專利名稱：短距離無(wú)線電力通信用線圈諧振耦合器及包括其的短距離無(wú)線電力傳輸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及短距離無(wú)線電力通信用線圈諧振耦合器及包括其的短距離無(wú)線電力傳輸裝置。
背景技術(shù)：
通常，如手機(jī)、PDA、PMP、DMB終端、MP3或筆記本電腦的攜帶用裝置無(wú)法使用普通的家庭用電源，因此會(huì)安裝一次性電池或安裝可充放電的電池。此外，用于象這種攜帶用裝置的電池進(jìn)行充電的充電器，通常是利用端子供給方式，來(lái)接收從一般電源供給過(guò)來(lái)的電力，并通過(guò)電池的電源供給端子向電池組供給電力。但是，以這種端子供給方式供給電力時(shí)，在充電器與電池相互結(jié)合或分離時(shí)，因?yàn)閮蓚?cè)的端子具有相互不同的電位差而導(dǎo)致發(fā)生瞬間放電現(xiàn)象。因此會(huì)在兩側(cè)端子上逐漸堆積異物，由·此會(huì)存在發(fā)生火災(zāi)的隱患。此外，會(huì)存在因?yàn)槌睗穸鴮?dǎo)致的自然放電等而使充電器及電池的壽命及性能降低的問(wèn)題。為了解決如上所述的端子供給方式的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)出了無(wú)線充電器。根據(jù)這種以往技術(shù)的無(wú)線充電器，將內(nèi)載有需要充電的電池的終端放于無(wú)線充電器的一次線圈的上部時(shí)，會(huì)根據(jù)電池的二次線圈而充電。即，根據(jù)一次線圈中發(fā)生的磁場(chǎng)，在二次線圈中以感應(yīng)電力充電感應(yīng)的電力。但是，這種以往的無(wú)線充電器，只能在無(wú)線電力接收裝置非常接近充電器時(shí)才可以進(jìn)行充電動(dòng)作。為了解決這種問(wèn)題，開(kāi)發(fā)出短距離無(wú)線電力通信系統(tǒng)。其中，電磁波問(wèn)題較少的磁場(chǎng)共鳴型無(wú)線電力通信系統(tǒng)備受矚目。

發(fā)明內(nèi)容
(要解決的技術(shù)問(wèn)題)本發(fā)明涉及磁場(chǎng)共鳴型短距離無(wú)線電力通信，其目的在于提供短距離無(wú)線電力通信用線圈諧振耦合器及包括其的短距離無(wú)線電力傳輸裝置，提高無(wú)線電力傳輸效率，短距離無(wú)線電力接收裝置位于短距離無(wú)線電力傳輸裝置的任意方向上，都可以有效地進(jìn)行短距離無(wú)線電力通信。(解決問(wèn)題的手段)為了解決如上所述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的短距離無(wú)線電力通信用線圈諧振耦合器，可以包括第一線圈，垂直于第一軸而形成；第二線圈，垂直于第二軸而設(shè)置，且所述第二軸垂直于所述第一軸；第三線圈，垂直第三軸而設(shè)置，且所述第三軸分別垂直于所述第一軸及所述第二軸。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的一方案，所述第一線圈、所述第二線圈、所述第三線圈可以為相同形態(tài)的環(huán)形線圈。
根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的一方案，還可以包括磁場(chǎng)聚焦板，形成在與所述第一線圈同一平面上，并設(shè)置于所述第一線圈的內(nèi)側(cè)。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的一方案，所述磁場(chǎng)聚焦板，可以包括鐵氧體。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的一方案，所述磁場(chǎng)聚焦板，可以具有超材料結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的一方案，所述第一、第二及第三線圈的截面可以為正方形、圓形或橢圓形。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的短距離無(wú)線電力傳輸裝置，可以包括一次側(cè)鐵芯，包括短距離無(wú)線電力通信用線圈諧振耦合器；位置檢測(cè)部，檢測(cè)無(wú)線電力接收裝置的位置并發(fā)生位置信息；及傳輸控制部，以從所述位置檢測(cè)部接收的位置信息為基礎(chǔ)，控制所述一次側(cè)鐵芯。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的一方案，所述傳輸控制部，以所述位置信息中包括的 位置矢量信息為基礎(chǔ)，來(lái)控制對(duì)所述第一線圈至第三線圈中的至少一個(gè)發(fā)生電力信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的一方案，所述傳輸控制部，以所述位置信息中包括的位置矢量信息為基礎(chǔ)，來(lái)控制所述第一線圈至第三線圈中的至少一個(gè)進(jìn)行去耦。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的一方案，所述位置檢測(cè)部，通過(guò)所述第一線圈及所述第三線圈中的一個(gè)以上來(lái)發(fā)生脈沖信號(hào)，通過(guò)所述所述第一線圈及所述第三線圈中的一個(gè)以上來(lái)接收對(duì)于所述脈沖信號(hào)的應(yīng)答信號(hào)，分析其以生成所述位置檢測(cè)信息。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的一方案，所述位置檢測(cè)部，可以為超聲波傳感器。(發(fā)明的效果)根據(jù)具有如上所述構(gòu)成的本發(fā)明的一實(shí)施例，磁場(chǎng)共鳴型短距離無(wú)線電力通信中，無(wú)線電力接收裝置即使放置于任意方向上，都可以接收無(wú)線電力。此外，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，磁場(chǎng)共鳴型短距離無(wú)線電力通信中，可以提高能夠傳輸效率。


圖I是為了說(shuō)明與本發(fā)明的一實(shí)施例相關(guān)的磁場(chǎng)共鳴型無(wú)線電力充電系統(tǒng)的概念圖。圖2是本發(fā)明的一實(shí)施例的磁場(chǎng)共鳴型無(wú)線電力充電裝置的概略框圖。圖3是圖2的磁場(chǎng)共鳴型無(wú)線電力充電裝置的詳細(xì)框圖。圖4是圖2的磁場(chǎng)共鳴型無(wú)線電力充電裝置的一次側(cè)鐵芯的線圈諧振耦合器的斜視圖。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖對(duì)根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的短距離無(wú)線電力通信用線圈諧振耦合器及包括其的短距離無(wú)線電力傳輸裝置進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。本說(shuō)明書中，即使為不同的實(shí)施例，對(duì)于相同或類似的構(gòu)成賦予了相同或類似的參考號(hào)碼，其說(shuō)明以第一次說(shuō)明來(lái)替代。首先，參照?qǐng)DI對(duì)短距離無(wú)線電力通信系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單地說(shuō)明。圖I是為了說(shuō)明與本發(fā)明的一實(shí)施例相關(guān)的磁場(chǎng)共鳴型無(wú)線電力充電系統(tǒng)的概念圖。如圖所示，磁場(chǎng)共鳴型無(wú)線電力充電系統(tǒng)，可以由作為充電器的無(wú)線電力傳輸裝置A與無(wú)線電力接收裝置B構(gòu)成。共鳴是指，振動(dòng)系統(tǒng)周期性地接收具有與固有頻率相同頻率的外力，從而使振幅得到明顯的增加。這種共鳴中不僅包括力學(xué)性振動(dòng)，且還包括電氣性振動(dòng)，電氣性振動(dòng)時(shí)，稱之為諧振。根據(jù)電氣性諧振，相隔一定距離的多個(gè)振動(dòng)體以相同的頻率振動(dòng)時(shí)，所述多個(gè)振動(dòng)體會(huì)相互共鳴，此時(shí)，多個(gè)振動(dòng)體間的阻抗會(huì)減少。如上所述，利用電氣性共鳴原理，無(wú)線電力傳輸裝置A的一次側(cè)鐵芯中發(fā)送的電力信號(hào)，會(huì)通過(guò)根據(jù)電場(chǎng)或磁場(chǎng)的共鳴信號(hào)傳輸?shù)綗o(wú)線電力接收裝置B，接收這種電力信號(hào)的無(wú)線電力接收裝置B會(huì)整流所述電力信號(hào)向電池進(jìn)行充電，或起到使其他連接電子設(shè)備運(yùn)行的電源供給部的作用。下面，參照?qǐng)D2及圖3對(duì)這種涉及磁場(chǎng)共鳴型無(wú)線電力系統(tǒng)的無(wú)線電力充電裝置進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。圖2是本發(fā)明的一實(shí)施例的磁場(chǎng)共鳴型無(wú)線電力充電裝置的概略框圖。如圖所 不，本發(fā)明的一實(shí)施例的磁場(chǎng)共鳴型無(wú)線電力充電裝置，其構(gòu)成包括傳輸控制部20、一次側(cè)鐵芯30與位置傳感部40。所述一次側(cè)鐵芯30，接受傳輸控制部20的控制來(lái)發(fā)生共鳴信號(hào)，一次側(cè)鐵芯30可以包括包括有三個(gè)線圈的諧振耦合器100。圖4中會(huì)對(duì)此諧振耦合器100進(jìn)行更加詳細(xì)地說(shuō)明。位置檢測(cè)部40，是檢測(cè)無(wú)線電力接受裝置B的位置并發(fā)生位置信息的裝置。此處，位置檢測(cè)部40，可以為超聲波傳感器，也可以通過(guò)所述諧振耦合器發(fā)生脈沖信號(hào)時(shí)，接受與此對(duì)應(yīng)的應(yīng)答信號(hào)，利用此應(yīng)答信號(hào)的相位變化或延遲時(shí)間來(lái)生成所述位置信息。即，通過(guò)所述第一線圈及第三線圈中的一個(gè)以上來(lái)發(fā)生脈沖信號(hào)，通過(guò)所述第一線圈及第三線圈中的一個(gè)以上來(lái)接收對(duì)應(yīng)所述脈沖信號(hào)的應(yīng)答信號(hào)，并分析其來(lái)生成所述位置檢測(cè)信息。所述傳輸控制部20，以從所述位置檢測(cè)部40接收的位置信息為基礎(chǔ)，來(lái)控制所述一次側(cè)鐵芯。更詳細(xì)地說(shuō)明為，所述傳輸控制部20，以所述位置信息中包括的位置矢量信息為基礎(chǔ)，來(lái)控制對(duì)所述諧振耦合器100中包括的所述第一線圈至第三線圈中的至少一個(gè)發(fā)生電力信號(hào)。即，以所述位置信息中包括的位置矢量信息為基礎(chǔ)，對(duì)所述第一線圈至第三線圈中的至少一個(gè)發(fā)生電力信號(hào)時(shí)，會(huì)向所述無(wú)線電力接收裝置B側(cè)形成電磁場(chǎng)，由此可以更好地控制發(fā)生磁場(chǎng)共鳴。即，矢量信息包括X軸、Y軸及Z軸信息，傳輸控制部20，會(huì)控制使各軸對(duì)應(yīng)的線圈(第一線圈110、第二線圈120及第三線圈130)中發(fā)生的磁場(chǎng)進(jìn)行合成來(lái)形成對(duì)應(yīng)所述矢量信息的磁場(chǎng)。根據(jù)情況，以所述位置信息中包括的位置矢量信息為基礎(chǔ)，來(lái)控制所述第一線圈至第三線圈中的至少一個(gè)進(jìn)行去耦。下面，通過(guò)圖3對(duì)磁場(chǎng)共鳴型無(wú)線電力充電裝置的構(gòu)成進(jìn)行更加詳細(xì)地說(shuō)明。圖3是圖2的磁場(chǎng)共鳴型無(wú)線電力充電裝置的詳細(xì)框圖。如圖所示，本發(fā)明的一實(shí)施例的無(wú)線電力充電裝置B的傳輸控制部，其構(gòu)成包括主控制部21、輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊22、諧振轉(zhuǎn)換器23及接收信號(hào)處理模塊24。所述主控制部21，其作用在于，接收所述位置檢測(cè)部40中生成的位置信息并確認(rèn)，并且控制輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊22及諧振轉(zhuǎn)換器23來(lái)送出一次側(cè)鐵芯30共鳴電力信號(hào)。即，以接收信號(hào)處理模塊24處理的應(yīng)答信號(hào)為基礎(chǔ)，來(lái)決定要傳輸?shù)碾娏π盘?hào)，由此，控制所述輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊22并通過(guò)諧振轉(zhuǎn)換器，向一次側(cè)鐵芯30傳輸符合所述應(yīng)答信號(hào)的共鳴電力信號(hào)。輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊22，根據(jù)所述主控制部21的控制信號(hào)，起到控制后述的諧振轉(zhuǎn)換器23的動(dòng)作的作用。所述諧振轉(zhuǎn)換器23，根據(jù)輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊22的控制，生成用于發(fā)生要送出的電力信號(hào)的送出電源，供給到所述一次側(cè)鐵芯30。S卩，主控制部21向輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊22傳輸用于送出需求電力值的電力信號(hào)的電力控制信號(hào)時(shí)，所述輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊22會(huì)對(duì)應(yīng)傳輸?shù)碾娏刂菩盘?hào)控制諧振轉(zhuǎn)換器23的動(dòng)作，所述諧振轉(zhuǎn)換器23會(huì)根據(jù)輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊22的控制，向一次側(cè)鐵芯30施加需求電力值對(duì)應(yīng)的送出電源，由此來(lái)送出所需求強(qiáng)度的共鳴無(wú)線電力信號(hào)。此外，所述諧振轉(zhuǎn)換器23，根據(jù)輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊22的控制，初期，會(huì)通過(guò)一次側(cè)鐵芯30供給為了發(fā)生用于確認(rèn)無(wú)線電力接收裝置B的位置的脈沖信號(hào)電源。
接收信號(hào)處理模塊24，是用于處理從無(wú)線電力接收裝置傳輸過(guò)來(lái)的接收信號(hào)的模塊。即，初期接收根據(jù)脈沖信號(hào)的應(yīng)答信號(hào)，由此，起到確認(rèn)無(wú)線電力接收裝置為何物的功能，之后，傳輸共鳴無(wú)線電力信號(hào)中，從無(wú)線電力接收信號(hào)中接收充電狀態(tài)信號(hào)并處理接收信號(hào)，因此，主控制部21會(huì)控制輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊22來(lái)調(diào)節(jié)輸出共鳴電力信號(hào)。下面，參照?qǐng)D4對(duì)具有如上所述構(gòu)成的磁場(chǎng)共鳴型無(wú)線電力充電裝置的利用于一次側(cè)鐵芯的線圈諧振耦合器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。圖4是圖2的磁場(chǎng)共鳴型無(wú)線電力充電裝置的一次側(cè)鐵芯的線圈諧振耦合器的斜視圖。如圖所示，根據(jù)本發(fā)明的線圈諧振耦合器，可以包括第一線圈110，垂直于第一軸而形成；第二線圈120，垂直于第二軸而設(shè)置，且所述第二軸垂直于所述第一軸；第三線圈130，垂直第三軸而設(shè)置，且所述第三軸分別垂直于所述第一軸及所述第二軸；圓板形狀的磁場(chǎng)聚焦板140,以這些線圈的中心軸為中心；固定棒150,將所述磁場(chǎng)聚焦板140對(duì)于第二線圈120進(jìn)行固定。如圖所示，所述第一線圈110、所述第二線圈120及所述第三線圈130作為相同形態(tài)的環(huán)形線圈，分別向發(fā)生X軸、Y軸、Z軸發(fā)生磁束。通過(guò)這些的合成磁場(chǎng)，共鳴電力信號(hào)傳輸?shù)綗o(wú)線電力接收裝置B。此處,磁場(chǎng)聚焦板140是用于提高電力信號(hào)傳輸效率,所述磁場(chǎng)聚焦板140,可以包括鐵氧體。鐵氧體，是在900°C以下，融化穩(wěn)定的鐵芯立方晶體的鐵合金元素或雜質(zhì)的固溶體。作為鋼的金屬結(jié)構(gòu)上的術(shù)語(yǔ)，是以α鐵為基礎(chǔ)的固溶體，因此外觀上與純鐵相同，但也會(huì)根據(jù)固溶的元素的名稱，稱之為硅鐵氧體或硅鐵。用顯微鏡觀察端面時(shí)，溶有少量碳的鐵氧體的白部分與珍珠巖的黑部分相互混合而顯示。這種鐵氧體，在低頻到數(shù)百M(fèi)Hz的頻率范圍中具有高磁導(dǎo)率，因此在磁場(chǎng)共鳴型短距離電力傳輸中，可以提高電力傳輸效率。另一方面，所述磁場(chǎng)聚焦板140，可以具有超材料結(jié)構(gòu)。超材料是指，在通常的自然狀態(tài)下無(wú)法具備的，以人為的方法制造電磁性特性的物質(zhì)，是指具有負(fù)折射率的物質(zhì)。此超材料物質(zhì)的特征在于，因?yàn)榫哂胸?fù)折射率，光會(huì)以在普通物質(zhì)中折射的相反防線進(jìn)行折射。因?yàn)榫哂羞@種負(fù)折射率，因此可以集中磁束來(lái)提高傳輸效率。如圖所示，所述磁場(chǎng)聚焦板140，可以安置于與第一線圈110相同的平面上。所述固定棒150,作為將所述磁場(chǎng)聚焦板140對(duì)于第二線圈120進(jìn)行固定的構(gòu)建，優(yōu)選為，由不受磁場(chǎng)影響非導(dǎo)電物質(zhì)構(gòu)成。另一方面，具有所述環(huán)形態(tài)的第一、第二及第三線圈110、120、130的垂直截面可以為正方形、圓形或橢圓形。根據(jù)具有如上所述構(gòu)成的本發(fā)明的一實(shí)施例，磁場(chǎng)共鳴型短距離無(wú)線電力通信中，無(wú)線電力接收裝置即使放置于任意方向上，都可以接收無(wú)線電力。此外，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，磁場(chǎng)共鳴型短距離無(wú)線電力通信中，可以提高傳輸效率。如上所述的短距離無(wú)線電力通信用線圈諧振耦合器及包括其的短距離無(wú)線電力傳輸裝置并不限定于上述說(shuō)明的實(shí)施例的構(gòu)成與運(yùn)行方式。所述實(shí)施例可以由各實(shí)施例的全部或部分選擇性地組合來(lái)實(shí)現(xiàn)多種變形。產(chǎn)業(yè)上的可利用性根據(jù)本發(fā)明的短距離無(wú)線電力通信用線圈諧振耦合器及包括其的短距離無(wú)線電力傳輸裝置，因?yàn)榭梢岳脼槭謾C(jī)等無(wú)線通信設(shè)備及家電設(shè)備的電力供給裝置，因此具有 產(chǎn)業(yè)上的可利用性。
權(quán)利要求
1.一種短距離無(wú)線電力通信用線圈諧振耦合器，包括 第一線圈，垂直于第一軸而形成； 第二線圈，垂直于第二軸而設(shè)置，且所述第二軸垂直于所述第一軸 '及 第三線圈，垂直第三軸而設(shè)置，且所述第三軸分別垂直于所述第一軸及所述第二軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的短距離無(wú)線電力通信用線圈諧振耦合器，其特征在于，所述第一線圈、所述第二線圈、所述第三線圈為相同形態(tài)的環(huán)形線圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的短距離無(wú)線電力通信用線圈諧振耦合器，還包括 磁場(chǎng)聚焦板，形成在與所述第一線圈同一平面上，并設(shè)置于所述第一線圈的內(nèi)側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的短距離無(wú)線電力通信用線圈諧振耦合器，其特征在于，所述磁場(chǎng)聚焦板，包括鐵氧體。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的短距離無(wú)線電力通信用線圈諧振耦合器，其特征在于，所述磁場(chǎng)聚焦板，具有超材料結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的短距離無(wú)線電力通信用線圈諧振耦合器，其特征在于，所述第一、第二及第三線圈的截面為正方形、圓形或橢圓形。
7.—種短距離無(wú)線電力傳輸裝置，包括 一次側(cè)鐵芯，包括權(quán)利要求I至6中的任意一項(xiàng)所述的短距離無(wú)線電力通信用線圈諧振耦合器； 位置檢測(cè)部，檢測(cè)無(wú)線電力接收裝置的位置并發(fā)生位置信息；及 傳輸控制部，以從所述位置檢測(cè)部接收的位置信息為基礎(chǔ)，控制所述一次側(cè)鐵芯。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的短距離無(wú)線電力傳輸裝置，其特征在于，所述傳輸控制部，以所述位置信息中包括的位置矢量信息為基礎(chǔ)，來(lái)控制所述第一線圈至第三線圈中的至少一個(gè)進(jìn)行去耦。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的短距離無(wú)線電力傳輸裝置，其特征在于，所述傳輸控制部，以所述位置信息中包括的位置矢量信息為基礎(chǔ)，來(lái)控制對(duì)所述第一線圈至第三線圈中的至少一個(gè)發(fā)生電力信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的短距離無(wú)線電力傳輸裝置，其特征在于，所述位置檢測(cè)部，通過(guò)所述第一線圈及所述第三線圈中的一個(gè)以上來(lái)發(fā)生脈沖信號(hào)，通過(guò)所述第一線圈及所述第三線圈中的一個(gè)以上來(lái)接收對(duì)于所述脈沖信號(hào)的應(yīng)答信號(hào)，分析其來(lái)生成所述位置檢測(cè)信息。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的短距離無(wú)線電力傳輸裝置，其特征在于，所述位置檢測(cè)部，為超聲波傳感器。
全文摘要
本發(fā)明涉及短距離無(wú)線電力通信用線圈諧振耦合器及包括其的短距離無(wú)線電力傳輸裝置，包括第一線圈，垂直于第一軸而形成；第二線圈，垂直于第二軸而設(shè)置，且所述第二軸垂直于所述第一軸；第三線圈，垂直第三軸而設(shè)置，且所述第三軸分別垂直于所述第一軸及所述第二軸。
文檔編號(hào)H02J7/00GK102906964SQ201180025427
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2011年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者鞠潤(rùn)相 申請(qǐng)人:翰林Postech株式會(huì)社