用于均勻無線充電的線圈集成的方法和裝置的制造方法
【專利摘要】本公開涉及用于均勻無線充電的線圈集成的方法和裝置。本公開涉及對(duì)設(shè)備進(jìn)行無線充電的方法、裝置和系統(tǒng)。具體地，所公開的實(shí)施例提供了改善的充電站，用于增加有效充電區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，本公開涉及用于功率接收單元(PRU)的補(bǔ)償設(shè)備。該補(bǔ)償設(shè)備包括導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層支持孔，該孔與PRU的最內(nèi)側(cè)線圈回路對(duì)準(zhǔn)；以及第一狹槽，該第一狹槽在導(dǎo)電層中形成，并且該第一狹槽從孔延伸至導(dǎo)電層的外邊緣。
【專利說明】
用于均勻無線充電的線圈集成的方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本公開涉及對(duì)設(shè)備進(jìn)行無線充電的方法、裝置和系統(tǒng)。具體地，所公開的實(shí)施例提供了改善的接收線圈集成技術(shù)，以提高接收器和充電站之間的耦合均勻性，從而提高位置靈活性。
【背景技術(shù)】
[0002]無線充電或感應(yīng)充電使用磁場在兩個(gè)設(shè)備之間傳輸能量。無線充電可在充電站實(shí)現(xiàn)。能量通過感應(yīng)耦合從一個(gè)設(shè)備發(fā)送到另一設(shè)備。感應(yīng)耦合被用于對(duì)電池充電或運(yùn)行接收設(shè)備。成立無線電力聯(lián)盟(A4WP)來創(chuàng)建用于通過無輻射、近場、磁共振來從功率發(fā)送單元(PTU)向功率接收單元(PRU)傳遞功率的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
[0003]A4WP定義了五類PRU，這五類PRU由PRU共振器遞送出的最大功率來參數(shù)化。類別I針對(duì)較低功率的應(yīng)用(例如藍(lán)牙耳機(jī))。類別2針對(duì)具有大約3.5W的功率輸出的設(shè)備，并且類別3針對(duì)具有大約6.5W的功率輸出的設(shè)備。類別4和5針對(duì)更高功率的應(yīng)用(例如，平板、上網(wǎng)本和膝上型計(jì)算機(jī))。
[0004]A4WP的PTU使用感應(yīng)線圈來從充電基站內(nèi)產(chǎn)生磁場，并且PRU(即便攜式設(shè)備)中的第二感應(yīng)線圈從磁場獲取功率，并將功率轉(zhuǎn)換回電流以對(duì)電池進(jìn)行充電。通過這種方式，這兩個(gè)鄰近的感應(yīng)線圈形成了電力變壓器。當(dāng)感應(yīng)充電系統(tǒng)使用磁共振耦合時(shí)，可實(shí)現(xiàn)發(fā)送線圈和接收線圈之間的更大距離。磁共振耦合是被調(diào)諧到在同一頻率處共振的兩個(gè)線圈之間的電能的近場無線傳輸。
[0005]無線充電實(shí)現(xiàn)方式對(duì)于底架尺寸大的設(shè)備(例如，平板和膝上型計(jì)算機(jī))尤其具有挑戰(zhàn)性。需要改善的無線充電系統(tǒng)來擴(kuò)展位置靈活性以及提高耦合和充電均勻性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本公開的一個(gè)方面，公開了一種用于功率接收單元PRU的電流補(bǔ)償設(shè)備，包括:線圈回路，該線圈回路具有外部回路和內(nèi)部回路;導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層支持孔，該孔與內(nèi)部線圈回路對(duì)準(zhǔn)；以及第一狹槽，該第一狹槽在導(dǎo)電層中形成，并且該第一狹槽從孔延伸至導(dǎo)電層的外邊緣。
[0007]根據(jù)本公開的另一方面，公開了一種用于對(duì)移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行充電的功率接收單元PRU，包括:PRU線圈，該P(yáng)RU線圈被配置為接收磁場;金屬板，該金屬板覆蓋PRU線圈；以及導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層在其上具有圖案，該圖案被配置為將在PRU的第一區(qū)域上積累的多個(gè)渦流引導(dǎo)至PRU的第二區(qū)域。
[0008]根據(jù)本公開的又一方面，公開了一種向功率接收單元PRU提供大體均勻的磁耦合的方法，該方法包括:在與PRU相關(guān)聯(lián)的線圈處接收磁場，該磁場在PRU的第一區(qū)域處創(chuàng)建多個(gè)渦流；以及通過將渦流從PRU的第一區(qū)域重新引導(dǎo)至PRU的第二區(qū)域來補(bǔ)償渦流。
【附圖說明】
[0009]本公開的這些及其他實(shí)施例將參考以下示例性且非限制性圖示進(jìn)行討論，其中相似元件標(biāo)號(hào)相似，并且其中:
[0010]圖1(a)示出了具有均勻磁場的傳統(tǒng)線圈；
[0011]圖1(b)示出了圖1(a)中的傳統(tǒng)線圈和接收線圈之間的不同相對(duì)位置處的耦合變化；
[0012]圖2(a)示意性地示出了具有金屬板殼的共振器互操作性測(cè)試器(RIT)裝配；
[0013]圖2(b)示出了由具有大體均勻磁場的PTU和RIT的相對(duì)位置引發(fā)的耦合變化；
[0014]圖3(a)示意性地示出了當(dāng)PRU位于PTU的中心左側(cè)時(shí)金屬板上的渦流；
[0015]圖3(b)示意性地示出了當(dāng)PRU位于PTU的中心時(shí)金屬板上的渦流；
[0016]圖3(c)示意性地示出了當(dāng)PRU位于PTU的中心右側(cè)時(shí)金屬板上的渦流；
[0017]圖4以圖形方式示出了實(shí)施本公開的實(shí)施例所產(chǎn)生的結(jié)果；
[0018]圖5(a)示意性地示出了本公開的示例性實(shí)施例；
[0019]圖5(b)示出了在如圖5 (a)的實(shí)施例所示的經(jīng)修改的PRU與PTU之間所測(cè)量到的耦合變化；
[0020]圖5(c)示出了圖案化附加導(dǎo)電層的底視圖及其與接收線圈的相對(duì)位置；
[0021 ]圖6(a)示意性地示出了當(dāng)PRU和PTU具有部分重疊時(shí)，示例性實(shí)施例的渦流貢獻(xiàn)；
[0022]圖6(b)示意性地示出了當(dāng)PRU和PTU完全重疊時(shí)，示例性實(shí)施例的渦流貢獻(xiàn)；
[0023]圖7(a)示意性地示出了針對(duì)部分重疊(無狹槽)，在所提出的導(dǎo)電層上的渦流；
[0024]圖7(b)示出了當(dāng)示例性實(shí)施例位于跨PTU的不同位置處時(shí)的耦合變化；
[0025]圖8(a)示出了當(dāng)示例性PRU位于PTU中心的左側(cè)時(shí)的渦流貢獻(xiàn)；
[0026]圖8(b)示出了當(dāng)示例性PRU位于PTU中心時(shí)的渦流貢獻(xiàn)；
[0027]圖8(c)示出了當(dāng)示例性PRU位于PTU中心的右側(cè)時(shí)的渦流貢獻(xiàn)；
[0028]圖8(d)示出了如圖8(a)_8(c)所示的跨水平和垂直偏移所測(cè)量到的耦合變化；
[0029]圖9(a)示出了具有4個(gè)狹槽且位于PTU中心的左側(cè)的實(shí)施例的渦流貢獻(xiàn)；
[0030]圖9(b)示出了具有4個(gè)狹槽且位于PTU中心的實(shí)施例的渦流貢獻(xiàn)；
[0031]圖9(c)示出了具有4個(gè)狹槽且位于PTU中心的右側(cè)的實(shí)施例的渦流貢獻(xiàn)；
[0032]圖10示出了針對(duì)在如圖9(a)_9(c)的重疊位置中所示的具有4狹槽導(dǎo)電層的設(shè)備所測(cè)量到的耦合變化；
[0033]圖11(a)示出了與傳統(tǒng)平板計(jì)算設(shè)備集成的傳統(tǒng)PRU;
[0034]圖11(b)示出了與傳統(tǒng)平板計(jì)算設(shè)備集成的本公開的實(shí)施例；
[0035]圖11(c)示出了在圖11(a)和11(b)的實(shí)現(xiàn)方式之間所測(cè)量到的耦合變化；
[0036]圖12(a)示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例，與PRU設(shè)備集成的、具有兩個(gè)狹槽的導(dǎo)電層；
[0037]圖12(b)示出了與傳統(tǒng)設(shè)備相比，所測(cè)量到的圖12(a)的設(shè)備的耦合變化；
[0038]圖13(a)示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例，具有四個(gè)狹槽及鐵氧體和線圈布置的導(dǎo)電層的如視圖和后視圖；
[0039]圖13(b)示出了包括iPad和圖13(a)的導(dǎo)電層的測(cè)試配置；
[0040]圖13(c)示出了與傳統(tǒng)設(shè)備相比，所測(cè)量到的圖13(b)的設(shè)備的耦合變化；
[0041]圖14示出了本公開的替換實(shí)施方式；以及
[0042]圖15示出了在添加如圖14所描述的本公開的替換實(shí)施例之前和之后的相對(duì)電流流動(dòng)的對(duì)比。
【具體實(shí)施方式】
[0043 ]位置靈活性和多設(shè)備充電是基于A4WP的無線充電系統(tǒng)的區(qū)別特征。PRU和PTU之間的耦合均勻性在實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)特征中是關(guān)鍵的。對(duì)于PRU共振器接近整個(gè)設(shè)備的尺寸的小型設(shè)備(例如，可穿戴設(shè)備/智能手機(jī))而言，可通過創(chuàng)建在充電區(qū)域內(nèi)提供均勻磁場的PTU共振器來實(shí)現(xiàn)均勻耦合。
[0044]然而，對(duì)于諸如平板和筆記本之類的大型設(shè)備而言，PRU線圈僅覆蓋設(shè)備的一部分。設(shè)備內(nèi)的設(shè)備底架和金屬組件對(duì)PTU和PRU線圈之間的耦合進(jìn)行調(diào)制。因此，磁耦合基于PTU和PRU的相對(duì)位置(即重疊)而變化顯著。即使在PTU線圈提供大體均勻的磁場時(shí)也是如此。圖1(a)示出了在線圈區(qū)域內(nèi)提供大體均勻的磁場的PTU線圈設(shè)計(jì)。當(dāng)接收線圈掃描通過PTU線圈的表面時(shí)，如圖1(b)所示，耦合是均勻的。應(yīng)當(dāng)注意，本公開中耦合以互阻抗Z21進(jìn)行測(cè)量。
[0045]圖2(a)示出了PRU的平板集成的傳統(tǒng)共振器互操作性測(cè)試器(RIT)。圖2(a)的RIT包括線圈、鐵氧體和固體金屬塊(模擬用于傳統(tǒng)平板設(shè)備(例如iPad)中的金屬底架)。隨著RIT跨越均勻場PTU的有效區(qū)域移動(dòng)，耦合基于PTU和PRU共振器之間的重疊而變化劇烈。這一關(guān)系示于圖2(b)中。如圖2(b)所示，當(dāng)RIT與PTU線圈部分重疊時(shí)，互阻抗達(dá)到其最大點(diǎn)。當(dāng)金屬板與PTU線圈的中心對(duì)準(zhǔn)并完全覆蓋整個(gè)有效區(qū)域時(shí)(中間的圖)，互阻抗達(dá)到最小點(diǎn)。不均勻的耦合在針對(duì)互操作性的PRU集成解決方案和PTU設(shè)計(jì)的認(rèn)證方面帶來極大挑戰(zhàn)。
【申請(qǐng)人】發(fā)現(xiàn)，大的耦合變化是由金屬板(見圖2(a))上所產(chǎn)生的渦流引起的，這響應(yīng)于被施加到PRU的磁場而發(fā)生。
[0046]如圖3(a)和3(c)所示，當(dāng)RIT/PRU與PTU線圈部分重疊時(shí)，所產(chǎn)生的渦流很小，并且不影響PRU/PTU耦合。當(dāng)PTU和RIT/PRU完全重疊時(shí)，如圖3(b)所示，沿RIT的金屬板的邊緣、環(huán)繞PRU線圈產(chǎn)生較強(qiáng)的渦流。強(qiáng)渦流消除了 PTU產(chǎn)生的磁場的很大一部分，并且導(dǎo)致顯著的親合衰退。
[0047]本公開的實(shí)施例克服了傳統(tǒng)無線線圈集成系統(tǒng)的這一缺陷及其他缺陷。在示例性實(shí)施例中，本公開提供了針對(duì)一個(gè)或多個(gè)PRU設(shè)計(jì)的集成解決方案，這些PRU設(shè)計(jì)有效地將PTU產(chǎn)生的大體均勻的磁場轉(zhuǎn)化為與PRU的大體均勻的耦合。即使當(dāng)在PRU線圈后存在較大的導(dǎo)電板(例如在大型計(jì)算設(shè)備中看到的)時(shí)，所公開的實(shí)施例也是有效的。在另一實(shí)施例中，本公開提供了獨(dú)特的線圈集成方法和裝置，以克服傳統(tǒng)PRU和/或PTU的缺陷。
[0048]本公開的實(shí)施例針對(duì)向PRU/RIT引入一個(gè)或多個(gè)額外組件來提高耦合效率，而不管PRU相對(duì)于PTU的相對(duì)定位。所公開的實(shí)現(xiàn)方式提供了對(duì)由PRU/RIT中的大型連續(xù)金屬板所引入的耦合變化進(jìn)行補(bǔ)償?shù)鸟詈陷喞?profile)，使得經(jīng)組合的效果是大體均勻的耦合。
[0049]圖4以圖形的方式示出了實(shí)現(xiàn)本公開的實(shí)施例的結(jié)果。在圖4中，計(jì)算設(shè)備的大型金屬表面或底架的不利影響(即渦流)由PRU線圈集成的貢獻(xiàn)來抵消，從而產(chǎn)生有效且均勻的耦合。
[0050]圖5(a)示出了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的示例性裝置。具體地，圖5(a)示出了PTU和PRU線圈之間所添加的、作為PRU線圈的一部分的圖案化導(dǎo)電層。該添加的導(dǎo)電層(例如，圖案化前蓋)可位于PRU線圈的前面。在某些實(shí)施例中，導(dǎo)電層在大小和形狀方面與設(shè)備本身基本類似。圖案化導(dǎo)電層在其上可選地包括策略性圖案。該圖案可被配置為修改和重定向渦流，并且補(bǔ)償由可位于PRU線圈后面的金屬板(或設(shè)備本身)引起的耦合變化。圖5(b)示出了測(cè)試結(jié)果，測(cè)試結(jié)果顯示當(dāng)根據(jù)所公開的實(shí)施例添加適當(dāng)設(shè)計(jì)的導(dǎo)電層時(shí)，耦合變化被顯著降低。在替換實(shí)施例中，導(dǎo)電層可以沒有圖案。
[0051]在某些實(shí)施例中，本公開針對(duì)放置導(dǎo)電層以解決或補(bǔ)償所產(chǎn)生的渦流。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電層包括金屬或金屬合金。在另一實(shí)施例中，導(dǎo)電層或材料可包括半導(dǎo)體材料或非金屬材料。如本文所使用的，術(shù)語“導(dǎo)電金屬層”(可互換地為導(dǎo)電層)是通用的，并且可包括金屬和非金屬材料、以及導(dǎo)體和半導(dǎo)體材料二者。導(dǎo)電層可以是有圖案的。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，導(dǎo)電層可位于PRU線圈之前(例如，在PTU和PRU線圈之間)，以便在PRU/RIT處于最大重疊時(shí)推進(jìn)耦合，而在PTU和PRU線圈部分重疊時(shí)沒有影響。
[0052]如上所述，本公開的某些實(shí)施例涉及導(dǎo)電層的設(shè)計(jì)和配置。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，圖案化導(dǎo)電層的設(shè)計(jì)通過沿PRU線圈的最內(nèi)側(cè)拐角、在該層上設(shè)置開口(或孔)開始。此后，沿中心線到導(dǎo)電層的邊緣形成狹槽。示例實(shí)施例被示于圖5(c)中，其中圖案化的導(dǎo)電層510包括開口 520和狹槽530。
[0053]圖6(a)示出了 PRU/RIT 610和PTU 620之間的部分重疊，圖6(b)示出了PRU/RIT610和PTU 620之間的完全重疊。PRU/RIT 610被表示為例如包括在其上具有開口和狹槽的導(dǎo)電層。圖6(a)示出了電流貢獻(xiàn)有限，且互阻抗(Z21)增長較小。圖6(b)示出了從設(shè)備邊緣傳輸?shù)碾娏鬏^高，且推進(jìn)較高的互阻抗(Z21)，如順時(shí)針方向的箭頭所示。
[0054]如圖6(a)所示，當(dāng)PRU/RIT 610與PTU線圈620部分重疊時(shí)(這產(chǎn)生垂直于其表面的大體均勻的磁場)，導(dǎo)電層上的渦流沿導(dǎo)電層的外圍順時(shí)針流動(dòng)，然后在狹槽處轉(zhuǎn)向，并沿線圈開口逆時(shí)針流動(dòng)。
[0055]逆時(shí)針電流可增強(qiáng)由PTU產(chǎn)生的場，并且產(chǎn)生與PRU線圈610更高的耦合。當(dāng)PTU620與PRU 610之間的重疊最大時(shí)(如圖6(b)所示)，渦流要強(qiáng)得多。因此，靠近開口的同相渦流更強(qiáng)，從而給予耦合高得多的推進(jìn)。
[0056]圖7(a)示出了本公開的實(shí)施例，其中導(dǎo)電層被配置有不對(duì)稱放置的狹槽。PRU/RIT710與PTU線圈720部分重疊，其中狹槽位于線圈720的有效區(qū)域內(nèi)。在導(dǎo)電層上的線圈開口附近所感應(yīng)的渦流與PTU場不同相。因此，如圖7(b)所示，耦合被輕微降低。圖7(b)中的三個(gè)圖示是圖6(a)、圖6(b)和圖7(a)的較小縮略圖，這些縮略圖相應(yīng)地被示為750、752和754。圖7(b)示出了當(dāng)狹槽不對(duì)稱時(shí)，耦合補(bǔ)償是單調(diào)的，這是不理想的。因此，更多狹槽可能是有利的，這將在下面的圖中進(jìn)行說明和討論。
[0057]圖8(a)_8(c)示出了本公開的實(shí)施例，其中導(dǎo)電層被配置有對(duì)稱放置的狹槽。圖8(a)-8(c)中的每一個(gè)示出了針對(duì)PRU 810和PTU 820的不同的位置偏移。PRU 810的對(duì)稱放置的狹槽從PRU的中心向外延伸。PTU 820在圖8(a)、圖8(b)和圖8(c)中被示出位于各種位置，其中，PTU 820在圖8(a)中向右偏移、在圖8(b)中向中間偏移、并且在圖8(c)中向左偏移。對(duì)稱放置的狹槽確保當(dāng)具有所提出的設(shè)計(jì)的PRU水平掃描通過均勻PTU場時(shí)，任何產(chǎn)生的渦流與PTU場同相。
[0058]PTU與PRU之間的耦合變化被示于圖8 (d)中，在圖8 (d)中所公開的實(shí)施例沿圖8(a)_8(c)所示的不同水平偏移展現(xiàn)出均勻的耦合。圖8(d)所示的不同的線示出了在不同垂直偏移等級(jí)下，具有次優(yōu)變化的耦合?？蓪?duì)導(dǎo)電層配置做出額外修改以沿垂直偏移條件提供均勻的耦合。
[0059]圖9(a)_9(c)示出了本公開的實(shí)施例，其中在導(dǎo)電層上形成額外的垂直切割。具體地，向圖9的附加導(dǎo)電層910做出兩條額外的垂直切割，使得切割偏移大約90度角。即使在附加導(dǎo)電層上形成更多狹槽，附加導(dǎo)電層的基本行為也不會(huì)改變。即，沿線圈開口的電流保持與所施加的場同相，而不管PRU 910與PTU 920的相對(duì)位置。在圖9(b)中可以看出，渦流沿PRU 910的邊緣順時(shí)針流動(dòng)，并且被補(bǔ)償，從而不破壞PRU 910與PTU920之間的磁耦合均勻性。
[0060]圖10示出了針對(duì)圖9(a)_9(c)所示的不同重疊條件的耦合變化。這里，當(dāng)所公開的PRU實(shí)施例在各種水平和垂直相對(duì)位置的情況下向PTU線圈呈現(xiàn)均勻場時(shí)，實(shí)現(xiàn)大體均勻的耦合。應(yīng)該注意，圖9是由圖10的Z21圖所覆蓋的3種示意性特殊情形。
[0061]圖6到圖9之間的實(shí)現(xiàn)方式中的每一個(gè)可被應(yīng)用于某個(gè)設(shè)計(jì)配置，以降低由PRU設(shè)備引入的耦合變化。在不脫離所公開的原理的情況下，可做出其他修改和/或置換。每個(gè)獨(dú)特系統(tǒng)的特征可在針對(duì)期望應(yīng)用配置有效的導(dǎo)電層設(shè)計(jì)之前進(jìn)行學(xué)習(xí)和評(píng)估。例如，技術(shù)原型被做出且被與平板設(shè)備集成以展示所公開的實(shí)施例的優(yōu)勢(shì)。
[0062]圖11示出了關(guān)于圖7所描述的實(shí)施例的示例性實(shí)現(xiàn)方式。在圖11中，PRU線圈的兩種集成方法作為技術(shù)原型:一種將線圈直接應(yīng)用到平板，而不包括圖案化導(dǎo)電層(圖11(a))，而另一種采用具有開口和一個(gè)狹槽的圖案化導(dǎo)電層(圖11(b))。耦合變化(通過互阻抗Z21)被測(cè)量且被呈現(xiàn)于圖11 (c)中。在這兩種情形中，PRU被暴露于由PTU產(chǎn)生的大體均勻的磁場中。如圖11(c)所示，根據(jù)所公開的實(shí)施例，通過添加圖案化的導(dǎo)電層可在耦合均勻性方面實(shí)現(xiàn)大約50%的提升。
[0063]圖12示出了關(guān)于圖8所描述的實(shí)施例的示例性實(shí)現(xiàn)方式。在圖12中，銅屏蔽層(shield)被添加到圖11的平板并且兩狹槽導(dǎo)電層被放置于PRU線圈之前。與傳統(tǒng)平板相比，集成圖案化的導(dǎo)電層提升耦合均勻性大約60%。
[0064]圖13示出了關(guān)于圖9所描述的實(shí)施例的示例性實(shí)現(xiàn)方式。具體地，10英寸iPad被用于展示當(dāng)使用關(guān)于圖9所討論的實(shí)施例時(shí)的提升。測(cè)試配置被示于圖13(a)中，其中在導(dǎo)電層上創(chuàng)建4個(gè)狹槽和線圈開口，導(dǎo)電層隨后被放置于PRU線圈之前。iPad在耦合測(cè)量期間被放置于該配件之上。所測(cè)量的耦合變化被示于圖13(c)中。如圖13(c)所示，與傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式(即圖2的實(shí)現(xiàn)方式)相比，通過所提出的解決方案，在耦合均勻性方面實(shí)現(xiàn)了 110%的提升。
[0065]本公開的替換實(shí)現(xiàn)方式和實(shí)施例包括可圖案化以適應(yīng)設(shè)備幾何結(jié)構(gòu)和渦流的導(dǎo)電層。以下內(nèi)容包括本公開的其他非限制性和示例性實(shí)施例。
[0066]額外的切割和/或非對(duì)稱切割可被添加至所提出的圖案化導(dǎo)電層以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的耦合均勻性。
[0067]所添加的圖案化導(dǎo)電層可在一個(gè)或多個(gè)策略位置處接地或以其他方式機(jī)械地/電學(xué)地耦合至PRU線圈后面的金屬板，以實(shí)現(xiàn)較好的ESD和EMI性能。例如，在4狹槽情形中(圖9)，兩個(gè)導(dǎo)電層之間的連接可在4個(gè)角落處做出，而不影響耦合均勻性。
[0068]所添加的圖案化導(dǎo)電層可能不包括固體導(dǎo)電區(qū)域/島。為了捕獲由PTU產(chǎn)生的通量并承載適當(dāng)?shù)臏u流，導(dǎo)電帶可以覆蓋導(dǎo)電區(qū)域/島的輪廓，從而足以實(shí)現(xiàn)期望的結(jié)果。該配置的示例性實(shí)施例被示于圖14中，其中替代固體導(dǎo)電區(qū)域，僅導(dǎo)電區(qū)域的輪廓被用于形成導(dǎo)電框架。圖14的實(shí)施例為具有延展的金屬殼的PRU提供了經(jīng)濟(jì)、低損耗、圖案化的屏蔽層。
[0069]圖15示出了本公開的實(shí)施例。如圖15所示，框架與圖案化導(dǎo)電層類似，其中在添加圖案化導(dǎo)電框架之后，其捕獲通量并反轉(zhuǎn)渦流以向線圈呈現(xiàn)，從而增強(qiáng)耦合。為了最大化靈活性，平板和筆記本無線充電封套可基于所提出的解決方案做出，該解決方案提供了使現(xiàn)有平板和筆記本能夠具有基于A4WP的無線充電功能的可擴(kuò)展方式。
[0070]所公開的實(shí)施例與傳統(tǒng)系統(tǒng)、方法和裝置相比是有利的。例如，針對(duì)所產(chǎn)生的渦流的已知解決方案是提供大片的鐵氧體以覆蓋整個(gè)平板/筆記本，使得金屬底架/組件不暴露于PTU線圈所產(chǎn)生的磁場。因此，當(dāng)PTU產(chǎn)生均勻的磁場時(shí)，耦合是均勻的。然而，鐵氧體材料是昂貴的，并且在該解決方案中需要大面積的鐵氧體使得該解決方案過于昂貴。
[0071]另一已知的解決方案是在線圈后面的金屬板上引入一個(gè)或多個(gè)狹槽，以阻止渦流產(chǎn)生。然而，這種修改可能不能實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榈准茉O(shè)計(jì)要求和內(nèi)部組件布置可能禁止任何這樣的切割。例如，在iPad的金屬底架上具有切割將破壞產(chǎn)品的美學(xué)，并且有損產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)完整性，從而使得該解決方案不可行。最后，所公開的實(shí)施例不引入重大的材料或其他事務(wù)開銷的賬單，因?yàn)殍F氧體或線圈大小不增加。
[0072]所提出的實(shí)施例不破壞系統(tǒng)設(shè)計(jì)，因?yàn)槠涫穷~外的解決方案且無需對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)做出修改。所公開的實(shí)施例還提供關(guān)于任何平板/筆記本的通用解決方案，而不管構(gòu)造/底架材料，并且無線充電PRU的系統(tǒng)集成商可直接將所公開的原理應(yīng)用于現(xiàn)有設(shè)備，以提供改善的無線充電性能。
[0073]以下非限制性和示例性實(shí)施例進(jìn)一步示出了本公開的某些實(shí)施例。示例I針對(duì)用于功率接收單元(PRU)的電流補(bǔ)償設(shè)備，包括:線圈回路，該線圈回路具有外部回路和內(nèi)部回路;導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層支持孔，該孔與內(nèi)部線圈回路對(duì)準(zhǔn)；以及第一狹槽，該第一狹槽在導(dǎo)電層中形成，并且該第一狹槽從孔延伸至導(dǎo)電層的外邊緣。
[0074]示例2針對(duì)示例I的電流補(bǔ)償設(shè)備，其中第一狹槽針對(duì)導(dǎo)電層不對(duì)稱地放置。
[0075]示例3針對(duì)示例I的電流補(bǔ)償設(shè)備，還包括第二狹槽，該第二狹槽針對(duì)第一狹槽對(duì)稱放置。
[0076]示例4針對(duì)示例I的電流補(bǔ)償設(shè)備，包括位于導(dǎo)電層的四條邊和中央開口之間的多個(gè)狹槽。
[0077]示例5針對(duì)示例I的電流補(bǔ)償設(shè)備，其中導(dǎo)電層與PRU的表面的尺寸基本相同。
[0078]示例6針對(duì)示例I的電流補(bǔ)償設(shè)備，其中孔與PRU的最內(nèi)側(cè)線圈回路同中心對(duì)準(zhǔn)。
[0079]示例7針對(duì)用于對(duì)移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行充電的功率接收單元(PRU)，包括:PRU線圈，該P(yáng)RU線圈被配置為接收磁場；金屬板，該金屬板覆蓋PRU線圈；導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層在其上具有圖案，該圖案被配置為將在PRU的第一區(qū)域上積累的多個(gè)渦流引導(dǎo)至PRU的第二區(qū)域。
[0080 ] 示例8針對(duì)示例7的PRU，其中第一區(qū)域包括PRU線圈的外圍區(qū)域。
[0081 ]示例9針對(duì)示例7的PRU，其中在PRU線圈的外圍區(qū)域積累的渦流被引導(dǎo)至PRU的中央?yún)^(qū)域。
[0082]示例1針對(duì)示例7的PRU，其中導(dǎo)電層還包括圖案，該圖案被配置為將來自PRU的外圍區(qū)域的多個(gè)渦流引導(dǎo)至PRU的中央?yún)^(qū)域。
[0083]示例11針對(duì)示例7的PRU，其中PRU線圈和導(dǎo)電層是同中心放置的。
[0084I 示例12針對(duì)示例7的PRU，其中重新引導(dǎo)禍流還包括在PRU線圈與功率發(fā)送單元(PTU)之間插入圖案化導(dǎo)電層。
[0085]示例13針對(duì)示例7的PRU，其中圖案包括開口和從開口延伸至導(dǎo)電層的邊緣的狹槽。
[0086]示例14針對(duì)示例7的PRU，其中導(dǎo)電層包括多個(gè)孔和多個(gè)狹槽。
[0087 ]示例15針對(duì)向功率接收單元(PRU)提供大體均勻的磁親合的方法，該方法包括:在與PRU相關(guān)聯(lián)的線圈處接收磁場，該磁場在PRU的第一區(qū)域處創(chuàng)建多個(gè)渦流;通過將渦流從PRU的第一區(qū)域重新引導(dǎo)至PRU的第二區(qū)域來補(bǔ)償渦流。
[0088]示例16針對(duì)示例15的方法，其中第一區(qū)域包括PRU線圈的外圍區(qū)域。
[0089]示例17針對(duì)示例15的方法，其中在PRU線圈的外圍區(qū)域積累的渦流被重新引導(dǎo)至線圈的中央?yún)^(qū)域。
[0090]示例18針對(duì)示例15的方法，其中重新引導(dǎo)渦流還包括使用靠近線圈的導(dǎo)電層。
[0091]示例19針對(duì)示例15的方法，其中重新引導(dǎo)渦流還包括靠近PRU線圈和功率發(fā)送單元(PTU)放置導(dǎo)電層。
[0092]示例20針對(duì)示例15的方法，其中重新引導(dǎo)渦流還包括靠近線圈放置圖案化導(dǎo)電層，該圖案化導(dǎo)電層具有至少一個(gè)開口和至少一個(gè)狹槽，以將渦流從PRU的第一區(qū)域重新引導(dǎo)至PRU的第二區(qū)域。
[0093]雖然本公開的原理已針對(duì)本文所示的示例性實(shí)施例示出，但本公開的原理不限于此并且包括其任何修改、變化或置換。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于功率接收單元PRU的電流補(bǔ)償設(shè)備，包括: 線圈回路，該線圈回路具有外部回路和內(nèi)部回路； 導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層支持孔，所述孔與內(nèi)部線圈回路對(duì)準(zhǔn)；以及 第一狹槽，該第一狹槽在所述導(dǎo)電層中形成，并且該第一狹槽從所述孔延伸至所述導(dǎo)電層的外邊緣。2.如權(quán)利要求1所述的電流補(bǔ)償設(shè)備，其中所述第一狹槽針對(duì)所述導(dǎo)電層不對(duì)稱地放置。3.如權(quán)利要求1所述的電流補(bǔ)償設(shè)備，還包括第二狹槽，該第二狹槽針對(duì)所述第一狹槽對(duì)稱放置。4.如權(quán)利要求1所述的電流補(bǔ)償設(shè)備，包括位于所述導(dǎo)電層的四條邊和中央開口之間的多個(gè)狹槽。5.如權(quán)利要求1所述的電流補(bǔ)償設(shè)備，其中所述導(dǎo)電層與所述PRU的表面的尺寸基本相同。6.如權(quán)利要求1所述的電流補(bǔ)償設(shè)備，其中所示孔與所示PRU的最內(nèi)側(cè)線圈回路同中心對(duì)準(zhǔn)。7.—種用于對(duì)移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行充電的功率接收單元PRU，包括: PRU線圈，該P(yáng)RU線圈被配置為接收磁場； 金屬板，該金屬板覆蓋所述PRU線圈；以及 導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層在其上具有圖案，該圖案被配置為將在所述PRU的第一區(qū)域上積累的多個(gè)渦流引導(dǎo)至所述PRU的第二區(qū)域。8.如權(quán)利要求7所述的PRU，其中所述第一區(qū)域包括所述PRU線圈的外圍區(qū)域。9.如權(quán)利要求7所述的PRU，其中在所述PRU線圈的外圍區(qū)域積累的渦流被引導(dǎo)至所述PRU的中央?yún)^(qū)域。10.如權(quán)利要求7所述的PRU，其中所述導(dǎo)電層還包括圖案，該圖案被配置為將來自所述PRU的外圍區(qū)域的多個(gè)渦流引導(dǎo)至所述PRU的中央?yún)^(qū)域。11.如權(quán)利要求7所述的PRU，其中所述PRU線圈和所述導(dǎo)電層是同中心放置的。12.如權(quán)利要求7所述的PRU，其中重新引導(dǎo)所述渦流還包括在所述PRU線圈與功率發(fā)送單元PTU之間插入圖案化導(dǎo)電層。13.如權(quán)利要求7所述的PRU，其中所述圖案包括開口和從所述開口延伸至所述導(dǎo)電層的邊緣的狹槽。14.如權(quán)利要求7所述的PRU，其中所述導(dǎo)電層包括多個(gè)孔和多個(gè)狹槽。15.一種向功率接收單元PRU提供大體均勻的磁耦合的方法，該方法包括: 在與所述PRU相關(guān)聯(lián)的線圈處接收磁場，該磁場在所述PRU的第一區(qū)域處創(chuàng)建多個(gè)渦流；以及 通過將所述渦流從所述PRU的第一區(qū)域重新引導(dǎo)至所述PRU的第二區(qū)域來補(bǔ)償所述渦流。16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第一區(qū)域包括所述PRU線圈的外圍區(qū)域。17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中在所述PRU線圈的外圍區(qū)域積累的渦流被重新引導(dǎo)至所述線圈的中央?yún)^(qū)域。18.如權(quán)利要求15所述的方法，其中重新引導(dǎo)渦流還包括使用靠近所述線圈的導(dǎo)電層。19.如權(quán)利要求15所述的方法，其中重新引導(dǎo)渦流還包括靠近所述PRU線圈和功率發(fā)送單元PTU放置導(dǎo)電層。20.如權(quán)利要求15所述的方法，其中重新引導(dǎo)渦流還包括靠近所述線圈放置圖案化導(dǎo)電層，該圖案化導(dǎo)電層具有至少一個(gè)開口和至少一個(gè)狹槽，以將所述渦流從所述PRU的第一區(qū)域重新引導(dǎo)至所述PRU的第二區(qū)域。
【文檔編號(hào)】H02J50/10GK106067370SQ201610154038
【公開日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年3月17日 公開號(hào)201610154038.3, CN 106067370 A, CN 106067370A, CN 201610154038, CN-A-106067370, CN106067370 A, CN106067370A, CN201610154038, CN201610154038.3
【發(fā)明人】楊松楠, 賈納丹·卡塔蒂科爾·納瑞亞, 南桑德·C·阿澤優(yōu), 阿瑪?shù)隆せ羰矁?nèi)維斯
【申請(qǐng)人】英特爾公司