利用磁共振方式的工业用无线充电系统的制作方法

1.本发明涉及一种利用磁共振方式的工业用无线充电系统。


背景技术：

2.在工业现场正在使用大量的传感器。以往，将大部分的传感器电源分别以有线方式连接并使用，但由于材料费用和配线作业时间等负担，呈现逐渐转变为无线的趋势。就无线设备而言，使用内部的电池，当电池放电时，需更换为新电池或进行充电。即使将制品制成低功率，电池的更换及充电周期大致也只能达到2～3年。
3.工业现场使用的传感器虽然呈现从有线转变为无线的趋势，但无法普及的原因在于使用寿命不长。即使寿命长，数据的传输周期为30分钟一次或1小时一次，数据传输周期时间长且不连续。如果是需实时传输传感器数据的情形，则电池寿命不够长，为了再次使用，必须更换电池或进行充电才行。因此，在更换电池期间或进行充电期间，工业装备无法运行，因此发生损失。
4.在这种背景技术中公开的上述信息只用于提高对本发明背景的理解，因此，也可以包括不构成以往技术的信息。


技术实现要素：

5.技术问题
6.本发所要解决的技术问题在于，提供一种利用磁共振方式的工业用无线充电系统。作为一个示例，本发明的实施例提供一种无线充电系统，在使用电池的无线设备制品中，能够利用磁共振方式的无线充电技术，向规定距离(数米)以内的传感器无线供电，以便最大限度地减少因电池放电而进行更换或充电的作业。
7.技术方案
8.本发明的利用磁共振方式的工业用无线充电系统可以包括：气缸，具有轴及使所述轴往复运动的主体；电磁阀，用于对所述气缸的主体供应或排出空气；位置感知传感器，安装在所述气缸的主体上，用于感知所述轴的位置，从可充电的电池接收供电；及控制箱，以所述位置感知传感器的输入值为基础，控制所述电磁阀的运转，其中，在所述控制箱中可以安装有以磁共振方式传输无线充电能量的无线充电发射器，在所述位置感知传感器上可以安装有用于接收所述无线充电能量并以磁共振方式对所述电池充电的无线充电接收器。
9.所述位置感知传感器可以包括用于感知由所述轴引起的磁场的磁场感知传感器。
10.所述无线充电发射器可以包括：电力发射器，接收直流电源的电力，并将其变换成交流电力并发射；功率放大器，对从所述电力发射器接收的交流电力进行放大并输出；发射天线，将从所述功率放大器输出的交流电力以无线形式变换并发射，所述无线充电接收器可以包括：接收天线，从所述发射天线无线接收交流电力；电力接收器，将从所述接收天线接收的交流电力变换成直流电力；直流稳压器，对从所述电力接收器接收的直流电力进行调整；充电器，利用来自所述直流稳压器的直流电力对所述电池充电。
11.所述发射天线及所述接收天线可以包括卷绕成多圈的线圈。
12.所述无线充电接收器还可以包括从所述位置感知传感器接收位置信息的接收器近距离无线通信模块，所述接收器近距离无线通信模块在从所述位置感知传感器接收位置信息的期间，可以使所述充电器的电力直接供应给所述位置感知传感器，在没有从所述位置感知传感器接收位置信息的期间，使所述充电器的电力供应给所述电池。
13.所述无线充电发射器还可以包括从所述接收器近距离无线通信模块接收电池充电信息的发射器近距离无线通信模块，当从所述接收器近距离无线通信模块接收的电池充电信息被判断为满充电时，所述发射器近距离无线通信模块可以使所述电力发射器停止运转。
14.当从所述接收器近距离无线通信模块接收的电池充电信息被判断为小于满充电时，所述发射器近距离无线通信模块可以使所述电力发射器运转。
15.所述发射器近距离无线通信模块在所述控制箱向所述电磁阀输出控制信号的期间，可以使所述电力发射器停止运转，在没有向所述电磁阀输出控制信号的期间，可以使所述电力发射器运转。
16.发明效果
17.本发明提供一种利用磁共振方式的工业用无线充电系统。作为一个示例，本发明的实施例提供一种无线充电系统，在使用电池的无线设备制品中，能够利用磁共振方式的无线充电技术，向规定距离(数米)以内的传感器无线供电，以便最大限度地减少因电池放电而进行更换或充电的作业。
附图说明
18.图1及图2是示出安装有本发明实施例的利用磁共振方式的工业用无线充电系统的气缸的示例的图。
19.图3是示出安装有本发明实施例的利用磁共振方式的工业用无线充电系统的气缸的图。
20.图4是示出本发明实施例的利用磁共振方式的工业用无线充电系统的结构的框图。
21.图5是示出本发明实施例的利用磁共振方式的工业用无线充电系统的结构中的无线充电发射器与无线充电接收器的结构的框图。
22.附图标记：
23.100：利用磁共振方式的工业用无线充电系统
24.110：气缸
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120：电磁阀,
25.130：位置感知传感器
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140：控制箱
26.150：无线充电发射器
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151：电力发射器
27.152：功率放大器
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153：发射天线
28.154：发射器近距离无线通信模块
29.160：无线充电接收器
30.161：接收天线
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162：电力接收器
31.163：直流稳压器
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164：充电器
32.165：接收器近距离无线通信模块
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170：电池
具体实施方式
33.下面，参照附图，详细说明本发明的优选实施例。
34.本发明的实施例是为了向本领域技术人员更完整地说明本发明而被提供的，下述实施例可以变形为多种不同形态，本发明的范围不限于下述实施例。这些实施例是为了使本公开更充实、完整并且向本领域技术人员完整地传递本发明的思想而被提供的。
35.另外，在以下附图中，各层的厚度或大小为了说明的便利及明确性而进行了夸张，在附图上，相同的附图标记指代相同的要素。正如本说明书中所使用的那样，术语“及/或”包括相应列举的项目中某一个及一个以上的所有组合。另外，在本说明书中，“连接”的意义不仅意味着a构件与b构件直接连接的情形，还意味着c构件介于a构件与b构件之间而a构件与b构件间接连接的情形。
36.在本说明书中使用的术语用于说明特定实施例，并非用于限定本发明。正如本说明书中使用的那样，如果在文理上未明确指出不同情形，则单数形态可以包括复数形态。另外，在本说明书中使用的“包括(comprise,include)”及/或“包括的(comprising,including)”，是对提到的形状、数字、步骤、动作、构件、要素及/或他们组合的存在进行特定，并非排除一个以上其他形状、数字、动作、构件、要素及/或组合的存在或附加。
37.在本说明书中，第一、第二等术语用于说明多样的构件、部件、区域、层及/或部分，但这些构件、部件、区域、层及/或部分不是由这些术语所限定，这是不言而喻的。这些术语只用于将一个构件、部件、区域、层或部分区别于另一区域、层或部分。因此，以下详细叙述的第一构件、部件、区域、层或部分可以在不超出本发明宗旨的情况下，指代第二构件、部件、区域、层或部分。
38.为了容易理解附图中示出的一个要素或特征与另一要素或特征，可以使用诸如“下部(beneath)”、“下方(below)”、“低的(lower)”、“上部(above)”、“上方(upper)”的空间相关术语。这种空间相关术语用于根据本发明的多样工序状态或使用状态而容易地理解本发明，并非用于限定本发明。例如，如果翻转附图的要素或特征，则用“下部”或“下方”说明的要素或特征变为“上部”或“上方”。因此，“下方”是包含“上部”或“下方”的概念。
39.另外，本发明的控制箱(控制部或控制器)及/或其他相关设备或部件，可以利用任意适宜的硬件、固件(例如，定制型半导体)、软件来体现，或者利用软件、固件及硬件的适宜组合来体现。例如，本发明的控制箱(控制部或控制器)及/或其他相关设备或部件的多样构成要素，可以在一个集成电路芯片上或在不同的集成电路芯片上形成。另外，控制箱(控制部或控制器)的多样构成要素可以在柔性印刷电路薄膜上体现，可以在载带封装体、印刷电路板或与控制箱(控制部或控制器)相同的基片上形成。另外，控制箱(控制部或控制器)的多样构成要素可以是在一个以上的计算装置中由一个以上的处理器运行的流程或线程(thread)，其可以为了执行以下提及的多样功能而运行计算机程序命令，并且与其他构成要素相互作用。计算机程序命令例如存储于利用诸如随机存取存储器的标准存储装置的可以在计算装置中运行的存储器。计算机程序命令还可以存储于例如cd-rom、闪存驱动器等的其他非暂时性计算机可读介质(non-transitorycomputer readable media)。另外，本发明相关从业人员应理解：多样计算装置的功能可以相互结合，或组合为一个计算装置，或特
定计算装置的功能在不超出本发明示例性实施例的情况下，可以分布于一个以上其他计算装置。
40.作为一个示例，本发明的控制箱(控制部或控制器)可以在由诸如中央处理装置、硬盘或固态磁盘的大容量存储装置、易失性存储器装置、诸如键盘或鼠标的输入装置、诸如显示器或打印机的输出装置构成的通常的商用计算机中运用。
41.图1及图2是示出安装有本发明实施例的利用磁共振方式的工业用无线充电系统的气缸的示例的图。
42.如图1及图2所示，本发明实施例的利用磁共振方式的工业用无线充电系统例如可以向检查汽车生产车间的夹紧夹具所使用的气缸或液压缸运转状态的磁场传感器(位置感知传感器)无线供电。其中，所谓夹紧夹具，是为了进行焊接或涂硅胶等作业而夹紧面板的器具。
43.作为参考，图1是为了焊接车辆的侧面板而将侧面板放在夹具上的图，此时，气缸为打开状态(后退状态)。另外，图2是对固定于夹具的面板进行焊接的图，此时，气缸为关闭状态(前进状态)。
44.图3是示出安装有本发明实施例的利用磁共振方式的工业用无线充电系统的气缸的图。
45.如图3所示，在气缸110主体的两侧安装有2个磁场感知传感器130，根据这2个磁场传感器130值，可以知道气缸110的轴是前进状态还是后退状态。如果只使用1～2个气缸，则没有必须以无线方式对电池充电的必要性。
46.但是，如果使用大量的气缸，则需要在各个气缸附着2个磁场传感器，为了供电而需连接电源，因而需要大量费用和时间。因此，需要减少这种材料费和为连接电源所需的作业时间。
47.图4是示出本发明实施例的利用磁共振方式的工业用无线充电系统100的结构的框图。
48.如图4所示，本发明实施例的利用磁共振方式的工业用无线充电系统100可以包括气缸110、电磁阀120、位置感知传感器(磁场感知传感器)130、控制箱140、无线充电发射器150及无线充电接收器160。
49.气缸(或液压缸)110可以包括轴及使轴往复运动的主体。如果向结合有轴的主体一侧供应空气，并且从另一侧排出空气，则轴向一侧进行直线运动，如果从结合有轴的主体一侧排出空气，并且向另一侧供应空气，则轴向另一侧进行直线运动。
50.电磁阀120用于对气缸110的主体供应或排出空气。作为一个示例，电磁阀120开放、阻断或转换空气流路，以便向气缸110主体的一侧供应空气，并且从另一侧排出空气，或者相反，从一侧排出空气，并且向另一侧供应空气。
51.位置感知传感器130安装于气缸的主体，用于感知轴的位置，并将其传输给控制箱140。作为一个示例，位置感知传感器130分别安装于气缸的主体的两侧，用于分别感知轴的当前位置，并将该传感值传输给控制箱140。在一部分示例中，位置感知传感器130可以为磁场感知传感器，另外，也可以为近距离传感器和限位传感器。另外，位置感知传感器130从可再充电的电池170接收供电。在一部分示例中，位置感知传感器130可以从电池170及/或充电器164接收供电。
52.控制箱140以位置感知传感器130的输入值为基础，控制电磁阀120的运转。在一部分示例中，控制箱140在位置感知传感器130的输入值为已定义的a、b中的a时，使得电磁阀120的运转被控制为已定义的c、d中的c(向主体一侧供应空气，从主体另一侧排出空气)，在位置感知传感器130的输入值为已定义的a、b中的b时，使得电磁阀120的运转被控制为已定义的c、d中的d(向主体一侧排出空气，并且从主体另一侧供应空气)。
53.无线充电发射器150安装于控制箱140，能够以磁共振方式传输无线充电能量，无线充电接收器160安装于位置感知传感器130，能够接收所述无线充电能量并以磁共振方式对电池170充电。
54.其中，无线充电发射器150及无线充电接收器160的运转基于控制箱140的运转状态及/或位置感知传感器130的运转状态而被精密控制，从而可以进一步提高系统100的整体运转效率。
55.如上所述，本发明的实施例可以提供一种无线充电系统100，在使用电池170的位置感知传感器130中，能够利用磁共振方式的无线充电技术，向规定距离(数米)以内的位置感知传感器130无线供电，以便最大限度地减少因电池170放电而进行更换或充电的作业。
56.图5是示出本发明实施例的利用磁共振方式的工业用无线充电系统100结构中的无线充电发射器150和无线充电接收器160的结构的框图。在此一同参照图4，说明本发明的无线充电系统100的结构及运转。
57.如图5所示，无线充电发射器150可以包括电力发射器151、功率放大器152及发射天线153。另外，无线充电发射器150还可以包括发射器近距离无线通信模块154。
58.电力发射器151一同接收供应也用作控制箱140电源的直流电源的电力，并将其变换成交流电力(射频能量)后输出。在一部分示例中，为了获得规定频率，可以在电力发射器151连接有振荡器。功率放大器152将从电力发射器151接收的交流电力放大到预定的电平并输出。发射天线153将从功率放大器152输出的交流电力以无线形式变换并发射。其中，发射天线153可以包括卷绕成多圈的线圈，以便能够实现磁共振。借助于这种结构，电力发射器151可以以磁共振方式向电力接收器162供应电力。
59.另一方面，发射器近距离无线通信模块154可以从下述接收器近距离无线通信模块165接收电池170的充电信息，另外，可以从控制箱140接收电磁阀120的状态信息。在一部分示例中，为了获得规定频率，在发射器近距离无线通信模块154可以连接有振荡器。
60.如上所述，在一部分示例中，当从接收器近距离无线通信模块165接收的电池170充电信息被判断为满充电时，发射器近距离无线通信模块154可以向电力发射器151传输使电力发射器151停止运转的停止信号。在一部分示例中，当从接收器近距离无线通信模块165接收的电池170充电信息被判断为小于满充电时，发射器近距离无线通信模块154可以向电力发射器151传输使电力发射器151运转的运转信号。因此，无线充电发射器150可以根据电池170的充电状态决定是否运转，从而防止由无线充电发射器150引起的能量浪费现象。
61.另一方面，发射器近距离无线通信模块154及接收器近距离无线通信模块165所利用的近距离无线通信单元，可以采用规定的近距离无线通信单元，例如包括红外线(infrared ray)通信、射频(rf：radio frequency)通信、蓝牙(bluetooth)、无线局域网(wireless lan)、无线保真(wi-fi)及紫蜂(zigbee)的现行近距离无线通信单元及/或未来
可能利用的所有种类的近距离无线通信单元中的至少一种近距离无线通信单元。
62.在另一部分示例中，发射器近距离无线通信模块154从控制箱140接收电磁阀120的信息，换言之，在控制箱140向电磁阀120输出控制信号的期间，使电力发射器151停止运转，在没有向电磁阀120输出控制信号的期间，可以使电力发射器151运转。因此，无线充电发射器150根据控制箱140及/或电磁阀120的控制状态而确定是否运转，从而防止由无线充电发射器150引起的能量浪费现象。另一方面，当然也可以将无线充电发射器150控制成与控制箱140及/或电磁阀120的控制状态无关地始终运转。
63.另外，如图5所示，无线充电接收器160可以包括接收天线161、电力接收器162、直流稳压器163及充电器164。另外，无线充电接收器160还可以包括接收器近距离无线通信模块165。
64.接收天线161可以从发射天线153无线接收交流电力，其为了提高接收效率而可以配备为多个。其中，接收天线161可以包括卷绕成多圈的线圈，以便能够以磁共振方式运转。电力接收器162可以将从多个接收天线161接收的交流电力变换为直流电力，整流并输出。直流稳压器163可以对从电力接收器162接收的直流电力进行调整而实现稳定化后输出。充电器164可以利用来自直流稳压器163的直流电力对电池170充电。其中，充电器164可以对电池170充电，或在对电池170充电的同时向位置感知传感器130供电，或停止对电池170充电而直接仅对位置感知传感器130供电。
65.另一方面，接收器近距离无线通信模块165可以从位置感知传感器130接收位置信息，并从充电器164及/或电池170接收充电信息。在一部分示例中，为了获得规定频率，在接收器近距离无线通信模块165可以连接有振荡器。
66.如上所述，在一部分示例中，接收器近距离无线通信模块165可以在从位置感知传感器130接收位置信息的期间，向充电器164输出控制信号(此时，既可以向电池170供电，也可以不供电)，使得充电器164的电力直接供应给位置感知传感器130，在没有从位置感知传感器130接收位置信息的期间，向充电器164输出控制信号，使得充电器164的电力供应给电池170。
67.因此，无线充电接收器160根据位置感知传感器130的控制状态而确定对位置感知传感器130及电池170的电力供应比率，从而可以在使位置感知传感器130稳定运转的同时，对电池170高效充电。另外，无线充电接收器160，即接收器近距离无线通信模块165将电池170的充电信息(电池满充电、电池过充电、电池过放电等的信息)传输给无线充电发射器150，即发射器近距离无线通信模块154，从而使无线充电发射器150更高效地运转。作为一个示例，当电池170为满充电状态时，阻止无线充电发射器150运转，从而防止不必要的能量浪费现象。
68.如上所述，在使用电池170的位置感知传感器130中，本发明实施例的利用磁共振方式的工业用无线充电系统100可以利用磁共振方式的无线充电技术，向规定距离(数米)以内的位置感知传感器130无线供电，以便最大限度地减少因电池170放电而进行更换或充电的作业。进一步地，本发明实施例的无线充电系统100基于电池170的充电信息(例如，满充电)、气缸110的位置信息(或者，位置感知传感器130的运转信息)及/或控制箱140的控制信息(或者，电磁阀120的运转信息)，精密控制无线充电发射器150及/或无线充电接收器160的运转，从而不仅顺畅地执行各装置的运转，而且可以防止能量浪费。
69.以上说明的内容只不过是用于实施本发明的利用磁共振方式的工业用无线充电系统的一个实施例，本发明不限于上述实施例，如所附的权利要求书的内容所示，本发明的技术精神涵盖了本领域技术人员在不超出本发明要旨前提下可多样地变更实施的范围。