一种无线充电装置的制作方法

1.本技术涉及电子设备的技术领域，具体是涉及一种无线充电装置。


背景技术：

2.随着电子设备的不断普及，电子设备已经成为人们日常生活中不可或缺的社交、娱乐工具，人们对于电子设备的要求也越来越高。电子设备也由传统的有线充电逐渐朝着无线充电的方向发展。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供了一种无线充电装置，包括充电组件、第一驱动组件和第二驱动组件，充电组件设置成能够以非接触的方式对电子设备进行无线充电，第一驱动组件设置成能够驱动充电组件绕第一方向转动，第二驱动组件设置成能够驱动充电组件绕与第一方向相交的第二方向转动，以使得充电组件所在第一参考平面与电子设备所在第二参考平面之间形成的夹角小于或者等于角度阈值；其中，第一方向和第二方向平行于第一参考平面。
4.本技术的有益效果是：本技术提供的无线充电装置可以对电子设备进行隔空充电，以在充电的过程中仍允许用户手持使用电子设备，并可以通过第一驱动组件和第二驱动组件分别驱动充电组件绕两个相交的方向转动，以调节充电组件与电子设备之间的平行度，使得充电组件在用户使用电子设备的过程中也能够尽可能地与电子设备平行，进而保证无线充电的效率。
附图说明
5.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
6.图1是本技术提供的无线充电系统一实施例的交互示意图；
7.图2是本技术提供的无线充电装置一实施例的结构示意图；
8.图3是图2中无线充电装置一视角的结构示意图；
9.图4是图2中无线充电装置另一视角的结构示意图；
10.图5是图2中无线充电装置另一视角的结构示意图；
11.图6是图2中第二连接件一实施例的结构示意图；
12.图7是本技术提供的无线充电装置另一实施例的结构示意图；
13.图8是图7中无线充电装置一视角的结构示意图；
14.图9是图7中第三连接件一实施例的结构示意图；
15.图10是本技术提供的无线充电装置又一实施例的原理结构示意图。
具体实施方式
16.下面结合附图和实施例，对本技术作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本技术，但不对本技术的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本技术的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
17.本技术中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本技术所描述的实施例可以与其他实施例相结合。
18.参阅图1，图1是本技术提供的无线充电系统一实施例的交互示意图。
19.本技术中，电子设备10可以是手机、笔记本电脑、平板电脑、可穿戴设备等便携装置，也可以是电池、移动电源等储能装置。其中，本技术以电子设备10为手机为例进行示例性的说明。
20.结合图1，本技术所述的无线充电系统可以包括电子设备10和无线充电装置20，无线充电装置20设置成能够对电子设备10进行无线充电。其中，上述无线充电可以基于电磁感应、磁共振、无线电波、超声波、聚焦光线等技术中的任意一种或其组合，相应的技术原理为本领域的技术人员所熟知，在此不再赘述。
21.在一些实施方式中，例如基于电磁感应，电子设备10一般内置有接收线圈，无线充电装置20一般内置有发射线圈，发射线圈可以与接收线圈耦合，进而实现上述无线充电。其中，受制于发射线圈与接收线圈之间的耦合度，电子设备10与无线充电装置20之间的相对距离、相对夹角等参数一般受到较为严苛的要求。为此，电子设备10一般放置在无线充电装置20上，也即是接触式无线充电，以最大化上述无线充电的效率。然而，这样会在一定程度上限制用户使用电子设备10。
22.在其他一些实施方式中，例如基于磁共振，电子设备10一般内置有接收磁振器，无线充电装置20一般内置有发射磁振器，发射磁振器同样可以与接收磁振器耦合，进而实现上述无线充电。不同的是：相较于电磁感应，基于磁共振的无线充电，由于线圈上一般还串联或者并联有电容等电子元器件，以形成磁振器，使得磁振器的振荡频率可调节，进而使得相应的发射、接收磁振器能够在同一特定频率上共振，以实现更长传输距离、更高效的充电。本技术的发明人在长期的研究中发现：基于磁共振，通过合理地设计磁振器的线圈、电容及其连接关系等参数，可以实现传输距离为7cm以上的无线充电。显然，这样有利于突破基于电磁感应的无线充电对传输距离的限制，进而实现远距离的隔空充电，也即是非接触式无线充电，以满足用户“边充电边玩耍”的使用需求。
23.基于上述的相关描述，并结合图3，无线充电装置20可以对电子设备10进行隔空充电，以在充电的过程中仍允许用户手持使用电子设备10。其中，本技术以基于磁共振的无线充电为例进行示例性的说明。
24.一般地，结合图1，电子设备10可以设置有接收磁振器11、电池12和充电控制电路13，三者彼此耦接，并可以均内置于电子设备10。其中，接收磁振器11设置成能够感应无线充电装置20形成的磁场，也即是形成耦合，以将磁能转换为电能，电池12设置成存储上述电能，充电控制电路13设置成能够对上述电能的传输进行控制。如此设置，接收磁振器11所接收到的电能经过充电控制电路13的变换及控制后存入电池12内，以实现上述无线充电。
25.共同参阅图2至图5，图2是本技术提供的无线充电装置一实施例的结构示意图，图3是图2中无线充电装置一视角的结构示意图，图4是图2中无线充电装置另一视角的结构示意图，图5是图2中无线充电装置另一视角的结构示意图。需要说明的是：本技术中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图2所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。其中，图2中箭头x所示的方向可以简单地视作本技术所述的第一方向，图2中箭头y所示的方向可以简单地视作本技术所述的第三方向，图2中箭头z所示的方向可以简单地视作本技术所述的第二方向。进一步地，图4中实线框和虚线框可以分别示意充电组件绕第一方向转动前后的相对位置，图5中实线框和虚线框可以分别示意充电组件绕第二方向转动前后的相对位置。
26.结合图2，无线充电装置20可以包括充电组件21，充电组件21设置成能够对电子设备10进行无线充电。作为示例性地，充电组件21可以包括壳体211和设置在壳体211内的发射磁振器212，发射磁振器212设置成能够通过接收磁振器11对电子设备10进行无线充电。其中，发射磁振器212和/或接收磁振器11的振荡频率可调节，以在同一特定频率上共振，进而实现更长传输距离、更高效的充电。例如：发射磁振器212以10mhz频率振动向周围发散出电磁场，接收磁振器11也以10mhz频率振动，使之形成共振，以将磁能最大化地转换为电能。
27.值得注意的是：对于磁共振这类无线充电而言，由于无线充电装置20还能够同时对多个电子设备10进行无线充电，使得电子设备10只要在无线充电装置20的有效充电范围之内均能够实现上述无线充电，进而大大增加无线充电的灵活性。基于此，为了便于无线充电装置20对电子设备10进行无线充电，用户在“边充电边玩耍”时，一般也会有意识地主动将电子设备10靠近无线充电装置20；结合图3，甚至是使得电子设备10位于无线充电装置20的上方，以使得接收磁振器11在无线充电装置20上的正投影至少部分与发射磁振器212重叠。进一步地，理论上而言，接收磁振器11与发射磁振器212平行时，无线充电的效率可以更高。显然，相较于用户在“边充电边玩耍”时主动将电子设备10靠近无线充电装置20，用户在“边充电边玩耍”时还使得(或者保持)接收磁振器11与发射磁振器212平行的难度太大，也即是使得电子设备10与无线充电装置20保持平行对用户提出了更为严苛的要求。为此，本技术另辟蹊径地调节无线充电装置20，使之在用户“边充电边玩耍”时主动地与电子设备10保持平行，进而“解放”用户。
28.一般地，空间中两条相交的直线即可确定一个平面。基于此，以电子设备10所在平面为调节目标，如果充电组件21能够同时或者先后绕两条相交的直线转动，那么充电组件21所在平面即可与电子设备10所在平面平行，进而实现上述调节。
29.基于上述的详细描述，无线充电装置20还可以包括第一驱动组件22和第二驱动组件23。其中，结合图4，第一驱动组件22设置成能够驱动充电组件21绕第一方向转动；结合图5，第二驱动组件23设置成能够驱动充电组件21绕与第一方向相交的第二方向转动，以使得充电组件21所在第一参考平面与电子设备10所在第二参考平面之间形成的夹角小于或者等于角度阈值。如此设置，以在用户“边充电边玩耍”时，第一驱动组件22与第二驱动组件23配合以调节充电组件21与电子设备10之间的夹角(也即是平行度)，使之尽可能地平行，进而保证无线充电的效率。
30.需要说明的是：第二方向与第一方向相交形成的夹角可以为30
°
、45
°
、60
°
、90
°
等。
其中，本技术以第二方向与第一方向相互垂直为例进行示例性的说明。进一步地，第一方向和第二方向平行于第一参考平面，使之能够定义充电组件21所在的第一参考平面。理论上而言，一般可以设置充电组件21所在第一参考平面即为其发射磁振器212所在平面，同样地也可以设置电子设备10所在第二参考平面即为其接收磁振器11所在平面。然而，受制于各个结构件的加工精度及其组装精度等因素，发射磁振器212所在平面与充电组件21所在第一参考平面可能并不一定平行；类似地，接收磁振器11所在平面与电子设备10所在第二参考平面也可能并不一定平行。为此，上述角度阈值可以为闭区间[0
°
，10
°
]范围之内的任意数值，以在充电组件21与电子设备10尽可能地平行时，发射磁振器212与接收磁振器11也能够尽可能地平行。
[0031]
基于大多数用户的一般使用习惯，结合图3至图5，用户手握电子设备10时，电子设备10的左右方向一般与桌面、地面等固定参考物大体平行，而电子设备10的上下方向一般与桌面、地面等固定参考物形成较大夹角。换言之，第一驱动组件22驱动充电组件21绕第一方向转动的角度一般会大于第二驱动组件23驱动充电组件21绕第二方向转动的角度，第一驱动组件22的使用频率一般也会大于第二驱动组件23的使用频率。为此，第二驱动组件23可以设置成能够驱动充电组件21与第一驱动组件22同步绕第二方向转动，以增加第二驱动组件23与第一驱动组件22之间的联动性。
[0032]
作为示例性地，结合图2，第一驱动组件22可以包括第一连接件221和第一电机222。其中，第一连接件221可以通过卡接、胶接、焊接、螺纹连接等组装方式中的一种或其组合与壳体211组装连接，并设置成能够在第一电机222的驱动下绕第一方向转动，进而带动充电组件21绕第一方向转动。例如：第一电机222的输出轴直接与第一连接件221固定而传动连接，以带动第一连接件221转动。再例如：第一电机222的输出轴通过齿轮组(一般包括多个彼此啮合的齿轮)与第一连接件221传动连接，不仅可以带动第一连接件221转动，还可以实现变速。
[0033]
在一些实施方式中，第一连接件221与壳体211可以为一体成型结构件。进一步地，第一电机222的机壳可以与第一连接件221固定连接，其输出轴则与其他相对固定物(例如后文中提及的基座25)连接，同样可以带动第一连接件221转动。
[0034]
进一步地，结合图2，第二驱动组件23可以包括第二连接件231和第二电机232。其中，第二连接件231与第一连接件221连接，并设置成能够在第二电机232的驱动下绕第二方向转动，进而带动充电组件21绕第二方向转动。例如：第二电机232的输出轴直接与第二连接件231固定而传动连接，以带动第二连接件231转动。再例如：第二电机232的输出轴通过齿轮组(一般包括多个彼此啮合的齿轮)与第二连接件231传动连接，不仅可以带动第二连接件231转动，还可以实现变速。
[0035]
参阅图6，图6是图2中第二连接件一实施例的结构示意图。
[0036]
结合图6，第二连接件231可以包括横梁2311、第一支臂2312和第二支臂2313。其中，横梁2311与第二电机232传动连接，以使得第二连接件231能够转动。进一步地，第一支臂2312与横梁2311的一端弯折连接，第二支臂2313与横梁2311的另一端弯折连接，并与第一支臂2312同向延伸，第一支臂2312和第二支臂2313可以分别与第一连接件221的相对两侧连接。换言之，第二连接件231可以呈u字型结构，进而可以以夹持的方式与第一连接件221连接，以增加两者在结构上的连接强度。
[0037]
进一步地，第一电机222可以与第一支臂2312和/或第二支臂2313连接，进而与第一连接件221传动连接。换言之，第二连接件231可以通过第一电机222与第一连接件221连接。
[0038]
在一些实施方式中，第一电机222的数量可以为一个，也即是单驱动。具体而言，第一电机222的机壳可以与第一支臂2312与第二支臂2313中的一者背离横梁2311的一端固定连接，其输出轴则可以直接或者通过齿轮组与第一连接件221传动连接；与此同时，第一支臂2312与第二支臂2313中的另一者背离横梁2311的一端可以通过轴承或者以轴孔配合的方式等与第一连接件221活动连接。如此设置，不仅第一电机222能够带动第一连接件221转动，而且第二电机232也能够带动第二连接件231转动，进而带动第一连接件221转动。
[0039]
在其他一些实施方式中，第一电机222的数量可以为两个，也即是双驱动。具体而言，一个第一电机222的机壳可以与第一支臂2312背离横梁2311的一端固定连接，其输出轴则可以直接或者通过齿轮组与第一连接件221传动连接；另一个第一电机222的机壳可以与第二支臂2313背离横梁2311的一端固定连接，其输出轴则可以直接或者通过齿轮组与第一连接件221传动连接。如此设置，第一电机222同样能够带动第一连接件221转动，第二电机232也能够带动第二连接件231转动，进而带动第一连接件221转动。
[0040]
共同参阅图7及图8，图7是本技术提供的无线充电装置另一实施例的结构示意图，图8是图7中无线充电装置一视角的结构示意图。需要说明的是：图8中实线框和虚线框可以分别示意充电组件绕第三方向转动前后的相对位置。
[0041]
基于上述的相关描述，虽然用户在“边充电边玩耍”时，可以最大限度地发挥自己的主观能动性，使得电子设备10尽可能地靠近无线充电装置20，以确保电子设备10在无线充电装置20的有效充电范围之内；但是这样也容易导致用户握持电子设备10的姿势并不是最舒适的，进而影响用户的体验好感度。另外，当多个电子设备10需要充电时，如果无线充电装置20提供的(最佳)充电位相对固定，那么用户也只能“排队”等候上一用户让出上述充电位之后再充电，这样显然大大降低了无线充电的便捷化。为此，充电装置20还可以设置成能够驱动充电组件21朝着靠近电子设备10的方向运动，以确保电子设备10在无线充电装置20的有效充电范围之内，进而“解放”用户。
[0042]
理论上而言，当接收磁振器11与发射磁振器212平行，且接收磁振器11与发射磁振器212在同一平面上正投影的重合面积最大时，无线充电的效率可以更高。基于此，结合图3，虽然用户可以使得电子设备10位于无线充电装置20的上方，当然充电装置20也可以驱动充电组件21至电子设备10的下方；但是上述重合面积可能并不一定最大，进而在一定程度上影响无线充电的效率。为此，本技术另辟蹊径地在第一驱动组件22与第二驱动组件23配合以调节充电组件21与电子设备10尽可能地平行之后，进一步通过第三驱动组件24调节充电组件21(亦或者仅调节其发射磁振器212)，使之发射磁振器212与接收磁振器11在同一平面上正投影的重合面积尽可能地大，进而增加无线充电的效率。
[0043]
作为示例性地，结合图7，第三驱动组件24设置成能够驱动充电组件21、第一驱动组件22与第二驱动组件23同步绕与第一参考平面相交的第三方向转动，以在第一参考平面与第二参考平面之间形成的夹角小于或者等于角度阈值(也即是发射磁振器212与接收磁振器11视作平行)时，结合图8，使得发射磁振器212在第二参考平面上正投影的几何中心与接收磁振器11在第二参考平面上正投影的几何中心之间的间距小于或者等于距离阈值。如
此设置，以在用户“边充电边玩耍”时，不仅通过第一驱动组件22与第二驱动组件23配合以调节充电组件21与电子设备10之间的夹角，使之尽可能地平行，还通过第三驱动组件24进一步调节充电组件21，使之发射磁振器212与接收磁振器11在同一平面上正投影的重合面积尽可能地大，进而保证无线充电的效率。
[0044]
需要说明的是：第三方向与第一参考平面相交形成的夹角可以为30
°
、45
°
、60
°
、90
°
等。其中，本技术以第三方向与第一参考平面相互垂直为例进行示例性的说明。进一步地，以发射磁振器212的线圈呈圆形(其半径可以记作r1)，接收磁振器11的线圈也呈圆形(其半径可以记作r2)为例，上述距离阈值可以小于或者等于发射磁振器212的线圈半径r1与接收磁振器11的线圈半径r2中较小者的十分之一，记作min{r1，r2}/10。
[0045]
进一步地，第三驱动组件24可以包括第三连接件241和第三电机242。其中，第三连接件241与第二连接件231连接，并设置成能够在第三电机242的驱动下绕第三方向转动，进而带动充电组件21绕第三方向转动。例如：第三电机242的输出轴直接与第三连接件241固定而传动连接，以带动第三连接件241转动。再例如：第三电机242的输出轴通过齿轮组(一般包括多个彼此啮合的齿轮)与第三连接件241传动连接，不仅可以带动第三连接件241转动，还可以实现变速。
[0046]
参阅图9，图9是图7中第三连接件一实施例的结构示意图。
[0047]
结合图9，第三连接件241可以包括连接杆2411、第一连接座2412和第二连接座2413。其中，第一连接座2412与连接杆2411的一端弯折连接，并与第二连接件231连接；第二连接座2413与连接杆2411的另一端弯折连接，并与第三电机242传动连接。
[0048]
在一些实施方式中，结合图9及图6，第二电机232的机壳可以与第一连接座2412固定连接，其输出轴则可以直接或者通过齿轮组与横梁2311传动连接。如此设置，不仅第一电机222能够带动第一连接件221转动，第二电机232能够带动第二连接件231转动，进而带动第一连接件221转动，而且第三电机242能够带动第三连接件241转动，进而带动第一连接件221转动。
[0049]
进一步地，结合图9，连接杆2411的延伸方向与第三方向之间形成的夹角为锐角。例如：第一连接座2412与连接杆2411之间形成的弯折角度(可以记作θ1)和第二连接座2413与连接杆2411之间形成的弯折角度(可以记作θ2)之和可以等于270
°
。如此设置，不仅可以调节充电组件21，使之发射磁振器212与接收磁振器11在同一平面上正投影的重合面积尽可能地大，还可以在一定程度上缩短发射磁振器212与接收磁振器11之间的距离。基于此，连接杆2411的长度还可以设置成可调节。
[0050]
需要说明的是：为了便于放置或者固定无线充电装置20，其还可以包括基座25。其中，在图2所示的无线充电装置中，第二电机232的机壳可以固定在基座25上；而在图7所示的无线充电装置中，第三电机242的机壳则可以固定在基座25上。此时，基座25可以设置为吸盘、夹子等结构件，具体结构为本领域的技术人员所熟知，在此不再赘述。进一步地，本技术所述的第一、第二及第三电机可以为无刷电机，具体结构也为本领域的技术人员所熟知，在此亦不再赘述。
[0051]
参阅图10，图10是本技术提供的无线充电装置又一实施例的原理结构示意图。
[0052]
结合图10，无线充电装置20还可以包括与上述第一、第二及第三电机耦接的控制器26。其中，控制器26设置成能够在充电组件21转动的过程中获取发射磁振器212与接收磁
振器11之间的耦合度数据，并进一步根据上述耦合度数据分别控制第一驱动组件22、第二驱动组件23和第三驱动组件24的转动分量。如此设置，无线充电装置20能够自发地调节充电组件21与电子设备10之间的距离、夹角等参数，以在用户“边充电边玩耍”时，尽可能地最大化无线充电的效率，也无需用户干预。
[0053]
一般地，充电组件21与电子设备10之间的平行度越高，则发射磁振器212与接收磁振器11的耦合度随之越高；充电组件21与电子设备10之间的平行度越低，则发射磁振器212与接收磁振器11的耦合度随之越低。
[0054]
作为示例性地，结合图2，无线充电装置20可以包括多个与控制器26耦接的距离传感器213，多个距离传感器213可以均匀地分布在上述第一参考平面上，例如均匀地设置在壳体211上。其中，多个距离传感器213可以获取其与电子设备10之间的距离，以确定充电组件21与电子设备10之间的平行度，控制器26则可以基于上述平行度获取发射磁振器212与接收磁振器11之间的耦合度数据。基于此，控制器26还可以分别控制第一驱动组件22和第二驱动组件23的转动分量，使得充电组件21所在第一参考平面与电子设备10所在第二参考平面之间形成的夹角小于或者等于角度阈值，进而使得发射磁振器212与接收磁振器11尽可能地平行。
[0055]
进一步地，多个距离传感器213在确定充电组件21与电子设备10之间的平行度之时或者之后，还可以确定发射磁振器212的几何中心与接收磁振器11的几何中心之间的重合度，控制器26则可以基于上述重合度进一步优化获取发射磁振器212与接收磁振器11之间的耦合度数据。基于此，控制器26还可以控制第三驱动组件24的转动分量，使得发射磁振器212在第二参考平面上正投影的几何中心与接收磁振器11在第二参考平面上正投影的几何中心之间的间距小于或者等于距离阈值，进而使得发射磁振器212与接收磁振器11在同一平面上正投影的重合面积尽可能地大。
[0056]
一般地，发射磁振器212中线圈上的电压越大，则发射磁振器212与接收磁振器11的耦合度越高；发射磁振器212中线圈上的电压越小，则发射磁振器212与接收磁振器11的耦合度越低。基于此，控制器26还可以采集发射磁振器212中线圈上的电压，以确定发射磁振器212与接收磁振器11之间的耦合度数据，进而优化上述第一、第二及第三驱动组件对充电组件21的调节。
[0057]
以上所述仅为本技术的部分实施例，并非因此限制本技术的保护范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。