CN110086316A - 谐振充电装置及方法以及振动台 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种谐振充电装置及方法以及振动台，用于接收振动台的震动发电，振动台连接电源，用于产生振动，振动台产生的振动频率可调，包括：转换机构，设于有别于振动台的终端内，与振动台相匹配，包括定子端、动子端和转换电路；定子端和动子端中一个为磁铁，另一个为感应线圈；动子端与振动台的振动带动下产生震动，以使定子端和动子端产生相对位移，并经转换电路将相对位移所产生的电动势转化为电能；转换电路与终端内的电池连接。本发明谐振充电装置及方法以及振动台，通过谐振现象实现无线充电，可以在终端壳体为金属或设有较多海绵的情况下，仍能较好的完成无线充电。

Description

谐振充电装置及方法以及振动台

技术领域

本发明涉及到充电领域，特别是涉及到一种谐振充电装置及方法以及振动台。

背景技术

现今手机等终端可以通过无线充电，现今的无线谐振充电技术采用信号传递方式，当终端采用金属外壳，或者，壳体内设有较多海绵的终端中，因信号传送问题容易影响充电效果。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种采用振动实现无线充电的谐振充电装置及方法以及振动台。

本发明提出一种谐振充电装置，用于接收振动台的震动发电，振动台连接电源，用于产生振动，振动台产生的振动频率可调，包括：

转换机构，设于有别于振动台的终端内，与振动台相匹配，包括定子端、动子端和转换电路；

定子端和动子端中一个为磁铁，另一个为感应线圈；

动子端与振动台的振动带动下产生震动，以使定子端和动子端产生相对位移，并经转换电路将相对位移所产生的电动势转化为电能；转换电路与终端内的电池连接。

进一步地，动子端为感应线圈，定子端为磁铁；

感应线圈与终端的壳体固定连接；

转换机构还包括振动弹簧；

振动弹簧设有两个，振动弹簧分别设于定子端的相对两端外侧并分别与定子端固定连接。

进一步地，每个转换电路匹配多组定子端和动子端。

进一步地，转换电路通过控制电路与电池连接；

控制电路用于在电池充满电时断开转换电路与电池的连接。

进一步地，磁铁或感应线圈的谐振频率为0.1到20Hz。

本发明还提出一种震动台，与上述的谐振充电装置相匹配，振动台包括偏心轮电机、震动台面和振幅传感器；

偏心轮电机带动震动台面震动，且震动台面的震动频率可调；

振幅传感器实时监测震动台面的振幅。

进一步地，振动台包括压力传感器；

压力传感器用于检测振动台上的负载。

进一步地，震动台面的振动频率为0.1到20Hz。

进一步地，振动台还包括：

固定机构，设于震动台面上，用于固定设有转换机构的终端。

本发明还提出一种谐振充电方法，采用上述的谐振充电装置，包括以下步骤：

终端的壳体在震动台面的带动下产生振动频率由高到低的震动，同时定子端和动子端持续产生相对位移，转换电路将相对位移所产生的电动势转化为电能为电池充电；

动端子在壳体的带动下与震动台面产生谐振，充电的效率达到最高。

本发明谐振充电装置及方法以及振动台，通过谐振现象实现无线充电，可以在终端壳体为金属或设有较多海绵的情况下，仍能较好的完成无线充电。

附图说明

图1是振动台一实施例的结构示意图；

图2是本发明谐振充电装置中转换机构一实施例的结构示意图；

图3是本发明谐振充电方法一实施例的步骤示意图；

图4是本发明谐振充电方法另一实施例的步骤示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，本发明谐振充电装置一实施例，用于接收振动台1的震动发电，振动台1连接电源，用于产生振动，所述振动台1产生的振动频率可调，包括振转换机构2；转换机构2设于有别于振动台1的终端内，包括定子端22、动子端21和转换电路23；定子端22和动子端21中一个为磁铁，另一个为感应线圈；动子端21与振动台1的振动带动下产生谐振，以使定子端22和动子端21产生相对位移，并经转换电路23将相对位移所产生的电动势转化为电能；所述转换电路与所述终端内的电池连接。

终端的壳体在振动台1带动下震动，进而带动动子端21震动，定子端22和动子端21不断产生相对位移，磁铁与感应线圈进行磁感线切割，产生电动势，通过转换电路23可以将电动势转化为电能，进而可以将电能用于终端的使用，也可以储存到电池中，实现振动台1向终端的馈能，动子端的谐振频率是固定的，在开始时振动台的震动频率由高到低逐渐调整，直到振动台与动子端产生谐振，在谐振状态下充电的效率更高。

在本实施例中，振动台包括偏心轮电机12、震动台面11和振幅传感器14；偏心轮电机12带动震动台面11震动，且震动台面11的震动频率可调；振幅传感器14实时监测震动台面11的振幅。通过偏心轮电机12调整震动台面11的震动频率，通过振幅传感器14精确跟踪震动台面11的振幅，在工作过程中，开始时，偏心轮电机12调整震动台面11的震动频率由高到低逐渐降低，在接近动子端的谐振频率时，震动台面11的振幅会逐渐增大，当震动台面11的振幅减小时即为谐振频率，之后处理器根据振幅传感器14的检测信息判断达到谐振状态，之后控制偏心轮电机12，实现震动台面11保持当前震动频率。通过振幅传感器14的检测能够精确跟踪震动台面11的振幅进而精确判断谐振情况，使震动台面11和动子端保持谐振，保证充电效率。

在一些实施例中，振动台1包括压力传感器13；压力传感器13用于检测震动台面11上的负载，在检测到负载大于等于设定阈值时，开启振动台1，即在检测到有终端时开启振动台1。压力传感器13即开关，在达到开启条件，振动台1开始振动

在一些实施例中，转换机构2设于终端。应当说的是，终端包括但不限定为手机、智能手表、手环等智能穿戴设备，也可以是需要电能驱动的其他终端，例如可移动的吊灯等。在另一些实施例中，转换机构2可以是独立于终端之外的独立机构，用于为与其连接的终端充电。

在一些实施例中，振动台可以输入转换机构2中动子端21的谐振频率，这样就可以根据谐振频率调整震动台面11的震动频率变化范围，可以更快的使震动台面11与动子端21发生谐振，例如动子端的谐振频率为10Hz，可以将震动台面11的振动频率由12Hz向9Hz逐渐调整。

在本实施例中，震动台面11的振动频率为0.1到20Hz，而且动子端21的谐振频率也在0.1到20Hz之间。振动频率属于次声范围，在工作时，噪音小。

在另一些实施例中，震动台面11的振动频率大于20Hz，而且动子端21的谐振频率也大于20Hz，这样虽然噪音相对较大，但是充电效率更高。

在一些实施例中，震动台还包括固定机构，设于震动台面11上，用于固定设有转换机构的终端。可以防止充电过程中终端与震动台面11分离，在本实施例中，固定机构包括放置槽，终端在充电过程中放在放置槽内。

在一些实施例中，动子端的谐振频率在有负载和没有负载的情况下有所不同，没有负载时的谐振频率会更高，因此可以通过谐振频率的变化判断是否需要继续充电，当电池充满电时，断开电路使动子端的负载卸除，可以使动子端的谐振频率增高，动子端与震动台面11失谐，振动台停止震动，避免空转，在一些情况下，终端受到外力，使得动子端与震动台面11失谐，振动台也会停止震动。

参照图2，在一些实施例中，动子端21为感应线圈，定子端22为磁铁；感应线圈与终端的壳体固定连接，转换机构2还包括振动弹簧；振动弹簧设有两个，振动弹簧分别设于定子端22相对的两端外侧，并分别与定子端22固定连接。两个振动弹簧一样，定子端22在弹簧的拉动下悬空，在动子端21谐振时，可以防止定子端22与其他结构硬性碰撞，减少能量损耗，提高转化效率。

在一些实施例中，每个转换电路23匹配多组定子端22和动子端21，可以多点同时发电，充电效率更高。

在一些实施例中，转换电路通过控制电路与电池连接；控制电路用于在电池充满电时断开转换电路与电池的连接。通过断开连接使动子端21的谐振频率增加，使动子端21与震动平台失谐，触动振动台1的控制系统，控制振动台1停止震动，馈能停止，避免长时间空载。

在本实施例中，为动子端21的磁铁或感应线圈的谐振频率为0.1到20Hz。有利于降低噪音，方便夜间使用充电。

参照图3，本发明还提出一种谐振充电方法，采用上述的谐振充电装置，包括以下步骤：

S1、终端的壳体在震动台面11的带动下产生振动频率由高到低的震动，同时定子端和动子端持续产生相对位移，转换电路将相对位移所产生的电动势转化为电能为电池充电；

S2、动端子在壳体的带动下与震动台面11产生谐振，充电的效率达到最高。

在上述步骤S1中，振动台1由偏心轮电机12驱动，振动台面可以调整振动频率，并精确跟踪振幅，通过振幅变化找到接受馈能的转换机构2是否谐振、是否工作中失谐、谐振频率突然升加等情况；震动台面11通过带动终端的壳体进而带动动子端21震动，转换机构2中的动子端21在振动时，定子端22和动子端21不断的产生相对位移，发生切割磁感线现象，将振动转化为电动势，在谐振时工作效率更高。

在上述步骤S2中，震动台面11在偏心轮电机12的驱动下，由高到低接近动子端21的谐振频率，震动台面11的振动频率在接近动子端21的谐振频率时，震动台面11的振幅增大，在到达动子端21的谐振频率时，震动台面11的振幅减小，通过分析振幅传感器14的数据即判断是否谐振、是否工作中失谐、谐振频率突然升加等情况。

参照图4，在另一些实施例中，步骤S2动端子在壳体的带动下与震动台面11产生谐振，充电的效率达到最高之后包括：

S3、在外力作用下动端子与震动台失谐；

S4、振动台检测到失谐情况停止震动台面11的震动。

在上述步骤S3中，外力作用即指终端受到的外力，也指在电池充满后断开电路使动子端21卸掉负载。

在上述步骤S4中，动子端21与震动平台失谐，触动振动台1的控制系统，控制振动台1停止震动，馈能停止，避免长时间空载，在一些实施例中，振动台1还有无线通信模块，可以与终端无线连接，当振动台1停止震动时，发出控制指令，使终端发出提示音，方便用户发现不正常停止充电的情况；在另一些实施例中，振动台1上设有喇叭，在不正常停止充电的情况时，可以通过喇叭提醒用户。

本发明转换机构2谐振充电装置及方法以及振动台，通过谐振现象实现无线充电，可以在终端壳体为金属或设有较多海绵的情况下，仍能较好的完成无线充电。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种谐振充电装置，其特征在于，用于接收振动台的震动发电，振动台连接电源，用于产生振动，所述振动台产生的振动频率可调，包括：

转换机构，设于有别于所述振动台的终端内，与所述振动台相匹配，包括定子端、动子端和转换电路；

所述定子端和动子端中一个为磁铁，另一个为感应线圈；

所述动子端与所述振动台的振动带动下产生震动，以使所述定子端和动子端产生相对位移，并经所述转换电路将所述相对位移所产生的电动势转化为电能；所述转换电路与所述终端内的电池连接。

2.根据权利要求1所述的谐振充电装置，其特征在于，所述动子端为感应线圈，所述定子端为磁铁；

所述感应线圈与所述终端的壳体固定连接；

所述转换机构还包括振动弹簧；

所述振动弹簧设有两个，所述振动弹簧分别设于所述定子端相对两端外侧并分别与所述定子端固定连接。

3.根据权利要求2所述的谐振充电装置，其特征在于，每个所述转换电路匹配多组所述定子端和动子端。

4.根据权利要求1所述的谐振充电装置，其特征在于，所述转换电路通过控制电路与所述电池连接；

所述控制电路用于在所述电池充满电时断开所述转换电路与所述电池的连接。

5.根据权利要求1所述的谐振充电装置，其特征在于，所述磁铁或感应线圈的谐振频率为0.1到20Hz。

6.一种震动台，与权利要求1所述的谐振充电装置相匹配，其特征在于所述振动台包括偏心轮电机、震动台面和振幅传感器；

所述偏心轮电机带动所述震动台面震动，且所述震动台面的震动频率可调；

所述振幅传感器实时监测所述震动台面的振幅。

7.根据权利要求6所述的谐振充电装置，其特征在于，所述振动台包括压力传感器；

所述压力传感器用于检测所述振动台上的负载。

8.根据权利要求6所述的谐振充电装置，其特征在于，所述震动台面的振动频率为0.1到20Hz。

9.根据权利要求6所述的谐振充电装置，其特征在于，所述振动台还包括：

固定机构，设于所述震动台面上，用于固定设有所述转换机构的所述终端。

10.一种谐振充电方法，采用权利要求1-9中任一项所述的谐振充电装置，其特征在于，包括以下步骤：

所述终端的壳体在所述震动台面的带动下产生振动频率由高到低的震动，同时所述定子端和动子端持续产生相对位移，所述转换电路将所述相对位移所产生的电动势转化为电能为所述电池充电；

所述动端子在所述壳体的带动下与所述震动台面产生谐振，所述充电的效率达到最高。