TWI536147B - 無線充電裝置 - Google Patents

Description

無線充電裝置

本發明是有關於一種充電裝置，且特別是有關於一種無線充電裝置。

在無線充電系統中，無線充電器與待充電的電子裝置之間是可選擇透過電感耦合、無線電波、電磁感應或核磁共振等方式來傳送電能。意即，兩者之間無需以電線連接。因此，無線充電器及待充電的電子裝置皆無導電接點外露，使得產品設計的自由度及完整度更高。通常而言，使用者僅需將待充電的電子裝置對準並貼近無線充電器，便能透過無線充電器對待充電的電子裝置進行充電。換言之，待充電的電子裝置與無線充電器的對準與否，勢必會對充電效率造成影響。

本發明提供一種無線充電裝置，其能透過重力來使電發射元件以及電接收元件自動地相互對準，藉以提供良好的無線充電效率。

本發明提出一種無線充電裝置，適於對至少一電子裝置進行充電。無線充電裝置包括支撐元件、載台以及至少一電發射元件。載台用以承載電子裝置，並透過支撐元件而可擺盪地設置於平台上。電發射元件可動地設置於載台內。當電子裝置擺放於載台相對遠離支撐元件的一端時，載台以支撐元件為支點相對於平台擺盪而傾斜於平台，使得電發射元件受到重力的牽引以朝向電子裝置的所在處移動，進而對準於電子裝置內的電接收元件以對電子裝置進行無線充電。

基於上述，本發明的無線充電裝置內的電發射元件可透過重力的牽引以自動對位於待充電的電子裝置，並且在電發射元件藉由重力而對準待充電的電子裝置內的電接收元件後，電發射元件與電接收元件便能透過電感耦合的方式來進行無線充電，從而能提高使用者操作上的便利性以及無線充電效率。另一方面，藉由重力牽引便可精簡無線充電裝置的機構設計，本發明實施例也無須藉由其他電子設備來偵測待充電電子裝置的位置，從而降低成本。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是本發明第一實施例的無線充電裝置的俯視示意圖。圖2是圖1的無線充電裝置的側視示意圖。圖3是將電子裝置擺放於圖2的無線充電裝置上後的側視示意圖。請參考圖1至圖3，在本實施例中，無線充電裝置100適於對電子裝置10進行充電。電子裝置10例如是智慧型手機、平板電腦或筆記型電腦，或者是其他種類的電子產品，其內部設置有可接收電能的電接收元件11。電接收元件11例如是受電感應線圈或電能接收器，藉以透過電感耦合或其他方式來進行無線充電。

無線充電裝置100可包括支撐元件110、載台120以及電發射元件130。支撐元件110設置於載台120與平台20之間，並連接於載台120的形心（centroid）位置上。具體來說，載台120可透過支撐元件110而可擺盪地（或稱轉動、擺動）設置於平台20上。支撐元件110例如是球型軸或全方向性的萬向接頭(universal joint)，其具有三個轉動自由度，藉以提高載台120相對於平台20擺盪（或稱轉動、擺動）時的靈活度。

如圖1與圖2所示，載台120可具有主體部121、承載部122以及側壁部123。主體部121連接支撐元件110。承載部122可具有背向支撐元件110的承載面122a，用以承載電子裝置10。承載面122a例如是平滑表面且具有較低的表面摩擦係數，以使電子裝置10能於承載部122上平順地移動。另一方面，側壁部123環繞於主體部121的周緣，並且連接於主體部121與承載部122之間。也就是說，側壁部123可將主體部121與承載部122分隔開來，以與主體部121及承載部122定義出容置空間101。

在本實施例中，電發射元件130為可動地設置於載台120內。進一步而言，電發射元件130為可動地設置於容置空間101內。舉例來說，暴露於容置空間101內的主體部121的表面例如是平滑表面且具有較低的表面摩擦係數，以使電發射元件130能於主體部121上平順地移動。如圖2所示，在未擺放電子裝置10至承載部122時，載台120例如是以電發射元件130所在的一端抵接於平台20。如圖3所示，當擺放電子裝置10至承載部122，且電子裝置10所擺放的位置例如是載台120相對遠離支撐元件130的一端時，載台120會以支撐元件110為支點相對於平台20擺盪而傾斜於平台20，並以電子裝置10所在的一端抵接於平台20。此時，電發射元件130會受到重力的牽引以朝向電子裝置10的所在處移動，進而對準於電子裝置10內的電接收元件11以對電子裝置10進行無線充電。

簡言之，無線充電裝置100內的電發射元件130可透過重力的牽引以自動對位於電子裝置10，並且在電發射元件130對準於電子裝置10內的電接收元件11後，電發射元件130與電接收元件11便能透過電感耦合的方式來進行無線充電，從而能提高使用者操作上的便利性以及無線充電效率。電接收元件11以及電發射元件130應須符合同樣的無線充電標準，例如（Power Matters Alliance，PMA）標準、Wireless Power Consortium標準（俗稱Qi標準）及Alliance for Wireless Power標準（俗稱A4WP標準）。

請參考圖3，在本實施例中，載台120例如是供電載台，其側壁部123具有正電極區123a與負電極區123b。負電極區123b例如是位於正電極區123a與主體部121之間。另一方面，電發射元件130可具有對應正電極區123a設置的正電極部131以及對應負電極區123b設置的負電極部132。電發射元件130例如是以負電極部132抵接於主體部121。在電發射元件130受到重力的牽引以移動至電子裝置10的所在處後，正電極部131抵接於側壁部123，以電性耦接於正電極區123a。同時，負電極區123b亦抵接於側壁部123，以電性耦接於負電極區123b。通常而言，正電極部131與負電極部132可分別設置有供電感應線圈。載台120可透過正電極區123a與負電極區123b分別通電至正電極部131與負電極部132的供電感應線圈，以產生電磁場。在電接收元件11感應到電磁場後，其可將電磁場的電磁能轉化為電能，以對電子裝置10的蓄電單元(例如充電電池)進行充電。

舉例來說，側壁部123的正電極區123a與負電極區123b例如是分別與外部電源電性連接，藉以分別取得通電至正電極部131與負電極部132的供電感應線圈所需的電能。在其他實施例中，可使電源的線路直接連接電發射元件的正電極部以及負電極部的供電感應線圈，以直接供應電能至正電極部以及負電極部的供電感應線圈。

請參考圖1，在本實施例中，載台120呈圓盤狀，且其側壁部123例如是呈環狀。另一方面，載台120還具有延伸部124。延伸部124自主體部121凸伸而出，且位於容置空間101內。詳細而言，延伸部124例如是圓形或橢圓形的島狀結構，並與側壁部123維持間距，以與側壁部123定義出環狀的導引槽125。電發射元件130可動地設置於導引槽125內，以在受到重力的牽引時沿著導引槽125移動至電子裝置10的所在處。在其他未繪示的實施例中，延伸部可以是與側壁部維持間距的環狀結構，以與側壁部定義出環狀的導引槽。

以下將列舉其他實施例以作為說明。在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。

圖4是本發明第二實施例的無線充電裝置的俯視示意圖。請參考圖4，本實施例的無線充電裝置100A與第一實施例的無線充電裝置100的不同處在於：無線充電裝置100A的電發射元件130的數量為多個，且這些電發射元件130可動地設置於同一個導引槽125內。舉例來說，在各個電發射元件130受到重力的牽引以沿著導引槽125移動至電子裝置10的所在處後，將會有其中一個電發射元件130對準於電子裝置10內的電接收元件11，以對電子裝置10進行無線充電的動作。在其他實施例中，可同時擺放多個電子裝置於載台上，因此在各個電發射元件受到重力的牽引以沿著對應的導引槽移動至這些電子裝置的所在處後，這些電發射元件可分別對準於電子裝置內的電接收元件，以分別對這些電子裝置進行無線充電的動作。

圖5是本發明第三實施例的無線充電裝置的側視示意圖。請參考圖5，本實施例的無線充電裝置100B與第一實施例的無線充電裝置100的不同處在於：無線充電裝置100A的支撐元件111例如是彈簧。舉例來說，彈簧可具有較高的彈性係數，或稱具有較低的阻尼係數。因此，在擺放電子裝置10至承載部122，且電子裝置10所擺放的位置例如是載台120相對遠離支撐元件130的一端時，載台120會以支撐元件111為支點相對於平台20擺盪而傾斜於平台20，並以電子裝置10所在的一端抵接於平台20。此時，支撐元件111會朝向電子裝置10所在的一端彎曲變形，且為彈性變形。

圖6是本發明第四實施例的無線充電裝置的側視示意圖。請參考圖6，本實施例的無線充電裝置100C與第一實施例的無線充電裝置100的不同處在於：無線充電裝置100C的支撐元件112可具有曲面部112a，且支撐元件112例如是以其曲面部112a抵接平台20。因此，在擺放電子裝置10至承載部122，且電子裝置10所擺放的位置例如是載台120相對遠離支撐元件130的一端時，載台120會以支撐元件112為支點並透過曲面部112a相對於平台20擺盪而傾斜於平台20，並以電子裝置10所在的一端抵接於平台20。

圖7是本發明第五實施例的無線充電裝置的立體示意圖。請參考圖7，本實施例的無線充電裝置100D與第一實施例的無線充電裝置100的不同處在於：無線充電裝置100D的載台1201大致上為一矩形體，其中延伸部1241例如是條狀結構，並與側壁部1231相連接，以與側壁部1231定義出大致上呈矩形的兩個導引槽1251。舉例來說，延伸部1241將容置空間1011一分為二。另一方面，電發射元件130的數量與這些導引槽1251的數量相應，且分別可動地設置於這些導引槽1251內。在其他未繪示的實施例中，延伸部的數量可為兩個以上且並列於容置空間內，以與側壁部定義出大致上呈矩形的三個以上的導引槽。

在本實施例中，支撐元件113包括至少一載座113a(圖7繪示出兩個)以及樞設於這些載座113a上的軸桿113b。載台1201位於這些載座113a之間，且軸桿113b穿設於載台1201的主體部1211。因此，在擺放電子裝置10至承載部1221，且電子裝置10所擺放的位置例如是載台1201相對遠離支撐元件113的一端時，載台1201可透過軸桿113b相對於載座113a擺盪而傾斜於平台20，並以電子裝置10所在的一端抵接於平台20。在各個電發射元件130受到重力的牽引以沿著對應的導引槽1251移動至電子裝置10的所在處後，將會有其中一個電發射元件130對準於電子裝置10內的電接收元件11，以對電子裝置10進行無線充電的動作。在其他實施例中，可同時擺放多個電子裝置於載台上，因此在各個電發射元件受到重力的牽引以沿著對應的導引槽移動至這些電子裝置的所在處後，這些電發射元件可分別對準於電子裝置內的電接收元件，以分別對這些電子裝置進行無線充電的動作。

綜上所述，本發明的無線充電裝置可用以承載待充電的電子裝置，其中在待充電的電子裝置擺放無線充電裝置上後，無線充電裝置內的電發射元件會因無線充電裝置的傾斜而受到重力的牽引以朝向待充電的電子裝置所在處移動。在電發射元件自動對位於待充電的電子裝置，並且對準於待充電的電子裝置內的電接收元件後，電發射元件與電接收元件便能透過電感耦合的方式來進行無線充電，從而能提高使用者操作上的便利性以及無線充電效率。另一方面，藉由重力牽引便可精簡無線充電裝置的機構設計，本發明實施例也無須藉由其他電子設備來偵測待充電電子裝置的位置，從而降低成本。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧電子裝置
11‧‧‧電接收元件
20‧‧‧平台
100、100A~100D‧‧‧無線充電裝置
101、1011‧‧‧容置空間
110~113‧‧‧支撐元件
112a‧‧‧曲面部
113a‧‧‧載座
113b‧‧‧軸桿
120、1201‧‧‧載台
121、1211‧‧‧主體部
122、1221‧‧‧承載部
122a‧‧‧承載面
123、1231‧‧‧側壁部
123a‧‧‧正電極區
123b‧‧‧負電極區
124、1241‧‧‧延伸部
125、1251‧‧‧導引槽
130‧‧‧電發射元件
131‧‧‧正電極部
132‧‧‧負電極部

圖1是本發明第一實施例的無線充電裝置的俯視示意圖。 圖2是圖1的無線充電裝置的側視示意圖。 圖3是將電子裝置擺放於圖2的無線充電裝置上後的側視示意圖。 圖4是本發明第二實施例的無線充電裝置的俯視示意圖。 圖5是本發明第三實施例的無線充電裝置的側視示意圖。 圖6是本發明第四實施例的無線充電裝置的側視示意圖。 圖7是本發明第五實施例的無線充電裝置的立體示意圖。

10‧‧‧電子裝置

11‧‧‧電接收元件

20‧‧‧平台

100‧‧‧無線充電裝置

101‧‧‧容置空間

110‧‧‧支撐元件

120‧‧‧載台

121‧‧‧主體部

122‧‧‧承載部

122a‧‧‧承載面

123‧‧‧側壁部

123a‧‧‧正電極區

123b‧‧‧負電極區

124‧‧‧延伸部

125‧‧‧導引槽

130‧‧‧電發射元件

131‧‧‧正電極部

132‧‧‧負電極部

Claims (14)

1. 一種無線充電裝置，適於對至少一電子裝置進行充電，該無線充電裝置包括： 一支撐元件； 一載台，用以承載該電子裝置，並透過該支撐元件而可擺盪地設置於一平台上；以及 至少一電發射元件，可動地設置於該載台內，當該至少一電子裝置擺放於該載台相對遠離該支撐元件的一端時，該載台以該支撐元件為支點相對於該平台擺盪而傾斜於該平台，使得該至少一電發射元件受到重力的牽引以朝向該至少一電子裝置的所在處移動，進而對準於該至少一電子裝置內的一電接收元件以對該至少一電子裝置進行無線充電。
2. 如申請專利範圍第1項所述的無線充電裝置，其中該載台具有一主體部、一承載部以及一側壁部，該主體部連接該支撐元件，該承載部用以承載該電子裝置，該側壁部環繞於該主體部的周緣，並且連接於該主體部與該承載部之間，以與該主體部及該承載部定義出一容置空間，該至少一電發射元件可動地設置於該容置空間內。
3. 如申請專利範圍第2項所述的無線充電裝置，其中該載台還具有至少一延伸部，該至少一延伸部自該主體部凸伸而出，且位於該容置空間內，以與該側壁部定義出至少一導引槽，該至少一電發射元件可動地設置於該至少一導引槽內。
4. 如申請專利範圍第3項所述的無線充電裝置，其中該至少一導引槽的數量為多個，且該至少一電發射元件的數量與該些導引槽的數量相應，該些電發射元件分別可動地設置於該些導引槽內。
5. 如申請專利範圍第4項所述的無線充電裝置，其中在各該電發射元件受到重力的牽引以沿著對應的該導引槽移動至該至少一電子裝置的所在處後，該些電發射元件的其一對準於該至少一電子裝置內的該電接收元件。
6. 如申請專利範圍第3項所述的無線充電裝置，其中該至少一電發射元件的數量為多個，該些電發射元件可動地設置於該至少一導引槽內。
7. 如申請專利範圍第6項所述的無線充電裝置，其中在各該電發射元件受到重力的牽引以沿著該至少一導引槽移動至該至少一電子裝置的所在處後，該些電發射元件的其一對準於該至少一電子裝置內的該電接收元件。
8. 如申請專利範圍第3項所述的無線充電裝置，其中該側壁部與該至少一延伸部維持一間距。
9. 如申請專利範圍第3項所述的無線充電裝置，其中該側壁部與該至少一延伸部相連接。
10. 如申請專利範圍第2項所述的無線充電裝置，其中該側壁部具有一正電極區與一負電極區，該至少一電發射元件具有一正電極部以及一負電極部，在該至少一電發射元件受到重力的牽引以移動至該至少一電子裝置的所在處後，該正電極部電性耦接於該正電極區，且負電極部電性耦接於該負電極區。
11. 如申請專利範圍第1項所述的無線充電裝置，其中該支撐元件連接於該載台的形心位置上。
12. 如申請專利範圍第1項所述的無線充電裝置，其中該支撐元件包括球型軸、萬向接頭或彈簧。
13. 如申請專利範圍第1項所述的無線充電裝置，其中該支撐元件包括至少一載座以及樞設於該至少一載座上的一軸桿，該軸桿穿設於該載台。
14. 如申請專利範圍第1項所述的無線充電裝置，其中該支撐元件具有一曲面部，並以該曲面部抵接該平台。