本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)，具體涉及無線供電技術(shù)，更具體地，涉及一種無線供電組件和應(yīng)用其的電子裝置。

背景技術(shù)：

無線供電技術(shù)可以以無線方式在電子設(shè)備之間傳輸電能，因而廣泛應(yīng)用于消費電子產(chǎn)品和其它類型的電子產(chǎn)品中。無線供電技術(shù)通常通過發(fā)射側(cè)線圈和接收側(cè)線圈的相互電磁耦合來實現(xiàn)電能的無線傳輸。

在現(xiàn)有技術(shù)中，通常通過緊貼線圈設(shè)置磁片來增強(qiáng)線圈的磁場，提高發(fā)射側(cè)和接收側(cè)之間的耦合。如圖1所示，通常會將磁片1、線圈2和電路板堆疊形成為無線供電組件以減小電子裝置的體積。電路板通常被設(shè)置在磁片1遠(yuǎn)離線圈2的一側(cè)以減少電路板上的金屬導(dǎo)線響應(yīng)于高頻磁場產(chǎn)生的渦流損耗。但是，即使如此，系統(tǒng)的損耗仍然不能令人滿意。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供一種無線供電組件和電子裝置，以進(jìn)一步減小電子裝置的損耗，提高電子裝置的電能傳輸效率。

第一方面，本發(fā)明實施例提出一種無線供電組件，包括：

磁片；以及，

線圈，堆疊于所述磁片上，被配置為適于以無線方式接收或發(fā)射電能；

其中，在所述線圈和磁片之間設(shè)置有間隙以使得穿過所述磁片的磁場強(qiáng)度保持在預(yù)定的范圍內(nèi)。

優(yōu)選地，所述無線供電組件還包括：

線圈承載部件，用于承載所述線圈以使得線圈和所述磁片之間具有所述間隙。

優(yōu)選地，所述線圈承載部件為設(shè)置于所述線圈和磁片之間的至少一個絕緣墊片。

優(yōu)選地，所述線圈承載部件被設(shè)置為在所述線圈下方具有中空的部分。

優(yōu)選地，所述中空的部分中填充有預(yù)定的間隙材料，所述間隙材料為氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)。

優(yōu)選地，所述無線供電組件還包括：

間隙材料層，設(shè)置于所述線圈和所述磁片之間以形成所述間隙。

優(yōu)選地，所述間隙材料為具有低磁導(dǎo)率和低電導(dǎo)率的材料。

優(yōu)選地，所述間隙材料層包括疊置的多個不同的材料層。

優(yōu)選地，還包括：

電路板，設(shè)置于所述磁片遠(yuǎn)離線圈的一側(cè)。

優(yōu)選地，所述電路板和所述磁片之間設(shè)置有間隙。

第二方面，本發(fā)明提出一種電子裝置，適于以無線方式接收或發(fā)射電能，所述電子裝置包括：

如上所述的無線供電組件。

通過在磁片和線圈之間設(shè)置間隙，使得緊靠線圈的密集磁力線從間隙中穿過而避免穿過磁片，由此減小由于磁片造成的損耗。同時，還可以進(jìn)一步避免由于安裝誤差導(dǎo)致的線圈和磁片之間的水平偏移引起線圈電感參數(shù)大幅度變化，降低無線供電組件的諧振補償電容的對于位置的敏感度，進(jìn)一步降低損耗。本發(fā)明可以有效地降低無線供電系統(tǒng)的損耗，提高無線電能傳輸效率。

附圖說明

通過以下參照附圖對本發(fā)明實施例的描述，本發(fā)明的上述以及其它目的、特征和優(yōu)點將更為清楚，在附圖中：

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中無線供電組件的示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例的無線供電組件的示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例的無線供電組件的磁場分布的示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例的無線供電組件在線圈和磁片出現(xiàn)水平偏移時的示意圖；

圖5是本發(fā)明實施例的一種可選實施方式的示意圖；

圖6是本發(fā)明實施例的另一種可選實施方式的示意圖；

圖7是本發(fā)明實施例的另一種可選實施方式的立體示意圖；

圖8是本發(fā)明實施例的又一種可選實施方式的各部分分離示意圖；

圖9是本發(fā)明實施例的再一種可選實施方式的示意圖；

圖10是本發(fā)明另一個實施例的無線供電組件的示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的幾個優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不僅僅限于這些實施例。本發(fā)明涵蓋任何在本發(fā)明的本質(zhì)和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。為了使公眾對本發(fā)明有徹底的了解，在以下本發(fā)明優(yōu)選實施例中詳細(xì)說明了具體的細(xì)節(jié)，而對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié)的描述也可以完全理解本發(fā)明。

應(yīng)理解，諸如“頂部”、“底部”、“上”、“下”、“上面”、“下面”、“內(nèi)”、“向內(nèi)”、“外”和“向外”的方向術(shù)語被用來輔助基于在圖示中示出的實施例的取向來描述本發(fā)明。方向術(shù)語的使用意圖促進(jìn)公開，并且不應(yīng)將其解釋為使本發(fā)明局限于所圖示的一個或多個取向。

應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)元件被稱為與另一個元件“連接”或“耦接”時，它可以與另一個元件直接連接或耦接，或者可以存在中間元件。相比之下，當(dāng)元件被稱為與另一個元件上“直接連接”、“直接耦接”時，不存在中間元件。用于描述元件之間的關(guān)系的其他詞語應(yīng)當(dāng)用相同的方式進(jìn)行理解(即，“...與...之間”與“...與...直接之間”，“相鄰”與“直接相鄰”等)。

圖2是本發(fā)明實施例的無線供電組件的示意圖。如圖2所示，本實施例的無線供電組件A可以是具有無線供電功能的電子裝置的一部分。所述電子裝置可以是例如智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、可穿戴電子設(shè)備等各種適于應(yīng)用無線供電技術(shù)的電子裝置。從無線供電的角度來看，電子裝置可以是無線電能發(fā)射端，也可以是無線電能接收端。在應(yīng)用于無線電能發(fā)射端中時，無線供電組件A被配置為接收來自電源的電能并以無線方式對外發(fā)送。在應(yīng)用于無線電能接收端中時，無線供電組件1被配置于與對應(yīng)的發(fā)射側(cè)線圈耦合，以無線的方式接收電能。

無線供電組件A包括磁片1和線圈2。磁片1可以由例如軟磁材料構(gòu)成，軟磁材料可以包括金屬材料或鐵氧體材料，并且可以以包括球、板、帶、箔、膜等各種形式實施。例如，磁片1可以是包括鎳-鋅(Ni-Zn)鐵氧體或錳-鋅(Mn-Zn)鐵氧體的片材、帶、箔或膜。又例如，磁片1也可以是包含鐵、鈷和鎳的至少一種的單金屬或合金粉末片的形式或者包含聚合樹脂的復(fù)合物形式。又例如，磁片1可以是包含鐵、鈷和鎳的至少一種的金屬帶、合金帶、堆疊帶、箔或膜。將磁片1設(shè)置在線圈2的一側(cè)，可以提高線圈另一側(cè)的磁場強(qiáng)度，從而有利于增強(qiáng)無線供電系統(tǒng)發(fā)射側(cè)和接收側(cè)的耦合度。線圈2可以為基本位于一個平面內(nèi)的螺線形導(dǎo)線。

在本實施例中，線圈2與磁片1之間不緊貼安裝，而且設(shè)置有間隙3以使得穿過磁片1的磁場保持在一定的范圍內(nèi)。通過設(shè)置間隙3的寬度，也即，線圈2和磁片1所在平面之間的距離，可以調(diào)節(jié)穿過磁片1的磁場強(qiáng)度。同時，通過設(shè)置間隙3的電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率，也可以調(diào)節(jié)穿過磁片1的磁場強(qiáng)度。通過在設(shè)計時調(diào)節(jié)上述參數(shù)中的其中之一或同時調(diào)節(jié)上述兩個參數(shù)，可以在保證磁片1增強(qiáng)線圈2上方磁場的同時，將穿過磁片1的磁場強(qiáng)度控制在一個預(yù)定的范圍內(nèi)。

優(yōu)選地，為了節(jié)省空間可以將電子裝置的部分或全部電路的電路板4設(shè)置在磁片1遠(yuǎn)離線圈2的一側(cè)(也即，設(shè)置在磁片的背面)。電路板4上可以設(shè)置集成電路或分離電路元器件以實現(xiàn)功率變化或電子裝置需要的其它功能。

圖3是本發(fā)明實施例的無線供電組件的磁場分布示意圖。如圖3所示，由于磁片1和線圈2之間設(shè)置有間隙3，在進(jìn)行電磁耦合時，由線圈2產(chǎn)生的磁力線在靠近線圈所在平面的位置密度較大?，F(xiàn)有技術(shù)中線圈和磁片緊貼安裝時，所有的磁力線均穿過磁片。穿過磁片的交流磁場會形成渦流損耗和磁滯損耗，從而降低效率。通過設(shè)置間隙3，靠近線圈所在平面的密集磁力線并不會穿過磁片，從而可大大減小穿過磁片的交流磁場的強(qiáng)度，進(jìn)而減小由此造成的損耗。具體地，對于應(yīng)用于消費電子產(chǎn)品的無線充電組件，可以將間隙3的寬度設(shè)置為0.5毫米以上，優(yōu)選設(shè)置為1毫米以上，由此，可以使得穿過磁片的交流磁場強(qiáng)度得到有效的控制。這一寬度的間隙遠(yuǎn)大于通常散熱所需的間隙。

同時，在磁片和線圈緊貼安裝時，如果兩者的位置由于安裝誤差產(chǎn)生了水平偏移，則線圈的電感值會發(fā)生明顯的變化，進(jìn)而導(dǎo)致電路的諧振頻率點發(fā)生偏移，這會降低無線電能傳輸效率。如圖4所示，在本實施例的無線供電組件中，在磁片1和線圈2的位置在水平方向上出現(xiàn)偏移時，由于在磁片1和線圈2之間設(shè)置有間隙3，線圈的電感值變化不明顯，這可以顯著地降低諧振補償電容的敏感度，調(diào)高無線電能傳輸效率。

在本發(fā)明中，間隙3可以采用各種方式來設(shè)置。圖5是本發(fā)明實施例的一種可選實施方式的示意圖。如圖5所示，在磁片1和線圈2之間設(shè)置有線圈承載部件5以形成所述間隙3。在本實施方式中，線圈承載部件5為一個或多個絕緣墊片，其設(shè)置在線圈2與磁片1之間，與線圈的一部分接觸，從而使得線圈2不接觸磁片1形成一個存在空氣的間隙3。由于空氣是低磁導(dǎo)率和低電導(dǎo)率的介質(zhì)，不會改變磁場或電場的方向，因此，可以有效地防止靠近線圈2的密集磁力穿過磁片，減小損耗。絕緣墊片可以形成為明顯小于線圈覆蓋的面積。

可選地，線圈承載部件5還可以形成為一個具有中空結(jié)構(gòu)的部件。如圖6和圖7所示，所述線圈承載部件5可以形成為一個密封的盒狀結(jié)構(gòu)，其上側(cè)用于承載線圈2，下側(cè)與磁片1接觸，中間部分設(shè)置為空心，其中設(shè)置為真空或填充氣態(tài)、液體或固態(tài)的間隙材料。所述間隙材料可以根據(jù)實際需要來選擇，只要是具有低磁導(dǎo)率和低電導(dǎo)率的材料即可。在本發(fā)明中，低磁導(dǎo)率是指材料的磁導(dǎo)率低于一個預(yù)定的磁導(dǎo)率閾值，低電導(dǎo)率是指材料的電導(dǎo)率低于一個預(yù)定的電導(dǎo)率閾值。這樣的結(jié)構(gòu)在間隙3設(shè)置得較大時，且所使用的間隔材料為液態(tài)或氣態(tài)時尤其有效。當(dāng)然，承載部件5本身需要使用絕緣以及具有低磁導(dǎo)率的材料制造。

可選地，如圖8所示，所述線圈承載部件5也可以形成為一個中間鏤空的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其環(huán)狀部分可以承載線圈2，中間鏤空的部分在線圈下方形成一個中空空間，其中可以不填充材料，從而使得間隙中充滿空氣，也可以填充固態(tài)的間隙材料。

在另一個具體實施方式中，如圖9所示，間隙3通過設(shè)置于線圈2和磁片1之間的間隙材料層6形成。間隙材料層6采用低磁導(dǎo)率和低電導(dǎo)率的間隙材料。間隙材料層6可以通過各種物理或化學(xué)工藝沉積形成在磁片1上，也可以單獨形成后再設(shè)置在磁片1和線圈2之間。優(yōu)選地，間隙材料層6可以包括多個不同材料的子層，由此，間隙材料層6可以形成為復(fù)合層的形式。通過間隙材料層6來形成所述間隙可以為線圈2提供更為穩(wěn)固的支撐，同時可以降低對于安裝精度的要求。

圖10是本發(fā)明另一個實施例的無線供電組件的示意圖。如圖10所示，在本實施例中，除了在線圈2和磁片1之間設(shè)置一個間隙3以外，在磁片1和電路板4之間也設(shè)置一個間隙7。由此使得線圈2、磁片1以及電路板4之間均存在間隙。由于在電路板4和磁片1緊貼安裝時，一部分交流磁場會穿過磁片1與電路板4上的金屬圖案相互作用，產(chǎn)生渦流，增加系統(tǒng)的損耗。在磁片1和電路板4之間設(shè)置間隙7可以在由于間隙3降低穿過電路板4的磁場的前提下，進(jìn)一步降低將穿過電路板4的磁場，將其保持在一定的范圍內(nèi)。這可以減小由于交流磁場與電路板上的金屬圖案相互作用產(chǎn)生的損耗，進(jìn)一步提高無線電能傳輸效率。

間隙7通過與形成間隙3相同或類似的手段來獲得，也即，可以通過承載部件來進(jìn)行間隔，或設(shè)置間隙材料層來進(jìn)行間隔。

本發(fā)明實施例的無線供電組件均可以被應(yīng)用于電子裝置中，作為電能發(fā)射端或電能接收端以無線(或稱非接觸)方式來進(jìn)行電能的傳輸。

本發(fā)明實施例通過在磁片和線圈之間設(shè)置間隙，使得緊靠線圈的密集磁力線從間隙中穿過而避免穿過磁片，可以減小由于磁片造成的損耗。同時，還可以進(jìn)一步避免由于安裝誤差導(dǎo)致的線圈和磁片之間的水平偏移引起線圈電感參數(shù)大幅度變化，降低無線供電組件的諧振補償電容的對于位置的敏感度，提高效率。本發(fā)明實施例可以有效地降低無線供電系統(tǒng)的損耗，提高無線電能傳輸效率。

以上描述是本發(fā)明實施例的描述。在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以實現(xiàn)各種變更和改變。本公開是出于說明性目的提出的，并且不應(yīng)被解釋為本發(fā)明的所有實施例的排他性描述，或使本發(fā)明的范圍局限于結(jié)合這些實施例所說明和所描述的特定元件。在沒有限制的情況下，可以用提供基本上類似功能或以其他方式提供充分操作的替換元件來代替所描述的發(fā)明的任何一個或多個單獨元件。這包括目前已知的替換元件，諸如本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)前可能已知的那些，以及可能在未來開發(fā)的替換元件，諸如本領(lǐng)域的技術(shù)人員在開發(fā)時可能承認(rèn)為替換的那些。