本實用新型涉及無線充電領(lǐng)域，尤其涉及一種采用磁共振無線充電技術(shù)的無線充電設(shè)備。

背景技術(shù)：

在消費市場中，移動設(shè)備正在率先采用無線電源解決方案。隨著LTE技術(shù)的采用、通信速度的提高和帶寬的增大，至少在未來幾年內(nèi)，使得移動設(shè)備不會受到任何限制。便利性是促使移動設(shè)備在消費市場普及的關(guān)鍵因素之一。手機、平板電腦、媒體播放器、移動電視等不同的移動設(shè)備需要不同接口連接器的各種適配器。為了給移動設(shè)備充電，人們卻需要攜帶很多不同的連接器和適配器。擁有強大的支持性基礎(chǔ)設(shè)施和生態(tài)系統(tǒng)的通用無線適配器，可以解決這些需求。在汽車、咖啡店、圖書館、餐館、火車、飛機、辦公室和會議室中提供無線充電，將滿足人們所需的便利性。

現(xiàn)有的無線充電設(shè)備大多采用的是磁感應(yīng)的QI原理。第一代磁感應(yīng)無線充電技術(shù)最大的缺點是充電區(qū)域的面積和充電距離都很小，使用時必須講發(fā)射器和接收器嚴格對齊，貼放在一起且不能隨意移動。目前主要的線圈尺寸都小于150mm。只有當手機的線圈和發(fā)射器的線圈位置正對時，才能夠進行無線充電，其有效充電面積大概是兩個一元硬幣大小。很多人在使用時經(jīng)常遇到因為對不準位置而造成充電失敗的情況。而且只能充電端和接收器只能貼放在一起充電，設(shè)備不能隨意移動，導(dǎo)致無線充電與有線充電在方便性上并無實質(zhì)差別，效率上卻大打折扣。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種無線充電設(shè)備，其有效充電面積大，在發(fā)射器的有效能量發(fā)射面積范圍內(nèi)可以擺放多個無線接收器，無線接收器的位置也可以隨意擺放。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種無線充電設(shè)備，包括無線發(fā)射器和無線接收器；所述無線發(fā)射器包括依次連接的共振控制電路、能量供給電路、能量發(fā)射端電容組和發(fā)射能量的發(fā)射磁芯線圈，所述共振控制電路、能量供給電路、能量發(fā)射端電容組和發(fā)射磁芯線圈集成在發(fā)射端印刷線路板上，所述發(fā)射端印刷線路板固定安裝在發(fā)射器外殼中；所述無線接收器包括依次連接的接收能量的接收磁芯線圈、能量接收端電容組和轉(zhuǎn)換電路，所述接收能量的接收磁芯線圈、能量接收端電容組和轉(zhuǎn)換電路集成在接收端印刷線路板上，所述接收端印刷線路板固定在接收器外殼中，其中，所述發(fā)射磁芯線圈的面積為方形，其尺寸范圍為長100mm～500mm、寬50mm～300mm。無線發(fā)射器的有效能量發(fā)射面積和形狀由發(fā)射磁芯線圈的面積決定，而無線接收器的接收磁芯線圈面積小于這個發(fā)射面積。因此，在這個范圍內(nèi)可以擺放多個無線接收器，無線接收器的位置也可以隨意擺放。而能量發(fā)射端電容組與發(fā)射磁芯線圈、能量接收端電容組和接收磁芯線圈分別耦合，產(chǎn)生諧振磁場，可以有效提高發(fā)射能量密度，充電效率可提高至80％～90％，已與有線充電相當。而充電距離可達20cm左右，甚至可穿透非金屬的物體，例如桌面。

作為本實用新型的進一步改進，發(fā)射磁芯線圈和接收磁芯線圈均采用單邊式平面螺旋繞法，其中發(fā)射磁芯線圈的線圈截面呈方形。實驗證明，單邊繞法更有利于磁場的均勻分布和功率的傳輸，適用于較遠距離下的能量傳輸，因此本實用新型采用單邊繞法，線圈最外尺寸為長100mm～500mm、寬50mm～300mm，每匝逐漸向磁芯中心等距螺旋纏繞，線圈匝數(shù)可采用4～8匝。

更進一步地，用于繞制所述發(fā)射磁芯線圈和接收磁芯線圈的導(dǎo)線可采用利茲線，且利茲線內(nèi)的導(dǎo)線排列為正反方向間隔交叉排列。采用這種設(shè)計是因為根據(jù)麥克斯韋理論，導(dǎo)線中通過電流時，會出現(xiàn)趨膚效應(yīng)，即主電流和磁場產(chǎn)生的渦流之和在導(dǎo)線表面加強，趨向?qū)Ь€中心減弱，電流出現(xiàn)不均勻分布的現(xiàn)象。電流越大這種現(xiàn)象越明顯，其會影響磁場穩(wěn)定性和充電效率，因此，需要采用利茲線作為導(dǎo)線，且利茲線內(nèi)的導(dǎo)線排列形式為正反方向間隔交叉排列。導(dǎo)線方向的正反以某一時刻導(dǎo)線內(nèi)通過的電流方向為準。

優(yōu)選地，所述發(fā)射器外殼由采用經(jīng)過鏡面處理、倒角為2.5D的鋼化玻璃或塑膠或亞克力或樹脂材質(zhì)的板材制成。這種板材輕薄堅固，防水、易清潔，可以有效保護內(nèi)部電路，且可以加工成各種時尚外形，并且對磁場幾乎無屏蔽作用，有利于能量的高效率傳輸。

更進一步地，它還包括用于設(shè)置在需要固定所述無線發(fā)射器的位置的固定裝置。其中，固定裝置可以采用吸附方式將無線發(fā)射器固定在使用位置上的吸附裝置。而吸附裝置又可以采用反重力納米膜、強力膠、真空吸盤中的任意一種。其中，反重力納米膜以其性能穩(wěn)定、固定牢靠、移除方便、不留痕跡的特性為最優(yōu)方案。

為了進一步保證性能穩(wěn)定，減少工作時產(chǎn)生的熱量對設(shè)備的影響，在發(fā)射器外殼的側(cè)面開有散熱孔。散熱孔可以是均勻排列的圓形和/或橢圓形散熱孔。

接收器外殼需要適應(yīng)多種設(shè)備，因此，尺寸和形狀均以需充電設(shè)備的形狀和尺寸相配合，其由真皮或仿皮以車線方式縫紉而成。接收器外殼還可以由塑膠、鋼化玻璃或陶瓷材料制成。

有益效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的無線充電設(shè)備有以下優(yōu)點：

1、無線發(fā)射器的有效充電發(fā)射面積比所述無線接收器的有效充電接收面積大，無線接收器在無線發(fā)射器的有效充電發(fā)射范圍內(nèi)隨意擺放都可以對電子設(shè)備進行充電，無需將無線接收器的位置與無線發(fā)射器完全對正，從而給電子設(shè)備的充電帶來便利，而且不容易出現(xiàn)充電失敗的情況；

2、單邊繞法更有利于磁場的均勻分布和功率的傳輸，適用于較遠距離下的能量傳輸；

3、用于繞制所述發(fā)射磁芯線圈和接收磁芯線圈的導(dǎo)線可采用利茲線，將不均勻電流分布在每根互相絕緣的導(dǎo)線上，最大程度的減少趨膚效應(yīng)引起的交流阻抗值，降低了導(dǎo)線交直流阻抗比，減小了線圈的損耗，降低了線圈溫度，同時提高了能量傳輸部分的安全性與穩(wěn)定性；利茲線內(nèi)的導(dǎo)線排列形式為正反方向間隔交叉排列，實現(xiàn)導(dǎo)線磁場間的相互抵消，減小不均勻電流分布；

4、采用反重力納米膜作為吸附裝置，其性能穩(wěn)定、固定牢靠、移除方便且不留痕跡；

5、發(fā)射器外殼的側(cè)面開有散熱孔，防止發(fā)射器工作溫度過高，散熱孔可以是均勻排列的圓形和/或橢圓形散熱孔。

通過以下的描述并結(jié)合附圖，本實用新型將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本實用新型的實施例。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型的無線發(fā)射器和無線接收器的示意圖；

圖2為本實用新型的一種無線充電設(shè)備的充電原理示意圖；

圖3為利茲線內(nèi)的導(dǎo)線排列方式示意圖；

圖4為本實用新型的無線充電設(shè)備使用狀態(tài)示意圖之一；

圖5為發(fā)射器外殼上的散熱孔的結(jié)構(gòu)放大示意圖之一；

圖6為發(fā)射器外殼上的散熱孔的結(jié)構(gòu)放大示意圖之二；

圖7為發(fā)射器外殼上的散熱孔的結(jié)構(gòu)放大示意圖之三；

圖8為發(fā)射器外殼上的散熱孔的結(jié)構(gòu)放大示意圖之四；

圖9為發(fā)射器外殼上的散熱孔的結(jié)構(gòu)放大示意圖之五；

圖10為本實用新型的無線充電設(shè)備使用狀態(tài)示意圖之二。

圖中，1、無線發(fā)射器；11、共振控制電路；12、能量供給電路；13、能量發(fā)射端電容組；14、發(fā)射磁芯線圈；15、發(fā)射器外殼；16、散熱孔；2、無線接收器；21、接收磁芯線圈；22、能量接收端電容組；23、轉(zhuǎn)換電路；3、固定裝置；4、托板。

具體實施方式

現(xiàn)在參考附圖描述本實用新型的實施例。

實施例1

本實用新型的具體實施方式如圖1所示，一種無線充電設(shè)備，包括無線發(fā)射器1和無線接收器2。無線發(fā)射器1包括依次連接的共振控制電路11、能量供給電路12、能量發(fā)射端電容組13和發(fā)射能量的發(fā)射磁芯線圈14，如圖2所示。共振控制電路11、能量供給電路12、能量發(fā)射端電容組13和發(fā)射磁芯線圈14集成在發(fā)射端印刷線路板上。發(fā)射端印刷線路板固定安裝在發(fā)射器外殼15中。無線接收器2包括依次連接的接收能量的接收磁芯線圈21、能量接收端電容組22和轉(zhuǎn)換電路23，如圖2所示。接收能量的接收磁芯線圈21、能量接收端電容組22和轉(zhuǎn)換電路23集成在接收端印刷線路板上。接收端印刷線路板固定在接收器外殼(圖中未標識)中。其中，發(fā)射磁芯線圈14的面積為方形，其尺寸范圍為長100mm～500mm、寬50mm～300mm。

本實施例中，發(fā)射磁芯線圈14的尺寸為長250mm，寬190mm，接收磁芯線圈21的尺寸為100mm，寬60mm。

無線發(fā)射器1的有效能量發(fā)射面積和形狀由發(fā)射磁芯線圈14的面積決定，而無線接收器的接收磁芯線圈21面積小于這個發(fā)射面積，因此在這個范圍內(nèi)可以擺放多個無線接收器2，無線接收器2的位置也可以隨意擺放。而能量發(fā)射端電容組13與發(fā)射磁芯線圈14、能量接收端電容組22和接收磁芯線圈21分別耦合，產(chǎn)生諧振磁場，可以有效提高發(fā)射能量密度，充電效率可提高至80％～90％，已與有線充電相當。而充電距離可達20cm左右，甚至可穿透非金屬的物體，例如桌面。

發(fā)射磁芯線圈14和接收磁芯線圈21均采用單邊式平面螺旋繞法，其中發(fā)射磁芯線圈14的線圈截面呈方形。實驗證明，單邊繞法更有利于磁場的均勻分布和功率的傳輸，適用于較遠距離下的能量傳輸，因此本實用新型采用單邊繞法，每匝逐漸向磁芯中心等距螺旋纏繞，線圈匝數(shù)可采用4～8匝。

用于繞制發(fā)射磁芯線圈14和接收磁芯線圈21的導(dǎo)線為利茲線。采用這種設(shè)計是因為根據(jù)麥克斯韋理論，導(dǎo)線中通過電流時，會出現(xiàn)趨膚效應(yīng)，即主電流和磁場產(chǎn)生的渦流之和在導(dǎo)線表面加強，趨向?qū)Ь€中心減弱，導(dǎo)致電流出現(xiàn)不均勻分布的現(xiàn)象。電流越大這種現(xiàn)象越明顯，從而影響磁場穩(wěn)定性和充電效率。因此，采用利茲線可將不均勻電流分布在每根互相絕緣的導(dǎo)線上，最大程度的減少趨膚效應(yīng)引起的交流阻抗值，降低了導(dǎo)線交直流阻抗比，減小了線圈的損耗，降低了線圈溫度，同時提高了能量傳輸部分的安全性與穩(wěn)定性。

利茲線內(nèi)的導(dǎo)線采用正反方向間隔交叉的排列方式，如圖3所示(圖中“·”和“×”表示某一時刻的電流方向)。導(dǎo)線方向的正反以某一時刻導(dǎo)線內(nèi)通過的電流方向為準。這種排列方式可實現(xiàn)導(dǎo)線磁場間的相互抵消，減小不均勻電流分布。

如圖4所示，托板4采用非金屬材料，其用于固定無線發(fā)射器1。托板4的投影面積大于無線發(fā)射器1的有效充電發(fā)射面積，使無線接收器2和與其連接的手機能夠方便放置在托板4上而不容易掉落。托板4可以為桌子、椅子、床頭柜或藝術(shù)品上的結(jié)構(gòu)。

本實施例中的發(fā)射器外殼15采用經(jīng)過鏡面處理、倒角為2.5D的鋼化玻璃。鋼化玻璃的美觀性較好，板材輕薄堅固，防水、易清潔，可以有效保護內(nèi)部電路，且可以加工成各種時尚外形，并且對磁場幾乎無屏蔽作用，有利于能量的高效率傳輸。倒角可提高產(chǎn)品的美觀性，同時也可避免尖角刮手。另外，發(fā)射器外殼15也可以采用塑膠或亞克力或樹脂等材質(zhì)。

該產(chǎn)品還包括固定裝置3，固定裝置3用于設(shè)置在需要固定無線發(fā)射器1的位置。固定裝置3為采用吸附方式將無線發(fā)射器1固定在使用位置上的吸附裝置。吸附裝置為反重力納米膜、強力膠或真空吸盤中的任意一種。

如圖4所示，本實施例中，固定裝置3采用反重力納米膜，其性能穩(wěn)定、固定牢靠、移除方便且不留痕跡。反重力納米膜設(shè)置在托板4的底部，如設(shè)置在木桌的底面上。托板4的厚度為5cm-7cm。使發(fā)射器外殼15與反重力納米膜相接觸，即可將其固定在托板4底部，且由于發(fā)射器外殼15與反重力納米膜之間為可拆式連接，客戶可根據(jù)需求調(diào)整無線發(fā)射器1在托板4上的位置。

發(fā)射器外殼15的側(cè)面設(shè)有散熱孔16，可減少工作時產(chǎn)生的熱量對設(shè)備的影響。散熱孔16可以是均勻排列的圓形散熱孔或橢圓形散熱孔或多邊形散熱孔中的一種或其組合，如圖5至圖9所示。

接收器外殼(圖中未標識)需要適應(yīng)多種設(shè)備，因此尺寸和形狀均以需充電設(shè)備的形狀和尺寸相配合，其由真皮或仿皮以車線方式縫紉而成，美觀性較好，而且真皮或仿皮耐磨，可對無線接收器2內(nèi)部的電路起到良好的保護作用。

除此之外，接收器外殼也可以采用塑膠、鋼化玻璃或陶瓷材料制成。

實施例2

如圖10所示，與實施例1的不同之處在于，發(fā)射磁芯線圈14的尺寸為長200mm，寬150mm。固定裝置3不設(shè)置在托板4上，托板4的內(nèi)部設(shè)有空腔，無線發(fā)射器1放置在該空腔內(nèi)。需要給手機充電時，只需將與手機連接的無線接收器2放置在托板4的上表面并位于無線發(fā)射器1的有效能量發(fā)射面積范圍內(nèi)，即可對手機進行充電。

上述兩個實施例中，發(fā)射磁芯線圈14的尺寸還可以為長350mm、寬250mm；發(fā)射磁芯線圈14的尺寸還可以為長150mm、寬100mm。不同的發(fā)射磁芯線圈14尺寸可使無線發(fā)射器1上擺放數(shù)量不同的無線接收器2，客戶可根據(jù)實際需求進行選擇。

以上結(jié)合最佳實施例對本實用新型進行了描述，但本實用新型并不局限于以上揭示的實施例，而應(yīng)當涵蓋各種根據(jù)本實用新型的本質(zhì)進行的修改、等效組合。