无线充/供电系统技术方案

本发明专利技术提供了一种无线充/供电系统及其使用和制造方法。该无线充/供电系统包括外壳；空心线圈，其设置在所述外壳上，并且可连接到电源；由软磁材料制成的片状部件，其位于所述空心线圈的其中一个端面处；以及驱动装置，其用于驱动所述片状部件，以调整所述片状部件和所述空心线圈之间、沿所述空心线圈的纵轴的距离。通过本发明专利技术的方案，由于软磁材料制成的片状部件体积小、重量轻，能够方便地通过调整片状部件和空心线圈之间的距离来在无线充/供电期间实现对电磁耦合状态的改善。

Wireless Charging/Power Supply System

【技术实现步骤摘要】
无线充/供电系统本申请是2017年7月5日提交的申请号为201710541495.2、专利技术名称为“无线充/供电系统”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及无线充/供电系统，尤其涉及能够被调整以改善电磁耦合的无线充/供电系统，及其使用和制造方法。
技术介绍
无线充/供电技术在很多领域中得以应用，通常基于电磁耦合原理通过电磁感应在两个设备之间传递能量。近些年来，可充电式电池，例如可充电锂电池，被应用于植入式医疗仪器，使得能够在电池能量耗尽时，对该电池进行无线充电，而不必通过手术来更换植入式医疗仪器，避免了给患者带来更多身体上的创伤和经济负担。为了给植入式医疗仪器充电，需要在体内和体外各使用一个线圈，基于电磁耦合原理穿过患者的皮肤来传递电能。这两个线圈的耦合强度受到各自的电感量、距离以及角度等多种因素的影响。在实际使用过程中，找到体内和体外线圈之间的最佳耦合是非常重要的。
技术实现思路
期望提供一种无线充/供电系统，能够通过调整无线充/供电系统的部件来改善，例如为植入式医疗仪器，进行无线充/供电所使用的天线设备之间的电磁耦合。根据本专利技术的方案，无线充/供电系统的天线设备包括由软磁材料制成的片状部件，在天线设备中的空心线圈的一个端面处设置软磁材料制成的片状部件作为导磁材料，从而增加了电感量；该软磁材料制成的片状部件体积小、重量轻，与常规的使用铁氧体磁芯增加电感量的方式相比，更小体积或重量的软磁材料能够提供相同、甚至更大的电感量，从而提高了无线充/供电的能量传输效率。由此该片状部件体积小、重量轻，能够容易地调整该片状部件与空心线圈之间的距离，尤其是容易实现对该片状部件和空心线圈之间的距离的精细调整，从而能够改善无线充/供电系统中的空心线圈与被充/供电的设备，例如植入式医疗仪器，内的线圈之间的电磁耦合，进一步提高无线充/供电的能量传输效率。因此，本专利技术的方案不仅能够减小无线充/供电系统的重量和体积、提高电感量，同时能够通过方便地调整该片状部件与空心线圈之间的距离改善电磁耦合，进而从整体上提高无线充/供电的能量传输效率。一方面，本专利技术提供了一种无线充/供电系统，该无线充/供电系统包括外壳；空心线圈，其设置在所述外壳上，并且可连接到电源；由软磁材料制成的片状部件，其位于所述空心线圈的其中一个端面处；以及驱动装置，其用于驱动所述片状部件，以调整所述片状部件和所述空心线圈之间、沿所述空心线圈的纵轴的距离。另一方面，本专利技术提供了一种医疗系统，该医疗系统包括根据本专利技术的无线充/供电系统，其设置在对象的体外；以及植入式医疗仪器，其包括可充电式电池/电容和天线设备，其中，所述天线设备包括线圈组件，所述线圈组件与所述无线充/供电系统的空心线圈耦合以产生电流，从而为所述植入式医疗仪器的可充电式电池或电容充电或供电。又一方面，本专利技术提供了一种使用根据本专利技术的无线充/供电系统进行充/供电的方法，该方法包括接收输入信号；响应于所述输入信号，控制所述驱动装置驱动所述片状部件，以调整所述片状部件和所述空心线圈之间、沿所述空心线圈的纵轴的距离。再一方面，本专利技术提供了一种制造根据本专利技术的无线充/供电系统的方法，该方法包括在所述外壳上设置空心线圈，所述空心线圈可连接到电源；获取由软磁材料制成的片状部件，将所述片状部件设置在所述空心线圈的其中一个端面处；以及获取驱动装置，其用于驱动所述片状部件，以调整所述片状部件和所述空心线圈之间、沿所述空心线圈的纵轴的距离。附图说明图1示出了为植入式医疗仪器110进行充/供电的场景；图2示出了根据本专利技术的一个实施例的无线充/供电系统220；图3a和3b示出了根据本专利技术的一个实施例的驱动装置300的结构；图4示出了根据本专利技术的另一实施例的驱动装置400的结构；图5a、5b和5c示出了根据本专利技术的再一实施例的驱动装置500的结构；图6示出了使用根据本专利技术的无线充/供电系统进行充/供电的方法600；图7示出了制造根据本专利技术的无线充/供电系统的方法700。参照上述附图来描述本专利技术的各个方面和特征。上述附图仅仅是示意性的，而非限制性的。在不脱离本专利技术的主旨的情况下，在上述附图中各个元件的尺寸、形状、标号、或者外观可以发生变化，而不被限制到仅仅说明书附图所示出的那样。具体实施方式本领域技术人员能够理解，无线充/供电在许多领域内具有应用前景，包括为如手机、计算机和汽车这样的耗电设备进行充/供电，这里，向可充电式电池传递电能被称为充电，而向电容传递电能被称为供电。以下主要参照无线充/供电在医疗领域中的应用，尤其是对植入式医疗仪器进行充/供电的应用，来描述本专利技术。该植入式医疗仪器包括但不限于心脏起搏器、脑起搏器、肌肉刺激器、神经刺激器或人工耳蜗等。本领域技术人员应当理解，本专利技术的无线充/供电系统不仅仅适用于为植入式医疗仪器传递电能，还可以应用其它领域为耗电设备传递电能。图1示出了通常为植入式医疗仪器110进行充/供电的场景。其中示出了一种医疗系统100，其包括作为被充电或供电的对象的植入式医疗仪器110以及无线充/供电系统120。植入式医疗仪器110和无线充/供电系统120是分立的设备，处于不同的位置，并且分别具有各自的外壳。该植入式医疗仪器110已经预先经由手术植入患者体内，而无线充/供电系统120位于患者体外，通过电磁耦合原理穿过患者的皮肤向植入式医疗仪器110传递电能。植入式医疗仪器110包括可充电式电池/电容111以及包括线圈组件的天线设备112。无线充/供电系统120包括天线设备121，该天线设备121包括空心线圈。当将该空心线圈连接到电源时，在空心线圈上提供交流电流，从而产生电磁信号。植入式医疗仪器110的线圈组件感应该电磁信号生成电流，从而对可充电式电池/电容111进行充电或供电。无线充/供电系统120还包括控制器122。该控制器122用于在使用无线充/供电系统120对植入式医疗仪器110进行充电或供电时控制无线充/供电系统120的各项操作，包括但不限于启动或停止向空心线圈提供交流电，以及调整该交流电的大小等。下文中将参照本专利技术的无线充/供电系统进一步描述该控制器122。在对植入式医疗仪器充电或者供电过程中，为了增加电感量通常将铁氧体磁芯插入该空心线圈，这使得无线充/供电系统的体积大、重量重，不利于操作。在本专利技术的无线充/供电系统中使用了由软磁材料制成的片状部件，例如纳米晶磁片，来增加电感量。纳米晶软磁材料是非晶合金经过适当的晶化退火后获得的具有超细尺寸晶粒(约10nm)的软磁材料，其具备高饱和磁感应强度和高磁导率。通过将由例如纳米晶材料制成的片状部件放置在无线充/供电系统中的空心线圈的一端处，尤其是远离患者皮肤的一端处，能够以更小的体积或重量提供相同甚至更大的电感量。此外，还能够通过对纳米晶磁片的分割来减少涡流损耗，从而控制发热量。关于该纳米晶磁片在无线充/供电系统中的使用，申请人申请的中国专利申请第201710196988.7号进行了详细地描述，该专利申请的说明书作为参考合并入本专利技术的说明书。图2示出了根据本专利技术的一个实施例的无线充/供电系统220。该无线充/供电系统220与图1中所示的无线充/供电系统120相似，并且能够代替图1中所示的无线充/供电系统120为植入式医疗仪器110充电或供电，其中相同的附本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线充/供电系统(220)，包括外壳，空心线圈(231，431，531)，其设置在所述外壳上，并且可连接到电源；由软磁材料制成的片状部件(232，332，432，532)，其位于所述空心线圈(231，431，531)的其中一个端面处；以及驱动装置(223，300，400，500)，其用于驱动所述片状部件(232，332，432，532)，以调整所述片状部件(232，332，432，532)和所述空心线圈(231，431，531)之间、沿所述空心线圈(231，431，531)的纵轴的距离，其中，所述驱动装置(400)包括筒状驱动件(410)，在所述筒状驱动件(410)的侧壁上分别设置有第一滑动轨道和第二滑动轨道，所述第一滑动轨道和所述第二滑动轨道彼此相对并且关于所述空心线圈(431)的纵轴相对称；支撑(414)，其用于与所述空心线圈的所述端面平行地支撑所述片状部件(432)；滑杆(413)，其从所述支撑的侧边延伸，并且插入所述第一滑动轨道和所述第二滑动轨道；第二传动装置，其用于驱动所述筒状驱动件旋转，以使得所述滑杆(413)沿所述第一滑动轨道和所述第二滑动轨道移动，从而所述支撑沿所述空心线圈的纵轴移动。...

【技术特征摘要】
1.一种无线充/供电系统(220)，包括外壳，空心线圈(231，431，531)，其设置在所述外壳上，并且可连接到电源；由软磁材料制成的片状部件(232，332，432，532)，其位于所述空心线圈(231，431，531)的其中一个端面处；以及驱动装置(223，300，400，500)，其用于驱动所述片状部件(232，332，432，532)，以调整所述片状部件(232，332，432，532)和所述空心线圈(231，431，531)之间、沿所述空心线圈(231，431，531)的纵轴的距离，其中，所述驱动装置(400)包括筒状驱动件(410)，在所述筒状驱动件(410)的侧壁上分别设置有第一滑动轨道和第二滑动轨道，所述第一滑动轨道和所述第二滑动轨道彼此相对并且关于所述空心线圈(431)的纵轴相对称；支撑(414)，其用于与所述空心线圈的所述端面平行地支撑所述片状部件(432)；滑杆(413)，其从所述支撑的侧边延伸，并且插入所述第一滑动轨道和所述第二滑动轨道；第二传动装置，其用于驱动所述筒状驱动件旋转，以使得所述滑杆(413)沿所述第一滑动轨道和所述第二滑动轨道移动，从而所述支撑沿所述空心线圈的纵轴移动。2.一种无线充/供电系统(220)，包括外壳，空心线圈(231，431，531)，其设置在所述外壳上，并且可连接到电源；由软磁材料制成的片状部...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟明，文雄伟，胡春华，薛林，郝红伟，李路明，
申请(专利权)人：北京品驰医疗设备有限公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11