无线电能发射系统及静电波保鲜装置的制作方法

本发明涉及无线充电技术领域，尤其涉及一种无线电能发射系统及静电波保鲜装置。

背景技术：

无线电能传输，又称无线电力传输或者非接触电能传输，是指通过特定的发射器将电能转换为其他形式的中继能量(如电磁场能、激光、微波及机械波等)发射出去，再通过特定的接收器将中继能量转换为电能，实现无线电能传输。

根据能量传输过程中中继能量形式的不同，无线电能传输可分为：磁(场)耦合式、电(场)耦合式、电磁辐射式(如太阳辐射)、机械波耦合式(超声)。其中，磁耦合式是目前(21世纪初)研究最为火热的一种无线电能传输方式，也就是将高频电源加载到发射线圈，使发射线圈在电源激励下产生高频磁场，接收线圈在此高频磁场作用下，产生耦合电流，以此实现无线电能传输。

如今，越来越多的电子产品为人们的工作生活带来了极大的便捷，但传统的电力传输方式大多是通过导线或插座将电力传输到终端产品。随着移动设备、无线数据传输、无线网络技术的日益普及，人们希望能摆脱传统电力传输方式的束缚，解除纷乱电源线带来的困扰。由此，无线电力传输技术成为21世纪最值得期待的技术，无线传电产品成为人们关注的新焦点。

无线电力传输技术不产生辐射，其安全性已经通过fcc、ieee和ccc等标准认证，不仅不会产生危险，还避免了带电插拔、电源线短路等等可能的安全隐患。在确保安全性的前提下，无线供电方式将可以彻底解决房间布线凌乱、电器位置固定、插座破坏居室装修等等问题，给我们的生活带来更多便利和美观。更重要的是，无线供电节省了大量的线材，无论是橡胶、塑料抑或铜、锡等金属的消耗都将因此而大幅度减少，节约资源、减少污染，低碳环保。

目前市面上的无线传电产品，尤其是低功率类产品，其有效传输距离非常受限，需要发射装置与无线电能接收装置贴合到一起才能进行电能传输。当无线电能接收装置一旦离开无线电能发射装置(超过3mm距离)，电能就停止传输。该种传电模式，无法真正意义做到无线(与无线路由器或wifi相比)只能称为非接触式电能传输(contactlesspowertransfer)。与原来有线方式传输(传电范围为以插座为圆心，传输线为半径的球体)相比，目前无线传电产品(传电范围为无线传输发射装置一个点)反而丧失了很多原本具有的特点，而毫无优势。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种无线电能发射系统，旨在现有无线传输距离较短的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种无线电能发射系统，包括：

无线电能发射装置，包括至少三个平面线圈，每个所述平面线圈形成一个电能发射平面，至少三个所述发射平面中的任意两个发射平面相交而呈三维结构设置；

无线充电控制电路，包括电源输入端和发射电路；

所述发射电路包括控制电路和对应驱动每一所述平面线圈工作的线圈驱动电路，

所述控制电路，用于根据对应的发射线圈的预设周期内电流强度变化以及电流变化大小，输出对应的所述控制信号至所述线圈驱动电路；

所述线圈驱动电路，用于将所述电源输入端输入的高压直流电转换为低压直流电，并输出至所述线圈驱动电路，并根据所述控制电路的第一控制信号将所述低压直流电转换为与所述第一控制信号对应的相位的高频驱动信号，并将所述高频驱动信号调整为特定频率后输出至对应线圈；

所述控制电路分别获取到每个所述平面线圈的电流强度、电流相位以及电流频率变化后，根据每个所述平面线圈的电流强度、电流相位以及电流频率变化确定接收端的位置，并输出对应每个所述平面线圈的控制信号至对应每个所述平面线圈的线圈驱动电路，每个线圈驱动电路分别驱动对应线圈，以使得每个所述平面线圈产生的磁场叠加为仅供定向传输至所述接收端的磁场。

优选地，所述控制电路包括与多个所述平面线圈单独连接的多个检测端，所述线圈驱动电路的输入端与所述电源输入端连接，所述线圈驱动电路的输出端与对应线圈连接，所述线圈驱动电路的受控端与所述控制电路的输出端连接，所述控制电路的第一检测端与所述线圈驱动电路连接，所述控制电路的第二检测端与所述对应线圈连接。

优选地，所述控制电路包括第一控制信号输出端、第二控制信号输出端和第三控制信号输出端，所述平面线圈包括第一平面线圈、第二平面线圈和第三平面线圈，对应驱动每一所述平面线圈工作的线圈驱动电路为第一线圈驱动电路、第二线圈驱动电路和第三线圈驱动电路，所述控制电路的第一控制信号输出端与所述第一线圈驱动电路的输入端连接，所述控制电路的第二控制信号输出端与所述第二线圈驱动电路的输入端连接，所述控制电路的第二控制信号输出端与所述第二线圈驱动电路的输入端连接；所述第一线圈驱动电路的输出端与所述第一平面线圈连接，所述第二线圈驱动电路的输出端与所述第二平面线圈连接，所述第三线圈驱动电路的输出端与所述第三平面线圈连接。

优选地，所述线圈驱动电路包括功率调节模块、驱动逆变器和补偿网络模块，所述功率调节模块的输入端为所述线圈驱动电路的输入端，所述功率调节模块的输出端与所述驱动逆变器的输入端连接；所述驱动逆变器的输出端与所述补偿网络模块的输入端连接，所述驱动逆变器的受控端为所述线圈驱动电路的受控端，所述补偿网络模块的输出端为所述线圈驱动电路的输出端。

优选地，所述控制电路为第二芯片，所述第二芯片为可编程微控制器。

优选地，所述功率调节模块包括第二芯片、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一二极管、第二二极管和第三二极管，所述功率调节模块包括第一输出端和第二输出端，所述第一电容的第一端与所述第二芯片的电源输入脚及所述第二芯片的关断信号控制脚连接，所述第一电容与所述第二芯片的连接节点为所述功率调节模块的输入端，所述第一电容的第二端接地；所述第二芯片的第一电源输出脚分别与所述第一电阻的第一端、所述第二电容的第一端、所述第三电容的第一端、所述第一二极管的阳极及所述第二电阻的第一端连接，所述第二芯片与所述第三电容的连接节点为所述功率调节模块的第一输出端，所述第二芯片的第二电源输出脚分别与所述第一电阻的第二端、所述第二电容的第二端及所述第三电阻的第一端连接；所述第三电阻的第二端和所述第三电容的第二端接地；所述第一二极管的阴极与所述第四电阻的第一端连接；所述第二二极管的阴极分别与所述第二电阻的第二端、所述第四电容的第一端、所述第五电容的第一端和所述第三二极管的阳极连接，所述第二二极管与所述第三二极管为所述功率调节模块的第二输出端，所述二二极管的阳极、所述第四电容的第二端、所述第五电容的第二端接地；所述第三二极管的阴极与所述第五电阻的第一端连接，所述第五电阻的第二端接地。

优选地，所述驱动逆变器为半桥逆变器。

优选地，所述补偿网络模块包括第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第十一电容、第十二电容、第十三电容、第十四电容、第十五电容、第十六电容、第十七电容、第十八电容、第十九电容、第二十电容和第一电感，所述补偿网络模块包括第一输入端和第二输入端；所述第一电感的第一端为所述补偿网络模块的输入端，所述第一电感的第二端分别与所述第六电容的第一端、所述第七电容的第一端、所述第八电容的第一端、所述第九电容的第一端、所述第十电容的第一端、所述第十一电容的第一端、所述第十二电容的第一端、所述第十三电容的第一端、所述第十四电容的第一端、所述第十五电容的第一端连接，所述第六电容的第二端分别与所述第七电容的第二端、所述第八电容的第二端、所述第九电容的第二端、所述第十电容的第二端、所述第十六电容的第一端、所述第十七电容的第一端、所述第十八电容的第一端、所述第十九电容的第一端和所述第二十电容的第一端连接，所述第六电容与所述第十六电容的连接节点为所述补偿网络模块的第二输入端；所述第十一电容的第二端分别与所述第十二电容的第二端、所述第十三电容的第二端、所述第十四电容的第二端、所述第十五电容的第二端、所述第十六电容的第二端、所述第十七电容的第二端、所述第十八电容的第二端、所述第十九电容的第二端和所述第二十电容的第二端连接，所述第十一电容与所述第十六电容的连接节点为所述补偿网络模块的输出端。

优选地，所述接收端包括接收电路和接收线圈。

为了实现上述目的，本发明还提供一种静电波保鲜装置，包括如上所述的无线电能发射系统。

本发明通过无线电能发射系统中设置具有三个所述发射平面的无线电能发射装置，并设置与其对应的无线充电控制电路，所述无线充电控制电路包括电源输入端和发射电路。其中，所述发射电路包括控制电路和对应驱动每一所述平面线圈工作的线圈驱动电路。所述控制电路根据对应的发射线圈的预设周期内电流强度变化以及电流变化大小，输出对应的所述控制信号至所述线圈驱动电路，所述线圈驱动电路将所述电源输入端输入的高压直流电转换为低压直流电，并输出至所述线圈驱动电路，并根据所述控制电路的第一控制信号将所述低压直流电转换为与所述第一控制信号对应的相位的高频驱动信号，并将所述高频驱动信号调整为特定频率后输出至对应线圈，最后所述控制电路分别获取到每个所述平面线圈的电流强度、电流相位以及电流频率变化后，根据每个所述平面线圈的电流强度、电流相位以及电流频率变化确定接收端的位置，并输出对应每个所述平面线圈的控制信号至对应每个所述平面线圈的线圈驱动电路，每个线圈驱动电路分别驱动对应线圈，以使得每个所述平面线圈产生的磁场叠加为仅供定向传输至所述接收端的磁场。从而实现无线充电的定向传输，并加长了无线充电的传输距离。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明无线电能发射系统的模块图；

图2为本发明无线电能发射系统的功率调节模块电路结构示意图；

图3为本发明无线电能发射系统的补偿网络模块电路结构示意图；

图4为本发明无线电能发射装置的结构示意图；

图5为图4中所示无线电能发射装置的骨架的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种无线电能发射系统，用于对接收电能的设备进行定向传输以及增加传输距离的长度。

参照图1至图3，在一实施例中，该无线电能发射系统包括：

无线电能发射装置，包括至少三个平面线圈，每个所述平面线圈形成一个电能发射平面，至少三个所述发射平面中的任意两个发射平面相交而呈三维结构设置。

本实施例中，无线电能发射装置具体可以采用如图4和图5所示的结构，图5为绕制所述三个平面线圈的骨架102，所述骨架包括三个平面骨架，所述线圈的绕制方法如图4所示，线圈103绕置于骨架102上，从而构成无线电能发射装置。此种三维结构可以使得平面线圈最后形成的电场是全方位等同的，而并不是向现有技术中仅能向一个方向传输，为后续电路控制提供先决条件。

基于上述结构，在一实施例中，无线充电控制电路包括电源输入端101和发射电路，所述发射电路包括控制电路102和对应驱动每一所述平面线圈工作的线圈驱动电路，所述控制电路102包括与多个所述平面线圈单独连接的多个检测端，所述线圈驱动电路的输入端与所述电源输入端101连接，所述线圈驱动电路的输出端与对应线圈连接，所述线圈驱动电路的受控端与所述控制电路102的输出端连接，所述控制电路102的第一检测端与所述线圈驱动电路连接，所述控制电路102的第二检测端与所述对应线圈连接。

其中，所述控制电路102根据对应的发射线圈的预设周期内电流强度变化以及电流变化大小，输出对应的所述控制信号至所述线圈驱动电路，所述线圈驱动电路将所述电源输入端101输入的高压直流电转换为低压直流电，并输出至所述线圈驱动电路，并根据所述控制电路102的第一控制信号将所述低压直流电转换为与所述第一控制信号对应的相位的高频驱动信号，并将所述高频驱动信号调整为特定频率后输出至对应线圈。所述控制电路102分别获取到每个所述平面线圈的电流强度、电流相位以及电流频率变化后，根据每个所述平面线圈的电流强度、电流相位以及电流频率变化确定接收端的位置，并输出对应每个所述平面线圈的控制信号至对应每个所述平面线圈的线圈驱动电路，每个线圈驱动电路分别驱动对应线圈，以使得每个所述平面线圈产生的磁场叠加为仅供定向传输至所述接收端的磁场。

在上述实施例中，控制电路102可以单独控制任一线圈驱动电路，使得流入发射线圈的电流的电流强度、电流相位以及电流频率有不同的变化，最后多个线圈驱动电路产生的电场可以叠加为定向像某一方向传输的磁场，此时，还因为叠加的效果，使得磁场的传输距离增加，并能同时提高磁场充电的效率，最高可达到85％，将电路与结构结合的方式实现了无线充电的智能定位和定向传输，并且实现了较高的传输效率，避免了电能的浪费。

可选地，所述控制电路102包括第一控制信号输出端、第二控制信号输出端和第三控制信号输出端，所述平面线圈包括第一平面线圈、第二平面线圈和第三平面线圈，对应驱动每一所述平面线圈工作的线圈驱动电路为第一线圈驱动电路1031、第二线圈驱动电路1032和第三线圈驱动电路1033，所述控制电路102的第一控制信号输出端与所述第一线圈驱动电路1031的输入端连接，所述控制电路102的第二控制信号输出端与所述第二线圈驱动电路1032的输入端连接，所述控制电路102的第二控制信号输出端与所述第二线圈驱动电路1032的输入端连接；所述第一线圈驱动电路1031的输出端与所述第一平面线圈连接，所述第二线圈驱动电路1032的输出端与所述第二平面线圈连接，所述第三线圈驱动电路1033的输出端与所述第三平面线圈连接。

在上述实施例中，控制电路102检测每一平面线圈的状态之后，根据不同反馈值给不同线圈不同的驱动信号，从而能在三维上叠加形成定向磁矢量，从而达到定向传输的目的。

可选地，如图2所示，所述线圈驱动电路包括功率调节模块、驱动逆变器和补偿网络模块，所述功率调节模块的输入端为所述线圈驱动电路的输入端，所述功率调节模块的输出端与所述驱动逆变器的输入端连接。所述驱动逆变器的输出端与所述补偿网络模块的输入端连接，所述驱动逆变器的受控端为所述线圈驱动电路的受控端，所述补偿网络模块的输出端为所述线圈驱动电路的输出端。

其中，功率调节模块用于将输出的直流电压稳定在9v-5v，驱动逆变器用于在控制电路102的控制信号的作用下，将功率调节模块输出的直流电压调制成对应的交流电压，所述补偿网络模块对驱动逆变器输出的交流电压进行补偿，使得发射频率高至85khz，发射电流高至20a，对应电压达到60v。从而加大无线磁场的传输距离。

可选地，所述控制电路102为第二芯片u2，所述第二芯片u2为可编程微控制器。

其中，将第二芯片u2设置为可编程微控制器，可以内置相应的关系式，并实时根据检测数据修正关系式，从而准确地根据平面线圈的角度调节与发射电流之间的关系，从而发出对应的控制信号，使得定向传输的效果更为突出，实现实时以及定向传输。

可选地，如图2所示，所述功率调节模块包括第一芯片u1、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4、第五电容c5、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第一二极管d1、第二二极管d2和第三二极管d3，所述功率调节模块包括第一输出端和第二输出端，所述第一电容c1的第一端与所述第一芯片u1的电源输入脚及所述第一芯片u1的关断信号控制脚连接，所述第一电容c1与所述第一芯片u1的连接节点为所述功率调节模块的输入端，所述第一电容c1的第二端接地；所述第一芯片u1的第一电源输出脚分别与所述第一电阻r1的第一端、所述第二电容c2的第一端、所述第三电容c3的第一端、所述第一二极管d1的阳极及所述第二电阻r2的第一端连接，所述第一芯片u1与所述第三电容c3的连接节点为所述功率调节模块的第一输出端，所述第一芯片u1的第二电源输出脚分别与所述第一电阻r1的第二端、所述第二电容c2的第二端及所述第三电阻r3的第一端连接；所述第三电阻r3的第二端和所述第三电容c3的第二端接地；所述第一二极管d1的阴极与所述第四电阻r4的第一端连接；所述第二二极管d2的阴极分别与所述第二电阻r2的第二端、所述第四电容c4的第一端、所述第五电容c5的第一端和所述第三二极管d3的阳极连接，所述第二二极管d2与所述第三二极管d3为所述功率调节模块的第二输出端，所述二二极管的阳极、所述第四电容c4的第二端、所述第五电容c5的第二端接地；所述第三二极管d3的阴极与所述第五电阻r5的第一端连接，所述第五电阻r5的第二端接地。

可选地，所述驱动逆变器为半桥逆变器。

可选地，如图3所示，所述补偿网络模块包括第六电容c6、第七电容c7、第八电容c8、第九电容c9、第十电容c10、第十一电容c11、第十二电容c12、第十三电容c13、第十四电容c14、第十五电容c15、第十六电容c16、第十七电容c17、第十八电容c18、第十九电容c19、第二十电容c20和第一电感l1，所述补偿网络模块包括第一输入端和第二输入端；所述第一电感l1的第一端为所述补偿网络模块的输入端，所述第一电感l1的第二端分别与所述第六电容c6的第一端、所述第七电容c7的第一端、所述第八电容c8的第一端、所述第九电容c9的第一端、所述第十电容c10的第一端、所述第十一电容c11的第一端、所述第十二电容c12的第一端、所述第十三电容c13的第一端、所述第十四电容c14的第一端、所述第十五电容c15的第一端连接，所述第六电容c6的第二端分别与所述第七电容c7的第二端、所述第八电容c8的第二端、所述第九电容c9的第二端、所述第十电容c10的第二端、所述第十六电容c16的第一端、所述第十七电容c17的第一端、所述第十八电容c18的第一端、所述第十九电容c19的第一端和所述第二十电容c20的第一端连接，所述第六电容c6与所述第十六电容c16的连接节点为所述补偿网络模块的第二输入端；所述第十一电容c11的第二端分别与所述第十二电容c12的第二端、所述第十三电容c13的第二端、所述第十四电容c14的第二端、所述第十五电容c15的第二端、所述第十六电容c16的第二端、所述第十七电容c17的第二端、所述第十八电容c18的第二端、所述第十九电容c19的第二端和所述第二十电容c20的第二端连接，所述第十一电容c11与所述第十六电容c16的连接节点为所述补偿网络模块的输出端。

可选地，所述接收端包括接收电路和接收线圈。

本发明还提供一种静电波保鲜装置，该带容器的设备包括无线电能发射系统，该无线电能发射系统的结构的工作原理可参照上述实施例，在此不再赘述。理所应当地，由于本实施例的静电波保鲜装置采用了上述无线电能发射系统的技术方案，因此该静电波保鲜装置具有上述无线电能发射系统所有的有益效果。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。