諧振線圈耦合的3d無極六面體發(fā)射模型的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種六面體內(nèi)無線供電的發(fā)射模型，屬于無線供電技術(shù)領(lǐng)域。其由分別位于X平面、Y平面、Z平面上的發(fā)射線圈及諧振電容組合而成的單一諧振發(fā)射環(huán)組成，發(fā)射線圈由三個方形發(fā)射子線圈相互垂直組合而成。或由一個方形主動諧振發(fā)射環(huán)和五個位于六面體邊緣的方形從動諧振發(fā)射環(huán)組合而成，相鄰的兩個線圈總有一邊相互靠近，六個線圈圍成一個六面體形狀，每個諧振發(fā)射環(huán)都與相鄰的諧振發(fā)射環(huán)單邊耦合。本實用新型所述的諧振線圈耦合的3D無極六面體發(fā)射模型，適用于普通六面體房間內(nèi)無線供電，它結(jié)構(gòu)簡單，卻可以形成無盲點的3D磁場，處于這個磁場中無線供電電器，可以自由地獲得電能，全面解決了電器使用中的自由、防水、安全性問題。
【專利說明】
諧振線圈耦合的3D無極六面體發(fā)射模型
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種六面體內(nèi)無線供電的發(fā)射模型，屬于無線供電技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在一些六面體的建筑或設(shè)備中，需要對一些移動電器進(jìn)行無線供電，即需要在這樣的建筑物中形成一個將這個六面體全包圍的磁場覆蓋區(qū)，在這個六面體內(nèi)的移動電器，在區(qū)域內(nèi)的任何一點都可以通過無線供電的方式獲得適量的電能。
[0003]針對將六面體全包圍形成完善的磁場覆蓋區(qū)這種情形，面前尚沒有建立合適完善的六面體內(nèi)無線供電的發(fā)射模型。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型針對六面體全包圍形成完善的磁場覆蓋區(qū)這種情形，建立一個合適完善的六面體內(nèi)無線供電的諧振線圈耦合3D無極六面體發(fā)射模型。
[0005]本實用新型采用以下技術(shù)實現(xiàn)方案:
[0006]本實用新型提供針對六面體環(huán)境中給電器無線供電的3D六面體發(fā)射模型，稱為諧振線圈耦合的3D無極六面體發(fā)射模型，實現(xiàn)方式主要有兩種:
[0007]第一種模型
[0008]—種諧振線圈耦合的3D無極六面體發(fā)射模型，由分別位于X平面、Y平面、Z平面上的發(fā)射線圈及諧振電容組合而成的單一諧振發(fā)射環(huán)組成，即由一個發(fā)射線圈與一個諧振電容串聯(lián)或并聯(lián)組成，其中發(fā)射線圈由三個發(fā)射子線圈相互垂直組合而成，三個發(fā)射子線圈均為方形，形狀相同、大小相等，分別位于X平面、Y平面、Z平面;三個發(fā)射子線圈相互連接的方式有兩種:串聯(lián)和并聯(lián)，串聯(lián)或并聯(lián)后形成的等效線圈稱為發(fā)射線圈；諧振電容是一個單體電容，或者是由幾個單體電容組成的等效電容；
[0009]當(dāng)發(fā)射諧振環(huán)工作時，位于X平面的發(fā)射子線圈通電后，在X平面的兩側(cè)形成向一個磁場，位于Y平面的發(fā)射子線圈通電后，在Y平面的兩側(cè)形成向一個磁場，位于Z平面的發(fā)射子線圈通電后，在Z平面的兩側(cè)形成向一個磁場，這樣便六面體覆蓋的區(qū)域內(nèi)形成了一個全方位的3D磁場，在這個3D磁場內(nèi)，放置一個接收諧振環(huán)，不論接收線圈處于什么方位，也不論接收線圈的平面如何，接收線圈都能切割磁力線產(chǎn)生電能，實現(xiàn)無線供電。
[0010]第二種模型
[0011 ] 一種諧振線圈耦合的3D無極六面體發(fā)射模型，由一個主動諧振發(fā)射環(huán)和五個位于六面體邊緣的從動諧振發(fā)射環(huán)組合而成;無論是主動諧振發(fā)射環(huán)還是從動諧振發(fā)射環(huán)，其線圈均為方形，相鄰的兩個線圈總有一邊相互靠近，六個線圈圍成一個六面體形狀，每個諧振發(fā)射環(huán)都與相鄰的諧振發(fā)射環(huán)通過單邊耦合的方式，實現(xiàn)電一磁一電一磁的能量傳遞和轉(zhuǎn)換過程，最后形成一個六面體形狀的磁場覆蓋區(qū)；
[0012]在這個3D磁場內(nèi)，放置一個接收諧振環(huán)，不論接收線圈處于什么方位，也不論接收線圈的平面如何，接收線圈都能切割磁力線產(chǎn)生電能，實現(xiàn)無線供電；
[0013]這里，主動諧振發(fā)射環(huán)是一個有源LC諧振環(huán)，其它五個從動諧振環(huán)均為無源LC諧振環(huán)。
[0014]本實用新型定義如下
[0015](定義一)根據(jù)繞制方式的不同，線圈分為松散型線圈和緊密型線圈，線圈中每一圈之間有空隙的稱為松散型線圈，反之，如果每一圈相鄰的繞線都緊貼則稱之為緊密型線圈。
[0016](定義二)工作于諧振狀態(tài)下的線圈與電容的連接有兩種連接方式:串聯(lián)和并聯(lián)，諧振狀態(tài)下這種由一個線圈與一個電容的組合稱之為諧振環(huán)，無線供電系統(tǒng)中至少有兩個諧振環(huán)，一個是發(fā)射諧振環(huán)，它由一個發(fā)射線圈和一個電容串聯(lián)或并聯(lián)組成，另一個是接收諧振環(huán)，它由一個接收線圈和一個電容串聯(lián)或并聯(lián)而成。
[0017](定義三)一個等效線圈由兩個或兩個以上的子線圈串聯(lián)或并聯(lián)組成，一個等效電容由兩個或兩個以上的電容串聯(lián)或并聯(lián)而成。
[0018](定義四)法線，指的是經(jīng)過線圈平面的中心并且垂直于線圈平面的線。
[0019]本實用新型所述的諧振線圈耦合的3D無極六面體發(fā)射模型，適用于普通六面體房間內(nèi)無線供電，它結(jié)構(gòu)簡單，卻可以形成無盲點的3D磁場，處于這個磁場中無線供電電器，可以自由地獲得電能，全面解決了電器使用中的自由、防水、安全性問題。
【附圖說明】
[0020]圖1是一個方形諧振環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖，由一個線圈和一個電容串聯(lián)組成。
[0021]圖2是由I個方形主動諧振發(fā)射環(huán)和5個位于六面體邊緣的方形從動諧振發(fā)射環(huán)組合而成的諧振線圈耦合的30無極六面體發(fā)射模型結(jié)構(gòu)示意圖丄(:1、^:2、^:3、^:4、^:5、^:6表示六個諧振環(huán)。
[0022]圖3是由I個方形主動諧振發(fā)射環(huán)和5個方形從動諧振發(fā)射環(huán)組合而成的諧振線圈耦合的3D無極六面體發(fā)射模型原理圖，電感LI和電容Cl組成主動發(fā)射諧振環(huán)LCl，電感L2和電容C2組成從動發(fā)射諧振環(huán)LC2，電感L3和電容C3組成從動發(fā)射諧振環(huán)LC3，電感L4和電容C4組成從動發(fā)射諧振環(huán)LC4，電感L5和電容C5組成從動發(fā)射諧振環(huán)LC5，電感L6和電容C6組成從動發(fā)射諧振環(huán)LC6。
[0023]圖4是一個方形發(fā)射線圈結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖5是由三個發(fā)射子線圈相互垂直組合而成的諧振線圈耦合的3D無極六面體發(fā)射模型結(jié)構(gòu)示意圖，L1、L2、L3分別表示位于X平面、Y平面、Z平面上的一個發(fā)射子線圈，三個子線圈分別位于X平面、Y平面、Z平面上。
[0025]圖6A是圖5所示3D無極六面體發(fā)射模型的LC諧振發(fā)射環(huán)并聯(lián)型原理圖，L1、L2、L3表示三個發(fā)射子線圈，C表示諧振電容或等效諧振電容，三個發(fā)射子線圈全部并聯(lián)，然后與諧振電容C并聯(lián)。
[0026]圖6B是圖5所示3D無極六面體發(fā)射模型的LC諧振發(fā)射環(huán)串聯(lián)型原理圖，L1、L2、L3表示三個發(fā)射子線圈，C表示諧振電容或等效諧振電容，三個發(fā)射子線圈全部串聯(lián)，然后與諧振電容C串聯(lián)。
[0027]圖6C是圖5所示3D無極六面體發(fā)射模型的LC諧振發(fā)射環(huán)一種混合型原理圖，L1、L2、L3表示三個發(fā)射子線圈，C表示諧振電容或等效諧振電容，三個發(fā)射子線圈全部并聯(lián)，然后與諧振電容C串聯(lián)。
[0028]圖6D是圖5所示3D無極六面體發(fā)射模型的LC諧振發(fā)射環(huán)另一種混合型原理圖，L1、L2、L3表示三個發(fā)射子線圈，C表示諧振電容或等效諧振電容，三個發(fā)射子線圈全部串聯(lián)，然后與諧振電容C并聯(lián)。
【具體實施方式】
[0029]以下結(jié)合實例對上述諧振線圈耦合的3D無極六面體發(fā)射模型作進(jìn)一步說明:
[0030]諧振線圈耦合的3D無極六面體發(fā)射模型，第一種實現(xiàn)方式是由分別位于X平面、Y平面、Z平面上的發(fā)射線圈及諧振電容組合而成的單一諧振發(fā)射環(huán)組成，具有圖6A-圖6D共4種諧振環(huán)連接形式。X平面、Y平面、Z平面均相互垂直。
[0031]以上四種諧振環(huán)不論哪一種，當(dāng)發(fā)射諧振環(huán)工作時，法線與X軸重合的發(fā)射子線圈通電后，在該子線圈平面的兩側(cè)、X軸方向上形成向一個磁場，同時，法線與Y軸重合的發(fā)射子線圈通電后，在該子線圈平面的兩側(cè)、Y軸方向上形成向一個磁場，同樣，法線與Z軸重合的發(fā)射子線圈通電后，在該子線圈平面的兩側(cè)、Z軸方向上形成向一個磁場，這樣便在三個發(fā)射子線圈覆蓋的球形區(qū)域內(nèi)形成了一個全方位的3D磁場;在這個3D磁場內(nèi)，放置一個接收諧振環(huán)，不論接收線圈處于什么方位，也不論接收線圈的平面如何，接收線圈都能切割磁力線產(chǎn)生電能，實現(xiàn)無線供電。
[0032]諧振線圈耦合的3D無極六面體發(fā)射模型，第二種實現(xiàn)方式是由一個主動諧振發(fā)射環(huán)和五個位于六面體邊緣的從動諧振發(fā)射環(huán)組合而成，參見圖1-圖3;
[0033]主動發(fā)射諧振環(huán)LCl是一個有源諧振環(huán)，當(dāng)它工作時，與它相鄰的四個從動諧振環(huán)LC2、LC3、LC5、LC6通過單邊耦合產(chǎn)生諧振，能量自主動諧振環(huán)LCl傳到這四個從動諧振環(huán)中，在主動諧振環(huán)LCl的對面是從動諧振環(huán)LC4，它分別有一邊與從動諧振環(huán)LC2、LC3、LC5、LC6相鄰，通過單邊耦合，這四個諧振環(huán)的能量最后傳遞到從動諧振環(huán)LC4中，這樣，在這六個諧振環(huán)包圍的六面體區(qū)域內(nèi)形成了一個3D磁場覆蓋區(qū)，在這個3D磁場內(nèi)，放置一個接收諧振環(huán)，不論接收線圈處于什么方位，也不論接收線圈的平面如何，接收線圈都能切割磁力線產(chǎn)生電能，實現(xiàn)無線供電。
[0034]實施例1:單一諧振環(huán)的3D無極六面體發(fā)射模型在普通住房中的應(yīng)用
[0035]普通住房通常都是立方體空間，在房間的中心處找一點作為原點，同時參考房間的墻面定出X平面、Y平面和Z平面，在這三個平面上分別布上一個線圈并固定，作為發(fā)射子線圈，然后選擇圖6中的一種接法，確定諧振電容的大小，這樣發(fā)射諧振環(huán)就做好了，諧振環(huán)通電工作后，整個房間內(nèi)形成一了個3D磁場，可以為房間內(nèi)的所有無線供電設(shè)備供電，電器不再受電線的牽制，可以自由移動，同時電器與電網(wǎng)完全分離，沒有物理上的電線連接，即使電器損壞也不會引起電網(wǎng)短路，更不會引起火災(zāi)等安全事故。
[0036]實施例2、一個主動諧振發(fā)射環(huán)與五個從動諧振環(huán)在普通住房中的應(yīng)用
[0037]在一個六面體的普通房間內(nèi)，選擇一面墻作為主墻面，在這個墻面布上主動發(fā)射諧振環(huán)并固定，在另外五個墻面分別布上一個從動諧振環(huán)并固定。當(dāng)主動諧振環(huán)通電工作后，其它五個從動諧振環(huán)全部產(chǎn)生諧振，即共振，因此整個房間內(nèi)形成了一個無盲點的3D磁場，房間內(nèi)的無線供電設(shè)備在任意點都可以獲得能量實現(xiàn)無線供電。
[0038]實施例3、單一諧振環(huán)的變通應(yīng)用
[0039]上述的單一諧振環(huán)中有三個子線圈和一個諧振電容，變通的應(yīng)用方法是:將子線圈改為六個，在房間的六個墻面上分別布一個子線圈，然后選擇按照圖6的一種接法，確定諧振電容的大小，形成一個諧振環(huán)，諧振環(huán)工作后，將產(chǎn)生與三個子線圈組成的單一諧振環(huán)相同的效果。
[0040]以上本實用新型實施例所述的諧振線圈耦合的3D六面體發(fā)射模型適用于普通六面體房間內(nèi)無線供電，結(jié)構(gòu)簡單，卻可以形成無盲點的3D磁場，處于這個磁場中無線供電電器，可以自由地獲得電能，全面解決了電器使用中的自由、防水、安全性問題。
【主權(quán)項】
1.諧振線圈耦合的3D無極六面體發(fā)射模型，特征在于，由分別位于X平面、Y平面、Z平面上的發(fā)射線圈及諧振電容組合而成的單一諧振發(fā)射環(huán)組成，即由一個發(fā)射線圈與一個諧振電容串聯(lián)或并聯(lián)組成，其中發(fā)射線圈由三個發(fā)射子線圈相互垂直組合而成，三個發(fā)射子線圈均為方形，形狀相同、大小相等，分別位于X平面、Y平面、Z平面。2.按照權(quán)利要求1所述的諧振線圈耦合的3D無極六面體發(fā)射模型，特征在于，三個發(fā)射子線圈相互串聯(lián)或并聯(lián)，串聯(lián)或并聯(lián)后形成的等效線圈稱為發(fā)射線圈；諧振電容是由幾個單體電容組成的等效電容。3.諧振線圈耦合的3D無極六面體發(fā)射模型，特征在于，由一個主動諧振發(fā)射環(huán)和五個位于六面體邊緣的從動諧振發(fā)射環(huán)組合而成;主動諧振發(fā)射環(huán)與從動諧振發(fā)射環(huán)的線圈均為方形，相鄰的兩個線圈總有一邊相互靠近，六個線圈圍成一個六面體形狀，每個諧振發(fā)射環(huán)都與相鄰的諧振發(fā)射環(huán)通過單邊耦合的方式，實現(xiàn)電一磁一電一磁的能量傳遞和轉(zhuǎn)換過程，最后形成一個六面體形狀的磁場覆蓋區(qū)。4.按照權(quán)利要求3所述的諧振線圈耦合的3D無極六面體發(fā)射模型，特征在于，主動諧振發(fā)射環(huán)是一個有源LC諧振環(huán)，五個從動諧振環(huán)均為無源LC諧振環(huán)。
【文檔編號】H02J50/12GK205565906SQ201620339639
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月21日
【發(fā)明人】朱斯忠, 徐寶華
【申請人】中惠創(chuàng)智無線供電技術(shù)有限公司