CN203774818U - 圆盘型无线充电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种圆盘型无线充电装置。该圆盘型无线充电装置包括有圆盘状的壳体和容置于该壳体内部的发射线圈、线圈移动装置和位置检测及控制单元，其中所述线圈移动装置包括驱动装置、第一旋转部件和设置于该第一旋转部件上的第二旋转部件，该第二旋转部件可沿一偏离于所述中心轴线的旋转轴线相对于第一旋转部件转动，并且第一旋转部件和第二旋转部件的转动平面相互平行；所述发射线圈设置于第二旋转部件上，该发射线圈相对第一旋转部件形成的最大摆动半径等于或大于所述旋转轴线与中心轴线之间的距离。借助上述第一旋转部件和第二旋转部件的相互运动关系，内部的发射线圈的移动轨迹可以覆盖到圆形区域内的任意位置。
Description
技术领域
本实用新型涉及无线充电领域，具体来说是涉及一种圆盘型无线充电装置。
背景技术
随着便携式电子设备的日益普及，必须准备专属的充电接头为其充电成为需要解决的一个问题,使用者不经意间就会囤积许多不同接头的充电装置，从而造成使用上的不便和资源的浪费。为了解决上述问题，无线充电技术应运而生，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实现能量传递来给便携式电子设备充电，一般来说，在无线充电装置内设有连接于外部交流电源的发射线圈，通过与便携式电子设备内的接收线圈磁耦合进行电能传输，从而实现给内置电池进行充电。上述发射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；具有可移动的发射线圈的无线充电装置相比固定设置的方式而言，可以根据接收线圈放置的位置自动移动到与接收线圈相对应的位置耦合充电，保证其充电效率（若发射线圈与接收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发射线圈的无线充电装置已经提出了多种方案，例如申请号为201210491153.1的中国专利申请中记载了一种充电座，其包括相交叉设置的X方向引导棒、Y方向引导棒以及驱动X滑动部在X方向引导棒上移动的X轴伺服电机和驱动Y滑动部在Y方向引导棒上移动的Y轴伺服电机，X滑动部和Y滑动部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（即发射线圈）设置在X滑动部或者Y滑动部上面的平台上。上述充电线圈在这种XY轴平移机构驱动下的最大移动区域为方形，无法应用于壳体为圆盘状的无线充电装置上。如果将上述XY轴平移机构应用于圆盘状的无线充电装置中，内部的充电线圈则无法到达圆盘状的壳体的边缘位置，当待充电设备放置圆盘状无线充电装置的壳体边缘位置时，可能会出现充电线圈无法移动到待充电设备的下方而导致充电失败。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种内部发射线圈的最大移动轨迹为圆形的圆盘型无线充电装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
本实用新型涉及的圆盘型无线充电装置，用于对具有接收线圈的待充电设备进行无线充电，其包括有圆盘状的壳体和容置于该壳体内部的发射线圈、线圈移动装置和位置检测及控制单元，所述位置检测及控制单元用于检测接收线圈的位置并可控制线圈移动装置将发射线圈移动至与所述接收线圈相电磁耦合的位置，所述线圈移动装置包括驱动装置、可绕壳体的中心轴线转动的第一旋转部件和设置于该第一旋转部件上的第二旋转部件，该第二旋转部件可沿一偏离于所述中心轴线的旋转轴线相对于第一旋转部件转动，并且第一旋转部件和第二旋转部件的转动平面相互平行；所述发射线圈设置于第二旋转部件上并可随该第二旋转部件沿圆周方向摆动，该发射线圈相对第一旋转部件形成的最大摆动半径等于或大于所述旋转轴线与中心轴线之间的距离。
具体来说，所述驱动装置包括分别用于驱动第一旋转部件和第二旋转部件转动的第一电机和第二电机。
具体来说，所述第一旋转部件为一设置于壳体内的转盘，所述第一电机可驱动所述转盘沿壳体的中心轴线转动。
进一步，所述第二旋转部件为一设置在所述转盘上的摆臂，所述发射线圈设置于该摆臂的末端，该第二电机可驱动摆臂沿所述旋转轴线转动并使发射线圈沿圆周方向摆动。
进一步，在所述转盘和摆臂底部均设置有一内齿轮，所述第一电机和第二电机的输出轴上均安设有传动齿轮，该传动齿轮与所述内齿轮相啮合。
优选的，所述发射线圈沿旋转轴线的最大摆动半径等于所述旋转轴线与中心轴线之间的距离，且该最大摆动半径等于所述转盘半径的二分之一。
优选的，所述发射线圈的中心与第二旋转部件的旋转轴线之间的距离等于该旋转轴线与中心轴线之间的距离。
具体来说，所述壳体包括相适配的上壳体和下壳体，该上壳体的顶面用于承载所述待充电设备。
进一步，所述位置检测及控制单元集成于一线路板上，该线路板紧贴于所述上壳体的底面设置。
更进一步，为了保持接收线圈和发射线圈在一个合理的距离范围内提高充电效率，所述发射线圈紧贴于所述线路板的下表面移动。
本实用新型的有益效果是：由于本实用新型中的圆盘形无线充电装置中的线圈移动装置包括驱动装置、可绕壳体的中心轴线转动的第一旋转部件和设置于该第一旋转部件上的第二旋转部件，发射线圈设置在该第二旋转部件上，该发射线圈在第一旋转部件作用下的运动轨迹和在第二旋转部件作用下的运动轨迹相互叠加，使得发射线圈能够在一个圆形的区域范围内任意位置移动，以适应圆盘状的壳体。本实用新型内部的位置检测及控制单元能够检测放置在圆盘状壳体上的待充电设备中的接收线圈的位置，并控制线圈移动机构将发射线圈移动至接收线圈的下方，使得待充电设备放置在任意位置时发射线圈与接收线圈之间的电磁感应能量传输都保持较高的效率。
附图说明
图1是本实用新型实施例中涉及的圆盘型无线充电装置的外部示意图；
图2是本实用新型实施例中涉及的圆盘型无线充电装置中的线圈移动装置的示意图；
图3是本实用新型中优选的较佳实施例所对应的圆盘型无线充电装置的分解示意图；
图4是优选的较佳实施例中的线圈移动装置的结构示意图；
图5是优选的较佳实施例中的圆盘型无线充电装置沿中心轴线的纵向剖视图。
具体实施方式
本实用新型涉及的圆盘型无线充电装置，主要用于对手机、平板电脑等便携式电子设备实现无线充电，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：
参见图1所示，圆盘型无线充电装置100包括一个呈圆盘状的壳体，一般为了便于装配而言，该壳体包括相适配的上壳体101和下壳体102，且上壳体101和下壳体102均呈圆盘状，圆盘型无线充电装置100中的发射线圈106（见图2）以及其它功能部件均设置在上壳体101和下壳体102相装配后所形成的内部空腔中。上壳体101的顶面1011一般为平面，该顶面1011用于承载带有接收线圈201的待充电设备200，待充电设备200可以放置在顶面1011的圆形边界内的任意位置，圆盘型无线充电装置100内的发射线圈106可自动移动至接收线圈201的正下方（即电磁耦合的位置），通过电磁感应原理实现电能传输。
如图2所示，在上述壳体内部设置有发射线圈106、线圈移动装置和位置检测及控制单元，发射线圈106连接有外部的交流电源，位置检测及控制单元集成于一线路板103上，线路板103为圆形并设置在线圈移动装置的上方，该位置检测及控制单元用于检测接收线圈201处在上述顶面1011上的位置并可控制下方的线圈移动装置将发射线圈106移动至与接收线圈201相电磁耦合的位置。该线圈移动装置包括驱动装置、可绕壳体的中心轴线109转动的第一旋转部件300和设置于该第一旋转部件300上的第二旋转部件400，该第二旋转部件400可沿一偏离于中心轴线109的旋转轴线110相对于第一旋转部件300转动，即第二旋转部件400的旋转轴线与第一旋转部件300的旋转轴线不相互重合，二者之间具有一定的距离。第一旋转部件300和第二旋转部件400的转动平面相互平行，发射线圈106设置于第二旋转部件400上，发射线圈106的中心111与第二旋转部件400的旋转轴线110之间具有一定的距离，因此发射线圈106可随该第二旋转部件400的转动而沿圆周方向摆动，该发射线圈106相对第一旋转部件300形成的最大摆动半径R等于或大于第二旋转部件400的旋转轴线110与壳体的中心轴线109之间的距离L，由于发射线圈106本身具有一定的直径，因此发射线圈106的最大摆动半径R实际上是等于旋转轴线110与发射线圈106上远离该旋转轴线110的一侧之间的距离（如图2所示）。作为优选方案，发射线圈106的中心111与第二旋转部件400的旋转轴线110之间的距离等于旋转轴线110与中心轴线109之间的距离L。
在线圈移动装置的运动机制中，发射线圈106的实际坐标位置是由它在第一旋转部件300和第二旋转部件400的分别作用下的所产生的运动轨迹相叠加来决定，相对于壳体来说，发射线圈106的实际移动区域为一圆形，该圆形移动区域的半径等于上述距离L与最大摆动半径R之和，发射线圈106可以停留在上述圆形移动区域中的任意位置。用于集成位置检测及控制单元的线路板103的半径大致等于该圆形运动区域的半径，并且圆形移动区域的半径略小于壳体的半径。由于线圈移动装置的两个旋转部件具有上面所述的尺寸大小关系，因此上述驱动装置在接收位置检测及控制单元的控制信号后，可控制第一旋转部件300和第二旋转部件400分别转动一定的角度，以使发射线圈106在上述圆形移动区域中的任意位置移动。需要说明的是，上述第一旋转部件300和第二旋转部件400的具体形状并不会对线圈移动装置的运动机制构成影响，因此本实用新型中的第一旋转部件300和第二旋转部件400的基本可以涵盖所有适用于壳体内部的形状，例如圆形、长条形或者扇形等形状。下面以一具体优选方案对第一旋转部件和第二旋转部件进行具体说明。
参见图3、图4所示，其展示了圆盘型无线充电装置的一种优选实施方案。从图3中可以看出，圆盘型无线充电装置包括由上壳体101、下壳体102组成的壳体以及内部的发射线圈106、线圈移动装置和位置检测及控制单元，位置检测及控制单元集成在线路板103上。该位置检测及控制单元为现有技术，其上具有若干个矩阵排列的可与接收线圈201磁耦合的感应小线圈，并通过该感应小线圈与接收线圈201的磁耦合信号来检测接收线圈201的所在位置，其具体结构和电路可参照中国专利申请201210491153.1中的描述，在此不再赘述。
线圈移动装置驱动包括第一旋转部件和第二旋转部件以及驱动装置，该驱动装置包括分别用于驱动第一旋转部件和第二旋转部件转动的第一电机107和第二电机108，第一旋转部件具体为一设置于壳体内的转盘104，第一电机107可驱动转盘104沿壳体的中心轴线109转动；第二旋转部件具体为一设置在转盘104上的并沿某个方向延伸的摆臂105，发射线圈106设置于该摆臂105的末端，上述第二电机108固定设置在转盘104 上，并可驱动摆臂105沿着旋转轴线110转动，以使发射线圈106沿圆周方向摆动。其中转盘104的中心位于壳体的中心轴线109上，摆臂105承载于转盘104上并且其旋转轴线110与转盘104的中心具有一定的距离。在摆臂105上位于发射线圈106的下方可设置有滑轮结构（未示出），可使摆臂105更加平稳地在转盘104上旋转。作为优选方案，为了使发射线圈106随着摆臂105摆动过程中不超出转盘104的边缘，可将摆臂105的旋转轴线110设置在转盘104半径的中间位置，即旋转轴线110与中心轴线109之间的距离L等于转盘104半径的二分之一，同时将发射线圈106沿旋转轴线110摆动的最大半径R设计成等于旋转轴线110与中心轴线109之间的距离L。这样发射线圈106的移动区域即为转盘104本身的圆形区域，同时发射线圈106在移动过程中也能刚好覆盖到壳体中心轴线109的位置。
参见图5所述，其展示了转盘104以及摆臂105的具体安装方式及驱动方式。第一电机107竖直安装在下壳体102上，并且第一电机107的输出轴上安设有传动齿轮112，在下壳体102中心位置设置有一凸出的安装部1021，安装部1021上固定安装有轴承115，在转盘104的中心沿旋转轴线109的方向固定安装有一转轴114，转轴114的下端装配于轴承115上。在转盘104的底部固设有内齿轮113，内齿轮113的中心与旋转轴线109重合，该内齿轮113与传动齿轮112相啮合，在第一电机107工作时可带动转盘104旋转。
摆臂105的安装在转盘104上，具体安装方式与转盘104的安装方式类似。具体如下：摆臂105的一端固定在转轴118上，另一端设置有发射线圈106，转轴118的中心即上述旋转轴线110。在转盘104上对应于转轴118所在的位置设置有轴承119，转轴118的下端装配于轴承119上。第二电机108也固定安装在转盘104靠近转轴118的位置，第二电机108的输出轴上安设有传动齿轮116，在转盘104的底部设置有一内齿轮117，内齿轮117的中心与旋转轴线110重合，传动齿轮116与该内齿轮117相啮合，使得在第二电机108工作时可带动摆臂105沿旋转轴线110转动。可以理解的是，转盘104及其摆臂105的驱动方式也可采用现有技术中的其它常规方式，例如在转轴114上套设有外齿轮，并利用第一电机107驱动转盘104旋转，摆臂105与之类似。
众所周知，在无线电能传输中，发射线圈与接收线圈之间的能量传输效率主要取决于二者之间准确的对位以及二者之间保持有较小的距离，如果发射线圈与接收线圈之间的间距过大，会大大降低充电效率，位置检测及控制单元的检测原理与之类似。为了保持较高的充电效率以及位置检测及控制单元检测的可靠性，本实施例中还提供了如下优化措施。再参见图5，用于集成位置检测及控制单元的线路板103设置在上壳体101的下方并紧贴上壳体101的底部，待充电设备200中的接收线圈201放置在上壳体101的顶面1011上（见图1），上壳体101本身的厚度也较小，这样位置检测及控制单元能够更加容易和准确的检测接收线圈201的摆放位置。进一步，上述转轴118具有一定的高度，并使摆臂105上的发射线圈106紧贴于线路板103的下表面，摆臂105可带着发射线圈106沿线路板103的下表面滑动，可进一步缩小发射线圈106与接收线圈201之间垂直距离。
以上实施例仅为本说明书为便于理解实用新型内容所列举的部分实施方式，并非对本实用新型的技术方案进行的任何限定，也非所有可实施方案的穷举，故凡是对本实用新型的结构、流程或步骤所做出的任何微小改进或等效替代，均应包含在其保护范围之内。
Claims (10)
1. 一种圆盘型无线充电装置，用于对具有接收线圈的待充电设备进行无线充电，包括有圆盘状的壳体和容置于该壳体内部的发射线圈、线圈移动装置和位置检测及控制单元，所述位置检测及控制单元用于检测接收线圈的位置并可控制线圈移动装置将发射线圈移动至与所述接收线圈相电磁耦合的位置，其特征在于：所述线圈移动装置包括驱动装置、可绕壳体的中心轴线转动的第一旋转部件和设置于该第一旋转部件上的第二旋转部件，该第二旋转部件可沿一偏离于所述中心轴线的旋转轴线相对于第一旋转部件转动，并且第一旋转部件和第二旋转部件的转动平面相互平行；所述发射线圈设置于第二旋转部件上并可随该第二旋转部件沿圆周方向摆动，该发射线圈相对第一旋转部件形成的最大摆动半径等于或大于所述旋转轴线与中心轴线之间的距离。
2.根据权利要求1所述的圆盘型无线充电装置，其特征在于：所述驱动装置包括分别用于驱动第一旋转部件和第二旋转部件转动的第一电机和第二电机。
3.根据权利要求2所述的圆盘型无线充电装置，其特征在于：所述第一旋转部件为一设置于壳体内的转盘，所述第一电机可驱动所述转盘沿壳体的中心轴线转动。
4.根据权利要求3所述的圆盘型无线充电装置，其特征在于：所述第二旋转部件为一设置在所述转盘上的摆臂，所述发射线圈设置于该摆臂的末端，第二电机固定设置在转盘上并可驱动该摆臂沿所述旋转轴线转动。
5.根据权利要求4所述的圆盘型无线充电装置，其特征在于：在所述转盘和摆臂底部均设置有一内齿轮，所述第一电机和第二电机的输出轴上均安设有传动齿轮，该传动齿轮与所述内齿轮相啮合。
6.根据权利要求3或4或5所述的圆盘型无线充电装置，其特征在于：所述发射线圈沿所述旋转轴线的最大摆动半径等于所述旋转轴线与中心轴线之间的距离，且该最大摆动半径等于所述转盘半径的二分之一。
7.根据权利要求1所述的圆盘型无线充电装置，其特征在于：所述发射线圈的中心与第二旋转部件的旋转轴线之间的距离等于该旋转轴线与中心轴线之间的距离。
8.根据权利要求1所述的圆盘型无线充电装置，其特征在于：所述壳体包括相适配的上壳体和下壳体，该上壳体的顶面用于承载所述待充电设备。
9.根据权利要求8所述的圆盘型无线充电装置，其特征在于：所述位置检测及控制单元集成于一线路板上，该线路板紧贴于所述上壳体的底面设置。
10.根据权利要求9所述的圆盘型无线充电装置，其特征在于：所述发射线圈紧贴于所述线路板的下表面移动。
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