頭戴式電子設備用無線充電系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種頭戴式電子設備用無線充電系統，所述頭戴式電子設備上設有電源，并配備有用于放置頭戴式電子設備的盒體，所述系統包括充電電源、與充電電源相連的發射線圈以及與發射線圈相匹配的接收線圈，所述充電電源和發射線圈設置在盒體內，所述接收線圈設置在頭戴式電子設備上，并與頭戴式電子設備的電源相連；在頭戴式電子設備放入盒體時，盒體內的發射線圈與頭戴式電子設備上的接收線圈進行電磁耦合形成通路，使充電電源的能量通過這個通路在接收線圈回路中產生感應電流，給頭戴式電子設備的電源充電。本實用新型利用超近距離的感應電流可以實現快速充電，而無需攜帶額外的供電設備，明顯減少了整個充電系統的重量和體積。
【專利說明】
頭戴式電子設備用無線充電系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種無線充電系統，尤其是一種頭戴式電子設備用無線充電系統，屬于無線充電【技術領域】。
【背景技術】
[0002]無線充電技術，源于無線電力輸送技術。無線充電，又稱作感應充電、非接觸式感應充電，是利用近場感應，也就是電感耦合，由供電設備(充電器)將能量傳送至用電的裝置，該裝置使用接收到的能量對電池充電，并同時供其本身運作之用。由于充電器與用電裝置之間以電磁場耦合傳送能量，兩者之間不用電線連接，因此充電器及用電的裝置都可以做到無物理導電接點外露。Qi國際無線充電標準就是用的這一技術，基本原理是在發送端和接收端都設一個線圈，發送端線圈連接有線電源，并產生電磁場能量，接收端線圈感應到這個電磁場能量，從而傳輸點留給設備電池充電。電磁感應技術的缺點就是使用距離較短，隨著距離的增加，電能損耗會變得很大。
[0003]利用電磁場耦合進行能量的傳輸的方式主要涉及到了麥克斯韋方程理論和法拉第電磁感應定律。
[0004]I)麥克斯韋方程
[0005]1、第一個等式是法拉第電磁感應定律，表明變化的磁場可以產生電流。
[0006]2、第二個等式是全電流安培環路定理，表明變化的電場和電流可以激勵磁場。
[0007]3、第三個等式是高斯定律，表明穿過任意閉曲面的電通量等于該閉曲面所包含的電荷量。
[0008]4、第四個等式是高斯磁定律，表明穿過任意閉曲面的磁通量為零。
Vxi = --
dt
1-T Tr 7 3Z)
[0009]{yxH = J+~r--
dt
VD = P
VB = O
[0010]2)電磁感應定律
[0011]因磁通量變化產生感應電動勢的現象，閉合電路的一部分導體在磁場里做切割磁感線的運動時,導體中就會產生電流,這種現象叫電磁感應。閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動，導體中就會產生電流。這種現象叫電磁感應現象。產生的電流稱為感應電流。這是初中物理課本為便于學生理解所定義的電磁感應現象，不能全面概括電磁感現象:閉合線圈面積不變，改變磁場強度，磁通量也會改變，也會發生電磁感應現象。所以準確的定義如下:因磁通量變化產生感應電動勢的現象。傳統上有兩種改變通過電路的磁通量的方式。至于感應電動勢時，改變的是自身的磁場，例如改變生成場的電流(就像變壓器那樣)。而至于動生電動勢時，改變的是磁場中的整個或部分電路的運動，例如像在同極發電機中那樣。
實用新型內容
[0012]本實用新型的目的是為了提供一種結構簡單、使用方便，可以使頭戴式電子設備獨立完成無線充電的頭戴式電子設備用無線充電系統。
[0013]本實用新型的目的可以通過采取如下技術方案達到:
[0014]頭戴式電子設備用無線充電系統，所述頭戴式電子設備上設有電源，并配備有用于放置頭戴式電子設備的盒體，其特征在于:所述系統包括充電電源、與充電電源相連的發射線圈以及與發射線圈相匹配的接收線圈，所述充電電源和發射線圈設置在盒體內，所述接收線圈設置在頭戴式電子設備上，并與頭戴式電子設備的電源相連；在頭戴式電子設備放入盒體時，盒體內的發射線圈與頭戴式電子設備上的接收線圈進行電磁耦合形成通路，使充電電源的能量通過這個通路在接收線圈回路中產生感應電流，給頭戴式電子設備的電源充電。
[0015]作為一種優選方案，所述頭戴式電子設備為電子眼鏡，所配備的盒體為眼鏡盒，所述發射線圈和接收線圈采用銅導線繞成。
[0016]作為一種優選方案，所述電子眼鏡的鏡框采用鐵氧體材料制成，所述接收線圈纏繞在電子眼鏡的鏡片外圍鏡框上。
[0017]作為一種優選方案，所述電子眼鏡的鏡框采用電介質材料制成，在鏡框的中間嵌入繞成鏡框形狀的軟性PCB板，該軟性PCB板上加工的銅導線作為接收線圈。
[0018]作為一種優選方案，所述繞成鏡框形狀的軟性PCB板的頭尾之間通過排線接頭相連。
[0019]作為一種優選方案，所述盒體內的充電電源為直流電源。
[0020]作為一種優選方案，所述盒體內的充電電源為通過變壓器降壓進行充電的交流電源。
[0021]作為一種優選方案，所述頭戴式電子設備的電源為鋰聚合物電池。
[0022]本實用新型相對于現有技術具有如下的有益效果:
[0023]1、本實用新型的無線充電系統可以應用于頭戴式電子設備，特別是電子眼鏡中，根據法拉第電磁感應定律，通過由內而外繞行的發射線圈鋪設于眼鏡盒內形成交互變化的功率電磁場，可以激勵起感應電磁場，在最近距離架設纏繞有接收線圈的鏡框，可以進行電磁耦合形成通路，使充電電源的能量通過這個通路在接收線圈回路中產生感應電流，該感應電流通過阻抗匹配給電子眼鏡的電源充電，從而達到無線蓄能充電的目的。
[0024]2、本實用新型的無線充電系統，根據頭戴式電子設備(如電子眼鏡)的整體實用面積通常在50cm2，并且將設備放入盒體內是一個自然過程，由此產生超近距離的感應電流可以實現快速充電，而無需攜帶額外的供電設備，明顯減少了整個充電系統的重量和體積。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1為本實用新型實施例1的無線充電系統結構原理框圖。
[0026]圖2為本實用新型實施例1的無線充電系統的發射線圈設置在眼鏡盒內的示意圖。
[0027]圖3為本實用新型實施例1的無線充電系統的接收線圈纏繞在眼鏡片外圍鏡框的示意圖。
[0028]圖4為本實用新型實施例1的無線充電系統中發射線圈與接收線圈的電磁耦合原理圖。
[0029]圖5為本實用新型實施例2的無線充電系統的軟性PCB板結構示意圖。
[0030]其中，1-充電電源，2-發射線圈，3-接收線圈，4-眼鏡盒，5-電子眼鏡，6_鏡框，7-鏡片，8-電源，9-排線接頭。
【具體實施方式】
[0031]實施例1:
[0032]本實施例的頭戴式電子設備為電子眼鏡(如智能眼鏡、藍牙眼鏡等)，該電子眼鏡上設有電源(電源為鋰聚合物電池)，所配備的盒體為眼鏡盒。
[0033]如圖1?圖3所示，本實施例的無線充電系統包括充電電源1、與充電電源I相連的兩個發射線圈2以及與發射線圈2相匹配的兩個接收線圈3，所述發射線圈2和接收線圈3采用銅導線繞成，所述充電電源I為直流電源，其設置在眼鏡盒4內，眼鏡盒4內還設有鐵氧體材料，所述發射線圈2纏繞在鐵氧體材料上，眼鏡盒4內也可以不設置鐵氧體材料，直接將繞好的發射線圈2設置在眼鏡盒4內；電子眼鏡5的鏡框6采用鐵氧體材料制成，接收線圈3纏繞在電子眼鏡5的左、右鏡片7外圍鏡框6上，并與電子眼鏡5的電源8相連。
[0034]本實施例的無線充電系統充電原理如下:
[0035]在電子眼鏡5放入眼鏡盒4時，眼鏡盒4內的發射線圈2與鏡框6上的接收線圈3進行電磁耦合形成通路，如圖4所示，使充電電源I的能量通過這個通路在接收線圈3回路中產生感應電流，給電子眼鏡5的電源8充電。
[0036]本實施例加載無線充電系統的電子眼鏡設計過程如下:
[0037]I)根據鏡框的形狀設定具有標準幾何外形的接收線圈回路；
[0038]2)設計全局對外屏蔽的眼鏡盒，在與鏡框正面耦合部分設定功率場的拓撲結構；
[0039]3)通過提取參數建立該拓撲結構和接收場路所形成的電磁場系統的模型，這一模型包括了一個穩態交變電磁場輸入和靜態感生電流輸出總量的函數關系；
[0040]4)通過麥斯韋方程組，推導磁通和結構的關系，最大功率輸出得到一組結構關鍵參數的綜合方程，求解得到基本的功率電路布線結構；
[0041]5)通過實驗得到最佳結果并且設計匹配電路完成結構和布局。
[0042]實施例2:
[0043]本實施例的主要特點是:所述電子眼鏡5的鏡框6采用電介質材料制成，在鏡框6的中間嵌入繞成鏡框6形狀的軟性PCB板，該軟性PCB板如圖5所示，其頭尾之間通過排線接頭9相連，板上加工的銅導線作為接收線圈3。其余同實施例1。
[0044]實施例3:
[0045]本實施例的主要特點是:所述眼鏡盒4內的充電電源I為通過變壓器降壓進行充電的交流電源。其余同實施例1。
[0046]以上所述，僅為本實用新型較佳的實施例，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，如無線充電系統還可以用在其他與電子眼鏡結構相似的頭戴式電子設備上，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本實用新型所公開的范圍內，根據本實用新型的技術方案及其實用新型構思加以等同替換或改變，都屬于本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.頭戴式電子設備用無線充電系統，所述頭戴式電子設備上設有電源，并配備有用于放置頭戴式電子設備的盒體，其特征在于:所述系統包括充電電源、與充電電源相連的發射線圈以及與發射線圈相匹配的接收線圈，所述充電電源和發射線圈設置在盒體內，所述接收線圈設置在頭戴式電子設備上，并與頭戴式電子設備的電源相連；在頭戴式電子設備放入盒體時，盒體內的發射線圈與頭戴式電子設備上的接收線圈進行電磁耦合形成通路，使充電電源的能量通過這個通路在接收線圈回路中產生感應電流，給頭戴式電子設備的電源充電。
2.根據權利要求1所述的頭戴式電子設備用無線充電系統，其特征在于:所述頭戴式電子設備為電子眼鏡，所配備的盒體為眼鏡盒，所述發射線圈和接收線圈采用銅導線繞成。
3.根據權利要求2所述的頭戴式電子設備用無線充電系統，其特征在于:所述電子眼鏡的鏡框采用鐵氧體材料制成，所述接收線圈纏繞在電子眼鏡的鏡片外圍鏡框上。
4.根據權利要求2所述的頭戴式電子設備用無線充電系統，其特征在于:所述電子眼鏡的鏡框采用電介質材料制成，在鏡框的中間嵌入繞成鏡框形狀的軟性PCB板，該軟性PCB板上加工的銅導線作為接收線圈。
5.根據權利要求4所述的頭戴式電子設備用無線充電系統，其特征在于:所述繞成鏡框形狀的軟性PCB板的頭尾之間通過排線接頭相連。
6.根據權利要求1所述的頭戴式電子設備用無線充電系統，其特征在于:所述盒體內的充電電源為直流電源。
7.根據權利要求1所述的頭戴式電子設備用無線充電系統，其特征在于:所述盒體內的充電電源為通過變壓器降壓進行充電的交流電源。
8.根據權利要求1所述的頭戴式電子設備用無線充電系統，其特征在于:所述頭戴式電子設備的電源為鋰聚合物電池。
【文檔編號】H02J7/00GK204103540SQ201420460267
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年8月14日 優先權日:2014年8月14日
【發明者】王世偉, 陳瑞森, 林景裕, 溫慎潔 申請人:溫慎潔