CN106130197A - 电能接收天线和应用其的可穿戴电子设备 - Google Patents

电能接收天线和应用其的可穿戴电子设备 Download PDF

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Abstract

公开了一种电能接收天线和应用其的可穿戴电子设备，本公开利用可穿戴电子设备的佩戴部件具有较大面积的特点，通过将接收线圈设置于佩戴部件和可穿戴电子设备的主体上，使得在可穿戴电子设备的佩戴部件与主体连接形成为环形时，形成所述接收线圈，接收线圈的轴向穿过所述环形。从而，使得电能接收天线的线圈轴向截面积基本为所述环形的面积，极大地提高了线圈面积，从而改善了无线电能接收效率。

Description

电能接收天线和应用其的可穿戴电子设备
技术领域
本发明涉及非接触供电技术，具体涉及一种电能接收天线和应用其的可穿戴电子设备。
背景技术
非接触供电技术基于其方便实用的特点而广泛应用于电子产品领域，例如移动电话、MP3播放器、数码照相机、便携式电脑等。以现有的谐振型非接触供电装置为例，非接触供电装置通常包含有一个由电能发射天线和电能接收天线构成的耦合电路，电能发射天线与电能发射端的其它元件构成发射侧谐振电路，电能接收天线与电能接收端的其它元件构成接收侧谐振电路。通过将发射侧谐振电路和接收侧谐振电路的谐振频率设置为相同，可以使得发射侧谐振电路谐振时，通过电磁场与发射侧谐振电路耦合的接收侧谐振电路也发生谐振，由此实现以非接触的方式传输电能。
同时，可穿戴电子设备通常希望将体积设计得较小，而这不利于设置充电接口。由此，非接触供电技术(或称无线充电技术)在可穿戴电子设备上具有较好的应用前景。
如图1A和图1B所示，在例如智能手表这样的可穿戴电子设备上，电能接收天线通常仅设置于电子设备的主体(也即表盘)上。在进行充电时，智能手表需要将表盘放置于电能发射端上。由于可穿戴电子设备的主体通常具有较小的体积，因此，电能接收天线的线圈面积会受限于设置面的面积，这不利于无线能量的传递，系统效率较低。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种电能接收天线和应用其的可穿戴电子设备，以提高可穿戴电子设备上的电能接收天线面积，改善无线电能接收效率。
第一方面，提供一种用于非接触供电的电能接收天线，应用于可穿戴电子设备，所述可穿戴电子设备包括佩戴部件和与所述佩戴部件连接的主体，所述电能接收天线包括：
至少一个接收线圈，所述接收线圈的导线基本沿所述佩戴部件和所述主体所在面延伸，在所述佩戴部件与所述主体连接形成为环形时形成所述接收线圈，所述接收线圈的轴向穿过所述环形。
优选地，所述佩戴部件包括佩戴部和连接部，所述佩戴部一端与所述主体连接，另一端通过连接部与所述主体以可拆卸的方式连接；
所述接收线圈的导线包括在所述佩戴部和所述连接部上延伸的部分，所述连接部用于在将所述佩戴部和所述主体机械连接的同时使得设置于佩戴部和主体的对应导线形成电连接，从而形成所述接收线圈。
优选地，所述连接部包括：
多个导电的第一连接件，与所述接收线圈设置于佩戴部的导线连接；以及，
多个导电的第二连接件，与所述第一连接件一一对应，与所述接收线圈设置于主体的导线连接，适于与对应的第一连接件以相互接触的方式连接；
所述第一连接件之间相互绝缘，所述第二连接件之间相互绝缘。
优选地，所述佩戴部件包括第一佩戴部、第二佩戴部和连接部，所述第一佩戴部和所述第二佩戴部能够通过所述连接部以可拆卸的方式连接；
每个所述接收线圈包括设置于第一佩戴部的第一部分和设置于第二佩戴部的第二部分以及延伸到所述连接部的第三部分，所述连接部用于在将所述第一佩戴部和所述第二佩戴部机械连接的同时使得设置于第一佩戴部和第二佩戴部的对应导线形成电连接，从而形成所述接收线圈。
优选地，所述连接部包括：
多个导电的第一连接件，与所述接收线圈设置于第一佩戴部的导线连接；以及，
多个导电的第二连接件，与所述第一连接件一一对应，与所述接收线圈设置于第二佩戴部的导线连接，适于与对应的第一连接件以相互接触的方式连接；
所述第一连接件之间相互绝缘，所述第二连接件之间相互绝缘。
优选地，所述第一连接件包括多个可选连接位置，适于与所对应的第二连接件在不同的位置连接；或者，
所述第二连接件包括多个可选连接位置，适于与所对应的第一连接件在不同的位置连接。
优选地，所述佩戴部件至少部分采用柔性材料制成。
优选地，所述接收线圈形成于所述佩戴部件的表面或设置于所述佩戴部件内。
第二方面，提供一种可穿戴电子设备，包括：
主体；
佩戴部件，用于将所述设备佩戴于人体；以及，
如上所述的电能接收天线。
优选地，所述可穿戴电子设备为智能手表，所述佩戴部件为表带。
本公开利用可穿戴电子设备的佩戴部件具有较大面积的特点，通过将接收线圈设置于佩戴部件和可穿戴电子设备主体上，使得在可穿戴电子设备的佩戴部件与主体连接形成为环形时，形成所述接收线圈，接收线圈的轴向穿过所述环形。从而，使得电能接收天线的线圈轴向截面积基本为所述环形的面积，极大地提高了线圈面积，从而改善了无线电能接收效率。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1A是现有技术中电能接收天线的示意图；
图1B是现有技术中可穿戴电子设备与电能发射端的设置示意图；
图2A是本发明实施例的电能接收天线的示意图；
图2B是本发明实施例的非接触电能接收电路的示意图；
图2C是本发明实施例的可穿戴电子设备与电能发射天线的等效示意图；
图3A是本发明实施例的可穿戴电子设备与电能发射端耦合的示意图；
图3B是图3A的电能发射天线的发射线圈的示意图；
图4是本发明实施例的可穿戴电子设备与电能发射端以另一种方式耦合的示意图；
图5A是本发明实施例的可穿戴电子设备与电能发射端以又一种方式耦合的示意图；
图5B是图5A的电能发射天线的发射线圈的示意图。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
以下以智能手表为例对本发明实施例进行说明，但是，本领域技术人员容易理解，本发明的应用领域并不限于智能手表，任何其它具有佩戴部件的可穿戴电子设备，例如，蓝牙耳机、智能头箍、智能眼镜等均可以适用本发明实施例所述的技术方案。
图2A是本发明实施例一的电能接收天线的示意图。如图2A所示，承载所述电能接收天线的智能手表1包括主体11和表带12。其中，主体11是执行智能手表1功能的实体，其可以包括表壳、设置于表壳内或与表壳设置为一体的显示装置、人机交互装置、处理电路、电源等(图中未示出)。同时，为了实现进行无线电能接收，主体11中还设置有非接触电能接收电路2。非接触电能接收电路2用于以非接触的方式(或称为无线方式)从电能发射端接收电能。图2B是本发明实施例的非接触电能接收电路的示意图。如图2B所示，非接触电能接收电路包括电能接收天线21、阻抗匹配网络22以及整流及电压变换器23。必要时非接触电能接收电路还可以设置通信电路24。通信电路24用于与电能发射端3进行通信。同时，表带12用于将主体11佩戴于人体，例如，相对于人体的手腕进行固定。在图2A中，表带12分为分别与主体11机械连接的两个部分12a和12b，该两部分相互之间可以通过连接部12c连接，从而使得整个智能手表形成为环状，固定于人体的手臂。容易理解，表带12也可以设置为仅包括一个佩戴部，一端与主体11固定连接，另一端以可拆卸的方式与主体11连接。
应理解，在本实施例中，表带12即为可穿戴电子设备的佩戴部件。在所述可穿戴电子设备为智能戒指或智能头箍或智能眼镜时，佩戴部件将可穿戴电子设备主体固定为人体的附属结构，并且，其适于与主体一同形成为环形。
如图2A所示，电能接收天线21包括至少一个接收线圈。接收线圈一部分设置于表带12上，另一部分设置于主体11上。接收线圈的导线基本沿表带12和主体11所在面延伸。具体地，接收线圈的导线基本沿着表带12的长度方向延伸，并一直延伸到用于连接表带不同部分的连接部12c。如图2C所示，在表带12与主体11连接形成为环形时，沿着表带12和主体11延伸的导线相互连接形成所述接收线圈，该接收线圈的轴向穿过所述环形的中心，也即，与智能手表1的环形共轴。接收线圈的面积(轴向截面积)基本与环形的面积相等，这远大于将接收线圈设置于表带12上或主体11上，从而可以为系统设计提供更大的自由度，方便提升电能传输效率。
如图2A所示，每个所述接收线圈包括设置于表带12a的第一部分21a和设置于第二佩戴部12b的第二部分21b以及延伸到连接部12c的第三部分21c。连接部12c由导电材料形成，用于在将表带的部分12a和12b机械连接的同时，使得接收线圈的第一部分21a和接收线圈21b的对应导线通过第三部分21c及连接部12c形成电连接，从而形成所述接收线圈。接收线圈的引出端可以延伸到主体11上以方便与主体内设置的电路形成连接。
对于连接部12c，其可以包括多个导电的第一连接件121和一一对应设置导电的第二连接件122。其中，第一连接件121相互之间绝缘。第二连接件122相互之间绝缘，由此，可以使得不同匝之间的导线不会再连接件12c处形成电连接。同时，第一连接件121和对应的第二连接件122适于以相互接触的方式连接，由此，可以对表带的不同部分12a和12b进行连接。而且，由于第一连接件121和对应的第二连接件122均导电，因此，当两者以接触方式机械连接时，电连接也同时建立。进而，第一连接件121和第二连接件122相互连接使得表带12的不同部分连接为一体时，在表带12的不同部分上延伸的导线形成电连接，从而形成近似螺旋状的接收线圈。举例而言，第一连接件121可以是金属孔，而第二连接件122可以是适于插入金属孔固定的金属针。在另一个可选的实施方式中，第一连接件121和第二连接件122为相互适配的金属卡扣结构。在又一个可选的实施方式中，第一连接件121和第二连接件122为可以相互吸附的磁铁和金属凸点。
优选地，如图2A所示，为了方便进行表带12长度的调节，第一连接件121或第二连接件122包括多个可选连接位置，适于与所对应的第二连接件122或第一连接件121在不同的位置连接。由此，可以在进行表带长度调节的同时不影响电能接收。
在表带12被设置为一端与主体11固定连接，另一端以可拆卸的方式与主体11连接时，接收线圈的导线包括延伸到连接部12c的部分。连接部12c由导电材料制成，用于在将佩戴部和主体机械连接的同时使得设置于佩戴部和主体的导线形成电连接，从而形成所述接收线圈。
具体地，连接部12c包括多个导电的第一连接件121和导电第二连接件122。第一连接件121与所述接收线圈设置于佩戴部的导线连接。第二连接件122与所述第一连接件一一对应，与接收线圈设置于主体的导线连接，适于与对应的第一连接件121以相互接触的方式连接。第一连接件121之间相互绝缘，第二连接件122之间相互绝缘。由此，在第一连接件121和对应的第二连接件122相互机械连接时，与之连接的接收线圈的导线相互之间形成电连接，从而在表带12的不同部分上延伸的导线形成近似螺旋状的接收线圈。
以本实施例的方式设置的电能接收天线可以为电能发射端的设计提供更大的自由度。图3A是本发明实施例的可穿戴电子设备与电能发射端以一种方式耦合的示意图。通常来说，需要电能接收天线的线圈与电能发射天线线圈共中心轴。如图3A所示，可将表带12的两个部分连接形成为环状后套设于形成为柱体的电能发射端上3，电能发射端3的电能发射天线31设置为覆盖柱体的整个侧面。电能发射天线31的发射线圈可以设置为如图3B所示的螺线形。由此，电能发射天线可以在柱体的轴向上与电能接收天线21的轴向重合，从而获得较好的耦合度。可选地，发射线圈可以设置为与接收线圈类似的螺线形。由此，在以图3A所示方式相对设置时，无论智能手表1朝向哪个方向，均可以获得相同的电能接收效果，大大提高了电能接收端的位置自由度。图4是本发明实施例的可穿戴电子设备与电能发射端以另一种方式耦合的示意图。与图3A类似，电能发射端的电能发射天线31设置于柱体的侧面。不同的是，可以将表带两个部分连接后形成为环状的智能手表放置于所述柱体的内部。同样地，在发射天线覆盖整个主体侧面时，无论智能手表1朝向哪个方向，均可以获得相同的电能接收效果。
同时，可穿戴电子设备1与电能发射端3还可以以如图5A所示的方式进行耦合。在图5A中，电能发射端3的电能发射天线被设置为常用的平面状。如图5B所示，发射线圈可以被设置为基本沿平面延伸的至少一个同心匝。此时发射线圈的轴线垂直于所在的平面，此时，将连接形成为环形的智能手表放置于所述平面上，由于电能接收天线的接收线圈的轴线穿过所述环形，因此，接收线圈可以与发射线圈共轴，从而获得较好的耦合度，提高电能传输效果。
应理解，在本实施例中，表带11可以至少采用柔性材料制成，以方便其连接为环状或展开为平面状。但是，在可选的其它实施方式中，表带11或其它可穿戴电子设备的佩戴部件也可以以刚性材料制备，并具有可设置电能接收天线的曲面。
同时，接收线圈形成于表带12的表面或设置于表带内，与表带12一体成型。
本发明实施例利用可穿戴电子设备的佩戴部件具有较大面积的特点，通过将接收线圈设置于佩戴部件和主体上，使得在可穿戴电子设备的佩戴部件与主体连接形成为环形时，形成所述接收线圈，接收线圈的轴向穿过所述环形。从而，使得电能接收天线的线圈轴向截面积基本为所述环形的面积，极大地提高了线圈面积，从而改善了无线电能接收效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于非接触供电的电能接收天线，应用于可穿戴电子设备，所述可穿戴电子设备包括佩戴部件和与所述佩戴部件连接的主体，所述电能接收天线包括：
至少一个接收线圈，所述接收线圈的导线基本沿所述佩戴部件和所述主体所在面延伸，在所述佩戴部件与所述主体连接形成为环形时形成所述接收线圈，所述接收线圈的轴向穿过所述环形。
2.根据权利要求1所述的电能接收天线，其特征在于，所述佩戴部件包括佩戴部和连接部，所述佩戴部一端与所述主体连接，另一端通过连接部与所述主体以可拆卸的方式连接；
所述接收线圈的导线包括在所述佩戴部和所述连接部上延伸的部分，所述连接部用于在将所述佩戴部和所述主体机械连接的同时使得设置于佩戴部和主体的对应导线形成电连接，从而形成所述接收线圈。
3.根据权利要求2所述的电能接收天线，其特征在于，所述连接部包括：
多个导电的第一连接件，与所述接收线圈设置于佩戴部的导线连接；以及，
多个导电的第二连接件，与所述第一连接件一一对应，与所述接收线圈设置于主体的导线连接，适于与对应的第一连接件以相互接触的方式连接；
所述第一连接件之间相互绝缘，所述第二连接件之间相互绝缘。
4.根据权利要求1所述的电能接收天线，其特征在于，所述佩戴部件包括第一佩戴部、第二佩戴部和连接部，所述第一佩戴部和所述第二佩戴部能够通过所述连接部以可拆卸的方式连接；
每个所述接收线圈包括设置于第一佩戴部的第一部分和设置于第二佩戴部的第二部分以及延伸到所述连接部的第三部分，所述连接部用于在将所述第一佩戴部和所述第二佩戴部机械连接的同时使得设置于第一佩戴部和第二佩戴部的对应导线形成电连接，从而形成所述接收线圈。
5.根据权利要求4所述的电能接收天线，其特征在于，所述连接部包括：
多个导电的第一连接件，与所述接收线圈设置于第一佩戴部的导线连接；以及，
多个导电的第二连接件，与所述第一连接件一一对应，与所述接收线圈设置于第二佩戴部的导线连接，适于与对应的第一连接件以相互接触的方式连接；
所述第一连接件之间相互绝缘，所述第二连接件之间相互绝缘。
6.根据权利要求3或5所述的电能接收天线，其特征在于，所述第一连接件包括多个可选连接位置，适于与所对应的第二连接件在不同的位置连接；或者，
所述第二连接件包括多个可选连接位置，适于与所对应的第一连接件在不同的位置连接。
7.根据权利要求1所述的电能接收天线，其特征在于，所述佩戴部件至少部分采用柔性材料制成。
8.根据权利要求1所述的电能接收天线，其特征在于，所述接收线圈形成于所述佩戴部件的表面或设置于所述佩戴部件内。
9.一种可穿戴电子设备，包括：
主体；
佩戴部件，用于将所述设备佩戴于人体；以及，
如权利要求1-8中任一项所述的电能接收天线。
10.根据权利要求9所述的可穿戴电子设备，其特征在于，所述可穿戴电子设备为智能手表，所述佩戴部件为表带。
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