CN104078223A - 组合变压器及使用该组合变压器的非接触电池充电装置 - Google Patents

Abstract

一种用于对一触控笔充电的组合变压器及非接触电池充电装置，该非接触电池充电装置使用该组合变压器，该组合变压器包含一个直接卷绕到一管状绝缘线管上的一次绕组以及一个直接卷绕到一磁芯的二次绕组，其中该管状绝缘线管固定于一笔座的插座且准许该触控笔贯穿其本身，该磁芯同轴固定于该触控笔中，当该触控笔被插入该笔座的插座并贯穿该管状绝缘线管时，一部分磁芯是同轴位于该线管中。一个具有该磁芯和该二次绕组的充电器可操作来根据一利用在高频震荡下的电磁感应于该一次绕组所感应的输入电压，将一充电电压供应给该触控笔中的一可充电电池。

Description

组合变压器及使用该组合变压器的非接触电池充电装置

技术领域

本发明涉及一种变压器，特别是涉及一种组合变压器与一种使用该组合变压器的非接触电池充电装置。

背景技术

通常安装于一触控笔中用来供应电力的一次性电池是设计来使用一次即丢。因此，这类的触控笔必须频繁地更换电池，从而造成使用上的不便。再者，电池更换的频繁需求更导致额外成本与环境问题。

现有用于对触控笔充电的电池充电器通常利用一插头连接器(plug connector)插入到一设于触控笔的插孔连接器(jack connector)，建立于充电期间的电连接。插头连接器和插孔连接器均具有容易氧化的外露电性接触点。插头连接器可能因碰撞而变形。因此，插头连接器的劣化可能引起插头连接器与插孔连接器间的不良电连接。

因此，前述技术仍有待改善的空间。

发明内容

本发明的目的，即在提供一种使用组合变压器的非接触电池充电装置，以克服先前技术的上述缺失。

本发明提供有一种适用于电池充电装置中用于对一触控笔充电的组合变压器。本发明组合变压器包含一管状绝缘线管、一个一次绕组、一个长磁芯和一个二次绕组。

管状绝缘线管供该触控笔贯穿其本身。一次绕组直接卷绕到该管状绝缘线管。磁芯是适于被同轴固定在该触控笔中。当该触控笔贯穿该管状绝缘线管而被充电时，一部分的磁芯是同轴位于该管状绝缘线管中，以使得该一次绕组同轴设置环绕该部分磁芯。该二次绕组是适于设置在该触控笔中，且直接卷绕到该磁芯上。当该触控笔贯穿该管状绝缘线管时，该二次绕组与该一次绕组同轴。

本发明所述组合变压器的该二次绕组被设置环绕该部分磁芯。

本发明所述组合变压器的该管状绝缘线管由塑料制成。

本发明并提供一种用于对一触控笔充电的非接触电池充电装置，包含：一笔座，具有一个用于容纳该触控笔的插座，该插座具有一供该触控笔经由其插入到该插座中的上开口；一组合变压器，包括，一管状绝缘线管，固定在该笔座的插座中并供该触控笔贯穿其本身，一个一次绕组，直接卷绕到该管状绝缘线管上，一个长磁芯，适于被同轴固定于该触控笔中，当该触控笔是经由该上开口插入到该笔座的插座中并贯穿该管状绝缘线管而被充电时，一部分的磁芯被同轴位于该管状绝缘线管中，以使得该一次绕组同轴设置环绕该部分磁芯，及一个二次绕组，适于被设置于该触控笔中且直接卷绕到该磁芯上，当该触控笔贯穿该管状绝缘线管时，该二次绕组与该一次绕组同轴；一个频率信号产生器，设置在该笔座中，用于产生一个高频电压信号，且将该高频电压信号施加至该组合变压器的一次绕组；及一个充电器，适于被设置在该触控笔中并具有该磁芯和该组合变压器的二次绕组的组合，该充电器可操作来根据跨于该组合变压器的一次绕组的一输入电压，供应一充电电压给该触控笔中的一可充电电池；其中，当该触控笔被插入到该笔座的插座中要被充电时，该充电器将利用在高频震荡下的电磁感应所感应于该组合变压器的二次绕组的一输出电压转换成该充电电压。

本发明所述非接触电池充电装置的该管状绝缘线管由塑料制成。

本发明所述非接触电池充电装置的该高频电压信号是一弦波信号和一方波信号的其中一种。

本发明所述非接触电池充电装置的该二次绕组被设置环绕该部分磁芯。

本发明所述非接触电池充电装置的该充电器包括：一个整流滤波电路，耦接到该组合变压器的二次绕组，用于将跨于该二次绕组的输出电压整流与滤波以便产生一直流电压；及一个充电电路，耦接至该整流滤波电路，用于将来自该整流滤波电路的直流电压转换成该充电电压、并将该充电电压供应给该触控笔的可充电电池。

本发明所述非接触电池充电装置，该笔座配合该管状绝缘线管与该组合变压器的一次绕组的组合以及该频率信号产生器构成一个充电座。

本发明所述非接触电池充电装置，该充电座是设于一个与该触控笔搭配使用的便携计算机装置中。

本发明所述非接触电池充电装置，该便携计算机装置是一个平板计算机。

本发明的有益的效果在于：触控笔插入笔座而被轻易地充电，因此使用上较为方便，且本发明非接触电池充电装置利用没有电性接触点的电磁感应，避免了因为电性接触点氧化而造成的不良电性传导。

附图说明

图1是一透视图，显示本发明用于对一触控笔充电的非接触电池充电装置的第一较佳实施例；

图2是一电路方块图，说明第一较佳实施例；

图3是一局部剖视图，说明第一较佳实施例的组合变压器处于非组合状态下；

图4是一局部剖视图，说明第一较佳实施例的组合变压器处于组合状态下；

图5是一视图，显示本发明的用于对一触控笔充电的非接触电池充电装置的第二较佳实施例；

图6是一视图，显示第二较佳实施例的一种变化。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

参阅图1至图4，本发明用于对一触控笔40充电的非接触电池充电装置的第一较佳实施例包括一笔座11、一组合变压器T、一频率信号产生器12及一充电器20。触控笔40包括一笔杆41，和一个安装于笔杆41的可充电电池42。本实施例中，笔杆41具有一书写端411，与一个相反于书写端411的锥状插入端412。

笔座11具有一个用于容纳触控笔40的插座112。本例中，插座112具有一上开口111，其只允许触控笔40的笔杆41的插入端412经由其插入到插座112中(见图3)。这样，触控笔40就能借着上开口111而定位，且被笔座11所支撑(见图4)。

组合变压器T包括一管状绝缘线管13、一个一次绕组Wp、一个长磁芯C，以及一个二次绕组Ws。

绝缘线管13由塑料制成，且固定于笔座11的插座112中。绝缘线管13允许触控笔40的笔杆41的插入端412贯穿其本身。

一次绕组Wp是直接卷绕到绝缘线管13上。

磁芯C是适于被同轴固定在触控笔40的笔杆41中。当触控笔40的笔杆41的插入端412经由上开口111插入到笔座11的插座112中并贯穿绝缘线管13要被充电时，一部分的磁芯C是同轴位于绝缘线管13中，使得一次绕组Wp被同轴设置环绕该部分磁芯C。本实施例中，为了达到最大磁激效应，整个磁芯C被同轴设置于触控笔40的笔杆41的插入端412(见图3)中，使得当触控笔40被插入到笔座11中要被充电时(见图4)，一次绕组Wp是同轴设置环绕该整个磁芯C。

二次绕组Ws是适于被设置在触控笔40的笔杆41中并直接卷绕到磁芯C上。于本实施例中，二次绕组Ws被设置环绕该部分磁芯C。当触控笔40的笔杆41的插入端412贯穿绝缘线管13时，二次绕组Ws与一次绕组Wp同轴。当触控笔40与笔座11分离时，组合变压器T处于一非组合状态。

当触控笔40被插入到笔座11要被充电时，组合变压器T处于一组合状态。当组合变压器T处于组合状态，组合变压器T能够通过一次绕组Wp和二次绕组Ws间的电感耦合来转换能量。一次绕组Wp的变化电流产生了磁芯C的变化磁通量以及从而通过二次绕组Ws的变化磁通量。此变化的磁通量感应出于二次绕组Ws的一变化电动势(electromotive force,EMF)，或一跨于二次绕组Ws的输出电压Vs。这个效应称作电感耦合。跨于该二次绕组Ws所感应出的输出电压Vs可从法拉第(Faraday)感应定律所获得，其内容为：

$V_s=N_s\frac{\mathrm{d\Φ}}{\mathrm{dt}},---\left(1\right)$

其中，Vs是瞬间电压，Ns是二次绕组Ws的匝数，且Φ是通过二次绕组Ws的一匝的磁通量。如果所述线圈匝是垂直面向于所述磁场线，则磁通量为磁通量密度与其穿过的面积的乘积。该面积是不变的，等于磁芯C的横截面面积，而根据一次绕组Wp的激发，磁场随时间而改变。理想上，相同的磁通量通过一次绕组Wp和二次绕组Ws。因此，跨于一次绕组Wp的瞬间输入电压Vp能用以下方程式来表示：

$V_p=N_p\frac{\mathrm{d\Φ}}{\mathrm{dt}}.---\left(2\right)$

取Vs和Vp的方程式(1)和(2)的比例得到以下方程式：

$\frac{V_s}{V_p}=\frac{N_s}{N_p}.---\left(3\right)$

频率信号产生器12是设置于笔座11内，用于产生一个高频电压信号，其是一弦波信号和一方波信号的其中之一。频率信号产生器12是耦接至一次绕组Wp，用于将高频电压信号施加至一次绕组Wp。

请注意，笔座11配合绝缘线管13和一次绕组Wp的组合以及频率信号产生器12构成一充电座10。

充电器20是适于被设置于触控笔40的笔杆41中并具有磁芯C和二次绕组Ws的组合。充电器20是可操作来根据跨于组合变压器T的一次绕组Wp的输入电压Vp，供应一充电电压给触控笔40的可充电电池42。当触控笔40被插入笔座11的插座112中要被充电时，充电器20将利用在高频震荡下的电磁感应于二次绕组Ws所感应的输出电压Vs转换成该充电电压。本实施例中，充电器20包括一个整流滤波电路21，和一个充电电路22。整流滤波电路21是耦接至二次绕组Ws，用于将跨于二次绕组Ws的输出电压Vs整流且滤波，以便产生一直流电压。充电电路22是耦接至整流滤波电路21，用于将来自整流滤波电路21的直流电压转换成该充电电压，然后将该充电电压供应给触控笔40的可充电电池42。

在此配置下，触控笔40在插入到笔座11中时，容易被本发明非接触电池充电装置充电，因此导致使用上的方便。再者，本发明非接触电池充电装置利用了无须电性接触点的电磁感应，因此避免了因为电性接触点氧化而造成不良电性传导。

图5绘示本发明用于对一触控笔40充电的非接触电池充电装置的第二较佳实施例，其为第一较佳实施例的修饰。本实施例中，该充电座是设于一种与触控笔40搭配使用的便携计算机，例如一平板计算机300中。平板计算机300具有一个计算机壳体30，其用作充电座的笔座。计算机壳体30具有一个形成有向上延伸的容纳槽32的底侧，容纳槽32是相邻于一侧边设置并用作笔座的插座，用于容纳整个触控笔40。本实施例中，一次绕组Wp和绝缘线管13的组合被固定于容纳槽32中并被设置相邻于计算机壳体30的顶侧。这样，当触控笔40被插入容纳槽32中以便移动到一充电位置时，磁芯C和二次绕组Ws的组合是位于绝缘线管13中，且触控笔40的笔杆的书写端是相邻于计算机壳体30的底侧。在此情况下，触控笔40能被充电。

图6绘示第二较佳实施例的一种变化。图6的非接触电池充电装置异于图5的非接触电池充电装置的地方在于，一次绕组Wp和绝缘线管13的组合是设置相邻于计算机壳体30的底侧。于是，当触控笔40被插入容纳槽32中以便移动到该充电位置时，触控笔40的笔杆的书写端是相邻于计算机壳体30的顶侧。

以上本发明被描述而连结被视为最实用且较佳的实施例，可以理解本发明并不局限于所公开的实施例，而应包括最广解释的精神与范围的多种不同安排，以涵盖所有这样的修饰与等效配置。

Claims (11)

1.一种适用于电池充电装置中以对一触控笔充电的组合变压器，其特征在于包含：

一管状绝缘线管，供该触控笔贯穿其本身；

一个一次绕组，直接卷绕到该管状绝缘线管上；

一个长磁芯，适于被同轴固定于该触控笔中，当该触控笔贯穿该管状绝缘线管而被充电时，一部分的磁芯是同轴位于该管状绝缘线管中，以使得该一次绕组是同轴设置环绕该部分磁芯；及

一个二次绕组，适于设置在该触控笔中且直接卷绕到该磁芯上，当该触控笔贯穿该管状绝缘线管时，该二次绕组与该一次绕组同轴。

2.根据权利要求1所述的组合变压器，其特征在于：该二次绕组被设置环绕该部分磁芯。

3.根据权利要求1所述的组合变压器，其特征在于：该管状绝缘线管由塑料制成。

4.一种用于对一触控笔充电的非接触电池充电装置，其特征在于包含：

一笔座，具有一个用于容纳该触控笔的插座，该插座具有一供该触控笔经由其插入到该插座中的上开口；

一组合变压器，包括，

一管状绝缘线管，固定在该笔座的插座中并供该触控笔贯穿其本身，

一个一次绕组，直接卷绕到该管状绝缘线管上，

一个长磁芯，适于被同轴固定于该触控笔中，当该触控笔是经由该上开口插入到该笔座的插座中并贯穿该管状绝缘线管而被充电时，一部分的磁芯被同轴位于该管状绝缘线管中，以使得该一次绕组同轴设置环绕该部分磁芯，及

一个二次绕组，适于被设置于该触控笔中且直接卷绕到该磁芯上，当该触控笔贯穿该管状绝缘线管时，该二次绕组与该一次绕组同轴；

一个频率信号产生器，设置在该笔座中，用于产生一个高频电压信号，且将该高频电压信号施加至该组合变压器的一次绕组；及

一个充电器，适于被设置在该触控笔中并具有该磁芯和该组合变压器的二次绕组的组合，该充电器可操作来根据跨于该组合变压器的一次绕组的一输入电压，供应一充电电压给该触控笔中的一可充电电池；

其中，当该触控笔被插入到该笔座的插座中要被充电时，该充电器将利用在高频震荡下的电磁感应所感应于该组合变压器的二次绕组的一输出电压转换成该充电电压。

5.根据权利要求4所述的非接触电池充电装置，其特征在于：该管状绝缘线管由塑料制成。

6.根据权利要求4所述的非接触电池充电装置，其特征在于：该高频电压信号是一弦波信号和一方波信号的其中一种。

7.根据权利要求4所述的非接触电池充电装置，其特征在于：该二次绕组被设置环绕该部分磁芯。

8.根据权利要求4所述的非接触电池充电装置，其特征在于：该充电器包括：

一个整流滤波电路，耦接到该组合变压器的二次绕组，用于将跨于该二次绕组的输出电压整流与滤波以便产生一直流电压；及

一个充电电路，耦接至该整流滤波电路，用于将来自该整流滤波电路的直流电压转换成该充电电压、并将该充电电压供应给该触控笔的可充电电池。

9.根据权利要求4所述的非接触电池充电装置，其特征在于：该笔座配合该管状绝缘线管与该组合变压器的一次绕组的组合以及该频率信号产生器构成一个充电座。

10.根据权利要求9所述的非接触电池充电装置，其特征在于：该充电座是设于一个与该触控笔搭配使用的便携计算机装置中。

11.根据权利要求10所述的非接触电池充电装置，其特征在于：该便携计算机装置是一个平板计算机。