專利名稱：電感耦合電源模塊和電路的制作方法
電感耦合電源模塊和電路相關(guān)申請的交叉引用本非臨時(shí)專利申請請求享有2009年9月16日提交的美國臨時(shí)專利申請 61/242,964的權(quán)益，并且其主題與以下申請相關(guān)2009年1月5日提交的美國臨時(shí)專利申 請61/142,557; 2008年2月25日提交的美國臨時(shí)專利申請60/031,132 ； 2009年2月24 日提交的美國非臨時(shí)專利申請12/391,714; 2009年2月24日提交的美國非臨時(shí)專利申請 12/391,735 ；和美國非臨時(shí)專利申請12/391,698相關(guān)。其每一項(xiàng)的公開內(nèi)容在此整體引 入作為參考。
背景技術(shù)：
關(guān)于當(dāng)今世界非常常見的許多電子裝置的其中一個(gè)問題為需要和各種電子元件 相關(guān)的線纜。可充電無線裝置是常見的替換選項(xiàng)。但是這些裝置仍然需要充電和相關(guān)的 適應(yīng)充電的線纜。開發(fā)了通過提供電感耦合電源電路處理這些缺點(diǎn)的技術(shù)。所述電路動態(tài)尋求諧 振并優(yōu)化從初級線圈向具有次級線圈的次級裝置的輸電。通?？稍诙喾N、變化的負(fù)載環(huán) 境下輸電。通過所述電路，初級供給電路調(diào)整其操作以滿足次級裝置供電的需要。所述 電路還使得初級供給電路可同時(shí)向多個(gè)次級裝置供電?？稍谠O(shè)計(jì)工業(yè)工件表面、辦公室表面、家庭表面及其它表面時(shí)利用這種類型的 電感耦合電源電路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例總體涉及用于通過電感耦合向一個(gè)或多個(gè)次級裝置供電的模塊和 設(shè)備。本發(fā)明的實(shí)施例包括電感耦合模塊(下文稱為模塊)，這些模塊設(shè)置在面板內(nèi)或者 面板上，從而向置于和所述模塊相對的面板表面上的次級裝置供電使其運(yùn)行或者對其中的 一個(gè)或多個(gè)電池進(jìn)行充電?？烧{(diào)節(jié)所述模塊以使所述模塊集成至任何厚度的表面內(nèi)。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，提供了 一種經(jīng)一個(gè)或多個(gè)電感耦合段向一個(gè)或多 個(gè)次級裝置供電的電路。所述電路包括多個(gè)在每端都具有一個(gè)電感耦合裝置的段。所述 段設(shè)置在或者集成至例如一部分模塊桌面的對象上。模塊工作臺的多個(gè)部分以期望的方 式鄰接從而對準(zhǔn)每個(gè)部分的電感耦合裝置。因此，通過電感耦合裝置的耦合形成電路。 因此，在沒有物理連接例如電線的段之間供電，并使得容易且安全地重組所述段和模塊 工作臺部分。另外，所述電路可向一個(gè)或多個(gè)電感耦合模塊或者其它裝置供電。提供本發(fā)明內(nèi)容以簡單介紹本發(fā)明構(gòu)思，其將在下文具體描述。其不限制本發(fā) 明請求保護(hù)主題內(nèi)容的關(guān)凸出特征或者必要特征，也不期望其孤立地有助于確定所請求 保護(hù)主題內(nèi)容的范圍。


下面參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，其中
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圖1示意性示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的初級線圈和次級線圈之間的電感耦合；圖2三維示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的適合于以通孔結(jié)構(gòu)設(shè)置的電感耦合模塊；圖3A為示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的適合于次表面(sub-surface)安裝的電感耦合模 塊的透視圖；圖3B為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的設(shè)置在表面內(nèi)的圖3A的電感耦合模塊的切削側(cè)視 圖；圖3C為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖3A的電感耦合模塊的端部正視圖；圖3D為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖3A的電感耦合模塊的頂部俯視圖；圖4A為描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的低功率電感耦合模塊的分解透視圖；圖4B為描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖4A的低功率電感耦合模塊處于第一方位的 透視圖；圖4C為描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖4A的低功率電感耦合模塊處于第二方位的 透視圖；圖5A為描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的中功率電感耦合模塊的分解透視圖；圖5B為描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖5A的中功率電感耦合模塊處于第一方位的 透視圖；圖5C為描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖5A的中功率電感耦合模塊處于第二方位的 透視圖；圖6A為描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括單個(gè)罩的拆解電感耦合模塊的透視圖；圖6B為描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖6A的電感耦合模塊處于組裝狀態(tài)的透視 圖；圖7A為描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例可調(diào)節(jié)、高分布(high-profile)電感耦合模塊的透 視圖；圖7B-C為描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的處于連續(xù)延長位置的上罩的圖7A的電感耦 合模塊的切削正視圖；圖8A為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可調(diào)節(jié)、低分布(low-profile)電感耦合模塊的透視 圖；圖8B為描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的處于縮回位置的電感線圈的圖8A的低分布電 感耦合模塊的切削側(cè)面正視圖；圖8C為描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的處于延伸位置的電感線圈的圖8A的低分布電 感耦合模塊的切削側(cè)視圖；圖9A為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的設(shè)置在工作臺上的電感耦合電源電路的透視圖；圖9B為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的設(shè)置在工作臺上的圖9A的電感耦合單元的放大透 視圖；圖9C為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的設(shè)置在電感耦合在一起的三個(gè)工作臺內(nèi)的電感耦合 電源電路的透視圖；圖9D為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的從圖9C的電感耦合工作臺下方的透視圖；圖IOA為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有設(shè)置在其下側(cè)的電感耦合電源電路的臺的透 視圖IOB為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖IOA的臺的下方的透視圖；圖IlA為描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的設(shè)置在表面內(nèi)的電感耦合單元的切削透視 圖；圖IlB為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖IlA的電感耦合單元的透視圖；圖12為描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有設(shè)置在其上的電感耦合單元的臺下側(cè)的透 視圖；以及圖13A為描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有設(shè)置在其中的電感耦合電源電路的模塊 工作臺的透視圖；圖13B為描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的設(shè)置在其上的電感耦合電源電路和電感耦合 模塊的圖13A的模塊工作臺的底視圖；以及圖13C為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的設(shè)置在圖13A的模塊工作臺上并且耦合至電感耦 合電路的電感耦合模塊的平面圖。
具體實(shí)施例方式在這里特別描述本發(fā)明實(shí)施例的主題內(nèi)容以滿足規(guī)定要求。但是，不期望描述 本身限制本專利的范圍。另外，發(fā)明人認(rèn)為還可以以其它方式體現(xiàn)請求保護(hù)的主題內(nèi)容 以包括結(jié)合其它現(xiàn)有或者未來技術(shù)的不同元件或者和本文所描述的類似的元件組合。如上在背景部分所示，已經(jīng)開發(fā)了提供智能、電感耦合電源電路100的技術(shù)。 如圖1所示，該電路100動態(tài)尋求諧振并優(yōu)化借助次級線圈106的從初級線圈102至次級 裝置104的電力傳輸。電路100可使得初級線圈102確定并提供次級裝置104的電力需 求。通過采用所述電路100，初級供應(yīng)電路108調(diào)節(jié)其運(yùn)行以滿足被提供電力的次級裝置 104的需要。電路100還使得初級供應(yīng)電路108同時(shí)向多個(gè)次級裝置104供電。初級線圈102可設(shè)計(jì)為提供低、中或者高量的電力并可基于和其一起使用的次 級裝置104的電力需求選擇和使用。低功率初級線圈102被設(shè)計(jì)為提供經(jīng)初級線圈102向 次級裝置線圈106傳輸?shù)倪_(dá)到大約20瓦的功率。中功率初級線圈102被設(shè)計(jì)為提供經(jīng)初 級線圈102向次級裝置線圈106提供大約20和100瓦之間的功率，盡管也可提供或多或 少的功率。設(shè)計(jì)為提供多于100瓦功率的初級線圈102被稱為高功率初級線圈102。這 里僅僅為解釋目的指定低、中和高功率而不期望其限制本發(fā)明實(shí)施例的設(shè)計(jì)、使用或者 構(gòu)造。電感耦合電路可用于對無線次級裝置104供電和充電，其包括例如但不限于手 機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、閃光燈、燈、膝上型電腦和電力工具。如本領(lǐng)域已知，每個(gè) 無線次級裝置104都具有次級線圈106，當(dāng)置于初級線圈102附近時(shí)其可被自動識別并耦 合至那里。如圖1所示，可在初級裝置和次級裝置104之間建立雙向通信以識別包括其 它信息中的電力需求、電池壽命和充電循環(huán)。在實(shí)施例中，描述電感耦合模塊。電感耦合模塊包括耦合至面板第一側(cè)的罩， 罩的至少一部分伸進(jìn)第一側(cè)的腔內(nèi)。模塊還包括設(shè)置在罩內(nèi)并且位于和第一側(cè)相對的面 板第二側(cè)的頂面的工作距離內(nèi)的電感線圈。電感線圈與所述腔的內(nèi)表面接觸或者相鄰， 其中在電感線圈和腔的內(nèi)表面之間設(shè)置或未設(shè)置罩壁?？刂齐娮釉苍O(shè)置在罩內(nèi)以控 制電感線圈的運(yùn)行和連至電源。
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在另一個(gè)實(shí)施例中，描述了一件模塊設(shè)備的電感耦合配電電路，其包括第一和 第二電感線圈和電導(dǎo)體。沿著第一件模塊設(shè)備第一側(cè)設(shè)置第一電感線圈。沿著第一件模 塊設(shè)備第二側(cè)設(shè)置第二電感線圈。電導(dǎo)體耦合至第一和第二電感線圈并提供線圈之間的 電連接。第一件模塊設(shè)備電感耦合至一個(gè)或多個(gè)電源以及一個(gè)或多個(gè)第二類似配置的模 塊設(shè)備。并且一個(gè)或多個(gè)電子裝置耦合至電導(dǎo)體以向電子裝置供電。在另一個(gè)實(shí)施例中，描述了一件模塊設(shè)備的電感耦合配電電路。所述電路包括 桌面面板、每個(gè)桌面面板上的第一和第二電感線圈、每個(gè)第一和第二電感線圈之間的電 導(dǎo)體、電感耦合模塊、和不同面板的第一和第二電感線圈之間并與電源連接的電耦合。 沿著多個(gè)桌面面板的每個(gè)面板的第一邊沿設(shè)置第一電感線圈。沿著多個(gè)桌面面板的每 個(gè)面板的第二邊沿設(shè)置第二電感線圈。第二邊沿和第一邊沿相同或者不同。耦合在每 個(gè)桌面面板上的相應(yīng)的第一和第二電感線圈之間的電導(dǎo)體使得第一和第二電感線圈電連 接。電感耦合模塊設(shè)置在每個(gè)桌面面板下側(cè)或者內(nèi)部并且可電耦合至其相應(yīng)面板上的電 導(dǎo)體。至少第一或者第二電感線圈的其中一個(gè)電感耦合至設(shè)置在另一個(gè)桌面面板上的第 一或者第二電感線圈以形成連接所有桌面面板的電路。電感耦合樽塊現(xiàn)在參考圖2-8，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例描述了電感耦合模塊(多個(gè)模塊)。如下 所述，模塊的實(shí)施例被設(shè)計(jì)為安裝在厚度各異的各種表面內(nèi)并且適合于這些表面。所述 表面包括任何表面，可通過電感耦合裝置有利地向這些表面供電，這些裝置例如但不限 于面板、工作臺面、桌面、擱板、控制臺、工作臺面、和設(shè)備表面等等(下文集體稱為 面板)。所述模塊還設(shè)計(jì)為以相對于面板頂面的各種方位安裝，包括延伸高于面板、和面 板表面齊平、和面板表面次齊平(sub-flush)、以及在面板表面以下例如下方?，F(xiàn)在參考圖2，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例描述了電感耦合模塊200。模塊200包括上 罩202、下罩204和電源線206。上罩202為中空、通常柱形的元件，其具有開口端和頂 面208形成的閉合端。圓環(huán)210從頂面208附近的上罩202延伸。上罩202可包括用于 耦合下罩204的沿著內(nèi)表面的螺紋或者其它特征。下罩204也為中空、端部開口且通常柱形的元件。電源線206自底面212延伸， 而多個(gè)凸出214自下罩204外表面延伸。凸出214每個(gè)都包括開孔215，通過其可插入 例如螺釘、螺栓、釘子或者鉚釘?shù)木o固件。下罩204也包括沿著外表面用于耦合至上罩 202內(nèi)部上的互補(bǔ)特征的螺紋216或者其它特征。上罩202和下罩204 —起包括電感線圈、相關(guān)電子硬件和模塊200內(nèi)的控制電 路。電感線圈(未示出)連至或者偏向或者相鄰于上罩202的頂面208，從而盡量減小電 感線圈和置于其附近的次級裝置之間的距離。從任何合適的材料以及通過已知的制造方法構(gòu)造模塊200的元件以及下面描述 的本發(fā)明的實(shí)施例。例如，從任何合適的材料(如塑料或者金屬)并且通過任何可利用 的制造方法構(gòu)造上罩202和下罩204。另外，電源線206包括任何向模塊200供電的可用 的電線或者線纜和插頭技術(shù)。模塊200設(shè)計(jì)為安裝在通孔結(jié)構(gòu)中，其中鉆出通過面板的柱形孔，并且模塊200 插入在所述孔中使得頂面208暴露于面板表面上。根據(jù)特定應(yīng)用需要，頂面208可延伸 于面板表面上、和表面齊平、或者與表面次齊平。圓環(huán)210可設(shè)置在面板頂部以阻礙模塊200在其中模塊200延伸至表面上的安裝結(jié)構(gòu)中穿過面板中的孔?？蛇x地，面板中的孔 的上部的直徑可等于或者僅僅大于圓環(huán)210的直徑，且其深度等于或者僅僅大于圓環(huán)210 的厚度，從而頂面208與面板表面的頂部齊平或者次齊平。為將模塊208安裝在面板中，首先通過面板鉆出通孔。上罩202和下罩204被 分開。下罩204從面板下方插入通孔中，而上罩202從面板上方插入。下罩的螺紋216 和上罩202的螺紋嚙合，并且所述兩個(gè)罩被旋轉(zhuǎn)或者扭緊在一起，直到凸出214被牽引接 觸面板的底面?？墒沟蒙险?02和下罩204之間的螺紋連接變緊或者變松，以使得圓環(huán) 210和凸出214之間的距離多或者少。這允許將安裝在面板中的模塊200具有厚度范圍。 一個(gè)或多個(gè)固定裝置(例如螺釘)被插入通過凸出214中的孔215并嚙合面板的底面，以 將模塊200保持在合適位置。電源線206耦合至配對的電連接。在實(shí)施例中，模塊200還包括充電指示器(未示出)。充電指示器可為LED或 者其它光源。充電指示器還可為基本上跟蹤頂面208輪廓的LED或者光源的環(huán)。當(dāng)次 級裝置中的次級線圈從初級線圈提取電力時(shí)點(diǎn)亮充電指示器。因此，當(dāng)次級裝置置于模 塊200上并充電時(shí)點(diǎn)亮充電指示器。在其它實(shí)施例中，使用光管或者電連接將充電指示 器置于面板上的任何位置。現(xiàn)在參考附圖3A-D，描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的模塊300。模塊300設(shè)計(jì)為子 表面應(yīng)用。在子表面應(yīng)用中，模塊300被安裝在底面302上和/或面板304底部中的腔 303內(nèi)而不完全穿過面板304，如圖3B所示。因此，從面板304的頂部306看不見模塊 300?？蛇x地，在另一個(gè)實(shí)施例中，模塊300和任何指示器燈被安裝在延伸通過面板304 的腔內(nèi)的面板304的頂面306下方。面板304的頂面306的腔的開口端被覆蓋和面板304 的頂面306齊平的透明塑料片或者其它透明材料，從而可從面板304上方看到模塊300和 任何指示器燈。模塊300包括上罩308、下罩309、電源線312、和充電指示器313。上罩308 容納接觸上罩308頂面314或者與其鄰近的電感線圈(未示出)。上罩308被示出為通常 為柱形的中空元件，但是其可采用任何期望的形狀或者結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，上 罩308的柱形結(jié)構(gòu)有利于容易地安裝在面板304中鉆出的圓孔中。下罩310具有足以容納任何必要的用于運(yùn)行模塊300的電氣元件和控制電路的矩 形盒裝結(jié)構(gòu)。實(shí)踐中，有利的是盡量減小下罩310的尺寸以盡量減少下罩310進(jìn)入面板 304下方的空間中。上罩308通過任何可用的方法耦合至下罩310的頂面，以及其中包含電連接的電 感線圈和控制電路。在實(shí)施例中，上罩308集成到下罩310的頂面。電線312從下罩310延伸，用于將模塊300連至合適的電源。電線312包括適 合于連至電源的插頭316。連至充電指示器313的線318還從下罩310從連接至其中包括的控制電路延伸。 線318由任何本領(lǐng)域可獲得的合適的電線組成，并且具有任何期望的長度以可將充電指 示器313設(shè)置在期望的位置。充電指示器313包括LED (發(fā)光二極管)或者其它的合適 光源，并被控制電路控制以向用戶指示模塊300的狀態(tài)。在實(shí)施例中，當(dāng)模塊300對次 級裝置充電時(shí)，充電指示器313閃動，當(dāng)次級裝置的充電完成時(shí)其連續(xù)點(diǎn)亮，并且當(dāng)模 塊300不向次級裝置供電時(shí)其不點(diǎn)亮。
在操作中，模塊300被安裝在面板304的底面302上。腔303被部分鉆孔穿過 面板304，從底面302伸進(jìn)面板304的內(nèi)部而不穿透頂面306。在實(shí)施例中，可根據(jù)模塊 300的運(yùn)行能力指定模塊300的頂面314和面板304的頂面306之間的最大間隔。例如， 可指定3.18毫米的最大間隔距離以使模塊300性能最佳?？苫诶绲幌抻谀K300 的工作功率、電感線圈的范圍和包括面板304的材料的因素確定最大分隔距離。在其它 實(shí)施例中，上罩308的高度配置為用于指定厚度的面板304中，從而滿足最大分隔距離。通過將上罩308插入腔室303而將模塊300安裝至面板304的底部302。一個(gè)或 多個(gè)螺釘、粘接物或者其它固定裝置用于將下罩310附接至面板304的底部302。充電指 示器313被安裝在面板上的期望位置或者與其鄰近從而用戶可看到。電線312耦合至合 適的電源，而模塊300的運(yùn)行如上所述參考模塊200進(jìn)行?，F(xiàn)在參考圖4A-4C，參考本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例描述模塊400。模塊400包括 低功率控制單元402、低功率電感線圈404、和容納在上罩406、和下罩408中的相關(guān)元 件。低功率控制單元402和低功率電感線圈404如上所述和如本領(lǐng)域所已知運(yùn)行，并且 被容納在上罩和下罩406、408中，其中底板410通過多個(gè)固定裝置412被附接至下罩。 如上所述，還包括充電指示器414。在操作中，模塊400運(yùn)行并和如上所述的模塊300類似地安裝。上罩406被插 入面板底面中的腔內(nèi)，并且通過任何可獲得的方法將模塊400固定至底面。安裝結(jié)構(gòu)將 電感線圈404置于至面板頂面期望的工作距離內(nèi)，從而可向具有置于電感線圈404附近的 次級線圈的次級裝置供電或者充電。充電指示器414被安裝在面板內(nèi)或者面板附近并向 用戶提供模塊400的狀態(tài)信息。圖5A-C示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的中功率模塊500。模塊500被配置并且和如 上所述的模塊400類似地運(yùn)行。但是，模塊500包括中功率控制電路502和中功率電感 線圈504?，F(xiàn)在參考圖6A和B，示出了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的模塊600。和模塊300、 400和500類似，上述模塊600包括控制電路602和電感線圈604，但是模塊600僅僅包括 單個(gè)罩606。罩606為中空柱形元件，當(dāng)耦合至面板608時(shí)，其形成用于控制電路602和 電感線圈604的通常閉合的容器，如圖6B所示。模塊600還包括一個(gè)或多個(gè)插頭610， 其可通過罩606和面板608中的孔612被使用。電線(未示出)和充電指示器(未示出) 可經(jīng)插頭610連至模塊600。使用時(shí)，模塊600被安裝在面板的底面上或者底面中的腔內(nèi)。模塊600被定位 得使得罩606的鄰近電感線圈604的表面與其中安裝模塊600的面板的頂面最近。由于 單個(gè)罩606的柱形結(jié)構(gòu)，模塊600可安裝在任何深度的腔內(nèi)。如果可獲得并且所期望， 則模塊600可經(jīng)插頭610連至電源和充電指示器并且如上所述地運(yùn)行。參考圖7A-D，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的高分布的可調(diào)節(jié)的模塊700。模塊 700包括容納控制電路706和電感線圈708的上罩702和下罩704。上罩702包括具有封 閉的第一端710和開口的第二端712的中空柱形。環(huán)形法蘭714從上罩702的第二端712 向外徑向延伸。電感線圈708位于上罩702中接觸第一端710或者與第一端靠近。下罩704為在一個(gè)面上具有孔716的通常為矩形的中空盒?？?16的尺寸適合 于使上罩702穿過其中，但是阻擋環(huán)形法蘭714移動穿過孔，從而保持上罩702不與下罩
9704隔開。另外，下罩704包括各種用于支持和保持控制電路706以及相關(guān)硬件的特征。線圈壓縮彈簧718置于上罩702中，以如圖7D所示在延伸位置上偏置上罩702。 在延伸位置，上罩702從下罩704中的孔716伸出，而環(huán)形法蘭714接觸下罩704的內(nèi)表 面以保持下罩702。因此，可通過向上罩702的第一端710施加力并壓縮彈簧718而將上 罩702壓縮至下罩704內(nèi)。模塊和前面所描述類似地安裝至面板。上罩702插入面板下側(cè)中的腔內(nèi)，而下 罩704通過一個(gè)或多個(gè)固定裝置固定至面板的底面上。電線和充電指示器連接至模塊700 而模塊700如前所述運(yùn)行。上罩702的壓縮性提供了模塊700用于安裝在厚度各異的各種面板內(nèi)的可調(diào)節(jié) 性。其中插入上罩702的腔的厚度可從沒有厚度至等于上罩702的全部厚度。因此，當(dāng) 插進(jìn)腔時(shí)，上罩702從下罩704的延伸通過壓縮彈簧718以適應(yīng)腔的深度而自動調(diào)節(jié)。在圖8A-C中示出了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的第二可調(diào)節(jié)模塊800。模塊800 采用可伸縮元件以提供電感線圈802從罩804延伸的可調(diào)節(jié)性。罩804包括具有閉合的第 一面806和開口第二面808的中空、矩形盒狀部分。法蘭810圍繞罩804的圓周從第一面 806延伸。另外，一部分第一面806從第一面向外延伸以形成中空柱形突起812。第一 和第二伸縮部件814、816容納在突起812的內(nèi)部并且可通過一個(gè)或多個(gè)凸出818保持與 其連接。盤繞的壓縮彈簧820位于突起812和第一及第二伸縮部件814、816的內(nèi)部，以 將伸縮部件814、816偏置到延伸位置中。電感線圈802被附接至第二伸縮部件816的頂 面822上?？刂齐娐?未示出)和任何其它必要的硬件被安裝在罩804的剩余部分內(nèi)。模塊800被設(shè)計(jì)為低分布安裝在面板的底側(cè)上，從而罩804的大部分容納在面板 內(nèi)。在面板的底側(cè)例如通過鉆孔或者打孔形成具有容納第一和第二伸縮部件814、816的 合適尺寸的柱形腔(未示出)。柱形腔可具有介于沒有深度和第一及第二伸縮部件814、 816全部延伸長度之間的任何深度，但是必須足以提供小于腔和面板頂面之間的面板的最 大厚度。在面板底側(cè)形成另外的腔(未示出)，其尺寸適合于容納包括在外壁826中的罩 804的上部824。柱形腔定位在另外的腔內(nèi)以和第一和第二伸縮部件814、816對準(zhǔn)。第 一和第二伸縮部件814、816插入柱形腔，罩804插入另外的腔中，從而法蘭810和面板 的底側(cè)鄰接。一個(gè)或多個(gè)緊固件被置于穿過法蘭810以將模塊800保持在面板中。因此，電感線圈802設(shè)置在柱形腔中并接觸其頂面。當(dāng)罩804壓縮進(jìn)入另外的 腔時(shí)伸縮部件814、816調(diào)節(jié)適應(yīng)腔的深度。另外，因?yàn)檎?04的上部容納在面板中，所 以僅僅突起812伸進(jìn)面板下方的空間中。這樣的結(jié)構(gòu)形成了對面板下的活動或者對象侵 入或者阻礙最小的模塊800。例如，模塊800大大減小了坐在其中安裝模塊800的桌子前 的人員將注意模塊或者將以其膝蓋碰撞模塊的可能性。電感耦合電路上述模塊200-800必須被供電以起作用。如前所述，模塊200-800可通過普通電 線或者延長線連至標(biāo)準(zhǔn)電源。采用標(biāo)準(zhǔn)電線有許多缺點(diǎn)，例如工作表面上出現(xiàn)電線、從 例如桌面的面板懸吊、或者放在地板上以及有必要具有延長線以到達(dá)期望的電力出口。 和這些缺點(diǎn)相關(guān)的危險(xiǎn)包括絆倒和纏結(jié)危險(xiǎn)、觸電危險(xiǎn)、和火災(zāi)危險(xiǎn)等等。因此，在 本發(fā)明的實(shí)施例中，模塊200-800連至安裝在面板底面上的電感耦合電路，或者與其集 成。
參考圖9A-D，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電感耦合電路900 (下文稱為“電 路”)。電路900被示出為安裝在工作臺904的臺部分902上。電感耦合單元906 (IC單 元)安裝在臺902的每端，從而容納在IC單元906中的電感線圈(未示出)合適定位以 電感耦合至其附近的第二電感線圈。IC單元906集成到臺902并且沿著臺902的第一端 908暴露。第二 IC單元906以相同的模式沿著臺902的第二端910安裝。在另一個(gè)實(shí)施 例中，IC單元906被安裝在臺902的第一和第二端908、910內(nèi)并且在端表面上不暴露。 在另一個(gè)實(shí)施例中，和集成到臺相反，IC單元906被安裝至臺902的底表面915上。如圖9D最佳所示，一對電連接段912沿著IC單元906之間的臺902的底面延 伸。段912提供安裝在臺902的第一和第二端908、910上的IC單元906之間的電連接。 段912附接至臺902的底面915上以去除在臺902下懸吊的雜散電線。段912包括任何 期望的電連接，例如但不限于實(shí)心線、編織線或者印刷導(dǎo)線，并且可容納在外殼中或者 僅僅通過多個(gè)固定裝置附接在底面915上。如圖9C和D所示，多個(gè)工作臺914、916和918鄰接在一起以將第一工作臺914 的IC單元922置于第二工作臺916的IC單元924附近。相似地，第二工作臺916的IC 單元926置于第三工作臺918的IC單元928附近。因此，供應(yīng)至第一工作臺914的IC單 元920的電力通過段912傳送至IC單元922。然后電力經(jīng)IC單元922和924之間的電感 耦合傳送至IC單元924。隨后電力經(jīng)段930類似地傳送至IC單元926和928，經(jīng)段932 傳送至端部IC單元934。從而，沒有任何標(biāo)準(zhǔn)電連接或者導(dǎo)線地跨過工作臺914、916、 918的長度供電。另外，向沿著其包括沿著段912、930或者932的路徑上的任何點(diǎn)的電感耦合電 路900供電，或者電感地向IC單元906、920、922、924、926、928或者934供電。可 經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)電線和耦合至電路900的連接或者經(jīng)電感耦合供電。在實(shí)施例中，其中經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)電 線和連接向電路900供電，因?yàn)楹碗娐?00所取代的許多電線相比僅僅需要單根電線，所 以仍然實(shí)現(xiàn)電路900的益處?？稍谘刂ㄑ刂?12、930或者932的電路900上的任何點(diǎn)獲得通過電路900 傳輸?shù)碾娏?，或者所述電力被電感傳輸至IC單元906、920、922、924、926、928或者 934。因此，例如上面描述的或者其它電子裝置的模塊可連至電路900并安裝在臺902上 以向臺902上的任何位置供電。在另一個(gè)實(shí)施例中，通過獲得電路900的電力而在臺902 上提供一個(gè)或多個(gè)插座或者其它電連接。因此，電路900是可組合的(gangable)，并且 使得裝置以各種結(jié)構(gòu)例如菊花鏈結(jié)構(gòu)中連接于此。在這里相對于三個(gè)工作臺914、916和 918描述電路900，但是可相似地電感耦合任何數(shù)量的工作臺以向其供電。另外，單個(gè)工 作臺904、914、916、918中可包括多個(gè)電路900，而電路900的設(shè)置可包括任何數(shù)量的 IC單元906和段912的設(shè)置?，F(xiàn)在參考圖10A-B、IlA-B和12，描述根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的電路1000。 電路1000相對于電路900和如上所述相同地運(yùn)行，但是電路1000集成至例如餐桌的臺 1002中。臺1002僅僅為其中可應(yīng)用電路1000的一個(gè)實(shí)例而非限制本發(fā)明的范圍。如 圖IOB所示，臺1002的頂部1004包括多個(gè)可移動以使桌面1004的尺寸可擴(kuò)大或者收縮 的葉或者部分1006。電路1000固定至每個(gè)部分1006的底面1008。因此，每個(gè)部分包 括在相對側(cè)的每側(cè)的IC單元1010。
如圖IlA和B所示，IC單元1010部分集成至桌面1004，但是可全部集成至桌 面或者安裝至其底面1008上。圖IlA示出了容納在IC單元1010內(nèi)的電感線圈1012。 另外，多對段1014安裝在桌面1004的底部1008。在另一個(gè)實(shí)施例中，組合構(gòu)成段1004 對的兩個(gè)段。段1014提供桌面1004的單個(gè)部分1006上IC單元1010之間的電連接。因此，電路1000使得電力可沿著桌面1004的長度傳送。如前參考電路900所 描述，可通過標(biāo)準(zhǔn)電線和連接或者通過電感耦合在沿著電路上任何點(diǎn)向電路1000供電。 另外，可通過增加或者去除一個(gè)或多個(gè)部分1006擴(kuò)大或者縮小桌面1004。因?yàn)槊總€(gè)部分 1006包括一對IC單元1010和段1014，所以電路1000還隨著桌面1004擴(kuò)大或者縮小。 因此，無論添加或者去除多少部分1006都可向桌面1004上的任何位置供電。而且還如 上所述，一個(gè)或多個(gè)模塊或者其它裝置可耦合至電路以使用或者分配借此傳輸?shù)碾娏?。圖13A-C示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電路1100。電路1100固定至多個(gè)模塊工作 臺面板1101。電路1100包括第一段1102、第二段1104、和第三段1106。第一段1102 包括位于第一端的IC單元1108和位于第二端的IC單元1110。第一 IC單元1108經(jīng)容納 在其中設(shè)置電路1100的小室1109的壁中的互補(bǔ)IC單元(未示出)將電路1100電感耦合 至電源。因此，通過和IC單元1108之間的電感耦合向電路1100供電。通過包括任何如上所述的可用裝置的連接路線1112沿著第一段1102傳輸電力。 通過IC單元1110和位于第二段1104第一端上的IC單元1114之間的電感耦合向第二段 1104輸電。類似地沿著第二連接路線1116向位于第二段1104第二端的IC單元1118輸 電，并且經(jīng)IC單元1118和第三段1106的IC單元1120之間的電感耦合向第三段1106電 感輸電。另外如圖IlB和C所示，多個(gè)模塊1122例如如上所述的模塊200-800安裝在桌 面面板1101的底側(cè)。模塊1122經(jīng)至連接路線1112、1116和第三段1106的連接路線1124 的快連接或者即插即用連接1123連接至電路1100。在實(shí)施例中，模塊1122以各種可用 方式連至電路1100，包括導(dǎo)線連接、插頭連接、穿孔連接、和硬配線等等。因此，模塊 1122提供了桌面面板1101上的位置，其上可設(shè)置具有次級線圈的次級裝置以電感耦合至 模塊1122和電路1100以獲得操作或者充電所需要的電力。應(yīng)當(dāng)理解可在任何位置設(shè)置任何數(shù)量的模塊和形成相應(yīng)的充電區(qū)。還應(yīng)當(dāng)理解 所描述的可充電裝置僅僅為示例性的，以及只要具有合適的次級線圈，則可通過安裝在 桌面上的模塊對幾乎無限數(shù)量的各種裝置充電。另外，認(rèn)為如上所述應(yīng)用安裝在表面內(nèi) 的模塊為新制造的，或者為其中在售前設(shè)置一個(gè)或多個(gè)初級線圈初始配置產(chǎn)品(OEM)， 或者為后繼市場產(chǎn)品，例如包括一個(gè)或多個(gè)可在售后安裝的模塊的成套工具。從前文將看出，本發(fā)明良好地適于獲得上文列出的所有目標(biāo)和目的以及顯而易 見和為所述結(jié)構(gòu)所固有的其它優(yōu)點(diǎn)。將理解，某些特征和子組合是實(shí)用的并且可不參考其它特征和子組合地利用。 這一點(diǎn)為權(quán)利要求書所考慮并處于其范圍內(nèi)。因?yàn)榭蓸?gòu)造許多本發(fā)明的可能的實(shí)施例而不偏離其范圍，所以將理解附圖所列 出或者示出的所有內(nèi)容將被解釋為示例性而非限制性。
權(quán)利要求
1.一種電感耦合模塊，包括罩，其耦合至面板的第一側(cè)，所述罩的至少一部分延伸入所述第一側(cè)的腔內(nèi)；電感線圈，其被設(shè)置在所述罩中并處于所述面板的和所述第一側(cè)相對的第二側(cè)的頂 面的工作距離內(nèi)，所述電感線圈與所述腔的內(nèi)表面接觸或者相鄰，并且在所述電感線圈 和所述腔的內(nèi)表面之間設(shè)置有或者未設(shè)置所述罩的壁；以及控制電子元件，其被設(shè)置在所述罩內(nèi)，用于控制所述電感線圈的操作并連至電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電感耦合模塊，還包括狀態(tài)指示器，其耦合至所述控制電路并且包括光源，所述光源從面板的第二側(cè)可 見，以提供對所述電感耦合模塊的狀態(tài)的指示。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的電感耦合模塊，其中所述罩還包括體部分和線圈部分，所述體部 分基本上包括所述控制電子元件，并且所述線圈部分包括所述電感線圈，其中所述線圈 部分為柱形并且從所述體部分的表面至少部分延伸入所述面板第一側(cè)的腔內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的電感耦合模塊，其中所述線圈部分從所述體部分延伸的距離可調(diào) 節(jié)，以使得所述線圈部分適應(yīng)所述面板第一側(cè)的腔的深度，并且其中所述線圈部分朝向 延伸位置偏置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的電感耦合模塊，其中所述線圈部分包括多個(gè)伸縮段。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的電感耦合模塊，其中所述體部分的至少部分被設(shè)置在所述面板第 一側(cè)的腔內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的電感耦合模塊，其中所述電感線圈為一個(gè)或多個(gè)低功率、中功 率、和高功率電感線圈。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的電感耦合模塊，其中位于所述面板第一側(cè)的腔僅僅部分延伸通過 面板的厚度，以提供相對于所述面板第二側(cè)的次表面結(jié)構(gòu)的電感耦合模塊，或者所述腔 包括延伸通過所述面板的厚度和所述第一和第二側(cè)的通孔，以提供電感耦合模塊，所述 電感耦合模塊具有齊平安裝結(jié)構(gòu)，在所述齊平安裝結(jié)構(gòu)中所述罩的部分暴露并與所述面 板第二側(cè)的頂面齊平，或者所述電感耦合模塊具有表面安裝結(jié)構(gòu)，在所述表面安裝結(jié)構(gòu) 中所述罩的部分延伸超出所述面板第二側(cè)的頂面。
9.一種用于一件模塊設(shè)備的電感耦合配電電路，包括第一電感線圈，其被沿第一件模塊設(shè)備的第一側(cè)設(shè)置；第二電感線圈，其被沿所述第一件模塊設(shè)備的第二側(cè)設(shè)置；以及電導(dǎo)體，其耦合至所述第一和第二電感線圈并提供所述第一和第二電感線圈之間的 電連接，其中所述第一件模塊設(shè)備電感耦合至一個(gè)或多個(gè)電源和一個(gè)或多個(gè)第二件類似配置 的模塊設(shè)備，并且其中一個(gè)或多個(gè)電子裝置耦合至所述電導(dǎo)體以向所述電子裝置供電。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的配電電路，其中所述一個(gè)或多個(gè)電子裝置包括安裝在所述第一 或者第二件設(shè)備上的電感耦合電力模塊。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的配電電路，其中所述第一和第二件模塊設(shè)備包括面板，并且所 述第一和第二電感線圈至少部分設(shè)置在所述面板體內(nèi)以及所述面板的相對邊緣上。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的配電電路，其中多個(gè)第一和第二件設(shè)備以一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)電路、并聯(lián)電路、或者菊花鏈電路結(jié)構(gòu)電感耦合在一起。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的配電電路，其中所述電導(dǎo)體被配置為接收快連接或者即插即用 連接。
14.根據(jù)權(quán)利要求9的配電電路，其中所述第一和第二件模塊設(shè)備包括工作臺面板、 桌面面板、工作臺、辦公室立體元件和固定設(shè)備元件。
15.根據(jù)權(quán)利要求9的配電電路，其中所述第一和第二件模塊設(shè)備包括多葉可伸桌
16.—種用于一件模塊設(shè)備的電感耦合配電電路，包括 多個(gè)工作臺面板；第一電感線圈，其被沿所述多個(gè)工作臺面板的每個(gè)面板的第一邊緣設(shè)置； 第二電感線圈，其被沿所述多個(gè)工作臺面板的每個(gè)面板的第二邊緣設(shè)置，其中所述 第二邊緣與所述第一邊緣相同或者不同；電導(dǎo)體，其耦合在每個(gè)工作臺面板上的相應(yīng)的第一和第二電感線圈之間并提供所述 第一和第二電感線圈之間的電連接；一個(gè)或多個(gè)電感耦合模塊，其被設(shè)置在所述多個(gè)工作臺面板的每個(gè)面板的底側(cè)上或 者底側(cè)中，并且電耦合至相應(yīng)面板上的電導(dǎo)體；以及電連接，其耦合在所述多個(gè)面板的至少一個(gè)上的第一電感線圈和電源之間， 其中設(shè)置在所述多個(gè)工作臺面板的每個(gè)面板上的第一或者第二電感線圈的至少一個(gè) 電感耦合至設(shè)置在所述多個(gè)工作臺面板的至少另一個(gè)上的第一或者第二電感線圈，以形 成連接全部所述多個(gè)面板的電路。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的配電電路，其中所述多個(gè)面板的至少一個(gè)上的第一電感線圈和 電源之間的電耦合為電感耦合。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的配電電路，其中設(shè)置在所述多個(gè)工作臺面板的每個(gè)面板的底側(cè) 上或者底側(cè)內(nèi)的電感耦合模塊還包括罩，其耦合至所述工作臺面板的底側(cè)，所述罩的至少部分延伸入所述工作臺面板的 底側(cè)的腔內(nèi)；電感線圈，其被設(shè)置在所述罩內(nèi)并且位于所述工作臺面板的頂面的工作距離內(nèi)，所 述電感線圈接觸罩的內(nèi)表面或者與其相鄰并且位于延伸入所述腔內(nèi)的罩的部分中；以及 控制電子元件，其被設(shè)置在所述罩內(nèi)以控制所述電感線圈的操作并連至所述電導(dǎo)體。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的配電電路，其中所述罩還包括體部分和線圈部分，所述體部分 容納所述控制電子元件，所述線圈部分容納所述電感線圈，其中所述線圈部分為柱形并從所述體部分至少部分延伸入所述工作臺面板的底側(cè)的 腔內(nèi)，其中所述線圈部分從所述體部分延伸的距離可調(diào)節(jié)，以使得所述線圈部分適應(yīng)所述 工作臺面板的底側(cè)的腔的深度，以及其中所述線圈部分朝向延伸位置偏置。
20.根據(jù)權(quán)利要求16的配電電路，其中所述電導(dǎo)體被配置為接收快連接或者即插即用連接。
全文摘要
一種電感耦合電源模塊和電路。描述了在表面上用于向置于其附近的次級裝置供電的電感耦合模塊。所述模塊包括高于表面的、齊平的、凹陷的和次表面安裝結(jié)構(gòu)。所述模塊還包括雙罩、單罩、低分布和可調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)。還公開了電感耦合配電電路。所述電路包括電感耦合在一起以消除段間有線連接的多個(gè)段。每個(gè)段可連至一部分模塊設(shè)備元件以簡單而安全地重新設(shè)置模塊設(shè)備和簡單地重新連接所述電路。
文檔編號H02J7/02GK102025198SQ20101028680
公開日2011年4月20日 申請日期2010年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月16日
發(fā)明者C·布朗寧, J·特納, J·馬姆伯格, L·B·約翰遜 申請人:L&P產(chǎn)權(quán)管理公司