CN103066706B - 电子装置和装备在该电子装置中的无线电力接收器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子装置和装备在该电子装置中的无线电力接收器。一种根据实施例的用于使用谐振从无线电力传送器接收电力的无线电力接收器，包括：接收谐振线圈，该接收谐振线圈被与无线电力传送器的传输谐振线圈谐振耦合，用于接收电力；接收感应线圈，该接收感应线圈与接收谐振线圈耦合，用于接收电力；以及连接单元，并且接收谐振线圈包括具有彼此断开的一端和相对端的至少一根导线，并且连接单元使每根导线的一端和相对端彼此耦合从而接收谐振线圈形成闭合环路。

Description

电子装置和装备在该电子装置中的无线电力接收器

技术领域

本公开涉及一种电子装置和装备在该电子装置中的无线电力接收器。更特别地，实施例涉及一种与各种类型的电子装置组合的无线电力传输，该电子装置能够以使用谐振从传输侧接收电力的无线方案接收电力。

背景技术

无线电力传输或者无线能量传递指的是向所期望的装置无线地传递电能的技术。在19世纪，已经广泛地使用了采用电磁感应原理的电动机或者变压器并且然后已经提出了用于通过照射诸如无线电波或者激光的电磁波而传送电能的方法。实际上，频繁地在日常生活中使用的电动牙刷或者电动剃须刀是基于电磁感应原理而被充电的。直至现在，使用磁感应、谐振和短波长射频的长距离传输已经被用作无线能量传递方案。

近来，在无线电力传输技术中，已经广泛地使用了使用谐振的能量传输方案。

因为在使用谐振的无线电力传输系统中，通过线圈无线地传递在无线电力传送器和无线电力接收器之间产生的电信号，所以使用者可以容易地对于诸如便携式装置的电器充电。

然而，因为电子装置的形状被限制并且该电子装置的尺寸小，所以线圈的尺寸也变小并且安装在电子装置内部的线圈布置不是容易的，从而电力传输的效率被降低。

发明内容

实施例提供一种电子装置和被装备在该电子装置中的无线电力接收器，以通过根据一种类型的电子装置来布置接收线圈而提高改进电力传输效率。

实施例提供一种电子装置和无线电力接收器，其能够通过根据一种类型的电子装置来布置接收线圈而增加电力传输效率，而不管电子装置的位置。

根据实施例，提供一种无线电力接收器，该无线电力接收器用于使用谐振从无线电力传送器接收电力，其包括：接收谐振线圈，该接收谐振线圈与无线电力传送器的传输谐振线圈谐振耦合，用于接收电力；接收感应线圈，该接收感应线圈与接收谐振线圈耦合，用于接收电力；以及连接单元，其中接收谐振线圈包括具有彼此断开（open）的一端和相对端的至少一根导线，并且连接单元使每根导线的一端和相对端彼此耦合从而接收谐振线圈形成闭合环路（closed loop）。

电子装置可以装备有无线电力接收器。

电子装置可以包括头戴式送受话器（headset）、耳机、以及3-D眼镜中的一个。

根据实施例，能够在无线电力接收器内部的有限空间中优化线圈布置。因为线圈用作充电开关，能够提高用户的便利。在充电操作期间，线圈的半径被增加，从而自由度和电力传输距离能够被提高，并且因此，电力传输效率能够被最大化。

附图说明

图1是图示根据实施例的无线电力传输系统的图；

图2是示出根据实施例的传输感应线圈的等效电路的电路图；

图3是示出根据实施例的电源和无线电力传送器的等效电路的电路图；

图4是示出根据实施例的接收谐振线圈、接收感应线圈、整流电路、以及负载的等效电路的电路图；

图5是图示根据实施例的无线电力接收器的配置示例的图；

图6是图示根据实施例的使用永久磁体的接收谐振线圈的耦合原理的图；

图7是图示根据实施例的接收谐振线圈的配置示例的图；

图8是图示根据实施例的使用弹性构件的接收谐振线圈的耦合原理的图；以及

图9是图示根据实施例的无线电力传输系统的配置示例的图。

具体实施方式

在下文中，将会参考附图描述本公开的示例性实施例，从而本领域的技术人员能够容易地理解本公开。

图1是图示根据实施例的无线电力传输系统的图。

从电源100产生的电力被提供给无线电力传送器200，从而无线电力传送器200使用谐振将电力传送到无线电力接收器300，该无线电力接收器300与无线电力传送器200谐振并且具有与无线电力传送器200相同的谐振频率值。

详细地，电源100是用于供应预定频率的AC电的交流（AC）电源。

无线电力传送器200包括传输感应线圈210和传输谐振线圈220。传输感应线圈210被连接到电源100，从而AC电流流过传输感应线圈210。当AC电流流过传输感应线圈210时，由于电磁感应，AC电流被感应到与传输感应线圈210物理地隔开的传输谐振线圈220。使用谐振将被传递到传输谐振线圈220的电力传送到与无线电力传送器200形成谐振电路的无线电力接收器300。

根据使用谐振的电力传输，能够在彼此阻抗匹配的两个LC电路之间传送电力。与使用电磁感应的电力传输方案相比，使用谐振的电力传输方案能够以较高的电力传输效率更远地传送电力。

无线电力接收器300包括接收谐振线圈310、接收感应线圈320、整流电路330、以及负载340。在接收谐振线圈310处接收从传输谐振线圈220传送的电力，从而AC电流流过接收谐振线圈310。通过电磁感应将传送到接收谐振线圈310的电力传递到接收感应线圈320。通过整流电路330将被传递到接收感应线圈320的电力传递到负载340。

图2是示出根据实施例的传输感应线圈210的等效电路的电路图。如在图2中所示，传输感应线圈210可以包括电感器L1和电容器C1，并且形成具有电感值和适当的电容的电路。电容器C1可以是可变电容器。无线电力传送器200可以控制用于阻抗匹配的可变电容器。同时，传输谐振线圈220、接收谐振线圈310、和接收感应线圈320的等效电路可以等同于在图2中描述的电路。

图3是根据实施例的电源100和无线电力传送器200的等效电路的电路图。如在图3中所示，传输感应线圈210和传输谐振线圈220中的每一个可以包括分别具有预定的电感和预定的电容的电感器L1或者L2和电容器C1或者C2。

图4是示出根据实施例的接收谐振线圈310、接收感应线圈320、整流电路330和负载340的等效电路图。

如在图4中所示，接收谐振线圈310和接收感应线圈320可以分别包括具有预定电感和预定电容的电感器L3或者L4和电容器C3或者C4。整流电路330可以包括二极管D1和整流电容器C5从而整流电路330将AC电转换成直流（DC）电并且输出DC电。虽然负载340被表示为1.3V DC电源，但是负载340可以是电池或者需要DC电的其它装置。

图5是图示根据实施例的无线电力接收器的配置示例的图。

特别地，图5图示当连接单元350是永久磁体350a时，组成接收谐振线圈310的至少一根导线通过永久磁体350a彼此连接的状态。

在图5中，以示例的方式将无线电力接收器300装备在头戴式送受话器中。无线电力接收器300可以被装备在能够以无线方案接收电力的电子装置中，并且电子装置可以包括3-D眼镜、耳机、以及头戴式送受话器。然而，实施例不限于上述。

接收谐振线圈310可以由至少一根导线配置。当无线电力接收器300未从无线电力接收器200接收电力时，即，当未对无线电力接收器300进行充电时，组成接收谐振线圈310的至少一根导线的一端和相对端可以处于断开的状态中，表示用户没有使用无线电力接收器300。

当用户想要对无线电力接收器300进行充电时，永久磁体350a可以使导线彼此耦合，所述导线彼此断开并且组成接收谐振线圈310。即，通过永久磁体350a的磁力可以使组成接收谐振线圈310的导线彼此连接。由于此，接收谐振线圈310可以形成一个闭合环路。因此，接收谐振线圈310可以经受能使用谐振从无线电力传送器200接收电力的条件。

当通过一根导线连接接收谐振线圈310以形成一个闭合环路时，接收谐振线圈310可以通过与无线电力传送器200的传输谐振线圈220谐振耦合来接收电力。即，传输谐振线圈220和接收谐振线圈310彼此谐振耦合以在谐振频率下操作。

无线电力接收器300可以进一步包括辅助连接单元351，该辅助连接单元351支持彼此断开的导线的耦合。辅助连接单元351可以以插座或者焊盘的形式配置作为用于支持导线的耦合的装置。然而，实施例不限于上述。

辅助连接单元351可以更加稳固地确保彼此断开的导线的耦合。辅助连接单元351可以通过永久磁体350a紧固地保持导线的耦合。

如上所述，当通过一根导线连接接收谐振线圈310以形成一个闭合环路时，接收谐振线圈310的半径被增加。如果接收谐振线圈310的半径被增加，则磁场被广泛地形成在接收谐振线圈310中。因此，当无线电力接收器300接收电力时，无线电力接收器300的自由度可以被增加。此外，无线电力的传输距离能够被增加并且电力效率能够被提高。

根据组成接收谐振线圈310的导线的耦合状态能够在无线电力接收器300内部的有限空间中优化线圈布置。接收谐振线圈310用作充电开关以为用户增加便利。

即，因为可以不要求用户将诸如装备有无线电力接收器300的头戴式送受话器的电子装置直接放置在无线电力传送器200上，所以可以对头戴式送受话器稳定地充电。

图6是图示根据实施例的使用永久磁体的接收谐振线圈的耦合原理的图。

永久磁体350a是在未从外部接收电能的情况下产生并且保持稳定的磁场的磁体。优选的是，永久磁体的材料包括除了表示高的磁导率的材料之外的具有大的剩余磁力（数千个到一万个G）和大的矫顽力的材料。永久磁体的材料可以被分类为钨钢、铬钢、以及KS钢作为根据制造方法通过淬火制造的硬化磁体。

沉淀硬化型磁体可以使用钢·磁钢（铝·镍·钴·铜的合金）、KS钢·铜镍铁合金（铜·镍·铁的合金）。

图6的箭头指的是其中通过永久磁体施加力的方向。

力表示磁力并且在箭头方向上施加磁力，从而使接收谐振线圈310的至少一根断开的导线的一端和相对端彼此连接。如果每根导线的相对端与每根导线的一端相连接，则充电操作是可能的。

图7是图示根据实施例的接收谐振线圈的配置示例的图。

图7图示特别地，当连接单元350是弹性构件350b时，通过弹性构件350b使组成接收谐振线圈310的至少一根导线彼此连接的状态。

接收谐振线圈310可以由至少一根导线配置。当无线电力接收器300未从无线电力传送器200接收电力时，即，当无线电力接收器300未被充电时，组成接收谐振线圈310的至少一根导线的一端和相对端可以处于断开的状态中，表示用户没有使用无线电力接收器300。

当用户想要对无线电力接收器300进行充电时，弹性构件350b可以使导线彼此耦合，所述导线彼此断开并且组成接收谐振线圈310。即，通过弹性构件350b可以使组成接收谐振线圈310的导线彼此连接，因此接收谐振线圈310形成一个闭合环路。详细地，参考图7，组成接收谐振线圈310的每根导线的一端和相对端彼此连接，并且接收谐振线圈310的一端和相对端彼此连接，从而接收谐振线圈310可以形成一个闭合环路。因此，接收谐振线圈310满足能够使用谐振从无线电力传送器200接收电力的条件。

当通过一根导线连接接收谐振线圈310以形成一个闭合环路时，接收谐振线圈310可以通过与无线电力传送器200的传输谐振线圈220的谐振耦合来接收电力。

如上所述，当通过一根导线连接接收谐振线圈310以形成一个闭合环路时，接收谐振线圈310的半径被增加。如果接收谐振线圈310的半径被增加，则在接收谐振线圈310中形成宽磁场。因此，当无线电力接收器300接收电力时，无线电力接收器300的自由度可以被增加。此外，无线电力的传输距离能够被增加并且电力效率能够被提高。

图8是图示根据实施例的使用弹性构件的接收谐振线圈的耦合原理的图。

如果材料具有能够使导线的一端与相对端相连接的预定弹性，则弹性构件350b的材料没有被特别地限制。例如，弹性构件350b的材料可以包括聚合物树脂和树脂组合物。

参考图8，箭头指的是被施加以使组成接收谐振线圈310的导线耦合的力的方向。如果在箭头方向上施加力，则通过弹性构件350b使每根导线的一端和相对端彼此连接，从而形成一根导线。即，充电操作是可能的。

图9是图示根据实施例的无线电力传输系统的配置示例的图。

特别地，图9图示通过连接单元350使组成接收谐振线圈310的至少一根导线彼此连接的状态。

无线电力传输系统可以包括无线电力传送器200和无线电力接收器300。

以焊盘的形式可以配置无线电力传送器200。

以焊盘的形式配置的无线电力传送器200将电力传送到无线电力接收器300。然而，如在图9中所示的，仅当通过连接单元350使组成无线电力接收器300的接收谐振线圈310的每根导线的一端和相对端彼此连接时，无线电力接收器300可以处于可充电的状态中。如果用户不想对电子装置进行充电或者充电操作已经完成，则组成接收谐振线圈310的每根导线的一端和相对端的连接可以被释放。

当通过连接单元350使组成无线电力接收器300的接收谐振线圈310的每根导线的一端和相对端彼此连接时，接收谐振线圈310的半径可以被增加。

在接收谐振线圈310的半径被增加的情况下，当无线电力接收器300从无线电力传送器200接收电力时，可以增加无线电力接收器300的自由度。此外，无线电力的传输距离能够被增加并且电力效率能够被提高。

根据组成接收谐振线圈310的各自的导线的耦合状态能够在无线电力接收器300内部的有限空间中优化线圈布置。接收谐振线圈310用作充电开关以为用户增加便利。

虽然已经参考其多个示意性实施例描述了实施例，但是应该理解，本领域技术人员能够设计将落入本公开的原理的精神和范围内的多个其它的修改和实施例。更加具体地，在本公开、附图和所附权利要求的范围内，在主题组合布置的部件和/或装置中，各种变化和修改都是可能的。除了部件和/或装置的变化和修改，对于本领域技术人员而言，可替代的使用也将是明显的。

本领域技术人员将会清楚，能够在本发明中实现各种修改和变化。因此，本发明旨在涵盖本发明的修改和变化，假设它们落入所附权利要求及其等效形式的范围内。

因此，在附图中描述的实施例和配置仅仅是为了示意性的意图，而不代表实施例的全部技术范围，从而应该理解，在提交该申请时，可能存在各种等效形式和修改。

Claims (9)

1.一种无线电力接收器，所述无线电力接收器用于使用谐振从无线电力传送器接收电力，所述无线电力接收器包括：

接收谐振线圈，所述接收谐振线圈与所述无线电力传送器的传输谐振线圈谐振耦合，用于接收电力，所述接收谐振线圈包括多根导线，所述导线中的一根设置在所述导线中的另一根中，每根导线具有彼此断开的一端和相对端；

接收感应线圈，所述接收感应线圈与所述接收谐振线圈耦合，用于接收电力；

连接单元，所述连接单元用于连接所述导线的一根的一端和所述导线的另一根的相对端，使得所述接收谐振线圈形成闭合环路；以及

多个辅助连接单元，所述多个辅助连接单元设置在所述导线的一端和相对端处，通过所述连接单元彼此耦合从而保持所述导线的一根的一端和所述导线的另一根的相对端连接，

其中所述连接单元包括永久磁体，

其中所述多个辅助连接单元设置在所述连接单元之间。

2.根据权利要求1所述的无线电力接收器，其中以插座或者焊盘的形式配置所述辅助连接单元。

3.根据权利要求1所述的无线电力接收器，其中所述接收谐振线圈包括电感器和电容器。

4.根据权利要求3所述的无线电力接收器，其中所述电容器包括可变电容器，用于匹配所述传输谐振线圈的谐振频率。

5.根据权利要求1所述的无线电力接收器，其中所述接收感应线圈包括电感器和电容器。

6.根据权利要求1所述的无线电力接收器，进一步包括整流电路，所述整流电路将从所述接收感应线圈接收到的AC电转换为DC电并且将所述DC电传递到负载。

7.根据权利要求1所述的无线电力接收器，其中所述接收谐振线圈的半径大于所述传输谐振线圈的半径。

8.一种电子装置，装备有根据权利要求1所述的无线电力接收器。

9.根据权利要求8所述的电子装置，其中所述电子装置包括头戴式送受话器、耳机、以及3-D眼镜中的一个。