CN107068372B - 无线充电接收器的位置调节用线圈 - Google Patents

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Abstract

本发明的无线充电接收器的位置调节用线圈具备：第一线圈组，包括：位于第一层的第一线圈；位于第一层的第二线圈；以及位于第二层且连接所述第一线圈和第二线圈的第一连接线；和第二线圈组，包括：位于第二层的第三线圈；位于第二层的第四线圈；以及位于第一层且连接所述第三线圈和第四线圈的第二连接线，所述第一线圈和第二线圈的缠绕方向相反，所述第三线圈和第四线圈的缠绕方向相反。

Description

无线充电接收器的位置调节用线圈
技术领域
本发明涉及无线充电接收器的位置调节用线圈。
背景技术
近几年，智能手机、智能手表等便携式设备都开始支持通过无线方式进行充电的功能。实现这种无线充电的方式很多，其中利用最多的是通过电感耦合充电的方式。基于电感耦合的充电利用两个互相分离的线圈之间的耦合，随着发送电力的线圈与接收电力的线圈的相对位置、距离的不同，电力传输的效率也会不同。
在通过无线方式进行充电的***中，将传输电力的设备设为发射器、将如智能手机那样接收电力的设备设为接收器时，在发射器上放置接收器进行充电时，如果接收器自身能够判断是否被放置于正确的充电位置上并能够计算出效率，或者，接收器能够引导使用者将其移动至正确的充电位置，就可以提高电力传输效率，从而提高充电效率。
以发射器设备中电力传输效率最高处为原点，只要能够得出距这个原点的距离或者以其为原点的二维坐标系，使用者就能够调整接收器相对于发射器的位置，从而提高充电效率。为了得到用于调节接收器的放置位置的二维坐标系，接收器上除了接收充电电力的线圈以外，有必要另行设置多个线圈，利用基于这些线圈产生的信号构筑坐标系。
发明内容
本发明鉴于上述情况而完成，其目的在于提供能够调节无线充电接收器相对于电力发射器的放置位置以提高充电效率的无线充电接收器的位置调节用线圈。
本发明的一方式的无线充电接收器的位置调节用线圈的特征在于，具备：第一线圈组，包括：位于第一层的第一线圈；位于第一层的第二线圈；以及位于第二层且连接所述第一线圈和第二线圈的第一连接线；和第二线圈组，包括：位于第二层的第三线圈；位于第二层的第四线圈；以及位于第一层且连接所述第三线圈和第四线圈的第二连接线，所述第一线圈和第二线圈的缠绕方向相反，所述第三线圈和第四线圈的缠绕方向相反。
优选地，所述第一线圈组的一端被接地，另一端是信号输出端，所述第二线圈组的一端被接地，另一端是信号输出端。
优选地，在所述第一层，所述第二连接线不与所述第一线圈及第二线圈接触，在所述第二层，所述第一连接线不与所述第三线圈及第四线圈接触。
本发明的另一方式的无线充电接收器的位置调节用线圈的特征在于，具备：第一线圈组，包括：位于第一层的一对角线的两端的第一线圈与第二线圈；以及位于第二层且连接所述第一线圈和第二线圈的第一连接线；第二线圈组，包括：位于第一层的另一对角线的两端的第三线圈和第四线圈；以及位于第二层且连接所述第三线圈和第四线圈的第二连接线，所述第一线圈和第二线圈的缠绕方向相反，所述第三线圈和第四线圈的缠绕方向相反。
优选地，所述第一线圈组的一端被接地，另一端是信号输出端，所述第二线圈组的一端被接地，另一端是信号输出端。
优选地，在所述第一层，所述第一线圈至第四线圈互不接触，在所述第二层，所述第一连接线不与所述第二连接线接触。
根据本发明，无线充电接收器可通过自身安装的位置调节用线圈，获知是否被放置于与传输电力的发射器中电力传输效率最高处对应的位置上，并且可通过两个层上的线圈图案，仅对两个输出节点的信号进行分析即可构筑用于调节无线充电接收器的放置位置的坐标系。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的位置调节用线圈的俯视图。
图2是分开表示图1中的第一线圈组和第二线圈组的分解示意图，(a)表示第一线圈组，(b)表示第二线圈组。
图3是用于说明图1的位置调节用线圈的位置调节原理的示意图。
图4是表示位置调节用线圈输出的信号随着电力发射器与电力接收器之间的距离发生变化的图，(a)表示振幅与距离的关系，(b)表示相位与距离的关系。
图5是表示本发明的实施方式2的位置调节用线圈的俯视图。
具体实施方式
在以下说明中，特定的结构及说明仅仅是为了更容易理解本发明而进行的说明，本发明能够以各种方式实施，并不限于本说明书记载的方式。另外，在不超出本发明的技术思想的范围内，可对本发明实施各种变更、改良等，这些变更、改良均包含在本发明的保护范围内。
此外，在以下说明中使用的“第一”、“第二”等用语可说明具体的构成要素，但是这些用语并不限定这些构成要素。这些用语仅用于区分各构成要素。另外，“上”、“下”等表示方位的用语仅用于表示相对位置关系。
以下，参照附图来说明本发明的具体实施方式。
实施方式1
图1是表示本发明的实施方式1的位置调节用线圈100的俯视图，图2是分开表示图1中的第一线圈组10和第二线圈组20的分解示意图，(a)表示第一线圈组10，(b)表示第二线圈组20。在此，位置调节用线圈100被安装于无线充电接收器上。
如图1、图2所示，位置调节用线圈100包括：第一线圈组10，包括位于第一层的线圈11、12和位于第二层的第一连接线13；和第二线圈组20，包括位于第二层的线圈21、22和位于第一层的第二连接线23。在此，假设第一线圈组10用于构筑二维坐标系的Y轴，第二线圈组20用于构筑二维坐标系的X轴。在图1中，用实线表示位于第一层的各部分，用虚线表示位于第二层的各部分，并且为了能够在俯视图中识别第一层和第二层，稍微错开了第一线圈组10和第二线圈组20，但实际上俯视时两者可以完全重叠。另外，第一连接线13虽然位于第二层，但不与第二层的线圈21、22接触，同样地，第二连接线23虽然位于第一层，但不与第一层的线圈11、12接触。
如图2所示，在第一线圈组10中，线圈11和12位于第一层，而连接线圈11和12的连接线13位于第二层，且线圈11与12的缠绕方向相反，并且线圈11的一端被接地，另一端与线圈12连接，线圈12的未与线圈11连接的另一端是信号输出端AY。同样地，如图2所示，线圈21和22位于第二层，而连接线圈21和22的连接线23位于第一层，且线圈21与22的缠绕方向相反，并且线圈21的一端被接地，另一端与线圈22连接，线圈22的未与线圈21连接的另一端是信号输出端AX。
以下，以用于构筑二维坐标系的Y轴的第一线圈组10为例进行说明。在第一线圈组10中，线圈图案位于第一层，相当于形成缠绕方向相反的两个电感。串联连接的两个电感会与传输电力的发射器的线圈产生电感耦合，随着发射器的线圈相对于位置调节用线圈的位置的不同，通过电感耦合产生的信号也会不同。
图3是用于说明图1的位置调节用线圈100的位置调节原理的示意图。TX表示传输电力的发射器，RX表示无线充电接收器，在无线充电接收器RX上安装了本发明的位置调节用线圈100，图3例示了第一线圈组10与发射器TX的线圈之间的位置关系。随着TX与RX的相对位置(图3中的沿上下方向的位置)的不同，在信号输出端AY侧观察到的信号的振幅及相位会不同。
在图3中，若发射器TX的线圈相对于第一线圈组10位于正中央(相当于无线充电接收器位于与发射器的电力传输效率最高处相对应的位置)，则发射器TX的线圈与线圈11耦合产生的电流的大小等于发射器TX的线圈与线圈12耦合产生的电流的大小，而这两个电流的相位相差180°，因此，在信号输出端AY侧观察到的振幅是0。即，发射器TX的线圈相对于第一线圈组10位于正中央是最理想的状态。
若发射器TX的线圈相对于第一线圈组10越靠近纸面上的上方(即AY侧)，则发射器TX的线圈与线圈11耦合产生的电流就会大于发射器TX的线圈与线圈12耦合产生的电流，与理想的情况相比在信号输出端AY侧观察到的振幅逐渐变大，并且在信号输出端AY侧观察到的信号的相位与基于线圈11的电流的相位相同。
相反，发射器TX的线圈相对于第一线圈组10越靠近纸面上的下方(即接地侧)，则发射器TX的线圈与线圈11耦合产生的电流就会小于发射器TX的线圈与线圈12耦合产生的电流，与理想的情况相比在信号输出端AY侧观察到的振幅逐渐变大，并且在信号输出端AY侧观察到的信号的相位与基于线圈12的电流的相位相同。也就是说，此时在信号输出端AY侧观察到的信号的相位与更靠近AY侧相比相差180°。
以发射器TX的线圈相对于第一线圈组10位于正中央的情况为原点，将发射器TX的线圈相对于第一线圈组10越靠近AY侧时在AY侧观察到的相位设为0时，发射器TX的线圈距原点的距离与在AY侧观察到的信号的振幅及相位的关系如图4(a)和图4(b)所示。图4中，原点表示发射器TX的线圈相对于第一线圈组10位于正中央，将从原点朝向AY侧的方向设为X轴的正方向，将从原点朝向接地侧的方向设为X轴的负方向，在图4(a)中Y轴表示在信号输出端AY侧观察到的感应信号的振幅，在图4(b)中Y轴表示在信号输出端AY侧观察到的感应信号的相对相位。
结合图4(a)和图4(b)中的振幅及相对相位与距离之间的关系，能够获得与距离成比例的信号。这里，所谓距离是表示发射器TX从原点(即最理想的状态)朝向信号输出端AY侧或接地侧偏离的程度。
通过以上分析，能够以发射器TX中电力传输效率最高处为原点，利用无线充电接收器RX上的位置调节用线圈100，对接收器RX偏离原点的情况构筑二维坐标系的Y轴。构筑二维坐标系的X轴的原理与构筑Y的原理相同，在此省略详细说明。利用所构筑的二维坐标系，使用者能够调节接收器相对于发射器的放置位置。
根据本发明的位置调节用线圈100，可通过两层的线圈图案结构，实现无线充电接收器的位置调节功能，从而能够提高无线充电效率。每一层的线圈图案构筑坐标系的一个轴。由于一层只存在构筑坐标系的一个轴的线圈图案，因此能够极大化线圈匝数。另外，仅通过两个信号输出端(节点)AY和AX就能够获得二维坐标系。
实施方式2
本发明并不限于图1所示的结构，也可以构成如图5所示的结构。图5是表示本发明的另一位置调节用线圈的俯视图。
如图5所示，位置调节用线圈200包括：第一线圈组110，包括位于第一层的一对角线的两端的线圈111、112和位于第二层且连接线圈111与112的第一连接线213；和第二线圈组120，包括位于第一层另一对角线的两端的线圈121、122和位于第二层且连接线圈121与122的第二连接线223。在图5中，用实线表示了位于第一层的线圈111、112、121、122，用虚线表示了位于第二层的连接线213和223。第一连接线213和第二连接线223虽然位于同一层，但是互相并不接触。同样地，位于第一层的各线圈互相也不接触。
如图5所示，第一线圈组110和第二线圈组120的各线圈都位于同一层，位于同一对角线两端的两个线圈缠绕方向相反，即线圈111与线圈112的缠绕方向相反，同时线圈121与线圈122的缠绕方向也相反。另外，位于同一对角线两端的两个线圈通过位于第二层的连接线被连接，未被连接的剩余的两个端口中一个被接地，一个作为信号输出端(即，AY′和AX′)。
通过本实施方式的位置调节用线圈200构筑二维坐标系的原理与实施方式1相同，因此省略详细说明。但是，与实施方式1相比，基于本实施方式的线圈图案构筑的二维坐标系是以原点为中心偏转了45°角度的X′轴和Y′轴。
以上说明了本发明的各实施方式，根据需要，只要在位置调节用线圈的两个信号输出端AX(或AX′)和AY(或AY′)后级连接检测电路，就可以向使用者通知无线充电接收器是否偏离了传送电力的发射器的电力传输效率最高处，使用者可根据通知内容对无线充电接收器相对于发射器的放置位置进行调整，从而使充电效率达到最大。这里，检测电路可根据用户的需要自由选择，本发明并不限定检测电路的具体结构。另外，根据本发明的结构，只要在两层分别配置线圈及线圈间的连接线即可，而且只要检测两个信号输出端(AX′和AY′)的信号就可构筑二维坐标系。
以上详细说明了本发明的各实施方式，但是本发明并不限于以上的各实施方式，在本发明的技术思想范围内进行的变更、改进等均在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种无线充电接收器的位置调节用线圈，其特征在于，具备：
第一线圈组，包括：位于第一层的第一线圈；位于第一层的第二线圈；以及位于第二层且连接所述第一线圈和第二线圈的第一连接线；和
第二线圈组，包括：位于第二层的第三线圈；位于第二层的第四线圈；以及位于第一层且连接所述第三线圈和第四线圈的第二连接线，
所述第一线圈和第二线圈的缠绕方向相反，
所述第三线圈和第四线圈的缠绕方向相反，
所述第一线圈组的一端被接地，另一端是信号输出端AY，
所述第二线圈组的一端被接地，另一端是信号输出端AX，
在所述第一层，所述第二连接线不与所述第一线圈及第二线圈接触，
在所述第二层，所述第一连接线不与所述第三线圈及第四线圈接触，
所述第一线圈组用于构筑二维坐标系的Y轴，
所述第二线圈组用于构筑二维坐标系的X轴。
2.一种无线充电接收器的位置调节用线圈，其特征在于，具备：
第一线圈组，包括：位于第一层的一对角线的两端的第一线圈与第二线圈；以及位于第二层且连接所述第一线圈和第二线圈的第一连接线；
第二线圈组，包括：位于第一层的另一对角线的两端的第三线圈和第四线圈；以及位于第二层且连接所述第三线圈和第四线圈的第二连接线，
所述第一线圈和第二线圈的缠绕方向相反，
所述第三线圈和第四线圈的缠绕方向相反，
所述第一线圈组的一端被接地，另一端是信号输出端AY′，
所述第二线圈组的一端被接地，另一端是信号输出端AX′，
在所述第一层，所述第一线圈至第四线圈互不接触，
在所述第二层，所述第一连接线不与所述第二连接线接触，
所述第一线圈组用于构筑二维坐标系的Y轴，
所述第二线圈组用于构筑二维坐标系的X轴。
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