CN203416053U - 线圈移动式无线充电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种结构简单、充电线圈移动运行稳定的线圈移动式无线充电装置。该无线充电装置包括有壳体，该壳体具有一承载待充电设备的充电面；以及还包括设置于壳体内部的：充电线圈，能够与待充电设备内的感应线圈电磁耦合；线路板，具有用于检测所述感应线圈位置的位置检测单元以及用于控制所述充电线圈的移动轨迹的控制单元；线圈驱动装置，包括第一位移机构和第二位移机构，所述充电线圈设置于第二位移机构上，在使用时上述第一位移机构和第二位移机构用于精确的将充电线圈定位于感应线圈的下方，两个位移机构同时动作时不会产生干涉，能保证充电线圈移动的稳定性，不会出现线圈卡住的现象。

Description

线圈移动式无线充电装置

技术领域

本实用新型涉及一种利用电磁感应原理的无线充电装置，特别是涉及一种内部的充电线圈可以根据待充电设备内感应线圈的位置而自适应移动耦合充电的充电装置。

背景技术

目前大部分智能手机等移动设备均是采用有线充电的方式实现充电，即采用金属导线直接接触的方式来给移动设备的内置电池充电,而逐渐被消费者所接受的无线充电技术相比有线充电来说，其优势主要体现在便捷性和可通用性，它主要是采用电磁感应原理来给移动设备充电，一般来说是在无线充电装置内设有连接于外部交流电源的充电线圈，通过与移动设备内的感应线圈磁耦合进行电能传输，从而实现给内置电池进行充电。上述充电线圈可以是固定设置在无线充电装置内部，也可以是设置成可移动的方式；可移动的充电线圈相比固定设置的方式而言，可以移动到与感应线圈相对应的位置耦合充电，保证其充电效率（若充电线圈与感应线圈的位置存在偏离则会影响充电效率）。目前现有技术中针对可移动充电线圈的无线充电装置已经提出了多种方案，例如申请号为201110416795.0的中国专利申请记载了一种磁感应式线圈移动型无触点充电器，其包括相交叉设置的X轴导杆、Y轴导杆以及驱动X轴用滑块在X轴导杆上移动的第一驱动机构和驱动Y轴用滑块在Y轴导杆上移动的第二驱动机构，X轴用滑块和Y轴用滑块相对固定的设置在一起，并且二者必须是同时移动的，充电线圈便设置在X轴用滑块或者Y轴用滑块上。但是这种充电线圈的驱动结构不仅结构比较复杂，而且充电线圈的移动运行不够稳定，特别是当第一驱动机构和第二驱动机构同时动作时，X轴用滑块和Y轴用滑块的移动会存在干涉，可能会导致充电线圈被卡死的现象，造成无线充电装置功能失效。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、充电线圈移动运行稳定的线圈移动式无线充电装置。

本实用新型的技术方案是：本实用新型涉及的线圈移动式无线充电装置是用于对具有感应线圈的待充电设备进行充电，它包括有壳体，该壳体具有一承载所述待充电设备的充电面；以及还包括设置于壳体内部的：充电线圈，能够与所述感应线圈电磁耦合；线路板，具有用于检测所述感应线圈位置的位置检测单元以及用于控制所述充电线圈的移动轨迹的控制单元；线圈驱动装置，包括第一位移机构和第二位移机构，所述充电线圈设置于第二位移机构上，该第一位移机构具有一延伸臂，所述第二位移机构设置于该延伸臂上并可沿延伸臂移动，并且第一位移机构和第二位移机构的移动方向成一定角度。由于上述第二位移机构整体是以延伸臂作为导轨来移动，因此第一位移机构和第二位移机构的运动是相对独立的，即使二者同时动作时也不会产生干涉，保证了充电线圈的平稳移动，不会出现线圈卡住的现象。

理论上来说，所述第一位移机构和第二位移机构的移动方向成一定角度，只是不是在同一方向或平行方向即可，但优选来讲第一位移机构和第二位移机构的移动方向一般可呈垂直角度，即可定义为X方向和Y方向，这样更加方便控制单元来控制第一位移机构和第二位移机构的移动行程。

具体来说，所述第二位移机构包括第二滑块和设置在该第二滑块上的第二电机，在所述延伸臂上设有齿条，所述第二电机的输出端连接有与该齿条相啮合的驱动齿轮，第二滑块连同第二电机一起以延伸臂为轨道移动。

具体来说，所述第一位移机构包括第一滑块，所述延伸臂连接于该第一滑块上，在所述壳体内设置有用于驱动第一滑块的第一电机，并且壳体内还设置有引导第一滑块运动的导轨。

进一步，所述第一位移机构的驱动方式可以是在所述第一滑块上设有驱动齿条，所述第一电机通过该驱动齿条驱动第一滑块沿导轨移动。

所述第一位移机构的驱动方式还可以是在所述第一滑块设有内螺纹结构，所述第一电机的输出端连接有驱动该第一滑块移动的螺杆，通过螺杆螺母配合的方式来驱动第一滑块。

进一步，在所述壳体内还设置有一凸台，所述延伸臂的末端搁置于该凸台上并可沿所述凸台滑动，该凸台和另一侧的第一滑块保持同一高度，使延伸臂呈水平状态，可以确保充电线圈平稳的移动。

本实用新型的另一个突出特点是所述线圈移动式无线充电装置还可包括用于显示待充电设备中感应线圈位置的发光装置，该位置随着待充电设备放置位置的不同而移动，这样可提高用户的使用体验感。

作为其中一个具体方案，所述发光装置可以是包括能分别产生光束的第一发光源和第二发光源，利用该两个发光源光束的交点来显示所述感应线圈的位置。

进一步作为上述方案的具体实施，还包括第一发光源和第二发光源的驱动装置，类似于充电线圈的驱动一样，线路板上的位置检测单元检测确定感应线圈的位置，并通过控制单元驱动第一发光源和第二发光源到达相应的位置，形成显示感应线圈位置的效果。进了简化设计，在所述壳体内设置有驱动第二光源移动的第三电机，而所述第一发光源直接设置于所述第一位移机构上。

本实用新型的有益效果是：由于本实用新型中的线圈驱动装置包括可相互独立移动的第一位移机构和第二位移机构，所述充电线圈设置于第二位移机构上，该第一位移机构具有一延伸臂，所述第二位移机构设置于该延伸臂上并可沿延伸臂移动，并且第一位移机构和第二位移机构的移动方向成一定角度，不管二者是同时动作还是先后动作都不会产生干涉，能保证充电线圈移动的稳定性，不会出现卡死的现象，因此该实用新型的产品不仅内部结构简单，而且故障率低，使用寿命周期长。本实用新型中还可包括用于显示待充电设备中感应线圈位置的发光装置，该位置随着待充电设备放置位置的不同而移动，这样具有发光指示特性的设计，在待充电设备放在充电面上后不仅可以为后续充电线圈的移动提供一个移动位置信息的参考，还可以提高用户的使用体验感。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的结构分解图；

图2是本实用新型实施例一中线圈驱动装置正面的结构示意图；

图3是本实用新型实施例一中线圈驱动装置背面的结构示意图；

图4是本实用新型实施例二带有发光装置的结构示意图；

图5是本实用新型实施例二中发光装置显示感应线圈位置的示意图。 

具体实施方式

本实用新型涉及的线圈移动式无线充电装置主要用于对智能手机、便携式电子产品、数码相机等移动设备进行充电，下面就以具体实施例对本实用新型的结构以及工作原理作进一步阐述：

实施例一：

如图1所示，本实用新型涉及的线圈移动式无线充电装置包括有壳体，壳体由上壳体1和下壳体2组成，该壳体具有一承载待充电设备（图中未示出）的充电面101，待充电设备中一般设置有接收能量的感应线圈以及储存能量的内置电池；充电面101可以为上壳体1的上表面或者是上表面的部分区域，待充电设备可以随机放在充电面101的任意位置实现充电，在下壳体2内部设置有充电线圈6、线路板3以及线圈驱动装置。充电线圈6能在充电面101的任意范围内移动；当检测到有待充电设备时，它能够移动到感应线圈的下方并与所述感应线圈电磁耦合，该充电线圈6与感应线圈之间始终保持一个较小的距离，这样可以保证较高的充电效率；线路板3具有用于检测所述感应线圈位置的位置检测单元以及用于控制所述充电线圈的移动轨迹的控制单元，该线路板3紧临上壳体1的下表面设置；其中位置检测单元是包含有多个矩阵排列的可与待充电设备中的感应线圈发生电磁感应的检测线圈，其具体结构以及电路可以参照无线充电联盟（Wireless Power Consortium）的QI标准中的详细介绍，在此不作赘述。线圈驱动装置包括第一位移机构4和第二位移机构5，所述充电线圈6设置于第二位移机构5上，该第一位移机构4具有一延伸臂402，所述第二位移机构5设置于该延伸臂402上并可沿延伸臂402移动，并且第一位移机构4和第二位移机构5的移动方向成一定角度。理论上来讲，第一位移机构4和第二位移机构5只要不是沿着同一方向或者类似平行的方向移动即可，这样就可以实现将充电线圈6移动到充电面101范围内的任意位置；譬如延伸臂402与壳体的边缘呈60度夹角，而第一位移机构4是沿着壳体边缘大致平行的方向移动，这样第一位移机构4和第二位移机构5的移动方向形成60度夹角。但优选来讲，第一位移机构4和第二位移机构5的移动方向呈垂直角度，即可定义为X方向和Y方向（如图2所示），这样能更加方便控制单元来控制第一位移机构4和第二位移机构5的移动行程，以下实施方案以及其它实施例中均以呈垂直角度的方式为例子加以阐述。本实用新型的主要工作原理是：当带有感应线圈的待充电设备放置于充电面101上时，内部的位置检测单元自动检测感应线圈的位置，然后将位置信息反馈给控制单元，控制单元控制上述的第一位移机构4和第二位移机构5动作，将充电线圈6移动到感应线圈的正下方，实现对待充电设备耦合充电。由于上述第二位移机构5是整体上设置于延伸臂402上，并以延伸臂402作为导轨来移动，因此第一位移机构4和第二位移机构5的运动是相对独立的，即使二者同时动作时也不会产生干涉，能保证充电线圈6移动的稳定性，不会出现线圈卡住的现象。第一位移机构4和第二位移机构5的具体驱动方式可具有多种方案，下面就选择以下方式对此作详尽描述。

如图2、图3所示，所述第二位移机构5包括第二滑块501和设置在该第二滑块501上的第二电机502，在所述延伸臂402上设有齿条404，所述第二电机502的输出端连接有与该齿条404相啮合的驱动齿轮504，充电线圈6设置于第二滑块501的上表面上，并随着第二滑块501的移动而移动，由于第二滑块501的位置具有一定的高度，使得充电线圈6能够尽可能贴近线路板3的下表面移动，这样可以缩小充电线圈6与感应线圈之间的垂直距离，提高充电效率；优选的，第二电机502设置在在第二滑块501的底部，而相应的齿条404设置于延伸臂402的下表面，第二滑块501利用卡缘503约束在延伸臂402上，第二电机502伴随着第二滑块501在延伸臂402上移动，如此设置能够减小上壳体1和下壳体2之间的厚度。第一位移机构4包括第一滑块401，所述延伸臂402连接于该第一滑块401上，并第一滑块401的另一侧上设有驱动齿条403，在所述壳体内设置有导轨7和驱动第一滑块401的第一电机9，第一电机9的输出端连接有蜗杆10，壳体内还设置有一蜗轮12以及小齿轮11，蜗轮12和小齿轮11同轴固定设置，蜗轮12与蜗杆10相啮合，小齿轮11和驱动齿条403相啮合，第一电机9通过蜗杆10、蜗轮12以及小齿轮11驱动第一滑块401沿着导轨7滑动。所述延伸臂402的末端搁置于一凸台8上并可沿该凸台8滑动，该凸台8和另一侧的第一滑块401保持同一高度，可以确保充电线圈6贴住线路板3的下表面平稳的移动；可以理解的是，这种凸台8的设计并不是唯一方式，例如在延伸臂402的末端位置也可以设置成类似导轨7的轨道结构，所述延伸臂402的末端跟随第一滑块401沿该轨道结构移动。需要说明的是，第一位移机构4也可以采用其他的驱动结构，例如见图4所示，所述第一滑块401上设有内螺纹结构，所述第一电机9的输出端连接有驱动该第一滑块401移动的螺杆19，通过螺杆螺母配合的方式来驱动第一滑块401沿导轨7来移动。

实施例二：

    本实施例与实施例一的区别是，还包括用于显示待充电设备中感应线圈位置的发光装置，该显示位置随着待充电设备放置位置的不同而移动；在待充电设备放在充电面101上后，控制单元控制驱动机构移动发光装置，使上述显示位置向感应线圈移动，这种利用发光显示位置效果的设计不仅可以为后续充电线圈6的移动提供一个移动位置信息的参考，还可以提高用户的使用体验感。具体设计可参见图4和图5，待充电设备14放置在充电面101上，待充电设备14的内部设有感应线圈16，感应线圈16产生的电能用于给内置电池充电，所述发光装置包括第一发光源20A和第二发光源20B，所述第一发光源20A位于所述第一位移机构4的第一滑块401上，第一滑块401沿螺杆19移动，第一电机9用于驱动螺杆19；另外在壳体内部设置有驱动第二光源20B移动的第三电机21，第三电机21的输出端连接有螺杆13，第二光源20B的底座以螺纹配合的方式设置在螺杆13上，在第三电机21的驱动力下第二光源20B可沿着螺杆13移动，在实际生产中第一发光源20A和第二发光源20B可具体采用低功率激光发生器，第一发光源20A产生光束17，第二发光源20B产生光束18，该两个光束17和光束18的交点15大致位于感应线圈16的中央位置，即通过交点15显示感应线圈16的位置；这种利用相交叉的光束来显示位置的设计相比类似点光源的设计来说，其优点在于，即使光束17和光束18的相交位置移动到感应线圈16的下方被待充电设备14遮挡住时，也能通过两个光束的位置大致来判断感应线圈16的位置。当待充电设备14放置在充电面101上后，位置检测单元检测感应线圈16的位置，然后将位置信息反馈至控制单元内，控制单元通过上述机构驱动第一发光源20A和第二发光源20B移动，将其交点15移动至感应线圈16的下部，然后以该位置信息作为参考，控制单元控制线圈驱动装置将充电线圈6移动到感应线圈16的正下方，实现耦合充电。其中位于光束17和光束18上方的线路板3可采用透明或半透明材料制成，这样使用者可以从充电面101上方观察到光束17及光束18的移动显示效果，增强用户的使用体验感。

Claims (10)

1.一种线圈移动式无线充电装置，用于对具有感应线圈的待充电设备进行充电，其特征在于包括：壳体，该壳体具有一承载所述待充电设备的充电面；以及设置于壳体内部的：

充电线圈，能够与所述感应线圈电磁耦合；

线路板，具有用于检测所述感应线圈位置的位置检测单元以及用于控制所述充电线圈的移动轨迹的控制单元；

线圈驱动装置，包括第一位移机构和第二位移机构，所述充电线圈设置于第二位移机构上，该第一位移机构具有一延伸臂，所述第二位移机构设置于该延伸臂上并可沿延伸臂移动，并且第一位移机构和第二位移机构的移动方向成一定角度。

2.根据权利要求1所述的线圈移动式无线充电装置，其特征在于：所述第一位移机构和第二位移机构的移动方向呈垂直角度。

3.根据权利要求1所述的线圈移动式无线充电装置，其特征在于：所述第二位移机构包括第二滑块和设置在该第二滑块上的第二电机，在所述延伸臂上设有齿条，所述第二电机的输出端连接有与该齿条相啮合的驱动齿轮。

4.根据权利要求1所述的线圈移动式无线充电装置，其特征在于：所述第一位移机构包括第一滑块，所述延伸臂连接于该第一滑块上，并且在所述壳体内设置有用于驱动第一滑块的第一电机。

5.根据权利要求4所述的线圈移动式无线充电装置，其特征在于：所述第一滑块上设有驱动齿条，所述第一电机通过该驱动齿条驱动第一滑块沿导轨移动。

6.根据权利要求4所述的线圈移动式无线充电装置，其特征在于：所述第一滑块设有内螺纹结构，所述第一电机的输出端连接有驱动该第一滑块移动的螺杆。

7.根据权利要求5或6所述的线圈移动式无线充电装置，其特征在于：在所述壳体内还设置有一凸台，所述延伸臂的末端搁置于该凸台上并可沿所述凸台滑动。

8.根据权利要求1至6任何一项所述的线圈移动式无线充电装置，其特征在于：所述线圈移动式无线充电装置还包括用于显示待充电设备中感应线圈位置的发光装置，该位置随着待充电设备放置位置的不同而移动。

9.根据权利要求8所述的线圈移动式无线充电装置，其特征在于：所述发光装置包括能分别产生光束的第一发光源和第二发光源，利用该两个发光源产生的光束的交点来显示所述感应线圈的位置。

10.根据权利要求9所述的线圈移动式无线充电装置，其特征在于：所述壳体内设置有驱动第二光源移动的第三电机，所述第一发光源位于所述第一位移机构上。

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