[发明专利]一种不倒翁机制的抗侧向偏移无线传能线圈装置及方法

说明书

本发明提供一种不倒翁机制的抗侧向偏移无线传能线圈装置及方法，发射线圈处的第一磁力控制模块，受到接收线圈处的第二磁力控制模块的磁力时，带动固定发射线圈的不倒翁模块以不倒翁重心为轴心产生偏转，使发射线圈产生角度偏转和位置移动，实现对接收线圈位置追踪的目的。接收线圈发生错位时，本发明可以使发射线圈和接收线圈进行能量传输时的相对位置得到优化，进而能较大幅度地提高能量传输效率。本发明部分克服了线圈错位导致的传输距离短、传输效率低等缺点，提高了无线电能传输系统的抗侧向偏移能力。

技术领域

本发明涉及无线传能技术领域，提供一种适应线圈错位情况下的无线传能的技术方案。

背景技术

无线传能技术已成为充电设备的理想技术解决方案，在消费电子、医疗电子、工业电子中具有广阔的应用前景。磁感应耦合和磁共振耦合是目前无线传能中使用最广泛的技术，它们通过发射线圈与接收线圈之间的电磁耦合传输电能。

无线电能传输效率很大程度上受线圈之间的耦合系数决定。耦合系数越大，传输效率越高。收发线圈间的耦合系数受很多因素影响如线圈大小，形状，或收发线圈之间位置影响。在诸多应用中，如手机无线充电，线圈的形状、大小是固定的，但收发线圈之间相对位置是变化的。无线传输的效率受线圈相对位置影响非常大，线圈结构和电路结构的优化都可以使传输效率得到改善。

发明内容

为了解决无线电能传输中，因发射线圈与接收线圈发生的侧向偏移使得能量传输效率下降的问题，本发明设计了一种不倒翁机制的抗侧向偏移无线传能线圈装置及方法，使发射线圈能够在一定范围内追踪接收线圈。

本发明的第一个技术方案是提供一种不倒翁机制的线圈结构，其包含：

不倒翁模块，对线圈进行固定；

所述不倒翁模块在外力作用下以其重心为轴心发生偏转，并在外力力矩减小到重力力矩时回复到原来的位置，使线圈产生角度偏转和位置移动。

可选地，固定至所述不倒翁模块的线圈，是发射交变磁场的发射线圈；

与所述发射线圈处在电磁耦合距离之内的接收线圈，对所述交变磁场进行接收。

可选地，所述发射线圈为球冠形结构。

可选地，所述接收线圈是平面线圈。

可选地，通过谐振电路，使发射线圈与接收线圈具有共同的共振频率。

可选地，所述不倒翁模块包含空心球体，和在空心球体底部填充的重物，所述发射线圈固定在不倒翁模块的上半球内侧面。

可选地，所述发射线圈设置有第一磁力控制模块；所述接收线圈设置有第二磁力控制模块；所述第一磁力控制模块与第二磁力控制模块相互产生磁力；所述不倒翁模块在磁力作用下以其重心为轴心发生偏转，使发射线圈产生角度偏转和位置移动。

可选地，所述发射线圈采用钢线或铜线制成；所述接收线圈采用钢线或铜线制成。

可选地，所述第一磁力控制模块与第二磁力控制模块是具有相互对准力或刚性力的磁性体；优选的第一磁力控制模块与第二磁力控制模块为铷磁铁。

本发明的第二个技术方案是提供一种不倒翁机制的无线传能线圈装置，其包含上述任意一项不倒翁机制的线圈结构；其中，

发射线圈，用于发射交变磁场；

接收线圈，用于接收交变磁场；

第一磁力控制模块，设置在发射线圈处；

第二磁力控制模块，设置在接收线圈处；

不倒翁模块，对所述发射线圈固定；