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具有无线电池充电功能的助听器

阅读：807发布：2020-06-28

专利汇可以提供具有无线电池充电功能的助听器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且在一个实施例中，提供了一种助听器 (104)。所述助听器(104)可包括：一电池充电端组(108)，其经配置以连接到一电池(130)；一接收器振荡器电路 (110)，其电耦接到所述电池充电端组(108)，所述接收器振荡器电路包括一接收器线圈(112)，其中所述接收器线圈可经调谐以便以MHz级别的共振频率进行共振，且在所述共振频率下，所述接收器线圈可经配置以进行以下操作：接收电磁波形式的磁能，其中所述电磁波的频率与所述接收器线圈的共振频率近似；并将所接收到的电磁波的磁能转换为电流，从而通过所述电池充电端组(108)为电池充电。，下面是具有无线电池充电功能的助听器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种助听器，包括：
一电池充电端组，其经配置以连接到一电池；
一接收器振荡器电路，其电耦接到所述电池充电端组；所述接收器振荡器电路包括一接收器线圈；
其中，所述接收器线圈经调谐以便以MHz级别的共振频率进行共振，且在所述共振频率下，所述接收器线圈经配置以执行接收电磁波形式的磁能，并将所接收到的电磁波的磁能转换为电流，从而通过所述电池充电端组为所述电池充电；其中电磁波的频率与所述接收器线圈的所述共振频率近似。
2.根据权利要求1所述的助听器，
其中，所述接收器振荡器电路进一步包括一接收器电阻器。
3.根据权利要求1或2所述的助听器，
其中，所述接收器振荡器电路进一步包括一接收器电容器，所述接收器电容器是可变的，以便将所述接收器线圈调谐为以所述共振频率进行共振。
4.根据权利要求1所述的助听器，进一步包括：
一整流电路，其电耦接到所述接收器振荡器电路的输出端。
5.根据权利要求4所述的助听器，
其中，所述整流电路经配置以从所述接收器振荡器电路接收交流信号，并将所述交流信号转换为待提供给所述电池的直流信号。
6.根据权利要求1所述的助听器，
进一步包括一负载电路，所述负载电路电耦接到所述电池充电端组。
7.根据权利要求6所述的助听器，
其中，所述负载电路包括一从由话筒、信号处理电路、扬声器和音量控制器组成的群组中选出的电组件。
8.根据权利要求1所述的助听器，
其中，所述接收器线圈以环绕所述电池的方式放置。
9.根据权利要求1所述的助听器，进一步包括：
一电池匣外壳，其中所述接收器线圈位于所述电池匣外壳内。
10.根据权利要求1所述的助听器，
进一步包括一涂层，所述涂层经配置以部分环绕所述接收器线圈。
11.根据权利要求10所述的助听器，
其中，所述涂层包括一间隙，间隙的尺寸和布局经设置以防止电流形成会进一步产生另一电场的另一磁场。
12.根据权利要求10或11所述的助听器，其中所述涂层包括一塑料软管。
13.根据权利要求1所述的助听器，
其中，所述助听器为耳背式助听器、耳内式助听器、耳道式助听器或深耳道式助听器。

说明书全文

具有无线电池充电功能的助听器

技术领域

[0001] 本实用新型各项实施例涉及具有无线电池充电功能的助听器。 [0002] 背景技术

[0003] 助听器通常置于用户耳内或耳后，以便为用户放大声音。一些热门的助听器类型包括耳背式(BTE)助听器、耳内式(ITE)助听器、耳道式(ITC)助听器、深耳道式(CIC)助听器等。

[0004] 助听器通常包括为所包含的电组件提供电力的电池。为了给电池充电，助听器用户可将助听器从耳朵上拆下。然后，助听器用户可将助听器与电池一起直接与电池充电器电接触，或者从助听器拆下电池后仅将电池与电池充电器电接触。

[0005] 发明内容

[0006] 在各项实施例中，可提供可支持无线电池充电功能的助听器，因而无需从助听器用户的耳朵上拆下助听器，减少了给助听器用户带来的不便。具有无线电池充电功能的助听器还可实现在适合的环境随时为电池充电，而不中断助听器用户的使用。 [0007] 本实用新型的一个实施例涉及一种助听器。所述助听器可包括：一电池充电端组，其经配置以连接到一电池；一接收器振荡器电路，其电耦接到所述电池充电端组；所述接收器振荡器电路包括一接收器线圈；其中所述接收器线圈可经调谐以便以MHz级别的共振频率进行共振，且在所述共振频率下，所述接收器线圈可经配置以接收电磁波形式的磁能，并将所接收到的电磁波的磁能转换为电流，从而通过所述电池充电端组为电池充电；其中电磁波的频率与所述接收器线圈的共振频率近似。

[0008] 在一个实施例中，电磁波可以是产生于电磁波谱的射频部分的无线电波。例如，电磁波的范围可从高频(HF)波段(例如3至30MHz)，向甚高频(VHF)波段(例如30至300MHz)，以及超高频(UHF)波段(例如300至1000MHz)变化。

[0009] 在一个实施例中，接收器线圈可通过一根或复数根导线、或一个或复数个电内部连线来电耦接到电池充电端组。导线或电内部连线可具有任何合适的尺寸或数量，具体取决于用户和设计要求。只要接收器线圈和电池充电端之间可形成电连接，导线或电内部连线可置于助听器内的任何合适位置。

[0010] 在一个实施例中，接收器线圈可以是一感应器或一变压器。

[0011] 在一个实施例中，接收器振荡器电路可进一步包括一接收器电阻器。接收器电阻器可具有任何合适的值，具体取决于所施加的电压和流过接收器振荡器电路的电流。通过设置接收器电阻器，可防止接收器振荡器电路在以接收器振荡器电路的共振频率运行时发生短路。

[0012] 在一个实施例中，接收器振荡器电路可进一步包括一接收器电容器，接收器电容器可以是可变的，以便将接收器线圈调谐为以共振频率进行共振。接收器电容器可与待连接的电池平行放置，以便缓冲即将输送至电池的电流。

[0013] 在一个实施例中，接收器振荡器电路的共振频率可以是接收器线圈的阻抗可与接收器电容器的阻抗大体相同时的频率。

[0014] 在一个实施例中，助听器可进一步包括一电耦接到接收器振荡器电路输出端的整流电路。整流电路也可以是可选的。整流电路可包括多个二极管。整流电路可以是一桥式整流器，该桥式整流器可包括四个二极管。这四个二极管可以反周期锁定输入正弦电流信号的两相，可输出脉动整流电流信号。

[0015] 在一个实施例中，整流电路可经配置以从接收器振荡器电路接收交流信号，并将交流信号转换为待提供给电池的直流信号。

[0016] 在一个实施例中，助听器可进一步包括一负载电路，负载电路可电耦接到电池充电端组。

[0017] 在一个实施例中，负载电路可包括一从由话筒、信号处理电路、扬声器和音量控制器组成的群组中选出的电组件。整流电路、负载电路或电子组件可布置在一个印刷电路板(PCB)上。

[0018] 在一个实施例中，接收器线圈可以环绕电池的方式放置。接收器线圈的尺寸可设置为包括与电池相同的厚度，或者其他任何合适的尺寸，具体取决于用户和设计要求。 [0019] 在一个实施例中，助听器可进一步包括一电池匣外壳，其中接收器线圈可位于电池匣外壳内。

[0020] 在一个实施例中，助听器可进一步包括一涂层，涂层可经配置以部分环绕接收器线圈。

[0021] 在一个实施例中，涂层可包括间隙，间隙的尺寸和布局经设置以防止电流形成可进一步形成另一电场的另一磁场。涂层可包括一个以上的间隙，具体取决于用户和设计要求。间隙可在mm到cm之间的范围内。

[0022] 在一个实施例中，涂层可包括导磁性材料。涂层还可包括柔性材料，以便能够环绕接收器线圈。

[0023] 在一个实施例中，涂层可包括一塑料软管。

[0024] 在一个实施例中，助听器可以是耳背式(BTE)助听器、耳内式(ITE)助听器、耳道式(ITC)助听器或深耳道式(CIC)助听器。

[0025] 在一个实施例中，发射器线圈和接收器线圈可在调谐为或设为以共振频率运行时传输能量。附图说明

[0026] 在附图中，类似的参考标号通常是指不同视图中的相同的部分。附图不必按比例绘制，而通常将重点放在说明各项实施例的原理上。在以下说明中，将参考以下附图来说明各项实施例，其中：

[0027] 图1所示为根据一个实施例的无线充电系统的电路展示展示，其中所述无线充电系统用于对包括接收器线圈的助听器进行无线充电；

[0028] 图2所示为根据一个实施例的无线充电系统的电路展示展示，其中所述无线充电系统用于对包括接收器线圈、整流电路和电池的助听器进行无线充电； [0029] 图3所示为根据一个实施例的图2所示无线充电系统的可替换的实施例； [0030] 图4所示为根据一个实施例的接收器线圈的截面图；

[0031] 图5所示为根据一个实施例的被涂层环绕的接收器线圈的截面图； [0032] 图6所示为根据一个实施例的部分被涂层环绕的接收器线圈的透视图； [0033] 图7所示为根据一个实施例的环绕电池的图6所示接收器线圈的透视图； [0034] 图8所示为根据一个实施例的被左侧助听器中的接收器线圈环绕的电池的三维透视图；

[0035] 图9所示为根据一个实施例的被右侧助听器中的接收器线圈环绕的电池的三维透视图；

[0036] 图10所示为根据一个实施例的被图9所示接收器线圈环绕的电池的三维放大透视图；

[0037] 图11所示为根据一个实施例的被助听器中的接收器线圈环绕的电池的顶视图； [0038] 图12所示为根据一个实施例的耳背式助听器的透视图，其中所述耳背式助听器包括被接收器线圈环绕的电池；

[0039] 图13所示为根据一个实施例的耳内式助听器的透视图，其中所述耳内式助听器包括被接收器线圈环绕的电池。

具体实施方式

[0040] 在一个实施例中，公开了从电源(PS)到接收器(R)(例如电池)的无线能量传输。 [0041] 发射信号的原理之一可以是加入内置在振荡器中的可共振的线圈。信号传输需要的电力可能极少，因为接收器可能足以检测出微弱的信号，且接收器可能拥有足够的电力来放大和过滤信号。

[0042] 对于能量传输，可能需要更强的信号来实现电力的使用。线圈内感应电压(Uind)的计算公式为：

[0043]

[0044] 其中L：电感

[0045] di/dt：电流变化率

[0046] 所述公式可以进行转换，这样即可计算所需电流(I)。

[0047]

[0048] 要使用两个振荡器传输电力，可能需要足够的电压等级来实现有足够的电力通过，因为电场(E)定义为：

[0049]

[0050] 因此电场的电压或电力随PS与R之间的距离(d)线性下降。

[0051] 这可通过增加电压抵消，但不建议增强电场，因为电场可能会干扰人体的神经电子。

[0052] 使用高频率振荡器时，可形成两种场源，分别是波的电部分和磁部分，电磁波这个名称因此而来。

[0053] 但基于以下关系式：

[0054]

[0055] 其中磁场

[0056] E：电场

[0057] dB/dt：磁场振幅的变化量(dB)与所述变化所耗时间(dt)之间的比率 [0058] 这两种波都是正交波。可以减少波的电部分而仅使用磁部分，因为磁部分不具危险性。可以使用高频率、高电压来发射和接收PS供应的电力。

[0059] 从技术上来说，使用涂覆有(例如)高导磁性材料的涂层的线圈可实现这一目的。涂层可防止电场线辐射到自由空间中，更可在涂层内诱发另一磁场。由于涂层可以是高导磁性的，因此磁辐射无法射出涂层，但可停留在几何结构内。使用带涂层的线圈的技术性副作用是：通过使用完整涂层，磁场可能会诱发另一电场。为防止出现这种情况，可在线圈的某位置上插入小间隙。线圈所传输的能量可从

[0060] 其中ε：电容率 (5)

[0061] 变为

[0062] 其中ε：电容率 (6)

[0063] 图1所示为根据一个实施例的无线充电系统102的电路展示，其中所述无线充电系统102用于对一个包括一个接收器线圈112的助听器104进行无线充电。 [0064] 无线充电系统102可包括一个产生电磁波的电源106和一个接收电磁波的助听器104，以便对电池(未显示)进行无线充电。

[0065] 在一个实施例中，无线通信可跨越从约9kHz到约300GHz的频谱。在一个实施例中，电磁波可以是产生于电磁波谱的射频部分的无线电波。例如，电磁波的范围可从高频(HF)波段(例如3至30MHz)，向甚高频(VHF)波段(例如30至300MHz)，以及超高频(UHF)波段(例如300至1000MHz)变化。

[0066] 在一个实施例中，可通过射频通信、微波通信(例如，使用高定向天线的远程直线电波)、或短程通信、或红外(IR)短程通信(例如，通过远程控制或经由红外数据协会(IRDA)协议)在电源与助听器之间建立无线通信。无线通信还可包括无线LAN、蓝牙、全球定位系统(GPS)。

[0067] 助听器104可包括：一个电池充电端组108，其经配置以连接到一个电池；一个接收器振荡器电路110，其电耦接到电池充电端组108，接收器振荡器电路110包括一个接收器线圈112。接收器线圈112可经调谐以便以MHz级别的共振频率进行共振，且在所述共振频率下，接收器线圈112可经配置以执行以下操作：接收电磁波形式的磁能(其中电磁波的频率与接收器线圈112的共振频率近似)，并将所接收到的电磁波的磁能转换为电流，从而通过电池充电端组108为电池充电。

[0068] 接收器振荡器电路110可进一步包括一个接收器电阻器114。接收器振荡器电路110可进一步包括一个接收器电容器116，接收器电容器116可以是可变电容器，以便将接收器线圈112调谐为以共振频率进行共振。

[0069] 电源106用于产生频率与接收器线圈112的共振频率近似的电磁波，可包括一个发射器振荡器电路118和一个驱动源120。驱动源120可以是电压源。电源106可以是一个独立于助听器104(可称为接收器)的装置，且可置于助听器104附近或与助听器104相距一段距离。发射器振荡器电路118可包括一个发射器线圈122、一个发射器电阻器124和一个发射器电容器126。驱动源120可电耦接到发射器振荡器电路118，并且可经配置以提供驱动发射器线圈122的电流，从而形成电磁波。电磁波可以在共振频率下从发射器线圈122传输至接收器线圈112。

[0070] 接收器线圈112相对于发射器线圈122的定位可允许变动，以减小电压等级并增加流向电池的电流。

[0071] 此外，由于发射器线圈122通常可能比环绕电池的接收器线圈112大，因此两者的匝数可能有所不同。电压与发射器线圈122和接收器线圈112的匝数之间的关系可用以下公式进行定义：

[0072]

[0073] 其中U1：初级电压(即，发射器线圈两端的电压)

[0074] U2：次级电压(即，接收器线圈两端的电压)

[0075] N1：初级匝数(即，发射器线圈)

[0076] N2：次级匝数(即，接收器线圈)

[0077] 而磁通量与电感、电流及匝数之间的关系如下：

[0078] 或

[0079] 其中Φ：磁通量

[0080] L：电感

[0081] I：电流

[0082] 电压、电感、电流和磁通量之间的关系可推导如下。

[0083]

[0084] 图2所示为根据一个实施例的无线充电系统102的电路展示，其中所述无线充电系统102用于对一个包括一个接收器线圈112、一个整流电路128和一个电池130的助听器104进行无线充电。

[0085] 图2与图1类似，其中助听器104包括一个整流电路128、一个电池130和一个负载电路132。

[0086] 和图1一样，图2中的无线充电系统102可包括一个生成电磁波的电源106和一个接收电磁波的助听器104，以便对电池130进行无线充电。

[0087] 图2中的助听器104可包括：一个电池充电端组108，其经配置以连接(例如，通过电阻直接耦合)到电池130；一个接收器振荡器电路110，其电耦接到电池充电端组108，接收器振荡器电路110包括一个接收器线圈112。接收器线圈112可经调谐以便以MHz级别的共振频率进行共振，且在所述共振频率下，接收器线圈112可经配置以执行以下操作：接收电磁波形式的磁能(其中电磁波的频率与接收器线圈112的共振频率近似)，并将所接收到的电磁波的磁能转换为电流，从而通过电池充电端组108为电池130充电。 [0088] 接收器振荡器电路110可进一步包括一个接收器电阻器114。接收器振荡器电路
110可进一步包括一个接收器电容器116，接收器电容器116可以是可变电容器，以便将接收器线圈112调谐为以共振频率进行共振。

[0089] 电源106用于产生频率与接收器线圈112的共振频率近似的电磁波，可包括一个发射器振荡器电路118和一个驱动源120。驱动源120可以是电压源。电源106可以是一个独立于助听器104(可称为接收器)的装置，且可置于助听器104附近或与助听器104相距一段距离。发射器振荡器电路118可包括一个发射器线圈122、一个发射器电阻器124和一个发射器电容器126。驱动源120可电耦接到发射器振荡器电路118，且可经配置以提供驱动发射器线圈122的电流，从而产生电磁波。电磁波可以在共振频率下从发射器线圈122传输至接收器线圈112。

[0090] 助听器104可进一步包括一个整流电路128，其电耦接到接收器振荡器电路110的输出端。整流电路128可以是桥式整流器，该桥式整流器可包括四个二极管134。整流电路128可经配置以从接收器振荡器电路110接收交流信号，并将交流信号转换为待提供给电池130的直流信号。

[0091] 助听器104可进一步包括一个负载电路132，负载电路132可电耦接到电池充电端组108。负载电路132可包括一个从由话筒、信号处理电路、扬声器和音量控制器组成的群组中选出的电组件。

[0092] 图3所示为根据一个实施例的图2所示无线充电系统102的可替换的实施例。 [0093] 和图2一样，图3中的无线充电系统102可包括一个生成电磁波的电源106和一个接收电磁波的助听器104，以便对电池130进行无线充电。

[0094] 图3中的助听器104可包括：一个电池充电端组108，其经配置以连接到电池130；一个接收器振荡器电路110，其电耦接到电池充电端组108；以及一个整流电路128，其电耦接到接收器振荡器电路110的输出端。整流电路128可以是一个桥式整流器，该桥式整流器可包括四个二极管134。

[0095] 电源106用于产生频率与接收器线圈112的共振频率近似的电磁波，可包括一个发射器振荡器电路118，其电耦接到驱动源120。

[0096] 图4所示为根据一个实施例的接收器线圈112的截面图。图4显示了电场136和磁场138，电场136和磁场138在接收器线圈112接收到频率与接收器线圈112的共振频率近似的电磁波形式的磁能时产生。

[0097] 电场136从接收器线圈112向外辐射，磁场138以围绕接收器线圈112的圆形方向辐射。所示电场136和磁场138的数量可以不限于所示数量。

[0098] 图5所示为根据一个实施例的被一涂层142环绕的接收器线圈112的截面图。 [0099] 图5也显示了电场136和磁场138，所述电场136和磁场138在接收器线圈112接收到频率与接收器线圈112的共振频率近似的电磁波形式的磁能时产生。 [0100] 电场136从接收器线圈112向外辐射，磁场138以围绕接收器线圈112 的圆形方向辐射。

[0101] 涂层142可防止电场136辐射到自由空间中，更可在涂层142内诱发另一磁场140(与磁场138方向相反)。由于涂层142可以是高导磁性的，因此任何磁场(辐射)或另一磁场140都无法射出涂层142，但可停留在涂层142内。使用带涂层142的线圈的技术性副作用是：通过使用完整涂层142，另一磁场140可能会在涂层142内诱发另一电场(未显示)。

[0102] 图6所示为根据一个实施例的一个部分被涂层142环绕的接收器线圈112的透视图。

[0103] 为防止在涂层142内诱发另一电场(未显示)，可在接收器线圈112的某位置上插入一个间隙144或开口。间隙144的尺寸和布局可经设置以防止电流产生可进一步在涂层142内产生另一电场的另一磁场(未显示)。

[0104] 图7所示为根据一个实施例的环绕电池130的图6所示接收器线圈112的透视图。

[0105] 接收器线圈112可环绕电池130，且接收器线圈112可部分被涂层142环绕。 [0106] 涂层142还可包括一个间隙144，其尺寸和布局经设置以防止电流产生可进一步产生另一电场(未显示)的磁场(未显示)。

[0107] 图8所示为根据一个实施例的被左侧助听器104中的接收器线圈112环绕的电池130的三维(3D)透视图。

[0108] 与图7相同，接收器线圈112可环绕电池130，且接收器线圈112可部分被涂层142环绕。

[0109] 涂层142还可包括一个间隙144，其尺寸和布局经设置以防止电流产生可进一步在涂层142内产生另一电场(未显示)的磁场(未显示)。

[0110] 图9所示为根据一个实施例的被右侧助听器104中的接收器线圈112环绕的电池130的三维透视图。

[0111] 图9所示的电池130和接收器线圈112可与图8所示的有所不同，其区别在于，图8所示的电池130和接收器线圈112可用于左侧助听器104，而图9所示的电池130和接收器线圈112可用于右侧助听器104。

[0112] 图10所示为根据一个实施例的被图9所示接收器线圈112环绕的电池130的三维放大透视图。

[0113] 图11所示为根据一个实施例的被助听器104中的接收器线圈112环绕的电池130的顶视图。

[0114] 图12所示为根据一个实施例的耳背式(BTE)助听器104的透视图，其中所述耳背式助听器104包括一个被接收器线圈112环绕的电池130。BTE助听器104进一步包括一个PCB 146，其中PCB 146上可设有整流电路(现已显示)、负载电路(未显示)或一个或复数个电组件(未显示)。

[0115] 图13所示为根据一个实施例的耳内式(ITE)助听器104的透视图，其中所述耳内式助听器104包括被接收器线圈112环绕的电池130。ITE助听器104进一步包括一个PCB146，其中PCB 146上可设有整流电路(现已显示)、负载电路(未显示)或一个或复数个电组件(未显示)。

[0116] 虽然已参考具体实施例对本实用新型做了详细展示和说明，但所属领域的一般技术人员应了解，在不违背所附权利要求书所定义的本实用新型的精神和范围的情况下，可对形式和细节做出各种改变。因此，本实用新型的范围由所附权利要求书指明，其意图包括在权利要求书等效物的意义及范围内的所有变化。

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