[发明专利]无线电力发射装置、无线电力接收装置及线圈结构

说明书

本发明提供一种无线电力发射装置，其包括：碗形发射装置主体；以及发射线圈单元，用于给接收装置无线地发射电力。所述发射线圈单元可以包括：多环路线圈单元，在所述发射装置主体的底部中缠绕；以及螺旋线圈单元，围绕所述发射装置主体的侧壁缠绕，并且缠绕成在朝上部的方向上线圈环路半径增加，其中，所述发射装置主体被配置为使得，用于从所述无线电力发射装置接收无线电力的接收装置的全部或一部分位于由所述发射装置主体限定的内部区域中，并且在该内部区域中从所述无线电力发射装置接收无线电力。

技术领域

本发明总体涉及一种无线电力发射装置、无线电力接收装置及线圈结构。更具体地，本发明涉及能够有效地基于非辐射近场磁耦合将电力从无线电力发射装置无线地发射给一个或多个无线电力接收装置的无线充电技术。

背景技术

一般来说，基于近场磁耦合的无线电力传输技术是用于将电力从电源无线地传输给电子装置的技术。当有电力施加给电源中的发射线圈时，在该发射线圈周围的特定空间中会形成非辐射时变磁场。然后，当接收线圈位于所形成的磁场内时，通过时变磁场诱导出电压和电流给接收线圈，从而可以无线地传输电力。

作为无线电力传输技术的一个实例，诸如智能电话、平板电脑等电子装置的电池可以通过简单地将该装置方在可以以高频产生时变磁场的无线充电板上来进行充电。与使用充电适配器的常规有线充电环境相比，此类无线电力传输技术可以提供高的便携性、便捷性、稳定性。除了电子装置的无线充电以外，预期无线电力传输技术会取代在各个领域中的现有的有线电力传输，包括电动汽车、诸如蓝牙耳机和3D智能眼镜的各种可穿戴装置、家用电器、地下设施、建筑、便携式医疗装置、机器人、休闲装置等。

一般来说，使用非辐射时变磁场的无线电力收发器系统包括：具有发射线圈和AC电源的无线电力发射装置以及具有接收线圈的无线电力接收装置，该无线电力接收装置使用从无线电力发射装置无线供应的电力给电池单元供电或者实时地给各种电气装置供电。

同时，在此类无线电力收发器系统中，在发射线圈与接收线圈之间的磁耦合强度会随着环境变数变化，诸如发射线圈及其接收线圈的结构、发射线圈和接收线圈的几何布置和位置等。当在发射线圈与接收线圈之间的磁耦合强度被这些环境变数改变时，用于在无线电力收发器中发射和接收电力的最优条件也会改变。例如，取决于关于发射线圈的接收线圈的位置和布置，可能会出现死区，即该两个线圈之间的互感会变为零，并且，因为在发射线圈与接收线圈之间的互感变为零的区域中不会产生感应电流，无法进行无线电力传输。因此，在无线电力发射工艺中将死区最小化是非常重要的。

同时，三维无线电力传输技术是一种不论接收线圈的位置和布置如何都能稳定地传输电力的技术，尽管接收器任意地位于具有x、y和z轴的三维空间中，通过减少与死区对应的区域来实现这种无线电力传输。此类三维无线电力传输技术的研发领域主要包括：人体可移植装置，诸如胶囊内窥镜、心脏起搏器等；使用可充电电池的智能手机；无线耳机和可穿戴电子装置，诸如智能手表和智能眼镜；以及可穿戴医护装置。

图1是示出根据常规技术的三维接收线圈的实例的视图。图1中所示实例已经在以下文献中被公开：用于胃部检查的自驱动可转向胶囊内窥镜的无线供电(“Wirelesspowering for a self-propelled and steerable endoscopic capsule for stomachinspection”，(Biosensors and Bioelectronics,vol.25,pp.845-851,2009)，作者R.Carta；G.Tortora；J.Thone；B.Lenaerts；P.Valdastri；A.Menciassi；P.Dario和R.Puers)。

图1中所示三维接收线圈101的缺陷在于接收电路复杂，这是因为无线电力传输系统在实施时每个接收线圈都要包含整流器电路。