專利名稱：：無線功率傳輸設備及其無線功率傳輸系統的制作方法
技術領域：
：與示例性實施例一致的方法和設備涉及一種無線功率傳輸設備及其無線功率傳輸系統，更具體地講，涉及一種使用諧振器(resonator)對外部設備進行無線式充電的無線功率傳輸設備及其無線功率傳輸系統。
背景技術：
：近年來，顯示設備不僅提供二維QD)圖像，也提供立體的三維(3D)圖像。具體地講，用于觀看立體的3D圖像的顯示設備可以是使用特殊的眼鏡的眼鏡式顯示設備或不使用特殊的眼鏡的無眼鏡式顯示設備。在使用快門眼鏡方法的眼鏡式顯示設備中，3D眼鏡的左眼眼鏡和右眼眼鏡應根據從顯示設備傳輸的同步信號進行交替地打開和關閉，以提供立體的3D圖像。S卩，為了提供3D圖像，需要向3D眼鏡供電。為了向3D眼鏡供電，提出了使用一次電池的一次電池方法和使用可充電電池的充電方法。就一次電池方法來說，隨著一次電池耗盡，一次電池被頻繁地更換，因此，成本可能很高。就充電方法來說，需要線纜來對3D眼鏡進行充電，因此是不方便的，此外，這樣的方法在美觀的角度來說也是處于弱勢的。因此，需要一種更簡單更有效率地對3D眼鏡進行充電的方法。
發明內容—個或多個示例性實施例可以克服上述缺點和在上面沒有描述的其他缺點。然而，應該理解的是，一個或多個示例性實施例不需要克服上述缺點，且可以不克服上面描述的任何問題。一個或多個示例性實施例提供一種更容易且更有效率地對3D眼鏡進行充電的無線功率傳輸設備及其無線功率傳輸系統。根據示例性實施例的一方面，提供了一種無線功率傳輸設備，所述無線功率傳輸設備包括主體；支撐件，支撐件設置在主體的側表面上，其中，主體包括傳輸諧振器單元，傳輸諧振器單元產生相對地面的水平的磁場和相對于地面的垂直的磁場。根據另一示例性實施例的一方面，提供了一種無線功率傳輸設備，所述無線功率傳輸設備包括射頻(RF)放大器單元；主體，主體包括傳輸諧振器單元；支撐件，支撐件設置在主體的側表面上，其中，傳輸諧振器單元使用傳輸導電線圈向放置在支撐件上的第一功率接收設備提供水平的磁場，第一功率接收設備包括第一接收導電線圈，第一接收導電線圈中的線圈面與水平的磁場垂直。傳輸諧振器單元可以包括向放置在主體上的第二功率接收設備提供垂直的磁場的傳輸導電線圈，第二功率接收設備可以包括第二接收導電線圈，第二接收導電線圈中的線圈面與垂直的磁場垂直。主體可以具有圓柱形形狀。支撐件可以具有盤形形狀。傳輸導電線圈可以具有圓柱形形狀。傳輸導電線圈可以通過圓形地彎曲以圓柱形形狀形成。傳輸諧振器單元還可以包括諧振電容器和饋電導電線圈，饋電導電線圈在傳輸導電線圈中感生出電流。無線功率傳輸設備可以具有與(QsXQd)的根成比例的傳輸效率，Qs是功率傳輸設備的Q值，Qd是功率接收設備的Q值。傳輸諧振器單元可以具有在從IMHz至30MHz的范圍內的諧振頻率。傳輸諧振器單元可以具有可變的諧振頻率。RF放大器單元可具有可變的工作頻率。傳輸導電線圈可以與主體的內邊緣接觸。傳輸導電線圈可以同時產生垂直的磁場和水平的磁場。所述無線功率傳輸設備還可以包括在RF放大器單元和傳輸諧振器單元之間的屏蔽構件。屏蔽構件可以是鐵氧體片。RF放大器單元可以被屏蔽殼圍繞。屏蔽殼可以通過鍍錫形成。無線功率傳輸設備可以形成為具有位于RF放大器單元和傳輸諧振器單元之間的預定的間隙。第一功率接收設備可以是3D眼鏡、移動電話和遙控器中的一種。第二功率接收設備可以是3D眼鏡、移動電話和遙控器中的一種。根據另一示例性實施例的一方面，提供了一種無線功率傳輸系統，所述無線功率傳輸系統包括功率傳輸設備，功率傳輸設備產生相對于地面垂直的磁場和水平的磁場；第一功率接收設備，第一功率接收設備包括第一接收導電線圈，第一接收導電線圈被水平的磁場激勵，以對第一功率接收設備進行充電；第二功率接收設備，第二功率接收設備包括第二接收導電線圈，第二接收導電線圈被垂直的磁場激勵，以對第二功率接收設備進行充H1^ο功率傳輸設備可以包括主體，主體包括傳輸諧振器；支撐件，支撐件設置在主體的側表面上，且傳輸諧振器可以向放置在支撐件上的第一功率接收設備提供水平的磁場。傳輸諧振器可以向放置在主體上的第二功率接收設備提供垂直的磁場。功率傳輸設備可以包括圓柱形的傳輸導電線圈。功率傳輸設備可以包括通過圓形地彎曲以圓柱形形狀形成的傳輸導電線圈。功率傳輸設備還可以包括諧振電容器和饋電導電線圈，饋電導電線圈在傳輸導電線圈中感生出電流。所述無線功率傳輸系統可以具有與(QsXQd)的根成比例的傳輸效率，Qs是功率傳輸設備的Q值，Qd是功率接收設備的Q值。功率傳輸設備可以具有在從IMHz至30MHz的范圍內的諧振頻率。功率傳輸設備可以具有可變的諧振頻率。功率傳輸設備可以包括具有可變的工作頻率的RF放大器單元。功率傳輸設備還可以包括RF放大器單元；傳輸導電線圈；屏蔽構件，設置在RF放大器單元和傳輸導電線圈之間。屏蔽構件可以是鐵氧體片。RF放大器單元可以被屏蔽殼圍繞。屏蔽殼可以通過鍍錫形成。功率傳輸設備可以形成為具有位于RF放大器單元和傳輸諧振器單元之間的預定的間隙。第一功率接收設備可以是3D眼鏡、移動電話和遙控器中的一種。第二功率接收設備可以是3D眼鏡、移動電話和遙控器中的一種。功率傳輸設備可以包括盤形形式的支撐件，以容納第一功率接收設備。通過參照附圖對示例性實施例進行詳細地描述，上面的和/或其他的方面將更明顯，在附圖中圖1是示出根據示例性實施例的無線功率傳輸系統的視圖；圖2A是示出根據示例性實施例的無線功率傳輸系統的框圖；圖2B是示出根據示例性實施例的傳輸諧振器單元的框圖；圖2C是示出根據示例性實施例的接收諧振器單元的框圖；圖3是示出根據示例性實施例的無線功率傳輸設備的視圖；圖4A至圖4C是用于說明根據示例性實施例的無線功率傳輸設備的磁場的視圖；圖5是用于說明根據示例性實施例的無線功率傳輸設備的屏蔽結構的視圖。具體實施例方式下文中，將參照附圖更詳細地描述示例性實施例。在下面的描述中，當在不同的附圖中描述相同的元件時，將相同的標號用于相同的元件。為了有助于對示例性實施例的充分的理解，提供了在說明中限定的主題，諸如詳細的構造和元件。因此，明顯的是，可以在沒有明確限定的主題的情況下實施示例性實施例。此外，沒有詳細地描述在現有技術中已知的功能或元件，因為具有不必要的細節的它們可能使示例性實施例變得模糊。圖1是示出根據示例性實施例的無線功率傳輸系統的視圖。根據示例性實施例的無線功率傳輸系統10包括功率傳輸設備100、第一功率接收設備200和第二功率接收設備300。功率傳輸設備100使用傳輸諧振器(將在下面參照圖2A和圖2B進行詳細描述)將磁能傳輸到第一無線功率接收設備200和第二無線功率接收設備300。更具體地講，功率傳輸設備100使用以圓柱形形狀形成的傳輸諧振器來產生相對于地面的水平方向的磁場和垂直方向的磁場。功率傳輸設備100使用水平方向的磁場對放置在功率傳輸設備100的支撐件140上的第一功率接收設備200充電，并使用垂直方向的磁場對放置在功率傳輸設備100的主體130的頂表面170上的第二功率接收設備300充電。具體地講，圓柱形的主體130包括傳輸諧振器，該傳輸諧振器包括圓柱形的傳輸導電線圈(wireloop)，以同時產生水平方向的磁場和垂直方向的磁場。第一功率接收設備200使用接收諧振器(將在下面參照圖2A和圖2C進行詳細描述)利用從功率傳輸設備100傳輸的磁能充電。更具體地講，第一功率接收設備200使用由功率傳輸設備100的傳輸諧振器產生的水平方向的磁場充電。第一功率傳輸設備200的接收諧振器包括第一接收導電線圈，其中，線圈面與水平方向的磁場垂直。這里，線圈面是由接收導電線圈形成的面。第一功率接收設備200可以為3D眼鏡，但是不限于此。例如，第一功率接收設備200可以為遙控器或移動電話。如果將遙控器或移動電話放置在支撐件140上，則因將遙控器或移動電話的接收導電線圈的線圈面放置為與水平方向的磁場垂直而對遙控器或移動電話進行充電。第二功率接收設備300使用接收諧振器利用從功率傳輸設備100傳輸的磁能充電。更具體地講，第二功率接收設備300使用由功率傳輸設備100的傳輸諧振器產生的垂直方向的磁場充電。第二功率接收設備300的接收諧振器包括第二接收導電線圈，其中，線圈面與垂直方向的磁場垂直。第二功率接收設備300可以為遙控器或移動電話，但是不限于此。例如，第二功率接收設備300可以為3D眼鏡。如果將3D眼鏡放置在主體的頂表面上，則因將3D眼鏡的接收導電線圈的線圈面放置為與垂直方向的磁場垂直而對3D眼鏡進行充電。功率傳輸設備100、第一功率接收設備200和第二功率接收設備300可以具有高的諧振Q因數^-factor)。這是因為能量接收效率隨著功率傳輸設備100以及功率接收設備200和300的Q因數的增加而增加。具體地講，無線功率傳輸系統10可以具有與(QsXQd)的平方根成比例的傳輸效率，其中，Qs是功率傳輸設備的Q值，Qd是功率接收設備的Q值。此外，功率傳輸設備100以及功率接收設備200和300可以包括環式諧振器(looptyperesonator)，以具有高的Q因數，并可以被構造為高質量低損失電容器(即，具有低電阻引線的電容器)，以具有高的Q因數。此外，因為當功率傳輸設備100以及功率接收設備200和300處于金屬材料附近時，Q值突降，所以功率傳輸設備100以及功率接收設備200和300可以包括屏蔽結構。下文中，將參照圖2A、圖2B和圖2C來說明無線功率傳輸系統10的無線式充電的方法。如上所述，無線功率傳輸系統10包括功率傳輸設備100和第一功率接收設備200。功率傳輸設備100包括射頻(RF)放大器單元110和傳輸諧振器單元120。RF放大器單元110使用從電源單元(未示出)傳輸的DC電壓來產生高頻率的交流(AC)波形，并產生集中在一定諧振頻率上的磁場。此外，RF放大器單元110產生高頻(MHz級別)的AC波形，并向傳輸諧振器單元120激勵該AC波形。此時，RF放大器單元110具有可變的特定工作頻率。RF放大器單元110的特定工作頻率與在傳輸諧振器單元120處產生的磁場的諧振頻率相同，RF放大器單元110的工作頻率可以為例如13.65MHz。然而，這僅僅是一個示例，且RF放大器單元110的工作頻率可以在從IMHz至30MHz的范圍內。如果功率傳輸設備100具有130MHz的工作頻率，則功率傳輸設備100可以具有小的諧振器和高的Q因數，如果功率傳輸設備100不具有130MHz的工作頻率，則傳輸效率因功率元件的限制而突降，因此，功率傳輸設備100效率不高。如圖2B中所示，傳輸諧振器單元120產生將被傳輸到第一功率接收設備200的磁能。更具體地講，傳輸諧振器單元120包括饋電導電線圈126、傳輸導電線圈125和諧振電容器127。饋電導電線圈1在以感性耦合的形式連接的傳輸導電線圈125中感生出電流，并引發集中在一定諧振頻率上的磁場的產生。此時，諧振頻率可以為如上所述的13.65MHz。然而，這僅僅是一個示例，RF放大器單元110的工作頻率可以在從IMHz至30MHz的范圍內。傳輸導電線圈125產生集中在一定諧振頻率上的磁場。此時，傳輸導電線圈125可以形成為圓柱形形狀，以產生與地面平行的磁場和與地面垂直的磁場。具體地講，可以通過圓形地彎曲來形成傳輸導電線圈。傳輸導電線圈125可以形成為與主體130的內邊緣或表面接觸。將在下面參照圖4A至圖4C對由傳輸導電線圈125產生的磁場進行說明。傳輸諧振器單元120是LC諧振器，并通過改變諧振電容器和電感器的值來改變諧振頻率。功率傳輸設備100可以包括屏蔽構件，以防止在功率傳輸設備100處于金屬材料附近的情況下Q因數突降的渦流場現象(Eddyfieldphenomenon)。將在下面參照圖5對功率傳輸設備100的屏蔽構件進行說明。如上所述，功率傳輸設備100將由傳輸諧振器單元產生的磁能無線式地傳輸到功率接收設備200和300。此外，功率接收設備200包括接收諧振器單元210、整流器單元220、DC/DC轉換器單元230和充電單元對0，如圖2A中所示。接收諧振器單元210接收集中在特定頻率上的磁能。更具體地講，如圖2C中所示，接收諧振器單元210包括接收導電線圈215，形成在功率接收設備200(例如，3D眼鏡)的邊緣上；諧振電容器216，連接到接收導電線圈；拾取導電線圈217。例如，如果功率接收設備200是3D眼鏡，則接收導電線圈215可以形成在3D眼鏡的鏡框中，如果功率接收設備200是遙控器或移動電話，則接收導電線圈215可以形成在遙控器或移動電話的邊緣中。然而，這僅僅是一個示例，接收導電線圈215可以形成在3D眼鏡、遙控器和移動電話的不同位置中。可以使用印刷電路板(PCB)或薄膜PCB來形成接收導電線圈215。由傳輸諧振器單元120產生的一定諧振頻率的磁場激勵接收諧振器單元210，從而電流在接收導電線圈215中流動。此時，接收導電線圈215因被放置為與傳輸諧振器單元120產生的水平方向的磁場垂直或與垂直方向的磁場垂直而被激勵。更具體地講，如果功率接收設備200放置在支撐件140上，則接收導電線圈215因被放置為與傳輸諧振器單元120產生的水平方向的磁場垂直而被激勵。此外，如果功率接收設備200放置在主體130的頂表面170上，則接收導電線圈215因被放置為與傳輸諧振器單元120產生的垂直方向的磁場垂直而被激勵。拾取導電線圈217使得在接收導電線圈215中產生電流，并將電流提供到整流器單元220。整流器單元220將從拾取導電線圈傳輸的AC電壓整流為DC電壓。如在現有技術中已知的，整流器單元220可以包括橋式二極管和用作濾波器的電容器，橋式二極管包括四個二極管。然而，這僅僅是一個示例，整流器單元220可以使用將AC輸入整流為DC輸出的不同的電路來實現。因為經整流器單元220整流得到的DC電壓不保持恒定的電壓，所以DC/DC轉換器單元230將DC電壓調節成恒定的。充電單元MO以經整流的恒定電壓對電池進行充電。具體地講，充電單元240可以包括充電集成電路(IC)和電池，以控制使用整流器單元220的輸出電壓的充電操作。下文中，將參照圖3和圖4對功率傳輸設備100進行詳細描述。圖3是示出根據示例性實施例的功率傳輸設備100的外部構造的視圖。如圖3中所示，功率傳輸設備100包括主體130、支撐件140、顯示單元150和電源按鈕單元160。主體130容納功率傳輸設備100的傳輸諧振器單元120。具體地講，如圖3中所示，主體單元130可以形成為圓柱形形狀，以容納圓柱形的傳輸諧振器單元120。主體130包括平坦的頂表面170，第二功率接收設備300放置在平坦的頂表面170上。因此，第二功率接收設備300放置在主體130的頂表面上，從而可以通過垂直方向的磁場對第二功率接收設備300進行無線式地充電。支撐件140形成在主體130的側表面上。如圖3中所示，支撐件140的邊緣包括顯示單元150，以告知功率傳輸設備100的電源開/關狀態。支撐件140可以具有盤形形狀，以容納第一功率接收設備200。因此，第一功率接收設備200放置在支撐件140上，從而可以通過水平方向的磁場對第一功率接收設備200進行無線式地充電。此外，功率傳輸設備100包括電源按鈕單元160，以根據是否對功率接收設備200和/或300進行充電來控制供電。圖4A至圖4C是示出根據示例性實施例的由功率傳輸設備100產生的磁場的視圖。如圖4A中所示，圓柱形的功率傳輸設備100產生垂直方向的磁場430和水平方向的磁場440。因此，垂直方向的磁場430與第二功率接收設備300的接收導電線圈的線圈面410垂直，從而對第二功率接收設備300進行充電。此外，水平方向的磁場440與第一功率接收設備200的接收導電線圈的線圈面420垂直，從而對第一功率接收設備200進行充電。圖4B是示出包括在圖4A中示出的功率傳輸設備100中的傳輸諧振器單元120的視圖。如上所述，傳輸諧振器單元120包括以圓柱形形狀形成的傳輸導電線圈125，以使功率傳輸設備100產生垂直方向的磁場430和水平方向的磁場440。圖4C是示出圓柱形的傳輸諧振器單元120的磁場。如圖4C中所示，圓柱形的傳輸諧振器單元120的磁場沿與頂表面和側表面垂直的方向形成。如果功率傳輸設備100放置在金屬板(metaltable)上，則因金屬板導致出現傳輸諧振器單元120的諧振頻率改變或Q因數降低的渦流效應。因此，功率傳輸設備100可以包括屏蔽結構，以防止功率傳輸設備100的充電性能因金屬板而劣化的現象。下文中，將參照圖5來說明功率傳輸設備100的屏蔽結構。圖5是示出根據示例性實施例的包括屏蔽結構的功率傳輸設備100的示圖。在圖5中示出的RF放大器單元110和傳輸諧振器單元120與上面參照圖2描述的RF放大器單元110和傳輸諧振器單元120相同。屏蔽殼113圍繞功率傳輸設備100的RF放大器單元110，從而防止渦流效應。可以通過鍍錫來形成屏蔽殼113。功率傳輸設備100可以進一步包括在RF放大器單元110和傳輸諧振器單元120之間的屏蔽構件115。可以通過鐵氧體片來實現屏蔽構件115。屏蔽構件115確保了低阻抗路徑，從而補償大部分的Q因數。此外，可以在RF放大器單元110和傳輸諧振器單元120之間設置預定的間隙117，從而防止諧振頻率預先改變。通過屏蔽殼113、屏蔽構件115和間隙117防止了Q因數減小和諧振頻率改變的渦流現象。在上面的實施例中，接收導電線圈與在傳輸諧振器單元120處產生的磁場垂直。然而，這僅僅是一個示例，且可以以不同的角度放置接收導電線圈。即，與磁場垂直的接收導電線圈僅意味著能量接收效率最高。可以以不同的角度(接近于直角)來實現本發明的構思。如上所述，通過單個功率傳輸設備對多個功率接收設備(3D眼鏡、遙控器和移動電話)進行充電，因此，用戶可以更容易且更有效率地對各種設備進行充電。前述示例性實施例和優點僅是示例性的，且不應被解釋為限制本發明的構思。可以容易地將示例性實施例應用于其他類型的設備。此外，示例性實施例的描述意在舉例說明，且不意在限制權利要求的范圍，且許多替換、修改和變化對于本領域技術人員來說將是明顯的。權利要求1.一種無線功率傳輸設備，所述無線功率傳輸設備包括射頻放大器單元；主體，主體包括傳輸諧振器單元；支撐件，支撐件設置在主體的側表面上，其中，傳輸諧振器單元使用傳輸導電線圈向放置在支撐件上的第一功率接收設備提供水平的磁場，第一功率接收設備包括第一接收導電線圈，第一接收導電線圈中的線圈面與水平的磁場垂直。2.如權利要求1所述的無線功率傳輸設備，其中，傳輸諧振器單元使用傳輸導電線圈向放置在主體上的第二功率接收設備提供垂直的磁場，第二功率接收設備包括第二接收導電線圈，在第二接收導電線圈中的線圈面與垂直的磁場垂直。3.如權利要求1所述的無線功率傳輸設備，其中，主體具有圓柱形形狀，支撐件具有盤形形狀，傳輸導電線圈具有圓柱形形狀。4.如權利要求1所述的無線功率傳輸設備，其中，傳輸諧振器單元包括諧振電容器和饋電導電線圈，饋電導電線圈在傳輸導電線圈中感生出電流。5.如權利要求1所述的無線功率傳輸設備，其中，所述無線功率傳輸設備具有與(QsXQd)的平方根成比例的傳輸效率，Qs是所述無線功率傳輸設備的Q值，Qd是功率接收設備的Q值。6.如權利要求1所述的無線功率傳輸設備，其中，傳輸諧振器單元具有可變的諧振頻率，且具有在從IMHz至30MHz的范圍內的諧振頻率。7.如權利要求1所述的無線功率傳輸設備，其中，射頻放大器單元具有可變的工作頻率。8.如權利要求1所述的無線功率傳輸設備，其中，傳輸導電線圈與主體的內邊緣接觸。9.如權利要求1所述的無線功率傳輸設備，其中，傳輸導電線圈同時產生垂直的磁場和水平的磁場。10.如權利要求1所述的無線功率傳輸設備，所述無線功率傳輸設備還包括位于射頻放大器單元和傳輸諧振器單元之間的屏蔽構件，其中，屏蔽構件是鐵氧體片。11.如權利要求1所述的無線功率傳輸設備，其中，射頻放大器單元被屏蔽殼圍繞，屏蔽殼通過鍍錫形成。12.如權利要求1所述的無線功率傳輸設備，其中，無線功率傳輸設備形成為具有位于射頻放大器單元和傳輸諧振器單元之間的預定的間隙。13.如權利要求2所述的無線功率傳輸設備，其中，第一功率接收設備是三維眼鏡、移動電話和遙控器中的一種，第二功率接收設備是三維眼鏡、移動電話和遙控器中的一種。14.一種無線功率傳輸系統，所述無線功率傳輸系統包括功率傳輸設備，功率傳輸設備同時產生垂直的磁場和水平的磁場；第一功率接收設備，第一功率接收設備包括第一接收導電線圈，在第一接收導電線圈中的線圈面與水平的磁場垂直；第二功率接收設備，第二功率接收設備包括第二接收導電線圈，在第二接收導電線圈中的線圈面與垂直的磁場垂直。15.如權利要求14所述的無線功率傳輸系統，其中，功率傳輸設備包括主體，主體包括傳輸諧振器；支撐件，支撐件設置在主體的側表面上，其中，傳輸諧振器向放置在支撐件上的第一功率接收設備提供水平的磁場，并向放置在主體上的第二功率接收設備提供垂直的磁場。全文摘要本發明提供一種無線功率傳輸設備和無線功率傳輸系統。所述無線功率傳輸設備包括主體；支撐件，支撐件設置在主體的側表面上，其中，主體包括傳輸諧振器單元，傳輸諧振器單元產生相對于地面的水平方向的第一磁場和相對于地面的垂直方向的第二磁場。文檔編號H02J17/00GK102570630SQ20121000556公開日2012年7月11日申請日期2012年1月4日優先權日2011年1月3日發明者崔城振,曹垠日,李康鉉申請人:三星電子株式會社