无线供电装置和电气设备的制作方法

文档序号:11777644阅读:158来源:国知局
无线供电装置和电气设备的制作方法

本发明涉及一种无线供电装置以及包括该无线供电装置的电气设备。



背景技术:

在现有的电气设备中,控制与驱动部件所需的电能主要是是通过外部接线或内置电池获得,电气设备内部电能的传输也主要是靠电力线物理连接的方式传输,因此,在一些运动部件的移动区域内,电力线容易出现物理磨损从而导致一些安全、设备寿命及保养的问题。为此,在电气设备的设计中引入了无线传输电能的方式,即在一些关键部位使用线圈组耦合的方式来实现能量的非接触式传输。

在现有技术中,无线电力传输装置通常包括一个发射线圈和与发射线圈耦合的一个接收线圈。在现有技术中,发射线圈与接收线圈之间的距离不能超过发射线圈或接收线圈的直径,原因是现有的线圈工作时,安装在电气设备的运动部件上的一个线圈相对于安装在电气设备的静止部件上的另一个线圈的运动方向与发射线圈产生的磁力线的方向是一致的。这样,当运动部件运动时,发射线圈和接收线圈在磁力线的方向上的距离会逐渐增大。这样,当安装在运动部件上的一个线圈相对于另一个线圈移动的距离过大时,穿过接收线圈的磁通量就会剧烈减少,无法保证发射线圈和接收线圈之间的稳定、足够的电磁耦合,因而不能实现电能的无线传输。

然而,在有些应用场景中,运动部件的移动距离较大,可以达到几十厘米的级别,如某品牌的柜式空调的前遮风板,该遮风板会相对于空调的主体移动达到几十厘米。在这种应用场景下,传统的无线电力传输装置的发射线圈和接收线圈不再适用。



技术实现要素:

本发明的一个目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。

根据本发明的一个方面,提供一种无线供电装置,包括:第一线圈组件,具有第一线圈,可安装在一个电气设备的第一载体上;和第二线圈组件,具有适于与所述第一线圈电磁耦合的第二线圈,可安装在一个电气设备的第二载体上。所述第一线圈和所述第二线圈中的一个为发射线圈,另一个为接收线圈,并且所述第二载体可相对于所述第一载体移动。当所述第二载体相对于所述第一载体移动时,所述第二线圈相对于所述第一线圈的移动方向与所述发射线圈产生的磁力线的方向垂直。

根据本发明的一个实施例,当所述第二载体相对于所述第一载体移动时,所述接收线圈的中心轴线与所述发射线圈产生的磁力线的方向平行。

根据本发明的另一个实施例,所述第二线圈组件还包括磁芯,所述磁芯为整体上呈矩形的框架并具有一个缺口,所述第二线圈缠绕在所述磁芯的侧壁上;所述第一线圈为整体上呈预定形状的框架,所述第一线圈的一个侧壁经由所述缺口进入所述磁芯的内部空间中,并且所述第二线圈被置于所述第一线圈的内部空间中。

根据本发明的另一个实施例,所述第一线圈为整体上呈矩形的框架,使得所述第二线圈可相对于所述第一线圈沿与所述第一线圈的纵向平行的第一方向移动。

根据本发明的另一个实施例,所述第一线圈为整体上呈l形或倒l形的框架,包括沿第一方向延伸的第一部分和沿与所述第一方向大致垂直的第二方向延伸的第二部分,使得所述第二线圈可相对于所述第一线圈沿所述第一方向或所述第二方向移动。

根据本发明的另一个实施例,所述第一线圈组件包括多个呈矩形 的第一线圈,所述多个第一线圈组成一个具有预定形状的线圈阵列;所述第二线圈组件还包括磁芯,所述磁芯为整体上呈矩形的框架并具有一个端部开口,所述第二线圈缠绕在所述磁芯的侧壁上;所述线圈阵列穿过所述磁芯的端部开口,使得所述第二线圈组件可沿具有预定形状的线圈阵列移动。

根据本发明的另一个实施例,所述磁芯为整体上呈矩形的框架,包括一对纵向侧壁、位于其一端的一个端部侧壁和位于其另一端的一对平板部;所述第二线圈缠绕在所述磁芯的所述一个端部侧壁上,所述端部开口位于所述一对平板部之间;并且所述一对平板部的宽度大于所述磁芯的其他部分的宽度,以增大与所述第一线圈的耦合面积。

根据本发明的另一个实施例,由多个所述第一线圈组成的所述线圈阵列整体上呈l形或倒l形,包括沿第一方向延伸的第一部分和沿与所述第一方向大致垂直的第二方向延伸的第二部分,使得所述第二线圈可相对于所述第一线圈沿所述第一方向或所述第二方向移动。

根据本发明的另一个实施例,所述无线供电装置还包括:位置传感器,适于检测所述第一线圈和所述第二线圈的位置;和控制装置,适于控制多个所述第一线圈的接通和断开,其中,在所述第二线圈可相对于所述第一线圈移动的过程中,所述控制装置根据所述位置传感器检测到的位置信息仅接通与所述第二线圈最近的一个第一线圈,其余的第一线圈保持断开。

根据本发明的另一个实施例,所述线圈阵列中的相邻的两个第一线圈部分重叠,以保证相邻的两个第一线圈连续过渡,以实现所述第二线圈与所述第一线圈之间的连续稳定的电磁耦合。

根据本发明的另一个实施例,所述第二线圈组件还包括磁芯,所述磁芯整体上呈l形,所述第二线圈缠绕在所述磁芯上;所述第一线圈为整体上呈预定形状的框架,所述第二线圈被置于所述第一线圈的内部空间中.

根据本发明的另一个实施例,所述第一线圈为整体上呈矩形的框架,使得所述第二线圈可相对于所述第一线圈沿与所述第一线圈的纵 向平行的第一方向移动。

根据本发明的另一个实施例,所述第一线圈为整体上呈l形或倒l形的框架,包括沿第一方向延伸的第一部分和沿与所述第一方向大致垂直的第二方向延伸的第二部分,使得所述第二线圈可相对于所述第一线圈沿所述第一方向或所述第二方向移动。

根据本发明的另一个实施例,所述发射线圈的数量为单个,所述接收线圈的数量为多个,以便通过单个发射线圈向连接至多个接收线圈的多个负载供电。

根据本发明的另一个方面,提供一种电气设备,包括:前述无线供电装置;第一载体,所述无线供电装置的第一线圈组件安装在所述第一载体上;和第二载体,所述无线供电装置的第二线圈组件安装在所述第二载体上,所述第二载体可相对于所述第一载体移动。当所述第二载体相对于所述第一载体移动时,所述第二线圈相对于所述第一线圈的移动方向与所述发射线圈产生的磁力线的方向垂直。

在本发明的前述各个实例性的实施例中,当电气设备的第二载体(例如,运动部件)相对于电气设备的第一载体(例如,静止部件)移动时,安装在第二载体上的第二线圈相对于安装在第一载体上的第一线圈的移动方向始终与发射线圈产生的磁力线的方向垂直(或称为正交)。因此,在电气设备的第二载体相对于电气设备的第一载体移动时,发射线圈和接收线圈在磁力线的方向上的距离保持不变,因此,发射线圈和接收线圈之间的电磁耦合强度不会随着第二载体的运动距离的增大而减弱,使得发射线圈和接收线圈之间始终保持稳定的电磁耦合强度,从而能够实现在运动部件大距离移动时也能提供稳定的无线电能传输。

此外,在本发明的一些实施例中,可以用单个发射线圈与多个接收线圈电磁耦合,这样,可以通过单个发射线圈向连接至多个接收线圈的多个负载供电。

通过下文中参照附图对本发明所作的描述,本发明的其它目的和优点将显而易见,并可帮助对本发明有全面的理解。

附图说明

图1显示根据本发明的第一实施例的无线供电装置的立体示意图;

图2显示图1所示的无线供电装置的接收线圈组件的立体示意图;

图3显示根据本发明的第一实施例的无线供电装置的立体示意图,其中,显示出了发射线圈产生的磁力线的方向和接收线圈移动的方向;

图4显示根据本发明的另一个实施例的发射线圈的立体示意图;

图5显示根据本发明的第二实施例的无线供电装置的立体示意图;

图6显示图5所示的无线供电装置的接收线圈组件的立体示意图;

图7显示根据本发明的第三实施例的无线供电装置的立体示意图;和

图8显示图7所示的无线供电装置的接收线圈组件的立体示意图。

具体实施方式

下面通过实施例,并结合附图,对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中,相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释,而不应当理解为对本发明的一种限制。

另外,在下面的详细描述中,为便于解释,阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地,一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下,公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。

根据本发明的一个总体构思,提供一种无线供电装置,包括:第一线圈组件,具有第一线圈,可安装在一个电气设备的第一载体上; 和第二线圈组件,具有适于与所述第一线圈电磁耦合的第二线圈,可安装在一个电气设备的第二载体上。所述第一线圈和所述第二线圈中的一个为发射线圈,另一个为接收线圈,并且所述第二载体可相对于所述第一载体移动。当所述第二载体相对于所述第一载体移动时,所述第二线圈相对于所述第一线圈的移动方向与所述发射线圈产生的磁力线的方向垂直。

第一实施例

图1显示根据本发明的第一实施例的无线供电装置的立体示意图;图2显示图1所示的无线供电装置的接收线圈组件120的立体示意图;图3显示根据本发明的第一实施例的无线供电装置的立体示意图,其中,显示出了发射线圈111产生的磁力线的方向b和接收线圈211移动的方向。

如图1至图3所示,在图示的实施例中,无线供电装置主要包括第一线圈组件110和第二线圈组件120。第一线圈组件110具有第一线圈111。第一线圈组件110可安装在一个电气设备的第一载体(未图示)上。第二线圈组件120具有适于与第一线圈111电磁耦合的第二线圈121。第二线圈组件120可安装在一个电气设备的第二载体(未图示)上。

在本发明的一个实施例中,第一线圈111和第二线圈121中的一个为发射线圈,另一个为接收线圈。为了便于说明,在图示的实施例中,第一线圈111为发射线圈,第二线圈121为接收线圈。

在本发明的一个实施例中,前述第二载体可以为电气设备的一个运动部件(例如,可移动的门),而前述第一载体可以为电气设备上的一个静止部件(例如,不可移动的壳体)。这样,第二载体可相对于第一载体移动。

如图3清楚地显示,当第二载体相对于第一载体移动时,第二线圈121相对于第一线圈111的移动方向s1与发射线圈111产生的磁力线的方向b垂直。因此,在电气设备的第二载体相对于电气设备 的第一载体移动时,发射线圈111和接收线圈121之间在磁力线的方向b上的距离保持不变,因此,发射线圈111和接收线圈121之间的电磁耦合强度不会随着第二载体的运动距离的增大而减弱,使得发射线圈111和接收线圈121之间始终保持稳定的电磁耦合强度,从而能够实现在运动部件大距离移动时也能提供稳定的无线电能传输。

请继续参见图3,在图示的实施例中,当第二载体相对于第一载体移动时,即,当第二线圈121相对于第一线圈111移动时,接收线圈121的中心轴线与发射线圈111产生的磁力线的方向b平行。这样,能够使得接收线圈121的磁通面积最大。

如图1至图3所示,在图示的实施例中,第二线圈组件120还包括磁芯122,该磁芯122为整体上呈矩形的框架并具有一个缺口1221,第二线圈121缠绕在磁芯122的侧壁上。第一线圈111为整体上呈矩形的框架,第一线圈111的一个侧壁1111经由缺口1221进入磁芯122的内部空间1201中,并且第二线圈121被置于第一线圈111的内部空间1101中。

如图1至图3所示,由于第一线圈111为整体上呈矩形的框架,因此,如图3所示,第二线圈121可相对于第一线圈111沿与第一线圈111的纵向平行的第一方向s1移动。

请注意,第一线圈的形状不局限于图1-3所示的实施例,第一线圈可以具有其他任何合适的形状,例如,圆形、z形、l形等。

在本发发明的一个实施例中,第一线圈(发射线圈)111的长度可以远大于第二线圈(接收线圈)121的长度,这样,可以用单个发射线圈111与多个接收线圈121电磁耦合,这样,可以通过单个发射线圈111向连接至多个接收线圈121的多个负载供电。

图4显示根据本发明的另一个实施例的发射线圈111’的立体示意图。

如图4所示,在图示的实施例中,第一线圈111’为整体上呈l形或倒l形的框架,包括沿第一方向s1延伸的第一部分和沿与第一方向s1大致垂直的第二方向s2延伸的第二部分。这样,图2所示的 第二线圈121可相对于图4所示的第一线圈111’沿第一方向s1或第二方向s2移动。

在本发明的另一个实施例中,还提供一种电气设备,该电气设备包括前述无线供电装置、第一载体和第二载体。无线供电装置的第一线圈组件110安装在第一载体上。无线供电装置的第二线圈组件120安装在第二载体上。第二载体可相对于第一载体移动。当第二载体相对于第一载体移动时,第二线圈121相对于第一线圈111的移动方向s1、s2与发射线圈产生的磁力线的方向b垂直。

尽管未图示,前述电气设备可以冰箱、洗衣机、空调等任何一种电气装置。

第二实施例

图5显示根据本发明的第二实施例的无线供电装置的立体示意图;图6显示图5所示的无线供电装置的接收线圈组件220的立体示意图。

如图5至图6所示,在图示的实施例中,无线供电装置主要包括第一线圈组件210和第二线圈组件220。第一线圈组件210具有第一线圈211。第一线圈组件210可安装在一个电气设备的第一载体(未图示)上。第二线圈组件220具有适于与第一线圈211电磁耦合的第二线圈221。第二线圈组件220可安装在一个电气设备的第二载体(未图示)上。

在本发明的一个实施例中,第一线圈211和第二线圈221中的一个为发射线圈,另一个为接收线圈。为了便于说明,在图示的实施例中,第一线圈211为发射线圈,第二线圈221为接收线圈。

在本发明的一个实施例中,前述第二载体可以为电气设备的一个运动部件(例如,可移动的门),而前述第一载体可以为电气设备上的一个静止部件(例如,不可移动的壳体)。这样,第二载体可相对于第一载体移动。

如图5清楚地显示,当第二载体相对于第一载体移动时,第二线 圈221相对于第一线圈211的移动方向s1与发射线圈211产生的磁力线的方向b垂直。因此,在电气设备的第二载体相对于电气设备的第一载体移动时,发射线圈211和接收线圈221在磁力线的方向b上的距离保持不变,因此,发射线圈211和接收线圈221之间的电磁耦合强度不会随着第二载体的运动距离的增大而减弱,使得发射线圈211和接收线圈221之间始终保持稳定的电磁耦合强度,从而能够实现在运动部件大距离移动时也能提供稳定的无线电能传输。

请继续参见图5,在图示的实施例中,当第二载体相对于第一载体移动时,即,当第二线圈221相对于第一线圈211移动时,接收线圈221的中心轴线与发射线圈211产生的磁力线的方向b平行。这样,能够使得接收线圈221的磁通面积最大。

如图5和图6所示,在图示的实施例中,第一线圈组件210包括多个呈矩形的第一线圈211,多个第一线圈211组成一个具有预定形状的线圈阵列。第二线圈组件220还包括磁芯222,磁芯222为整体上呈矩形的框架并具有一个端部开口2201,第二线圈221缠绕在磁芯222的侧壁上。线圈阵列穿过磁芯222的端部开口2201,使得第二线圈组件220可沿具有预定形状的线圈阵列移动。

在图示的实施例中,如图5和图6所示,磁芯222为整体上呈矩形的框架,包括一对纵向侧壁2221、2222、位于其一端的一个端部侧壁2223和位于其另一端的一对平板部222a、222b。第二线圈221缠绕在磁芯222的一个端部侧壁2223上,端部开口2201位于一对平板部222a、222b之间。一对平板部222a、222b的宽度大于磁芯222的其他部分的宽度,以增大与第一线圈211的耦合面积。

在图示的实施例中,如图5所示,由多个第一线圈211组成的线圈阵列整体上呈l形或倒l形,包括沿第一方向s1延伸的第一部分和沿与第一方向s1大致垂直的第二方向s2延伸的第二部分,使得第二线圈221相对于第一线圈211沿第一方向s1或第二方向s2移动。

尽管未图示,在本发明的一个实施例中,无线供电装置还可以包括位置传感器和控制装置。该位置传感器适于检测第一线圈211和第 二线圈221的位置。控制装置适于控制多个第一线圈211的接通和断开。如图5所示,在第二线圈221相对于第一线圈211移动的过程中,控制装置根据位置传感器检测到的位置信息仅接通与第二线圈221最近的一个第一线圈211,其余的第一线圈211保持断开。这样,可以节省能耗。

如图5清楚地显示,在图示的实施例中,线圈阵列中的相邻的两个第一线圈211部分重叠,以保证相邻的两个第一线圈211连续过渡,以实现第二线圈221与第一线圈211之间的连续稳定的电磁耦合。

请注意,由多个第一线圈组成的线圈阵列的形状不局限于图5-6所示的实施例,由多个第一线圈组成的线圈阵列可以具有其他任何合适的形状,例如,圆形、z形、矩形等。

在本发发明的一个实施例中,第一线圈(发射线圈)211的长度可以远大于第二线圈(接收线圈)221的长度,这样,可以用单个发射线圈211与多个接收线圈221电磁耦合,这样,可以通过单个发射线圈211向连接至多个接收线圈221的多个负载供电。

在本发明的另一个实施例中,还提供一种电气设备,该电气设备包括前述无线供电装置、第一载体和第二载体。无线供电装置的第一线圈组件210安装在第一载体上。无线供电装置的第二线圈组件220安装在第二载体上。第二载体可相对于第一载体移动。当第二载体相对于第一载体移动时,第二线圈221相对于第一线圈211的移动方向s1、s2与发射线圈产生的磁力线的方向b垂直。

尽管未图示,前述电气设备可以冰箱、洗衣机、空调等任何一种电气装置。

第三实施例

图7显示根据本发明的第三实施例的无线供电装置的立体示意图;和图8显示图7所示的无线供电装置的接收线圈组件320的立体示意图。

如图7至图8所示,在图示的实施例中,无线供电装置主要包括 第一线圈组件310和第二线圈组件320。第一线圈组件310具有第一线圈311。第一线圈组件310可安装在一个电气设备的第一载体(未图示)上。第二线圈组件320具有适于与第一线圈311电磁耦合的第二线圈321。第二线圈组件320可安装在一个电气设备的第二载体(未图示)上。

在本发明的一个实施例中,第一线圈311和第二线圈321中的一个为发射线圈,另一个为接收线圈。为了便于说明,在图示的实施例中,第一线圈311为发射线圈,第二线圈321为接收线圈。

在本发明的一个实施例中,前述第二载体可以为电气设备的一个运动部件(例如,可移动的门),而前述第一载体可以为电气设备上的一个静止部件(例如,不可移动的壳体)。这样,第二载体可相对于第一载体移动。

如图7清楚地显示,当第二载体相对于第一载体移动时,第二线圈321相对于第一线圈311的移动方向s1与发射线圈311产生的磁力线的方向b垂直。因此,在电气设备的第二载体相对于电气设备的第一载体移动时,发射线圈311和接收线圈321在磁力线的方向b上的距离保持不变,因此,发射线圈311和接收线圈321之间的电磁耦合强度不会随着第二载体的运动距离的增大而减弱,使得发射线圈311和接收线圈321之间始终保持稳定的电磁耦合强度,从而能够实现在运动部件大距离移动时也能提供稳定的无线电能传输。

请继续参见图7,在图示的实施例中,当第二载体相对于第一载体移动时,即,当第二线圈321相对于第一线圈311移动时,接收线圈321的中心轴线与发射线圈311产生的磁力线的方向b平行。这样,能够使得接收线圈321的磁通面积最大。

如图7和图8所示,在图示的实施例中,第二线圈组件320还包括磁芯322,磁芯322整体上呈l形,第二线圈321缠绕在磁芯322上。第一线圈311为整体上呈预定形状的框架,第二线圈321被置于第一线圈311的内部空间3101中,使得第二线圈321可沿呈预定形状的第一线圈311移动。

在图示的实施例中,如图7所示,第一线圈311为整体上呈矩形的框架,使得第二线圈321可相对于第一线圈311沿与第一线圈311的纵向平行的第一方向s1移动。

请注意,第一线圈的形状不局限于图7-8所示的实施例,第一线圈可以具有其他任何合适的形状,例如,圆形、z形、l形等。

图4显示根据本发明的另一个实施例的发射线圈111’的立体示意图。

如图4所示,在图示的实施例中,第一线圈111’为整体上呈l形或倒l形的框架,包括沿第一方向s1延伸的第一部分和沿与第一方向s1大致垂直的第二方向s2延伸的第二部分。这样,图8所示的第二线圈321可相对于图4所示的第一线圈111’沿第一方向s1或第二方向s2移动。

在本发发明的一个实施例中,第一线圈(发射线圈)311的长度可以远大于第二线圈(接收线圈)321的长度,这样,可以用单个发射线圈311与多个接收线圈321电磁耦合,这样,可以通过单个发射线圈311向连接至多个接收线圈321的多个负载供电。

在本发明的另一个实施例中,还提供一种电气设备,该电气设备包括前述无线供电装置、第一载体和第二载体。无线供电装置的第一线圈组件310安装在第一载体上。无线供电装置的第二线圈组件320安装在第二载体上。第二载体可相对于第一载体移动。当第二载体相对于第一载体移动时,第二线圈321相对于第一线圈311的移动方向s1、s2与发射线圈产生的磁力线的方向b垂直。

尽管未图示,前述电气设备可以冰箱、洗衣机、空调等任何一种电气装置。

本领域的技术人员可以理解,上面所描述的实施例都是示例性的,并且本领域的技术人员可以对其进行改进,各种实施例中所描述的结构在不发生结构或者原理方面的冲突的情况下可以进行自由组合。

虽然结合附图对本发明进行了说明,但是附图中公开的实施例旨 在对本发明优选实施方式进行示例性说明,而不能理解为对本发明的一种限制。

虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明,本领域普通技术人员将理解,在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下,可对这些实施例做出改变,本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。

应注意,措词“包括”不排除其它元件或步骤,措词“一”或“一个”不排除多个。另外,权利要求的任何元件标号不应理解为限制本发明的范围。

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