電能接收天線和應用其的可穿戴電子設備的製作方法

2023-06-05 09:25:31

本實用新型涉及非接觸供電技術，具體涉及一種電能接收天線和應用其的可穿戴電子設備。

背景技術：

非接觸供電技術基於其方便實用的特點而廣泛應用於電子產品領域，例如行動電話、MP3播放器、數位照相機、可攜式電腦等。以現有的諧振型非接觸供電裝置為例，非接觸供電裝置通常包含有一個由電能發射天線和電能接收天線構成的耦合電路，電能發射天線與電能發射端的其它元件構成發射側諧振電路，電能接收天線與電能接收端的其它元件構成接收側諧振電路。通過將發射側諧振電路和接收側諧振電路的諧振頻率設置為相同，可以使得發射側諧振電路諧振時，通過電磁場與發射側諧振電路耦合的接收側諧振電路也發生諧振，由此實現以非接觸的方式傳輸電能。

同時，可穿戴電子設備通常希望將體積設計得較小，而這不利於設置充電接口。由此，非接觸供電技術(或稱無線充電技術)在可穿戴電子設備上具有較好的應用前景。

如圖1A和圖1B所示，在例如智能手錶這樣的可穿戴電子設備上，電能接收天線通常僅設置於電子設備的主體(也即錶盤)上。在進行充電時，智能手錶需要將錶盤放置於電能發射端上。由於可穿戴電子設備的主體通常具有較小的體積，因此，電能接收天線的線圈面積會受限於設置面的面積，這不利於無線能量的傳遞，系統效率較低。

技術實現要素：

有鑑於此，本實用新型提供一種電能接收天線和應用其的可穿戴電子設備，以提高可穿戴電子設備上的電能接收天線面積，改善無線電能接收效率。

第一方面，提供一種用於非接觸供電的電能接收天線，應用於可穿戴電子設備，所述可穿戴電子設備包括佩戴部件和與所述佩戴部件連接的主體，所述電能接收天線包括：

至少一個接收線圈，所述接收線圈的導線基本沿所述佩戴部件和所述主體所在面延伸，在所述佩戴部件與所述主體連接形成為環形時形成所述接收線圈，所述接收線圈的軸向穿過所述環形。

優選地，所述佩戴部件包括佩戴部和連接部，所述佩戴部一端與所述主體連接，另一端通過連接部與所述主體以可拆卸的方式連接；

所述接收線圈的導線包括在所述佩戴部和所述連接部上延伸的部分，所述連接部用於在將所述佩戴部和所述主體機械連接的同時使得設置於佩戴部和主體的對應導線形成電連接，從而形成所述接收線圈。

優選地，所述連接部包括：

多個導電的第一連接件，與所述接收線圈設置於佩戴部的導線連接；以及，

多個導電的第二連接件，與所述第一連接件一一對應，與所述接收線圈設置於主體的導線連接，適於與對應的第一連接件以相互接觸的方式連接；

所述第一連接件之間相互絕緣，所述第二連接件之間相互絕緣。

優選地，所述佩戴部件包括第一佩戴部、第二佩戴部和連接部，所述第一佩戴部和所述第二佩戴部能夠通過所述連接部以可拆卸的方式連接；

每個所述接收線圈包括設置於第一佩戴部的第一部分和設置於第二佩戴部的第二部分以及延伸到所述連接部的第三部分，所述連接部用於在將所述第一佩戴部和所述第二佩戴部機械連接的同時使得設置於第一佩戴部和第二佩戴部的對應導線形成電連接，從而形成所述接收線圈。

優選地，所述連接部包括：

多個導電的第一連接件，與所述接收線圈設置於第一佩戴部的導線連接；以及，

多個導電的第二連接件，與所述第一連接件一一對應，與所述接收線圈設置於第二佩戴部的導線連接，適於與對應的第一連接件以相互接觸的方式連接；

所述第一連接件之間相互絕緣，所述第二連接件之間相互絕緣。

優選地，所述第一連接件包括多個可選連接位置，適於與所對應的第二連接件在不同的位置連接；或者，

所述第二連接件包括多個可選連接位置，適於與所對應的第一連接件在不同的位置連接。

優選地，所述佩戴部件至少部分採用柔性材料製成。

優選地，所述接收線圈形成於所述佩戴部件的表面或設置於所述佩戴部件內。

第二方面，提供一種可穿戴電子設備，包括：

主體；

佩戴部件，用於將所述設備佩戴於人體；以及，

如上所述的電能接收天線。

優選地，所述可穿戴電子設備為智能手錶，所述佩戴部件為錶帶。

本公開利用可穿戴電子設備的佩戴部件具有較大面積的特點，通過將接收線圈設置於佩戴部件和可穿戴電子設備主體上，使得在可穿戴電子設備的佩戴部件與主體連接形成為環形時，形成所述接收線圈，接收線圈的軸向穿過所述環形。從而，使得電能接收天線的線圈軸向截面積基本為所述環形的面積，極大地提高了線圈面積，從而改善了無線電能接收效率。

附圖說明

通過以下參照附圖對本實用新型實施例的描述，本實用新型的上述以及其它目的、特徵和優點將更為清楚，在附圖中：

圖1A是現有技術中電能接收天線的示意圖；

圖1B是現有技術中可穿戴電子設備與電能發射端的設置示意圖；

圖2A是本實用新型實施例的電能接收天線的示意圖；

圖2B是本實用新型實施例的非接觸電能接收電路的示意圖；

圖2C是本實用新型實施例的可穿戴電子設備與電能發射天線的等效示意圖；

圖3A是本實用新型實施例的可穿戴電子設備與電能發射端耦合的示意圖；

圖3B是圖3A的電能發射天線的發射線圈的示意圖；

圖4是本實用新型實施例的可穿戴電子設備與電能發射端以另一種方式耦合的示意圖；

圖5A是本實用新型實施例的可穿戴電子設備與電能發射端以又一種方式耦合的示意圖；

圖5B是圖5A的電能發射天線的發射線圈的示意圖。

具體實施方式

以下基於實施例對本實用新型進行描述，但是本實用新型並不僅僅限於這些實施例。在下文對本實用新型的細節描述中，詳盡描述了一些特定的細節部分。對本領域技術人員來說沒有這些細節部分的描述也可以完全理解本實用新型。為了避免混淆本實用新型的實質，公知的方法、過程、流程、元件和電路並沒有詳細敘述。

此外，本領域普通技術人員應當理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，並且附圖不一定是按比例繪製的。

除非上下文明確要求，否則整個說明書和權利要求書中的「包括」、「包含」等類似詞語應當解釋為包含的含義而不是排他或窮舉的含義；也就是說，是「包括但不限於」的含義。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語「第一」、「第二」等僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。此外，在本實用新型的描述中，除非另有說明，「多個」的含義是兩個或兩個以上。

以下以智能手錶為例對本實用新型實施例進行說明，但是，本領域技術人員容易理解，本實用新型的應用領域並不限於智能手錶，任何其它具有佩戴部件的可穿戴電子設備，例如，藍牙耳機、智能頭箍、智能眼鏡等均可以適用本實用新型實施例所述的技術方案。

圖2A是本實用新型實施例一的電能接收天線的示意圖。如圖2A所示，承載所述電能接收天線的智能手錶1包括主體11和錶帶12。其中，主體11是執行智能手錶1功能的實體，其可以包括表殼、設置於表殼內或與表殼設置為一體的顯示裝置、人機互動裝置、處理電路、電源等(圖中未示出)。同時，為了實現進行無線電能接收，主體11中還設置有非接觸電能接收電路2。非接觸電能接收電路2用於以非接觸的方式(或稱為無線方式)從電能發射端接收電能。圖2B是本實用新型實施例的非接觸電能接收電路的示意圖。如圖2B所示，非接觸電能接收電路包括電能接收天線21、阻抗匹配網絡22以及整流及電壓變換器23。必要時非接觸電能接收電路還可以設置通信電路24。通信電路24用於與電能發射端3進行通信。同時，錶帶12用於將主體11佩戴於人體，例如，相對於人體的手腕進行固定。在圖2A中，錶帶12分為分別與主體11機械連接的兩個部分12a和12b，該兩部分相互之間可以通過連接部12c連接，從而使得整個智能手錶形成為環狀，固定於人體的手臂。容易理解，錶帶12也可以設置為僅包括一個佩戴部，一端與主體11固定連接，另一端以可拆卸的方式與主體11連接。

應理解，在本實施例中，錶帶12即為可穿戴電子設備的佩戴部件。在所述可穿戴電子設備為智能戒指或智能頭箍或智能眼鏡時，佩戴部件將可穿戴電子設備主體固定為人體的附屬結構，並且，其適於與主體一同形成為環形。

如圖2A所示，電能接收天線21包括至少一個接收線圈。接收線圈一部分設置於錶帶12上，另一部分設置於主體11上。接收線圈的導線基本沿錶帶12和主體11所在面延伸。具體地，接收線圈的導線基本沿著錶帶12的長度方向延伸，並一直延伸到用於連接錶帶不同部分的連接部12c。如圖2C所示，在錶帶12與主體11連接形成為環形時，沿著錶帶12和主體11延伸的導線相互連接形成所述接收線圈，該接收線圈的軸向穿過所述環形的中心，也即，與智能手錶1的環形共軸。接收線圈的面積(軸向截面積)基本與環形的面積相等，這遠大於將接收線圈設置於錶帶12上或主體11上，從而可以為系統設計提供更大的自由度，方便提升電能傳輸效率。

如圖2A所示，每個所述接收線圈包括設置於錶帶12a的第一部分21a和設置於第二佩戴部12b的第二部分21b以及延伸到連接部12c的第三部分21c。連接部12c由導電材料形成，用於在將錶帶的部分12a和12b機械連接的同時，使得接收線圈的第一部分21a和接收線圈21b的對應導線通過第三部分21c及連接部12c形成電連接，從而形成所述接收線圈。接收線圈的引出端可以延伸到主體11上以方便與主體內設置的電路形成連接。

對於連接部12c，其可以包括多個導電的第一連接件121和一一對應設置導電的第二連接件122。其中，第一連接件121相互之間絕緣。第二連接件122相互之間絕緣，由此，可以使得不同匝之間的導線不會再連接件12c處形成電連接。同時，第一連接件121和對應的第二連接件122適於以相互接觸的方式連接，由此，可以對錶帶的不同部分12a和12b進行連接。而且，由於第一連接件121和對應的第二連接件122均導電，因此，當兩者以接觸方式機械連接時，電連接也同時建立。進而，第一連接件121和第二連接件122相互連接使得錶帶12的不同部分連接為一體時，在錶帶12的不同部分上延伸的導線形成電連接，從而形成近似螺旋狀的接收線圈。舉例而言，第一連接件121可以是金屬孔，而第二連接件122可以是適於插入金屬孔固定的金屬針。在另一個可選的實施方式中，第一連接件121和第二連接件122為相互適配的金屬卡扣結構。在又一個可選的實施方式中，第一連接件121和第二連接件122為可以相互吸附的磁鐵和金屬凸點。

優選地，如圖2A所示，為了方便進行錶帶12長度的調節，第一連接件121或第二連接件122包括多個可選連接位置，適於與所對應的第二連接件122或第一連接件121在不同的位置連接。由此，可以在進行錶帶長度調節的同時不影響電能接收。

在錶帶12被設置為一端與主體11固定連接，另一端以可拆卸的方式與主體11連接時，接收線圈的導線包括延伸到連接部12c的部分。連接部12c由導電材料製成，用於在將佩戴部和主體機械連接的同時使得設置於佩戴部和主體的導線形成電連接，從而形成所述接收線圈。

具體地，連接部12c包括多個導電的第一連接件121和導電第二連接件122。第一連接件121與所述接收線圈設置於佩戴部的導線連接。第二連接件122與所述第一連接件一一對應，與接收線圈設置於主體的導線連接，適於與對應的第一連接件121以相互接觸的方式連接。第一連接件121之間相互絕緣，第二連接件122之間相互絕緣。由此，在第一連接件121和對應的第二連接件122相互機械連接時，與之連接的接收線圈的導線相互之間形成電連接，從而在錶帶12的不同部分上延伸的導線形成近似螺旋狀的接收線圈。

以本實施例的方式設置的電能接收天線可以為電能發射端的設計提供更大的自由度。圖3A是本實用新型實施例的可穿戴電子設備與電能發射端以一種方式耦合的示意圖。通常來說，需要電能接收天線的線圈與電能發射天線線圈共中心軸。如圖3A所示，可將錶帶12的兩個部分連接形成為環狀後套設於形成為柱體的電能發射端上3，電能發射端3的電能發射天線31設置為覆蓋柱體的整個側面。電能發射天線31的發射線圈可以設置為如圖3B所示的螺線形。由此，電能發射天線可以在柱體的軸向上與電能接收天線21的軸向重合，從而獲得較好的耦合度。可選地，發射線圈可以設置為與接收線圈類似的螺線形。由此，在以圖3A所示方式相對設置時，無論智能手錶1朝向哪個方向，均可以獲得相同的電能接收效果，大大提高了電能接收端的位置自由度。圖4是本實用新型實施例的可穿戴電子設備與電能發射端以另一種方式耦合的示意圖。與圖3A類似，電能發射端的電能發射天線31設置於柱體的側面。不同的是，可以將錶帶兩個部分連接後形成為環狀的智能手錶放置於所述柱體的內部。同樣地，在發射天線覆蓋整個主體側面時，無論智能手錶1朝向哪個方向，均可以獲得相同的電能接收效果。

同時，可穿戴電子設備1與電能發射端3還可以以如圖5A所示的方式進行耦合。在圖5A中，電能發射端3的電能發射天線被設置為常用的平面狀。如圖5B所示，發射線圈可以被設置為基本沿平面延伸的至少一個同心匝。此時發射線圈的軸線垂直於所在的平面，此時，將連接形成為環形的智能手錶放置於所述平面上，由於電能接收天線的接收線圈的軸線穿過所述環形，因此，接收線圈可以與發射線圈共軸，從而獲得較好的耦合度，提高電能傳輸效果。

應理解，在本實施例中，錶帶11可以至少採用柔性材料製成，以方便其連接為環狀或展開為平面狀。但是，在可選的其它實施方式中，錶帶11或其它可穿戴電子設備的佩戴部件也可以以剛性材料製備，並具有可設置電能接收天線的曲面。

同時，接收線圈形成於錶帶12的表面或設置於錶帶內，與錶帶12一體成型。

本實用新型實施例利用可穿戴電子設備的佩戴部件具有較大面積的特點，通過將接收線圈設置於佩戴部件和主體上，使得在可穿戴電子設備的佩戴部件與主體連接形成為環形時，形成所述接收線圈，接收線圈的軸向穿過所述環形。從而，使得電能接收天線的線圈軸向截面積基本為所述環形的面積，極大地提高了線圈面積，從而改善了無線電能接收效率。

以上所述僅為本實用新型的優選實施例，並不用於限制本實用新型，對於本領域技術人員而言，本實用新型可以有各種改動和變化。凡在本實用新型的精神和原理之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。