CN106169818A - 电能接收天线和应用其的可穿戴电子设备 - Google Patents

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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,通过将接收线圈至少部分设置于佩戴部件上,形成轴向穿过所述佩戴部件所在面或所述主体所在面的一个线圈匝或多个同心线圈匝,从而扩大了电能接收天线的线圈面积,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。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,所述接收线圈至少部分设置于所述佩戴部件上,且所述接收线圈的导线基本沿所述佩戴部件所在面延伸,形成轴向穿过所述佩戴部件所在面或所述主体所在面的一个线圈匝或多个同心线圈匝。
优选地,所述佩戴部件至少部分采用柔性材料制成。
优选地,所述接收线圈全部设置于所述佩戴部件上。
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适于通过所述连接部连接;
所述接收线圈包括第一接收线圈和第二接收线圈,所述第一接收线圈至少部分设置于所述第一佩戴部,所述第二接收线圈至少部分设置于所述第二佩戴部。
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适于通过所述连接部连接;
所述接收线圈至少部分设置于所述第一佩戴部或所述第二佩戴部。
优选地,每个所述接收线圈包括设置于佩戴部件的第一部分和设置于所述主体的第二部分,所述第一部分和所述第二部分共同形成所述线圈匝。
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适于通过所述连接部连接;
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,还包括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,从而形成所述线圈匝。
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,通过将接收线圈至少部分设置于佩戴部件上,形成轴向穿过所述佩戴部件所在面或所述主体所在面的至少一个线圈匝,从而扩大了电能接收天线的线圈面积,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是本发明实施例一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是本发明实施例的电能发射天线的示意图;
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5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6是本发明实施例二的电能接收天线的示意图;
图7是本发明实施例三的电能接收天线的示意图。
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2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,与电能发射端进行通信。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形,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部分,一端与主体11固定连接,另一端以可拆卸的方式与主体11的另一侧连接。
如图2A所示,电能接收天线21包括第一接收线圈21a和第二接收线圈21b。接收线圈包括沿表带所在面延伸的导线。第一接收线圈21a设置于表带12的第一部分12a,第二接收线圈21b设置于表带12的第二部分12b。第一接收线圈21a形成轴向穿过表带的第一部分12a所在面的至少一个线圈匝。同时,第二接收线圈21b形成轴向穿过表带的第二部分12b所在面的至少一个线圈匝。在形成多个线圈匝时,该多个线圈匝同心。第一接收线圈21a以及第二接收线圈21b的引出端延伸到主体11上以方便与主体内设置的电路形成连接。
由于表带12相对于表盘(也即主体11)具有更大的面积,将接收线圈设置于表带上,可以有效增大接收线圈面积,为产品电路设计提供更大的自由度,有效提升可穿戴电子设备的无线电能接收效率。
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在与电能发射天线线圈共中心轴。如图3A所示,可将表带12的两个部分连接后形成为环状后套设于部分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设置于所述柱体的侧面,其发射线圈的轴向为柱体侧面的法线,由此,可以沿表带曲面延伸的接收线圈的轴向重合,从而获得较好的耦合度。同时,由于存在多个接收线圈,所述多个接收线圈可以同时工作或以择一的方式工作。在以择一方式工作时,可以方便地寻找到耦合度最佳的发射线圈-接收线圈对,从而基于这一对线圈来进行电能传输,提高传输效率。优选地,电能发射端的发射天线可以设置为如图3B所示的方式,该发射天线的线圈沿柱体的上下端面边沿和侧边线延伸,从而可以柱体的侧面形成均匀的磁场。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,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3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,以本实施例方式设置的电能接收天线也可以兼容传统的耦合方式。如图5所示,整个智能手表1展开放置于具有平面形式的电能发射天线的电能发射端3上。在展开为平面时,接收线圈21a和21b的轴线垂直于表带的平面,由此,可以通过调整其位置与形成为平面形式的电能发射天线的轴线重合,从而获得较好的耦合度。由于接收线圈21a和21b设置在表带上,可以具有较大的线圈面积,由此,可以获得更高的系统效率。
应理解,在本实施例中,表带11可以至少部分采用柔性材料制成,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,并具有可设置接收天线的曲面或平面。
同时,接收线圈可以形成于表带的表面,也可以设置于表带内。
应理解,虽然图2A中第一接收线圈和第二接收线圈均全部设置在表带12上,但是,在一个替换实施方式中,也可以将其覆盖的面积扩展到主体11上,以获得更大的线圈面积。
图6是本发明实施例二的电能接收天线的示意图。如图6所示,电能接收天线21包括一个接收线圈,该接收线圈包括设置于第一佩戴部12a的第一部分21c、设置于第二佩戴部12b的第二部分21d和设置于所述主体的第三部分21e。也就是说,每个轴向穿过表带12或主体11的线圈匝,均一部分形成在表带的第一部分12a上,一部分形成在主体11上,还有一部分形成在表带的第二部分12b上。由此,将主体11的面积也有效进行利用,以获得面积更大的线圈,进一步提升电能传输效率。容易理解,在表带12仅包括一个佩戴部时,接收线圈可以包括设置于佩戴部件的第一部分和设置于所述主体的第二部分,所述第一部分和所述第二部分共同构成所述至少一个线圈匝。
容易理解,应用图6所示的电能接收天线的智能手表,也可以使用如图3-5中所示的方式与电能发射端进行耦合。
图7是本发明实施例三的电能接收天线的示意图。如图7所示,表带12包括第一佩戴部12a、第二佩戴部12b和连接部12c,第一佩戴部12a和第二佩戴部12b能够通过连接部12c连接。在本实施例中,电能接收天线21包括至少一个接收线圈,每个接收线圈包括至少部分设置于第一佩戴部的第一部分21f和至少部分设置于第二佩戴部的第二部分21g。其中,第一部分21f和第二部分21g中沿垂直方向延伸的导线设置在靠近主体11的位置(如图7所示)或设置在主体11上。同时,接收线圈还包括延伸到连接部12c的部分。连接部12c可以到店,这可以使得连接部12c在将第一佩戴部12a和第二佩戴部12b进行物理连接的同时,还使得延伸到其上的线圈导线之间形成电连接。从而,在第一佩戴部12a和第二佩戴部12b连接在一起后,第一部分21a和第二部分21b的对应导线形成电连接,形成至少一个线圈匝。
在本实施例中,只有在表带12与主体11连接形成环形后线圈的线圈匝才形成。由此,应用本实施例的电能接收天线的可穿戴电子设备可以使用如图3和图4所示的方式与电能发射端进行耦合。
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,所述接收线圈至少部分设置于所述佩戴部件上,且所述接收线圈的导线基本沿所述佩戴部件所在面延伸,形成轴向穿过所述佩戴部件所在面或所述主体所在面的一个线圈匝或多个同心线圈匝。
2.根据权利要求1所述的电能接收天线,其特征在于,所述佩戴部件至少部分采用柔性材料制成。
3.根据权利要求1所述的电能接收天线,其特征在于,所述接收线圈全部设置于所述佩戴部件上。
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适于通过所述连接部连接;
所述接收线圈包括第一接收线圈和第二接收线圈,所述第一接收线圈至少部分设置于所述第一佩戴部,所述第二接收线圈至少部分设置于所述第二佩戴部。
5.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适于通过所述连接部连接;
所述接收线圈至少部分设置于所述第一佩戴部或所述第二佩戴部。
6.根据权利要求1所述的电能接收天线,其特征在于,每个所述接收线圈包括设置于佩戴部件的第一部分和设置于所述主体的第二部分,所述第一部分和所述第二部分共同形成所述线圈匝。
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适于通过所述连接部连接;
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,还包括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,从而形成所述线圈匝。
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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