用于电设备的感应接收器的制作方法

专利名称：用于电设备的感应接收器的制作方法
技术领域：
本发明有关于向电设备供电。特别地，本发明涉及适于感应接收电能的便携式电 设备。
背景技术：
移动通信设备，如计算机、移动电话和类似的设备，典型地由电池供电，即由通常 称为电池的可再充电电化学电池供电。为了给电池再充电，这样的设备通常配有用于连接 到设备上的电源插孔的充电器单元，电源插座通过导线连接与电池的端子接触。充电器本 身通常由插头箱组成，插头箱包含降压变压器和导线连接到连接插头的AC/DC变换器或整 流器。使用时，插头箱插入120伏或240伏的电网的插座，且将连接插头连接到设备。设备 与插头箱之间的电线拖曳并不美观。而且，勾住或猛拉拖曳的电线，会破坏电线和连接器， 甚至可能破坏插座或墙壁。此外，设备还会被拖到地面上。充电器笨重不便于携带。因此，大多数紧凑式便携设备如移动电话或类似设备的 用户不随身携带充电器，而更喜欢依赖于定期充电，或是夜间充电。通常用户的充电的次数 甚至更少。因此，当没有充电器可用时，在不方便的时候电池常常耗尽。已知的感应电池充电系统在授予Hui的第7，164，255号美国专利中进行了描述， 该专利通过引用结合在此。在Hui的系统中平面感应电池充电系统设计用于使电子设备再 充电。该系统包括具有充电表面的平面充电模块，在充电表面上放置需再充电的设备。至 少一个，优选一组，主级绕组在充电模块内和平行于充电表面，主级绕组将能量感应耦合到 需再充电的设备中的次级绕组。该发明还提供次级模块，其允许该系统与不具有次级绕组 的传统电子设备配合使用。Hui的系统提供了用于移动电话的感应充电平台。但是，除非需充电的设备具有一 体的次级绕组线圈，否则必须携带与该平台配合使用的笨重的次级模块。Hui的系统没有描 述任何用为传统设备提供次级绕组的便利设备。因此需要用于移动通信设备的便利电源，尤其是充电器，其可以方便地装配到传 统设备。

发明内容
本发明的目标是提供用于电设备的感应供电系统。根据第一实施例，本发明致力于提供用于电设备的供电系统，其包括导线连接到 电设备的次级电感，次级电感用于与硬连接到电源的主级电感感应耦合，其中次级电感整 合到电设备的配件中。在多个实施例中，电设备可以选自包括以下设备的组计算机、移动电话、媒体播 放器、PDA、Walkman 、便携式CD播放器、录音电话机、便携式DVD播放器和移动通信设备。 配件可以选自包括以下部件的组电设备的可移除外壳、用于运输电设备的手提箱、用于运 送电设备的皮带、手提手柄、时尚标签、装饰性垂饰、移动悬摆物、用于包裹电设备的表层、用于粘贴到电设备的粘贴物、背带夹、颈支撑圈和耳机单元。任选地，次级电感包括用于连接到电源插座的电连接器，从而次级电感可装配到 电设备。优选地，电连接器包括公母连接器，公母连接器包括用于与电源插孔连接的公插头 部分和用于连接到外部电源的母插座部分。在一些实施例中，电设备包括可移除电池组，电池组可通过触点连接到电设备，次 级电感包括用于连接到触点的电连接器。优选地，电设备进一步包括电化学电池，且次级电 感通过用于为电化学电池充电的整流器连接到电化学电池。任选地，配件包括用于连接到计算机的USB插头，从而电化学电池可选择地由取 自计算机的电能充电。典型地，USB插头导线连接到电设备的数据插孔，从而在计算机与移 动通信设备之间可进行数据交换。在优选实施例中，供电系统进一步包括具有外部耳机单元的音频设备，其中次级 电感整合到耳机单元中。典型地，外部耳机单元包括用于将主级电感感应耦合到次级电感 的感应元件。任选地，感应元件包括次级电感。次级电感可以包括耳机单元的至少一个扬 声器的音圈。可选地，次级电感包括至少一个导线回路。导线回路可以整合到用于支撑音 频设备的颈支撑圈中。可选地，至少一个导线的两端连接在一起以形成至少一个导线回路。 在本发明的另一实施例中，耳机单元包括具有铁磁芯的感应元件，铁磁芯延伸穿过次级电 感并进入耳机单元，用于有选择地与主级电感耦合。在本发明的又一实施例中，供电系统包括至少一个感应线圈，感应线圈可有选择地 连接到至少一个充电电路，当次级电感感应耦合到主级电感时，其通过整流器将感应线圈 连接到电池组，用于为电池组充电；可连接到电池组的至少一个驱动电路，其用于向感应线 圈提供变化的电势，从而感应线圈将电能转移到导线连接到外部电负载的外部电感。优选地， 电池组选自包括以下电池的组镍镉电池、镍金属氢化物电池、碱性电池、液流电池、可再充 电电化学电池和电容。任选地，供电系统包括当感应耦合时用于引导磁通量穿过感应线圈的 铁磁芯。典型地，驱动器包括用于将电池组以高频间歇连接到感应线圈的至少一个开关单元。任选地，供电系统额外地包括用于将电池组连接到用于充电目的的外部电源的插 孔。供电系统可以额外地包括用于将电池组导电连接到外部电负载的接头。本发明进一步的目标是提供包括感应线圈的计算机，感应线圈可有选择地连接 到至少一个充电电路，当次级电感感应耦合到主级电感时，其用于通过为电池组充电的整 流器将感应线圈连接到电池组；可连接到电池组的至少一个驱动电路，其用于向感应线圈 提供变化的电势，从而感应线圈将电能转移到导线连接到外部电负载的外部电感。优选地， 电池组配置为向计算机供电。本发明进一步的目标是提供包括至少一个感应线圈和至少一个可充电电池组的 感应充电器。充电器额外包括至少一个充电电路，当感应线圈感应耦合到主级线圈时，其 用于将感应线圈连接到电池组，主级线圈导线连接到为电池组充电的电源；及可连接到电 池组的至少一个驱动电路，其用于向感应线圈提供变化的电势，从而感应线圈可感应地耦 合到导线连接到电负载的次级线圈。


为了更好地理解本发明及展示如何实施本发明以纯示例的方式引用附图。
对详细附图的具体引用在于强调所示细节仅是以示例性的方式和以说明为目的 地讨论本发明的优选实施例，提供所示细节的目的是为了最有效和容易地理解本发明的原 理和概念方面的描述。在这方面，没有试图更详细地展示本发明的结构性细节，而是展示从 根本上理解本发明必需的结构性细节，结合附图的说明使以多种形式实施本发明对本领域 的技术人员是显而易见的。附图如下图1原理性说明根据本发明实施例的用于向计算机供电的感应供电设备；图2原理性说明根据本发明另一实施例的具有次级感应线圈的计算机，次级感应 线圈整合到计算机的底座中，用于通过靠近电源感应线圈为计算机供电；图3表示根据本发明又一实施例的便携式计算机的接头，其用于通过感应耦合或 传统的供电连接到电网电源；图4原理性说明根据本发明又一实施例的计算机手提箱，感应电能线圈内置在手 提箱的底座中；图5原理性说明计算机手提箱的另一实施例，其具有内置在把手中的感应电能线 圈；图6是原理性说明计算机手提箱的又一实施例，其具有内置在肩带中的感应电能 线圈；图7a和7b原理性说明根据本发明进一步的实施例的用于具有内置感应电能线圈 的便携式计算机的可装配手提把手；图8原理性说明根据本发明又一实施例的具有内置电能线圈的时尚标签附属装 置；图9a和9b原理性说明配有本发明另一实施例的计算机，其包括可收回次级感应 线圈附属装置；图10原理性说明用于本发明进一步的实施例的移动通信设备的感应充电器；图Ila和lib原理性说明根据本发明另一实施例的移动通信设备，其具有内置在 表层的感应充电器；图12a原理性说明根据本发明另一实施例的用于移动通信设备的自粘贴感应充 电器，移动通信设备附着到电池；图12b原理性说明图12a的自粘贴感应充电器如何用于为电池充电；图13原理性说明本发明另一实施例的感应充电器，其具有公母电源连接器；图14-14C原理性说明根据本发明进一步的实施例的保护外壳，其具有用于移动 通信设备的内置感应充电器；图15原理性说明具有内置在时尚标签中的感应充电器的移动通信设备；图16原理性说明用于具有整合数据连接器的移动通信设备的感应充电器；图17是根据本发明另一实施例的用于音频设备的充电器的主要元件的框图，充 电器整合到耳机单元中；图18a是根据本发明另一实施例的音频设备的原理图，其中扬声器的音圈导线连 接到音频设备的电池，并可感应耦合到主级电感；图18b是表示开关单元的主要元件的框图，开关单元用于将图18a的充电器连接 到音频设备；
图19a是用于音频设备的充电器的另一实施例的原理图，其中感应回路整合到耳 机单元的颈支架中；图19b是用于音频设备的充电器的又一实施例的原理图，其中通过连接整合到耳 机电缆中的接触端子形成感应回路；图19c是用于音频设备的充电器的实施例的示意图，其中感应线圈延伸穿过内部 次级线圈并进入用于与外部主级电感耦合的耳机单元；图20是用于为音频设备的内部电池充电的可行方法的流程图；图21a和21b原理性表示根据本发明的进一步的实施例的感应充电器分别在充电 和驱动模式下的框图；图22a是由主级线圈充电的感应充电器的另一实施例的示意图；图22b是图22a的感应充电器的示意图，其用于为导线连接到次级线圈的移动电 话充电；图23a是根据本发明的另一实施例的移动计算机的示意图，其通过一体感应线圈 由主级线圈供电；及图23b是由图23a的感应线圈充电的移动电话的示意图。
具体实施例方式参考图1，其表示用于便携式计算机12的供电装置10，其由通过连接线15导线连 接到便携式计算机的次级电感14组成，连接线典型地是双条纹多纤维绝缘线，如用于通过 变压器向便携式计算机供电。次级电感14实质上是能够靠近主级电感16的线圈，主级电感实际上是硬连线到 电网电源18的另一个线圈。因此主级线圈16和次级线圈14形成感应电能耦合20，允许将 电能提供给便携式计算机12。例如，主级线圈16可以安放在会议桌的桌面18上。通过以 该方式感应地供电，可以避免拖曳的导线，提供更整洁、安全或灵活的工作环境。可以认识到虽然再此描述的是用于为便携式计算机供电的系统，但是供电装置10 还可以应用于为其他电设备供电，如台式计算机、手持计算机、车载计算机或其他类似的设 备。供电设备10还可以由其他便携式系统使用，如手持DVD播放器、投影仪、手持电视、数 字像框或音响系统。如图2所示，在本发明的实施例中，次级线圈14可以与便携式计算机12结成一 体，内置在便携式计算机键盘下的底座中。例如，在工作面22中的主级线圈16a的上方固 定计算机12能够实现向计算机供电而不需要拖曳的导线。电能可以用于为电化学电池组 (电池)24再充电或者为便携式计算机12供电。如图3中所示，在本发明的另一实施例中，次级线圈14a可以通过接头26连接到 便携式计算机12，次级线圈14a设计为按该方式可选地供电，接头26插入设计用于连接次 级线圈14a的专用插孔28。专用插孔28与电源插孔30分离，提供电源插孔用于连接到由 变压器构成的类型的电源(未示出)，变压器插入通常提供的电能总线插座。专用接头26 和插孔28很用的与电源插孔30和接头(未示出)物理上互不相同以防止误连接。类似地， 感应和变压器插座28、30优选适当地粘贴标签，也许是字母I、T用于感应和变压器插座以 防止混淆。
但是，由于感应耦合的目的是避免和替代变压器耦合，因此在优选实施例中次级 线圈14a通过电源插孔30连接到便携式计算机12，电源插孔设计用于通过变压器类型的电 源耦合到总线。在该方式下，现有便携式计算机可以装配用于感应耦合的次级线圈14a。可选地，可以通过连接点向便携式计算机12提供电能，连接点设计用于耦合到电 池组外壳内的可再充电电化学电池组。次级线圈14a可以提供为一种导线上的充电座(puck)，其位于提供主级线圈16的 表面中的接入点的上方。然而，可选地，为了有用地提供更整洁的方案、消除拖曳的导线、重绕这些导线并 使连接更简单，如图4所示，次级线圈14b优选整合到具有额外功能的配件中。例如，其可 以内置在用于运送便携式计算机12的手提箱40的侧面或表层。在如图5所示的优选实施 例中，次级线圈14c内置在手提箱44的把手42中。如图6所示，在实施例中，次级线圈14b内置在柔软的手提箱48肩带46中，给予 用户更多的灵活性，因为计算机12可留在手提箱中，并放置于距主级线圈16所在的“供电 点”半径约80厘米的区域内。参考图7a和7b，表示了用于计算机12的可装配手提把手52。把手52通过皮带 54连接到计算机，并整合了通过电源插头56电连接到计算机的内置感应电能线圈14e，电 源插头插入计算机12的电源插孔30。在运送计算机12的同时，皮带54包围并支撑计算机12，如图7b所示。但是，如图 7a所示，当计算机12平放并在使用中时，加固皮带54打开，允许感应线圈14e耦合到位于 其半径范围内的主级线圈16。可选地，参考图8，感应电能线圈14可以隐藏在通过例如连接链64或相似物连接 到计算机12的时尚标签62中。因此将时尚标签对准到供电点，计算机就可以从主级线圈 16获取电能。在进一步的实施例中，可收回的次级感应线圈附属装置70可以装配到便携式计 算机12，如图9a和9b所示。次级感应线圈14f固定在安装于计算机12的底座上的舌状物 74中，当计算机12如图9a所示在使用中时，舌状物74可以伸长，从而次级感应线圈14f可 以与在其半径范围内的供电点I6耦合。当便携式计算机装起时，如图9b所示，舌状物74可以收回。优选地，次级感应线 圈附属装置70的厚度小于计算机12的足部13的高度。从而附属装置70不妨碍计算机12 沿桌面平放。参考图10，其表示用于为如移动电话、个人数字助理(PDA)、照相机和类似装置的 移动通信设备200的电池充电的感应充电器100，实际上很多移动设备包括所有这些功能。 充电器100包括典型地通过电源插孔220由连接线140导线连接到移动设备的次级线圈 120，连接线典型地是双条纹多纤维绝缘线，如用于通过变压器将电源电连接到移动通信设 备。次级线圈120可以靠近硬连接到电网电源的主级线圈10以形成感应电能耦合，从 而允许提供电能为移动通信设备200的电池240 (如图12a和12b所示)再充电。例如，主 级线圈10可以位于会议桌的桌面20中，从而允许对电话200进行再充电。通这种方式的 感应再充电，可以避免或至少最少化拖曳的电线。例如，次级线圈120可以提供为一种导线上的充电座122，其位于提供主级线圈10的表面中的接入点的上方。可选地，次级线圈120 可以内置在电话200的配件中。在过去在几年中，移动电话已经成为一种时尚产品，有多种时尚配件售出用于与 手机结合使用。这些配件包括替换电话外壳、保护套、皮带夹、有时称为移动挂件的装饰性 垂饰和类似的配件。这些配件中的一部分仅仅是装饰性的，另一部分实现附加功能，如为设 备提供额外的保护，或更便于携带设备的方式。本发明的次级线圈120可以整合到这些配 件中的任何一个。如图Ila所示，根据本发明的实施例次级线圈120可以内置在移动通信设备的外 壳或护套260a、260b中。如图lib所示，例如在位于工作面20中的接入点的主级线圈10 的上方放置移动通信设备，能够为充电器供电，因此为移动通信设备200的电池240充电不 需要拖曳的导线。充电器可以直接连接到电池的端子。可选地，充电器可以通过移动通信设备200 的电源插孔220连接到电池。根据本发明的另一实施例，如图12a所示，次级线圈120可以配有粘性表面122， 从而次级线圈120可以直接粘贴到移动通信设备200的电池240，与电池的端子导电接触。 当放置电池240形成次级线圈120与主级线圈10的感应耦合时，可以为电池240再充电。 如图12b所示，可以注意到在该实施例中，电池240由次级线圈120直接再充电，所以电池 240不需要为了充电连接到移动通信设备。参考图13，在进一步的实施例中，次级线圈120导线连接到包括公插头162和母 插座164的公母电源连接器160。公母电源连接器160的公插头162可以连接到移动通信 设备的电源插孔220，同时仍旧提供母插座164用于适配传统的传导充电器的插头40。使 用该实施例，用户可以在使用感应充电器100或传导型充电器之间进行选择为移动通信设 备200的电池240充电。虽然可以通过开关简化选择，但是优选电源连接器160自动配置 为当次级线圈120感应耦合到主级线圈10时选择感应充电器，当母插头164导电连接到电 源时选择传导供电。可选地，在图14a_14c所示的实施例中，次级线圈120可以内置在保护或时尚外壳 300中，外壳可以装配到移动通信设备200。次级线圈120典型地导线连接到外壳300中的 公母电源连接器160，公母电源连接器配置为与移动通信设备的电源插孔220连接。进一步的实施例在图15中表示，其中移动通信设备200具有隐藏在时尚标签400 中的次级线圈，时尚标签被称为“移动挂件”或类似的名称，并可以用额外的机械支撑420 直接插入电源插孔220，机械支撑在必要时可选地提供。因此本发明的感应充电器可以整合 到用于移动通信设备的时尚配件中。以类似的方式，次级线圈120可以隐藏在移动通信设 备的其他配件中，如皮带夹、颈绳、手带或类似的配件。根据又一实施例，参考图16，感应充电器700具有连接到移动通信设备200的数据 插孔280的数据通道。通向USB(通用串行总线)插头的USB电缆720导线连接到感应充 电器，感应充电器可以连接到例如计算机800的USB插孔820，因此提供移动通信设备200 与计算机800之间的数据链路。此外，USB连接器740可以从计算机800获取电能，因此可以用于供电以直接为移 动通信设备200的电池充电。如以上引用公母连接器的描述，充电器700可以配置为根据能量的可用性自动选择从USB连接器740或次级线圈120为电池充电。名称为“具有感应线圈的充电设备”、授予诺基亚公司的第7，180，265号美国专利 描述了用为小型便携式电子设备充电的感应充电设备。该专利中描述的充电器包括电池、 连接到电池的第一感应线圈和延伸穿过第一感应线圈的感应芯。感应芯具有从充电设备在 向外的方向延伸的部分，并适于通过延伸到第二感应线圈与便携式电子设备的第二感应线 圈可移除地耦合。第7，180，265号专利中描述的充电器实质上是充电挂钩，其上的电子设备可以由 支撑回路悬挂。挂钩耦合到第一感应线圈，并适于通过整合到支撑回路中的第二感应线圈 为电子设备充电。该专利请求保护的是提供一种方便的方法，以组织被充电的设备。但是， 对于一些应用不需要支撑带，而且如上所述，一般的要求是限制导线、皮带和电缆的数量。参考图17，通过示例的方式，框图表示根据本发明实施例的感应充电器1100的主 要元件，感应充电器用于为音频设备1200的内部电池1220充电。充电器1100包括通过整流器1240导线连接到音频设备1200的电池1220的次级 电感1140。感应元件1180整合到耳机单元1120中，用于将次级电感1140感应耦合到外部 主级电感1320。主级电感1320典型地通过驱动单元1310导线连接到电源1300。驱动单元1310 提供驱动主级电感1320必需的电子设备，例如提供高频振荡电压源的开关单元。充电器1100适于与音频设备1200共同使用，音频设备需要通过耳机电缆1122连 接的耳机，音频设备如电话、媒体播放器、个人数字助理(PDA)、Walkman 、便携式CD播放 器、便携式DVD播放器、移动通信设备和类似的设备。感应充电器1100的至少一部分整合到音频设备1200的耳机单元1120中是本 实施例的特定特征。该特征提供了相对于现有技术设备的优点，如相对于授予Hui的第 7，164，255号美国专利中描述的系统，其不利地需要整合在设备本身或专用适配器中的次 级绕组，而本发明的感应充电器1100适于用于为小型的音频设备充电。此外，因为本发明 的感应充电器1100整合到耳机单元1120中，所以音频设备本身的尺寸不会受增加的外围 元件的拖累，例如授予诺基亚公司的第7，180，265号美国专利描述中描述的支撑带。参考图18a，其是根据本发明另一实施例的用于音频设备2200的充电器2100的原 理图。在该实施例中，耳机单元2120包括整合到耳塞2124中的动圈式扬声器2122，耳塞通 过信号线2125连接到插头2126，插头用于通过耳机插孔2202连接到音频设备2200。动圈 式扬声器2122的音圈2140是从信号线2125接收电信号并将其转换为音频信号的变换器。音圈2140额外地配置为可耦合到外部主级电感2320，主级电感可以包裹在扩展 底座2322中。因此音圈2140可以用作感应充电器2100的次级电感1140 (图17)，通过信号 线2125向音频设备供电。可选地，耳机单元2120中的专用电源线可以通过整流器1240 (图 17)提供音圈2140与音频设备200的内部电池220之间的导电连接。图18b是开关单元2270的主要元件的框图，开关单元用于将图18a的充电器2100 连接到音频设备2200。提供开关单元2270以将音圈2140有选择地连接到音频设备2200。 开关单元2270可以是可装配到音频设备2200和耳机单元2120的独立单元。可选地，开关 单元2270可以整合到音频设备2200或耳机单元2120中。开关单元2270可以将音圈端子C连接到开关电路2272的音频信号输入端A或充电器输出端B。音频信号输入端A接收来自放大器2260的音频信号，该信号被传送给音圈 2140。充电器输出端B通过整流器被连接到电池2220，并可以在音圈2140耦合到主级电感 2320时用于为电池2220充电。任选地，开关电路2272可以由频率检测器2274控制，频率检测器配置和操作为检 测信号线上的高频电压波动。高频电压波动指示音圈2140耦合到工作的主级电感。因此， 当检测到这样的高频波动时，开关电路2272可以连接到用于为电池2220充电的充电器输 出端B。图19a-19c是表示用于音频设备3200、4200、5200的充电器3100、4100、5100的多 个实施例的原理图。参考图19a，耳机单元3120包括颈支架。在颈支架内是导线3142的感 应回路3140，导线缠绕为线圈并通过整流器1240 (图17)连接到音频设备3200的内部电池 1220 (图17)。感应回路3140配置为感应耦合到外部主级电感320。通过在挂钩3322悬挂 颈支架122可以方便地存放音频设备3200。在优选实施例中，挂钩3322由铁磁体材料制成，其延伸穿过主级线圈3320。当颈 支架3122用挂钩3322悬挂时，铁磁材料在颈支架3122内形成在主级线圈3320和感应回 路3140之间的共用感应芯3180。因此主级线圈3320和感应回路3140形成感应耦合，从 而电能可以感应地从主级线圈3320传送到感应回路3140，由此为音频设备3200的电池 1220 (图17)充电。可选地，感应耦合可以通过加入铁磁元件(图未示)改进，铁磁元件可以整合到颈 支架3122中并配置为与挂钩3322的铁磁感应芯3180耦合从而形成磁路。虽然在此描述了颈支架3122中的感应回路3140的示例，但是应当注意次级电感 可以包围在耳机单元的多个其他元件中。例如，次级感应线圈可以包围在耳机电缆内的专 用单元中。可选地，次级线圈可以整合到传声器外壳中，其通常包含在移动电话的耳机电缆 中。可选地，次级线圈可以整合到电缆收集单元，如压簧卷线器，其有时包含在耳机单元中 以便于存放。图19b原理性表示感应回路的可选实施例，其中表示根据本发明的另一实施例的 用于音频设备4200的充电器4100。该实施例的耳机单元4120包括听筒4122a和4122b，每 一个听筒通过各自的耳机电缆4124a、4124b连接到音频设备4200。嵌入耳机电缆4124的 感应导线束4140通过整流器1240 (图17)连接到音频设备4200的内部电池1220 (图17)。 在感应导线束4140的每一端的接触端子4142a和4142b通常位于听筒4122a、4122b的附 近，配置为导电连接感应导线束的每一端，因此构成感应回路。感应回路可以与外部主级线 圈(图未示)耦合，从而电能可以从主级线圈感应传送到感应回路。图19c是根据本发明又一实施例的用于音频设备5200的充电器5100的原理图。 音频设备5200通过整流器5240整合连接到内部电池5220的内部次级线圈5140。感应芯 5180穿过内部次级线圈5140延伸，并进入用于与主级电感5320耦合的耳机单元5120。主 级电感例如可以整合到用于悬挂音频设备5200的挂钩(未示出)。图20是根据本发明实施例的用于为音频设备的内部电池感应充电的方法的流程 图。该方法包括步骤步骤(a)提供整合在音频设备的耳机单元中的感应充电器，包括通过整流器连接 到电池的次级电感；
步骤(b)提供通过驱动器连接到电源的外部主级电感；步骤(c)将充电器的次级电感感应耦合到外部主级电感；及步骤(d)为主级电感提供可变电压。参考图21a和21b，其是与本发明的另一实施例的结合使用的感应充电器6100的 原理框图。感应充电器6100由感应线圈6120和可充电电池组6140组成，其通过充电电路 6160或可选地通过驱动电路6180相互连接。本发明的特定特征是感应充电器6100可以在 两种模式之间切换(a)如图21a所示的充电模式；及(b)如图21b所示的驱动模式。模式 选择器6170用于在这两种模式之间进行选择。具体参考图21a，其表示充电模式下的感应充电器6100，感应线圈6120耦合到优 选通过驱动单元6260连接到电源6240的外部主级感应线圈6220。模式选择器6170配置 为通过充电电路6160将感应线圈6120连接到电池组6140。在充电模式下，外部主级线圈6220产生振荡磁场。内部感应线圈6120接近外部 主级线圈6220安放，因此在主级线圈6220与内部感应线圈6120之间形成磁链，通过磁链 电能从外部主级线圈6220转移到内部感应线圈6120。通常，使从电池供电的电化学反应出 现逆反应需要直流，充电电路6160将感应线圈6129产生的交流转换为直流，从而允许电池 6140被再充电。参考图21b，其表示驱动模式下的感应充电器6100，其中感应线圈6120感应耦合 到导线连接到电负载6340的外部次级感应线圈6320。模式选择器6170配置为通过驱动电 路6180将感应线圈6120连接到电池组6140。在驱动模式下，提供电能的6140向驱动电路 6180供电，驱动电路提供变化的电势以驱动感应线圈6120。驱动电路6180典型地包括间 歇地将电池组6140连接到感应线圈6120的高频开关单元。感应线圈6120上的变化的电 势产生振荡的磁场。因此，靠近感应充电器6100的外部次级线圈6320可以感应地与感应 线圈6120耦合。导线连接到次级线圈6320的电负载6340可以从电池组6140获取电能。已知可再充电电池组的许多示例，其可以适于于与感应充电器6100的不同实施 例结合使用。可再充电电化学电池的示例包括镍镉电池、镍金属氢化物电池、碱性电池、液 流电池和类似的电池。其他的电能存储元件，如铅碱蓄电池、电容和超级电容也可以由感应 充电器6100充电。参考图22a和22b，其表示根据本发明另一实施例的示例性感应充电器7100。外 壳7110包含缠绕在铁磁芯7122周围的感应线圈7120，其通过控制箱7130连接到内部电 池组7140。控制箱包括用于驱动模式的驱动电路、用于充电模式的充电电路和模式选择器 (图未示)。在可选实施例(图未示)中，可以提供附加电路用于通过专用接头从电网或其 他外电源，如太阳能电池或类似设备，为电池组7140充电。还可以提供专用接头用于与外 部电负载导电连接并为其供电。图22a表示由感应电能出口 7200充电的感应充电器7100，其包括隐藏在如桌面、 厨房工作面、会议桌、或工作台的平台7280的如贴面塑料板、木板的表面层之后的主级线 圈7220。主级线圈7200通过驱动单元7260导线连接到电源7240，驱动单元提供驱动主级 线圈7120必需的电子设备。驱动电子设备可以包括例如提供高频振荡电压源的开关单元。由于感应电能出口 7200非常普遍，可以类似地认为设备可以硬连接到次级线圈 以从其感应地获得电能。具体地，通常通过连接线连接到外部充电器的移动电话、媒体播放器和类似的设备可以配备包括用于感应耦合到感应电能出口 7200的次级线圈的内部充电 电路。图22b显示了移动电话7300，其具有通过整流器(图未示)连接到其内部电源 7340的一体次级感应线圈7320。移动电话7300可以通过放置在感应电能出口 7200的上 方充电，如图22a所示，由此将设备的次级线圈7320与电能出口 7200的主级线圈感应地耦
口 O在电能出口 7200不可用的地方，通过将移动电话放置在感应充电器7100的上面 为其充电，如图7b所示。当感应充电器7100设置为驱动模式，移动电话次级线圈7320与 感应充电器7100的内部感应线圈7120感应耦合，并从其获取电能。根据图23a和23b所示的感应充电器的另一实施例，感应充电器8100整合到移动 计算机8000中。移动计算机8000具有用于从感应电能出口 8200为计算机供电的内置感 应线圈8120，如图23a所示。当耦合到主级线圈8220时，感应线圈8120可以为计算机供电 和/或为移动计算机的内部电池组8140充电。计算机8000的感应线圈8120可以额外地用于为外部设备充电，如具有内置次级 线圈8320的移动电话，如图8b所示。相似的用途已经由计算机8000构成，以使用专用电 缆并通过如USB端口的标准端口为如媒体播放器、移动电话、鼠标、蓝牙设备和类似设备的 外部设备充电。这样的优点在于不需要专业电缆。应当注意，除了再次所述的移动计算机之外，感应充电器可以整合到其他的主机， 如电车、发电机、应急灯或用于为电设备充电的类似设备。本发明的范围由权利要求定义，包括上述特征及其变化或修改的组合与子组合， 对于本领域的技术人员在阅读上述说明之后这是显而易见的。在权利要求中，词语“包括”及其变化，如包含，表示所列元件包含在内，但是不排 除其他元件。
1权利要求
用于电设备的供电系统，包括导线连接到所述电设备的次级电感，其用于与硬连接到电源的主级电感感应耦合，其中所述次级电感整合到所述电设备的配件中。
2.如权利要求1的供电系统，其中所述电设备选自包括以下设备的组计算机、移动电 话、媒体播放器、PDA、Walkmani 、便携式CD播放器、录音电话机、便携式DVD播放器和移动 通信设备。
3.如权利要求1的供电系统，其中所述次级电感包括用于连接到电源插孔的电连接 器，从而所述次级电感可装配到所述电设备。
4.如权利要求3的供电系统，所述电连接器是公母连接器，其包括用于与所述电源插 孔连接的公插头部分和用于连接到外部电源的母插座部分。
5.如权利要求1的供电系统，其中所述电设备包括可移除电池组，所述电池组通过触 点可连接到所述电设备，所述次级电感包括用于连接到所述触点的电连接器。
6.如权利要求1的供电系统，所述电设备进一步包括电化学电池，其中所述次级电感 通过整流器连接到所述电化学电池，用于为所述电化学电池充电。
7.如权利要求1的供电系统，其中所述配件选自包括以下部件的组所述电设备的可 移除外壳、用于运输所述电设备的手提箱、用于运送所述电设备的皮带、手提手柄、时尚标 签、装饰性垂饰、移动悬摆物、用于包裹所述电设备的表层、用于粘贴到所述电设备的粘贴 物、背带夹、颈支撑圈和耳机单元。
8.如权利要求1的供电系统，所述电设备进一步包括电化学电池，其中所述配件包括 用于连接到计算机的USB插头，从而所述电化学电池可选择地由取自所述计算机的电能充 H1^ ο
9.如权利要求8的供电系统，其中所述USB插头导线连接到所述电设备的数据插孔，从 而在所述计算机与所述移动通信设备之间可进行数据交换。
10.如权利要求1的供电系统，所述电设备进一步包括具有外部耳机单元的音频设备， 其中所述次级电感整合到所述耳机单元。
11.如权利要求10的供电系统，所述耳机单元包括至少一个用于将所述主级电感感应 耦合到所述次级电感的感应元件。
12.如权利要求11的供电系统，所述感应元件包括所述次级电感。
13.如权利要求11的供电系统，所述次级电感包括所述耳机单元的至少一个扬声器的 音圈。
14.如权利要求11的供电系统，次级电感包括至少一个导线回路。
15.如权利要求14的供电系统，其中所述至少一个导线回路整合到用于支撑音频设备 的颈支撑圈中。
16.如权利要求14的供电系统，其中至少一个导线的两端连接在一起以形成所述至少 一个导线回路。
17.如权利要求11的供电系统，其中所述感应元件包括穿过所述次级电感延伸并进入 所述耳机单元的铁磁芯，用于有选择地与所述主级电感耦合。
18.如权利要求1的供电系统，其中所述次级电感包括至少一个感应线圈，所述感应线 圈有选择地可连接到a.至少一个充电电路，其用于在所述次级电感感应耦合到所述主级电感时，将所述感应线圈通过整流器连接到所述电池组，用于为电池组充电；及b.可连接到所述电池组的至少一个驱动电路，其用于为所述感应线圈提供变化的电 势，从而所述感应线圈将电能转移到导线连接到外部电负载的外部电感。
19.如权利要求18的供电系统，其中所述电池组选自包括以下电池的组镍镉电池、镍 金属氢化物电池、碱性电池、液流电池、可再充电电化学电池和电容。
20.如权利要求18的供电系统，还包括感应耦合时用于引导磁通量穿过所述感应线圈 的铁磁芯。
21.如权利要求18的供电系统，其中所述驱动器包括用于将所述电池组以高频间歇连 接到所述感应线圈的至少一个开关单元。
22.如权利要求18的供电系统，还包括用于将所述电池组导电连接到用于充电目的的 外部电源的接头。
23.如权利要求18的供电系统，还包括用于将所述电池组导电连接到所述外部电负载 的接头。
24.—种计算机，其包括权利要求18的感应线圈。
25.如权利要求24的计算机，其中所述电池组为所述计算机供电。
26.—种感应充电器，其包括至少一个感应线圈和至少一个可充电电池，所述充电器还 包括a.至少一个充电电路，当所述感应线圈感应耦合到导线连接到电源的主级线圈时，其 用于将所述感应线圈连接到所述电池组，用于为所述电池组充电；及b.可连接到所述电池组的至少一个驱动电路，其用于为所述感应线圈提供变化的电 势，从而所述感应线圈可感应地耦合到导线连接到电负载的次级线圈。
全文摘要
用于电设备的供电系统，包括导线连接到电设备的次级电感，其用于与硬连接到电源的主级电感感应耦合。次级电感整合到电设备的配件中。
文档编号G06F1/26GK101971457SQ200880119775
公开日2011年2月9日 申请日期2008年10月12日 优先权日2007年10月9日
发明者奥拉·格林沃尔德, 约西·阿藏科, 阿米尔·本-沙洛姆, 阿里克·罗费 申请人:鲍尔马特有限公司