一種多維旋轉式無線輸電裝置的制作方法

本實用新型屬于無線充電技術領域，尤其涉及一種多維旋轉式無線輸電裝置。

背景技術：

無線傳能技術是一種不需要用電纜將設備與供電系統連接， 便可以直接對負載端進行快速充電的技術。加之非接觸快速充電能夠布置在多種場所，這樣就能夠保證充電的及時性和便利性，并且又可以為各種類型的設備提供充電服務，增強了實用性，使隨時隨地充電變為可能。無線傳能技術主要包括以下三種：電磁感應技術、電磁共振耦合技術、微波技術。

電磁感應式基于法拉第電磁感應定律，接收端線圈感應發射端的電磁信號從而產生電流供給用電端設備，是通過電磁感應場在發射線圈和負載端線圈之間傳輸能量，但這種方式僅適用小中功率的近距離傳輸。

微波式的原理與收音機相同，主要由微波發射裝置和微波接收裝置構成，接收裝置通過微帶整理天線接收到發射端發射的微波信號并轉換為穩定的電壓電流輸出。傳輸距離遠，傳輸能量大，但是傳輸效率很低，而且微波輻射不只存在于發射端裝置和接收端裝置，也會對周圍物體產生影響，因此存在輻射安全性問題，目前大部分應用在遠距離傳輸裝置上。

電磁共振耦合技術是利用電磁共振原理傳輸能量，發射器線圈和接收器線圈的諧振頻率相同，可通過控制電路調整共振頻率，使兩個單元的電路發生共振，就能實現能量從發射端線圈向接收端線圈的最大效率地傳輸，而且在能量傳輸過程中，不會影響到其他物體，這樣就能保證無線傳輸的安全性和實用性。

目前無線傳能技術主要采用的是電磁共振耦合技術，該技術主要由電源、電力輸出、電力接收、整流器等主要器件實現。與電磁感應充電方式不同之處在于，磁共振方式加裝了一個高頻驅動電源，采用兼備線圈和電容器的LC共振電路，而并非由簡單線圈構成送電和接收兩個單元。但是其能夠傳輸能量的數值和效率都會隨著傳輸距離的增加而不同程度地減小，而無線充電技術一直要解決的問題就是電能傳輸距離和電能傳輸效率的問題。

技術實現要素：

本實用新型的目的是設計一套使用便利快捷、運行穩定、成本較低、安全高效的多維旋轉式無線輸電系統來對負載端進行快速無線充電的無線電能傳輸裝置。有效提高能量傳輸效率的同時，實現對多個負載端同時傳能，減少能量傳輸死區時間，增強了無線充電裝置的適用性。

無線充電多維旋轉式無線充電技術能夠有效地提高能量的傳輸效率和同時可傳輸負載的個數，

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是：一種多維旋轉式無線輸電裝置，包括電磁功率發射單元和功率接收單元，電磁功率發射單元包括依次連接的信號發生模塊、寬頻功率放大器、功率控制電路、功率震蕩模塊、可調整直流電機和多維旋轉式功率發射線圈；功率接收單元包括依次連接的電磁接收線圈、整流穩壓模塊和接收功率端負載；所述多維旋轉式功率發射線圈包括至少2個形狀大小相同共軸均勻分布的空心線圈，所述電磁接收線圈與多維旋轉式功率發射線圈設置同樣的空心線圈，且兩共同軸的軸心處在同一水平面。

在上述的多維旋轉式無線輸電裝置中，所述空心線圈為空心銅線圈。

在上述的多維旋轉式無線輸電裝置中，所述多維旋轉式功率發射線圈和電磁接收線圈的空心線圈為2個或多個，多維旋轉式功率發射線圈的轉速可調。

本實用新型的有益效果是：上述的多維旋轉式無線輸電裝置對環境的適應性較強，可以有效提升系統自動化程度。通過調節可調速電機的轉速來減少功率在傳輸過程中的死區時間，并且可以有效地向單個或者多個負載同時傳輸電能，提升了功率傳輸效率，增強了實用性。還可以避免傳統有線電能傳輸過程中產生火花與觸電的危險，減少器件接觸損耗和相應的機械磨損，對惡劣天氣與環境的適應性較強。

附圖說明

圖1是本實用新型一個實施例多維旋轉式無線輸電裝置的整體功能示意圖；

圖2是本實用新型一個實施例發射線圈的結構示意圖；

圖3是本實用新型一個實施例多維旋轉式無線輸電裝置具體工作流程的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的實施方式進行詳細描述。

所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本實用新型，而不能解釋為對本實用新型的限制。

下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現本實用新型的不同結構。為了簡化本實用新型的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本實用新型。此外，本實用新型可以在不同例子中重復參考數字和/或字母。這種重復是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設置之間的關系。此外，本實用新型提供了各種特定的工藝和材料的例子，但是本領域普通技術人員可以意識到其它工藝的可應用性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的結構可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之間的實施例，這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。

本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有規定和限定，術語“相連”“連接"應做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于相關領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語的具體含義。

本實施例采用如下技術方案：一種多維旋轉式無線輸電裝置，包括電磁功率發射單元和功率接收單元，電磁功率發射單元包括依次連接的信號發生模塊、寬頻功率放大器、功率控制電路、功率震蕩模塊、可調整直流電機和多維旋轉式功率發射線圈；功率接收單元包括依次連接的電磁接收線圈、整流穩壓模塊和接收功率端負載；所述多維旋轉式功率發射線圈包括至少2個形狀大小相同共軸均勻分布的空心線圈，所述電磁接收線圈與多維旋轉式功率發射線圈設置同樣的空心線圈，且兩共同軸的軸心處在同一水平面。

進一步，所述空心線圈為空心銅線圈。

更進一步，所述多維旋轉式功率發射線圈和電磁接收線圈的空心線圈為2個或多個，多維旋轉式功率發射線圈的轉速可調。

具體實施時，如圖1所示，一種多維旋轉式無線輸電裝置，包括電磁功率發射單元1功率接收單元2。電磁功率發射單元1包括依次連接的信號發生模塊11，寬頻功率放大器12，功率控制電路13，功率震蕩模塊14，可調速直流電機15，多維旋轉式功率發射線圈16；功率接收單元2包括依次連接的電磁接收線圈21，整流穩壓模塊22，接收功率端負載23。

本實施例無線輸電裝置的工作流程如圖3所示，信號發生模塊11，為功率震蕩模塊14提供充電電壓；寬頻功率放大器12，將信號發生模塊11產生的信號進一步地放大；功率控制電路13，控制功率震蕩模塊14的通斷；功率震蕩模塊14，將信號發生模塊11輸入的功率震蕩為高頻震蕩電磁場；可調速直流電機15，調節多維旋轉式無線輸電裝置發射端的轉速；多維旋轉式功率發射線圈16，發射功率震蕩模塊14震蕩出的高頻震蕩電路； 電磁接收線圈21，接收多維旋轉式功率發射線圈15所發射的能量；整流穩壓模塊22，將接收的能量整流穩壓成恒定的直流電，向接收功率端負載23供電。其通信通道為：功率控制電路13、功率震蕩模塊14、多維旋轉式功率發射線圈16、電磁接收線圈21和整流穩壓模塊22。其電能功率傳輸通道為：信號發生模塊11、寬頻功率放大器12、功率震蕩模塊14、多維旋轉式功率發射線圈16、電磁接收線圈21和接收功率端負載24。信號發生模塊11的輸出功率經功率震蕩模塊14震蕩為發射端線圈和負載端線圈的諧振頻率的高頻震蕩磁場，通過電磁接收線圈21、多維旋轉式功率發射線圈16進行電能的無線傳輸。

如圖2所示，為了解決以往無線輸電技術效率低，傳輸方向性等問題，多維旋轉式功率發射線圈16采用2個或者多個形狀大小相同的空心銅線圈在空間均勻分布且共對稱軸組合而成；每個空心銅線圈必須要保持形狀大小相同，并且電磁接收線圈21的組成與多維旋轉式功率發射線圈16的組合相同，這是為了保證多維旋轉式功率發射線圈16和電磁接收線圈21有同樣的諧振頻率，當多維旋轉式無線輸電裝置工作在這一頻率時，多維旋轉式功率發射線圈16和電磁接收線圈21能產生共振，并且發射端各個線圈是共對稱軸組合在一起，在空間內均勻分布，多維旋轉式功率發射線圈16的軸心和電磁接收線圈21的軸心處于同一水平面上。上述的多維旋轉式無線輸電裝置通過多維旋轉式功率發射線圈16和電磁接收線圈21電磁耦合共振傳輸功率，并且通過調節可調速直流電機15的轉速或者改變多維旋轉式功率發射線圈16的線圈個數，能夠有效減小多維旋轉式功率發射線圈16和電磁接收線圈21功率傳輸的死區時間，并且提高能量傳輸效率。同時解決了向空間多個負載同時傳輸功率和無線輸電方向性的難題。

應當理解的是，本說明書未詳細闡述的部分均屬于現有技術。

雖然以上結合附圖描述了本實用新型的具體實施方式，但是本領域普通技術人員應當理解，這些僅是舉例說明，可以對這些實施方式做出多種變形或修改，而不背離本實用新型的原理和實質。本實用新型的范圍僅由所附權利要求書限定。