无线供电装置的制造方法_2

文档序号:9219277阅读:来源:国知局
次级线圈被构造为当放置于合适的电磁场中时,生成电力。尽管所绘示的实施例利用感应技术来无线地将电力传输至无线装置,供电装置10可以替代地(或额外地)使用其他形式的无线电力传输。
[0050]在这个绘示的实施例中,供电装置10包括通常呈矩形的外壳12。外壳12的尺寸、形状和构造可以根据不同应用而改变。在外壳12内安装了多个电力出端口 16,用以向有线装置提供电力。电力出端口 16可以是容纳传统USB插头并根据可应用的USB标准提供电力的传统的USB端口。这使得供电装置10基本上可以向任何能通过传统USB端口充电的有线装置提供电力。电力输出端口 16的数量和类型可以基于由供电装置10供电的装置的数量和类型,根据不同的应用而改变。例如,端口的类型可以改变,以使得供电装置向与USB标准不兼容的装置供电。在绘示的实施例中,将电力出端口 16设置在外壳的端壁,在与所述端壁相对的端壁中,电源线19进入外壳12。然而,电力出端口可以设置于外壳12周围的基本任意位置上。
[0051]在绘示的实施例中,无线电力传输器14安装在外壳12中并设置于顶面24之下。这使得无线装置可以放置在外壳12的顶部以无线地接收电力。尽管在绘示的实施例中,夕卜壳12的顶面24是平面的,可以使顶面成形为与预期的无线装置的形状对应。例如,无线装置D的底面和外壳12的顶面24可以具有相对应的轮廓,以使得无线装置D配合(nestwith)外壳12的顶面24。如上所述,本实施例的无线电力传输器14是初级线圈20。初级线圈20的尺寸、形状和构造可以根据不同应用而改变。例如,初级线圈20的直径、线圈20中的金属线的圈数和用于形成线圈20的金属线的尺寸可以基于特殊应用而改变。如果希望,可以在外壳12中,例如在初级线圈20的中央,放置磁铁(未示出),以帮助初级线圈20与无线装置D中的次级线圈22对齐。磁铁(未示出)也可以帮助将无线装置D保持在外壳12上的适当位置。
[0052]图4针对供电装置10的备选实施例,在供电装置10中,一个或多个无线电力传输器14可选择性地连接至电源适配器13。在这个实施例中,提供了多个电力出端口 16,用于向有线装置提供电力,并且提供了多个无线传输器端口 18,用于选择性地附接可分离的无线电力传输器14。与图3的实施例相同,电力出端口 16可以是容纳传统USB插头并根据可应用的USB标准提供电力的传统USB端口。这使得供电装置10基本上可以向任何能通过传统USB端口充电的有线装置提供电力。尽管这个实施例包括电力出端口 16,在一些实施例中可以去除这些端口,以使得供电装置10被构造为仅无线地提供电力。无线传输器端口 18基本上可以是任何能选择性地容纳可分离的无线电力传输器的端口。如所希望的,无线传输器端口 18的数量和类型可以根据不同应用而改变。
[0053]尽管可分离的无线电力传输器的设计和构造可以改变,但参照图6描述了一种实施例。所绘示的实施例的可分离的传输器14通常包括插头28、连接器部分30和线圈组件32。插头28基本上可以是适合于选择性地将可分离的传输器电性连接至电源适配器13的任何插头28。为了防止连接至错误的端口,插头28可以与用于电力出端口 16的插头不同。在此实施例中,连接器部分30可以包括在插头28和初级线圈20之间延伸的柔性导线34。柔性导线34使得无线电力传输器14可以折叠到电源适配器上,以减小尺寸,例如,在存放期间(见图5)。柔性导线基本上可以是任何柔性的、可折叠的或其他可调节的结构,用于将插头28电性连接至初级线圈20。例如,柔性导线34可以仅仅是一对金属线或者可以是柔性电路板基底上的一组更复杂的走线。连接器部分30可以用柔性材料包覆成型,柔性材料保护连接器部分30,同时还允许高度的柔性。
[0054]绘示的实施例的线圈组件32通常包括线圈20、磁铁26以及外膜(overmold) 36。在一个实施例中,线圈20是利兹线的螺旋环绕的线圈。线圈20的尺寸、形状和构造可以部分基于要传输的电力的量,根据不同的应用而改变。例如,线圈20的直径、线圈20中的金属线的圈数以及用于形成线圈20的金属线的尺寸可以基于特定的应用而改变。如果希望,线圈组件32可以包括磁铁26。磁铁26可以放置于线圈20的中央并可提供一种帮助线圈20与远程装置中的次级线圈22对准的方式。磁铁26也可以帮助将线圈组件32保持在折叠的构造,用于存放(见图5)。线圈组件32可以出于保护及/或美学原因而进行包覆成型。线圈组件32可以备选地被收容在基本任何适合的外壳中。可以使外膜或外壳33的轮廓在形状上与预期的无线装置相对应。这可以帮助提供初级线圈20和次级线圈22之间准确的对准,并且可以帮助将无线装置D保持在线圈组件32上合适的位置。
[0055]图7中显示了备选可分离无线电力传输器14。在这个实施例中,可分离的无线电力传输器14基本上与图6所示的实施例相同,除了它是被屏蔽的。如所示的,屏蔽件38设置于线圈组件32中,位于线圈20之下。屏蔽件38使得放置在传输器14的顶部的无线装置D在接收电力的同时,可以减小电磁干扰及可能由杂散电磁场线产生的其它问题。屏蔽件的尺寸、形状和构造可以如所希望的根据不同应用而改变。例如,屏蔽材料、屏蔽材料的直径以及屏蔽材料的厚度可以改变以提供成本和屏蔽性能之间所希望的平衡。
[0056]在图6和图7中所示的实施例中,供电电路(未示出)包括在外壳12中。备选地,供电电路的部分可以结合至可分离的无线电力传输器14。例如,如果希望,直流/直流(DC/DC)整流器、微控制器、驱动器或开关电路可以集成至可分离的无线电力传输器14中,而不是在电源适配器13的外壳12中。在一个实施例中,无线传输器端口可以自AC/DC整流器向无线电力传输器14提供高的直流干线输出,且无线电力传输器可以包括DC/DC转换器、微控制器(带有集成的或分开的驱动器)以及开关电路。由于每个都可以用适当的电路组件来设计,而不是依赖于多通道组件,因此,这个方式可以在自可分离的无线电力传输器14获得的供电特征方面提供更多的变化。
[0057]图8显示了供电装置10的另一备选实施例。在这个实施例中,供电装置10通常包括集成的无线电力传输器14,用于选择性地附接无线电力传输器14的多个无线传输器端口 18,以及用于向有线装置供电的多个电力出端口 16。集成的无线电力传输器14使至少一个无线装置在不需要附接可分离无线电力传输器的情况下,接收电力。然而,如果希望无线地为一个以上的无线装置充电,可以如所希望地,将额外的可分离的无线电力传输器连接至电源适配器13。在这个实施例中,供电装置10可以包括多个不同的电力出端口 16。不同的电力出端口 16可以提供不同的电量,以使得供电装置可以用至更广范围的有线装置。为了促进有线装置的正确附接,不同的电力出端口 16可以具有用于不同电量的不同插头构造。例如,在所绘示的实施例中,电力出端口 16可以包括两个传统的USB端口 40、一个圆形端口 42以及一个梯形端口 44。
[0058]图9显示了图8的供电装置10,其带有被构造成用于更大的无线装置(例如膝上型电脑L)的备选可分离的无线电力传输器14。在这个实施例中,可分离无线电力传输器14基本上与图6的可分离无线电力传输器14相同,除了它包括更长的连接器部分30以及收容线圈组件32的更大的支撑面31。这个实施例的支撑面31被构造为向在较小的支撑上可能会摇晃的装置提供一个宽的支撑。在这个实施例中,线圈20(连同任何所希望的磁铁或屏蔽件)设置在相对薄、矩形的支撑面31内。支撑面31可以包覆成型至线圈上,或线圈20可以被插入到预制的支撑面中的腔室内。尽管图9显示了位于支撑的中央的单个初级线圈20,初级线圈20的数量和位置可以根据不同的应用而改变。
[0059]图10是适于向图3的供电装置提供电力的电路的图解表示。供电装置10包括交流/直流(AC/DC)整流器60,用于将从交流电源接收到的交流电转换为直流电。供电装置10也包括双通道DC/DC降压转换器62,用于将AC/DC整流器60的直流输出转换至所希望的电平。双通道转换器62包括两个不同的输出-一个用于电力输出端口 16,以及一个用于无线电力传输器14。在需要额外的直流电力电平的应用中,DC/DC降压转换器可以包括多通道DC/DC降压转换器或多个降压转换器。供电装置10也包括微控制器64和开关电路66。微控制器64被编程为控制开关电路66,以生成用于线圈20的合适的交流电。在本实施例中,微控制器64也控制双通道转换器62的操作。例如,微控制器64可以向双通道转换器62发送控制信号,规定向开关电路66提供的直流电的电平。微控制器64可以基于自无线装置接收的信号来确定合适的直流电电平。通过反射阻抗或者通过分开的通信系统,例如分开的电感耦合、红外通信、WiFi通信、蓝牙通信或其他通信体系,这些信号可以自无线装置传送至供电装置10。微控制器64基本上可以采用各种各样的感应供电控制算法中的任何一种。在一些实施例中,微控制器64可以基于来自可携式装置D的反馈,改变应用至线圈20的电力的一个或多个特征。例如,微控制器64可以调整谐振电路(例如线圈和电容器的组合)的谐振频率、开关电路66的操作频率、应用至线圈20的干线电压、或者应用至线圈20的电力的工作周期,以影响感应地传送至可携式装置D的电力的效率或量。已知多种用于控制感应供电装置的操作的技术和设备。例如,微控制器可以被编程为根据多种控制算法之一操作,所述控制算法揭露于Kuennen等人的美国专利6,825,620,其名称为 “Inductively Coupled Ballast Circuit” ( “ 电感親合镇流器电路”),公布于 2004 年11月30日;Baarman的美国专利7,212,414的适应性感应供电装置,其名称为“AdaptiveInductive Power Supply” (适应性感应供电装置),公布于2007年5月I日;Baarman的美国序列号10/689,148的带通信的感应供电装置,其名称为“Adaptive Inductive PowerSupply with Communicat1n” (带通信的适应性感应供电装置),申请于2003年10月20日;Baarman的美国序列号11/855,710的无线地为锂离子电池充电的感应供电装置,名称为“System and Method for Charging a Battery”(用于为电池充电的系统和方法),申请于2007年9月14日;Baarman等人的美国序列号为11/965,085的带有装置识别的感应供电装置,名称为“ Inductive Power Supply with Device Identif icat1n”(带有装置识别的感应供电装置),申请于2007年12月27日;或者Baarman的美国序列号61/019,411的带有工作周期控制的感应供电装置,其名称为“Inductive Power Supply with Duty CycleControl” (带有工作周期控制的感应供电装置),申请于2008年I月7日——这些都整体通过引用结合于此。
[0060]尽管示意图仅显示了单个电力出端口 16,但是电力出端口 16的数量可以增加到所需的数量。例如,为了实现图3的供电装置10,供电装置10可以包括四个电力输出端口16。
[0061]为了揭露的目的,图10也显示了靠近电源适配器13放置的无线电子装置D。无线电子装置D通常包括无线电力接收器80、AC/DC整流器70、微控制器74、电池76以及负载78。这个实施例的无线电力接收器80可以是次级线圈22。次级线圈22被构造成自供电装置10中的初级线圈20感应地接收电力。在绘示的实施例中,次级线圈20是金属线的阶梯绕组、螺旋卷绕线圈。次级线圈22的尺寸、形状和构造可以选择为对应于初级线圈20的特征。尽管此实施例的无线电力接收器80是线圈,但是无线装置可以包括其他形式的无线电力接收器。次级线圈22
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