专利名称：用于便携式电子设备的感应充电器和感应充电系统的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及无线充电，更具体地，涉及用于便携式电子设备的感应充电系统 和包括可滑动线圈的感应充电器。
背景技术：
便携式电子设备(例如，蜂窝式电话、双向无线电设备、寻呼机、游戏设备和遥控 设备)通常使用可再充电电池，以向这些设备的部件提供电能。可通过感应装置来实现对 设备的可再充电电池的无线充电，其中主线圈位于充电器基座单元内，而副线圈位于该设 备内。当向充电器基座单元提供电能时，电流通过所述主线圈并产生磁通。当便携式电子 设备的副线圈紧邻主线圈放置时，该磁通耦合到该副线圈并在该副线圈内感生电流。副线 圈耦接到设备的电池隔间端子。在副线圈内感生的电流用于对安装在便携式电子设备电池 隔间内的电池充电。无线充电面临的问题是便携式电子设备具有极其多的形状和大小。感应无线充电 的另一个问题是缺乏关于副线圈在便携式电子设备中的位置的工业标准。为了使设备的副 线圈产生足够的电能，相关的充电器基座单元的主线圈和设备的副线圈必须被定位成位于 在磁的意义上足够靠近的邻近处。如果主线圈和副线圈没有适当对准，则不能实现对电子 设备的最佳充电或再充电。因此，用于特定设备的充电器基座单元必须使其主线圈定位在 与设备副线圈位置相应的位置处。除了别的之外，缺乏关于副线圈定位的标准还导致对于每种便携式电子设备或设 备类型都有独特的或专用的充电器基座单元。目前的充电器基座单元通常不适于为具有各 种几何形状或者虽具有相似几何形状但副线圈位于不同位置中的设备提供无线充电。因 此，拥有多个可无线再充电的便携式电子设备的消费者还必须拥有相应数量的充电器基座 单元(例如，一个充电器基座单元对应一个便携式电子设备)。如此多的充电器基座单元会 产生高昂的费用，占用显著的物理空间，并且需要多样的电源连接方式。因此，期望提供无线充电技术，其能使单个充电器基座单元能够为具有各种几何 形状的便携式电子设备的电池进行无线充电(例如，万能充电)，而不需要多个专用充电器 基座单元和电源连接器。此外，通过后面的具体描述和所附权利要求，并结合附图和之前的 技术领域和背景技术，本发明主题的其它值得期望的特征和特点将变得明显。
发明内容
提供了用于对便携式电子设备进行无线充电的器件和感应充电系统的实施例。器 件的实施例包括具有外壳的感应充电器，该外壳具有内部隔间，其中所述内部隔间具有第 一侧向尺寸；以及设置在所述内部隔间内的主线圈，其中所述主线圈具有比所述第一侧向 尺寸小的第二侧向尺寸，并且所述主线圈可滑动地接合在所述内部隔间内。便携式电子设 备的实施例包括设置在所述便携式电子设备内的感应线圈；以及，设置在所述便携式电 子设备内的线圈磁体。
感应充电系统的实施例包括感应充电器，感应充电器包括感应充电器基座、主线 圈和附接到所述主线圈上的第一磁体，其中感应充电器基座包括外壳，在外壳内部具有线 圈隔间，主线圈设置在并可滑动地接合在所述线圈隔间内。该感应充电系统还包括便携式 电子设备，便携式电子设备包括副线圈和第二磁体，其中所述第二磁体适于产生磁场，并且 当所述第一磁体由所述磁场作用时，所述第一磁体适于向所述主线圈施加足够的力以使所 述主线圈在所述线圈隔间内滑动。本发明还提供了以下方案方案1 一种感应充电器，包括具有内部隔间的外壳，其中所述内部隔间具有第一侧向尺寸；和设置在所述内部隔间内的主线圈，其中所述主线圈具有比所述第一侧向尺寸小的 第二侧向尺寸，并且所述主线圈可滑动地接合在所述内部隔间内。方案2 如方案1所述的感应充电器，进一步包括附接到所述主线圈的磁体，其中当所述磁体由外部磁场作用时，所述磁体适于向 所述主线圈施加足够的力，以使所述主线圈在所述内部隔间内滑动。方案3 如方案2所述的感应充电器，其中，所述磁体在所述主线圈的中心开口内 附接到所述主线圈。方案4 如方案1所述的感应充电器，进一步包括耦接到所述外壳并且适于接收来自外部电源的电流的电力输入端；和用于将所述电流提供到所述主线圈的装置，其中所述用于提供电流的装置被耦接 在所述电力输入端和所述主线圈之间。方案5 如方案4所述的感应充电器，其中，所述用于提供电流的装置包括电耦接 到所述主线圈的柔性缆线。方案6 如方案5所述的感应充电器，其中，所述柔性缆线包括柔性扁平带状缆线。方案7 如方案4所述的感应充电器，其中，所述用于提供电流的装置包括第一导电表面，其电耦接到所述电力输入端并设置在所述内部隔间内；第二导电表面，其电耦接到所述电力输入端并设置在所述内部隔间内；第一触头，其电耦接到所述主线圈并适于与所述第一导电表面可滑动地接合；和第二触头，其电耦接到所述主线圈并适于与所述第二导电表面可滑动地接合。方案8 如方案1所述的感应充电器，进一步包括线圈线轴，其设置在所述内部隔间内，其中所述主线圈设置在所述线圈线轴上。方案9 如方案1所述的感应充电器，其中，所述外壳包括至少一个附加内部隔间， 并且所述感应充电器进一步包括设置在所述至少一个附加内部隔间中的至少一个附加主线圈。方案10 如方案1所述的感应充电器，其中，所述外壳进一步包括顶构件、底构件和侧壁，所述顶构件、底构件和侧壁限定了所述内部隔间；和设置在所述内部隔间内且位于所述侧壁和所述底构件之间的突出部，其中所述突出部由降噪材料组成。方案11 如方案1所述的感应充电器，其中，所述外壳进一步包括
顶构件、底构件和侧壁，所述顶构件、底构件和侧壁限定了所述内部隔间；和其中所述侧壁包括设置在所述内部隔间内的降噪材料。方案12 如方案1所述的感应充电器，进一步包括电耦接到所述主线圈的柔性缆线，并且其中所述内部隔间包括用于接纳所述主线圈的大致圆形的线圈隔间；和从所述大致圆形的线圈隔间延伸的用于接纳所述柔性缆线的大致椭圆形的缆线 隔间。方案13 —种感应充电系统，包括感应充电器，其包括感应充电器基座，其包括外壳，且在所述外壳内部具有线圈隔间；主线圈，其设置在并可滑动地接合在所述线圈隔间内；和附接到所述主线圈上的第一磁体；和便携式电子设备，其包括副线圈；和第二磁体，其中所述第二磁体适于产生磁场，并且当所述第一磁体由所述磁场作 用时，所述第一磁体适于向所述主线圈施加足够的力，以使所述主线圈在所述线圈隔间内滑动。方案14 如方案13所述的感应充电系统，其中，所述感应充电器进一步包括耦接到所述外壳并适于接收来自外部电源的电流的电力输入端；和用于将所述电流提供到所述主线圈的装置，其中所述用于提供电流的装置被耦接 在所述电力输入端和所述主线圈之间。方案15 如方案13所述的感应充电系统，其中，所述第一磁体在所述主线圈的中 心开口内附接到所述主线圈。方案16 如方案13所述的感应充电系统，其中，所述便携式电子设备选自由以下 设备组成的组蜂窝式电话、无线电设备、寻呼机、个人数字助理、MP3播放器、照相机、便携 式游戏设备和遥控设备。方案17 —种便携式电子设备，包括设置在所述便携式电子设备内的感应线圈；和设置在所述便携式电子设备内的线圈磁体。方案18 如方案17所述的便携式电子设备，其中，所述线圈磁体附连到所述感应 线圈。方案19 如方案17所述的便携式电子设备，进一步包括第一电池端子；和第二电池端子，其中所述感应线圈电耦接到所述第一电池端子和所述第二电池端子。方案20 如方案17所述的便携式电子设备，其中，所述便携式电子设备选自由以 下设备组成的组蜂窝式电话、无线电设备、寻呼机、个人数字助理、MP3播放器、照相机、便 携式游戏设备和遥控设备。
通过参考具体描述和权利要求并结合以下附图可更完整地理解本发明主题，在全 部附图中用相似的附图标记表示相似的元件。图1示出了根据示例性实施例的用于对便携式电子设备进行无线充电的独立感 应充电器的外部俯视图；图2示出了根据示例性实施例的感应充电器和便携式电子设备的简化剖视图，该 感应充电器包括可滑动主线圈，该便携式电子设备包括副线圈；图3示出了根据示例性实施例的感应充电器线圈隔间中的可滑动主线圈的简化 俯视剖视图；图4A和图4B分别示出了根据示例性实施例的感应充电器的简化俯 视图和侧向剖 视图，该感应充电器包括与柔性缆线电耦接的可滑动主线圈；图5A和图5B分别示出了根据另一示例性实施例的感应充电器的简化俯视图和侧 向剖视图，该感应充电器包括电附连到线圈线轴并且与柔性扁平带状缆线电耦接的可运动 主线圈；图6A和图6B分别示出了根据又一示例性实施例的感应充电器的简化俯视图和侧 向剖视图，该感应充电器包括与柔性带状缆线电耦接的可运动主线圈；图7是在根据示例性实施例的感应充电器和便携式电子设备两者中实施的感应 充电电路的一部分的简化电路示意图；图8示出了根据示例性实施例的感应充电器的部分，其包括带有滑动触头的可滑 动主线圈；图9根据示例性实施例，示出了将一个或多个的感应充电器集成在其内的汽车内 部；图10示出了根据示例性实施例的“即插(drop-in) ”型独立感应充电器的侧向剖 视图，该充电器可被容纳在汽车中控台存物盒的内部隔间内；以及图11示出了根据示例性实施例的包括多个可滑动主线圈的感应充电系统的外部 俯视图和俯视剖视图。
具体实施例方式以下的具体描述本质上仅是示例性的且并不意在限定本发明及其应用和用途。此 夕卜，也并不意图通过在前面的技术领域、背景技术、发明内容或在下面的具体描述中出现的 任何明示或暗示的理论来加以约束。实施例包括带有可运动主线圈的感应充电器单元，其用于对具有副线圈的便携式 电子设备进行无线充电。这些实施例可提供相对于当前无线充电设备的一个或多个优点， 这些优点例如是这样的无线充电技术使得单个充电器基座单元能够对具有各种几何形状 (或几何结构)的便携式电子设备的电池进行无线充电(即，万能充电)，而不需要多个专 用充电器基座单元和电源连接器。图1是根据示例性实施例的用于对便携式电子设备50进行无线充电的独立感应 充电器100的外部俯视图。感应充电器100包括具有表面104和内部隔间(图1中未示出)的外壳102。感应充电器100还包括主线圈(图1中未示出)和电力输入端106。如之后将结合图3-图10更具体地描述的那样，主线圈被包含在外壳102的内部隔间内并电耦接 到电力输入端106。电力输入端106机械耦接到外壳102并构造成连接到外部电源，例如 线路电力或其它交流(AC)或直流(DC)电源(例如，12V直流车载电源)。感应充电器100 还可包括电子模块或电子电路，以向主线圈提供具有合适频率和电压的电流。电力输入端 106可包括电源线、插头、或适于从外部电源接收电流[并将该电流提供到主线圈]的其它 适合机构。当便携式设备50放置在外壳102的表面104上时，便携式设备50可被认为感应 耦合到感应充电器100。特别地，根据实施例，便携式设备50包括感应元件或副线圈(图1 中未示出)和电池隔间(图1中未示出)。如之后将结合图3更具体地描述的那样，当主线 圈正在接收电流且便携式设备50放置在表面104上时，由主线圈产生的磁通在便携式设备 50的副线圈内感生电流。然后感生电流经过便携式设备50的副线圈和电池隔间之间的导 电互连(或通过该导电互连被提供)，从而可用于对电池隔间内容纳的一个或多个电池充 电。便携式设备50可包括，例如(但不限于)，从下列组中选择的设备，该组包括但不限于， 蜂窝式电话、无线电设备、寻呼机、个人数字助理(PDA)、MP3播放器、照相机(或摄像机、或 摄照一体机)、便携式游戏设备、和遥控设备。图2示出了根据本发明实施例的感应充电器200和便携式电子设备60的简化剖 视图，感应充电器200包括主线圈220，便携式电子设备60包括副线圈62。感应充电器200 包括外壳210，外壳210内部具有隔间218。更具体地，外壳210具有顶构件212、底构件214 和侧壁216，它们一起限定了内部隔间218。感应充电器200还包括主线圈220和主线圈磁 体224，它们中的每一个都被容纳在内部隔间218内。如之后将结合图3更具体地描述的那 样，内部隔间218和主线圈220的相对尺寸设置成使得包含在感应充电器200的外壳210 的内部隔间218内的主线圈220可滑动地接合在内部隔间218内(例如，主线圈220可在 内部线圈隔间218内运动或滑动)。便携式电子设备60包括副线圈62和副线圈磁体64，它们都容纳在便携式电子设 备60内。当便携式设备60放置在外壳210的顶构件212的外表面211上且主线圈220和 副线圈62磁对准时，便携式设备60可被认为感应耦合到感应充电器200。如本文所用，术 语“磁对准”意思是两个元件物理上彼此接近使得一个元件产生的磁通贯穿(或联接)另一 个元件。如本文所用，术语“感应耦合”意思是两个感应元件物理上彼此接近使得一个感应 元件产生的磁通贯穿(或联接)第二个感应元件，并且因此第二个感应元件可产生电流。更 具体地，当主线圈220和副线圈62磁对准时，便携式设备60可感应耦合到感应充电器200。 当电流流过主线圈220并因此产生联接副线圈62并在其中感生电流的磁通226时，便携式 设备60感应耦合到感应充电器200。当主线圈220和副线圈62对准且彼此磁接近使得联 接主线圈220和副线圈62的磁通226最大时，实现了最佳感应耦合。主线圈220和副线圈 62在物理上越接近(例如，副线圈62在主线圈220上方与之对准)，则线圈磁对准得越好 且感应耦合得越好(或更佳)，这又促成了对便携式电子设备60的电池(多个电池)更快 地充电。根据实施例，可通过主线圈磁体224和副线圈磁体64之间的相互作用来实现主线 圈220和副线圈62的磁对准。根据实施例，主线圈磁体224在感应充电器200内定向成使得具有第一极性(例如，北极)的磁极被定位成朝向顶构件212，且具有第二极性(例如，南 极)的磁极被定位成远离顶构件212(例如，朝向底构件214)。另外，副线圈磁体64在便携 式设备60内定向成使得具有第二极性(例如，南极)的磁极被定位成朝向感应充电器，该 感应充电器面对着便携式设备60的表面66，并且具有第一极性(例如，北极)的磁极被定 位成远离面对着表面66的感应充电器。当用外部磁场(例如，副线圈磁体64产生的磁场)作用于主线圈磁体224时，主线圈磁体224适于向主线圈220施加足够的力，以使主线圈220在内部隔间218内滑动。根 据实施例，主线圈磁体224附接到主线圈220 (例如，主线圈磁体224可安装在主线圈220 的中心开口内)，且副线圈磁体64附接到副线圈62 (例如，副线圈磁体64可安装在副线圈 62的中心开口内)。当便携式设备60放置在顶构件212的外表面211上时，磁体224、64 的相反磁极相互吸引。当便携式设备60放置在感应充电器200的外表面211上且感应充电器200的主 线圈磁体224被便携式设备60的副线圈磁体64吸引时，主线圈磁体224向主线圈220施 力，使主线圈220在内部隔间218内运动或滑动。主线圈磁体224在内部隔间218内使主 线圈220运动或滑动，使得感应充电器200的主线圈磁体224与副线圈62的副线圈磁体64 磁对准，从而对准主线圈220和副线圈62。当电流流过主线圈220且主线圈220和副线圈 62磁对准时，由流过主线圈220的电流产生的磁通226在便携式设备60的副线圈62内感 生电流。根据实施例，感生的副线圈电流流过便携式设备60的副线圈62和电池隔间(未 示出)之间的导电互连，且可用于对电池隔间内容纳的一个或多个电池充电。当主线圈220和副线圈62没有充分磁对准时，可能不能最佳地对便携式设备的电 池充电，或者根本不能对便携式设备的电池充电。各种实施例都提供了主线圈220和副线 圈62的磁对准，即使当便携式设备60最初放置在感应充电器200上的位置可能使得主线 圈220和副线圈62没有充分磁对准时。通过主线圈磁体224和副线圈磁体64的相互作用以 及主线圈220的可滑动性所能够实现的充分磁对准可以产生更好或更佳的感应耦合。特别 地，通过磁体224、64之间的相互作用以及主线圈220的可滑动性所能够实现的充分磁对准 与各种实施例中未包含这些特征的其它感应充电器相比，可产生更高的耦合能量(coupled power)，从而更快、更有效地充电。而且，与其它感应充电器相比，主线圈220和副线圈62 的更好或更佳的感应耦合可产生更低的损耗、更小的热耗散和被充电电池的更小温升。图3示出了图2中的可滑动主线圈220的简化俯视剖视图，其中可滑动主线圈220 位于根据示例性实施例的感应充电器200的线圈隔间218内。如上述参照图2所描述的，主 线圈220设置在感应充电器外壳210的内部隔间或线圈隔间218内。主线圈220设置在线 圈隔间218内，而线圈隔间218以这样的方式构造，即允许主线圈220在内部线圈隔间218 内作至少一个自由度的运动(例如，线性运动)和更优选地作二个自由度的运动(例如，平 面运动)，上述运动由箭头321示出。主线圈220以非静止的方式固定在线圈隔间218内。 具体地，虽然主线圈220并没有机械地或物理地固定或附接到顶构件、底构件214或侧壁 216，但感应充电器200的顶构件(例如，顶构件212，图2)、底构件214和外壳210的侧壁 216将主线圈220物理地固定在线圈隔间218内，从而允许主线圈220在内部线圈隔间218 内运动或滑动。更具体地，内部线圈隔间218具有第一侧向尺寸或长度371，而主线圈220 具有第二侧向尺寸或宽度373，宽度373小于内部隔间218的第一侧向尺寸或长度371，使得主线圈220可滑动地接合在内部线圈隔间218内。术语“可滑动地接合”，当它涉及主线 圈220和内部线圈隔间218之间的物理关系时意思是主线圈220以这样的方式与内部线圈 隔间218的至少一部分(例如，底构件214，其部分形成内部线圈隔间218)物理接触，即并 没有限制或阻止主线圈220在内部线圈隔间218内(例如，跨过底构件214)运动或滑动至 少一段不可忽略的距离(例如，底构件214的长度371的至少20%-50%的距离)。根据示 例性实施例，底构件214和主线圈220的下表面(例如，主线圈220与底构件214物理接触 的表面)均具有光滑表面，以使主线圈220能够在内部隔间218内容易地运动(或滑动)。根据示例性实施例，外壳210的内 部线圈隔间218大致是圆形的，但是在其它实施 例中它也可具有其它截面形状(例如，方形、矩形、椭圆形或其它形状)。内部线圈隔间218 由侧壁216限定，并且可具有在约35mm到约70mm范围内且通常为约50mm的长度(例如， 在大致圆形的实施例中是直径)371。根据实施例，主线圈220的宽度373是位于线圈隔间 218的长度371的约20%到50%的范围内，以允许主线圈220可滑动地接合在线圈隔间218 内。在其他实施例中，主线圈宽度373相对于线圈隔间长度371可比上述范围更宽或更窄。仍参照图2，内部线圈隔间218可具有在约5mm到约15mm范围内且通常为约IOmm 的内部高度270。在其他实施例中，线圈隔间218的长度371和/或内部高度270可比上述 给定范围更大或更小。根据示例性实施例，主线圈220可具有圆柱形或环形(doughnut)的 截面形状，但在其他实施例中主线圈220还可具有其它截面形状。根据实施例，主线圈220 可具有在约15mm到约40mm范围内且通常为约25mm的宽度373。根据实施例，主线圈220 可具有在约3mm到约IOmm范围内且通常为约5mm的线圈高度275 (图2)。在其他实施例 中，主线圈220的宽度373和/或高度275可比上述给定范围更大或更小。根据实施例，主 线圈220的高度275是在线圈隔间218的内部高度270的约50%到95%的范围内。在其 它实施例中，主线圈高度275相对于内部高度270可比上述范围更大或更小。根据示例性实施例，且如上所述，主线圈磁体224设置在外壳210的内部线圈隔间 218内并附接到主线圈220。根据特定实施例，主线圈磁体224可在主线圈220的孔(例如， 由内径377限定的区域)内附连到主线圈220，使主线圈磁体224的运动引起主线圈220的 运动。图4示出了根据示例性实施例的感应充电器400的简化俯视图和侧向剖视图，其 中感应充电器400包括与柔性缆线430电耦接的可滑动主线圈420。感应充电器400包括 具有顶构件412、底构件414和侧壁416的外壳410，顶构件412、底构件414和侧壁416 — 起限定了外壳410内部的线圈隔间418。感应充电器400还包括主线圈420和主线圈磁体 424，它们中的每一个都被容纳在内部线圈隔间418内。感应充电器400的外壳410的侧壁416包括使柔性缆线430穿过的通孔434，并且 通孔434还提供了柔性缆线430的应变释放。根据实施例，柔性缆线430在通孔434处进 入内部线圈隔间418并可在内部隔间418内盘绕并至少部分地围绕主线圈420。如参照图 2和图3所描述的，柔性缆线430在耦接点432处物理地固定到主线圈420，以便当主线圈 420关于内部线圈隔间418运动(或滑动)时允许柔性缆线430与主线圈420 —起运动。
柔性缆线430提供了用于从外部电源向主线圈420提供电流的装置。柔性缆线430 耦接在电力输入端(图4中未示出)和主线圈420之间。更具体地，柔性缆线430电耦接 到主线圈420的绕组，且适于向主线圈420的绕组提供电流。根据实施例，柔性缆线430是大致扁平的、带状缆线，该缆线包括至少两根用于向主线圈420的绕组提供电流的导线(例 如，正极导线和负极导线(或地线))。柔性缆线430允许向主线圈420传导电流，同时允许 主线圈420在来自柔性缆线430的最小化约束力下自由运动。根据 实施例，在内部线圈隔间418内，感应充电器400还包括突出部440。突出部 440设置在侧壁416和底构件414之间。特别地，突出部440的侧面相邻侧壁416设置，而 突出部440的底面则相邻底构件414设置。突出部440的高度小于线圈隔间418的高度， 从而由此在线圈隔间418内限制出主线圈420可运动或滑动的区域。突出部440可由降噪材料或软材料组成，以便当主线圈420运动或滑动(如本文 所描述)以及接触侧壁时可能另外产生的碰撞声或噪音最小。如所述，突出部440还在内 部线圈隔间418内限定了突出部440内的区域，主线圈420可在该区域内运动或滑动。突 出部440还限定突出部440之上的区域，柔性缆线430可占用在该区域内，从而减少了柔性 缆线430的结团，或当主线圈420与所附连的柔性缆线430 —起在内部线圈隔间418内运 动或滑动时减少了柔性缆线430对主线圈420的干扰。柔性缆线430也可由突出部440支 撑，从而将柔性缆线430保持在由耦接点432和通孔434限定的水平面内。根据实施例，突 出部440的内径在线圈隔间418内径(例如，内径371，图3)的约60%到90%的范围内。 在其它实施例中，突出部440的内径相对于线圈隔间418的内径可比以上范围更宽或更窄。图5示出了根据另一示例性实施例的感应充电器500的简化俯视图和侧向剖视 图，其中感应充电器500包括附连到线圈线轴550且与柔性扁平带状缆线530电耦接的可 运动主线圈520。感应充电器500包括具有顶构件512、底构件514和侧壁516的外壳510， 顶构件512、底构件514和侧壁516 —起限定了外壳510内部的线圈隔间518。感应充电器 500还包括主线圈520、主线圈磁体524和主线圈线轴550，它们中的每一个都被容纳在内部 线圈隔间518内。根据实施例，顶构件512、底构件514和侧壁516以非静止(例如，可滑动)方式将 线圈线轴550容纳在感应充电器500的外壳510内。主线圈520物理地固定到或附接到线 圈线轴550。例如，可用粘结剂或通过将主线圈520定位在线圈线轴550的中心柱上方，从而 将主线圈520附接到线圈线轴550，主线圈520还可构造成容纳主线圈磁体524。线圈线轴 550和主线圈520以非静止的方式容纳在外壳510内，使得线圈线轴550与主线圈520 (和 主线圈磁体524) —起可在内部线圈隔间518内四处运动或滑动。与图4所示实施例的突 出部440类似，线圈线轴550的下部提供了对缆线530的保护。具体地，当线圈线轴550和 主线圈520关于内部隔间518运动或滑动时，线圈线轴550的下部(而非主线圈520)可能 与侧壁516碰撞(或物理接触)。线圈线轴550的下部减小了缆线530被挤压或夹挤在主 线圈520和侧壁516之间的可能性，上述挤压或夹挤可能潜在地损坏缆线530，或者损坏缆 线530与主线圈520或外部电源之间的耦接点。根据实施例，线圈线轴550可以是塑料的，或者是由铁材料和/或能提高主线圈 520磁性质的其它材料构成。塑料的线圈线轴可用于保持主线圈520和主线圈磁体524，并 提供用于缆线530到主线圈520的线圈绕组的耦接点532。塑料的线圈线轴还可提供了光 滑表面，以利于主线圈线轴(与主线圈520 —起)在底构件514上方的运动或滑动。由铁 材料(或其它磁性材料)构成的线圈线轴可用于增强磁耦合。铁或其它磁性材料可用作线 圈线轴或结合在线圈线轴内，并且可以与塑料材料一起使用或代替塑料材料。
侧壁516包括位于线圈隔间518内部的部分517。根据实施例，降噪材料517设 置在侧壁516上。如参照图4的突出部440所描述得那样，设置在侧壁516上的降噪材料 517可 使主线圈520运动或滑动(如本文所述)以及与侧壁516接触时另外产生的碰撞噪
声最小。与图4示出的实施例相似，感应充电器500的外壳510的侧壁516包括使柔性缆 线530穿过的通孔534。柔性缆线530在通孔534处进入内部线圈隔间518，并在内部隔间 518内盘绕，并且围绕主线圈520。柔性缆线530在线圈耦接点532处物理地固定到主线圈 520的绕组(或导线)，以便当主线圈520和主线圈线轴550 —起关于内部线圈隔间518运 动(或滑动)时允许柔性缆线530与主线圈520和主线圈线轴550 —起运动。仍与图4示 出的实施例相似，柔性缆线530也可由线圈线轴5500支撑，从而将柔性缆线530保持在由 耦接点532和通孔534限定的水平面内。图6示出了根据又一示例性实施例的包括可运动主线圈620的感应充电器600的 简化俯视图。感应充电器600包括具有顶构件612、底构件614和侧壁616的外壳，预构件 612、底构件614和侧壁616 —起限定了外壳内部的隔间618。根据示例性实施例，内部隔间 618包括线圈隔间650和缆线隔间660，线圈隔间650例如可为大致圆形，缆线隔间660例 如可为大致椭圆形，且缆线隔间660从线圈隔间650延伸或突起。感应充电器600还包括主线圈620和主线圈磁体624，它们中的每一个都被容纳在 线圈隔间650内。主线圈620以这样的方式包含在感应充电器600的线圈隔间650内，即， 例如在主磁体624响应于可放置在感应充电器600上的便携式电子设备的副线圈磁体(未 示出)的磁性吸引而施力以使主线圈620运动时，允许主线圈620在线圈隔间650内运动 或滑动(例如，像通过箭头621所示那样)。根据实施例，感应充电器600还包括缆线630。缆线630在耦接点632处电耦接到 主线圈620的绕组，以便向主线圈620的绕组提供电流。根据实施例，缆线630可包括大致 扁平的、柔性带状缆线并包括至少两根导线。根据另一实施例，缆线630可包括弹簧状的盘 绕缆线，在主线圈运动或滑动以对准放置在感应充电器600上的便携式电子设备的副线圈 时，该缆线能伸展和挠曲。缆线630在位于外壳侧壁616中的通孔634处进入内部隔间618。根据实施例，通 孔可形成在缆线隔间660内的侧壁616中。根据特定实施例，通孔634在侧壁616中位于 点664处或在点664附近，其中缆线隔间660的半主轴(semi-major axis)或主半径与侧 壁616在点664处相交(例如，缆线隔间660的最远延伸部分)。缆线630进入内部隔间 618并延伸通过缆线隔间660到线圈隔间650，并可在线圈隔间650内盘绕或弯曲，且至少 部分地围绕主线圈620。缆线隔间660可提供缆线630运动和聚集的空间，从而使缆线对线 圈隔间650内主线圈620运动的干扰最小。图7是根据示例性实施例的感应充电器710和便携式电子设备720两者中实施的 感应充电电路700的部分的简化电路示意图。感应充电电路(或系统)700包括主侧或感应 充电器710以及副侧或便携式电子设备720。感应充电电路700还可包括感应充电器710 内的且与外部电源740和主线圈714都电耦接的电子模块712。电子模块712构造成接收 来自外部电源740的电力，并将该电力转换成具有适当频率和电压的电流以提供给主线圈 714。虽然电子模块712被示出为是在主侧或感应充电器710的内部，但应当理解，电子模块712也可被结合在感应充电器710和感应充电电路700的外部。主线圈714被示出为是 通过磁场或磁通730感应耦合到副线圈722。副线圈722耦接到第一电池端子725和第二 电池端子727。根据示例性实施例，副线圈722可通过充电控制电路(例如，整流器型电路 724)耦接到第一电池端子725。从主线圈714耦合到副线圈722的能量可通过副线圈722 被应用，以对耦接在第一电池端子725和第二电池端子727之间的电池(或多个电池)726 充电。图8示出了用于向感应充电器的主线圈提供电流的装置。更具体地，图8示出了 根据示例性实施例的感应充电器800的部分的内部，其中感应充电器800包括带有滑动触 头832、834的可滑动主线圈820，这些滑动触头都与主线圈820的绕组电耦接。如上所述， 可运动(或可滑动)主线圈使得在主线圈和便携式电子设备的副线圈之间能够形成更好或 更佳的感应耦合。为了产生磁通，必须向 主线圈供应电流。如参照图4-图6所述那样，与 感应充电器的主线圈电耦接的柔性、扁平带状缆线可用作向主线圈提供电流的装置。替代 性地并根据另一实施例，感应充电器800还可包括第一导电表面842和第二导电表面844， 它们中的每一个都耦接到感应充电器800的AC电力输入端(图8中未示出)，并都设置在 感应充电器800的内部线圈隔间(图8中未示出)内。第一导电表面842具有第一极性 (例如，正极)，而第二导电表面844具有第二极性(例如，负极或地)。为了向主线圈820 提供电流，可将电流提供到导电表面的第一个(例如，第一导电表面842)，并通过导电表面 中的第二个(例如，第二导电表面844)流出。更具体地，主线圈820通过滑动触头832、834 电耦接到导电表面842、844。第一触头832可电耦接到主线圈820并适于可滑动地接合第 一导电表面842 (例如，第一触头832适于沿着第一导电表面842运动或滑动不可忽略的距 离)。第二触头834可电耦接到主线圈820并适于可滑动地接合第二导电表面844 (例如， 第二触头834适于沿着第二导电表面844运动或滑动不可忽略的距离)。触头832、834沿 着导电表面842、844滑动，从而当主线圈820在感应充电器的内部隔间内运动(例如，如箭 头821所示)以使其自身与待充电的便携式电子设备的副线圈对准时，维持电连接和电流 流动。图9示出了在其内具有一个或多个独立和/或集成的根据示例性实施例的感应充 电器的汽车内部900。汽车内部900包括适于保持或存储车内物品的各种隔间和位置，其中 包括适合于根据各种实施例的集成和/或非集成(例如，独立的)感应充电器的各种隔间 和位置。例如，汽车内部900包括中控台存物盒910、第二中控台930、杯架950、座椅靠背 袋(图9中未示出)、顶置控制台(图9中未示出)、门内存储隔间(图9中未示出)、手套 盒(图9中未示出)和仪表板烟灰缸(图9中未示出)。根据各种实施例，具有之前参照 图1-图8讨论过的特征的用于对便携式电子设备进行无线充电的感应充电器可设置在汽 车内部900内的上述位置和/或其它位置中的一个或多个中。例如，许多汽车中常见的仪 表板烟灰缸可被集成的便携式电子设备的感应充电盒代替。根据示例性实施例，便携式电 子设备可例如通过侧面约束而保持就位，这在具有由制动、加速和转弯产生的横向力的汽 车环境下可能是需要的。根据另一实施例，感应充电器可作为非集成设备(例如，即插型设备)结合在汽 车内部900中。例如，图10示出了根据示例性实施例的“即插”型独立感应充电器1020的 特定示例性实施例的剖视侧视图，感应充电器1020可容纳在汽车中控台存物盒(例如，中控台存物盒910，图9)的内部隔间内。中控台存物盒910包括内部隔间1012和盖(例如， 盖970，图9，其在图10中未示出)。中控台存物盒910还包括被可移除地容纳在内部隔间 1012中的感应充电器盒1014。中控台存物盒910还包括设置在存物盒910壁内的电源插 座1030，例如，辅助电源插座或“APO”。电源插座1030被电耦接到汽车电源，并且被构造成 为向辅助设备(如便携式电子设备)和/或其它设备(如感应充电器1020)提供电能。感应充电器盒1014包括具有电力输入端1022的感应充电器1020。感应充电器 1020可通过电源线1024和插头1026电耦接到汽车电源。电源线插头1026可电耦接在感 应充电器输入端1022和感应充电器盒电源插座1030之间，以向感应充电器1020提供电 能。根据实施例，感应充电器1020包括可运动主线圈和相关的主线圈磁体，主线圈和 相关的主线圈磁体中的每一个都被容纳在感应充电器1020内部的线圈隔间内。感应充电 器还包括用于向主线圈绕组提供电流的装置。例如，感应充电器1020可包括与主线圈和感 应充电器输入端1022电耦接的柔性扁平带状缆线或盘绕缆线，如之前参照图4-图6所描 述的那样。替代性地，感应充电器1020可包括导电表面，并且可通过主线圈的滑动触头将 电流耦合到主线圈，如参照图8所述的那样。仍如上所述，感应充电器1020可用于对放置 在感应充电器上的便携式电子设备70的电池充电。
图11根据示例性实施例示出了包括多个可滑动主线圈1120、1122、1124的感应充 电系统1100的外部俯视图和俯视剖视图。感应充电系统1100包括具有表面1104、多个内 部隔间1170、1172、1174和电力输入端1106的外壳1102。根据实施例，侧壁1180可将多 个内部隔间1170、1172、1174彼此分开。主线圈1120、1122、1124被包含在外壳1102的线 圈隔间1170、1172、1174中。更具体地，第一主线圈1120被包含在第一线圈隔间1170中， 第二主线圈1122被包含在第二线圈隔间1172中，第三主线圈1122被包含在第三线圈隔 间1174中。虽然图11中示出了三个线圈隔间1170、1172、1174和三个主线圈1120,1122, 1124，但其它实施例也可包括两个线圈隔间和两个主线圈，或者包括多于三个的线圈隔间 和主线圈。主线圈1120、1122、1124中的每一个都电耦接到电力输入端1106。电力输入端 1106机械地耦接到外壳1102，并构造成连接到外部AC或DC电源且向电子模块提供电能， 该电子模块向主线圈1120、1122、1124提供(具有合适频率和电压的)电流。可通过如上 参照图4-图6所述那样被电耦接在每个主线圈1120、1122、1124之间的柔性的、扁平带状 或盘绕缆线(图11中未示出)，或者通过如参照图8所述那样的位于相应线圈隔间1170、 1172,1174的每一个中的导电表面(图11中未示出)和附接到主线圈1120、1122、1124 的滑动触头(图11中未示出)，将电流提供到主线圈1120、1122、1124中的每一个。主线 圈1120、1122、1124中的每一个都可用于对放置在感应充电器1100上的便携式电子设备 1150、1152、1154的电池充电。因此，图11的感应充电系统1100可用于同时对多个便携式 电子设备1150、1152、1154充电。虽然在之前的具体描述中提供了至少一个示例性实施例，但应当理解还存在大量 的变形。还应当理解，(一个或多个)示例性实施例仅是示例，并不意在以任何方式限制本 发明主题的范围、应用和构造。相反，上述具体描述将为本领域技术人员提供实施(一个或 多个)示例性实施例的方便的路线图。应当理解，在不偏离由所附权利要求书及其法律等同物阐明的本发明主题范围的情况下，可 对元件的功能和布置结构进行各种改变。
权利要求
一种感应充电器，包括具有内部隔间的外壳，其中所述内部隔间具有第一侧向尺寸；和设置在所述内部隔间内的主线圈，其中所述主线圈具有比所述第一侧向尺寸小的第二侧向尺寸，并且所述主线圈可滑动地接合在所述内部隔间内。
2.如权利要求1所述的感应充电器，进一步包括附接到所述主线圈的磁体，其中当所述磁体由外部磁场作用时，所述磁体适于向所述 主线圈施加足够的力，以使所述主线圈在所述内部隔间内滑动。
3.如权利要求2所述的感应充电器，其中，所述磁体在所述主线圈的中心开口内附接 到所述主线圈。
4.如权利要求1所述的感应充电器，进一步包括耦接到所述外壳并且适于接收来自外部电源的电流的电力输入端；和 用于将所述电流提供到所述主线圈的装置，其中所述用于提供电流的装置被耦接在所 述电力输入端和所述主线圈之间。
5.如权利要求4所述的感应充电器，其中，所述用于提供电流的装置包括电耦接到所 述主线圈的柔性缆线。
6.如权利要求5所述的感应充电器，其中，所述柔性缆线包括柔性扁平带状缆线。
7.如权利要求4所述的感应充电器，其中，所述用于提供电流的装置包括 第一导电表面，其电耦接到所述电力输入端并设置在所述内部隔间内； 第二导电表面，其电耦接到所述电力输入端并设置在所述内部隔间内；第一触头，其电耦接到所述主线圈并适于与所述第一导电表面可滑动地接合；和 第二触头，其电耦接到所述主线圈并适于与所述第二导电表面可滑动地接合。
8.如权利要求1所述的感应充电器，进一步包括线圈线轴，其设置在所述内部隔间内，其中所述主线圈设置在所述线圈线轴上。
9.一种感应充电系统，包括 感应充电器，其包括感应充电器基座，其包括外壳，且在所述外壳内部具有线圈隔间； 主线圈，其设置在并可滑动地接合在所述线圈隔间内；和 附接到所述主线圈上的第一磁体；和 便携式电子设备，其包括 副线圈；和第二磁体，其中所述第二磁体适于产生磁场，并且当所述第一磁体由所述磁场作用时， 所述第一磁体适于向所述主线圈施加足够的力，以使所述主线圈在所述线圈隔间内滑动。
10.一种便携式电子设备，包括设置在所述便携式电子设备内的感应线圈；和 设置在所述便携式电子设备内的线圈磁体。
全文摘要
本发明涉及用于便携式电子设备的感应充电器和感应充电系统。具体地，提供了一种用于为便携式电子设备进行无线充电的器件。该器件的一个实施例包括具有外壳的感应充电器，该外壳具有内部隔间，其中所述内部隔间具有第一侧向尺寸；和，设置在所述内部隔间内的主线圈。所述主线圈具有比所述第一侧向尺寸小的第二侧向尺寸，并且所述主线圈可滑动地接合在所述内部隔间内。
文档编号H02J17/00GK101867203SQ20101016437
公开日2010年10月20日 申请日期2010年4月15日 优先权日2009年4月15日
发明者M·F·马托卡, S·L·布策尔 申请人:通用汽车环球科技运作公司