CN105530025A - 线圈结构以及包括该线圈结构的无线电力接收装置 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种线圈结构以及该线圈结构的无线电力接收装置，所述线圈结构包括：第一线圈，被配置为发送或接收具有第一频率的第一信号；第二线圈，被配置为发送或接收具有第二频率的第二信号；所述第二线圈设置于所述第一线圈的外侧，并且所述第二频率与所述第一频率的比例至少为1.3:1。

Description

线圈结构以及包括该线圈结构的无线电力接收装置
本申请要求于2014年10月14日提交到韩国知识产权局的第10-2014-0138595号韩国专利申请，于2014年11月7日提交到韩国知识产权局的第10-2014-0154800号韩国专利申请，以及于2014年12月22日提交到韩国知识产权局的第10-2014-0186336号韩国专利申请的优先权，所述韩国专利申请的全部公开通过引用全部合并于此。
技术领域
本申请涉及线圈结构以及包括该线圈结构的无线电力接收装置。
背景技术
随着无线技术的发展，已实现了从传输数据到传输电力的多种无线功能已经。
对于传输数据和传输电力两者，线圈均被使用。就这一点而言，使用一对线圈之间感应的磁场来无线提供电力或者传输数据。
同时，除了用于无线传输电力的线圈之外，应用了无线电力传输技术的移动终端还可使用额外的线圈。因此，在单个移动终端中，可能使用多个线圈，这可能导致线圈之间相互干扰的发生以及使需要用于设置多个线圈的空间量增加的问题。
发明内容
提供本发明内容来以简化的形式介绍选用的构思，所述构思在以下的具体实施方式中进一步描述。本发明内容既不意图确定权利要求的主题的关键特征或必要特征，也不意图用作帮助确定权利要求的主题的范围。
在一个总体的方面，一种线圈结构，包括：第一线圈，被配置为发送或接收具有第一频率的第一信号；第二线圈，被配置为发送或接收具有第二频率的第二信号，其中，所述第二线圈设置于所述第一线圈的外侧，所述第二频率与所述第一频率的比例至少为1.3:1。
所述第一线圈可以为电力接收线圈，所述电力接收线圈被配置为操作于100kHz至275kHz的频带中的频率；所述第二线圈为无线通信线圈，所述无线通信线圈被配置为操作于60kHz至80kHz的频带中的频率。
所述第一线圈可包括多个绕组；并且所述第一线圈的最外侧绕组的曲率半径可大于所述第一线圈的最内侧绕组的曲率半径。
所述第一线圈可与所述第二线圈隔开2mm至6mm的距离。
所述第一线圈的绕组的数量可多于所述第二线圈的绕组的数量。
所述第一线圈可具有10至14圈绕组；所述第二线圈可具有7至9圈绕组；并且所述第一线圈与所述第二线圈的每个绕组之间的距离可以为0.05mm至2mm。
所述第一线圈可具有长度为27mm至50mm的第一轴，并具有长度为27mm至100mm的第二轴；所述第二线圈可具有长度为36mm至60mm的第一轴，并具有长度为36mm至120mm的第二轴。
所述第一线圈可具有7.5μH至9.5μH的电感；所述第二线圈可具有10μH至12μH的电感。
所述第一线圈可具有0.55mm至0.7mm的线宽度；所述第二线圈可具有0.2mm至0.5mm的线宽度。
所述线圈结构还可包括设置于所述第一线圈和所述第二线圈外侧的第三线圈；并且所述第三线圈可被配置为支持近场通信(NFC)方案中的无线通信。
在另一个总体的方面，一种无线电力接收装置，包括：第一线圈，被配置为操作为电力接收线圈和无线通信线圈，所述第一线圈被配置作为电力接收线圈接收具有第一频率的信号，以及作为无线通信线圈发送或接收具有第二频率的信号；第二线圈，被配置为发送或接收具有第三频率的信号，所述第三频率与所述第一频率和所述第二频率不同；其中，所述第二线圈的至少一部分设置于所述第一线圈的外侧。
所述无线电力接收装置还可包括：电力接收单元，被配置为使用所述第一线圈无线接收电力；无线通信单元，被配置为使用所述第一线圈无线发送或接收数据；切换器，被配置为选择性地将所述第一线圈连接至所述电力接收单元以使所述电力接收单元能够使用所述第一线圈无线接收电力，以及选择性地将所述第一线圈连接至所述无线通信单元以使所述无线通信单元能够使用所述第一线圈无线发送或接收数据。
所述切换器还可被配置为将所述第一线圈连接至电力接收单元作为默认设置。
所述无线电力接收装置还可包括：驱动电路，连接至所述第一线圈；电力接收单元；无线通信单元；切换器，被配置为选择性地将所述驱动电路连接至所述电力接收单元以使所述电力接收单元能够使用所述驱动电路和所述第一线圈无线接收电力，以及选择性地将所述驱动电路连接至所述无线通信单元以使所述无线通信单元能够使用所述驱动电路和所述第一线圈无线发送或接收数据。
所述第二线圈可具有与所述第一线圈相同的尺寸；所述第一线圈的中心与所述第二线圈的中心之间的距离可以至少为所述第一线圈的高度的60％。
所述第一线圈可被配置为作为所述电力接收线圈操作于100kHz至275kHz的频带中的频率；所述第二线圈可以为无线通信线圈，所述无线通信线圈被配置为操作于60kHz至80kHz的频带中的频率。
通过以下的具体实施方式、附图以及权利要求，其他特征和方面将是清楚的。
附图说明
图1是示出移动终端无线充电的示例的立体图。
图2是示出通过移动终端无线传输数据的示例的立体图。
图3是示出无线电力接收装置的示例的视图。
图4是示出无线电力接收装置的另一个示例的视图。
图5至图13C是示出线圈结构的示例的视图。
图14A至14D是示出具有相同尺寸的电力接收线圈和重叠不同程度的无线通信线圈示例的视图。
图15是示出根据图14A至14D的重叠的程度的传输效率的示例的曲线图。
图16是示出在电力接收线圈和无线通信线圈完全相互重叠的情况下(如图14A所示)，电力接收线圈和无线通信线圈的传输效率随频率变化的示例的曲线图。
图17A至17D是示出具有不同尺寸的电力接收线圈和重叠不同程度的无线通信线圈的示例的视图。
图18是示出根据图17A至17D的重叠的程度的传输效率的示例的曲线图。
图19是示出在电力接收线圈和无线通信线圈完全相互重叠的情况下(如图17A所示)，电力接收线圈和无线通信线圈的传输效率随频率变化的示例的曲线图。
图20A至20C是示出电力接收线圈和无线通信线圈之间的距离的示例的视图。
图21至23是示出图20A至20C的示例的传输效率的相对程度随频率变化的示例的曲线图。
图24是示出移动终端的后盖的示例的立体图。
图25是如图24所示的移动终端的后盖的分解立体图。
图26是示出移动终端的示例的立体图。
图27是在图26中示出的移动终端的分解立体图。
在全部附图和具体实施方式中，相同的标号指示相同的部件。为了清楚、说明和方便，附图可不按比例绘制，并且可夸大附图中的元件的相对的尺寸、比例以及描绘。
具体实施方式
提供以下的具体实施方式来帮助读者增加对这里描述的方法、装置和/或系统的全面理解。然而，对这里描述的方法、装置和/或系统的多种变化、修改和等同物对于本领域普通技术人员将是显而易见的。这里描述的操作的顺序仅是示例，并且不限于这里提出的操作顺序，除了必须以特定顺序出现的操作之外，还可被改变为本领域普通技术人员显而易见的形式。此外，本领域普通技术人员已知的功能和结构的描述可被省略，以增加清楚性和简洁性。
这里描述的特征可以以不同的形式实施，并且不应被解释为局限于这里描述的示例。而是，这里描述的示例已经被提供，从而使得本公开彻底和完整，并将本公开的全部范围传达给本领域普通技术人员。
图1是示出移动终端无线充电的示例的立体图。
在图1示出的示例中，无线电力接收装置100无线接收由无线电力发送装置200发送的电力并将接收的电力提供至移动终端10。
无线电力接收装置100使用电力接收线圈110以非接触的方式从无线电力发送装置200无线接收电力。电力接收线圈110与无线电力发送装置200的发送线圈210谐振并无线接收电力。
无线电力发送装置200和无线电力接收装置100不限于使用特定的无线充电标准。例如，无线电力发送装置200和无线电力接收装置100可使用诸如A4WP标准的无线充电标准(使用单独的局域无线通信)来操作。可选地，无线电力发送装置200和无线电力接收装置100可使用诸如WPC和PMA标准的无线充电标准(不使用单独的局域无线通信)来操作。
图2是示出通过移动终端无线传输数据的示例的立体图。
在图2示出的示例中，移动终端10的无线电力接收装置100使用无线通信线圈120以非接触的方式将数据(例如与卡信息对应的数据等)传输至无线通信装置300。
在一个示例中，无线通信装置300是磁卡读写器(reader)。所述磁卡读写器根据磁识别方案获取卡信息。
在通用磁卡的情况下，磁卡的磁条磁耦合至包括在无线通信设备300中的线圈310，并且，磁卡读写器利用磁交互从磁条获取卡信息。
因此，磁卡读写器包括磁耦合启用线圈310，并且，在这个示例中，无线电力接收装置100的无线通信线圈120磁耦合至磁卡读写器的线圈310以传输数据。
例如，无线电力接收装置100的无线通信线圈120通过与磁卡读写器的线圈310磁耦合来传输数据。为此，无线电力接收装置100通过使用无线通信线圈120顺序地发送与数据对应的无线通信信号来向磁卡读写器传输数据。
在另一个示例中，无线通信装置300支持预定的标准用以使用局域通信来无线接收数据。例如，无线通信装置300和无线电力接收装置100的无线通信线圈120使用局域通信标准(例如近场通信(NFC)标准或本领域普通技术人员已知的任意其他无线通信标准)来无线发送和接收信息。
尽管图1和图2示出了电力接收线圈110设置于无线通信线圈120内的示例，但这仅是说明性的。在下文中，将更详细地描述电力接收线圈110和无线通信线圈120的各个示例。
图3是示出无线电力接收装置100的示例的视图。
参照图1至图3，无线电力接收装置100包括电力接收线圈110、电力接收单元130、无线通信线圈120以及无线通信单元140。
电力接收线圈110磁耦合至无线电力发送装置200来无线接收电力。
电力接收单元130从电力接收线圈110接收电力。
无线通信线圈120与无线通信装置300的通信线圈连接来执行无线通信。
无线通信单元140从无线通信线圈120接收数据以及向无线通信线圈120发送数据。
在一个示例中，无线通信线圈120与接收线圈310连接以读取存储于磁卡的磁条上的数据。例如，无线通信线圈120操作于第一频率，其中，第一频率接近磁读写器的接收线圈310的第二频率。例如，无线通信线圈120操作于60kHZ至80kHZ的频带中。
在一个示例中，无线通信单元140通过磁耦合至磁读写器的接收线圈来控制数据的传输。如上所述，磁读写器包括磁耦合至磁卡的磁条的接收线圈310，并且，当磁条靠近接收线圈310时，磁条上记录的数据通过磁耦合而被提供给接收线圈310。因此，无线通信单元140执行顺序传输存储于磁卡的磁条上的信息(例如卡信息)的控制。因此，如所述的，磁读写器通过读取磁卡来接收顺序传输的信息。
图4是示出无线电力接收装置100的另一个示例的视图。
图4示出的示例示出了包括多个电力接收线圈110和111以及多个无线通信线圈120和121的无线电力接收装置100。
多个电力接收线圈110和111可使用相同的无线电力通信标准或者可使用不同的无线电力通信标准。
多个无线通信线圈120和121使用不同的无线通信标准。
尽管图4示出的示例示出了包括两个电力接收线圈110和111以及两个无线通信线圈120和121的示例，但这仅是说明性的。因此，电力接收线圈(110、111)以及无线通信线圈(120、121)中的至少一种可设置为单独的线圈。可选地，电力接收线圈(110、111)以及无线通信线圈(120、121)中的至少一个可设置为三个或更多个线圈。
图5至图13C是示出线圈结构的示例的视图，其中，线圈结构由电力接收线圈和无线通信线圈构成。
图5示出了电力接收线圈110和无线通信线圈120处于相互分离的状态。图5中示出的示例可应用于电力接收线圈110和无线通信线圈120相互影响的情况。例如，在电力接收线圈110和无线通信线圈120操作于相似的频带的情况下，为了防止电力接收线圈110和无线通信线圈120之间的干扰，应用图5中的将两个线圈相互分离的结构。
图6示出了电力接收线圈110和无线通信线圈120至少一部分相互重叠的示例。图6示出的示例可应用于电力接收线圈110和无线通信线圈120的相互影响的程度相对较低的情况，并且电力接收线圈110和无线通信线圈120的重叠区域的尺寸可根据电力接收线圈110和无线通信线圈120之间的影响而改变。
图7示出了电力接收线圈110和无线通信线圈120中的一个线圈设置于另一个线圈中的示例。图7中示出的示例可应用于电力接收线圈110和无线通信线圈120之间的影响弱的情况。
图5至图7中示出的线圈结构可根据电力接收线圈110和无线通信线圈120的操作频率或者电力接收线圈110和无线通信线圈120重叠的程度来选择性地使用。其描述将在以下参照图14A至图19详细地提供。
图5至图7示出了一个电力接收线圈110和一个无线通信线圈120。
在一个示例中，电力接收线圈110根据操作于100kHz至275kHz的频带中的频率的电力接收模式来操作。例如，电力接收线圈110根据操作于100kHZ至205kHz的频带中的WPC标准以及操作于235kHz至275kHz的频带中的PMA标准中的一种或两者来操作。例如，电力接收线圈110可根据WPC标准、PMA标准来操作，或者以同时满足WPC标准和PMA标准的双重模式操作。
在一个示例中，无线通信线圈120根据NFC标准操作于13.56MHz。
在另一个示例中，无线通信线圈120操作于60kHz至80kHz的频带中的频率，并且如同参照图3示出的以上示例，无线通信线圈120向磁卡读写器传输预定数据。
在以上描述的示例中，电力接收线圈110操作于100kHz至275kHz的频带中，并且无线通信线圈120根据NFC标准操作于13.56MHz或者操作于60kHz至80kHz的频带中的频率。
在一个示例中，电力接收线圈110用于无线通信和电力接收。
例如，无线通信线圈120根据NFC标准操作于13.56MHz。同时，电力接收线圈110用于100kHz至275kHz的频带中的电力接收，并且也可用于60kHz至80kHz的频带中的数据传输。这使得使用单个线圈执行两个功能成为可能，因为用于接收电力的频率和用于传输数据的另一个频率相互接近。
在以上描述的示例中，电力接收线圈110选择性地连接至电力接收单元和无线通信单元中的一个。将参照图8A和图8B更详细地描述以上描述的示例。
图8A和图8B是示出无线电力接收装置的示例的视图，其中，一个线圈选择性地用于电力接收和无线通信。
参照图8A，电力接收线圈110连接至切换器(switch)114，并且切换器114选择性地将电力接收单元130和无线通信单元140中的一个连接至电力接收线圈110。因此，在电力接收单元130连接至电力接收线圈110的情况下，电力接收线圈110无线接收电力。另外，在无线通信单元140连接至电力接收线圈110的情况下，电力接收线圈110传输数据。在一个示例中，无线通信单元操作于60kHz至80kHz的频带中，并且如以上所描述的，被控制为向磁卡读写器传输预定数据。
参照图8B，电力接收线圈110连接至驱动电路115，并且驱动电路选择性地连接至电力接收单元130和无线通信单元140中的一个。因此，电力接收线圈110根据驱动电路提供的驱动信号来操作，并且，驱动电路通过切换器114选择性地连接至电力接收单元130和无线通信单元140中的一个。
在一个示例中，当电力接收线圈110操作为无线电力接收线圈和无线通信线圈时，电力接收线圈110可具有作为默认的无线电力接收线圈的功能。例如，作为默认设置，切换器114可具有将切换器114连接至电力接收单元130的状态。
在一个示例中，无线电力接收操作在连接至无线电力接收装置100的移动终端10或其他电子装置的电池放电的情况下顺利执行。因此，电力接收线圈110基本上操作为电力接收线圈，并且如果需要(例如，根据上述的切换器114的切换操作)，可操作为数据传输线圈。
图9和图10示出了提供一个电力接收线圈110和两个无线通信线圈120和121的示例。
图9示出了电力接收线圈110和无线通信线圈120和121相互分离并且第一无线通信线圈120设置于第二无线通信线圈121内的示例。
说明性的示例可应用于电力接收线圈110和第一无线通信线圈120由于电力接收线圈110与第一无线通信线圈120之间发生干扰影响并且第二无线通信线圈121与电力接收线圈110或者第一无线通信线圈120之间干扰小而相互分离的情况。
例如，电力接收线圈110操作于100kHz至275kHz的频带中，并且第一无线通信线圈120操作于60kHz至80kHz的频带中。第二无线通信线圈121操作于13.56MHz附近的频带中。
尽管没有说明，但由于第二无线通信线圈121与电力接收线圈110或第一无线通信线圈120之间的干扰量小，因此可将第二无线通信线圈121设置于电力接收线圈110内。
图10示出了电力接收线圈110和两个无线通信线圈120和121中的一个线圈设置于其他线圈内的示例。
在图10中，第一无线通信线圈120设置于第二无线通信线圈121内，并且电力接收线圈110设置于第一无线通信线圈120内。
然而，三个线圈之间的布置关系不限制于此，而可根据多种示例作出修改。例如，除了第一无线通信线圈120设置于第二无线通信线圈121内且电力接收线圈110设置于第一无线通信线圈120内的示例之外，电力接收线圈110还可设置于第二无线通信线圈121内，并且第一无线通信线圈120可设置于电力接收线圈110内。可选地，第二无线通信线圈121可设置于电力接收线圈110内，并且第一无线通信线圈120可设置于第二无线通信线圈121内。
在一个示例中，电力接收线圈110操作于100kHz至275kHz的频带中，并且第二无线通信线圈121操作于13.56MHz的频率。第一无线通信线圈120操作于60kHz至80kHz的频带中。
在一个示例中，设置在内侧的线圈的绕组的数量多于设置在外侧的线圈的绕组的数量。例如，如图10所示，由于每个线圈的厚度通过绕组的数量确定，则可确定绕组的数量，使得电力接收线圈110的绕组的数量最大，并且第一无线通信线圈120的绕组的数量大于第二无线通信线圈121的绕组的数量。
这是为了使设置在另一个线圈内的线圈具有更多数量的绕组，以便提供充足的线圈长度或电感，因为在该线圈设置在另一线圈内的情况下，该线圈的直径相对较小。
图11是图10的结构线圈的缠绕状态的示例。
如图11所示，第一无线通信线圈120设置于第二无线通信线圈121内，并且电力接收线圈110设置于第一无线通信线圈120内。
在一个示例中，三个线圈的绕组数量彼此不同。例如，内侧的第一无线通信线圈120的绕组数量大于最外侧的第二无线通信线圈121的绕组数量，并且内侧的电力接收线圈110的绕组数量大于第一无线通信线圈120的绕组数量。
在一个示例中，电力接收线圈110的最内侧绕组111和最外侧绕组112具有不同的曲率半径。如图11所示，电力接收线圈110的最内侧绕组111的曲率半径小于电力接收线圈110的最外侧绕组112的曲率半径。这是为了通过减小最内侧绕组111的曲率半径来使开放部分(即，最内侧绕组111)的内部区域更大，从而增加电力传输线圈提供的磁通可通过的区域。另外，绕组的长度可通过增加最外侧绕组112的曲率半径来调整。例如，不同于示出的示例，在电力接收线圈110的最外侧绕组112的曲率半径与最内侧绕组111的曲率半径相同的情况下，电力接收线圈110的全部长度将会长于示出的示例。由于线圈的长度除了影响电感值之外，还影响电阻值，优点在于通过减小线圈的长度来降低电阻值。因此，电力接收线圈110的长度可通过调整电力接收线圈110的最外侧绕组112的曲率半径来调整。
图12是图10的形成为多层的线圈结构的示例的视图。
如图12所示，提供了多个图10的线圈结构1210和1220，并且所述多个线圈结构1210和1220可相互串联连接或相互并联连接。
如上所述，由于线圈的长度影响电阻值以及电感值，因此可考虑上述影响使线圈结构相互串联连接或相互并联连接。
在一个示例中，第一电力接收线圈和至少一个第一无线通信线圈形成在第一基底的一个表面上，并且第二电力接收线圈和至少一个第二无线通信线圈形成在第二基底的一个表面(或第一基底的其他表面)上。第一电力接收线圈和第二电力接收线圈可相互并联连接。这是为了减小通过线圈长度确定的电阻值同时提供需要的电感值。由于这样能够获得更强的磁耦合，从而提高了无线充电效率。
图13A至图13C示出了包括三个或更多个线圈的多种线圈结构的示例。
如图13A至图13C的示例所示的，电力接收线圈和无线通信线圈可构成多种线圈结构。
在上文中，已参照图5至图13C描述了根据本公开的多种线圈结构。在下文中，将参照图14A至图19更详细地描述多种线圈结构。
图14A至图14D是示出具有相同的尺寸的电力接收线圈110和重叠程度不同的无线通信线圈120的示例的视图，图15是示出根据图14A至14D的重叠的程度的传输效率的示例的曲线图。
图14A至图15示出了电力接收线圈110和无线通信线圈120具有相同的尺寸(例如，宽度为32.5mm，高度为35mm)的情况。因此，电力接收线圈110和无线通信线圈120的所需电感值具有近似的值。
然而，尽管示出的示例示出了电力接收线圈110和无线通信线圈120具有相同的厚度的情况，但这仅是说明性的。在多个示例中，电力接收线圈110和无线通信线圈120的至少一部分可具有不同的厚度值、绕组数量、电感值以及其他特性。
在一个示例中，电力接收线圈110操作于100kHz至275kHz的频带中。例如，电力接收线圈110根据操作于100kHZ至205kHz的频带中的WPC标准以及操作于235kHz至275kHz的频带中的PMA标准操作。
在一个示例中，无线通信线圈120操作于60kHz至80kHz的频带中。由于无线通信线圈120的操作频率与电力接收线圈110的操作频率邻近，则会根据电力接收线圈110和无线通信线圈120重叠的区域的尺寸而发生干扰。
图15在Y轴上将上述干扰描述为传输效率的相对程度。由于传输效率的相对程度S表示在频率分配上的输入电压与输出电压的比例，则以下描述的传输效率的相对程度S与电力接收线圈110和无线通信线圈120之间的传输效率相关。此外，图15的X轴表示电力接收线圈110的中心P1与无线通信线圈120的中心P2之间的距离。例如，“中心”表示两个中心P1和P2重合的情况，百分比值是两个中心P1和P2的距离d(例如，图14B至图14D中的距离d1、d2、和d3)与线圈的高度的比值。
如图15所示，在电力接收线圈110的中心和无线通信线圈120的中心之间的距离大约是线圈的高度的60％的情况下，即，在重叠的区域大约或少于40％的情况下，可看出传输效率的相对程度具有0.1或少于0.1的值。此外，即使在电力接收线圈110的中心和无线通信线圈120的中心之间的距离超过线圈的高度的60％的情况下，可看出传输效率的相对程度具有与上述值近似的值。因此，两个线圈相互隔开使得两个线圈中心的距离为线圈高度的60％或更多的情况可被视为具有以下含义：两个线圈之间的干扰减少到充分小。
因此，由于操作于大约70kHz的频带中的频率的无线通信线圈120与操作于100kHz至275kHz的频带中的频率的电力接收线圈110在相互之间的重叠区域为40％或更少的情况下具有充分小的相对干扰，因此无线通信线圈120和电力接收线圈110具有相互之间的重叠区域为40％或更少的结构，以使无线通信线圈120和电力接收线圈110有效地相互隔离。
图16是示出在电力接收线圈110和无线通信线圈120完全相互重叠的情况下(如图14A所示)，电力接收线圈和无线通信线圈120的传输效率随频率变化的示例的曲线图。
图16示出了在电力接收线圈110和无线通信线圈120具有相同的尺寸(如图14A至14D所示)的情况下传输效率的相对程度随频率变化。在图16的示例中，电力接收线圈110操作于100kHz至275kHz的频带中的频率并且无线通信线圈120操作于接近70kHz的频率中，并且图16示出了电力接收线圈110和无线通信线圈120之间的传输效率随着电力接收线圈110的频率改变。
如图16所示，在操作频率是两倍的情况下，可看出传输效率大约是相比于操作频率相同的情况下的0.45倍，并且在操作频率是六倍的情况下，可看出传输效率下降至相比于操作频率相同的情况下的0.05倍或更少。即使在操作频率是六倍或更多的情况下，可看出传输效率具有近似于传输效率是0.05倍的情况下的值。
因此，在具有相同尺寸的电力接收线圈110和无线通信线圈120具有六倍或更多倍的不同于彼此的操作频率的情况下，由于相互之间的干扰的影响小，因此可使用多种线圈结构。然而，在电力接收线圈110和无线通信线圈120具有六倍或少于六倍的不同于彼此的操作频率的情况下，电力接收线圈110和无线通信线圈120应具有仅其一部分区域重叠(例如，仅有40％或更少的区域重叠)或电力接收线圈110和无线通信线圈120相互分离的结构。
图17A至17D是示出具有不同尺寸的电力接收线圈110和无线通信线圈120重叠不同程度的示例的视图。
尽管示出的示例示出了电力接收线圈110和无线通信线圈120具有相同的厚度的情况，但这仅是说明性的。在多种示例中，电力接收线圈110和无线通信线圈120的至少一部分可具有不同的厚度值、绕组数量、电感值以及其他特性。
在一个示例中，无线通信线圈120的第一轴(示例中描述的水平轴)的长度是36mm至60mm，其第二轴(示例中描述的垂直轴)的长度是36mm至120mm。例如，第二轴可具有第一轴的长度的一倍至两倍的长度。
在一个示例中，电力接收线圈110的第一轴(示例中描述的水平轴)的长度是27mm至50mm，其第二轴(示例中描述的垂直轴)的长度是27mm至100mm。类似地，第二轴可具有第一轴的长度的一倍至两倍的长度。
在应用上述两个示例的情况下，电力接收线圈110和无线通信线圈120的第一轴的比值可以是最小0.45至最大1.38。此外，电力接收线圈110和无线通信线圈120的第二轴的比值可以是最小0.225至最大2.7。
在一个示例中，电力接收线圈110和无线通信线圈120之间的距离最小可以是2mm。
在一个示例中，电力接收线圈110可具有10至14圈绕组，无线通信线圈120可具有7至9圈绕组。绕组之间的间隔可以是0.05至2mm。
在一个示例中，电力接收线圈110可具有7.5μH至9.5μH的电感值，无线通信线圈120可具有10μH至12μH的电感值。电力接收线圈110可同时支持WPC和PMA。
在一个示例中，电力接收线圈110的线圈的线宽度可比无线通信线圈120的线圈的线宽度粗。例如，电力接收线圈110可具有0.55mm至0.7mm的线宽度，无线通信线圈120可具有0.2mm至0.5mm的线宽度。例如，电力接收线圈110可具有较宽的线宽度以更好地接收电力。
在一个示例中，电力接收线圈110的绕组之间的间隔可比无线通信线圈120的绕组之间的间隔更窄。例如，电力接收线圈110的多个绕组之间的间隔可以是0.1mm至0.15mm，无线通信线圈120的多个绕组之间的间隔可以是0.15mm或更大。在一个示例中，电力接收线圈110的绕组密度可以比无线通信线圈120的绕组密度密集。因此，在考虑包括绕组和绕组之间的间隔的整体面积时，尽管电力接收线圈110和无线通信线圈120可具有相同的整体面积，但电力接收线圈110的绕组数量可大于无线通信线圈120的绕组数量。
图18是示出根据图17A至17D的重叠的程度的传输效率的示例的曲线图。
图18的曲线图示出了无线通信线圈120具有宽度为41.8mm和高度为51.8mm的尺寸以及电力接收线圈110具有宽度为30mm和高度为40mm的尺寸的示例。此外，电力接收线圈110操作于100kHz至205kHz的频带中，无线通信线圈120操作于接近70kHz的频率。
如图18所示，在电力接收线圈110的中心与无线通信线圈120的中心之间的距离等于线圈的高度的60％的情况下，例如，在重叠区域约为40％或更少的情况下，可看出传输效率的相对程度具有大约为10％的值。
因此，由于在重叠区域为40％或更少的情况下，无线通信线圈120和电力接收线圈110具有充分低的相对干扰的程度，因此无线通信线圈120和电力接收线圈110应具有相互重叠为40％或更少的结构，以使得无线通信线圈120和电力接收线圈110有效地相互隔离。
图19是示出在电力接收线圈和无线通信线圈完全相互重叠的情况下(如图17A所示)，电力接收线圈和无线通信线圈的传输效率随频率变化的示例的曲线图。
图19示出了随频率变化的传输效率的相对程度。在图19中，电力接收线圈110操作于100kHz至205kHz的频带中，无线通信线圈120操作于接近70kHz的频率，并且图19示出了电力接收线圈110和无线通信线圈120之间的传输效率随电力接收线圈110的频率变化的示例。
如图19所示，在无线通信线圈120的频率与电力接收线圈110的频率的比例为1.3:1的情况下，传输效率的相对程度S21大约为26％(标号1810)。26％的传输效率的相对程度对应于大约-6dB。
例如，在无线通信线圈120的频率等于电力接收线圈110的频率的1.3倍或更多倍的情况下，由于传输效率的相对程度具有-6dB或更少的值，因此可实现因两个线圈干扰而产生的影响低的状态，即，好的状态。因此，如上所述的具有1.3倍或更多倍的差异的操作频率可被认为具有好的干扰阈值的含义。
在一个示例中，在无线通信线圈120的频率等于电力接收线圈110的频率的1.3倍或更多倍的情况下，无线电力接收装置可使用电力接收线圈110和无线通信线圈120相互分离和隔开(例如图5至图9中的示例)的结构，以及电力接收线圈110设置于无线通信线圈120内侧(例如，图7和图10的示例)的线圈结构。
在一个示例中，在无线通信线圈120的操作频率小于电力接收线圈110的操作频率的1.3倍的情况下，无线电力接收装置应使用电力接收线圈110和无线通信线圈120相互分离和隔开(例如图5至图9中的示例)的线圈结构。
图20A至20C是示出电力接收线圈和无线通信线圈之间的距离的示例的视图，图21至23是示出针对图20A至20C的示例的传输效率的相对程度随频率变化的曲线图。
图20A示出了电力接收线圈110与无线通信线圈120之间的距离d1为2mm的示例，图20B示出了电力接收线圈110与无线通信线圈120之间的距离d2为4mm的示例，图20C示出了电力接收线圈110与无线通信线圈120之间的距离d3为6mm的示例。
图21是示出图20A的传输效率的相对程度随频率变化的曲线图，图22是示出图20B的传输效率的相对程度随频率变化的曲线图，图23是示出图20C的传输效率的相对程度随频率变化的曲线图。
由图21至图23大体上示出的，在无线通信线圈120的频率与电力接收线圈110的频率的比例是1.3：1的情况下，可看出传输效率的相对程度S21是26％至28％。如上所示，由于26％的传输效率的相对程度对应于大约-6dB，因此这个值可被认为具有低干扰的含义。
因此，即使在电力接收线圈110与无线通信线圈120之间的距离为2mm至6mm的情况下，如果无线通信线圈120的频率与电力接收线圈110的频率的比例为1.3：1或更大，则电力接收线圈110与无线通信线圈120之间的相互干扰也可能低。作为结果，可看出一个线圈可设置于另一个线圈内或者两个线圈可被设置为使得仅其至少一部分相互重叠，而不用将两个线圈相互分离。
在上文中，已经参照图1至图23描述了多种线圈结构或无线电力接收装置。
在下文中，将参照图24至图27描述应用了以上描述的多种线圈结构或无线电力接收装置的示例。
图24是示出移动终端的后盖的示例的立体图，图25是图24中示出的移动终端的后盖的分解立体图。图24和图25描述了应用了线圈结构或无线电力接收设备的移动终端的后盖的示例。
参照图24和图25，移动终端的后盖11可连接至移动终端10。移动终端的外壳11包括线圈结构或无线电力接收装置。
在一个示例中，移动终端的后盖11包括覆盖壳体11、线圈结构102以及磁片103。在一个示例中，移动终端的后盖11还可包括粘合片101和散热片104的任意一者或两者。
线圈结构102固定于覆盖壳体的内表面。例如，粘合片101可将线圈结构102固定于覆盖壳体的内表面。
可将以上参照图5至图13C描述的多种线圈结构应用为线圈结构102。
在一个示例中，线圈结构102包括被配置为发送或接收具有第一频率的第一信号的第一线圈以及被配置为发送或接收具有第二频率的第二信号的第二线圈。第二线圈设置于第一线圈的内侧或外侧，并且第二频率与第一频率的比例是1.3:1或更大。
在一个示例中，线圈结构102包括操作于60kHz至80kHz的频带中的频率的第一无线通信线圈，以及与第一无线通信线圈分离并且支持在NFC方案中的无线通信的第二无线通信线圈。
在另一个示例中，线圈结构102包括操作于60kHz至80kHz的频带中的频率的第一无线通信线圈、与第一无线通信线圈分离并且支持在NFC方案中的无线通信的第二无线通信线圈以及设置于第一无线通信线圈内侧并且操作于100kHz至275kHz的频带中的频率的电力接收线圈。
在一个示例中，磁片103设置在固定的线圈102的上表面。磁片103允许磁通顺利地感应进线圈结构102。
在一个示例中，散热片104设置在磁片103的上表面来提供散热功能。
尽管没有示出，但移动终端的后盖11还可包括预定的电力接收单元(例如用于电力接收的控制IC)以用于无线接收电力。电力接收单元电连接至线圈结构102的多个线圈的至少一个，以接收由外部电源无线提供的电力。
图26是示出移动终端的示例的立体图。图27是如图26所示的移动终端的分解立体图。图26和图27描述了应用了线圈结构和无线电力接收装置的移动终端的一个示例。
参照图26和图27，移动终端10包括线圈结构或者无线电力接收装置100。
移动终端10包括后壳12、设置在后壳上的线圈结构102以及机身部分14。
机身部分14连接至后壳12以构成移动终端10。机身部分14包括多种机械或电气组件用以执行移动终端10的功能，并且这种应用不特定限制于移动终端10的机身部分14。
线圈结构102电连接至移动终端的电池13。例如，线圈结构102包括多个线圈，并且多个线圈中的至少一个为无线电力接收线圈。无线电力接收线圈电连接至移动终端的电池13，并且由无线电力接收线圈无线接收的电力被提供给电池13。
线圈结构102固定于后壳12的内表面。例如，粘合片101可将线圈结构102固定于后壳12的内表面。
可将参照图5至图13描述的多种线圈结构应用为线圈结构102。
在一个示例中，线圈结构102包括被配置为发送或接收具有第一频率的第一信号的第一线圈以及被配置为发送或接收具有第二频率的第二信号的第二线圈。第二线圈设置于第一线圈的内侧或外侧，并且第二频率与第一频率的比例是1.3:1或更大。
在一个示例中，线圈结构102包括操作于60kHz至80kHz频带内的频率的第一无线通信线圈，以及与第一无线通信线圈分离并且支持NFC方案中的无线通信的第二无线通信线圈。
根据参照图24和图25描述的内容可容易地理解磁片103和散热片104。
如在上述多个示例中所阐述的，可通过调整多个线圈之间的干扰来稳定地发送或接收电力或数据。
可通过激活状态的线圈防止由未激活状态的第二线圈或者连接至第二线圈的电子电路引起的损坏。
尽管本公开包括特定示例，但在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下，在这些示例中可做出形式上和细节上的各种变化，这对于本领域普通技术人员将是显而易见的。在此描述的示例仅被认为是描述性的意义，而不是为了限制的目的。每个示例中的特征或方面的描述将被认为适合于其他示例中的相似的特征或方面。如果描述的技术按不同的顺序执行，和/或如果描述的系统中的组件、结构、装置或电路按不同方式组合和/或由其他的组件或其等效器件代替，则可得到合适的结果。因此，本公开的范围不由具体实施方式限定，而是由权利要求及其等同物限定，并且权利要求及其等同物的范围内的各种变型将被解释为包括在本公开中。

Claims (16)

1.一种线圈结构，包括：
第一线圈，被配置为发送或接收具有第一频率的第一信号；
第二线圈，被配置为发送或接收具有第二频率的第二信号，
其中，所述第二线圈设置于所述第一线圈的外侧，所述第二频率与所述第一频率的比例至少为1.3:1。
2.如权利要求1所述的线圈结构，其中，所述第一线圈为电力接收线圈，所述电力接收线圈被配置为操作于100kHz至275kHz的频带中的频率；
所述第二线圈为无线通信线圈，所述无线通信线圈被配置为操作于60kHz至80kHz的频带中的频率。
3.如权利要求1所述的线圈结构，其中，所述第一线圈包括多个绕组；所述第一线圈的最外侧绕组的曲率半径大于所述第一线圈的最内侧绕组的曲率半径。
4.如权利要求1所述的线圈结构，其中，所述第一线圈与所述第二线圈隔开2mm至6mm的距离。
5.如权利要求1所述的线圈结构，其中，所述第一线圈的绕组的数量多于所述第二线圈的绕组的数量。
6.如权利要求1所述的线圈结构，其中，所述第一线圈具有10至14圈绕组；所述第二线圈具有7至9圈绕组；所述第一线圈与所述第二线圈的每个绕组之间的距离为0.05mm至2mm。
7.如权利要求1所述的线圈结构，其中，所述第一线圈具有长度为27mm至50mm的第一轴，并具有长度为27mm至100mm的第二轴；所述第二线圈具有长度为36mm至60mm的第一轴，并具有长度为36mm至120mm的第二轴。
8.如权利要求1所述的线圈结构，其中，所述第一线圈具有7.5μH至9.5μH的电感；所述第二线圈具有10μH至12μH的电感。
9.如权利要求1所述的线圈结构，其中，所述第一线圈具有0.55mm至0.7mm的线宽度；所述第二线圈具有0.2mm至0.5mm的线宽度。
10.如权利要求1所述的线圈结构，还包括设置于所述第一线圈和所述第二线圈外侧的第三线圈，
其中，所述第三线圈被配置为支持近场通信方案中的无线通信。
11.一种无线电力接收装置，包括：
第一线圈，被配置为操作为电力接收线圈和无线通信线圈，所述第一线圈被配置作为电力接收线圈接收具有第一频率的信号，以及作为无线通信线圈发送或接收具有第二频率的信号；
第二线圈，被配置为发送或接收具有第三频率的信号，所述第三频率与所述第一频率和所述第二频率不同，
其中，所述第二线圈的至少一部分设置于所述第一线圈的外侧。
12.如权利要求11所述的无线电力接收装置，还包括：
电力接收单元，被配置为使用所述第一线圈无线接收电力；
无线通信单元，被配置为使用所述第一线圈无线发送或接收数据；
切换器，被配置为选择性地将所述第一线圈连接至所述电力接收单元以使所述电力接收单元能够使用所述第一线圈无线接收电力，以及选择性地将所述第一线圈连接至所述无线通信单元以使所述无线通信单元能够使用所述第一线圈无线发送或接收数据。
13.权利要求12所述的无线电力接收装置，其中，所述切换器还被配置为将所述第一线圈连接至电力接收单元作为默认设置。
14.如权利要求11所述的无线电力接收装置，还包括：
驱动电路，连接至所述第一线圈；
电力接收单元；
无线通信单元；
切换器，被配置为选择性地将所述驱动电路连接至所述电力接收单元以使所述电力接收单元能够使用所述驱动电路和所述第一线圈无线接收电力，以及选择性地将所述驱动电路连接至所述无线通信单元以使所述无线通信单元能够使用所述驱动电路和所述第一线圈无线发送或接收数据。
15.如权利要求11所述的无线电力接收装置，其中，所述第二线圈具有与所述第一线圈相同的尺寸；
所述第一线圈的中心与所述第二线圈的中心之间的距离至少为所述第一线圈的高度的60％。
16.如权利要求15所述的无线电力接收装置，其中，所述第一线圈被配置为作为所述电力接收线圈操作于100kHz至275kHz的频带中的频率；所述第二线圈为无线通信线圈，所述无线通信线圈被配置为操作于60kHz至80kHz的频带中的频率。
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