CN103369938B - 梳状结构屏蔽层以及其无线充电传输器 - Google Patents

梳状结构屏蔽层以及其无线充电传输器 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种梳状结构屏蔽层以及其无线充电传输器。一无线充电模块连接至电源，其具有至少一无线充电线圈，以及至少一梳状结构屏蔽层，将来自电源的交流电力转换成H场电磁辐射，且对电子装置以无线方式充电。梳状结构屏蔽层安置于无线充电模块与电子装置之间且允许H场电磁辐射穿过。梳状结构屏蔽层包括第一区域以及第二区域。第一区域电连接至参考电位。第二区域经由第一区域而电连接至参考电位以屏蔽E场电磁辐射，但允许H场电磁辐射穿过梳状结构屏蔽层。

Description

梳状结构屏蔽层以及其无线充电传输器
技术领域
本发明涉及一种梳状结构屏蔽层（comb-structured shielding layer），且特别是涉及一种无线充电传输器（wireless charging transmitter），其具有安置于无线充电传输器的至少一侧边上的梳状结构屏蔽层。
背景技术
移动载具一般具有可帮助以及控制此载具的大量电子导引（electronic guidance）器。安置于载具中的额外感测器、致动器以及连接的导线会增加载具的重量而导致载具燃料消耗增加。为了避免将此重量添加至载具，在此等电子组件/系统之间是以无线方式传输资讯。载具中的无线通信装置可能不是以合并且有组织的方式出现。取决于技术进步以及设计电子组件/系统的厂商，此等无线通信装置可逐步地出现。无线传输一般涉及通常以非有向方式发生的电磁辐射，因此，此电磁辐射很可能会干扰/影响其他电子组件/系统。此干扰导致较高的操作故障风险或甚至导致安全问题。因此，诸如原始设备制造商（original equipment manufacturer,OEM）的汽车工业制造商已设定电磁兼容(Electromagnetic Compatibility，EMC)以及电磁干扰(Electromagnetic interference，EMI)的高标准及严格标准。
另一方面，携带型电子装置的无线充电将变成载具中的普通特征。一般而言，无线充电技术通过无线充电传输器（或模块）的传输器线圈中的快速交流电造成的磁感应而对电子装置充电。
在无线充电程序期间，对装置充电的H场(H field)电磁辐射仅在有限的极小距离内干扰其他电子装置，此情形可被OEM接受，但H场电磁辐射会产生E场(E field)电磁辐射。E场电磁辐射是以不符合OEM的EMC以及EMI规格的频率以及振幅进行电磁辐射，因此，E场电磁辐射会干扰其他载具内电子设备且可导致安全问题。在载具外部的其他区域中也会发生上述问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明是针对一种梳状结构屏蔽层，其允许安置于梳状结构屏蔽层下方的无线充电传输器辐射H场电磁辐射，但屏蔽自H场电磁辐射所产生的E场电磁辐射。在梳状结构屏蔽层安置于无线充电传输器的至少一侧边上的情况下，无线充电传输器可对电子装置以无线方式充电，且同时使不当的E场电磁辐射保持低于预定临限值。
根据本发明的实施例，提供一种梳状结构屏蔽层。梳状结构屏蔽层包括第一区域以及第二区域。第一区域电连接至参考电位。另外，第二区域经由第一区域而电连接至参考电位，第二区域为梳状区域以屏蔽E场电磁辐射，但允许与E场电磁辐射相关联的H场电磁辐射穿过梳状结构屏蔽层。
根据本发明的实施例，提供一种无线充电传输器。无线充电传输器包括无线充电模块以及至少一梳状结构屏蔽层。无线充电模块连接至外部电源且具有至少一无线充电线圈。无线充电模块将来自外部电源的交流电力转换成H场电磁辐射，且对电子装置以无线方式充电。另外，至少一梳状结构屏蔽层安置于无线充电模块与电子装置之间，且允许H场电磁辐射穿过至少一梳状结构屏蔽层。
下文特举若干实施例，并配合附图以进一步详细地描述本发明。
包括附图以提供进一步理解，且附图并入于本说明书中且构成本说明书的部分。此等附图说明例示性实施例，且连同实施方式一起用以解释本发明的原理。
附图说明
图1为说明根据本发明的实施例的具有梳状结构屏蔽层的无线充电传输器的示意图；
图2为说明根据本发明的第一实施例的梳状结构屏蔽层的示意图；
图3为说明无屏蔽无线充电传输器的测定电磁辐射的示意图；
图4为说明根据本发明的实施例的具有梳状结构屏蔽层的无线充电传输器的测定电磁辐射的示意图；
图5为说明根据本发明的另一实施例的具有梳状结构屏蔽层的无线充电传输器的示意图；
图6为说明根据本发明的另一实施例的具有梳状结构屏蔽层的无线充电 传输器的示意图；
图7为说明根据本发明的第二实施例的梳状结构屏蔽层的示意图；
图8为说明根据本发明的第三实施例的梳状结构屏蔽层的示意图；
图9为说明根据本发明的第四实施例的梳状结构屏蔽层的示意图。
主要元件符号说明
10、50、60：无线充电传输器
11：无线充电模块
12、52、62、70、72、80、82、92、100：梳状结构屏蔽层
20：电源
30：电子装置
31、41：峰值测定电磁辐射
32、42：平均测定电磁辐射
33、43：根据OEM的EMC以及EMI规格的峰值电磁辐射临限值
34、44：根据OEM的EMC以及EMI规格的平均电磁辐射临限值
101：第一屏蔽层
101-1、101-2、101-n、103-1、103-2、103-m、122-1、122-2、122-n：平行片段
102：不导电层
103：第二屏蔽层
121：第一区域
122：第二区域
123：板
124：边缘参考线
具体实施方式
应理解，本文所使用的术语是出于描述特定实施例的目的，且不意欲为限制性的，此是因为本揭露的范畴将通过附加权利要求及其等效物界定。
单数形式「一」及「所述」包括多个对象，除非上下文另有明确规定。
图1为说明根据本发明实施例的具有梳状结构屏蔽层（comb-structured shielding layer）的无线充电传输器的示意图。请参阅图1，无线充电传输器 （wireless charging transmitter）10包括无线充电模块11以及屏蔽层12。无线充电模块11电耦合至电源20，电源20可将交流电（alternating current,AC）电力提供至无线充电模块11。无线充电模块11具有至少一无线充电线圈结构（图1中未图示），无线充电线圈结构将来自电源20的AC电力转换成H场磁性辐射，H场磁性辐射对电子装置30的电池以无线方式充电，电子装置30的电池可由使用者置放于屏蔽层12的顶部上。此外，无线充电模块11可具有在无线充电模块11相对于屏蔽层12的不同侧边提供H场磁性辐射及E场磁性辐射屏蔽的铁磁体囊封（ferritic encapsulation）。举例而言，在图1中，铁磁体囊封安置于无线充电模块11的底部上。
在本实施例中，屏蔽层12配置于无线充电模块11的顶部上，且屏蔽来自无线充电模块11的E场磁性辐射。屏蔽层12为梳状结构屏蔽层，其包括条状区域，在条状区域的片段之间存在有平行空间，且此等片段类似于梳状区域。应注意，在本发明中，无线充电模块11的无线充电线圈结构/充电线圈被梳状结构屏蔽层12的梳状区域完全地覆盖。
图2为说明根据本发明第一实施例的梳状结构屏蔽层的示意图。请参阅图2，梳状结构屏蔽层12可包括第一区域121以及第二区域122。第二区域为梳状区域，且经由梳状结构屏蔽层12的第一区域121与接地（或参考电位电平）的电连接而电耦合至接地，梳状结构屏蔽层12安置于无线充电传输器10中。第二区域122包括多个平行片段122-1、122-2、…、122-n，其中n为大于2的正整数。在平行片段122-1、122-2、…、122-n之间配置有平行空间。因此，梳状结构屏蔽层12可屏蔽来自无线充电模块的E场电磁辐射，而梳状结构屏蔽层12对于来自无线充电模块的H场电磁辐射而言可为隐蔽的（或不屏蔽来自无线充电模块的H场电磁辐射）。
在本实施例中，第一区域121以及第二区域122的接地屏蔽可作为一电路路径而印刷于印刷电路板（PCB）上。第一区域121以及第二区域122的屏蔽为一金属的导电材料。举例而言，在本实施例中，首先，可将铜涂层施加于被绘示为板123的PCB上；接着，可自板123剥开/剥去/剥离第二区域122的片段之间的平行空间以形成梳状屏蔽区域。然而，本发明不限于PCB；且在其他实施例中，可将任何不导电材料设为屏蔽的板或屏蔽的载体，或可经印刷有或安置有第一区域121以及第二区域122的接地屏蔽的箔片。
图3为说明无屏蔽无线充电传输器的测定电磁辐射的示意图。请参阅图 3，此示意图绘示在无屏蔽的情况下或在无梳状结构屏蔽层的情况下对来自无线充电模块的电磁辐射的实验量测。对置放于无屏蔽无线充电传输器的顶部上的电子装置进行电磁辐射量测。无线充电模块的电流为介于620毫安与630毫安之间。图3中的线33为根据OEM的EMC以及EMI规格的峰值电磁辐射临限值；图3中的线34为根据OEM的EMC以及EMI规格的平均电磁辐射临限值。线31为峰值测定电磁辐射；线32为平均测定电磁辐射。根据对线31、32、33以及34的观测，可看出，在高于OEM的EMC以及EMI规格极限的情况下，来自无线充电模块的辐射是显著的且是不可接受的。
图4为说明根据本发明实施例的具有梳状结构屏蔽层的无线充电传输器的测定电磁辐射的示意图。请参阅图4，此示意图绘示在有屏蔽且特别是为诸如图1至图2所说明的梳状结构屏蔽层的情况下对来自无线充电模块的电磁辐射的实验量测。对置放于梳状结构屏蔽层的顶部上的电子装置进行电磁辐射量测，梳状结构屏蔽层安置于无线充电传输器中的无线充电模块的顶部上。无线充电模块的电流为介于640毫安与650毫安之间。图4中的线43为根据OEM的EMC以及EMI规格的峰值电磁辐射临限值；图4中的线44为根据OEM的EMC以及EMI规格的平均电磁辐射临限值。线41为峰值测定电磁辐射；线42为平均测定电磁辐射。基于对线41、42、43以及44的观测，来自无线充电模块的辐射仍是在OEM的EMC以及EMI规格的范围内，因此是可被接受的。
图5为说明根据本发明另一实施例的具有梳状结构屏蔽层的无线充电传输器的示意图。请参阅图5，无线充电传输器50可包括无线充电模块11，无线充电模块11安置于梳状结构屏蔽层12以及52两个层之间。梳状结构屏蔽层12以及52可以提供对来自无线充电模块11的E场电磁辐射的屏蔽。
图6为说明根据本发明的另一实施例的具有梳状结构屏蔽层的无线充电传输器的示意图。请参阅图6，无线充电传输器60可包括无线充电模块11，无线充电模块11安置于梳状结构屏蔽层12、52、62、72、82以及92六个层的外围中。换言之，梳状结构屏蔽层12、52、62、72、82以及92可分别安置于无线充电传输器60的六个不同侧边上。因此，梳状结构屏蔽层12、52、62、72、82以及92分别在不同参考方向上提供对来自无线充电模块11的E场电磁辐射的屏蔽。根据不同的实施方式，无线充电传输器可具有梳状结构屏蔽层12、52、62、72、82以及92的其中任何组合，例如梳状结构屏 蔽层的组合可为两个、三个、四个、五个或六个梳状结构屏蔽层的组合。
图7为说明根据本发明的第二实施例的梳状结构屏蔽层的示意图。请参阅图7，梳状结构屏蔽层70可包括第一区域121以及第二区域122。第一区域121以及第二区域122两者皆接地。相比于第一实施例，第二区域122具有多个平行片段122-1、122-2、…、122-n；平行片段122-1、122-2、…、122-n中每一者具有在其自身与梳状结构屏蔽层70的边缘参考线124之间的倾斜角。应注意，在无线充电操作中，无线充电线圈或线圈结构被第二区域122完全地覆盖，且梳状结构屏蔽层70安置于无线充电线圈或线圈结构与待以无线方式充电的电子装置之间。
图8为说明根据本发明的第三实施例的梳状结构屏蔽层的示意图。请参阅图8，梳状结构屏蔽层80可包括第一区域121以及第二区域122。第一区域121以及第二区域122两者皆接地。相比于第一实施例，第二区域122具有多个平行片段122-1、122-2、…、122-n；平行片段122-1、122-2、…、122-n中每一者具有波纹形状，但其并不彼此交叉。应注意，在无线充电操作中，无线充电线圈或线圈结构被第二区域122完全地覆盖，且梳状结构屏蔽层80安置于无线充电线圈或线圈结构与待以无线方式充电的电子装置之间。
图9为说明根据本发明的第四实施例的梳状结构屏蔽层的示意图。请参阅图9，梳状结构屏蔽层100可包括安置于不导电层102之间的第一屏蔽层101以及第二屏蔽层103。第一屏蔽层101以及第二屏蔽层103两者皆接地。第一屏蔽层101具有多个沿一第二定向排列的平行片段101-1、101-2、…、101-n，其中在平行片段101-1、101-2、…、101-n之间配置有平行空间。相似地但不等同地，第二屏蔽层103具有多个平行片段103-1、103-2、…、103-m，其中在平行片段103-1、103-2、…、103-m之间配置有平行空间，但平行片段103-1、103-2、…、103-m配置于与平行片段101-1、101-2、…、101-n的第二定向正交的第一定向上，其中m为大于2的正整数且m可不同于n。在无线充电操作中，将梳状结构屏蔽层100作为图1所示的屏蔽层12而配置于无线充电模块的顶部上。
对于熟习此项技术者将显而易见，可在不脱离本发明的范畴或精神的情况下对所揭露实施例的结构进行各种修改以及变化。鉴于前述内容，意欲使本发明涵盖此揭露内容的修改以及变化，其限制条件为此等修改以及变化属于权利要求书以及其等效物的范畴。

Claims (15)

1.一种梳状结构屏蔽层，其特征在于，所述梳状结构屏蔽层安置于一无线充电模块与一电子装置之间且完全地覆盖所述无线充电模块，所述梳状结构屏蔽层包括：
第一区域，电连接至一参考电位；以及
第二区域，经由所述第一区域而电连接至所述参考电位，所述第二区域为一梳状区域，所述第二区域屏蔽一E场电磁辐射，但允许与所述E场电磁辐射相关联的一H场电磁辐射穿过所述梳状结构屏蔽层。
2.如权利要求1所述的梳状结构屏蔽层，其特征在于，所述第一区域以及所述第二区域两者皆印刷于一不导电材料板上。
3.如权利要求1所述的梳状结构屏蔽层，其特征在于，所述第一区域以及所述第二区域两者皆为导电材料。
4.如权利要求1所述的梳状结构屏蔽层，其特征在于，所述第二区域的所述梳状区域有多个平行片段，且所述多个平行片段是通过不导电材料隔开。
5.如权利要求4所述的梳状结构屏蔽层，其特征在于，所述多个平行片段中的每一者在所述梳状结构屏蔽层的参考线与所述平行片段中所述每一者之间具有一倾斜角。
6.如权利要求4所述的梳状结构屏蔽层，其特征在于，所述多个平行片段中的每一者具有波纹形状，但每一个平行片段并不与任何其他平行片段交叉。
7.一种无线充电传输器，其特征在于，包括：
无线充电模块，连接至一外部电源，所述无线充电模块具有至少一无线充电线圈，所述无线充电模块将来自所述外部电源的一交流电力转换成一H场电磁辐射，且对一电子装置以无线方式充电；以及
至少一梳状结构屏蔽层，安置于所述无线充电模块与所述电子装置之间且完全地覆盖所述无线充电模块，以允许所述H场电磁辐射穿过所述至少一梳状结构屏蔽层。
8.如权利要求7所述的无线充电传输器，其特征在于，所述至少一梳状结构屏蔽层屏蔽所述电子装置以免使所述电子装置遭受与所述H场电磁辐射相关联的一E场电磁辐射。
9.如权利要求8所述的无线充电传输器，其特征在于，所述至少一梳状结构屏蔽层中每一者包括：
第一区域，电连接至一参考电位；以及
第二区域，经由所述第一区域而电连接至所述参考电位，所述第二区域为一梳状区域，所述第二区域屏蔽所述E场电磁辐射，但允许所述H场电磁辐射穿过所述梳状结构屏蔽层。
10.如权利要求9所述的无线充电传输器，其特征在于，所述第一区域以及所述第二区域两者皆印刷于一不导电材料板上。
11.如权利要求9所述的无线充电传输器，其特征在于，所述第一区域以及所述第二区域两者皆为导电材料。
12.如权利要求9所述的无线充电传输器，其特征在于，所述第二区域的所述梳状区域有多个平行片段，且所述多个平行片段是通过不导电材料隔开。
13.如权利要求12所述的无线充电传输器，其特征在于，所述多个平行片段中的每一者在所述梳状结构屏蔽层的参考线与所述平行片段中所述每一者之间具有一倾斜角。
14.如权利要求12所述的无线充电传输器，其特征在于，所述多个平行片段中的每一者有波纹形状，但所述每一个平行片段并不与任何其他平行片段交叉。
15.如权利要求12所述的无线充电传输器，其特征在于，所述梳状结构屏蔽层包括安置于一不导电层之间的一第一梳状结构屏蔽层以及一第二梳状结构屏蔽层，且所述第一梳状结构屏蔽层上的所述平行片段排列的一第一定向与所述第二梳状结构屏蔽层上的所述平行片段排列的一第二定向彼此正交。
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