無(wú)線可充電電池及其部件的制作方法
【專利摘要】一種用于無(wú)線可充電電池的接收器線圈組件，包括橫向的第一線圈和橫向的第二線圈，以及包圍第一線圈和第二線圈的第三線圈。接收器線圈可以用于無(wú)線可充電電池的電能接收器中。也公開了一種無(wú)線可充電電池，其具有從電化學(xué)電池上可拆卸的電能接收器。
【專利說明】無(wú)線可充電電池及其部件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)線可充電的電池。更具體地，但不是唯一地，本發(fā)明涉及接收器線圈拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、電池屏蔽和可拆卸的電能接收器。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)線可充電電池已經(jīng)被用于諸如電動(dòng)牙刷之類的設(shè)備多年。這種設(shè)備典型地利用非標(biāo)準(zhǔn)的電池或不易于替換的電池。普通消費(fèi)電池仍通常需要電連接來(lái)實(shí)現(xiàn)充電。存在對(duì)如下這種消費(fèi)可充電電池的需求:其如果被設(shè)置在充電區(qū)域，可以方便地?zé)o線充電，而不需要任何特殊取向或電連接。
[0003]電能接收器需要盡可能小，以確保用于通常消費(fèi)應(yīng)用的足夠的電池容量。也需要能夠在任何朝向與充電交變磁場(chǎng)I禹合一由于電池可以米用任何朝向放置在充電區(qū)域中，或者可以采用任何朝向位于設(shè)備內(nèi)部。
[0004]也需要電池能快速地充電，而在充電磁場(chǎng)中電化學(xué)電池不過熱。
[0005]另外，電池的電能接收器由消費(fèi)者可回收或可重復(fù)使用將是值得期待的。
[0006]接收器線圈拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的數(shù)目已經(jīng)被提出并且討論如下。
[0007]W02001/67046公開一種無(wú)線電能接收器，其具有纏繞在交叉形狀的芯體上的三個(gè)相互正交的繞組(即，芯體是XYZ坐標(biāo)系的原點(diǎn)的形狀)。
[0008]US5, 281，941公開了一種用于支持三個(gè)相互正交的繞組的球形形式。
[0009]US7, 414，380公開了一種具有纏繞在平行管形狀的芯體上的三個(gè)相互正交的繞組的無(wú)線電能接收器。
[0010]US7, 248，017公開了一種無(wú)線可充電電池，其具有纏繞在電池外部的芯體上、或者纏繞在芯體上并安裝在電池內(nèi)部的繞組。繞組的軸與電池的縱軸平行。說明書也公開了具有兩個(gè)正交繞組以當(dāng)充電時(shí)供電池自由旋轉(zhuǎn)。
[0011]US2011/0086256公開了一種無(wú)線可充電電池，其具有布置在電池的一個(gè)端部的接收器電路，但是繞組在電池的外部上。
[0012]以上拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都有點(diǎn)笨重和/或在某些朝向上耦合不佳。另外，以上設(shè)計(jì)被形成為一體，并且不允許簡(jiǎn)單地再利用。另外，它們未提供電化學(xué)電池的屏蔽。
[0013]本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種線圈接收器組件、電能接收器和無(wú)線可充電電池，克服了這些問題中的至少一些，或者至少向公眾提供一種有用的選擇。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，提供了一種用于可充電電池的接收器線圈組件，包括:第一線圈和第二線圈，具有彼此橫向定向的磁軸；以及第三線圈，其具有橫向于第一線圈和第二線圈的磁軸的磁軸，并且圍繞第一線圈和第二線圈。
[0015]第三線圈優(yōu)選地是大體環(huán)形線圈，并且組件優(yōu)選具有通常的圓柱形形式。
[0016]第一線圈和第二線圈優(yōu)選地以交叉體布置，其中第一線圈和第二線圈圍繞交叉體的臂纏繞、并且第三線圈圍繞該交叉體纏繞。
[0017]根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例，提供了一種用于可充電電池的接收器線圈組件，包括具有彼此橫向定向的磁軸的第一線圈、第二線圈和第三線圈，其中，線圈中的一個(gè)相比于其他線圈能夠具有較大的電能傳輸。
[0018]第三線圈優(yōu)選地包圍其他線圈，并且第一線圈和第二線圈優(yōu)選地采用交叉布置。
[0019]第三線圈的電能傳輸容量?jī)?yōu)選地大于第一線圈和第二線圈的功率電能傳輸容量至少10%、更優(yōu)選地20%。第三線圈的導(dǎo)體長(zhǎng)度優(yōu)選地大于第一線圈和第二線圈的導(dǎo)體長(zhǎng)度至少25%、更優(yōu)選地50%。
[0020]根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例，提供了一種無(wú)線可充電電池，其具有電能接收器和電化學(xué)電池，其中，電能接收器安裝在第一電池子外殼中，而電化學(xué)電池安裝在第二電池子外殼中，其中，第一電池子外殼和第二電池子外殼是可拆卸的。
[0021 ] 電能接收器可以憑借螺紋、推入配合連接或磁連接而是從電化學(xué)電池上用戶可拆卸的。
[0022]電化學(xué)電池可以通過圍繞電化學(xué)電池的金屬層來(lái)被磁屏蔽。這個(gè)層可以是大約一個(gè)趨膚(skin)深度，并且可以由銅箔形成。
[0023]公認(rèn)的是，術(shù)語(yǔ)“包括”在不同的審查權(quán)限范圍下可以歸結(jié)為排他的或包括的意思。針對(duì)本說明書的目的，并且除非另有說明，這些術(shù)語(yǔ)旨在具有包括的含義，即這些術(shù)語(yǔ)將用于包括直接引用的所列出的部件，而且還包括其他的未指定的部件或元件。
[0024]本說明書中參考的任何現(xiàn)有技術(shù)不構(gòu)成承認(rèn)這些現(xiàn)有技術(shù)形成公知常識(shí)的一部分。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]被并入并構(gòu)成說明書的部分的附圖，與上面給出的本發(fā)明的一般描述一起說明本發(fā)明的實(shí)施例，以及以下給出的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。
[0026]圖1示出一種無(wú)線可充電電池；
[0027]圖2示出圖1中所示的電池的電能接收器線圈組件；以及
[0028]圖3示出圖1中所示的電池的電能接收器的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]圖1示出具有兩部分結(jié)構(gòu)的無(wú)線可充電電池。電能接收器安裝在第一電池子外殼2內(nèi)，并且能夠從安裝有可充電電化學(xué)電池的第二電池子外殼3拆卸。第一電池子外殼2和第二電池子外殼3可以通過螺紋、推入配合連接、或磁耦合等相互連接，以使得用戶能夠?qū)⒆油鈿?從子外殼3拆離、并且將去除的子殼體2連接至含新的電化學(xué)電池的新的子外殼。
[0030]電化學(xué)電池可以被磁屏蔽，以避免當(dāng)電池位于充電交變磁場(chǎng)中時(shí)過熱。這可以通過提供圍繞電化學(xué)電池的金屬屏蔽來(lái)實(shí)現(xiàn)。這可以采用被施加圍繞子外殼3的外部的金屬箔的形式。金屬箔可以具有大約一個(gè)趨膚深度，其中銅因其令人滿意的屏蔽屬性而令人期待。
[0031]現(xiàn)在參見圖2，示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的接收器線圈組件。第一繞組4a和4b圍繞交叉形鐵氧體磁芯6的臂纏繞，而第二繞組5a和5b圍繞交叉形鐵氧體磁芯6的另一臂纏繞。第三繞組7圍繞交叉形鐵氧體磁芯6的周邊纏繞。理想地線圈是彼此正交的，以保證在任何朝向與充電磁場(chǎng)耦合。然而，在某些應(yīng)用下，線圈因特定應(yīng)用的空間限制或優(yōu)先耦合方向而可以不是正交的。
[0032]第三線圈優(yōu)選環(huán)形，以便與圓柱形電池外殼最好地相合。第三線圈可以被設(shè)計(jì)成比其他的線圈具有更大的電能傳輸容量。這對(duì)于以下情況是令人期待的:電池具有正常的或優(yōu)選的朝向使得第三線圈通常以最快的速率供應(yīng)電能，而第一線圈和第二線圈仍允許在其他朝向的電能傳輸。第三線圈的電能傳輸容量可以大于第一線圈和第二線圈至少10%，優(yōu)選地20%。為了實(shí)現(xiàn)此，第三線圈的導(dǎo)體長(zhǎng)度可以大于第一線圈和第二線圈的導(dǎo)體長(zhǎng)度至少25%,優(yōu)選地50%。
[0033]在一個(gè)示例性實(shí)施例中，外線圈的平均直徑是12mm，并且具有50匝，而第一繞組和第二繞組的平均直徑大約是4mm，并且每個(gè)具有80匝。繞組可以都是0.05mm規(guī)格絕緣銅導(dǎo)線。
[0034]圖3示出電池的部件的示意圖。線圈4 (4a和4b)、5 (5a和5b)以及7中感應(yīng)的電流被供應(yīng)至接收器電路8，接收器電路8可以對(duì)從線圈接收的交流電整流并限制。電池充電管理電路9根據(jù)用于所用的電池的化學(xué)類型的充電參數(shù)來(lái)控制給予可充電電池10的電能供應(yīng)。電能接收器由線圈4、5和7以及接收器電路8和電池充電管理電路9組成，并且被包括在子外殼2中?？沙潆婋姵?0被安裝在子外殼3中。
[0035]所述的無(wú)線可充電電池提供一種緊湊設(shè)計(jì)，其確保在所有方向上充分耦合的同時(shí)在優(yōu)選朝向上提供增強(qiáng)的耦合?？刹鹦兜膬刹糠蛛姵亟Y(jié)構(gòu)允許容易再利用電能接收器，避免浪費(fèi)和不利的環(huán)境影響。屏蔽電化學(xué)電池避免了過熱、并且允許快速充電。
[0036]盡管已經(jīng)通過本發(fā)明的實(shí)施例的描述說明了本發(fā)明，并且盡管已經(jīng)詳細(xì)地描述的實(shí)施例，但是本申請(qǐng)的目的并非限制于或以任何方式限制在所附權(quán)利要求的范圍到這樣的細(xì)節(jié)。另外的優(yōu)點(diǎn)和修改將容易地呈現(xiàn)于本領(lǐng)域技術(shù)人員。因此，本發(fā)明在其更為寬廣的方面不限于特定細(xì)節(jié)、代表性的裝置和方法、以及所示和描述的說明性實(shí)例。因此，在不脫離本申請(qǐng)的一般發(fā)明理念的精神或范圍的情況下可以對(duì)脫離這些細(xì)節(jié)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于可充電電池的接收器線圈組件，包括: a.第一線圈和第二線圈，具有彼此橫向定向的磁軸；以及 b.第三線圈，具有橫向于所述第一線圈和所述第二線圈的所述磁軸的磁軸，并且包圍所述第一線圈和所述第二線圈。
2.如權(quán)利要求1所述的接收器線圈組件，其中，所述第三線圈是大體環(huán)形線圈。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的接收器線圈組件，其中，所述第一線圈和所述第二線圈交叉式布置。
4.如前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的接收器線圈組件，包括位于所有的線圈內(nèi)的鐵氧體磁芯。
5.如權(quán)利要求4所述的接收器線圈組件，其中，所述鐵氧體磁芯采用交叉體的形式，其中所述第一線圈和所述第二線圈圍繞所述交叉體的臂纏繞、并且所述第三線圈圍繞所述交叉體的臂的末端纏繞。
6.如前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的接收器線圈組件，其具有大體圓柱形的形式。
7.一種用于可充電電池的接收器線圈組件，包括第一線圈、第二線圈和第三線圈，所述第一線圈、所述第二線圈和所述第三線圈具有彼此橫向定向的磁軸，其中，所述線圈中的一個(gè)相比于其他線圈能夠具有較大的電能傳輸。
8.如權(quán)利要求7所述 的接收器線圈組件，其中，能夠具有較大的電能傳輸?shù)乃鼍€圈包圍其他的所述線圈。
9.如權(quán)利要求7或8所述的接收器線圈組件，其中，所述第一線圈和所述第二線圈采用交叉布置。
10.如權(quán)利要求7至9中的任意一項(xiàng)所述的接收器線圈組件，其中，所述第三線圈的所述電能傳輸容量大于所述第一線圈和所述第二線圈至少10%。
11.如權(quán)利要求7至9中的任意一項(xiàng)所述的接收器線圈組件，其中，所述第三線圈的電能傳輸容量大于所述第一線圈和所述第二線圈至少20%。
12.如權(quán)利要求7至9中的任意一項(xiàng)所述的接收器線圈組件，其中，所述第三線圈的導(dǎo)體長(zhǎng)度大于所述第一線圈導(dǎo)體和所述第二線圈的導(dǎo)體長(zhǎng)度至少25%。
13.如權(quán)利要求7至9中的任意一項(xiàng)所述的接收器線圈組件，其中，所述第三線圈的導(dǎo)體長(zhǎng)度大于所述第一線圈導(dǎo)體和所述第二線圈的導(dǎo)體長(zhǎng)度至少50%。
14.一種用于無(wú)線可充電電池的電能接收器，所述無(wú)線可充電電池包括如前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的接收器線圈組件。
15.一種可充電電池，其包括如權(quán)利要求14所述的電能接收器。
16.—種無(wú)線可充電電池，其具有電能接收器和電化學(xué)電池，其中，所述電能接收器被安裝在第一電池子外殼中，而所述電化學(xué)電池被安裝在第二電池子外殼中，其中所述第一電池子外殼和所述第二電池子外殼是可拆卸的。
17.如權(quán)利要求16所述的無(wú)線可充電電池，其中，所述電能接收器是從所述電化學(xué)電池上可拆卸的。
18.如權(quán)利要求17所述的無(wú)線可充電電池，其中，所述電能接收器是從所述電化學(xué)電池上用戶可拆卸的。
19.如權(quán)利要求16至18中的任意一項(xiàng)所述的無(wú)線可充電電池，其中，所述電能接收器和所述電化學(xué)電池通過螺紋連接在一起。
20.如權(quán)利要求16至18中的任意一項(xiàng)所述的無(wú)線可充電電池，其中，所述電能接收器和所述電化學(xué)電池通過磁性保持在一起。
21.如權(quán)利要求16至18中的任意一項(xiàng)所述的無(wú)線可充電電池，其中，所述電能接收器和所述電化學(xué)電池通過推入配合耦接保持在一起。
22.如權(quán)利要求16至21中的任意一項(xiàng)所述的無(wú)線可充電電池，其中，所述電化學(xué)電池被磁屏蔽。
23.如權(quán)利要求22所述的無(wú)線可充電電池，其中，所述電化學(xué)電池通過金屬層來(lái)被磁屏蔽。
24.如權(quán)利要求23所述的無(wú)線可充電電池，其中，所述金屬層具有大約I趨膚深度。
25.如權(quán)利要求23或權(quán)利要求`24所述的無(wú)線可充電電池，其中，金屬是銅。
【文檔編號(hào)】H01F30/06GK103827998SQ201280047175
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月29日
【發(fā)明者】李 昊, 任賽寧, 秦愛軍 申請(qǐng)人:鮑爾拜普羅克西有限公司