CN201887566U - 电脑输入装置的非接触式供电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种可产生分布均匀磁场的电脑输入装置的非接触式供电装置，包括驱动电路与多个相互交叠的线圈。驱动电路提供不同相位的振荡信号以分别输入各线圈，使不同的线圈产生的磁场彼此之间交互影响，而让这些线圈所产生的磁场能呈现均匀的分布。本实用新型通过输入不同的交流电流至重叠的多个线圈，可使磁场产生装置产生均匀的磁场。因此，即使磁场产生装置需要产生较大范围的磁场，也不会因为线圈距离中央位置过远，而导致中央位置的磁场强度衰减。

Description

电脑输入装置的非接触式供电装置

技术领域

本实用新型涉及一种输入装置的非接触式供电装置，特别涉及一种可产生分布均匀磁场的非接触式供电装置。

背景技术

目前市面上的数字板都搭配数字笔使用，当数字笔接近数字感应板时，数字笔会产生一电磁场，让数字感应板可根据接收到电磁场的强度，来演算出数字笔目前的坐标位置，再将该坐标位置传送到电脑端，以进行游标的控制。

目前提供数字笔工作所需的电源的方式主要有两种：一种是利用电池供电，另一种则是使用电磁共振的方式来取得供电。若采用电池供电的方式，数字笔必须频繁的更换电池，对使用者来说极不方便也不环保。因此采用电磁共振的供电方式，不仅在使用上较为方便，也对于环境较为友善。

但是目前数字笔与数字感应板的电磁共振供电相关技术中，数字感应板内会装置发射天线，此发射天线必须发射够大的磁场强度，才能使数字笔得到足够的电压。

一般而言，数字感应板的发射天线环设于机体内部周围，也即发射天线绕设成一框状，发射天线的信号强度沿着发射天线为中心而递减，如此将使得数字感应板中央位置处的信号较弱。而当数字感应板的面积越大时，发射天线距离中央位置的距离也就愈远，因此中央位置信号衰弱的情形也将会越显著。

发明内容

鉴于以上的问题，本实用新型提出一种电脑输入装置的非接触式供电装置。此非接触式供电装置至少包括驱动电路与多个线圈。驱动电路提供多个不同相位的振荡信号。多个线圈之中的至少两个线圈呈交叠配置，以于交叠的两线圈形成一交叠区与两非交叠区。线圈用于接收不同相位的振荡信号。

在一优选实施方式中，前述交叠区的两线圈，所接收到的两振荡信号的相位差为30度至180度之间。

此外，本实用新型提出的非接触式供电装置适用于供电给一接收装置。该非接触式供电装置进一步包括壳体与磁场产生装置。壳体定义一供电区。此磁场产生装置于该供电区以非接触式方式传输至少两个不同相位的电磁能至该接收装置。

在一优选实施方式中，磁场产生装置至少包括驱动电路与多个线圈。驱动电路提供多个不同相位的振荡信号。多个线圈之中的至少两个线圈呈交叠配置，以于交叠的两线圈形成一交叠区与两非交叠区。这些线圈用于接收不同相位的振荡信号。

在一优选实施方式中，该交叠区中的两个该线圈所接收到的所述振荡信号的相位差为30度至180度之间。

通过输入不同的交流电流至重叠的多个线圈，可使磁场产生装置产生均匀的磁场。因此，即使磁场产生装置需要产生较大范围的磁场，也不会因为线圈距离中央位置过远，而导致中央位置的磁场强度衰减。

附图说明

图1A与图1B为本实用新型第一实施例的线圈相对位置示意图；

图1C为振荡信号方向与磁场关系图；

图2A至图2H为振荡信号波形示意图；

图3为本实用新型第二实施例的线圈相对位置示意图；以及

图4为本实用新型所揭示的非接触式供电装置。

上述附图中的附图标记说明如下：

10磁场产生装置

12第一线圈

12a第一导线段

14第二线圈

14a第二导线段

16第三线圈

22非交叠区

23交叠区

24非交叠区

25交叠区

26非交叠区

30驱动电路

40接收装置

41a、41b、41c、41d、41e、41f、41g、41h第一振荡信号

42a、42b、42c、42d、42e、42f、42g、42h第二振荡信号

43a、43b、43c、43d、43e、43f、43g、43h第三振荡信号

50壳体

51第一点

52第二点

53第三点

81主磁场方向

82振荡信号方向

83主磁场方向

84振荡信号方向

具体实施方式

以下在实施方式中进一步详细说明本实用新型的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本实用新型的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭示的内容、权利要求书及附图，任何本领域技术人员可轻易地理解本实用新型相关的目的及优点。

请参照图1A，为本实用新型第一实施例的线圈相对位置示意图。本实用新型所提出的磁场产生装置10包括驱动电路30与多个线圈。

驱动电路30可用以提供多个具有不同相位差的振荡信号。较佳的是，这些振荡信号之间相差90度。

举例来说，当驱动电路30产生两个振荡信号，可利用下列多种方式让该两振荡信号的相位差相差90度，但并不限于下述例子。例如可将一个振荡信号通入一电阻电容电路，而经由此电阻电容电路输出的振荡信号，即与输入的振荡信号相差90度。此外，也可将一个振荡信号延迟四分之一个周期，也可产生一个与原本信号相差90度的振荡信号。

在此实施例中，为了方便说明，仅以两个线圈(第一线圈12与第二线圈14)为例进行说明，但并非用以限制本实用新型。第一线圈12与第二线圈14以交叠的方式设置。

请同时参照图1B，为本实用新型第一实施例的线圈相对位置示意图。交叠的第一线圈12与第二线圈14所圈围的区域有部分重叠并形成交叠区23、及非交叠区22、24。交叠区23为同时被第一线圈12与第二线圈14所围绕而构成的部分，非交叠区22为仅被第一线圈12围绕而未被第二线圈14所包围到的部分，非交叠区24为仅被第二线圈14围绕而未被第一线圈12所包围到的部分。

第一线圈12与第二线圈14可以一对一的方式，分别对应前述振荡信号。第一线圈12在接收振荡信号后，会产生第一主磁场区(即对应第一线圈12所圈围的区域：非交叠区22与交叠区23)。第二线圈14在接收另一振荡信号后，会产生第二主磁场区(即对应第二线圈14所圈围的区域：非交叠区24与交叠区23)。因为第一线圈12与第二线圈14具有相互重叠的部分(交叠区23)，因此第一主磁场区与第二磁场区也会具有重叠的区域。

电流回圈上的磁场方向可以利用安培右手定则来判断。安培右手定则为将右手拇指外的四根手指向手掌弯的方向视为磁场方向，则拇指所指的方向即为电流的方向。磁场为一种向量场，也就是磁场具有方向与大小。当两个磁场重叠时，若是磁场的方向相反，则此两个磁场的大小会互相抵销。

请参照图1C，图1C为振荡信号方向与磁场关系示意图。在本实施例中，第一线圈12与第二线圈14略呈一平面，也就是说，第一线圈12与第二线圈14所产生的主磁场方向实质上为平行。主磁场方向定义为第一线圈12或第二线圈14所围绕而成的平面上的法线方向(即图中标号为81，82的箭头方向)。实质上平行则定义为两方向之间的夹角为正负十度之间。特别要说明的是，图1C所代表的振荡信号方向与磁场方向仅为示意之用，并不为本实用新型的限制。依图1C中可见，若是在一特定时间点，第一线圈12的振荡信号方向82为图示中的实线箭头的方向(逆时针)，第一线圈12的主磁场方向81则为图中虚线箭头的方向(向上)。而第二线圈14的振荡信号方向84为图示中的实线箭头的方向(顺时针)，第二线圈14的主磁场方向83为图中虚线箭头的方向(向下)。第一线圈12与第二线圈14在交叠区23所产生磁场，会因为互相抵销的关系，而使交叠区23的磁场强度变弱。也就是说，交叠区23的磁场强度会小于非交叠区22与非交叠区24的磁场强度。也就是说，第一线圈12与第二线圈14所产生的磁场强度会呈现不均匀的分布。

为了避免在交叠区23中，磁场互相干扰而造成磁场强度变弱的情况，在本实用新型的一实施例中，第一线圈12与第二线圈14可通入不同相位的振荡信号。请参照图2A，为振荡信号波形示意图。第一振荡信号41a与第二振荡信号42a为相同频率且相同振幅，但相位相差90度的两个振荡信号。此处两个振荡信号相位差，以图1C的振荡信号方向为参考。也就是说，图1C中的相位差定义为0度。

第一振荡信号41a与第二振荡信号42a可分别输入至第一线圈12与第二线圈14，以让第一线圈12的第一导线段12a与第二线圈14的第二导线段14a在一特定时间点，不会产生相同方向的振荡信号。

更进一步地说，当第一振荡信号41a的振幅为峰值时，第二振荡信号42a的振幅为零。而当第二振荡信号42a的振幅为峰值时，第一震荡信号41a的振幅为零。因此，第一线圈12的第一导线段12a与第二线圈14的第二导线段14a在交叠区23所产生磁场，不会因互相干扰而减弱。

图2A中的第三振荡信号43a为第一振荡信号41a与第二振荡信号42a的差值。因为第一线圈12与第二线圈14在交叠区23所产生磁场的方向相反，因此第三振荡信号43a(第一振荡信号41a与第二振荡信号42a的差值)正比于交叠区23上的磁场强度。从图中可知，第三振荡信号43a的峰值大约是第一振荡信号41a或是第二振荡信号42a的1.408倍。

第一线圈12与第二线圈14除了可通入相位相差90度的振荡信号以外，也可通入相位差为30度至180度之间的振荡信号。请参照第2B图至图2H，为振荡信号波形示意图。

图2B代表输入相位差为30度的振荡信号，在图2B，第三震荡信号43b的峰值大约是第一振荡信号41b或是第二振荡信号42b的0.515倍。图2C代表输入相位差为45度的振荡信号，在图2C，第三振荡信号43c的峰值大约是第一振荡信号41c或是第二振荡信号42c的0.764倍。图2D代表输入相位差为60度的振荡信号，在图2D，第三振荡信号43d的峰值大约是第一振荡信号41d或是第二振荡信号42d的1倍。图2E代表输入相位差为120度的振荡信号，在图2E，第三振荡信号43e的峰值大约是第一振荡信号41e或是第二振荡信号42e的1.732倍。图2F代表输入相位差为135度的振荡信号，在图2F，第三振荡信号43f的峰值大约是第一振荡信号41f或是第二振荡信号42f的1.732倍。图2G代表输入相位差为150度的振荡信号，在图2G，第三振荡信号43g的峰值大约是第一振荡信号41g或是第二振荡信号42g的1.924倍。图2H代表输入相位差为150度的振荡信号，在图2H，第三振荡信号43h的峰值大约是第一振荡信号41h或是第二振荡信号42h的2倍。

通过输入不同相位的振荡信号，可使得交叠区23的磁场强度与非交叠区22的磁场峰值强度比值介于0.5至2之间。于此，交叠区23、非交叠区22与非交叠区24的磁场强度的测量点，为交叠区23、非交叠区22与非交叠区24之中至第一线圈12与第二线圈14所组成的平面距离相同的点。因此，第一线圈12与第二线圈14所产生的磁场可为均匀分布，原本在线圈中央位置的磁场强度可被增强。

另外，此实施例中振荡信号以具有相同振幅与相同频率为例，但并不以此为限，为了达成均匀磁场的目的，也可变动输入第一线圈12与第二线圈14振荡信号的振幅与频率。举例来说，第一线圈12与第二线圈14可输入不同频率的振荡信号。

除了可重叠两个线圈以增加中央位置的磁场强度，本实用新型另揭示可重叠多个线圈，以应用于大尺寸的磁场产生装置10。

请参照图3，为本实用新型第二实施例的线圈相对位置示意图。磁场产生装置10可包括第一线圈12、第二线圈14与第三线圈16。第一线圈12与第二线圈14相互重叠，且第二线圈14与第三线圈16相互重叠。

第一线圈12与第二线圈14之间交叠的部分为交叠区23，第二线圈14与第三线圈16之间交叠的部分为交叠区25。非交叠区22为仅被第一线圈12围绕而未被第二线圈14所包围到的部分，非交叠区24为仅被第二线圈14围绕而未被第一线圈12或第三线圈16所包围到的部分，非交叠区26为仅被第三线圈16围绕而未被第二线圈14所包围到的部分。

第一线圈12与第二线圈14可输入相差45度的振荡信号，且第二线圈14与第三线圈16也可输入相差45度的振荡信号。通过输入不同相位的振荡信号，可使得交叠区23、交叠区25、第一非交叠区22、第二非交叠区24与第三非交叠区26之间两两的磁场强度峰值的比值，介于0.5至2之间。因此，相互重叠的第一线圈12、第二线圈14与第三线圈16，可产生分布均匀的磁场。

请参照图4，为本实用新型所揭示的非接触式供电装置。本实用新型的非接触式供电装置可设置于数字感应板或是触控式屏幕内，并且用以供应电力给接收装置40。接收装置40可为免电池式的数字手写笔，让数字手写笔以无线的方式接收电能，用以执行数字感应板或是触控式屏幕上的书写或点选等动作。

非接触式供电装置包括壳体50与磁场产生装置10。

壳体50包覆于非接触式供电装置的外侧，并具有一包围区域。距离此包围区域的上方固定距离之内的空间则定义为一供电区。当接收装置40被置于供电区时，接收装置40在未接触到非接触式供电装置时，即可以接收到非接触式供电装置所发出的磁场。

磁场产生装置10包括多个线圈与驱动电路30。

驱动电路30提供至少两个不同相位的振荡信号。多个振荡信号之间的特性与前述的实施例相同。磁场产生装置10于供电区以非接触式方式传输至少两个不同相位的电磁能至接收装置40。

此实施例同样仅以两个线圈(第一线圈12与第二线圈14)为例进行说明。第一线圈12与第二线圈14具有交叠的部分。驱动电路30用以产生多组振荡信号，以分别供应给第一线圈12与第二线圈14。根据上述实施例，第一线圈12与第二线圈14可分别输入相差90度的振荡信号，以使第一线圈12与第二线圈14于交叠区域上的磁场不会相互抵销，让第一线圈12与第二线圈14可产生均匀的磁场分布。

因为第一线圈12与第二线圈14可产生分布均匀的磁场，接收装置40于第一点51、第二点52与第三点53所接收到的磁场强度并不会相差太大。因此，当接收装置40操作于磁场产生装置10上的任何位置时，都可接收到信号强度接近的磁场，而让接收装置40能产生足够的工作电能，不会因为线圈距离中央位置的距离过远，而导致中央位置信号衰弱的情形也将会越显著。

Claims (2)

1.一种电脑输入装置的非接触式供电装置，适于供电给一接收装置，其特征在于，该非接触式供电装置包括：

一壳体，该壳体定义一供电区；以及

一磁场产生装置，于该供电区以非接触式方式传输至少两个不同相位的电磁能至该接收装置。

2.如权利要求1所述的电脑输入装置的非接触式供电装置，其特征在于，该磁场产生装置包括：

一驱动电路，提供不同相位的多个振荡信号；以及

多个线圈，所述线圈中至少两个呈交叠配置，使该交叠的两线圈形成一交叠区与两非交叠区，所述线圈用于接收不同相位的所述振荡信号。 

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