一种谐振耦合的极间多面体装置、无线供电装置及系统
阅读：156发布：2024-02-17
专利汇可以提供一种谐振耦合的极间多面体装置、无线供电装置及系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 申请 提供了一种谐振耦合的极间多面体装置、无线供电装置及系统，谐振耦合的极间多面体装置与 建筑物 室内空间结构匹配，包括：与建筑物室内各个墙面匹配的至少三个谐振单元；至少三个谐振单元围成多面体空间，并在多面体空间内产生共振 磁场 ，为位于多面体空间内的用电设备供电。本申请充分考虑建筑物的空间结构，将多个谐振单元与建筑物室内墙面充分结合，从而围成多面体空间，进而为位于该多面体空间中的用电设备供电，即实现了对室内各种电器的全方位无线供电。另外，利用金属板配合谐振单元围成多面体屏蔽空间，一方面可隔绝外界环境的干扰、防止磁场外溢，另一方面可隔绝 建筑材料 对整个装置的影响，这使得整个装置的谐振加强。，下面是一种谐振耦合的极间多面体装置、无线供电装置及系统专利的具体信息内容。
1.一种谐振耦合的极间多面体装置，其特征在于，所述装置与建筑物室内空间结构匹配，所述谐振耦合的极间多面体装置包括：
与所述建筑物室内各个墙面匹配的至少三个谐振单元，每个所述谐振单元由谐振线圈和谐振电容串联或并联组成；
所述至少三个谐振单元围成多面体空间，并在所述多面体空间内产生共振磁场，以便为位于所述多面体空间内的用电设备供电。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述谐振耦合的极间多面体装置还包括与所述建筑物室内屋顶和地面匹配的至少两块金属板；
所述至少三个谐振单元与所述至少两块金属板围成多面体屏蔽空间，并在所述多面体屏蔽空间内产生共振磁场，以便为位于所述多面体屏蔽空间内的用电设备供电。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述谐振单元为四个，所述金属板为两个；
所述四个谐振单元分别设置于所述建筑物室内的四面墙上；
所述两块金属板中的其中一块金属板设置于所述建筑物室内的屋顶，另一块金属板设置于所述建筑物室内的底面，所述两块金属板平行设置，并且，所述两块金属板均与所述四个谐振单元垂直；
所述两块金属板和所述四个谐振单元围成六面体屏蔽空间，并在所述六面体屏蔽空间内产生共振磁场，以便为位于所述六面体屏蔽空间内的用电设备供电。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述四个谐振单元中的一个谐振单元作为主动谐振单元，所述四个谐振单元中的其它三个谐振单元均作为从动谐振单元；
所述主动谐振单元，吸收能量产生共振，并通过单边耦合和周边耦合的方式将能量传递给所述从动谐振单元，所述从动谐振单元获得能量后，通过单边耦合和多边耦合的方式将能量传递给其它谐振单元，所述主动谐振单元和所述从动谐振单元所包围的空间内形成复合共振磁场，为位于所述六面体屏蔽空间内的用电设备供电。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，将所述两块金属板和空气介质组成的电容与所述主动谐振单元中的谐振电容并联组成新的主动谐振单元，所述新的主动谐振单元的谐振电容为原主动谐振单元中的谐振电容与所述两块金属板和空气介质组成的电容之和。
6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述谐振单元的形状为矩形，所述金属板的形状为矩形。
7.一种无线供电装置，其特征在于，所述无线供电装置至少包括如权利要求1至6中任意一项所述的谐振耦合的极间多面体装置。
8.根据权利要求7所述的无线供电装置，其特征在于，所述无线供电装置还包括：
接收所述谐振耦合的极间多面体装置发射的能量的接收谐振单元，所述接收谐振单元由谐振线圈和谐振电容串联或并联组成。
9.根据权利要求8所述的无线供电装置，其特征在于，所述接收谐振单元设置于用电设备内，且所述接收谐振单元竖向设置。
10.一种无线供电系统，其特征在于，所述无线供电系统至少包括如权利要求7至9中任意一项所述的无线供电装置。
一种谐振耦合的极间多面体装置、无线供电装置及系统
技术领域
[0001] 本发明涉及无线供电技术领域，尤其涉及一种谐振耦合的极间多面体装置、无线供电装置及系统。
背景技术
[0002] 无线供电，是一种方便安全的供电技术，其通过非物理接触的电能传输方式将电能传输给负载，其是继无线通讯、无线网络之后的第三次无线革命，被业界视为一项具有基础应用性意义的前沿科技，其跨产品应用范围广，有望推动全国乃至世界通信、电子、物联网、新能源等产业的突破和创新。
[0003] 目前，无线供电技术已应用于多个领域，例如汽车的无线供电等，随着无线供电技术的发展，这一技术即将进入民用建筑，进入每一个家居中，而如何实现对室内各种电器进行全方位无线供电是亟需解决的问题。
发明内容
[0004] 有鉴于此，本发明提供了一种谐振耦合的极间多面体装置、无线供电装置及系统，以实现对室内各种电器的全方位无线供电，其技术方案如下：
[0005] 一种谐振耦合的极间多面体装置，所述装置与建筑物室内空间结构匹配，所述谐振耦合的极间多面体装置包括：
[0006] 与所述建筑物室内各个墙面匹配的至少三个谐振单元，每个所述谐振单元由谐振线圈和谐振电容串联或并联组成；
[0009] 所述至少三个谐振单元与所述至少两块金属板围成多面体屏蔽空间，并在所述多面体屏蔽空间内产生共振磁场，以便为位于所述多面体屏蔽空间内的用电设备供电。
[0010] 优选地，所述谐振单元为四个，所述金属板为两个；
[0011] 所述四个谐振单元分别设置于所述建筑物室内的四面墙上；
[0012] 所述两块金属板中的其中一块金属板设置于所述建筑物室内的屋顶，另一块金属板设置于所述建筑物室内的底面，所述两块金属板平行设置，并且，所述两块金属板均与所述四个谐振单元垂直；
[0013] 所述两块金属板和所述四个谐振单元围成六面体屏蔽空间，并在所述六面体屏蔽空间内产生共振磁场，以便为位于所述六面体屏蔽空间内的用电设备供电。
[0014] 其中，所述四个谐振单元中的一个谐振单元作为主动谐振单元，所述四个谐振单元中的其它三个谐振单元均作为从动谐振单元；
[0015] 所述主动谐振单元，吸收能量产生共振，并通过单边耦合和周边耦合的方式将能量传递给所述从动谐振单元，所述从动谐振单元获得能量后，通过单边耦合和多边耦合的方式将能量传递给其它谐振单元，所述主动谐振单元和所述从动谐振单元所包围的空间内形成复合共振磁场，为位于所述六面体屏蔽空间内的用电设备供电。
[0016] 优选地，将所述两块金属板和空气介质组成的电容与所述主动谐振单元中的谐振电容并联组成新的主动谐振单元，所述新的主动谐振单元的谐振电容为原主动谐振单元中的谐振电容与所述两块金属板和空气介质组成的电容之和。
[0017] 优选地，所述谐振单元的形状为矩形，所述金属板的形状为矩形。
[0018] 一种无线供电装置，至少包括所述的谐振耦合的极间多面体装置。
[0019] 所述无线供电装置还包括：
[0020] 接收所述谐振耦合的极间多面体装置发射的能量的接收谐振单元，所述接收谐振单元由谐振线圈和谐振电容串联或并联组成。
[0021] 其中，所述接收谐振单元设置于用电设备内，且所述接收谐振单元竖向设置。
[0022] 一种无线供电系统，所述无线供电系统至少包括所述的无线供电装置。
[0023] 上述技术方案具有如下有益效果：
[0024] 本发明提供的谐振耦合的极间多面体装置、无线供电装置及系统，充分考虑建筑物的空间结构，将多个谐振装置与建筑物室内墙面充分结合，从而围成多面体空间，进而为位于该多面体空间中的用电设备供电，即实现了对室内各种电器的全方位无线供电。另外，将金属板分别与建筑物室内屋顶和地面充分结合并匹配，使得谐振单元与金属板可围成多面体屏蔽空间，一方面可隔绝外界环境的干扰、防止多个谐振单元产生的磁场外溢，另一方面可隔绝建筑物的建筑材料对该谐振耦合的极间多面体装置的影响，这使得整个谐振耦合的极间多面体装置的谐振加强。附图说明
[0025] 为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0026] 图1为本发明实施例提供的谐振耦合的极间多面体装置的一结构示意图；
[0027] 图2为本发明实施例提供的谐振耦合的极间多面体装置的另一结构示意图；
[0028] 图3为本发明实施例提供的谐振耦合的极间多面体装置中两块金属板的示意图；
[0029] 图4为本发明实施例提供的谐振耦合的极间多面体装置的再一结构示意图；
[0030] 图5为本发明实施例提供的无线供电装置的一结构示意图。
具体实施方式
[0031] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0032] 本发明实施例提供了一种谐振耦合的极间多面体装置，该谐振耦合的极间多面体装置与建筑物室内空间结构匹配，该谐振耦合的极间多面体装置可以包括：与建筑物室内各个墙面匹配的至少三个谐振单元，至少三个谐振单元与地面和屋顶围成多面体空间，并在多面体空间内产生共振磁场，以便为位于多面体空间内的用电设备供电。其中，每个谐振单元均由谐振线圈和谐振电容串联或并联组成。
[0033] 本发明实施例充分考虑建筑物的空间结构，将多个谐振装置与建筑物室内墙面充分结合，从而围成多面体空间，进而为位于该多面体空间中的用电设备供电，即实现对室内各种电器的全方位无线供电。
[0034] 在上述本发明实施例的基础上，现列举一具体实例进行说明：
[0035] 请参阅图1，示出了本发明实施例提供的谐振耦合的极间多面体装置的一具体实例的结构示意图，从图1中可以看出，该谐振耦合的极间多面体装置由四个谐振单元组成，分别为谐振单元101、谐振单元102、谐振单元103和谐振单元104，每个谐振单元均由谐振线圈L和谐振电容C串联或并联组成。
[0036] 建筑物室内通常情况具有四面墙，谐振单元101、谐振单元102、谐振单元103和谐振单元104分别与建筑物室内的四面墙匹配，即谐振单元的大小和形状与墙面的大小和形状相同。与建筑物室内的四面墙匹配的四个谐振单元围成一空间，为位于该空间中的用电设备供电。需要说明的是，建筑物室内通常具有四面墙，但在一些特殊的建筑当中，也可能存在三面墙或多于四面墙的情况，此时可根据建筑物的具体结构设置与之匹配的谐振单元。
[0037] 具体的，谐振单元101、谐振单元102、谐振单元103和谐振单元104中的一个谐振单元作为主动谐振单元，其它三个谐振单元作为从动谐振单元。主动谐振单元可吸收能量产生共振，并通过单边耦合和周边耦合的方式将能量传递给从动谐振单元，从动谐振单元获得能量后，也可通过单边耦合和多边耦合的方式将能量传递给其它谐振单元，主动谐振单元和从动谐振单元所包围的空间内形成复合共振磁场，为位于空间内的用电设备供电。
[0038] 示例性的，谐振单元101作为主动谐振单元，谐振单元102、谐振单元103和谐振单元104作为从动谐振单元，当作为主动谐振单元的谐振单元101吸收能量后产生共振，其可通过单边耦合的方式将能量传递给与其相邻的、作为从动谐振单元的谐振单元102和谐振单元104，对于从动谐振单元而言，由于其获得了能量，同样也可将能量通过单边耦合的方式传递给与其相邻的谐振单元。另外，作为主动谐振单元的谐振单元101还可通过周边耦合的方式将能量传递给谐振单元103，作为从动谐振单元的谐振单元在获得能量后，也可通过周边耦合的方式向其它谐振单元传递能量，这样，主动谐振单元和从动谐振单元所包围的空间内便形成了复合共振磁场，其便可为位于该空间内的用电设备供电。
[0039] 本发明实施例还提供了另一种谐振耦合的极间多面体装置，该谐振耦合的极间多面体装置与建筑物室内空间结构匹配，该谐振耦合的极间多面体装置可以包括：至少三个谐振单元和至少两块金属板，每个谐振单元均由谐振线圈和谐振电容串联或并联组成。
[0040] 其中，至少三个谐振单元与建筑物室内各个墙面匹配，至少两块金属板与建筑物室内屋顶和地面匹配，至少三个谐振单元与至少两块金属板围成多面体屏蔽空间。谐振耦合的极间多面体装置通过至少三个谐振单元产生共振磁场为位于该多面体屏蔽空间内的用电设备供电。
[0041] 本发明实施例提供的谐振耦合的极间多面体装置，充分考虑建筑物的空间结构，并充分考虑建筑物的建筑材料对磁共振的影响，将至少三个谐振单元与建筑物室内墙面充分结合，将至少两块金属板与建筑物室内屋顶和地面充分结合，从而使至少三个谐振单元与至少两块金属板围成多面体屏蔽空间，多个谐振单元可产生共振磁场，为位于多面体屏蔽空间中的用电设备供电，而金属板可与谐振单元配合，形成屏蔽空间，一方面可隔绝外界环境的干扰、可防止磁场外溢，另一方面可隔绝建筑物的建筑材料如钢筋、钢板能对该谐振耦合的极间多面体装置的影响，这使得谐振耦合的极间多面体装置的谐振加强，即，本发明实施例提供的谐振耦合的极间多面体装置在充分考虑建筑物的空间结构和建筑材料对磁共振的影响的基础上，实现了对室内各种电器的全方位无线供电。
[0042] 在上述本发明实施例的基础上，现列举一具体实例进行说明：
[0043] 请参阅图2，示出了本发明实施例提供的谐振耦合的极间多面体装置的一具体实例的结构示意图，从图2中可以看出，该谐振耦合的极间多面体装置由四个谐振单元和两块金属板组成，四个谐振单元分别为谐振单元201、谐振单元202、谐振单元203和谐振单元204，每个谐振单元均由谐振线圈L和谐振电容C串联或并联组成，两块金属板分别为金属板
205和金属板206。
205和金属板206。
[0044] 建筑物室内通常情况具有四面墙，四面墙通常为矩形，且四面墙中相邻的两面墙垂直，相对的两面墙平行，谐振单元201、谐振单元202、谐振单元203和谐振单元204分别与建筑物室内的四面墙匹配，即相邻的谐振单元垂直，相对的谐振单元平行，且四个谐振单元均设置为与墙面大小和形状相同。两块金属板中的金属板205设置于建筑物室内屋顶，金属板206设置于建筑物室内地面，由于建筑物室内屋顶与建筑物室内地面通常平行，因此，金属板205和金属板206平行设置，并且，金属板205与建筑物室内屋顶大小和形状相同，例如为与建筑物室内屋顶大小相同的矩形，金属板206与建筑物室内地面大小和形状相同，例如同样为与建筑物室内地面大小相同的矩形。
[0045] 建筑物室内通常为六面体结构，由于四个谐振单元和两块金属板与室内结构匹配，因此，四个谐振单元和两块金属板可围成一六面体空间，四个侧面分别为四个谐振单元201、202、203和204，顶面和底面分别为金属板205和金属板206。
[0046] 具体的，谐振单元201、谐振单元202、谐振单元203和谐振单元204中的一个谐振单元作为主动谐振单元，其它三个谐振单元作为从动谐振单元。主动谐振单元可吸收能量产生共振，并通过单边耦合和周边耦合的方式将能量传递给从动谐振单元，从动谐振单元获得能量后，也可通过单边耦合和多边耦合的方式将能量传递给其它谐振单元，主动谐振单元和从动谐振单元所包围的空间内形成复合共振磁场，为位于空间内的用电设备供电。需要说明的是，四个谐振单元产生复合共振磁场的具体过程可参见上述实施例，在此不作赘述。
[0047] 本发明实施例还提供了再一种谐振耦合的极间多面体装置，该谐振耦合的极间多面体装置与建筑物室内空间结构匹配，该谐振耦合的极间多面体装置可以包括：至少三个谐振单元和两块金属板，每个谐振单元均由谐振线圈和谐振电容串联或并联组成。
[0048] 其中，至少三个谐振单元与建筑物室内各个墙面匹配，两块金属板与建筑物室内屋顶和地面匹配，至少三个谐振单元与至少两块金属板围成多面体屏蔽空间。谐振耦合的极间多面体装置通过至少三个谐振单元产生共振磁场为位于该多面体屏蔽空间内的用电设备供电。
[0049] 在本实施例中，两块金属板平行设置，两块金属板和空气介质可组成一平板电容，因此，可将两块金属板和空气介质组成的电容也加入谐振中。
[0050] 具体的，如图3所示，从两块金属板上各引一根导线W1和W2与多个谐振单元中的一谐振单元中的谐振电容并联，即，将两块金属板与空气介质组成的电容与其中一个谐振单元中的谐振电容并联，将两块金属板与空气介质组成的电容作为该谐振单元中谐振电容的一部分，此时，该谐振单元的电容即为原谐振电容与两块金属板与空气介质组成的电容之和。
[0051] 在本实施例中，多个谐振单元中的一个谐振单元作为主动谐振单元，其它谐振单元作为从动谐振单元。主动谐振单元可吸收能量产生共振，并通过单边耦合和周边耦合的方式将能量传递给从动谐振单元，从动谐振单元获得能量后，也可通过单边耦合和多边耦合的方式将能量传递给其它谐振单元，主动谐振单元和从动谐振单元所包围的空间内形成复合共振磁场，为位于空间内的用电设备供电。
[0052] 在一种优选的实现方式中，可将两块金属板与空气介质组成的电容连接至作为主动谐振单元的谐振单元中。
[0053] 本发明实施例提供的谐振耦合的极间多面体装置充分考虑建筑物室内的空间结构，并充分考虑建筑物的建筑材料对磁共振的影响，将多个谐振单元与建筑物室内墙面充分结合，将两块金属板分别与建筑物室内屋顶和地面充分结合，从而使多个谐振单元与两块金属板围成多面体屏蔽空间，多个谐振单元可产生共振磁场，为位于多面体屏蔽空间中的用电设备供电。
[0054] 本发明实施例提供的谐振耦合的极间多面体装置中多个谐振单元可在建筑物的室内空间产生共振磁场，而金属板不但可与谐振单元配合，形成屏蔽空间，还可作为电容连接至主谐振单元中作为谐振电容的一部分。金属板的使用一方面可隔绝外界环境的干扰、可防止磁场外溢、隔绝建筑物的建筑材料如钢筋、钢板等对该谐振耦合的极间多面体装置的影响，另一方面可作为主谐振单元中谐振电容的一部分，加强主谐振单元的共振，由此可见，将金属板配合谐振单元可使整个谐振耦合的极间多面体装置的谐振加强。本发明实施例提供的谐振耦合的极间多面体装置在充分考虑建筑物的空间结构和建筑材料对磁共振的影响的基础上，实现了对室内各种电器的全方位无线供电。
[0055] 在上述本发明实施例的基础上，现列举一具体实例进行说明：
[0056] 请参阅图4，示出了本发明实施例提供的谐振耦合的极间多面体装置的一具体实例的结构示意图，从图4中可以看出，该谐振耦合的极间多面体装置包括：四个谐振单元和两块金属板，四个谐振单元分别为谐振单元401、谐振单元402、谐振单元403和谐振单元404，每个谐振单元均由谐振线圈L和谐振电容C串联或并联组成，两块金属板分别为金属板
405和金属板406。
405和金属板406。
[0057] 其中，四个谐振单元401、402、403和404与建筑物室内四个墙面匹配，两块金属板分别与建筑物室内屋顶和地面匹配，四个谐振单元均与两块金属板405和406垂直，四个谐振单元401、402、403和404与两块金属板405、406围成六面体屏蔽空间。谐振耦合的极间多面体装置通过四个谐振单元401、402、403和404和两块金属板405、406形成的共振磁场为位于六面体屏蔽空间内的用电设备供电。
[0058] 进一步的，两块金属板405和406平行设置，两块金属板405、406与空气介质可组成一平板电容，因此，可将两块金属板405、406和空气介质组成的电容也加入谐振中。具体的，从两块金属板405、406上各引一根导线W1和W2与四个谐振单元401、402、403和404中的一谐振单元中的谐振电容并联，将两块金属板405、406与空气介质组成的电容作为该谐振单元中谐振电容的一部分，此时，该谐振单元的电容即为原谐振电容与两块金属板405、406与空气介质组成的电容之和。
[0059] 在本实施例中，四个谐振单元401、402、403和404中的一个谐振单元作为主动谐振单元，其它三个谐振单元作为从动谐振单元。主动谐振单元可吸收能量产生共振，并通过单边耦合和周边耦合的方式将能量传递给从动谐振单元，从动谐振单元获得能量后，也可通过单边耦合和多边耦合的方式将能量传递给其它谐振单元，主动谐振单元和从动谐振单元所包围的空间内形成复合共振磁场，为位于空间内的用电设备供电。
[0060] 在一种优选的实现方式中，可将两块金属板405、406与空气介质组成的电容连接至作为主动谐振单元的谐振单元中。示例性的，谐振单元401为主谐振单元，那么可将两块金属板405、406与空气介质组成的电容与谐振单元401中的谐振单元并联，这样，谐振单元401中的谐振电容即为原谐振电容与金属板405、406与空气介质组成的电容的和。
[0061] 本发明实施例还提供了一种无线供电装置，该无线供电装置可以包括上述任一实施例提供的谐振耦合的极间多面体装置。谐振耦合的极间多面体装置的具体结构可参见上述实施例，在此不作赘述。
[0062] 本发明实施例提供的无线供电装置还可以包括接收谐振单元，该接收谐振单元用于接收谐振耦合的极间多面体装置发射的能量。其中，接收谐振单元由谐振线圈和谐振电容串联或并联组成。
[0063] 在一具体应用中，接收谐振单元设置于用电设备内，即接收谐振单元设置在家用电器中，且接收谐振单元竖向设置，如图5所示。
[0064] 本发明实施例还提供了一种无线供电系统，该无线供电系统可以包括上述实施例提供的无线供电装置，无线供电装置的具体结构可参见上述实施例，在此不作赘述。
[0065] 本发明实施例提供的谐振耦合的极间多面体装置、无线供电装置及无线供电系统，充分考虑建筑物室内的空间结构，将多个谐振单元与建筑物室内墙面充分结合并匹配，围成多面体空间，进而为位于该多面体空间中的用电设备供电，即实现对室内各种电器的全方位无线供电。另外，将金属板分别与建筑物室内屋顶和地面充分结合并匹配，使得谐振单元与金属板可围成多面体屏蔽空间，一方面可隔绝外界环境的干扰、防止磁场外溢，另一方面可隔绝建筑物的建筑材料如钢筋、钢板等对该谐振耦合的极间多面体装置的影响，这使得整个谐振耦合的极间多面体装置的谐振加强。再者，两块平行设置的金属板与空气介质可组成一平板电容，该电容与一谐振单元中的谐振电容并联可作为该谐振单元(如主动谐振单元)中谐振电容的一部分，加强谐振单元的共振。
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