CN103782354A - 线圈技术 - Google Patents

Abstract

公开了线圈技术，该线圈可用于在装置之间交换无线能量。例如，装置可包括这样的线圈，其具有沿弧线设置的多个匝。此外，线圈可具有与弧线大致上正交的第一和第二末端。线圈可设置在装置的外壳内。该外壳可具有第一和第二非平行表面。在实施例中，线圈的第一末端可定向到（例如，大致上平行并且靠近）第一表面，而线圈的第二末端可定向到（例如，大致上并行并且靠近）第二表面。在无线电力传输和/或近场通信应用中可采用该线圈。

Description

线圈技术

背景技术

紧密靠近彼此的装置可由于各种原因无线传输能量。例如，装置可无线地对另一个装置的电池充电。而且，装置可对另一个装置无线提供操作电力。这样的能量交换叫作无线电力传输（WPT）。此外，两个装置可交换无线信号以加入近场通信（NFC）。

这样的无线能量传输可牵涉邻近线圈之间的电磁耦合。例如，第一装置可具有传送线圈并且第二装置可具有接收线圈。当电流流过传送线圈时，产生磁场。进而，该磁场可在接收线圈中感应电流。

线圈结构高效传输无线能量，这是可取的。此外，这样的结构在没有明显修改或定制的情况下集成到多个主机装置内，这是可取的。 此外，这样的结构抗噪声和干扰以及在各种空间方向提供能量传输，这是可取的。

附图说明

在图中，类似的标号大体上指示相同、功能相似和/或结构相似的元件。元件首次出现的图由标号中的最左边数字指示。本发明将参考附图描述，其中：

图1A-1C是示范性线圈的视图；

图2A和2B是示范性操作环境的视图；

图3是示范性磁通量分布的图；

图4A和4B是示范性线圈形状的视图；

图5A和5B是示范性部分环面角的图；

图6图示示范性线圈实现；

图7是示出线圈效率特性的曲线图；

图8A和8B是磁通量模式的图；

图9A和9B是常规线圈的侧视图和透视图；

图10A和10B是磁通量模式的图；

图11A和11B图示并排线圈设置；

图12A-12C是可在牵涉近场通信的应用中采用的线圈实现的横截面视图；

图13A-B和14A-B是NFC设置的视图；以及

图15是示范性操作环境的图。

具体实施方式

在该整个说明书中对“一个实施例”或“实施例”的引用意指连同实施例描述的特定特征、结构或特性包括至少一个实施例中。从而，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”在该整个说明书中各种地方的出现不一定都指相同的实施例。此外，特定特征、结构或特性可采用任何适合的方式在一个或多个实施例中组合。

实施例提供牵涉线圈的技术。这样的线圈可用于在装置之间交换无线能量。例如，装置可包括这样的线圈，其具有沿弧线设置的多个匝。此外，线圈可具有与弧线大致上正交的第一和第二末端。线圈可设置在装置的外壳内。该外壳可具有第一和第二非平行表面。在实施例中，线圈的第一末端可定向到（例如，大致上平行并且靠近）第一表面，而线圈的第二末端可定向到（例如，大致上并行并且靠近）第二表面。

此外，装置可包括用于与线圈交换电信号的模块。例如，该模块可向线圈发送电信号。备选地或另外，模块可从线圈接收电信号。电信号可以是WPT信号。从而，电信号可向远程装置或包括线圈的装置提供电力（例如，操作电力或电池充电能量）。在实施例中，装置可包括电池，其由电信号充电。备选地或另外，信号可以是NFC信号。这样的信号可传达对于各种应用（例如，用户应用）的信息。

如本文描述的，这样的能量的传输可根据无线充电应用。这样的应用可根据各种无线充电技术、标准和上下文。示例包括（但不限于）无线谐振能量链接（WREL）（WREL由加利福尼亚州Santa Clara的Intel公司开发）的任何版本或惯例，以及消费者电子协会（CEA）颁布的无线电力技术。另外或备选地，这样的能量的传输可向接收装置提供电力用于一般用途（例如，操作电力）。而且，这样的能量的传输可根据通信应用，例如近场通信（NFC）应用。

这些装置可具有各种类型。例如，传送和接收装置每个可以是计算平台。示范性计算平台包括笔记本电脑、膝上型电脑和台式电脑。此外，示范性计算平台可包括便携式装置，例如平板电脑、无线电话、智能电话、个人数字助理（PDA）、媒体播放器、电视装置、可佩戴计算装置，等。实施例不限于这些示例。

通过本文描述的技术，可实现各种优势。例如，接收装置可以离传送装置比在给定电力传输效率原本可能的相比更远地安置。而且，本文描述的技术可对装置提供多个安置配置用于与其他装置耦合。另外，本文描述的技术可提供噪声减轻而没有明显的性能缺陷。另外的优势将从本文提供的描述变得明显。

图1A-1C是示范性线圈100的不同视图。特别地，图1A是侧视图，图1B是正视图，并且图1C是透视图。

线圈100包括多个匝或绕组。如在图1A-1C中示出的，这些匝中的每个大致上是圆形的。然而，可采用其他形状。而且，图1A-1C示出每个匝具有直径2r（并且从而半径r）。然而，实施例不限于具有相同形状、半径和/或尺寸的每个匝。

线圈100的匝跨越部分环面。为了图示目的，图1A-1C示出跨越四分之一环面的线圈100。该部分环面具有半径R。从而，线圈100的匝沿具有半径R的弧线109设置。

线圈100具有两个末端：第一末端106，和相对的第二末端108。如在图1A-1C中示出的，末端106和108与弧线109对齐。从而，末端106和108提供大致上圆形开口。这些开口大致上与弧线109正交。

线圈100的形状可由下文提供的参数方程（1）至（3）描述。

      （方程1）

      （方程2）

               （方程3）

在方程（1）至（3）中：

；并且

。

在方程（1）至（3）中，r指示每个匝的半径，并且R指示部分环面的半径。参数θ指示被线圈100覆盖的部分环面的弧线（即，弧线109）的角度（以弧度计）。“Total turns”指用于建立θ的匝数。从而，作为示例，图1A-1C示出其中θ=π/2的线圈设计，并且总匝数是10。

而且，图1A-1C示出线圈100具有内半径和外半径。内半径通过从部分环面的半径扣除匝半径而确定（即，R-r）。外半径通过将匝半径添加到部分环面的半径而确定（即，R+r）。

在实施例中，线圈（例如线圈100）可在各种应用中使用。示例包括但不限于WPT和NFC应用。这样的线圈可在无线能量的交换中作为传送和/或接收线圈操作。因此，线圈100包括端子102和104。在实施例中，这些端子可耦合于元件（例如，电路），其执行与这样的应用关联的操作。

图2A和2B是其中可采用图1A-1C的线圈设置的示范性操作环境200的视图。然而，实施例不限于该特定线圈设置。图2A提供俯视图，并且图2B提供从轴B-B’的角度的横截面立视图。

如在图2A和2B中示出的，环境200包括笔记本计算装置202和智能电话装置204。这些装置为了图示目的并且没有限制地提供。从而，在这样的环境中可采用其他装置类型。图2A和2B示出装置202和204被安置在表面207（例如，台面、桌面，等）上。

图2A和2B图示在装置202和204内用于无线能量传输（例如，对于WPT使用，其中笔记本计算装置202向智能电话装置204传送电力）的示范性线圈安置。例如，图2A示出分别在装置202和204内存在的空间203和205。

在空间203和205中提供对应的线圈。特别地，图2B示出笔记本计算装置202内的线圈206以及智能电话装置204内的线圈208。图2B将线圈206和208示出为每个实现为图1A-1C的线圈100。然而，实施例不限于该线圈实现。

图2B示出可安置在线圈206和208附近的各种部件。例如，在笔记本计算装置202内，部件可在线圈206附近的空间210内。相似地，在智能电话装置204内，部件可在线圈208附近的空间212内。空间210和212内的部件可包括（但不限于）各种元件，例如电子装置（例如，电路）、金属物体（例如，导电线、迹线、布线、电缆、印刷电路板接地平面、金属连接器、电磁干扰保护涂层，等），等。

笔记本计算装置202和智能电话装置204可分别采用线圈206和208以通过感应耦合无线交换能量。例如，在示范性设置中，这些线圈中的一个作为传送线圈操作，而另一个线圈作为接收线圈操作。在该设置中，电流流过传送线圈来产生磁场。该磁场被接收线圈接收。因此，对应的电流在接收线圈中感应。在实施例中，该感应电流可将电力输送到接收装置（例如，采用操作电力和/或电池充电电力的形式）。备选地或另外，该感应电流可例如在NFC应用的情况下传达信息。

在实施例中，线圈206可作为传送线圈操作，而线圈208可作为接收线圈操作。相反地，在另外的实施例中，线圈208可作为传送线圈操作，而线圈206可作为接收线圈操作。然而，可采用其他设置。例如，在再另外的实施例中，线圈206和/或208中的每个可能够作为传送和接收线圈两者操作（例如，在不同的时间）。

图2B示出线圈206和208的示范性取向。特别地，图2B示出线圈206的一个末端向下面对笔记本计算装置202的第一邻近表面214（并且也面对表面207），而线圈206的另一个末端横向面对笔记本计算装置202的第二邻近表面216（并且也面对智能电话装置204内的线圈208的末端）。

相似地，图2B示出线圈208的一个末端向下面对智能电话装置204的第一邻近表面218（并且也面对表面207），而线圈208的另一个末端横向面对智能电话装置204的第二邻近表面220（并且也面对笔记本计算装置202内的线圈206的末端）。

通过该设置，沿传送线圈（例如，线圈206）流动的电流产生磁场，其符合传送线圈的曲率。该磁场采用相似的弯曲方式穿过接收线圈（例如，线圈208）。因此，完成磁路。进而，由接收线圈捕获的通量在接收线圈中感应对应的电流。这样的特征的示例在图3中图示。

图3是示出在采用图1A-1C的线圈实现时的示范性磁通量分布的图。更特定地，图3示出线圈302和304，其采用与图2B的线圈206和208相同的方式设置。该磁通量分布由流过线圈302的电流产生。磁通量的强度和方向在多个位点用三角形“箭头”指示。如在图3中示出的，磁通量穿过表面306（例如，非导电桌面），其在线圈下方。在图2A和2B的上下文中，该表面可实现为表面207。

图3示出图1A-1C的线圈实现以及图2A和2B的设置可有利地提供可实现非常高的耦合效率的集成友好设置。该高耦合效率通过允许更多的磁通量被接收线圈捕获而出现。进而，这有利地可对WPT应用提供更高的电力传输效率和/或对NFC应用提供更广泛的读取范围。

图1A-1C、2A、2B和3为了图示目的并且没有限制地提供。从而，可采用具有一个或多个设计参数变化的其他实现和设置。可选择这样的变化来提供特征，例如更好的可制造性、装置集成能力和/或鲁棒性能。这样的变化可还仍提供前面提到的高耦合性能。

作为示例，可采用各种横截面形状。从而，实施例不限于图1A-1C的圆形横截面线圈形状。这可有利地允许线圈适合或适应主机装置（例如，笔记本计算平台、无线电话、智能电话、平板计算平台，等）的可用空间。

图4A和4B图示对于线圈的示范性横截面形状。然而，实施例不限于这些示例。例如，图4A提供具有“跑道”横截面形状的线圈400的示例。如在图4A中示出的，该跑道形状包括在弯曲（例如，半圆形）末端之间的直中央部分。图4B提供具有矩形横截面形状的线圈420的示例。作为另外的备选方案，线圈可具有方形横截面形状。然而，实施例不限于这些示例。这样的形状可有利地提高制造和/或到主机装置内的集成的容易度。

如上文描述的，线圈可跨越部分环面。例如，图1A-1C的线圈100跨越具有角度θ=π/2的部分环面。然而，实施例可采用不同的部分环面角。从而，如在方程1中定义的θ不需要是π/2。相反，可采用其他值（更大或更小）。可选择特定角度值来提供对主机装置（例如，笔记本计算平台、平板计算平台、智能电话，等）的机架或外壳的适当配合。

图5A和5B图示示范性部分环面角。例如，图5A示出采用2π/3的部分环面角的线圈502。从而，线圈502的匝沿角度2π/3的弧线设置。这允许线圈502适合具有磨圆拐角的主机装置机架（或外壳）504。更特定地，该角度允许线圈502有利地更接近机架504的表面506和508安置。

图5B示出采用π/3的部分环面角的线圈510。从而，线圈510的匝沿角度π/3的弧线设置。这允许线圈510适合具有锥形底座的主机机架（或外壳）512。也就是说，线圈510可有利地更接近机架512的表面514和516安置。

如上文描述的，线圈可具有内半径。例如，在图1A-1C的上下文中，线圈100的内半径通过从部分环面的半径扣除匝半径而确定（即，R-r）。实施例可提供减少的内半径。这可有利地实现更大的横截面，以及简化制造复杂性。例如，在图5B中，匝的内部部分聚集在一起以对于给定体积有利地增加横截面面积。

图6图示示范性线圈实现。特别地，图6示出具有7毫米外半径的线圈602、具有9毫米外半径的线圈604以及具有11毫米外半径的线圈606。这些线圈可容易适合现有的超薄笔记本计算平台以及一些智能电话，而不超出它们的厚度。

图7是示出对于图6的线圈602的效率特性的曲线图。更特定地，这些特性是对于在图3的设置中采用线圈602的两个实例（即，作为线圈302和304）的时候。图7的曲线图示出在两个线圈彼此邻接时线圈到线圈效率达到近似90%，同时在线圈分开1厘米时仍维持大于50%的效率。

在实施例中，线圈可有利地提供对金属部件（例如，导线、迹线、布线、电缆、应刷电路板接地平面、金属连接器、电磁干扰保护涂层，等）的抗扰性。通常在移动装置内紧密靠近线圈处存在这样的金属部件。

常规地，线圈的性能受到附近金属部件（通过涡流）的影响。当在与导电表面的正交方向上施加变化磁场时产生涡流。然而，通过采用部分环面形状（例如，四分之一环面形状），实施例可提供这样的线圈结构，其引导磁场绕部分环面的中心弯曲并且远离主机装置的机架内的可能的金属部件弯曲。

图8A和8B是在电流流过线圈802（根据图1A-1C实现）时出现的模拟磁通量分布模式的图。特别地，图8A图示在线圈802处于自由空间中时的磁通量分布模式。在图8A中示出两个虚线804和806来指示将在主机装置中存在的金属物体的可能位置。

值得一提的是，沿虚线804和806产生的磁通量中的几乎全部主要在与这些线相切的方向上。这指示如果金属表面安置在接近线圈802的这些位置中则将几乎没有感应的涡流。

图8B与图8A相似。然而，图8B图示在实际金属表面接近线圈802时的磁通量分布模式。特别地，存在四个金属表面：顶表面808（在图8A中的线804的位点示出）、左表面810（在图8A中的线806的位点示出）、与页面平行的前表面（未示出）和与页面平行的后表面（未示出）。尽管存在这些金属表面，图8B示出对图8A的自由空间磁通量分布没有明显影响。

因此，线圈802可有利地提供稳定的线圈电感和鲁棒的线圈到线圈耦合性能，而不管附近的金属部件。从而，这样的线圈结构可与平台无关。此外，这样的线圈结构可容易确定尺寸并且在没有定制的情况下集成到很多种移动装置内。在下面的章节中提供嵌入式和常规线圈之间的详细比较。

如本文描述的，实施例提供这样的线圈结构，其具有可提供优于常规线圈形状的各种优势的形状。为了图示目的，常规线圈形状在图9A和9B中示出。更特定地，图9A和9B是常规线圈902的侧视图和透视图。线圈902具有狭长的圆柱形形状。从而，线圈902的每个匝具有“跑道”形状。该形状常规地被视为用于在装置并排安置时实现高效率的有效技术方案。然而，例如这些等线圈不容易被集成到多个装置内。这是因为这样的线圈具有高度依赖于它们的环绕部件这一特性。

该依赖性由图10A和10B证明，它们是示出在电流流过线圈902时的磁通量分布的图。特别地，图10A示出在金属表面未接近线圈902时的自由空间通量分布。相比之下，图10B示出在金属表面接近线圈902时的通量分布。

图10A（与图8A相似）包括虚线1002和1004。这些虚线示出将连同主机装置中的线圈902一起存在的金属对象的可能位置。如在图10A中示出的，由线圈902产生的磁通量的方向大致上垂直于虚线1002和1004（在这些线的位点）。

图10B图示在实际金属表面接近线圈902时的磁通量分布模式。特别地，存在四个金属表面：顶表面1006（在图10A中的线1002的位点）、左表面1008（在图10A中的线1004的位点）、与页面平行的前表面（未示出）和与页面平行的后表面（未示出）。图10B还示出（与图10A中的不同）由线圈902产生的磁通量的方向大致上平行于金属表面1006和1008（在这些表面）。该差异指示涡流在这些表面上产生。

图10A与10B的磁通量分布之间的明显差异反映线圈902的特性中的明显改变，尤其是线圈902的电感。

下文的表1提供图9A和9B的常规线圈902以及图4A的线圈400的特性。这些特性是对于自由空间（例如，在图8A和10A中）和集成条件（即，集成到具有附近金属物体的主机装置内，例如在图8B和10B中的）两者。

如在表1中示出的，对于线圈902在自由空间与集成条件之间的电感变化几乎是30%。相比之下，图4A的四分之一环面线圈400在这样的自由空间与集成条件之间仅展现1.7%的电感变化。该较小的电感变化归因于由线圈100的部分环面结构提供的通量弯曲能力。

表1还指示调谐线圈400和902以在13.56兆赫频率谐振所需要的电容值。对自由空间和集成环境两者提供这样的电容值。值得一提的是，为了图示目的并且没有限制地选择该谐振频率。从而，可采用其他谐振频率和/或调谐。

特别地，表1指示对于线圈902在它在主机装置中集成时调谐到该谐振频率所需要的13.6皮法拉（pF）的额外电容。相比之下，对于线圈400，在它集成到主机装置内时调谐到该谐振频率仅需要0.7pF的额外电容。从而，对于线圈400，固定调谐电容器可有利地用于到主机装置内的集成。也就是说，在集成到主机装置内后将不需要附加的定制/调谐。

表1

线圈比较	自由空间L（nH）	自由空间调谐C（pF）	集成L（nH）	集成调谐C（pF）	L的变化（%）	需要的C变化（pF）
							直跑道线圈（图9A-9B）	2968	46.4	2297	60	29.2	13.6
四分之一环面线圈（图4A）	2824	48.8	2777	49.6	1.7	0.8

图11A和11B提供线圈（每个采用四分之一环面形状）的并排设置之间的比较。更特定地，图11A示出采用并排设置的两个线圈，其中没有附近的外部金属物体。相比之下，图11B示出采用并排设置的两个线圈，其中这些线圈中的每个封装在金属外壳中。该金属外壳具有四个面。更特定地，对于每个线圈，它的所有侧面被覆盖，但面向其他线圈的侧以及底侧除外。从而，图11A和11B中的线圈中的每个分别与图10A和10B中的线圈中的每个相似。

图11A的设置实现大于85%（S21>-0.7dB）的高线圈到线圈耦合效率。图11B的设置实现大致上相同的结果。也就是说，在添加金属外壳后电力传输效率几乎没有改变。这进一步说明部分环面线圈形状对附近金属部件的鲁棒性。从而，这样的线圈可有利地针对所有移动装置能确定尺寸（并且容易与它们集成）。

如本文描述的，实施例可包括具有例如部分环面形状等形状的线圈结构。这些线圈结构可有利地提供通量引导能力。利用这样的通量引导能力，这些线圈结构可消除对铁氧体材料的需要。该特征可有利地允许相比常规方法的明显成本节省（尤其在NFC系统的上下文中）。关于这样的节省的细节在下文提供。

对于NFC应用的常规天线设计典型地包括在刚性或柔性印刷电路板（PCB）上印刷的平面线圈。这样的实现在需要将线圈安置在金属表面（例如电子装置的机架）上（或附连到它）时呈现明显的挑战。

图12A-12C是可在NFC应用中采用的实现的横截面视图。这些实现中的每个包括读取器或写入器1202，和卡或标签1204。此外，在图12A-12C中的每个中，线圈1212与读取器/写入器1202关联。相似地，在图12A-12C中，线圈1214与卡/标签1204关联。读取器/写入器1202和卡/标签1204每个可在硬件和/或软件的任何组合中实现。例如，读取器/写入器1202和/或卡/标签1204中的每个可包括集成电路（IC）。更特定地，读取器/写入器1202和/或卡/标签1204中的每个可用平面印刷电路板（PCB）实现。

在一般操作中，读取器/写入器1202产生采用电流（其循环通过线圈1212）形式的信号。该电流产生磁场。为了与卡/标签1204通信，对应于该磁场的通量必须穿过线圈1214（其对应于卡/标签1204）。

在实现图12A-12C之间存在差异。例如，在图12A中，读取器/写入器1202和卡/标签1204设置在自由空间中。在该实现中，图12A示出通量（由1220a-1220b指示）穿过线圈1214。从而，通信可以在读取器/写入器1202与卡/标签1204之间出现。

相比之下，图12B示出其中金属表面1206邻近标签1204的实现。因此，在金属表面1206上出现涡流。这防止由读取器/写入器1202（示出为例如1230a和1230b）产生的通量穿过线圈1214。因此，卡/标签1204无法接收由读取器/写入器1202传送的信息。

用于克服图12B的涡流问题的常规方法牵涉采用相对昂贵的磁性材料片（例如，铁氧体）。例如，图12C示出卡/标签1204与金属表面1206之间的铁氧体层1208。铁氧体的采用在铁氧体层内部聚集磁通量来减少涡流。该铁氧体层还有助于对不同表面（读取器/标签可施加到该表面）维持稍微稳定的线圈电感。然而，铁氧体遗憾地还对行经它的磁场造成磁损失。尽管如此，图12C示出穿过线圈1214的通量（由1240a和1240b指示）。

实施例可有利地克服这些劣势。例如，成本高且有损的铁氧体材料的使用可被消除。图13A-B和14A-B示出其中具有部分环面线圈结构的装置可与NFC标签无线通信的设置。这些装置可具有各种类型。例如，这些装置可以是计算平台。如上文描述的，示范性计算平台包括笔记本电脑、膝上型电脑和台式电脑。另外的示范性计算平台可包括便携式装置，例如平板电脑、无线电话、智能电话、个人数字助理（PDA）、媒体播放器、电视装置、可佩戴计算装置，等。实施例不限于这些示例。

例如，图13A是其中线圈嵌入式装置1302与NFC标签1304无线通信的设置的侧视图。如在图13A中示出的，装置1302包括线圈1306，其具有部分环面形状（例如，如关于图1A-1C描述的那样实现）。线圈1306沿装置1302的机架的边缘放置（靠着装置1302的顶部和右侧边缘）。而且，装置1302包括金属部件1308。如上文描述的，在该设置中，线圈1306不受由附近金属部件1308的存在引起的效应的影响。从而，装置1302不需要或包括铁氧体材料。

图13A示出NFC标签1304定位在装置1302上面。标签1304包括衬底1310和平面线圈1312。图13A示出从线圈1306穿过线圈1312的示范性通量（由1314和1316指示）。

图13B是与图13A的设置相似的设置的侧视图。然而，在图13B中，装置1302与NFC标签1318通信，NFC标签1318安置在装置1302旁边。与NFC标签1304类似，NFC标签1318还包括衬底1320和平面线圈1322。图13B示出从装置1302的线圈1306穿过线圈1322的示范性通量（由1324和1326指示）。

图14A和14B是牵涉采用不同线圈取向的装置的设置的侧视图。例如，图14A示出与NFC标签1404通信的装置1402。装置1402包括线圈1406，其具有部分环面形状（例如，如关于图1A-1C描述的）。线圈1406沿装置1402的机架的边缘安置（靠着装置1402的底部和左侧边缘）。而且，装置1402包括金属部件1408。如上文描述的，在该设置中，线圈1406免受由附近金属部件1408的存在引起的效应的影响。从而，装置1402不需要或包括铁氧体材料。

图14A示出NFC标签1404定位在装置1402下方。例如，标签1404可嵌入表面（例如桌面）中。标签1402包括衬底1410和平面线圈1412。图14A示出从线圈1406穿过线圈1412的示范性磁通（由1414和1416指示）。

图14B示出与图14A的设置相似的设置。然而，在图14B中，装置1402与定位在装置1402旁边的NFC标签1418通信。与NFC标签1404类似，NFC标签1418还包括衬底1420和平面线圈1422。图14B示出从装置1402的线圈1406穿过线圈1422的示范性通量（由1424和1426指示）。

如在图13A-B和14A-B中图示的，本文描述的线圈结构可以是非常有用的。例如，移动装置（例如，无线电话、智能电话、平板计算装置、笔记本计算装置，等）可具有大致上它们整个顶和底表面金属（但与它们对应线圈的末端对齐的这些表面的部分除外）中的全部。

相比之下，采用平面线圈的装置（例如，如在上文参考图12A-C描述的）明显被这样的金属表面削弱。尽管铁氧体的包括可部分克服这样的削弱，铁氧体材料是昂贵的，并且仍引起一些性能下降。

此外，与常规线圈不同，本文描述的线圈结构有利地支持超过一个的操作配置。例如，图13A和13B的设置提供与（至少）安置在装置1302上面和旁边的NFC标签的有效通信。

相似地，图14A和14B的设置允许与（至少）安置在装置1402旁边和下面的NFC标签的有效通信。从而，同时支持并排和自上而下配置两者。该特征允许嵌有这样的线圈的装置具有更好的兼容性（能够与采用多个配置的多种不同的装置一起工作）。这进而提供更丰富的用户体验。

相比之下，对于WPT和NFC应用的常规线圈结构典型地仅支持一个操作配置。例如，在图9A和9B中示出的直跑道线圈仅在采用并排配置安置时实现高效率。同样，在图12A-C中示出的平面线圈仅在一个线圈安置在另一线圈正上方时实现最高耦合。

实施例可有利地减轻平台噪声干扰。常规地，该干扰是妨碍NFC特征集成到移动计算装置内的问题。利用常规线圈结构，在装置的机架内部集成的线圈可以拾取平台噪声（例如，时钟信号谐波，和高速总线信号、电路噪声，等）。遗憾地，如在上文关于图12A-12C描述的，常规NFC线圈结构（例如，平面线圈）在采用附近的屏蔽材料来防止这样的平台噪声干扰时展现很大的性能下降。

然而，在实施例中，屏蔽材料可封装线圈结构。此示例在图8B中示出。如上文描述的，附近的金属对这样的线圈的性能没有影响。从而，这样的线圈可以被屏蔽平台噪声同时仍展现可取的性能。进而，这可对嵌入式NFC通信提供提高的读取范围和鲁棒性。

如本文描述的，线圈结构（例如本文描述的那些）可包括在装置中来执行牵涉无线能量传输的各种应用。这样的应用可包括（但不限于）WPT和NFC应用。在这样的装置中，线圈结构可耦合于包括在这样的装置中的元件（例如，电路）。这样的电路与牵涉无线能量传输的应用关联。关于这样的元件的示例的细节参考图15描述。

特别地，图15是其中可采用本文描述的技术的示范性操作环境1500的图。该环境包括第一装置1502和第二装置1504。这些装置包括可在硬件和/或软件的任何组合中实现的各种元件。

如在图15中示出的，装置1502和1504中的每个包括线圈结构和应用电路模块。更特定地，装置1502包括线圈结构1506和应用电路模块1508，而装置1502包括线圈结构1510和应用电路模块1512。通过这些元件，装置1502和1504根据一个或多个应用（例如，无线充电、电力传输和/或NFC应用）交换无线能量。

在实施例中，线圈结构1506和1510中的一个作为传送线圈操作而另一个作为接收线圈操作。而且，传送线圈和/或接收线圈可根据本文描述的技术实现。例如，这些线圈结构中的一个或两个可具有部分环面形状。此外，这些线圈结构中的一个或两个可在本文描述的设置和/或位置中实现。

应用电路模块1508和1512产生、接收和/或处理信号，其对应于在线圈结构1506与1510之间传输的能量。

而且，图15示出装置1502和1504可分别包括电力供应1520和1522。这样的电力供应可包括各种元件。这样的元件的示例包括基于交流（AC）电源输送操作电力的电力供应。备选地或另外，这样的元件可包括电池，其是可再充电的。电力供应1520和1522可向它们相应的装置输送操作电力。另外或备选地，电力供应1520和1522可通过无线能量传输向其他装置输送电力。

因此，在这样的情况下，本地装置的电力供应可作为源操作，而远程装置的电力供应可作为负载操作。这可例如在远程装置的电池的充电中和/或在操作电力到远程装置的电力供应的输送中出现。

为了图示目的（并且没有限制），图15示出其中装置1502通过线圈结构1506和1510向装置1504无线输送电力的场景。因此，图15指示电力供应1520正作为源操作，而电力供应1522正作为负载操作。该示例作为示例而提供。从而，另外或备选地，电力供应1522可作为源操作并且电力供应1520可作为负载操作。

此外，如本文描述的，对于未牵涉操作或充电电力的应用，无线交换可通过线圈结构1506和1510而出现。这样的交换可包括信息（例如，NFC通信）的交换。

而且，尽管未示出，装置1502和1504每个可包括处理器和存储介质（例如，存储器、磁存储、光存储，等）。可采用这样的元件来提供各种用户应用。例如，存储介质可存储指令（例如，控制逻辑或软件），其促使处理器执行这样的应用。此外，存储介质可存储数据，其被这样的应用处理。这样的用户应用可牵涉通过线圈结构1506和1510（例如，通过NFC应用）而交换的信息。因此，处理器每个可操作地耦合于模块1508和1512中对应的一个。

此外，这样的用户应用可牵涉与用户的信息交换。因此，装置1502和1504可包括各种用户输入和输出装置。这样的装置的示例包括（但不限于）小键盘、键盘、触摸屏、麦克风、扬声器、显示器等。

装置1502和1504可具有各种类型。例如，装置1502和1504可以是笔记本电脑、台式电脑、平板电脑、个人数字助理（PDA）、移动电话、智能电话、媒体播放器等的任何组合。在示范性无线充电和/或电力（例如，操作电力）传输场景中，较大的装置可向较小的装置传输能量（例如，笔记本电脑可对移动电话或智能电话无线充电）。这样的场景为了图示目的并且没有限制地提供。从而，较小的装置可对较大的装置无线充电。

如本文描述的，各种实施例可使用硬件元件、软件元件或其任何组合实现。硬件元件的示例可包括处理器、微处理器、电路、电路元件（例如，晶体管、电阻器、电容器、电感器等）、集成电路、专用集成电路（ASIC）、可编程逻辑装置（PLD）、数字信号处理器（DSP）、现场可编程门阵列（FPGA）、逻辑门、寄存器、半导体器件、芯片、微芯片、芯片集等。

软件的示例可包括软件部件、程序、应用、计算机程序、应用程序、系统程序、机器程序、操作系统软件、中间件、固件、软件模块、例程、子例程、函数、方法、规程、软件接口、应用程序接口（API）、指令集、计算代码、计算机代码、代码段、计算机代码段、字、值、符号或其任何组合。

一些实施例例如可使用可存储指令、指令集（其如果由机器执行则可促使机器执行根据实施例的方法和/或操作）的机器可读介质或物品而实现。这样的机器可包括，例如任何适合的处理平台、计算平台、计算装置、处理装置、计算系统、处理系统、计算机、处理器或类似物，并且可使用硬件和/或软件的任何适合的组合而实现。

机器可读介质或物品可包括，例如任何适合类型的存储器单元、存储器装置、存储器物品、存储器介质、存储装置、存储物品、存储介质和/或存储单元，例如存储器、可移动或不可移动介质、可擦除或不可擦除介质、可写或可重写介质、数字或模拟介质、硬盘、软盘、压缩盘只读存储器（CD-ROM）、可记录压缩盘（CD-R）、可重写压缩盘（CD-RW）、光盘、磁介质、磁光介质、可移动存储器卡或盘、各种类型的数字多功能盘（DVD）、带、盒式磁带或类似物。指令可包括任何适合类型的代码，例如源代码、编译代码、解释代码、可执行代码、静态码、动态码、加密码，以及类似物，其使用任何适合的高级、低级、面向对象、视觉、编译和/或解释性编程语言而实现。

尽管已经在上文描述本发明的各种实施例，应理解它们仅通过示例的方式并且没有限制地呈现。例如，尽管已经描述沿弧线设置的部分环面线圈结构，实施例可采用其他形状的线圈结构。例如，在实施例中，线圈结构可沿除弧线以外的其他段（例如，不是圆形段的曲线）设置。

因此，可在其中做出形式和细节中的各种改变而不偏离本发明的精神和范围，这对相关领域内技术人员将是明显的。从而，本发明的广度和范围不应该由上文描述的示例实施例中的任何所限制，而应仅根据下面的权利要求和它们的等同来限定。

Claims (29)

1. 一种设备，其包括：

具有多个匝的线圈，所述多个匝沿弧线设置；

其中所述线圈具有第一末端和第二末端，所述第一和第二末端大致上与所述弧线正交；以及

模块，用于与所述线圈交换电信号。

2. 如权利要求1所述的设备，其中所述设备包括具有第一表面和第二表面的外壳；其中所述第一末端定向到所述第一表面并且所述第二末端定向到所述第二表面。

3. 如权利要求1所述的设备，其中所述弧线具有近似π/2的角度。

4. 如权利要求1所述的设备，其中所述多个匝中的每个具有圆形形状。

5. 如权利要求1所述的设备，其中所述多个匝中的每个具有矩形形状。

6. 如权利要求1所述的设备，其中所述多个匝中的每个具有跑道形状。

7. 如权利要求1所述的设备，其中所述模块用于向所述线圈发送所述电信号。

8. 如权利要求1所述的设备，其中所述模块用于从所述线圈接收所述电信号。

9. 如权利要求8所述的设备，其进一步包括电池；

其中所述电信号用于对所述电池充电。

10. 如权利要求8所述的设备，其中所述电信号用于对负载供电。

11. 如权利要求1所述的设备，其中所述线圈用于基于所述电信号产生无线信号。

12. 如权利要求11所述的设备，其中所述无线信号传达信息。

13. 如权利要求12所述的设备，其中所述无线信号计划被近场通信（NFC）装置接收。

14. 如权利要求1所述的设备，其中所述电信号基于由所述线圈接收的无线信号。

15. 如权利要求1所述的设备，其中所述电信号是无线电力传输（WPT）信号。

16. 如权利要求1所述的设备，其中所述电信号是近场通信（NFC）信号。

17. 如权利要求1所述的设备，其中所述设备是笔记本计算平台。

18. 如权利要求1所述的设备，其中所述设备是平板计算平台。

19. 如权利要求1所述的设备，其中所述设备是智能电话。

20. 一种设备，其包括：

外壳，其具有第一表面和与所述第一表面不平行的第二表面；

线圈，其具有第一末端和第二末端，所述第一末端面向所述第一表面并且所述第二末端面向所述第二表面；以及

模块，用于与所述线圈交换电信号。

21. 如权利要求20所述的设备，其中所述线圈包括沿弧线设置的多个匝。

22. 如权利要求20所述的设备，其中所述模块用于向所述线圈发送所述电信号。

23. 如权利要求22所述的设备，其中所述线圈用于基于所述电信号产生无线信号。

24. 如权利要求20所述的设备，其中所述模块用于从所述线圈接收所述电信号。

25. 如权利要求24所述的设备，其中所述线圈用于接收无线信号，其中所述电信号基于所述无线信号。

26. 如权利要求24所述的设备，其进一步包括电池；

其中所述电信号用于对所述电池充电。

27. 如权利要求24所述的设备，其中所述电信号用于对负载供电。

28. 如权利要求20所述的设备，其中所述电信号是无线电力传输（WPT）信号。

29. 如权利要求20所述的设备，其中所述电信号是近场通信（NFC）信号。

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