沿装置的环的无线功率接收线圈的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年12月23日递交的美国专利申请no.14/580,616的权益，该申请通过引用被结合于此。

本公开通常涉及用于无线充电的技术。具体地，本公开涉及在装置的环中形成的无线功率接收线圈。

背景技术：

基本的无线充电系统可以包括无线功率发送器单元(ptu)和无线功率接收单元(pru)。例如，ptu可以包括发送(tx)线圈，并且pru可以包括接收(rx)线圈。磁共振无线充电可以采用tx线圈和tx线圈之间的磁耦合。随着可穿戴计算装置越来越流行，与传统有线充电系统相反或甚至除了传统有线充电系统之外，无线充电系统可以被实现为可穿戴装置的充电系统。然而，在许多情境中，可穿戴计算装置在外形和尺寸上的变化使得找到用来嵌入无线功率rx线圈的平坦表面是具有挑战性的。

附图说明

图1是用来向具有嵌入在装置的环中的rx线圈的pru提供功率的ptu的框图；

图2是具有嵌入式无线rx线圈的装置的透视图的图示；

图3是具有嵌入式无线rx线圈和断点的装置的透视图和近视图的图示；

图4是具有嵌入式无线rx线圈和柔性部分的装置的透视图和近视图的图示；

图5是具有嵌入式无线rx线圈和可折叠部分的装置的侧视图的图示；

图6是具有嵌入式无线rx线圈的装置的正视图和近视图的图示；

图7是具有嵌入式无线rx线圈和用来闭合环的可连接部分的装置的透视图和近视图的图示；以及

图8是用于形成无线充电的装置的方法的流程图。

贯穿本公开和附图使用相同的标号以参照相同的组件和特征。100系列的标号指的是在图1中最初发现的特征；200系列的标号指的是在图2中最初发现的特征；等等。

具体实施方式

本公开通常涉及用于在具有环状外形的计算装置中嵌入无线功率接收(rx)线圈的技术。例如，可穿戴计算装置可以包括具有各种传感器的手环。在这种情形中，无线功率rx线圈被嵌入环中，其中该rx线圈的每一匝沿着该环的整个长度。更具体地，第一匝将沿着该环的整个长度，并且连接到沿着该环的整个长度的第二匝等等。本文描述的技术可以提高无线充电的效率，这是由于无线rx线圈相比于无线rx线圈不沿着环的整个长度的情况可能相对更大。

在一些情况下，本文讨论的技术可以使用无线充电标准协议来实现，例如于2014年5月7日由无线电力联盟(a4wp)版本1.1.2.1提供的规范。无线功率rx线圈可以是功率接收单元(pru)中的组件，而无线功率tx线圈可以是功率发送单元(ptu)中的组件，如下文更详细讨论的。

图1是向具有嵌入在装置的环中的rx线圈的pru提供功率的ptu的框图。如箭头110所示，ptu102可以通过谐振器106、108之间的磁感应耦合而耦合到pru104。谐振器106在本文中可以被称为ptu102的tx线圈106。谐振器108在本文中可以被称为pru104的rx线圈108。

如上文所讨论的，rx线圈108以及下文讨论的其他组件可以被嵌入如112处所示的具有环的装置中。装置112可以是例如智能手表、智能手环、智能项链、智能眼镜等等的可穿戴装置。在下文参照图2至图7讨论装置112的不同实现方式。如下文将详细地说明和讨论的，装置112的环可以是该装置112的外形的结果。在一些情况下，例如在可穿戴计算眼镜中，该环可以作为连接眼镜杆的末端的结果而形成。在任何情况下，装置112包括嵌入在环内的rx线圈108，使得该rx线圈108的每一匝可以沿着该环的整个长度。

pru104可以包括控制器114，该控制器114被配置用来检测rx线圈108处接收到的由tx线圈106和rx线圈108之间的电感耦合而产生的电流。在一些情况下，该控制器114可以被配置用来发起指示该rx线圈108的谐振频率的无线数据广播。如下面更详细讨论的，装置112的环的长度可以由于该环的柔性部分、该环的可移除部分、该环的可折叠部分等等而变化。随着环长度的变化，与该rx线圈108相关联的谐振频率也可能改变。因此，pru104可以包括无线数据传输组件，该无线数据传输组件广播指示部分地基于可变的长度的rx线圈108的谐振频率的数据信号。

在一些情况下，无线数据传输组件可以是蓝牙低功耗(ble)模块116。在一些情况下，无线数据传输组件可以被集成为控制器114和负载调制电路118的操作，其中数据传输可以由负载调制中的模式指示。

此外，负载调制可以通过pru104的直流到直流(dc2dc)转换器120来实现。该dc2dc转换器120是被配置用来在从匹配网络整流器122接收到电压之后将直流(dc)从一个电压电平转换到另一电压电平的电气电路。如图1所示，该dc2dc转换器120向电池124或另一电流/功率消耗组件提供dc输出。dc2dc转换器120可以转换作为tx线圈106和rx线圈108的电感耦合的结果而接收的dc。为了执行调制，控制器114可以引导dc2dc转换器120改变转换，使得负载由ptu102调制并且负载可由ptu102检测。在其他示例中，控制器114可以将dc2dc转换器128打开和关闭，使得在ptu102处可检测负载调制。在这个示例中，通过关闭dc2dc转换器120，调制负载通过比当dc2dc转换器正常运行时观察到的正常负载更低的负载来实现。本文所述的技术预计无线广播的其它示例，例如通过激活分流电阻而实现的负载。在任何情况下，由于装置112的环的长度变化而引起的rx线圈108的变化的谐振频率可以在ptu102处接收到无线数据广播信号之后，在ptu102处被补偿。

ptu102可以包括被配置为与ble模块116进行通信的ble模块126。ptu102还可以包括电流传感器128、控制器130、功率放大器132、dc2dc转换器134、振荡器136、和匹配网络138。电感耦合110可以导致由ptu102的电流传感器128检测到的初始负载的变化。该电流传感器128可以是安培表、电压表、或被配置为感测由于ptu102和其他对象(例如pru104)之间的电感耦合而发生的负载变化的任何其它仪表。电流传感器128可以向ptu102的控制器130提供负载变化的指示。控制器130可以开启被配置用来从dc2dc转换器134接收直流(dc)并且放大和振荡该电流的功率放大器132。振荡器136可以振荡以给定频率提供的功率，并且可以使用匹配网络138来匹配被提供给ptu102的谐振器106的经放大的振荡。

图1的框图不意在指示装置110将会包括图1中示出的所有组件。此外，如下面更详细描述的，只要装置110可以形成为具有沿环的长度嵌入的rx线圈108的环，该装置110或可以根据具体实现方式的细节包括未在图1中示出的任何数量的其他组件。

图2是具有嵌入式无线rx线圈的装置的透视图的图示。在该示例中，图1中的装置112是具有rx线圈(例如图1的pru104的rx线圈108)的可无线充电的手环200。rx线圈108可以连接到集成电路202。集成电路202可以包括pru(例如图1的pru104)中的一个或多个组件。如图2所示，rx线圈108的每一匝都沿可无线充电的手环200的环的整个长度延伸。例如，在204处所示的rx线圈108的第一匝沿着可无线充电的手环200的环的长度，并且连接到206处所示的rx线圈108的第二匝。图1的装置112的其他示例可以被实现。

图3是具有嵌入式无线rx线圈和断点的装置的透视图和近视图的图示。在该示例中，通常在200处所示的可无线充电的手环可以包括可拆卸部分302。如近视图304所示，可拆卸部分302可包括可以在接收器308处被接收的可拆卸连接器306。在某些情况下，接收器308可以是在可无线充电的手环200的横截面中所定义的孔。在一些情况下，可拆卸连接器306可以被实现为磁感应组件，其中可拆卸连接器306磁性地附接到接收器308。在任何情况下，当在接收器308处接收到可拆卸连接器306时，与rx线圈108相关联的电路是完整的，并且可以从ptu(例如图1的ptu)接收无线功率。该实现方式可以例如通过打开可拆卸部分使得可无线充电的手环200能够从用户的手臂移除。

图4是具有嵌入式无线rx线圈和柔性部分的装置的透视图和近视图的图示。如以上参照图1讨论的，装置112可以具有由柔性材料的至少一部分构成的环。在这种情况下，可无线充电的手环200可以包括具有柔性部分402的rx线圈108。如rx线圈108的柔性部分402的近视图404所示，rx线圈108的匝可以在曲折中形成。柔性部分402的其它构造(例如圆形构造、盘绕构造等等)可以被实现。这种实现方式可以例如通过拉伸柔性部分402使得可无线充电的手环200能够从用户的手臂移除。

图5是具有嵌入式无线rx线圈和可折叠部分的装置的侧视图的图示。在该示例中，图1的装置112是具有rx线圈(例如图1的pru104的rx线圈108)的可无线充电的智能手表500。可无线充电的智能手表500的环可以包括通常由虚线框502指示的可折叠部分。在该示例中，rx线圈108在可折叠部分502处是可折叠的。这种实现方式可以例如通过展开可折叠部分502使得可无线充电的智能手表500能够从用户的手臂移除。此外，如504处所示，可无线充电的智能手表500的带可以包括可移除部分。在这种情况下，可移除部分504可以通过可拆卸的连接器和接收器(例如，图3的可拆卸连接器306和接收器308)连接。在一些情况下，可无线充电的智能手表500可以由非磁性材料形成，使得该材料不会干扰rx线圈108的无线充电。

图6是具有嵌入式无线rx线圈的装置的正视图和近视图的图示。在该示例中，图1的装置112是具有rx线圈(例如，图1的pru104的rx线圈108)的可无线充电的项链602。rx线圈108可以连接到集成电路604。该集成电路604可以包括pru(例如图1的pru104)中的一个或多个组件。如近视图606所示，rx线圈108的每一匝可以沿可无线充电的项链602的环的整个长度而延伸。尽管未在图6示出，类似于图3和图5，可无线充电的项链602可以在该可无线充电的项链602的珠饰608之间包括一个或多个可移除部分或可拆卸连接器。这种实现方式可以例如通过拆卸可拆卸连接器使得可无线充电的项链602能够从用户的颈部移除。

图7是具有嵌入式无线rx线圈和用来闭合环的可连接部分的装置的透视图和近视图的图示。尽管图1的装置112的示例可以被配置为以环的形式被穿戴，但如图7的可无线充电的智能眼镜702所示的，装置112还可以包括可以被形成为用于无线充电的环的装置。在该示例中，图1的装置112是具有rx线圈(例如图1的pru104的rx线圈108)的可无线充电的智能眼镜702。该rx线圈108可以被连接到集成电路702。该集成电路702可以包括pru(例如图1的pru104)中的一个或多个组件。

环可以通过将杆704和706连接在一起而形成，如圈708所示。如近视图710所示，rx线圈108的每一匝可以沿可无线充电的智能眼镜702的环的整个长度而延伸。杆704和706可以包括如虚线圈712所示的可拆卸连接器和接收器，例如图3的可拆卸连接器306和接收器308。

本文所描述的图1的装置112的实现方式可以提供提升无线充电效率的可能性。通过将rx线圈108集成为装置112结构中的环的一部分，相比如果rx线圈108被放置在每一匝不沿着环的整个长度的表面上的情况，形成了更大的感应区域。当被放置在例如图1的ptu102的充电线圈上时，较大的区域可以使得较大的磁通量能够被耦合到rx线圈108。此外，与ptu102相距较远的磁通量或具有增加的“z”高度的磁通量可以被耦合到rx线圈108，并且与ptu102相关联的一些杂散场可以被耦合到rx线圈108。

图8是用于形成无线充电装置的方法的流程图。方法800可以包括在框802处形成具有环的装置。如以上关于图8所讨论的，该装置不一定需要以环的形式形成，但是在某些配置中可以被形成为具有环。在框804处，无线功率接收线圈围绕环的整个长度被放置。无线功率接收线圈的每一匝都沿着该环的整个长度。

在一些情况下，该方法可以包括嵌入用来广播数据信号的无线数据传输组件。如上文关于图1所讨论的，无线数据传输组件可以是ble模块，或者可以通过pru(诸如图1的pru104)的各种组件利用负载调制来实现。

在一些情况下，环的长度可以形成为是可变的。广播数据信号包括部分地基于无线功率接收线圈的可变长度来指示无线功率接收单元的谐振频率的数据。

在一些情况下，形成该装置包括可扩展材料的至少一部分。在这种情况下，形成无线功率接收线圈包括形成嵌入在该装置的可扩展材料的部分内的可扩展部分。

在一些情况下，形成该装置包括形成可拆卸部分。在这种情况下，形成无线功率接收线圈包括形成嵌入在无线功率接收线圈的可拆卸部分内的可拆卸部分。

在一些情况下，形成该装置包括形成可折叠部分。在这种情况下，形成无线功率接收线圈包括形成嵌入在装置的可折叠部分内的可折叠部分。

在一些情况下，方法800还包括形成用于解开装置的可拆卸连接器。在这种情况下，可拆卸连接器包括导电连接器，当该导电连接器彼此附接时，闭合无线功率接收线圈的电气电路。

此外，在一些情况下，方法800包括上述情况的任何组合。例如，该装置和线圈可以由可扩展部分、可折叠部分、可拆卸连接器和接收器、或以上各项的任何组合而形成。

并非在本文中所描述和所示出的全部组件、特征、结构、特性等等都需要被包括在具体的一个或多个方面中。如果说明书声明组件、特征、结构、或特性“可能”、“能”、“可以”或“能够”被包括，例如，不要求该特定组件、特征、结构、或特性被包括。如果说明书或权利要求书涉及“一个”或“一”元件，则并不意味着仅仅存在一个元件。如果说明书或权利要求书涉及“附加的”元件，则不排除存在多于一个附加元件。

示例1包括用于无线充电的设备。该设备包括以环的形式形成的装置和围绕该环的整个长度布置的无线功率接收线圈。该无线功率接收线圈的每一匝都沿着环的整个长度。

示例1可以包括以下所描述的情况和情境的任何组合。在一些情况下，该设备包括用来广播数据信号的无线数据传输组件。环的长度基于装置的特性是可变的。广播数据信号可以包括部分地基于无线功率接收线圈的可变长度来指示无线功率接收线圈的谐振频率的数据。

在一些情况下，该装置包括可扩展材料的至少一部分。无线功率接收线圈可以包括嵌入在装置的可扩展材料的部分内的可扩展部分。

在一些情况下，该装置包括可拆卸部分。无线功率接收线圈可以包括嵌入在无线功率接收线圈的可拆卸部分内的可拆卸部分。

在一些情况下，该装置包括可折叠部分。无线功率接收线圈可以包括嵌入在装置的可折叠部分内的可折叠部分。

在一些情况下，该设备可以包括用于解开装置的可拆卸连接器。可拆卸连接器包括导电连接器，当该导电连接器彼此附接时，闭合无线功率接收线圈的电气电路。

示例2包括形成用于无线充电的装置的方法。该方法可以包括形成具有环的装置，并且嵌入围绕环的整个长度布置的无线功率接收线圈。无线功率接收线圈的每一匝沿着环的整个长度。

示例2可以包括以下所描述的情况和情境的任何组合。在一些情况下，该方法包括在装置内嵌入用来广播数据信号的无线数据传输组件。环的长度可以基于装置的特性而变化。广播数据信号可以包括部分地基于无线功率接收线圈的可变长度来指示无线功率接收单元的谐振频率的数据。

在一些情况下，形成该装置包括形成可扩展材料的至少一部分。形成无线功率接收线圈可以包括形成嵌入在该装置的可扩展材料的部分内的可扩展部分。

在一些情况下，形成该装置包括形成可拆卸部分。形成无线功率接收线圈包括形成嵌入在无线功率接收线圈的可拆卸部分内的可拆卸部分。

在一些情况下，形成该装置包括形成可折叠部分。形成无线功率接收线圈包括形成嵌入在装置的可折叠部分内的可折叠部分。

在一些情况下，该方法可以包括形成用于解开装置的可拆卸连接器。该可拆卸连接器包括导电连接器，当该导电连接器彼此附接时，闭合无线功率接收线圈的电气电路。

示例3包括用于无线充电的系统。该系统包括以环的形式形成的可穿戴计算装置和围绕该环的整个长度布置的无线功率接收线圈。无线功率接收线圈的每一匝都沿着该环的整个长度。

示例3可以包括以下描述的情况和情境的任何组合。在一些情况下，该系统包括用来广播数据信号的无线数据传输组件。环的长度基于可穿戴计算装置的特性是可变的。广播数据信号可以包括部分地基于无线功率接收线圈的可变长度来指示无线功率接收线圈的谐振频率的数据。

在一些情况下，可穿戴计算装置包括可扩展材料的至少一部分。无线功率接收线圈可以包括嵌入在可穿戴计算装置的可扩展材料的部分内的可扩展部分。

在一些情况下，可穿戴计算装置包括可拆卸部分。无线功率接收线圈可以包括嵌入在无线功率接收线圈的可拆卸部分内的可拆卸部分。

在一些情况下，可穿戴计算装置包括可折叠部分。无线功率接收线圈可以包括嵌入在可穿戴计算装置的可折叠部分内的可折叠部分。

在一些情况下，该系统可以包括用于解开可穿戴计算装置的可拆卸连接器。该可拆卸连接器包括导电连接器，当该导电连接器彼此附接时，闭合无线功率接收线圈的电气电路。

示例4包括用于无线充电的设备。该设备包括以环的形式形成的装置，以及围绕该环的整个长度布置的用于无线功率接收的装置。用于无线功率接收的装置的每一匝都沿着环的整个长度。

示例4可以包括下述情况和情境的任何组合。在一些情况下，该设备包括用来广播数据信号的无线数据传输组件。环的长度基于装置的特性是可变的。广播数据信号可以包括部分地基于用于无线功率接收的装置的可变长度来指示用于无线功率接收的装置的谐振频率的数据。

在一些情况下，该装置包括可扩展材料的至少一部分。用于无线功率接收的装置可以包括嵌入在装置的可扩展材料的部分内的可扩展部分。

在一些情况下，该装置包括可拆卸部分。用于无线功率接收的装置可以包括嵌入在用于无线功率接收的装置的可拆卸部分内的可拆卸部分。

在一些情况下，该装置包括可折叠部分。用于无线功率接收的装置可以包括嵌入在装置的可折叠部分内的可折叠部分。

在一些情况下，设备可以包括用来解开装置的可拆卸连接器。可拆卸连接器包括导电连接器，当该导电连接器彼此附接时，闭合用于无线功率接收的装置的电气电路。

示例5包括形成用于无线充电的装置的方法。该方法可以包括形成具有环的装置，以及嵌入围绕环的整个长度布置的用于无线功率接收的装置。用于无线功率接收的装置的每一匝都沿着该环的整个长度。

示例5可以包括以下描述的情况和情境的任何组合。在一些情况下，该方法包括在装置内嵌入用来广播数据信号的无线数据传输组件。该环的长度可以基于装置的特性而变化。广播数据信号可以包括部分地基于用于无线功率接收的装置的可变长度指示无线功率接收单元的谐振频率的数据。

在一些情况下，形成该装置包括形成可扩展材料的至少一部分。形成用于无线功率接收的装置可以包括形成嵌入在装置的可扩展材料的部分内的可扩展部分。

在一些情况下，形成装置包括形成可拆卸部分。形成用于无线功率接收的装置包括形成嵌入在用于无线功率接收的装置的可拆卸部分内的可拆卸部分。

在一些情况下，形成装置包括形成可折叠部分。形成用于无线功率接收的装置包括形成嵌入在装置的可折叠部分内的可折叠部分。

在一些情况下，该方法可以包括形成用于解开装置的可拆卸连接器。可拆卸连接器包括导电连接器，当该导电连接器彼此附接时，闭合用于无线功率接收的装置的电气电路。

要注意的是，虽然已经参考具体实现方式描述了一些方面，但是根据某些方面的其他实现方式也是可能的。此外，电路元件的安排和/或顺序或附图中所示出和/或本文所描述的其他特征不需要以所示出和所描述的具体方式来安排。根据一些方面，许多其它的安排是可能的。

在图中所示的每个系统中，在某些情况下，元件可以各自具有相同的参考标号或不同的参考标号，以表明所表示的元件可以是不同的和/或类似的。然而，元件可以具有足够的灵活性以具有不同的实现方式并且与本文所示出或所描述的一些或全部系统共同工作。附图中所示的各种元件可以是相同的或不同的。哪一个被称为第一元件以及哪一个被称为第二元件是任意的。

将理解的是，上文提及的示例中的细节可以在一个或多个方面的任何地方使用。例如，上述计算装置的所有可选的特征也可以相对于本文描述的方法或计算机可读介质中的任一个而实现。此外，尽管本文可能已经使用流程图和/或状态图来描述各方面，但是技术不限于这些图或本文中相应的描述。例如，流程不需要移动通过每个所示的框或状态或者按如本文所示出和所描述的完全相同的顺序移动。

本技术不限于本文列出的具体的细节。实际上，受益于本公开的本领域技术人员将理解：可以在本技术的范围内做出来自前述说明书和附图的许多其它变化。因此，包括对其的任何修改的下述权利要求书定义了本技术的范围。