，從而使得其在移動中保持穩(wěn)定的供電。
[0040] 圖5a和圖5b示出了至少一個接收線圈能夠相對于至少一個發(fā)射線圈旋轉(zhuǎn)運動的 實施例500。如圖所示，第一線圈510a、510b、510c、510d、510e以及510f圍繞著第二線圈 520 (圖5a)或者第二線圈520a、520b、520c、520d、520e以及520f，這樣一來，第一線圈和第 二線圈便能相對地旋轉(zhuǎn)運動了，這對于諸如冰箱旋轉(zhuǎn)門的應(yīng)用尤其是有利的，即以這樣的 方式使得依據(jù)本發(fā)明所述的非接觸式供電電路能夠適用于能夠旋轉(zhuǎn)運動的物體，例如背景 技術(shù)中所提及的冰箱門等相對旋轉(zhuǎn)運動的兩個物體，依據(jù)本發(fā)明所述的原級電路和次級電 路分別位于相互旋轉(zhuǎn)運動的兩個物體之上，從而使得其在移動中保持穩(wěn)定的供電。
[0041] 在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，所述至少一個接收線圈的法向與所述至少一個發(fā) 射線圈的法向平行，并且所述至少一個接收線圈能夠圍繞所述至少一個發(fā)射線圈的所述法 向旋轉(zhuǎn)或者所述至少一個發(fā)射線圈能夠圍繞所述至少一個接收線圈的所述法向旋轉(zhuǎn)。以這 樣的方式能夠?qū)⒁罁?jù)本發(fā)明所述的非接觸式供電電路應(yīng)用于原級線圈繞次級線圈或者次 級線圈繞原級線圈旋轉(zhuǎn)的方案。
[0042] 在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，其中次級電路的負載為可充電電池。以這樣的方 式能夠以次級線圈所感應(yīng)產(chǎn)生的電能為可充電電池充電，從而將電能儲存起來，以備后用。
[0043] 在介紹依據(jù)圖2-圖5所述的實施例時，僅使用了第一線圈和第二線圈的概念，這 是因為，這里的第一線圈并不一定只能是發(fā)射線圈，而且第二線圈也并不一定只能是接收 線圈。相反地，只要第一線圈和第二線圈一個是發(fā)射線圈，一個是接收線圈便可。
[0044] 對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在 不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論 如何來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的。此外，明顯的，"包括"一詞不 排除其他元素和步驟。裝置權(quán)利要求中陳述的多個元件也可以由一個元件來實現(xiàn)。第一， 第二等詞語用來表示名稱，而并不表示任何特定的順序。
【權(quán)利要求】
1. 一種非接觸式供電電路，包括原級電路和次級電路，所述原級電路通過電磁耦合向 所述次級電路傳輸能量，其中，所述原級電路和所述次級電路分別具有至少一個發(fā)射線圈 和至少一個接收線圈且所述至少一個發(fā)射線圈和所述至少一個接收線圈法向同向或者具 有第一夾角，其特征在于，所述至少一個發(fā)射線圈和所述至少一個接收線圈的數(shù)量之和大 于兩個。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式供電電路，其特征在于，所述至少一個接收線圈能 夠相對于所述至少一個發(fā)射線圈平移運動。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式供電電路，其特征在于，所述至少一個接收線圈能 夠相對于所述至少一個發(fā)射線圈旋轉(zhuǎn)運動。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的非接觸式供電電路，其特征在于，所述至少一個發(fā)射線圈 與所述至少一個接收線圈相間設(shè)置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的非接觸式供電電路，其特征在于，所述至少一個接收線圈 與所述至少一個發(fā)射線圈法向同向。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的非接觸式供電電路，其特征在于，所述至少一個接收線圈的 法向與所述至少一個發(fā)射線圈的法向平行，并且所述至少一個接收線圈能夠圍繞所述至少 一個發(fā)射線圈的所述法向旋轉(zhuǎn)或者所述至少一個發(fā)射線圈能夠圍繞所述至少一個接收線 圈的所述法向旋轉(zhuǎn)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式供電電路，其特征在于，所述次級電路包含整流器， 所述整流器被構(gòu)造為將由所述至少一個接收線圈所產(chǎn)生的電壓整流為直流電。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的非接觸式供電電路，其特征在于，所述次級電路還包含耦合 至所述整流器的直流變壓器，所述直流變壓器被構(gòu)造為將經(jīng)整流器整流的電壓轉(zhuǎn)換為負載 所需電壓。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的非接觸式供電電路，其特征在于，所述負載為可充電電池。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式供電電路，其特征在于，所述至少一個接收線圈的 數(shù)量大于等于兩個并且相互之間串聯(lián)連接。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式供電電路，其特征在于，所述至少一個發(fā)射線圈的 數(shù)量大于等于兩個并且相互之間并聯(lián)連接。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式供電電路，其特征在于，所述至少一個發(fā)射線圈的 數(shù)量大于等于兩個并且相互之間串聯(lián)連接。
【文檔編號】H02J17/00GK104143861SQ201310170480
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2013年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月9日
【發(fā)明者】戴豐, 樊明捷, 宋玉明, 王少永 申請人:泰科電子(上海)有限公司
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種非接觸式供電電路，包括原級電路和次級電路，所述原級電路通過電磁耦合向所述次級電路傳輸能量，其中，所述原級電路和所述次級電路分別具有至少一個發(fā)射線圈和至少一個接收線圈且所述至少一個發(fā)射線圈和所述至少一個接收線圈法向同向或者具有第一夾角，其特征在于，所述至少一個發(fā)射線圈和所述至少一個接收線圈的數(shù)量之和大于兩個。以這樣的方式，能夠設(shè)置多于一個接收線圈或者多于一個發(fā)射線圈，這將能夠使得接收效率或者發(fā)射效率得到提升，此外，由于能夠設(shè)置多于一個接收線圈或者發(fā)射線圈，那么，單個的線圈的尺寸相對來說能夠做得更小，這使得其受安裝位置的尺寸的限制變小，從而能夠適應(yīng)不同大小的用電器的非接觸式供電。
【專利說明】非接觸式供電電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及供電【技術(shù)領(lǐng)域】，更為具體地，涉及一種非接觸式供電電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 很多的電子和電氣設(shè)備都由固定的主體和活動部件組成，比如在家用電器中，有 洗衣機門、冰箱門等轉(zhuǎn)動部件，還有冰箱抽屜等推拉型活動部件，隨著終端用戶對設(shè)備的易 用性和外觀有了越來越高的要求，許多的控制和顯示功能都集成在這些活動部件上，通常 它們所需的電能主要通過特定的連線裝置通過鉸鏈用電線物理連接的方式從設(shè)備主體傳 輸?shù)交顒硬糠?。這樣的連線裝置給設(shè)備的生產(chǎn)裝配帶來了挑戰(zhàn)，同時由于這些活動部件的 相對位置在使用中會不斷的發(fā)生改變，在設(shè)備的使用過程中也容易出現(xiàn)物理磨損從而導(dǎo)致 一些安全、設(shè)備壽命及保養(yǎng)的問題。
[0003] 為此，在電子和電氣設(shè)備的設(shè)計中引入了非接觸式傳輸電能的方式，其原理就是 通過線圈之間的電磁耦合來實現(xiàn)，這樣的電路通常包括電能發(fā)射端和電能接收端。發(fā)射端 主要包括一個諧振電路和一個發(fā)射線圈；而接收端主要包括一個接收線圈、諧振電路、整流 電路和直流變壓器給負載供電。負載既可以是可充電電池，也可以是一個電能消耗裝置或 模塊。電能通過發(fā)射端線圈和接收端的線圈之間的電場或磁場耦合實現(xiàn)非接觸式傳輸，因 此發(fā)射線圈和接收線圈之間的耦合方式對電能的傳輸起到了關(guān)鍵的作用。
[0004] 然而，目前常規(guī)的做法是使用中讓一個發(fā)射線圈和一個接收線圈之間直接對應(yīng)。 但是在實際的應(yīng)用中，線圈的尺寸會受到安裝位置和使用環(huán)境的限制，此外，一對一的線圈 耦合效率也會隨著線圈位置的改變而改變，這必然使得電能的傳輸功率和效率等也都會受 到限制，而且不能滿足某些應(yīng)用場合的需求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 根據(jù)上述對【背景技術(shù)】以及存在的技術(shù)問題的理解，為了適應(yīng)不同的功率要求、不 同的效率要求、性能安全要求、不同的安裝環(huán)境要求等，本發(fā)明提出了一種基于多線圈匹配 的非接觸式供電電路，在依據(jù)本發(fā)明的不同的實現(xiàn)形式中分別對發(fā)射和接收線圈采用多種 組合方式和相應(yīng)的電路來實現(xiàn)。
[0006] 本發(fā)明提出了一種非接觸式供電電路，包括原級電路和次級電路，所述原級電路 通過電磁耦合向所述次級電路傳輸能量，其中，所述原級電路和所述次級電路分別具有至 少一個發(fā)射線圈和至少一個接收線圈且所述至少一個發(fā)射線圈和所述至少一個接收線圈 法向同向或者具有第一夾角，其特征在于，所述至少一個發(fā)射線圈和所述至少一個接收線 圈的數(shù)量之和大于兩個。
[0007] 以這樣的方式，能夠設(shè)置多于一個接收線圈或者多于一個發(fā)射線圈，這將能夠使 得接收效率或者發(fā)射效率得到提升，此外，由于能夠設(shè)置多于一個接收線圈或者發(fā)射線圈， 那么，單個的線圈的尺寸相對于只用一個接收線圈或者發(fā)射線圈的情形來說能夠做得更 小，這使得其受安裝位置的尺寸的限制變小，從而能夠適應(yīng)不同大小的用電器的非接觸式 供電。
[0008] 在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，所述至少一個接收線圈能夠相對于所述至少一個 發(fā)射線圈平移運動。
[0009] 以這樣的方式使得依據(jù)本發(fā)明所述的非接觸式供電電路能夠適用于能夠平移運 動的物體，例如【背景技術(shù)】中所提及的冰箱抽屜等相對平移運動的兩個物體，依據(jù)本發(fā)明所 述的原級電路和次級電路分別位于相對平移運動的兩個物體之上，從而使得其在移動中保 持穩(wěn)定的供電。
[0010] 在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，所述至少一個接收線圈能夠相對于所述至少一個 發(fā)射線圈旋轉(zhuǎn)運動。
[0011] 以這樣的方式使得依據(jù)本發(fā)明所述的非接觸式供電電路能夠適用于能夠旋轉(zhuǎn)運 動的物體，例如【背景技術(shù)】中所提及的冰箱門等相對旋轉(zhuǎn)運動的兩個物體，依據(jù)本發(fā)明所述 的原級電路和次級電路分別位于相互旋轉(zhuǎn)運動的兩個物體之上，從而使得其在移動中保持 穩(wěn)定的供電。
[0012] 在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，所述至少一個發(fā)射線圈與所述至少一個接收線圈 相間設(shè)置。以這樣的方式能夠確保較好的耦合，有利于改善電能傳輸效率。
[0013] 在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，所述至少一個接收線圈與所述至少一個發(fā)射線圈 法向同向。以這樣的方式能夠確保較好的f禹合，有利于改善電能傳輸效率。
[0014] 在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，所述至少一個接收線圈的法向與所述至少一個發(fā) 射線圈的法向平行，并且所述至少一個接收線圈能夠圍繞所述至少一個發(fā)射線圈的所述法 向旋轉(zhuǎn)或者所述至少一個發(fā)射線圈能夠圍繞所述至少一個接收線圈的所述法向旋轉(zhuǎn)。以這 樣的方式能夠?qū)⒁罁?jù)本發(fā)明所述的非接觸式供電電路應(yīng)用于原級線圈繞次級線圈或者次 級線圈繞原級線圈旋轉(zhuǎn)的方案。
[0015] 在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，所述次級電路包含整流器，所述整流器被構(gòu)造為 將由所述至少一個接收線圈所產(chǎn)生的電壓整流為直流電。以這樣的方式能夠?qū)⒂纱渭壘€圈 感應(yīng)所產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，從而適應(yīng)需求用直流電的用電器的需求。
[0016] 在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，所述次級電路還包含耦合至所述整流器的直流變 壓器，所述直流變壓器被構(gòu)造為將經(jīng)整流器整流的電壓轉(zhuǎn)換為負載所需電壓。以這樣的方 式，能夠為相應(yīng)的直流用電器提供合適的直流電壓。
[0017] 在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，所述負載為可充電電池。以這樣的方式能夠以次 級線圈所感應(yīng)產(chǎn)生的電能為可充電電池充電，從而將電能儲存起來以備后用。
[0018] 在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，所述至少一個接收線圈的數(shù)量大于等于兩個并且 相互之間串聯(lián)連接?？蛇x地，所述至少一個發(fā)射線圈的數(shù)量大于等于兩個并且相互之間并 聯(lián)連接。替代地或者附加地，所述至少一個發(fā)射線圈的數(shù)量大于等于兩個并且相互之間串 聯(lián)連接。以這樣的方式能夠提高依據(jù)本發(fā)明所述的非接觸式供電電路的發(fā)射功率或者發(fā)射 效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019] 通過參照附圖閱讀以下所作的對非限制性實施例的詳細描述，本發(fā)明的其它特 征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯。
[0020] 圖1示出了依據(jù)本發(fā)明所述的非接觸式供電電路的兩個實施例的電路原理圖 100 ；
[0021] 圖2a和圖2b示出了依據(jù)本發(fā)明所述的非接觸式供電電路的兩個實施例的線圈放 直不意圖200 ;
[0022] 圖3a和圖3b示出了依據(jù)本發(fā)明所述的非接觸式供電電路的另兩個實施例的線圈 放直不意圖300 ;
[0023] 圖4a和圖4b示出了依據(jù)本發(fā)明所述的非接觸式供電電路的能夠平移運動的線圈 設(shè)置的兩個實施例的示意圖400 ;以及
[0024] 圖5a和圖5b示出了依據(jù)本發(fā)明所述的非接觸式供電電路的能夠旋轉(zhuǎn)運動的線圈 設(shè)置的兩個實施例的示意圖500。
[0025] 在圖中，貫穿不同的示圖，相同或類似的附圖標記表示相同或相似的裝置（模塊） 或步驟。
【具體實施方式】
[0026] 在以下優(yōu)選的實施例的具體描述中，將參考構(gòu)成本發(fā)明一部分的所附的附圖。所 附的附圖通過示例的方式示出了能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的特定的實施例。示出的實施例并不旨在 窮盡根據(jù)本發(fā)明的所有實施例。可以理解，在不偏離本發(fā)明的范圍的前提下，可以利用其他 實施例，也可以進行結(jié)構(gòu)性或者邏輯性的修改。因此，以下的具體描述并非限制性的，且本 發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求所限定。
[0027] 圖1示出了本發(fā)明提出了一種非接觸式供電電路，包括原級電路和次級電路，原 級電路通過電磁耦合向次級電路傳輸能量，其中，原級電路和次級電路分別具有至少一個 發(fā)射線圈120和至少一個接收線圈130且至少一個發(fā)射線圈120和至少一個接收線圈130 法向同向或者具有第一夾角，至少一個發(fā)射線圈120和至少一個接收線圈130的數(shù)量之和 大于兩個。從圖1可以看出，整個電路是上下對稱的，其中，在原級電路側(cè)具有一個電源 110,其分別為兩個并聯(lián)的回路供電，其中一個回路是160,而另一個回路便是由Cl、Rsl以 及線圈120組成的。原級電路通過電磁耦合分別向次級線圈130或者附加的回路170的接 收線圈發(fā)射能量，而次級電路在產(chǎn)生電能后分別經(jīng)過整流器140和變壓器150的轉(zhuǎn)換后轉(zhuǎn) 變?yōu)榫哂幸欢妷旱闹绷麟?，以供用電器Rs使用。
[0028] 然而，在圖1中所示出的實施例僅僅是示例性的而非限制性的。只要其原理如圖1 所示，而且至少一個發(fā)射線圈120和至少一個接收線圈130的數(shù)量之和大于兩個，那么這樣 的電路便落入了本發(fā)明所主張的權(quán)利范圍之內(nèi)。也就是說，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當理解，原 級電路的兩個發(fā)射回路的連接方式也能夠是串聯(lián)連接的，從而使得兩個發(fā)射回路合并為一 個具有兩個線圈的發(fā)射回路（并且此時用于濾波的兩套電容和電阻只需保留一套便可）； 相應(yīng)地，次級電路的兩個接收回路也能夠是并聯(lián)的，從而相互作為備用電路用于補充。
[0029] 此外，圖1所示出的實施例中的線圈的數(shù)量也僅僅是示例性的而非限制性的，也 就是說，只要總的線圈的數(shù)量大于兩個便可，例如一個發(fā)射線圈和至少兩個接收線圈的組 合、至少兩個發(fā)射線圈和一個接收線圈的組合以及至少兩個發(fā)射線圈和至少兩個接收線圈 的組合均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
[0030] 由于單個線圈承載的功率是有限的，為了提高系統(tǒng)的總體功率，采用多個發(fā)射線 圈和接收線圈，并且相應(yīng)的有不同的電路組合：在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，至少一個接 收線圈的數(shù)量大于等于兩個并且相互之間串聯(lián)連接。可選地，至少一個發(fā)射線圈的數(shù)量大 于等于兩個并且相互之間并聯(lián)連接。替代地或者附加地，至少一個發(fā)射線圈的數(shù)量大于等 于兩個并且相互之間串聯(lián)連接。以這樣的方式能夠提高依據(jù)本發(fā)明所述的非接觸式供電電 路的發(fā)射功率或者發(fā)射效率。
[0031] 以這樣的方式，能夠設(shè)置多于一個接收線圈或者多于一個發(fā)射線圈，這將能夠使 得接收效率或者發(fā)射效率得到提升，此外，由于能夠設(shè)置多于一個接收線圈或者發(fā)射線圈， 那么，單個的線圈的尺寸相對于只用一個接收線圈或者發(fā)射線圈的情形來說能夠做得更 小，這使得其受安裝位置的尺寸的限制變小，從而能夠適應(yīng)不同大小的用電器的非接觸式 供電。
[0032] 非接觸式供電中電能的傳輸效率主要由發(fā)射線圈和接收線圈之間的磁場耦合強 度決定，因此通過將多個接收線圈放置在單個發(fā)射線圈的周圍，使接收線圈能接收到足夠 多的磁通量，提高發(fā)射線圈的磁通利用率，從而提高效率。
[0033] 以下將借助接下來的【專利附圖】
【附圖說明】本發(fā)明的線圈是如何適應(yīng)不同的應(yīng)用場景的，其 中，線圈的位置擺置尤為重要。
[0034] 圖2a和圖2b示出了依據(jù)本發(fā)明所述的非接觸式供電電路的線圈放置的一個實施 例200,從圖2a可以看出，第一線圈210放置在第二線圈220的兩邊,從而利用兩個第二線 圈大大地提高了能量傳輸效率。
[0035] 在此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當理解，此處的發(fā)射線圈同樣能夠像接收線圈那樣為 兩個或者更多個，從而提高發(fā)射功率，在改善效率的同時也提高整個傳輸?shù)墓β实慕^對數(shù) 值，以滿足更大功率需求的負載的需要。具體地，如圖2b所示，第一線圈210與第二線圈 220相間放置。
[0036] 在依據(jù)圖2a和圖2b所述的實施例中，至少一個發(fā)射線圈與至少一個接收線圈相 間設(shè)置。以這樣的方式能夠確保較好的耦合，有利于改善電能傳輸效率。在上述實施例中， 至少一個接收線圈與至少一個發(fā)射線圈法向同向。以這樣的方式能夠確保較好的耦合，有 利于改善電能傳輸效率。
[0037] 然而，其他的放置形式也是可以的，例如，如圖3a和圖3b所示出的依據(jù)本發(fā)明所 述的非接觸式供電電路的線圈擺置300那樣，第一線圈310a、310b以及310c與第二線圈 320 (圖3a)或者320a、320b以及320c對置，如此便能提高電能傳輸效率或者絕對功率。
[0038] 以下將針對不同的應(yīng)用場景介紹依據(jù)本發(fā)明所述的非接觸式供電電路的具體實 施例中的線圈的相對位置。
[0039] 圖4a和圖4b示出了至少一個接收線圈能夠相對于至少一個發(fā)射線圈平移運動 的實施例400。如圖所示，第一線圈410a、410b以及410c形成了一個通道以供第二線圈 420 (圖4a)或者第二線圈420a、420b通過，這樣一來，第一線圈和第二線圈便能相對地平移 運動了，這對于諸如冰箱抽屜的應(yīng)用尤其是有利的，即以這樣的方式使得依據(jù)本發(fā)明所述 的非接觸式供電電路能夠適用于能夠平移運動的物體，例如【背景技術(shù)】中所提及的冰箱抽屜 等相對平移運動的兩個物體，依據(jù)本發(fā)明所述的原級電路和次級電路分別位于相對平移運 動的兩個物體之上，從而使得其在移動中保持穩(wěn)定的供電。
[0040] 圖5a和圖5b示出了至少一個接收線圈能夠相對于至少一個發(fā)射線圈旋轉(zhuǎn)運動的 實施例500。如圖所示，第一線圈510a、510b、510c、510d、510e以及510f圍繞著第二線圈 520 (圖5a)或者第二線圈520a、520b、520c、520d、520e以及520f，這樣一來，第一線圈和第 二線圈便能相對地旋轉(zhuǎn)運動了，這對于諸如冰箱旋轉(zhuǎn)門的應(yīng)用尤其是有利的，即以這樣的 方式使得依據(jù)本發(fā)明所述的非接觸式供電電路能夠適用于能夠旋轉(zhuǎn)運動的物體，例如背景 技術(shù)中所提及的冰箱門等相對旋轉(zhuǎn)運動的兩個物體，依據(jù)本發(fā)明所述的原級電路和次級電 路分別位于相互旋轉(zhuǎn)運動的兩個物體之上，從而使得其在移動中保持穩(wěn)定的供電。
[0041] 在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，所述至少一個接收線圈的法向與所述至少一個發(fā) 射線圈的法向平行，并且所述至少一個接收線圈能夠圍繞所述至少一個發(fā)射線圈的所述法 向旋轉(zhuǎn)或者所述至少一個發(fā)射線圈能夠圍繞所述至少一個接收線圈的所述法向旋轉(zhuǎn)。以這 樣的方式能夠?qū)⒁罁?jù)本發(fā)明所述的非接觸式供電電路應(yīng)用于原級線圈繞次級線圈或者次 級線圈繞原級線圈旋轉(zhuǎn)的方案。
[0042] 在依據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，其中次級電路的負載為可充電電池。以這樣的方 式能夠以次級線圈所感應(yīng)產(chǎn)生的電能為可充電電池充電，從而將電能儲存起來，以備后用。
[0043] 在介紹依據(jù)圖2-圖5所述的實施例時，僅使用了第一線圈和第二線圈的概念，這 是因為，這里的第一線圈并不一定只能是發(fā)射線圈，而且第二線圈也并不一定只能是接收 線圈。相反地，只要第一線圈和第二線圈一個是發(fā)射線圈，一個是接收線圈便可。
[0044] 對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在 不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論 如何來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的。此外，明顯的，"包括"一詞不 排除其他元素和步驟。裝置權(quán)利要求中陳述的多個元件也可以由一個元件來實現(xiàn)。第一， 第二等詞語用來表示名稱，而并不表示任何特定的順序。
【權(quán)利要求】
1. 一種非接觸式供電電路，包括原級電路和次級電路，所述原級電路通過電磁耦合向 所述次級電路傳輸能量，其中，所述原級電路和所述次級電路分別具有至少一個發(fā)射線圈 和至少一個接收線圈且所述至少一個發(fā)射線圈和所述至少一個接收線圈法向同向或者具 有第一夾角，其特征在于，所述至少一個發(fā)射線圈和所述至少一個接收線圈的數(shù)量之和大 于兩個。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式供電電路，其特征在于，所述至少一個接收線圈能 夠相對于所述至少一個發(fā)射線圈平移運動。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式供電電路，其特征在于，所述至少一個接收線圈能 夠相對于所述至少一個發(fā)射線圈旋轉(zhuǎn)運動。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的非接觸式供電電路，其特征在于，所述至少一個發(fā)射線圈 與所述至少一個接收線圈相間設(shè)置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的非接觸式供電電路，其特征在于，所述至少一個接收線圈 與所述至少一個發(fā)射線圈法向同向。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的非接觸式供電電路，其特征在于，所述至少一個接收線圈的 法向與所述至少一個發(fā)射線圈的法向平行，并且所述至少一個接收線圈能夠圍繞所述至少 一個發(fā)射線圈的所述法向旋轉(zhuǎn)或者所述至少一個發(fā)射線圈能夠圍繞所述至少一個接收線 圈的所述法向旋轉(zhuǎn)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式供電電路，其特征在于，所述次級電路包含整流器， 所述整流器被構(gòu)造為將由所述至少一個接收線圈所產(chǎn)生的電壓整流為直流電。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的非接觸式供電電路，其特征在于，所述次級電路還包含耦合 至所述整流器的直流變壓器，所述直流變壓器被構(gòu)造為將經(jīng)整流器整流的電壓轉(zhuǎn)換為負載 所需電壓。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的非接觸式供電電路，其特征在于，所述負載為可充電電池。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式供電電路，其特征在于，所述至少一個接收線圈的 數(shù)量大于等于兩個并且相互之間串聯(lián)連接。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式供電電路，其特征在于，所述至少一個發(fā)射線圈的 數(shù)量大于等于兩個并且相互之間并聯(lián)連接。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式供電電路，其特征在于，所述至少一個發(fā)射線圈的 數(shù)量大于等于兩個并且相互之間串聯(lián)連接。
【文檔編號】H02J17/00GK104143861SQ201310170480
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2013年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月9日
【發(fā)明者】戴豐, 樊明捷, 宋玉明, 王少永 申請人:泰科電子(上海)有限公司
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