CN106787234B - 无线充电电容式微型电源及其应用 - Google Patents

Abstract

一种无线充电电容式微型电源包括：绝缘基板；充电线圈，回形印刷于绝缘基板，通过无线充电方式接收外部电能源；整流器，印刷于绝缘基板并串接于充电线圈的内侧端，对充电线圈接收的电能源进行整流；储能电容，印刷于绝缘基板并串接于整流器的内侧端，储存经整流器传递的电能源；以及，供电端口，印刷于绝缘基板并串接于储能电容的内侧端，将储能电容储存的电能源传输至电子装置进行供电。上述微型电源整体结构为薄板形状，体积小巧；充电线圈通过外部无线电波进行充电，无需进行更换，有效地提高了使用地便捷性。本发明还提供了微型电源的制作方法及应用方法，以及应用上述微型电源的电子货架标签及微型电子装置。

Description

无线充电电容式微型电源及其应用

技术领域

本发明涉及电源领域，尤其涉及一种无线充电电容式微型电源，其制作方法与应用方法，以及应用该无线充电电容式微型电源的电子货架标签及微型电子装置。

背景技术

目前市场上的电子货架标签都需要采用电池，无论是纽扣电池，还是各种形状的锂电池及聚合物电池。而电池的容量是有限制的，都存在电池电量耗尽而需要更换电池的工作。

而在一些大型超市商场、或仓储式购物中心等场合，电子货架标签的使用数量是几万个、几十万个、几百万个，数量非常庞大。巨量电子货架标签更换电池的工作量非常巨大，而且给使用方带来工作不便利。

发明内容

针对上述缺陷，本发明有必要提供一种能永久免除更换且满足电量需求的无线充电电容式微型电源，其制作方法与应用方法，以及应用该无线充电电容式微型电源的电子货架标签及微型电子装置。

一种无线充电电容式微型电源，包括：

绝缘基板；

充电线圈，回形印刷于所述绝缘基板，用于通过无线充电方式接收外部电能源；

整流器，印刷于所述绝缘基板并串接于所述充电线圈的内侧端，用于对充电线圈接收的电能源进行整流；

储能电容，印刷于所述绝缘基板并串接于所述整流器的内侧端，用于储存经所述整流器传递的电能源；以及，

供电端口，印刷于所述绝缘基板并串接于所述储能电容的内侧端，用于将所述储能电容储存的电能源传输至电子装置，以进行供电。

优选地，所述充电线圈的四周与所述绝缘基板对应的侧边间隔预设的安全距离。

优选地，所述充电线圈的谐振频率与无线电波的频率一致。

优选地，所述绝缘基板由玻璃、酚醛、陶瓷或聚酯中的一种制成。

优选地，所述整流器设置为高频电磁波整流器。

一种如上任意一项所述的无线充电电容式微型电源的制作方法，包括：

步骤S100、获取预设应用设备需要的电量，预设的储能电容的电容材料介电常数、电容极板面积、电容极板间距及电容电压，以及充电线圈20接收的无线电波的频率；

步骤S200、根据公式C＝k₁k₂·S/R，其中C为印刷电容容量，k₁为真空介电常数，k₂为电容材料介电常数，S为电容极板面积，R为电容极板的距离；

J＝0.5·C·V²，其中J为电能，V为电容电压；

其中f为充电线圈的谐振频率，与接收的无线电波的频率一致，L为充电线圈的电感；以及，

预设的公式C＝{f(a),f(b),f(d)}，得到充电线圈的线宽a，充电线圈的宽度b，以及充电线圈的间距d；

步骤S300、根据充电线圈的线宽a、充电线圈的宽度b及充电线圈的间距d，将充电线圈印刷于绝缘基板10；

步骤S400、印刷整流器、储能电容及供电端口于所述绝缘基板。

一种电子货架标签，包括框架结构、主控板及显示屏，所述电子货架标签包括如上任意一项所述的无线充电电容式微型电源，其中，所述框架结构设有内凹的安装空间，所述无线充电电容式微型电源、所述主控板及所述显示屏依次安装于所述安装空间，所述无线充电电容式微型电源的供电端口连接于所述主控板并为其供电，所述显示屏与所述主控板电性连接，所述主控板控制所述显示屏显示相应的信息。

优选地，所述显示屏为电子纸、液晶屏、LED屏或荧光屏。

一种如上任意一项所述的无线充电电容式微型电源的应用方法，其特征在于，包括：

步骤S1、在空间提供一无线电波；

步骤S2、充电线圈20接收无线电波的电能源；

步骤S3、整流器30将电能源整流后储存至储能电容40，进行充电；

步骤S4、储能电容40放电，通过供电端口50将电能源供给应用设备；放电完成后从步骤S1或者步骤S2开始重复。

一种微型电子装置，内置如上任意一项所述的无线充电电容式微型电源，所述无线充电电容式微型电源为所述微型电子装置供电。

上述无线充电电容式微型电源，通过将充电线圈、整流器、储能电容、供电端口依次串接并回形的设置于绝缘基板上，整体结构为薄板形状，体积小巧；充电线圈通过外部无线电波进行充电，无需进行更换，有效地提高了使用地便捷性。

上述电子货架标签采及微型电子装置采用该无线充电电容式微型电源，体积小，并且由于所述无线充电电容式微型电源可以通过无线充电，避免了更换电源造成的使用不便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明第一实施例提供的一种无线充电电容式微型电源的结构示意图；

图2是本发明第二实施例提供的一种无线充电电容式微型电源的制作方法的流程图；

图3是本发明第三实施例提供的一种电子货架标签的分解结构示意图。

图4是本发明第四实施例提供的一种无线充电电容式微型电源的应用方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，本发明的第一实施例提供一种无线充电电容式微型电源100，应用于间隔式供电的微型电子装置中，例如电子货架标签、穿戴式设备等。所述无线充电电容式微型电源100包括：

绝缘基板10，所述绝缘基板10为一柔性材质或者硬性材质制作的绝缘基板10，以柔性材质制作的绝缘基板10为最佳；

充电线圈20，回形印刷于所述绝缘基板10，用于通过无线充电方式接收外部电能源；

整流器30，印刷于所述绝缘基板10并串接于所述充电线圈20的内侧端，用于对充电线圈20接收的电能源进行整流；

储能电容40，印刷于所述绝缘基板10并串接于所述整流器30的内侧端，用于储存经所述整流器30传递的电能源；以及，

供电端口50，印刷于所述绝缘基板10并串接于所述储能电容40的内侧端，用于将所述储能电容40储存的电能源传输至电子装置，以进行供电。

进一步地，所述充电线圈20的四周与所述绝缘基板10对应的侧边间隔预设的安全距离，以使所述充电线圈20获得最大的接收面积。

进一步地，所述充电线圈20的谐振频率f与无线电波的频率一致。

进一步地，所述绝缘基板10由玻璃、酚醛、陶瓷或聚酯中的一种制成。

进一步地，所述整流器30设置为高频电磁波整流器。

进一步地，所述无线充电电容式微型电源100的厚度设置为0.1-10mm。具体地，所述绝缘基板10设置为纸张式结构，所述充电线圈20、所述整流器30、所述储能电容40及所述供电端口50印刷于所述绝缘基板10，其整体的厚度为0.1mm。

上述无线充电电容式微型电源100，通过将充电线圈20、整流器30、储能电容40、供电端口50依次串接并回形印刷于绝缘基板10上，整体结构为薄板形状，体积小巧；充电线圈20通过外部无线电波进行充电，无需进行更换，有效地提高了使用地便捷性。

请参考图2，基于第一实施例的第二实施例，提供一种无线充电电容式微型电源的制作方法，包括：

步骤S100、获取预设应用设备需要的电量，预设的储能电容的电容材料介电常数、电容极板面积、电容极板间距及电容电压，以及充电线圈20接收的无线电波的频率；

步骤S200、根据公式C＝k₁k₂·S/R，其中C为印刷电容容量，k₁为真空介电常数，k₂为电容材料介电常数，S为电容极板面积，R为电容极板的距离；

J＝0.5·C·V²，其中J为电能，V为电容电压；

其中f为充电线圈20的谐振频率，与接收的无线电波的频率一致，L为充电线圈20的电感；以及，

预设的公式C＝{f(a),f(b),f(d)}，得到充电线圈20的线宽a，充电线圈20的宽度b，以及充电线圈20的间距d；

步骤S300、根据充电线圈20的线宽a、充电线圈20的宽度b及充电线圈20的间距d，将充电线圈20印刷于绝缘基板10；

步骤S400、印刷整流器30、储能电容40及供电端口50于所述绝缘基板10。

上述无线充电电容式微型电源的制作方法，根据无线充电电容式微型电源应用的设备的电量需求，设计不同尺寸的充电线圈，能够满足不同需求，应用范围广泛。

请参考图3，基于第一实施例的第三实施例，提供一种电子货架标签200，本实施例中，所述电子货架标签200应用于货架中，对货物进行标识。所述电子货架标签包括框架结构201，主控板202，显示屏203，以及上述的无线充电电容式微型电源100，其中，所述框架结构201设有内凹的安装空间2011，所述无线充电电容式微型电源100、所述主控板202及所述显示屏203依次安装于所述安装空间2011，所述无线充电电容式微型电源100的供电端口50(图3未示)连接于所述主控板202并为其供电，所述显示屏203与所述主控板202电性连接，所述主控板202控制所述显示屏203显示相应的信息。

进一步地，所述显示屏203为液晶屏。其他实施方式中，所述显示屏203还可以是等离子屏、LED屏或荧光屏。

进一步地，所述显示屏203还包括设置于一侧边的屏线2031，所述显示屏203通过所述屏线2031电性连接于所述主控板202。

进一步地，所述框架结构201的厚度为3-20mm，所述主控板202的厚度设置为1-10mm，所述显示屏的厚度设置为0.1-3mm。

上述电子货架标签200采用无线充电电容式微型电源100，体积小，厚度薄，并且由于所述无线充电电容式微型电源100可以通过无线充电，避免了更换电源造成的使用不便。

请参考图4，基于第一实施例的第四实施例，提供一种无线充电电容式微型电源的应用方法，为应用设备间隔式提供电量，尤其应用于只需间断供电，平时休眠或不需要电量的设备，所述应用方法包括：

步骤S1、在空间提供一无线电波；

步骤S2、充电线圈20接收无线电波的电能源；

步骤S3、整流器30将电能源整流后储存至储能电容40，进行充电；

步骤S4、储能电容40放电，通过供电端口50将电能源供给应用设备；放电完成后从步骤S1或者步骤S2开始重复。

上述无线充电电容式微型电源的应用方法，在应用设备使用过程中，当需要充电时，在空间输出无线电波，所述无线充电电容式微型电源100的充电线圈20接收无线电波的电能源，经整流器30整流储存至储能电容40，进行充电；经由所述储能电容40进行放电，通过供电端口50为电子货架标签200的主控板202供电，应用设备正常工作。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种无线充电电容式微型电源，其特征在于，包括：

绝缘基板；

充电线圈，回形印刷于所述绝缘基板，用于通过无线充电方式接收外部电能源；

整流器，印刷于所述绝缘基板并串接于所述充电线圈的内侧端，用于对充电线圈接收的电能源进行整流；

储能电容，印刷于所述绝缘基板并串接于所述整流器的内侧端，用于储存经所述整流器传递的电能源；以及，

供电端口，印刷于所述绝缘基板并串接于所述储能电容的内侧端，用于将所述储能电容储存的电能源传输至电子装置，以进行供电；

无线充电电容式微型电源的制作方法包括：

步骤S100、获取预设应用设备需要的电量，预设的储能电容的电容材料介电常数、电容极板面积、电容极板间距及电容电压，以及充电线圈接收的无线电波的频率；

步骤S200、根据公式C＝k₁k₂·S/R，其中C为印刷电容容量，k₁为真空介电常数，k₂为电容材料介电常数，S为电容极板面积，R为电容极板间距；

J＝0.5·C·V²，其中J为电能，V为电容电压；

其中f为充电线圈的谐振频率，与接收的无线电波的频率一致，L为充电线圈的电感；以及，

根据公式C＝{f(a),f(b),f(d)}，得到充电线圈的线宽a，充电线圈的宽度b，以及充电线圈的间距d；

步骤S300、根据充电线圈的线宽a、充电线圈的宽度b及充电线圈的间距d，将充电线圈印刷于绝缘基板；

步骤S400、印刷整流器、储能电容及供电端口于所述绝缘基板。

2.如权利要求1所述的无线充电电容式微型电源，其特征在于，所述充电线圈的四周与所述绝缘基板对应的侧边间隔预设的安全距离。

3.如权利要求1所述的无线充电电容式微型电源，其特征在于，所述充电线圈的谐振频率与无线电波的频率一致。

4.如权利要求1所述的无线充电电容式微型电源，其特征在于，所述绝缘基板由玻璃、酚醛、陶瓷或聚酯中的一种制成。

5.如权利要求1所述的无线充电电容式微型电源，其特征在于，所述整流器设置为高频电磁波整流器。

6.一种电子货架标签，包括框架结构、主控板及显示屏，其特征在于，所述电子货架标签包括如权利要求1-5任意一项所述的无线充电电容式微型电源，其中，所述框架结构设有内凹的安装空间，所述无线充电电容式微型电源、所述主控板及所述显示屏依次安装于所述安装空间，所述无线充电电容式微型电源的供电端口连接于所述主控板并为其供电，所述显示屏与所述主控板电性连接，所述主控板控制所述显示屏显示相应的信息。

7.如权利要求6所述的电子货架标签，其特征在于，所述显示屏为电子纸、液晶屏、LED屏或荧光屏。

8.一种如权利要求1-5任意一项所述的无线充电电容式微型电源的应用方法，其特征在于，包括：

步骤S1、在空间提供一无线电波；

步骤S2、充电线圈接收无线电波的电能源；

步骤S3、整流器将电能源整流后储存至储能电容，进行充电；

步骤S4、储能电容放电，通过供电端口将电能源供给应用设备；放电完成后从步骤S1或者步骤S2开始重复。

9.一种微型电子装置，其特征在于，内置如权利要求1-5任意一项所述的无线充电电容式微型电源，所述无线充电电容式微型电源为所述微型电子装置间隔式供电。