CN103840513A

CN103840513A - 无线充电装置以及包括该无线充电装置的电子设备

Info

Publication number: CN103840513A
Application number: CN201310064592.9A
Authority: CN
Inventors: 张宰赫; 朴鲁逸; 郑昌烈; 金学宽
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Wits Co Ltd
Priority date: 2012-11-23
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2033-02-28
Also published as: US20140145674A1; US9385547B2; KR20140066415A; CN103840513B

Abstract

提供了一种无线充电装置以及包括该无线充电装置的电子设备，更具体地讲，提供了一种无线充电线圈与壳体一体地形成的无线充电装置以及包括该无线充电装置的电子设备，所述无线充电装置包括：壳体，形成产品的外部，并包含磁性粉末；以及线圈图案，形成在壳体的外表面上。

Description

无线充电装置以及包括该无线充电装置的电子设备

本申请要求在2012年11月23日提交到韩国知识产权局的第10-2012-0133606号韩国专利申请的优先权，通过引用将该申请的公开内容包含于此。

技术领域

本发明涉及一种无线充电装置以及包括该无线充电装置的电子设备，更具体地讲，涉及一种无线充电线圈与壳体一体地形成的无线充电装置以及包括该无线充电装置的电子设备。

背景技术

近来，为了对嵌入在便携式终端等中的二次电池进行充电，已经进行了对用于无线地，即，以非接触的方式传输电力的系统的研究。

通常，非接触电力传输装置包括发送电力的非接触电力发送装置以及接收和存储电力的非接触电力接收装置。

非接触电力传输装置利用电磁感应发送和接收电力，为了这个目的，非接触电力传输装置中设置有线圈。

配置根据现有技术的非接触电力传输装置以使得线圈以与底表面(即，外部接触表面)平行地缠绕。此外，通过粘合剂、粘合片等将线圈固定到底表面。

在现有技术的情况下，因为通常使用线状线圈，因此当线圈被缠绕时，线圈缠绕为多个线圈堆叠同时互相叠置的形式。因此，由于线圈的厚度和线圈匝数等，非接触电力传输装置的厚度会增加。

因此，存在开发具有减小的厚度的无线充电装置以满足近来对于生产相对薄的装置的趋势的需要。

[现有技术文献]

(专利文献1)第2008-0100336号韩国专利特开公布。

发明内容

本发明的一个方面提供一种薄型的无线充电装置和包括该无线充电装置的电子设备。

本发明的另一方面提供了一种通过将无线充电线圈和壳体一体化而具有显著减小的厚度的无线充电装置以及包括该无线充电装置的电子设备。

本发明的另一方面提供了通过在壳体的外部设置无线充电线圈而具有增加的电力发送/接收效率的无线充电装置以及包括该无线充电装置的电子设备。

根据本发明的一个方面，提供了一种无线充电装置，所述无线充电装置包括：壳体，形成产品的外部，并包含磁性粉末；以及线圈图案，形成在壳体的外表面上。

线圈图案可以通过溅射方法、丝网印刷方法、金属箔转印方法和凹版印刷方法中的一种形成在壳体上。

可以通过填充在壳体的外表面中形成的图案形状的槽来形成线圈图案。

包含在壳体中的磁性粉末可以是金属磁性薄片或铁氧体粉末。

包含在壳体中的磁性粉末可以是具有薄片形状的金属软磁性粉末。

包含在壳体中的磁性粉末可以包括基于FeCrSiAl的耐腐蚀钢、FeSi硅钢、磁性不锈钢、FeCuNbSiB纳米晶合金和基于FeSiAl的铝硅铁粉中的至少一种。

所述无线充电装置还可以包括形成在壳体的内表面上并电连接到线圈图案的接触焊盘。

壳体可以包括：第一壳体，由树脂材料形成并具有容纳空间；以及第二壳体，结合到第一壳体，包括磁性粉末并具有形成在其外表面上的线圈图案。

所述无线充电装置还可以包括设置在壳体的内表面上并补充壳体的磁性的磁性片。

所述无线充电装置还可以包括设置在壳体的内表面上并屏蔽电磁波和漏通量的金属片。

所述无线充电装置还可以包括涂覆到线圈图案的外表面并且形成为具有与壳体的颜色相同颜色的绝缘膜。

所述无线充电装置还可以包括具有与壳体的颜色相同颜色并附着到壳体以完全覆盖线圈图案的绝缘保护层。

根据本发明的另一个方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：如上所述的无线充电装置；以及电池，电连接到无线充电装置的线圈图案以存储感应到图案线圈的电压。

根据本发明的另一个方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：如上所述的无线充电装置；以及电压转换单元，将从外部引入的电力提供给无线充电装置的线圈图案。

附图说明

通过以下结合附图的详细描述，将更加清楚地理解本发明的上述和其他方面、特征和其他优点，在附图中：

图1是示意性地示出了根据本发明的实施例的电子设备的透视图；

图2是沿图1的线A-A`截取的剖视图；

图3是示意性地示出了根据本发明的实施例的图2的便携式设备的分解透视图；

图4是沿方向B截取的图3的透视图；以及

图5是示意性地示出了根据本发明的另一个实施例的便携式设备的分解剖视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细地描述本发明的实施例。然而，本发明可以以许多不同的方式实施，并且不应该解释为限制于这里所列出的实施例。相反，提供这些实施例以使得本公开将是彻底的和完全的，并将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。在附图中，为了清晰起见，可以夸大元件的形状和尺寸，相同的标号将始终用于表示相同或相似的元件。

同时，在本发明的实施例的描述中，无线充电装置可以被广义地称为发送电力的非接触电力发送装置以及接收和存储电力的非接触电力接收装置。

图1是示意性地示出了根据本发明的实施例的电子设备的透视图以及图2是沿图1的线A-A`截取的剖视图。

参照图1和图2，根据本发明的实施例的电子设备可以是便携式设备10或充电设备20。然而，电子设备也可以表示包括在便携式设备10或充电设备20中的非接触电力接收装置100或者非接触电力发送装置200。

便携式设备10可以包括电池12和为电池12提供电力以对电池12充电的非接触电力接收装置100。

电池12可以是能够被再次充电并可以从便携式设备10拆下的二次电池。

非接触电力接收装置100可以直接设置在便携式设备10的壳体11的外表面上或者可以设置为使其从壳体11的外表面被插入到壳体11中。

另外，提供根据本发明的实施例的充电设备20以对便携式设备10的电池12充电。为了这个目的，充电设备20可以包括设置在壳体21中的非接触电力发送装置200。

充电设备20将由外部提供的家用AC电转换为DC电，并将DC电再次转换为具有特定频率的AC电压，AC电压可以继而被施加给非接触电力发送装置200。为了这个目的，充电设备20可以包括将家用的AC电转换为具有特定频率的AC电压并对非接触电力发送装置200提供该电压的电压电源单元22。

当对非接触电力发送装置200内的线圈(未示出)施加AC电压时，线圈周围的磁场发生变化。因此，设置为邻近非接触电力发送装置200的电子设备10的非接触电力接收装置100根据磁场的变化感生出电压，电池12被该电压充电。

在下文中，将更详细描述包括在上述便携式设备10中的非接触电力接收装置100。

图3是示意性地示出了根据本发明的实施例的图2的便携式设备的分解透视图以及图4是沿方向B截取的图3的透视图。

参照图3和图4，非接触电力接收装置100配置为包括壳体11和线圈图案113。

具有平板形状(或片形状)的壳体11可以是包围整个便携式设备10的壳体或者可以是结合到便携式设备10和从便携式设备10分离以代替便携式设备10的电池的电池盖。

壳体11的至少一部分可以由磁性物质形成，其外表面形成有线圈图案113。因此，根据本发明的实施例的壳体11可以执行壳体的固有作用和有效地形成由线圈图案113产生的磁场的磁路的作用。

为了这个目的，壳体11可以由可容易形成磁路的材料形成。即，可以通过将金属磁性粉末、磁性金属薄片、铁氧体粉末等与树脂材料混合然后对其执行成型来形成壳体11。

可以通过下面的制造方法制造根据本发明的实施例的包括磁性粉末的壳体11。

在这个方法中，使用磨碎机、行星式磨机等首先对金属粉末执行压片工艺。这里，磨碎机是使用叶轮有力地搅动介入到圆柱容器中的研磨球，根据这些球之间的碰撞角度，金属粉末颗粒持续地经受挤压、剪切、摩擦、冷压焊和破碎，因此变形。

为了制造好的薄片，重要的是合适的研磨球尺寸、叶轮的旋转速度、粉末样品对球的介入比等。在本发明的实施例中，研磨球的直径设定为3到30mm，叶轮的旋转速度设定为50到300rpm，粉末样品对球的介入比设定为10～50∶1。

同时，为了使金属软磁粉末获得高至GHz频带(band)的相当大的导磁率，重要的是其形状以及决定材料的饱和磁化值的合金组分。因此，在这个步骤，粉末被加工成具有大的长宽比(aspect ratio)的薄片，因此经受粉末被薄地制备为与皮肤深度相等程度的压片工艺。

当粉末具有薄片的形状时，因为由于形状的各向异性，各向异性磁场增加，所以共振频率更高并且涡流损耗下降，使得高导磁率可以表现出更高的频带。

这里，软磁合金粉末可以包括基于FeCrSiAl的耐腐蚀钢、FeSi硅钢、磁性不锈钢、FeCuNbSiB纳米晶合金和基于FeSiAl的铝硅铁粉中的至少一种，其中，上述材料可以被烧制以具有薄片形状，同时具有相对大的饱和磁化强度和电阻。

然后，通过使用振筛机等将合金薄片分为具有若干μm至100μm的尺寸的薄片，并与聚合树脂混合以成型为壳体11。在这种情况下，聚合树脂的混合量可以是相对于金属粉末的3％至30％。

这里，可以使用氯化聚乙烯(CPE)、聚丙烯、乙丙橡胶(EPDM)、天然橡胶(NR)、丁腈橡胶(NBR)、聚氯乙烯(PVC)、聚酰亚胺类和聚酯类树脂等作为聚合树脂，并且可以使用ABS树脂和PC的混合物，例如PVC等的热固性树脂。

同时，根据本发明的实施例的壳体11不限于上述的构造，并且可以通过各种方法制造，例如，将铁氧体粉末、磁性溶液等涂覆到壳体11的外表面，然后如果必要，在其中设置图案113等的方法。

另外，如果必要，可以将片15添加到壳体11的内表面。这里，片15可以是用于屏蔽电磁波和漏通量的金属片。在这种情况下，金属片可以由铝等形成，但是本发明的实施例不限于此。

另外，片15是磁性物质并且可以是磁性片以补充壳体11的功能。

片15可以以粘合片或粘合带的形式形成，并且可以通过在壳体11的表面上涂覆粘合剂或具有粘合力的树脂来形成。在这种情况下，粘合剂或树脂可以包含金属粉末或铁氧体粉末。

同时，提供根据本发明的实施例的片15这一组分以补充壳体的磁性功能，如果必要可以省略片15。

就此而言，当壳体11由磁性物质形成时，壳体11的厚度可以相当于磁性物质的厚度，使得可以厚地形成磁性物质。

通常，在无线充电装置中，当厚地形成磁性片或磁性层时，无线充电效率增加。因此，在根据本发明实施例的无线充电装置100的情况下，可以减小整体厚度并且可以增加无线充电效率。

线圈图案113以图案的形式形成在壳体11的外表面上。

与壳体11分开地制造根据本发明的实施例的线圈图案113，因此线圈图案113附到壳体11上或从壳体11分离，当图案直接形成在壳体11上时，线圈图案113与壳体11一体地制造。

作为在壳体11中形成线圈图案113的方法，可以使用溅射工艺、丝网印刷工艺、金属箔转印工艺、凹版印刷工艺等，但是本发明的实施例不限于此。

这里，在使用诸如丝网印刷等的方法的情况下，可以通过首先在壳体11的外表面上形成具有线圈图案113形状的槽，用导电胶等填充所述槽，固化导电胶来形成线圈图案113。因此，在这种情况下，线圈图案113可以具有线圈图案113填充在形成在壳体11中的槽中的形式。

同时，在附图中，通过示例的方式示出了线圈图案113通常具有方形螺旋形状的情况，但是本发明的实施例不限于此。因此，线圈图案113可以具有诸如圆形或多边形螺旋形状的各种形状。

另外，线圈图案113的外表面可以设置有具有与壳体11的颜色相同颜色的绝缘膜(未示出)以保护线圈图案113。在这种情况下，线圈图案113可以示出为具有与壳体11的颜色具有相同的颜色，以显著减少线圈图案113和壳体11之间的差异意识。

另外，如果必要，线圈图案113的外部可以设置有附着到壳体11以覆盖全部的线圈图案113的绝缘保护层(例如，树脂绝缘层(未示出))，由此保护线圈图案113不受外部影响。即使在这种情况下，绝缘保护层可以具有与壳体11的颜色相同的颜色。然而，本发明的实施例不限于此。

线圈图案113可以电连接到接触焊盘119。

接触焊盘119设置在壳体11的内表面上以将线圈图案113和电池12电连接。接触焊盘119分别电连接到线圈图案113的两端。为了这个目的，可以设置至少两个接触焊盘119，壳体11可以设置有通孔117以将线圈图案113与接触焊盘119连接。

接触焊盘119可以以焊盘的形式形成，如果必要，接触焊盘119可以以具有弹性的引脚的形式形成。

另外，尽管未示出，根据本发明的实施例的非接触电力接收装置100还可以包括用于将接触焊盘119与电池(图2的12)电连接以将线圈图案113产生的电力提供给电池12的连接构件(未示出)。

作为连接构件，可以使用导电布线，还可以使用具有形成在其中的布线图案的薄膜电路板(例如，柔性板)。

如上所阐述，根据本发明实施例的无线充电装置不使用布线形状的线圈，而使用直接设置在壳体上的线圈图案，由此使无线充电装置或者包括该无线充电装置的电子设备的厚度变薄。

另外，根据本发明的实施例的无线充电装置不单独地包括如现有技术中的磁性片，而是将壳体用作磁性片。因此，厚度可以减少与现有技术的磁性片和用于结合磁性片的粘合片的厚度等同的量，因此降低了制造成本。

另外，根据本发明的实施例，在无线充电装置中，由磁性物质形成壳体，由此允许了磁性物质的厚度的增加。因此，可以增加无线充电效率。

如上所述，无线充电装置和包括该无线充电装置的电子设备不限于上述的实施例，并且本领域技术人员可以在本发明的技术精神的范围内对其作出各种修改。

根据本发明的实施例的便携式设备配置为与上述的实施例的便携式设备相似，不同之处仅在于壳体的结构和无线充电装置。因此，省略与上述实施例的配置相同的配置的详细描述，将仅详细描述两者之间具有差异的配置。

参照图5，在根据本发明的实施例的电子设备中，壳体11可以包括第一壳体11a和第二壳体11b。

第一壳体11a是常规的壳体并且可以是由根据现有技术的树脂材料形成的壳体。

第一壳体11a具有与第二壳体11b结合的容纳区域S。这里，容纳区域S可以形成为具有通孔的形状。

第二壳体11b与第一壳体11a的容纳区域S结合。因此，通过将第二壳体11b结合到第一壳体11a完成单个的壳体11。

第二壳体11b可以由根据上述实施例的其中混合有磁性粉末的材料形成。另外，第二壳体11b的外表面可以设置有线圈图案113。

即，在根据本发明的实施例的便携式设备中，并非全部的壳体由其中混合有磁性粉末的材料形成，仅壳体11的其中形成有线圈图案113的部分由其中混合有磁性粉末的材料形成。

因此，可以显著地减少设置在不必要的部分中的磁性粉末的量，使得可以降低制造成本。

可以通过粘合构件(未示出)等将第一壳体11a和第二壳体11b一体地结合。然而，本发明的实施例不限于此。例如，可以使用下面的各种方法，诸如，通过滑动联轴节的方法、插入的方法等将第二壳体11b结合到第一壳体11a的方法；通过首先制造第二壳体11b，然后将第二壳体11b设置在模具中而在制造第一壳体11a时一体地形成第二壳体11b和第一壳体11a的方法等。

同时，本发明以示例的方式描述了将上述实施例应用到便携式设备的无线充电装置中的非接触电力接收装置中的情形，但是如果必要，上述的实施例可以应用到充电设备的非接触电力发送装置中，因此可以不同地应用。

另外，本发明以示例的方式描述了将上述的实施例应用到无线充电装置，但并不限于此，还可以应用到没有充电设备的包括线圈和壳体的电子设备。

如上所阐述，根据本发明的实施例的无线充电装置不使用布线形状的线圈，而使用直接设置在壳体上的线圈图案，由此使无线充电装置或者包括该无线充电装置的电子设备的厚度减小。

另外，根据本发明的实施例的无线充电装置不单独地包括如现有技术中的磁性片，而是将壳体用作磁性片。因此，无线充电装置的厚度可以减少与现有技术的磁性片和用于结合磁性片的粘合片的厚度等同的量，可以降低相同量的制造成本。

尽管结合实施例描述并示出了本发明，但是对本领域技术人员来讲将明显的是，在不脱离如权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出修改和变化。

Claims

1.一种无线充电装置，所述无线充电装置包括：

壳体，形成产品的外部，并包含磁性粉末；以及

线圈图案，形成在壳体的外表面上。

2.根据权利要求1所述的无线充电装置，其中，线圈图案通过溅射方法、丝网印刷方法、金属箔转印方法和凹版印刷方法中的一种形成在壳体上。

3.根据权利要求1所述的无线充电装置，其中，通过填充在壳体的外表面中形成的图案形状的槽来形成线圈图案。

4.根据权利要求1所述的无线充电装置，其中，包含在壳体中的磁性粉末是金属磁性薄片或铁氧体粉末。

5.根据权利要求1所述的无线充电装置，其中，包含在壳体中的磁性粉末是具有薄片形状的金属软磁性粉末。

6.根据权利要求1所述的无线充电装置，其中，包含在壳体中的磁性粉末包括基于FeCrSiAl的耐腐蚀钢、FeSi硅钢、磁性不锈钢、FeCuNbSiB纳米晶合金和基于FeSiAl的铝硅铁粉中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的无线充电装置，所述无线充电装置还包括形成在壳体的内表面上并电连接到线圈图案的接触焊盘。

8.根据权利要求1所述的无线充电装置，其中，壳体包括：

第一壳体，由树脂材料形成并具有容纳空间；以及

第二壳体，结合到第一壳体，包括磁性粉末并具有形成在其外表面上的线圈图案。

9.根据权利要求1所述的无线充电装置，所述无线充电装置还包括设置在壳体的内表面上并补充壳体的磁性的磁性片。

10.根据权利要求1所述的无线充电装置，所述无线充电装置还包括设置在壳体的内表面上并屏蔽电磁波和漏通量的金属片。

11.根据权利要求1所述的无线充电装置，所述无线充电装置还包括涂覆到线圈图案的外表面并且形成为具有与壳体的颜色相同颜色的绝缘膜。

12.根据权利要求1所述的无线充电装置，所述无线充电装置还包括具有与壳体的颜色相同颜色并附着到壳体以完全覆盖线圈图案的绝缘保护层。

13.一种电子设备，所述电子设备包括：

如权利要求1所述的无线充电装置；以及

电池，电连接到无线充电装置的线圈图案以存储感应到图案线圈的电压。

14.一种电子设备，所述电子设备包括：

如权利要求1所述的无线充电装置；以及

电压转换单元，将从外部引入的电力提供给无线充电装置的线圈图案。