近距离一对多的无线充电装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种近距离一对多的无线充电装置及系统，无线充电装置包括设于基体上的发射线圈，发射线圈为单根金属导线从外向内绕制，在中心区域短路后，一次性连贯地以相反的方向从内向外绕制；一线入、同线出，每匝导线和邻近匝导线的电流方向相反。本发明专利技术无需线圈叠加，极大程度上减小了体积、重量的同时保持了平滑、均匀的近场，几乎没有盲区，使得接收设备可以在充电平板上任意拼接，大大降低了成本，提高了控制稳定性、充电效率和适用性。

【技术实现步骤摘要】
近距离一对多的无线充电装置及系统
本专利技术属于感应电力
，涉及一种近距离一对多的无线充电装置及系统。
技术介绍
现有大部分无线充电装置采用的线圈主要使用QI技术标准：由紧密缠绕的线圈和磁芯组成，利用电磁感应原理，通过线圈连续能量耦合进行能量的传送，线圈和磁芯共同作用提高传输效率。目前，Qi的公信力让无线电能厂家普遍采用外国厂家出的Qi类型的线圈模块，必然根据Qi类型的线圈模块为参考，即使定制线圈，也往往直接用线圈厂家的多圈线圈；以目前已发表的论文、公开的专利也能够明显看出大部分技术方案均以Qi类型的线圈模块、多圈线圈为基础，通过优化线圈模块排位实现。由于本行业的上述实际问题的限制，极大程度上增大了通过优化线圈本身提升无线充电装置的性能的创造难度，阻碍了新方案的拓展。现有技术1（申请公布号为CN110571031A的专利技术专利）公开了一种无线充电发射线圈，包括至少两层上下堆叠的线圈布线层，各线圈布线层中均包括若干设置于同一平面的线圈；其中，当前线圈布线层中各线圈分别设置于其他线圈布线层的各充电盲区中；通过多线圈的堆叠提高无线充电发射端利用率。该技术方案需要很多QI技术标准的kHz独立线圈堆叠阵列，每个线圈两根线，大阵列就有很多对线。现有技术2（申请公布号为CN105723479A的专利技术专利）公开了一种用于感应电力传输系统的发射器，具有用于产生交变磁场的多个发射线圈，发射线圈通过每个发射线圈与行内邻接的发射线圈部分重叠而排列成一行，一种连接到每个发射线圈的发射电路可以驱动发射线圈，从而使每个发射线圈的交变磁场相对于行内邻接发射线圈的交变磁场相移，或者使由发射线圈产生交变磁场沿充电表面平移。由于每个发射线圈与行内邻接的发射线圈部分重叠，发射线圈的中空区域被邻接的发射线圈遮蔽，发射线圈的垂直区磁场受到较大影响；当发射线圈产生交变磁场沿充电表面平移时，发射线圈的垂直区和横区磁场均难以对准，导致耦合电力大大下降。上述现有技术不得不采用过度复杂、叠料的方法，而且还不一定处理得当。难以将多个线圈产生的“圆形磁场”转成接近直立的磁场，依然存在盲区。此外，每个线圈都要一个数字控制模块，线圈模块越多，所需的控制、传输和协议处理的端口需求就越多。这样，硬件需求就很高了，连带着系统固件就会很容易出bug，需要花费更多的时间、人力去处理，导致整个中央控制模块的成本和设计难度会增高。大部分现有技术用的都是密度很高的紫铜线线圈和多层复合紧密叠层方式来设计。为了快充，高密度结构由于散热量大很容易发热，需要加散热结构。除了成本、复杂性，还有重量和操作性的问题。小小的无线充电平面板里，结构和模块的拼接越复杂就代表细微结构隐忧越多，再加上是磁场应用，塑料材料必须用得多，这种叠加式技术结晶比较不耐久。很容易衍生各种故障问题，为了避免这些问题，厂家一般降低传输功率，在用户看不见的层面降温，同时增加稳定性；导致在实际应用中难以达到设计功率。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种近距离一对多的无线充电装置及系统，无需线圈叠加，极大程度上减小了体积、重量的同时保持了平滑、均匀的近场，几乎没有盲区，使得接收设备可以在充电平板上任意拼接，大大降低了成本，提高了控制稳定性、充电效率和适用性，解决了现有技术中存在的问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种近距离一对多的无线充电装置，包括设于基体上的发射线圈，发射线圈为单根金属导线从外向内绕制，在中心区域短路后，一次性连贯地以相反的方向从内向外绕制；一线入、同线出，每匝导线和邻近砸导线的电流方向相反。进一步的，所述线圈的中心短路区域关于线圈的中心对称，线圈的中心短路区域线圈间距A大于非中心区相邻线圈间距B的30-50%。进一步的，所述线圈线宽3-7mm，线圈非中心区相邻线圈间距B为16-25mm，从外向内绕制的线圈匝数为1-10。进一步的，所述单根金属导线从外向内绕制，在中心区域短路后，靠近已绕制线圈一次性连贯地以相反的方向从内向外绕制。进一步的，所述单根金属导线从外向内绕制所得线圈电流方向相同的相邻线圈间距为6-80mm、线宽3-7mm、匝数为1-10。进一步的，所述发射线圈产生的有效密度的磁场距基体40mm以内。进一步的，所述线圈为矩形、其他正多边形或圆形，线圈转弯处为倒圆角或直角，线圈转弯处线宽和直线宽一致。进一步的，所述基体表面覆有金属层。进一步的，所述基体为FR-4或PCB。一种无线充电系统，包括上述一种近距离一对多的无线充电装置。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术发射线圈阵列的横向磁场远远多于直区磁场，发射线圈阵列一线入，同线出，可以认为是一个单线线圈，实则是个短路双线线圈（英文：shortedbifilar）。无需线圈叠加即可获得平滑、均匀的近场磁场，发射线圈的整体厚度很薄，极大程度上减小了体积、重量和成本；因为在PCB上叠加线圈意味着要加一倍的PCB基板层使得成本将大幅增加。2、本专利技术仅需一个驱动源，设计回路简便，减少复杂程度、工程压力和后制成本，同时提高了稳定性，降低了损耗。3、这十多年来科研界都聚焦在推远电磁场好让距离更远，本专利技术把强磁拉回板面，这不是本领域的常规操作，因为这种做法在电磁远场现象属于抵消方式（fieldcancellation），在现有研究中均尽可能降低或减少电磁场抵消。本专利技术利用单面电路的横场塑造平滑的近磁场，将磁场拉近保持平滑、均匀，允许mm等级的近场传输，填补了现有技术的空白。没有盲区，使得接收设备可以在充电平板上任意拼接，更容易扩展，不需要射频板材就能办到，大大降低了成本，简化了生产难度，提高了适用性，更利于大规模推广。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，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获得其他的附图。图1是本专利技术实施例1中每组线圈的结构示意图。图2是本专利技术实施例1中发射线圈的表面的仿真磁场矢量图。图3是本专利技术实施例1中发射线圈的横切面仿真磁场矢量图。图4是本专利技术实施例2的发射线圈的横切面仿真磁场矢量图。图5是本专利技术对比例1中发射线圈结构图。图6是本专利技术对比例1中发射线圈的横切面仿真磁场矢量图。图7-8是本专利技术实施例中不同线圈间距对应的仿真磁场矢量图。图9是本专利技术实施例3中发射线圈的表面的仿真磁场矢量图。图10是本专利技术实施例3中发射线圈的横切面仿真磁场矢量图。图11是本专利技术实施例4中发射线圈的结构示意图。图12是本专利技术实施例4中发射线圈的横切面仿真磁场矢量图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种近距离一对多的无线充电装置，其特征在于，包括设于基体上的发射线圈，发射线圈为单根金属导线从外向内绕制，在中心区域短路后，一次性连贯地以相反的方向从内向外绕制；一线入、同线出，每匝导线和邻近匝导线的电流方向相反。/n

【技术特征摘要】
1.一种近距离一对多的无线充电装置，其特征在于，包括设于基体上的发射线圈，发射线圈为单根金属导线从外向内绕制，在中心区域短路后，一次性连贯地以相反的方向从内向外绕制；一线入、同线出，每匝导线和邻近匝导线的电流方向相反。


2.根据权利要求1所述的一种近距离一对多的无线充电装置，其特征在于，所述线圈的中心短路区域关于线圈的中心对称，线圈的中心短路区域线圈间距A大于非中心区相邻线圈间距B的30-50%。


3.根据权利要求1所述的一种近距离一对多的无线充电装置，其特征在于，所述线圈线宽3-7mm，线圈非中心区相邻线圈间距B为16-25mm，从外向内绕制的线圈匝数为1-10。


4.根据权利要求1所述的一种近距离一对多的无线充电装置，其特征在于，所述单根金属导线从外向内绕制，在中心区域短路后，靠近已绕制线圈一次性连贯地以相反的方向从内向外绕制。


5.根据权利要求4所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：李谦，
申请(专利权)人：西安电掣风云智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61