基于无线供电的连接器组件、无线供电插座及供电插头论文和设计-李聃

全文摘要

本实用新型提出一种基于无线供电的连接器组件、无线供电插座和无线供电插头，属于充电技术领域，连接器组件包括无线供电插座和无线供电插头，所述无线供电插座包括具有密闭腔室的插座外壳，以及无线供电发射装置，所述无线供电发射装置设置于所述插座外壳的密闭腔室内，所述插座外壳上设置有向内凹陷的插槽；所述无线供电插头包括具有密闭腔室的插头外壳，以及用于接收所述无线供电发射装置电能的接收线圈，所述接收线圈设置于所述插头外壳的密闭腔室内。本实用新型具有防水性好、安全性高的优点。

主设计要求

1.一种基于无线供电的连接器组件，其特征在于：包括无线供电插座和无线供电插头；所述无线供电插座包括具有密闭腔室的插座外壳，以及无线供电发射装置，所述无线供电发射装置设置于所述插座外壳的密闭腔室内，所述插座外壳上设置有供所述无线供电插头插接的插槽；所述无线供电插头包括具有密闭腔室的插头外壳，以及用于接收所述无线供电发射装置电能的接收线圈，所述接收线圈设置于所述插头外壳的密闭腔室内。

设计方案

1.一种基于无线供电的连接器组件，其特征在于：包括无线供电插座和无线供电插头；

所述无线供电插座包括具有密闭腔室的插座外壳，以及无线供电发射装置，所述无线供电发射装置设置于所述插座外壳的密闭腔室内，所述插座外壳上设置有供所述无线供电插头插接的插槽；

所述无线供电插头包括具有密闭腔室的插头外壳，以及用于接收所述无线供电发射装置电能的接收线圈，所述接收线圈设置于所述插头外壳的密闭腔室内。

2.根据权利要求1所述的基于无线供电的连接器组件，其特征在于：还包括在所述无线供电插头插接于所述插槽时用于将所述无线供电插头固定的紧固装置。

3.根据权利要求2所述的基于无线供电的连接器组件，其特征在于：还包括控制装置，所述控制装置包括在所述无线供电插头插入所述插槽时用于采集所述无线供电插头位置并发送信号的位置采集模块，以及根据所述位置采集模块发送的信号控制所述紧固装置松开或紧固的控制模块，所述控制模块分别与所述位置采集模块、所述紧固装置电性连接。

4.根据权利要求3所述的基于无线供电的连接器组件，其特征在于：所述无线供电插头上设置有永磁铁，所述位置采集模块为设置于所述插槽处的磁场传感器，所述磁场传感器根据所检测到的磁场变化向所述控制模块发送信号。

5.根据权利要求3所述的基于无线供电的连接器组件，其特征在于：所述位置采集模块为所述接收线圈，所述无线供电发射装置以预定频率工作，在所述无线供电插头插入所述插槽时，所述接收线圈从所述无线供电发射装置获取能量并向所述无线供电发射装置发送信号，所述无线供电发射装置接收信号并向所述控制模块发送控制信号。

6.根据权利要求1所述的基于无线供电的连接器组件，其特征在于：所述无线供电插头上设置有手持部。

7.根据权利要求1所述的基于无线供电的连接器组件，其特征在于：还包括用于将所述接收线圈接收到的电能进行功率变换并向用电设备供电的接收功率变换器，所述接收功率变换器与所述接收线圈连接。

8.根据权利要求1所述的基于无线供电的连接器组件，其特征在于：所述无线供电发射装置包括发射功率变换器、发射线圈和电源模块，所述发射功率变换器分别连接所述发射线圈和所述电源模块；所述功率变换器用于将直流电变为高频交流电以激励所述发射线圈；所述发射线圈通过高频磁场向所述接收线圈传输电能。

9.一种无线供电插座，其特征在于：包括具有密闭腔室的插座外壳，以及无线供电发射装置，所述无线供电发射装置设置于所述插座外壳的密闭腔室内，所述插座外壳上设置有向内凹陷的插槽。

10.一种无线供电插头，其特征在于：包括具有密闭腔室的插头外壳，以及接收线圈，所述接收线圈设置于所述插头外壳的密闭腔室内。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于充电技术领域，尤其涉及一种基于无线供电的连接器组件、无线供电插座及无线供电插头。

背景技术

日常用电设备大多通过供电插头与供电插座插合获取电能，供电插头和供电插座上都设置有电极，通过电极的接触从而实现供电插座为供电插头传输电能。上述供电插座和供电插头若是在户外使用，在某些环境条件下可能存在安全隐患，例如雨雪、潮湿等环境可能造成短路甚至漏电伤人。

近年来，无线供电技术发展迅速，无线供电传输是非接触电能传输，是通过发射器将电能转换为其他形式的中继能量，隔空传输一段距离后，再通过接收器将中继能量转换为电能，实现无线电能传输。

本实用新型基于无线供电技术，设计出一种非接触型无线供电插座、无线供电插头，可以避免现有技术插头插座在户外使用时存在的安全隐患。

发明内容

本实用新型针对上述技术问题，提出一种基于无线供电的连接器组件、无线供电插座及无线供电插头。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

作为本实用新型的一个方面，提出一种基于无线供电的连接器组件，包括无线供电插座和无线供电插头；

作为优选，还包括在所述无线供电插头插接于所述插槽时用于将所述无线供电插头固定的紧固装置。

作为优选，还包括控制装置，所述控制装置包括在所述无线供电插头插入所述插槽时用于采集所述无线供电插头位置并发送信号的位置采集模块，以及根据所述位置采集模块发送的信号控制所述紧固装置松开或紧固的控制模块，所述控制模块分别与所述位置采集模块、所述紧固装置电性连接。

作为优选，所述无线供电插头上设置有永磁铁，所述位置采集模块为设置于所述插槽处的磁场传感器；所述磁场传感器根据所检测到的磁场变化向所述控制模块发送信号。

作为优选，所述位置采集模块为所述接收线圈，所述无线供电发射装置以预定频率工作，在所述无线供电插头插入所述插槽时，所述接收线圈从所述无线供电发射装置获取能量并向所述无线供电发射装置发送信号，所述无线供电发射装置接收信号并向所述控制模块发送控制信号。

作为优选，所述无线供电插头上设置有手持部。

作为优选，还包括用于将所述接收线圈接收到的电能进行功率变换并向用电设备供电的接收功率变换器，所述接收功率变换器与所述接收线圈连接。

作为优选，所述无线供电发射装置包括发射功率变换器、发射线圈和电源模块，所述发射功率变换器分别连接所述发射线圈和所述电源模块；所述功率变换器用于将直流电变为高频交流电以激励所述发射线圈；所述发射线圈通过高频磁场向所述接收线圈传输电能。

作为本实用新型的又一方面，提出一种无线供电插座，包括具有密闭腔室的插座外壳，以及无线供电发射装置，所述无线供电发射装置设置于所述插座外壳的密闭腔室内，所述插座外壳上设置有向内凹陷的插槽。

作为本实用新型的又一方面，提出一种无线供电插头，包括具有密闭腔室的插头外壳，以及接收线圈，所述接收线圈设置于所述插头外壳的密闭腔室内。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：

1、本实用新型无线供电插座将无线供电发射装置设置于插座外壳的密闭腔室内，以及在插座外壳上设置插槽，同时，将接收线圈设置在插头外壳的密闭腔室内，在需要充电时，将无线供电插头插入无线供电插座的插槽内，通过接收线圈与无线供电发射装置之间的磁场实现能量的传输，无线供电插座和无线供电插头之间无电极，可以避免现有技术中通过电接触插合的插头插座在户外雨雪、潮湿环境下使用时存在的安全隐患，具有防水性好、安全性高的优点。

2、本实用新型通过设置紧固装置将无线供电插头固定在无线供电插座的插槽内，可以防止充电过程中无线供电插头被移动，从而保证插头插座连接的安全性和可靠性。

3、本实用新型通过设置用于控制紧固装置松开或紧固的控制装置，可以实现无线供电插头相对无线供电插座的自动紧固，具有自动化程度高的优点。

4、本实用新型通过无线供电插座中无线供电发射装置与无线供电插头中的接收装置之间互相通信来控制紧固装置的松开或紧固，使用通信控制的方式不需要在无线供电插头和无线供电插座上增加任何结构，具有控制方便、自动化程度高的优点。

5、本实用新型无线供电插头上设置有手持部，可以方便用户使用时手持插入拔出，具有操作便利的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本实用新型所提供连接器组件的结构示意图；

图2为本实用新型所提供无线供电插座的结构示意图；

图3为本实用新型所提供无线供电插头的结构示意图；

以上各图中：10、无线供电插座；11、插槽；12、插座外壳；13、紧固装置；131、限位杆；14、电源模块；15、磁场传感器；16、发射线圈；17、第一磁屏蔽装置；18、发射功率转换器；19、控制模块；21、无线供电插头；211、插头外壳；212、接收线圈；213、第二磁屏蔽装置；214、限位孔；215、永磁铁；22、接收功率转换器；23、螺旋导线；30、用电设备。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本实用新型进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

现有技术中供电插头与供电插座是通过电极接触进行导电，使用在户外时，遇到雨雪或潮湿天气很容易短路，存在安全隐患；本实用新型基于无线供电技术，将供电插座和供电插头之间的电极接触充电更改为无线充电，无线供电插座和无线供电插头都无电极裸露，可以避免使用在户外时的安全隐患，具有防水性好、安全性高的优点。

参见图1-图3所示，连接器组件包括无线供电插座10和无线供电插头21；无线供电插座10包括插座外壳12，插座外壳12具有密闭腔室，无线供电发射装置设置在插座外壳12的密闭腔室内，插座外壳12设置有从其外表面向内凹陷的插槽11，插槽11可以由插座外壳12一体成型形成。

参见图3所示，插头21包括插头外壳211和接收线圈212，插头外壳211具有密闭腔室，接收线圈212设置在插头外壳211的密闭腔室内。作为优选，接收线圈212的一侧还设置第一磁屏蔽装置213，第一磁屏蔽装置213可以为铁氧体及铝制磁屏蔽罩，第一磁屏蔽装置213可以屏蔽接收线圈212所产生的磁场，防止对周围的设备或金属部件产生影响。接收线圈212用于接收无线供电插座10中无线供电发射装置传输的能量。

本实用新型的无线供电插座10和无线供电插头21在使用时，将无线供电插头21插入无线供电插座10的插槽11内，接收线圈212靠近无线供电发射装置中的发射线圈16，通过磁场传输能量。无线供电插座10和无线供电插头21中都没有裸露电极结构，可以避免现有技术中通过电接触插合的插头插座在户外雨雪、潮湿环境下使用时存在的安全隐患，具有防水性好、安全性高的优点；本实用新型可应用于电动自行车、电动三轮车等户外充电需求，使用安全可靠。

进一步地，插头21的外形与插槽11相适配形成具有防插错的结构，示例性地，如图所示的T形，可以防止无线供电插头21插入插槽11时，方向错误。

进一步地，插头21外壳上还设置有手持部，通过手持部方便用户插拔无线供电插头21时的操作。示例性地，手持部为设置在无线供电插头21上的把手，如图3所示，在插头外壳211上开设通槽，可以供手穿过方便手持无线供电插头21。

具体地，参见图2所示，无线供电发射装置包括发射功率转换器18、电源模块14和发射线圈16。发射功率转换器18和电源模块14固定安装在插座外壳12的内侧壁上，发射线圈16设置于插槽11上方。发射功率转换器18分别连接电源模块14和发射线圈16；电源模块14，通常为AC\/DC(从电网取电)或DC\/DC电源(分布式能源，如光伏取电)；发射功率转换器18进行功率变换，将直流电变为高频交流电，用于激励发射线圈16；发射线圈16的作用是进行能量传输，通过高频磁场将能量传给接收线圈212。

作为优选实施例，发射线圈16上方设置有第二磁屏蔽装置17，第二磁屏蔽装置17可以为铁氧体及铝制磁屏蔽罩，第二磁屏蔽装置17可以屏蔽发射线圈16所产生的磁场，防止对周围的设备或金属部件产生影响。

连接器组件还包括与无线供电插头21连接的接收功率转换器22，接收功率转换器22和接收线圈212通过螺旋导线23连接，接收功率转换器22与用电设备30通过导线连接。接收功率转换器22用于将接收线圈212接收到的电能进行功率变换并向用电设备30供电。其中，通过使用螺旋导线23可以方便插头21的移动。

进一步地，参见图2、图3所示，连接器组件还包括紧固装置13，在无线供电插头21插入无线供电插座10的插槽11中进行充电时，紧固装置13可以将无线供电插头21和无线供电插座10锁紧。紧固装置13包括限位杆131和限位孔214，本实施例中将限位杆131设置在无线供电插座10端，限位杆131可相对插座外壳12移动，限位孔214开设在无线供电插头21上；当无线供电插头21插入插槽11时，限位杆131伸入限位孔214中将无线供电插头21位置固定。限位杆131的移动可以通过手动驱动，也可以通过自动控制驱动。

通过设置紧固装置13锁住无线供电插头21和无线供电插座10，可以实现充电过程中，无线供电插头21固定在无线供电插座10的插槽11内，从而保证插头插座连接的安全性和可靠性。

进一步地，紧固装置13还包括有固定连接于插座外壳12上的驱动件，驱动件与限位杆131连接，用来驱动限位杆131的移动。

示例性地，驱动件为电磁铁，限位杆131与电磁铁之间还连接弹簧，电磁铁断电情况下没有磁性，弹簧处于复位状态，限位杆131伸出插槽11，即紧固装置13处于锁紧状态；当电磁铁通电时产生磁性吸附限位杆131，限位杆131压缩弹簧回缩，紧固装置13处于解锁状态。

示例性地，紧固装置13类似于锁结构，驱动件为锁体中的电机，限位杆131为锁体中的锁舌，当无线供电插头21插入插槽11时，锁舌插入无线供电插头21的限位孔214内，实现无线供电插头21与无线供电插座10的锁紧；当充电完毕，需要将无线供电插头21从插槽11中拔出时，电机驱动锁舌回缩，实现无线供电插头21与无线供电插座10的松开。

进一步地，连接器组件还包括控制装置，控制装置与紧固装置13电连接用于控制紧固装置13的运动，从而实现无线供电插头21和无线供电插座10之间的自动紧固和松开。

具体地，控制装置包括位置采集模块和控制模块，位置采集模块用于在无线供电插头21插入插槽11时采集无线供电插头21位置并向控制模块发送信号，控制模块用于根据位置采集模块发送的信号控制紧固装置13的松开或紧固。

作为控制装置的一种实施例，参见图2、图3所示，在无线供电插座10内设置控制模块19，控制模块19与紧固装置13中的驱动件电连接，用于根据接收的信号控制紧固装置13中驱动件的运动，从而带动紧固装置13中限位杆131的运动，此处，控制模块属于现有技术，可以是单片机、PLC等；位置采集模块为设置在插槽11处的磁场传感器15，控制模块19与磁场传感器15电性连接，用于接收磁场传感器15发送的信号；同时，无线供电插头21上安装有永磁铁215，永磁铁215的安装位置通过以下方式确定：当无线供电插头21完全插入插槽11时，永磁铁215正好与磁场传感器15位置相对。

当无线供电插头21完全插入插槽11后，磁场传感器15与永磁铁215相对，磁场传感器15检测到磁场变化后向控制模块19输出锁紧信号，控制模块19接收到信号之后控制紧固装置13中的驱动件运动，从而带动紧固装置13中限位杆131伸出。

以无线供电插座、无线供电插头按照以上磁控方式锁紧为例，说明充电工作流程，具体如下：

当不需要充电时，无线供电插座10处于待机状态；当用户插入无线供电插头21时，磁场传感器15与无线供电插头21上永磁铁215位置相对，磁场传感器15检测到磁场变化后输出锁紧信号，传给控制模块19，控制模块19接收到磁场传感器15输出的信号，则控制紧固装置13锁紧；无线供电插座10内发射功率变换器18开始工作，激励发射线圈16开始进行能量传输。当用户使用完毕后，通过扫码、APP、遥控、指纹等各种设定的解锁方式进行解锁，控制模块19接收到解锁信号后控制无线供电插座10关闭发射功率变换器18，停止能量传输，并控制紧固装置13解锁，无线供电插座10进入待机状态等待下一轮充电，此时无线供电插头21可以拔出。

作为控制装置的另一种实施例：位置采集模块为无线供电插头21内的接收线圈212，控制模块集成在功率变换器内。发射功率变换器18集成有无线通信接收模块和控制模块；接收功率变换器22集成无线通信发射模块，无线通信发射模块根据接收线圈212所接收能量的变化向无线通信接收模块发送信号；无线通信接收模块接收无线通信发射模块的信号并发送至控制模块；控制模块根据无线通信接收模块的信号控制紧固装置13的动作。

发射功率变换器18以预定频率工作，当无线供电插头21插入插槽11时，无线供电插头21中接收线圈212接收到一定能量，接收功率转化器22通过内部集成的无线通信发射模块发送通信信号，发射功率变换器18接收到通信信号之后控制紧固装置13的锁紧或松开。

以无线供电插座、无线供电插头按照以上通信控制锁紧的方式为例，说明充电工作流程，具体如下：

发射功率变换器18以设定频率PING方式工作；当用户向无线供电插座10中插入无线供电插头21时，无线供电插头21中接收线圈212接收到发射线圈16传递的能量，接收功率变换器22中的无线通信发射模块与发射功率转换器18进行通信，发射功率转换器18接收信号之后，控制紧固装置13锁紧，无线供电插座10内发射功率变换器18开始正常工作，激励发射线圈16开始进行能量传输。当用户使用完毕后，通过扫码、APP、遥控、指纹等各种设定的解锁方式进行解锁，发射功率转换器18接收到解锁信号后控制紧固装置13松开，无线供电插座10进入设定频率PING方式工作等待下一轮充电，此时无线供电插头21可以拔出。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

设计图

基于无线供电的连接器组件、无线供电插座及供电插头论文和设计

基于无线供电的连接器组件、无线供电插座及供电插头论文和设计-李聃

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

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