TW201511443A - 電磁諧振無線充電系統與裝置 - Google Patents

Abstract

一種電磁諧振無線充電系統與裝置，此系統包括電磁諧振無線充電裝置與一行動裝置。電磁諧振無線充電裝置包括充電模組、充電線圈及至少一磁性元件，並且所述磁性元件環繞充電線圈。行動裝置包括電池模組、感應線圈及吸附元件。當行動裝置放置在電磁諧振無線充電裝置的一平面上時，吸附元件吸附於所述磁性元件的其中之一，並且從此平面的法向量觀之，感應線圈與一部分的充電線圈實質上重疊。

Description

電磁諧振無線充電系統與裝置

本發明是有關於一種無線充電裝置，且特別是有關於一種電磁諧振無線充電系統與裝置。

目前主要的無線充電技術包括電磁感應(electromagnetic induction)無線充電技術與電磁諧振(electromagnetic resonance)無線充電技術。電磁感應無線充電技術是利用類似於變壓器的電磁感應原理。當電流通過初級線圈時，會產生磁場。所產生的磁場會在次級線圈產生電流，並且可利用此電流對電池進行充電。電磁感應無線充電技術的優點是功率大，但劣勢是對充電距離較短(通常小于1釐米)。另一方面，電磁諧振無線充電技術之原理則類似于聲波共振。當電能通過發射器中的線圈時，會產生低頻電磁波。此低頻電磁波在空氣中傳播，並且到達接收器中具有相同共振頻率的線圈，從而產生電能對電池進行充電。

電磁諧振無線充電技術的優點在於充電距離較遠，因此 有利於多人同時使用單一充電器對其各自的手機等行動裝置進行充電。但是，由於電能轉化為電磁波後，其是對四面八方進行輻射，導致其在充電過程中損失的能量也相對較多。因此，如何讓多個使用者可以高效率地對其各自的手機等行動裝置進行充電，實為本領域之技術人員所致力研究的課題。

有鑑於此，本發明提供一種電磁諧振無線充電系統與裝置，可讓一個以上的使用者輕易且有效率地對其行動裝置進行充電。

本發明提供一種電磁諧振無線充電系統，此系統包括電磁諧振無線充電裝置與第一行動裝置。電磁諧振無線充電裝置包括充電模組、充電線圈及至少一磁性元件。充電模組耦接充電線圈，並且所述磁性元件環繞充電線圈。第一行動裝置包括第一電池模組、第一感應線圈及第一吸附元件，並且第一電池模組耦接第一感應線圈。當第一行動裝置放置在電磁諧振無線充電裝置的第一平面上時，第一吸附元件吸附於所述磁性元件中的第一磁性元件，並且從第一平面的法向量觀之，第一感應線圈與第一部分的充電線圈實質上重疊。

本發明另提供一種電磁諧振無線充電裝置，此電磁諧振無線充電裝置包括充電模組、充電線圈及至少一磁性元件。充電線圈耦接充電模組，並且所述磁性元件環繞充電線圈。當第一行 動裝置放置在電磁諧振無線充電裝置的第一平面上時，第一行動裝置的第一吸附元件吸附於所述磁性元件中的第一磁性元件，並且從第一平面的法向量觀之，第一行動裝置的第一感應線圈與第一部分的充電線圈實質上重疊。

基於上述，本發明是在電磁諧振無線充電裝置的充電線圈周圍設置至少一個磁性元件。當使用者將具有吸附元件的行動裝置靠近或放在電磁諧振無線充電裝置的表面上時，行動裝置上的吸附元件會被電磁諧振無線充電裝置上的磁性元件吸附，而使得行動裝置上的感應線圈與一部分的充電線圈發生重疊。藉此，可讓一個以上的使用者輕易且高效率地對其行動裝置進行充電。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

10‧‧‧電磁諧振無線充電系統

102、504‧‧‧表面

11、41、51‧‧‧電磁諧振無線充電裝置

110‧‧‧承載物

112_1~112_4、412、512_1‧‧‧磁性元件

114‧‧‧充電線圈

116‧‧‧充電模組

12、13‧‧‧行動裝置

122、132‧‧‧吸附元件

124、134‧‧‧感應線圈

126‧‧‧電池模組

55_1、55_2‧‧‧法向量

CI‧‧‧驅動電流

SI‧‧‧感應電流

圖1A、圖1B及圖2為根據本發明之一實施例所繪示的電磁諧振無線充電系統的示意圖。

圖3為根據本發明之一實施例所繪示的多個行動裝置同時放置在電磁諧振無線充電裝置上的示意圖。

圖4為根據本發明之另一實施例所繪示的電磁諧振無線充電系統的示意圖。

圖5為根據本發明之另一實施例所繪示的電磁諧振無線充電 系統的示意圖。

圖1A、圖1B及圖2為根據本發明之一實施例所繪示的電磁諧振(electromagnetic resonance)無線充電系統的示意圖。請同時參照圖1A、圖1B及圖2，電磁諧振無線充電系統10包括電磁諧振無線充電裝置11與行動裝置12。電磁諧振無線充電裝置11包括磁性元件112_1~112_4、充電線圈114及充電模組116。

磁性元件112_1~112_4例如是磁鐵(magnet)等各種磁性物質，並且磁性元件112_1~112_4的數量可以是一個或多個。在本實施例中，磁性元件112_1~112_4例如是環繞充電線圈114外圍或內側設置。例如，磁性元件112_1可設置於充電線圈114的外側第一方向(例如，充電線圈114的上方)，磁性元件112_2可設置於充電線圈114的外側第二方向(例如，充電線圈114的右方)，磁性元件112_3可設置於充電線圈114的外側第三方向(例如，充電線圈114的下方)，並且磁性元件112_4可設置於充電線圈114的外側第四方向(例如，充電線圈114的左方)。此外，在一實施例中，也可以僅選擇性地設置部分的磁性元件112_1~112_4，而不需同時設置所有的磁性元件112_1~112_4等等。

此外，電磁諧振無線充電裝置11可以與承載物110結合。例如，磁性元件112_1~112_4可設置於承載物110的表面或者承載物110的內部而靠近承載物110的表面，並且充電線圈114 例如是設置於承載物110的內部。在本實施例中，承載物110的材質例如是木質或塑膠等不易影響電磁諧振無線充電裝置11之運作的材質。或者，在不影響電磁諧振無線充電裝置11的運作之前提下，承載物110的材質也可以包括金屬等材質，本發明不對其限制。

行動裝置12例如是手機、智慧型手機、平板電腦(Tablet PC)、可攜式遊戲機或筆記型電腦等各種具有可充電之電池的可攜式電子裝置。行動裝置12包括吸附元件122、感應線圈124及電池模組126。在本實施例中，吸附元件122例如是具有金屬材質。或者，在一實施例中，吸附元件122也可以具有對應於磁性元件122_1~122_4的磁性材質(例如，磁鐵)，本發明不對其限制。

如圖1A所示，在本實施例中，磁性元件112_1~112_4例如是以一預設距離圍繞充電線圈114設置，並且此預設距離約與行動裝置12的吸附元件122與感應線圈124之間的距離相等。此外，電磁諧振無線充電裝置11的充電線圈114之尺寸(例如，充電線圈114的半徑)基本上約為行動裝置12的感應線圈124之尺寸(例如，感應線圈124的半徑)的數倍，而可讓多個使用者同時利用電磁諧振無線充電裝置11來對其行動裝置(例如，行動裝置12)進行充電。

在本實施例中，當行動裝置12放置在電磁諧振無線充電裝置11的平面102上，或者靠近電磁諧振無線充電裝置11的平面102時，行動裝置12的吸附元件122可吸附於電磁諧振無線充 電裝置11之磁性元件112_1~112_4的至少其中之一(例如，磁性元件112_1)。此時，沿著平面102的法向量(normal vector)觀之，行動裝置12的感應線圈124與一部分的電磁諧振無線充電裝置11的充電線圈114實質上重疊。

在本實施例中，電磁諧振無線充電裝置11的充電線圈114與行動裝置12的感應線圈124例如是由金屬線纏繞而成。充電線圈114耦接充電模組116，並且感應線圈124耦接電池模組126。當行動裝置12放置在電磁諧振無線充電裝置11的表面102上，或者靠近電磁諧振無線充電裝置11一定距離時，電磁諧振無線充電裝置11可透過電磁諧振無線充電技術來對行動裝置12進行充電。例如，電磁諧振無線充電裝置11的充電線圈114可以透過電磁諧振無線充電技術在行動裝置12的感應線圈124上產生感應電流，並提供此感應電流至行動裝置12的電池模組126，以對行動裝置12的電池模組126進行充電。

詳細而言，如圖2所示，電磁諧振無線充電裝置11的充電模組116可以提供驅動電流CI至充電線圈114。舉例來說，充電模組116例如是透過一電源適配器(power adapter)連接至一外部電源(例如，插座)，以獲得驅動電流CI。充電線圈114可將接收到的驅動電流CI轉換為電磁波，進而透過特定的諧振頻率(resonant frequency)來將其射出。行動裝置12的感應線圈124可接收由充電線圈114射出的電磁波，並且將接收到的電磁波轉換為感應電流SI，以提供感應電流SI至行動裝置12的電池模組126。

此外，基於輻射的基本特性，越靠近電磁諧振無線充電裝置11的充電線圈114，充電線圈114所發射出的電磁波的密度越大。反之，越遠離電磁諧振無線充電裝置11的充電線圈114，則充電線圈114所發射出的電磁波的密度也隨之減小。此外，當行動裝置12透過電磁諧振無線充電裝置11進行充電時，若行動裝置12的感應線圈124的所在位置所能接收到的來自電磁諧振無線充電裝置11的充電線圈114的電磁波之密度越大，感應線圈124所能提供至電池模組126的感應電流也越大。反之，若行動裝置12的感應線圈124的所在位置所能接收到的來自電磁諧振無線充電裝置11的充電線圈114的電磁波之密度越小，感應線圈124所能提供至電池模組126的感應電流也越小。

也就是說，在本實施例中，即使使用者只是隨手將行動裝置12放置在電磁諧振無線充電裝置11的平面102上，行動裝置12的感應線圈124也可以透過吸附元件122而很輕易地對準一部份的電磁諧振無線充電裝置11的充電線圈114，使得行動裝置12的感應線圈124處於電磁諧振無線充電裝置11的充電線圈114所發射出的電磁波之密度較大的位置(即，行動裝置12的感應線圈124與電磁諧振無線充電裝置11的充電線圈114實質上重疊的位置)，從而可產生並提供較大的感應電流至電池模組126。

此外，圖3為根據本發明之一實施例所繪示的多個行動裝置同時放置在電磁諧振無線充電裝置上的示意圖。請參照圖3，在一實施例中，電磁諧振無線充電系統10也可包括電磁諧振無線 充電裝置11、行動裝置12及行動裝置13。類似於行動裝置12，行動裝置13包括吸附元件132與感應線圈134，並且吸附元件132與感應線圈134的設置與運作原理分別類似於行動裝置12的吸附元件122與感應線圈124。此外，類似於行動裝置12，行動裝置13也包括類似於電池模組126的電池模組，在此不重複贅述。

當行動裝置13與行動裝置12同時或者行動裝置13單獨放置在電磁諧振無線充電裝置11的平面102上時，行動裝置13的吸附元件132可吸附於磁性元件112_1。此外，在一實施例中，若將行動裝置13放置在電磁諧振無線充電裝置11的平面102上的不同位置，則吸附元件132例如是吸附於其餘的磁性元件112_2~112_4的至少其中之一。此時，從平面102的法向量觀之，感應線圈134會與另一部分的充電線圈114實質上重疊。也就是說，當多個使用者同時利用電磁諧振無線充電裝置11來對其行動裝置進行充電時，各個行動裝置也可以很容易地被放置在用來充電的電磁波密度較高的位置，從而提高各行動裝置的充電效率。

圖4為根據本發明之另一實施例所繪示的電磁諧振無線充電系統的示意圖。請參照圖4，在本實施例中，電磁諧振無線充電系統包括電磁諧振無線充電裝置41。電磁諧振無線充電裝置41與電磁諧振無線充電裝置11的差別在於，電磁諧振無線充電裝置41是以磁性元件412取代電磁諧振無線充電裝置11的磁性元件112_1~112_4。

類似於磁性元件112_1~112_4，磁性元件412可設置於承 載物110表面或其內部。特別是，磁性元件412的數量僅有一個，並且磁性元件412距離充電線圈114一預設距離而完全圍繞於充電線圈114的外側。此外，在一實施例中，磁性元件412也可以是距離充電線圈114一預設距離而環繞設置於充電線圈114的內側等，本發明不對其限制。

圖5為根據本發明之另一實施例所繪示的電磁諧振無線充電系統的示意圖。請參照圖5，在本實施例中，電磁諧振無線充電系統包括電磁諧振無線充電裝置51、行動裝置12及行動裝置13，其中電磁諧振無線充電裝置51類似於電磁諧振無線充電裝置11。

電磁諧振無線充電裝置51與電磁諧振無線充電裝置11的主要差別在於，電磁諧振無線充電裝置51更包括磁性元件512_1。在本實施例中，磁性元件512_1例如是設置於電磁諧振無線充電裝置51上相對於表面102的表面504。以下將以行動裝置12吸附於電磁諧振無線充電裝置51的表面102，並且以行動裝置13吸附於電磁諧振無線充電裝置51的表面504作為範例。此外，行動裝置12吸附於表面102的實施方式已於前述說明，在此便不贅述。

當行動裝置13放置在電磁諧振無線充電裝置11上相對於表面102的表面504時，行動裝置13的吸附元件132例如是吸附於磁性元件512_1，並且沿著平面102的法向量55_1或者平面504的法向量55_2觀之，行動裝置13的感應線圈(例如，圖3的 感應線圈134)也會與一部分的電磁諧振無線充電裝置51的充電線圈(例如，圖1A的充電線圈114)實質上重疊。也就是說，在設置上，磁性元件512_1與磁性元件112_1例如是相互對稱的，並且從平面102的法向量55_1或者平面504的法向量55_2觀之，磁性元件512_1與磁性元件112_1可以是部分或完全重疊的。此外，電磁諧振無線充電裝置51也可以包括與磁性元件112_2~112_4相互對稱，且設置在表面504上的磁性元件等等。

在行動裝置13吸附於電磁諧振無線充電裝置51的表面504的同時，行動裝置12也可以吸附於電磁諧振無線充電裝置51的表面102，使得行動裝置12與行動裝置13可以同時透過電磁諧振無線充電裝置51進行充電。此外，更多具有相似架構的行動裝置也可以同時透過其吸附元件而吸附在電磁諧振無線充電裝置11、41及/或51的一個表面或相對應的兩個表面上，而同時在電磁波密度較高的位置進行充電。

綜上所述，本發明是在電磁諧振無線充電裝置的充電線圈周圍或內部設置至少一個磁性元件。當使用者將具有吸附元件的行動裝置靠近或放在電磁諧振無線充電裝置的一平面上時，行動裝置上的吸附元件會被磁性元件吸附，而使得行動裝置上的感應線圈與一部分的電磁諧振無線充電裝置的充電線圈發生重疊。藉此，可讓多個行動裝置的感應線圈同時被對準在電磁波密度較高的位置(例如，與電磁諧振無線充電裝置的充電線圈重疊的位置)，從而提高行動裝置透過電磁諧振無線充電裝置進行充電時的 充電效率。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧電磁諧振無線充電系統

102‧‧‧表面

11‧‧‧電磁諧振無線充電裝置

110‧‧‧承載物

112_1~112_4‧‧‧磁性元件

114‧‧‧充電線圈

12‧‧‧行動裝置

122‧‧‧吸附元件

124‧‧‧感應線圈

Claims (10)

1. 一種電磁諧振無線充電系統，包括：一電磁諧振無線充電裝置，包括一充電模組、一充電線圈與至少一磁性元件，該充電模組耦接該充電線圈，並且該至少一磁性元件環繞該充電線圈；以及一第一行動裝置，包括一第一電池模組、一第一感應線圈及一第一吸附元件，該第一電池模組耦接該第一感應線圈，其中當該第一行動裝置放置在該電磁諧振無線充電裝置的一第一平面上時，該第一吸附元件吸附於該至少一磁性元件中的一第一磁性元件，並且從該第一平面的一法向量觀之，該第一感應線圈與一第一部分的該充電線圈實質上重疊。
2. 如申請專利範圍第1項所述的電磁諧振無線充電系統，其中該電磁諧振無線充電裝置的該充電模組提供一驅動電流至該充電線圈，並且該充電線圈透過一電磁諧振無線充電技術在該第一行動裝置的的該第一感應線圈上產生一感應電流，以提供該感應電流至該第一行動裝置的該第一電池模組。
3. 如申請專利範圍第1項所述的電磁諧振無線充電系統，其中該第一吸附元件具有一金屬材質或對應於該至少一磁性元件的一磁性材質。
4. 如申請專利範圍第1項所述的電磁諧振無線充電系統，更包括：一第二行動裝置，包括一第二電池模組、一第二感應線圈及 一第二吸附元件，該第二電池模組耦接該第二感應線圈，其中當該第二行動裝置放置在該電磁諧振無線充電裝置的該第一平面上時，該第二吸附元件吸附於該第一磁性元件或者該至少一磁性元件中的一第二磁性元件，並且從該第一平面的該法向量觀之，該第二感應線圈與一第二部分的該充電線圈實質上重疊。
5. 如申請專利範圍第1項所述的電磁諧振無線充電系統，其中當該第一行動裝置放置在該電磁諧振無線充電裝置相對於該第一平面的一第二平面上時，該第一吸附元件吸附於該至少一磁性元件中的一第二磁性元件，並且從該第二平面的一法向量觀之，該第一感應線圈與一第三部分的該充電線圈實質上重疊。
6. 一種電磁諧振無線充電裝置，包括：一充電模組；一充電線圈，耦接該充電模組；以及至少一磁性元件，環繞該充電線圈，其中當一第一行動裝置放置在該電磁諧振無線充電裝置的一第一平面上時，該第一行動裝置的一第一吸附元件吸附於該至少一磁性元件中的一第一磁性元件，並且從該第一平面的一法向量觀之，該第一行動裝置的一第一感應線圈與一第一部分的該充電線圈實質上重疊。
7. 如申請專利範圍第6項所述的電磁諧振無線充電裝置，其中該充電模組提供一驅動電流至該充電線圈，並且該充電線圈透過一電磁諧振無線充電技術在該第一行動裝置的該第一感應線圈 上產生一感應電流，以提供該感應電流至該第一行動裝置的該第一電池模組。
8. 如申請專利範圍第6項所述的電磁諧振無線充電裝置，其中該第一吸附元件具有一金屬材質或對應於該至少一磁性元件的一磁性材質。
9. 如申請專利範圍第6項所述的電磁諧振無線充電裝置，其中當一第二行動裝置放置在該電磁諧振無線充電裝置的該第一平面上時，該第二行動裝置的一第二吸附元件吸附於該第一磁性元件或者該至少一磁性元件中的一第二磁性元件，並且從該第一平面的該法向量觀之，該第二行動裝置的一第二感應線圈與一第二部分的該充電線圈實質上重疊。
10. 如申請專利範圍第6項所述的電磁諧振無線充電裝置，其中當該第一行動裝置放置在該電磁諧振無線充電裝置相對於該第一平面的一第二平面上時，該第一行動裝置的該第一吸附元件吸附於該至少一磁性元件中的一第二磁性元件，並且從該第二平面的一法向量觀之，該第一行動裝置的該第一感應線圈與一第三部分的該充電線圈實質上重疊。