CN106208397A - 薄膜线圈元件及其适用的可挠式无线充电装置与系统 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种薄膜线圈元件及其适用的可挠式无线充电装置与系统，其中薄膜线圈元件包括：柔性基板，具有第一面与第二面，其中第一面相对于第二面；起振天线，设置于柔性基板的第一面；谐振天线，设置于柔性基板的第二面，其中谐振天线的两端连接于一个或多个电容器，且谐振天线是与起振天线共振耦合，以发射或接收一特定谐振频率的电磁波；第一保护层，覆盖起振天线；以及第二保护层，覆盖谐振天线。

Description

薄膜线圈元件及其适用的可挠式无线充电装置与系统

技术领域

本发明有关于一种充电装置及其线圈元件，尤指一种可挠式无线充电装置及其薄膜线圈元件。本发明也包括一种利用该可挠式无线充电装置的无线充电系统。

背景技术

各种可携式电子装置例如手机、平板电脑已广泛应用于日常生活中，为提供可携式电子装置运作所需电能，须以充电器对其内部电池充电。由于无线充电装置可适用于各种使用环境且不会受电源线的限制，可便于使用者进行充电应用，因此无线充电装置已逐渐被发展以取代有线充电器的使用。

无线充电又称感应充电或非接触式充电，其凭借无线方式将能量从供电装置提供予受电装置。目前，无线充电技术概括分为三大阵营，无线充电联盟WPC(Wireless Power Consortium)(QI)、电力事业联盟PMA(Power Matters Alliance)、无线电源联盟A4WP(Alliance ForWireless Power)，其中以WPC、A4WP联盟为主流，而采用的无线充电方式则有磁感应(低频)与磁共振(高频)的技术分别。磁感应方式仅能用于短距离传输且受电装置需对位贴附于供电装置，其电能转换效率较高，却难以实现多个受电装置同时进行充电。磁共振则是让发送端与接收端达到特定共振频率，可让双方形成磁共振现象，通过这种方式达到能量传输的目的。相较于磁感应方式，磁共振方式可实现较远距离的充电。

目前，不论是采用磁感应或磁共振技术的无线充电装置，其线圈元件通常采用铜箔线圈且将铜箔线圈设置于硬质基板上并装设于壳体内，因此现有的无线充电装置无法依据使用需求及充电环境自由变形，且通常仅能于无线充电装置的单侧对受电装置进行充电，如此将使充电应用受到限制且降低其便利性。

此外，现有的无线充电装置由于采用的技术不同，其线圈元件的耦合频率以及发射端电路设计亦不同，造成产品各自规格的不兼容且无法共用元件。由于不兼容的因素，无线充电装置无法使用相同的线圈元件及电路元件，使得各种可携式电子装置需要使用搭配的各种客制化无线充电装置，如此降低了无线充电装置的优势与通用性。再则，部分现有的无线充电装置需使用多线圈对的方式才能使受电装置的无线充电接收端达到无须定位的需求。然而，多线圈对甚至多层多线圈对的设计，不但制程复杂、成本较高且线圈元件的厚度会增加，此外，多层多线圈对设计亦会衍生金属干扰的问题，造成充电效率降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可挠式无线充电装置及其薄膜线圈元件，其结构可挠且轻薄，且可依据使用需求及充电环境自由变形，可实现双面远距充电，可增加无线充电应用弹性及便利性，并可达到使受电装置的无线充电接收端无须定位充电的需求。

本发明的另一目的在于提供一种可挠式无线充电装置及其薄膜线圈元件，其可提升无线充电装置的通用性，降低成本，可避免多层多线圈对的金属干扰问题与降低制程复杂度，且可提升充电效率。

本发明的另一目的在于提供一种无线充电系统，其包括可挠式无线充电装置以及受电装置，其使用前述的薄膜线圈元件并凭借磁共振耦合方式实现无线充电，且可达到前述功效。

为达上述目的，本发明的一较佳实施例为提供一种薄膜线圈元件，包括：柔性基板，具有第一面与第二面，其中第一面相对于第二面；起振天线，设置于柔性基板的第一面；谐振天线，设置于柔性基板的第二面，其中谐振天线的两端连接于一个或多个电容器，且谐振天线与起振天线共振耦合，以发射或接收一特定谐振频率的电磁波；第一保护层，覆盖起振天线；以及第二保护层，覆盖谐振天线。

根据本发明一实施例，该起振天线接收一交流信号，该谐振天线与该起振天线共振耦合以发射该特定谐振频率的电磁波。

根据本发明一实施例，该谐振天线的一第一端从该柔性基板的该第二面穿过该柔性基板的一穿孔并从该柔性基板的该第一面出线。

根据本发明一实施例，其更包括一屏蔽元件，设置于该起振天线与该第一保护层之间，或设置于该第一保护层的一外侧，其中该屏蔽元件包括一金属网格膜、一导磁膜或其组合。

根据本发明一实施例，该导磁膜由铁氧体、锌镍铁氧体、锌锰铁氧体或铁硅铝合金与一粘结材料构成，以及其中该金属网格膜由铜、金、银、铝、钨、铬、钛、铟、锡或其至少二者以上所组成的金属复合物构成。

根据本发明一实施例，该柔性基板的材料选自聚对苯二甲酸乙二酯、薄玻璃、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚、聚酸甲酯、聚酰亚胺或聚碳酸脂，该起振天线与该谐振天线分别由一导电材料构成且选自银、铜、金、铝或石墨烯，以及该第一保护层与该第二保护层分别由一保护涂料构成且选自环氧树脂、压克力硅胶、聚氨酯胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物系胶、聚酰胺系胶、橡胶系胶、聚烯烃系胶、湿气硬化聚氨酯胶或硅胶。

根据本发明一实施例，该柔性基板是一粘结层，且该粘结层的材料选自光固化粘结材料、热固化粘结材料、混有一磁性材料的固化粘结材料、乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物系胶、聚酰胺系胶、橡胶系胶、聚烯烃系胶或湿气硬化聚氨酯胶。

根据本发明一实施例，该柔性基板的该第一面与该第二面分别包括一粘结层，且该起振天线与该谐振天线分别凭借各该粘结层设置于该柔性基板的该第一面与该第二面，其中该粘结层的材料选自光固化粘结材料、热固化粘结材料、混有一磁性材料的固化粘结材料、乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物系胶、聚酰胺系胶、橡胶系胶、聚烯烃系胶或湿气硬化聚氨酯胶。

为达上述目的，本发明的另一较佳实施例为提供一种可挠式无线充电装置，用以对一受电装置进行无线充电，该可挠式无线充电装置包括至少一组薄膜线圈元件及至少一组发射模块。薄膜线圈元件包括：柔性基板，具有第一面与第二面，其中第一面相对于第二面；起振天线，设置于柔性基板的第一面；谐振天线，设置于柔性基板的第二面，其中谐振天线的两端连接于一个或多个电容器；第一保护层，覆盖起振天线；以及第二保护层，覆盖谐振天线。发射模块电连接于薄膜线圈元件与一电源之间，以接收该电源所提供的电能并提供一交流信号至薄膜线圈元件。其中，薄膜线圈元件的起振天线接收交流信号，且起振天线与谐振天线共振耦合以发射一特定谐振频率的电磁波，以对受电装置进行无线充电。

根据本发明一实施例，该薄膜线圈元件更包括一屏蔽元件，设置于该起振天线与该第一保护层之间，或设置于该第一保护层的一外侧，其中该屏蔽元件包括一金属网格膜、一导磁膜或其组合。

根据本发明一实施例，该柔性基板的材料选自聚对苯二甲酸乙二酯、薄玻璃、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚、聚酸甲酯、聚酰亚胺或聚碳酸脂，该起振天线与该谐振天线分别由一导电材料构成且选自银、铜、金、铝或石墨烯，以及该第一保护层与该第二保护层分别由一保护涂料构成且选自环氧树脂、压克力硅胶、聚氨酯胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物系胶、聚酰胺系胶、橡胶系胶、聚烯烃系胶、湿气硬化聚氨酯胶或硅胶。

根据本发明一实施例，该柔性基板是一粘结层，且该粘结层的材料选自光固化粘结材料、热固化粘结材料、混有一磁性材料的固化粘结材料、乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物系胶、聚酰胺系胶、橡胶系胶、聚烯烃系胶或湿气硬化聚氨酯胶。

根据本发明一实施例，该柔性基板的该第一面与该第二面分别包括一粘结层，且该起振天线与该谐振天线分别凭借各该粘结层设置于该柔性基板的该第一面与该第二面，其中该粘结层的材料选自光固化粘结材料、热固化粘结材料、混有一磁性材料的固化粘结材料、乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物系胶、聚酰胺系胶、橡胶系胶、聚烯烃系胶或湿气硬化聚氨酯胶。

根据本发明一实施例，该薄膜线圈元件变形卷曲为一中空筒状结构或一U型体结构。

根据本发明一实施例，其更包括一第一次薄膜线圈元件以及一第二次薄膜线圈元件，分别连接于该薄膜线圈元件的两边缘，其中该薄膜线圈元件卷曲为一中空筒状结构，该第一次薄膜线圈元件以及该第二次薄膜线圈元件设置于该中空筒状结构的一顶部以及一底部，且该薄膜线圈元件、该第一次薄膜线圈元件以及该第二次薄膜线圈元件形成一柱体结构。

根据本发明一实施例，其更包括一支架以及一底座，该支架连接于该柱体结构，且该底座连接于该支架。

根据本发明一实施例，该发射模块包括：

一电源转换电路，电连接于该电源且将该电源所提供的电能转换；

一振荡器，连接于该电源转换电路且可调地输出一特定频率的该交流信号；

一功率放大器，连接于该振荡器与该电源转换电路，且架构于放大该交流信号；以及

一滤波电路，连接于该功率放大器，且架构于对该交流信号滤波。

为达上述目的，本发明的另一较佳实施例为提供一种无线充电系统，包括可挠式无线充电装置以及受电装置。可挠式无线充电装置包括至少一组发射薄膜线圈元件及至少一组发射模块。发射薄膜线圈元件包括：柔性基板，具有第一面与第二面，其中第一面相对于第二面；起振天线，设置于柔性基板的第一面；谐振天线，设置于柔性基板的第二面，其中谐振天线的两端连接于一个或多个电容器；第一保护层，覆盖起振天线；以及第二保护层，覆盖谐振天线。发射模块电连接于发射薄膜线圈元件与一电源之间，以接收该电源所提供的电能并提供一交流信号至发射薄膜线圈元件。其中，发射薄膜线圈元件的起振天线接收交流信号，且起振天线与谐振天线共振耦合以发射一特定谐振频率的电磁波。受电装置包括：一接收薄膜线圈元件，与发射薄膜线圈元件的特定谐振频率的电磁波磁共振耦合，以接收可挠无线充电装置所传输的能量；以及接收模块，连接于接收薄膜线圈元件，以将接收薄膜线圈元件接收的能量进行转换。

根据本发明一实施例，该受电装置的该接收薄膜线圈元件的结构与该可挠式无线充电装置的该发射薄膜线圈元件的结构相同。

根据本发明一实施例，该接收模块包括：

一滤波电路，连接于该接收薄膜线圈元件且对该接收薄膜线圈元件所输出的一交流信号进行滤波；

一整流电路，连接于该滤波电路，以架构于将该交流信号转换为一直流电源；

一稳压电路，连接于该整流电路，以架构于将该直流电源稳定于一额定电压值；以及

一直流电压调节电路，连接于该稳压电路以及一负载，以对该直流电源进行电压调整并输出至该负载。

本发明相对于现有技术的有益效果目前来看至少在于，本发明提供一种可挠式无线充电装置及其薄膜线圈元件，其结构可挠且轻薄，且可依据使用需求及充电环境自由变形，可实现双面远距充电，可增加无线充电应用弹性及便利性，并可达到使受电装置的无线充电接收端无须定位充电的需求。本发明提供的可挠式无线充电装置及其薄膜线圈元件，其可用于较广的频率与频宽范围，借此可提升无线充电装置的通用性。此外，本发明提供的可挠式无线充电装置及其薄膜线圈元件可降低成本，可避免多层多线圈对的金属干扰问题与降低制程复杂度，且可提升充电效率。

附图说明

图1是本发明的无线充电系统的架构示意图。

图2A是图1所示的可挠式无线充电装置的薄膜线圈元件的结构分解图。

图2B是图1所示的可挠式无线充电装置的薄膜线圈元件的另一变化例的结构分解图。

图2C是图1所示的可挠式无线充电装置的薄膜线圈元件的另一变化例的结构分解图。

图3是图1所示的可挠式无线充电装置的发射模块的电路方块图。

图4为图2B所示屏蔽元件的一示范例的结构示意图。

图5A是图1所示的受电装置的接收薄膜线圈元件的结构分解图。

图5B是图1所示的受电装置的接收薄膜线圈元件的另一变化例的结构分解图。

图5C是图1所示的受电装置的接收薄膜线圈元件的另一变化例的结构分解图。

图6是图1所示的受电装置的接收模块的电路方块图。

图7是显示本发明的可挠式无线充电装置的第一应用例的结构示意图。

图8是显示本发明的可挠式无线充电装置的第二应用例的结构示意图。

图9是显示本发明的可挠式无线充电装置的第三应用例的结构示意图。

图10是显示图1的受电装置的一示范例的结构示意图。

符号说明

1：无线充电系统

2：可挠式无线充电装置

3：受电装置

3a：无线充电接收器

3b：负载

5：电源

6：壁面

20：容置空间

21：薄膜线圈元件

21a：第一次薄膜线圈元件

21b：第二次薄膜线圈元件

22：发射模块

211、311：柔性基板

211a：第一面

211b：第二面

211c：穿孔

212、312：起振天线

213、313：谐振天线

213a：第一端

213b：第二端

214、314：第一保护层

215、315：第二保护层

216、316：电容器

217、317：屏蔽元件

218：网格单元

218a、218b：金属微线

221：电源转换电路

222：振荡器

223：功率放大器

224：滤波电路

24：支架

25：底座

31：接收薄膜线圈元件

32：接收模块

33：连接器

321：滤波电路

322：整流电路

323：稳压电路

324：直流电压调节电路

d：间距

具体实施方式

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图式在本质上当作说明之用，而非用于限制本发明。

图1是本发明的无线充电系统的架构示意图，图2A是图1所示的可挠式无线充电装置的薄膜线圈元件的结构分解图，以及图3是图1所示的可挠式无线充电装置的发射模块的电路方块图。如图1、2A及图3所示，本发明的无线充电系统1包括可挠式无线充电装置2以及至少一受电装置3，其中可挠式无线充电装置2是连接于一电源5(例如但不限于交流市电)，且可发射出特定频率或宽频的电磁波(例如但不限于频率范围介于60Hz到300GHz的电磁波)，以利用磁共振耦合方式对一个或多个受电装置3(例如但不限于手机、平板电脑、电器产品)实现无线充电，借此可提供双面远距充电的功能。本发明的可挠式无线充电装置2包括至少一组薄膜线圈元件21(或称发射薄膜线圈元件)以及至少一组发射模块22，其中薄膜线圈元件21是电性连接于发射模块22，以架构为可挠式无线充电装置2的发射端，发射模块22是电连接于电源5以及薄膜线圈元件21之间，以接收电源5所提供的电能并且产生一交流信号至薄膜线圈元件21。

如图1及2A所示，薄膜线圈元件21包括柔性基板211、起振天线212、谐振天线213、第一保护层214以及第二保护层215，其中，起振天线212与谐振天线213是设置于柔性基板211的两相对面，亦即起振天线212与谐振天线213分别设置于柔性基板211的第一面211a与第二面211b。谐振天线213的两端(即第一端213a与第二端213b)是连接一个或多个电容器216。于一实施例中，谐振天线213的第一端213a是从柔性基板213的第二面211b穿过柔性基板211的穿孔211c并从柔性基板213的第一面211a引线而出。第一保护层214及第二保护层215是分别覆盖起振天线212与谐振天线213，亦即第一保护层214及第二保护层215是分别位于起振天线212与谐振天线213的外侧。当可挠式无线充电装置2经由其发射模块22通以一交流信号于薄膜线圈元件21的起振天线212时，起振天线212所发出的电磁波与谐振天线213共振耦合达到最大响应，凭借发射出来的特定谐振频率的电磁波与受电装置3的无线充电接收器3a的接收薄膜线圈元件31产生磁共振耦合，以接收可挠无线充电装置2所传输的能量，且经接收模块32转换电源输出至负载3b，以实现对受电装置3进行无线充电。

于一些实施例中，柔性基板211的第一面211a与第二面211b分别包括一粘结层(未图示)，且起振天线212与谐振天线213是分别为导电材料且凭借其粘结层设置于柔性基板211的第一面211a与第二面211b。粘结层可为一种具有光固化(light curing)、热固化(thermalcuring)或其他具有固化特性的粘结材料，其中其他具有固化特性的粘结材料可为但不限于乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物系胶、聚酰胺系胶、橡胶系胶、聚烯烃系胶或湿气硬化聚氨酯胶等。于一些实施例中，粘结层除包含上述固化粘结材料外，更可混有磁性材料，其中磁性材料可为例如但不限于混合在固化粘结材料内的铁磁粉粒。于另一些实施例中，柔性基板211可为前述的粘结层所取代。

于一些实施例中，如图2B所示，薄膜线圈元件21更包括一屏蔽元件217，设置于起振天线212与第一保护层214之间，以架构于阻挡至少部分的电磁波向远离谐振天线213的方向(亦即第一保护层214的外侧)发散，以提升电磁波增益。可变换地，如图2C所示，薄膜线圈元件21的屏蔽元件217亦可设置于第一保护层214的外侧，以架构于阻挡至少部分的电磁波向远离谐振天线213的方向发散，以提升电磁波增益。于一些实施例中，如图4所示，屏蔽元件217是金属网格(Metalmesh)膜，可适用于阻挡较高频率的电磁波向外发散，例如阻挡具第一特定频率以上(例如6MHz以上)的电磁波向外发散。该金属网格膜是由金属或金属复合材料制成，其中该金属或金属复合材料是选自铜、金、银、铝、钨、铬、钛、铟、锡或其至少二者以上所组成的金属复合物，但不以此为限。金属网格膜具有网格图案，该网格图案包括多个网格单元218，其中每一个网格单元218的两相邻但不相接的金属微线218a、218b具有一间距d，该间距d是小于薄膜线圈元件21所发出电磁波的波长。于另一些实施例中，屏蔽元件217是导磁膜，该导磁膜可由铁氧体(ferrite)、锌镍铁氧体(NiZn)、锌锰铁氧体(MgZn)或铁硅铝合金与前述的粘结材料构成，可适用于阻挡较低频率的电磁波向外发散以及提升电磁波增益，例如阻挡介于第一特定频率与第二特定频率之间(例如介于60Hz至20MHz之间)的电磁波向外发散。于另一些实施例中，屏蔽元件217是一种结合金属网格膜与导磁膜的复合薄膜，可阻挡所有频率范围的电磁波向外发散以及提升电磁波增益。于一些实施例中，起振天线212与谐振天线213可为但不限于单环路或多环路天线，且其环路的形状包括且不限于圆形、椭圆形或矩形。

于一些实施例中，柔性基板211的材料可选自聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate，PET)、薄玻璃、聚萘二甲酸乙二醇酯(Polyethylennaphthalat，PEN)、聚醚(Polyethersulfone，PES)、聚酸甲酯(Polymethylmethacrylat，PMMA)、聚酰亚胺(Polyimide，PI)或聚碳酸脂(Polycarbonate，PC)，且不以此为限。起振天线212与谐振天线213的导电材料可选自银(Ag)、铜(Cu)、金(Au)、铝(Al)或石墨烯，且不以此为限。于一些实施例中，第一保护层214与第二保护层215可由保护涂料构成，其可选自环氧树脂、压克力硅胶、聚氨酯胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物系胶、聚酰胺系胶、橡胶系胶、聚烯烃系胶、湿气硬化聚氨酯胶或硅胶等，且不以此为限。

请再参阅图1、2A及3，于一些实施例中，可挠式无线充电装置2包括一组或多组发射模块22，其中每一组发射模块22包括电源转换电路221、振荡器222、功率放大器223及滤波电路224。电源转换电路221是电连接于电源5且连接于振荡器222及功率放大器223，电源转换电路221是将电源5所提供的电能转换并供电予振荡器222与功率放大器223。于一些实施例中，电源转换电路222包括直流-直流转换器、交流-交流转换器及/或直流-交流转换器。振荡器222是可调地输出一特定频率的交流信号，功率放大器223是架构于放大该特定频率的交流信号，以及滤波电路224是架构于滤除该交流信号的谐波与不需的频率部分，借此以输出至薄膜线圈元件21的起振天线212。

于本实施例中，受电装置3包括一无线充电接收器3a以及一负载3b，其中该无线充电接收器3a与负载3b可为结构上可分离的两器件或可整合为单一器件。举例而言，受电装置3的无线充电接收器3a可为一无线充电接收垫，且负载3b可为不具无线充电功能的手机，凭借将无线充电接收垫与该手机电连接，可使不具无线充电功能的手机可以实现无线充电。于另一实施例中，无线充电接收器3a亦可整合安装于负载3b(例如手机)的壳体内部。

图5A是图1所示的受电装置的薄膜线圈元件的结构分解图。如图1及5A所示，于一些实施例中，受电装置3的无线充电接收器3a包括接收薄膜线圈元件31以及接收模块32。接收薄膜线圈元件31包括柔性基板311、起振天线312、谐振天线313、第一保护层314以及第二保护层315，其中谐振天线313的两端是连接一个或多个电容器316。接收薄膜线圈元件31的柔性基板311、起振天线312、谐振天线313、第一保护层314以及第二保护层315的结构、材料与功能分别与图2A所示的薄膜线圈元件21的柔性基板211、起振天线212、谐振天线213、第一保护层214以及第二保护层215的结构、材料与功能相同，于此不再赘述。于一些实施例中，如图5B及5C所示，接收薄膜线圈元件31更包括一屏蔽元件317，其中屏蔽元件317的结构、材料与功能与第2B及2C图所示的薄膜线圈元件21的屏蔽元件217的结构、材料与功能相同，于此不再赘述。

于此实施例中，接收薄膜线圈元件31是架构于与薄膜线圈元件21产生磁共振耦合，借此以接收可挠式无线充电装置2的薄膜线圈元件21所发射的特定谐振频率的电磁波。换言之，当薄膜线圈元件21的特定谐振频率F与接收薄膜线圈元件31的谐振频率相同，且无线充电接收器3a位于可挠式无线充电装置2的一可充电距离D内时，可将能量由可挠式无线充电装置2的薄膜线圈元件21传送至无线充电接收器3a的接收薄膜线圈元件31。举例而言，当该特定谐振频率F为900MHz时，可充电距离D可达约15米(m)。当该特定谐振频率F为6MHz时，可充电距离D可达约3米至5米。当该特定谐振频率F为100kHz时，可充电距离D可达约1公分(cm)。应注意的是，前述谐振频率F及其可充电距离D是仅用于例示说明，本发明技术并不限于前述数值与范围。

图6是图1所示的受电装置的接收模块的电路方块图。于一些实施例中，如图1及6所示，无线充电接收器3a包括一组或多组接收模块32，其中每一组接收模块32包括滤波电路321、整流电路322、稳压电路323以及直流电压调节电路324。滤波电路321是电连接于接收薄膜线圈元件31的起振天线312且将接收薄膜线圈元件31的起振天线312所输出的交流信号的谐波滤除。整流电路322是电连接于滤波电路321与稳压电路323，以架构于将交流信号转换为一直流电源。稳压电路323是电性连接于整流电路322与直流电压调节电路324，以架构于将该直流电源稳定于一额定电压值。直流电压调节电路324是电连接于稳压电路323以及负载3b，以将该直流电源进行电压调节(例如升压)至负载3b所需的电压，以对负载3b供电，例如对手机的电池充电。

图7是显示本发明的可挠式无线充电装置的第一应用例的结构示意图。如图7所示，于一些实施例中，本发明的可挠式无线充电装置2可变形卷曲为一中空筒状结构，且该中空筒状结构具有一容置空间20。换言之，本发明的可挠式无线充电装置2的薄膜线圈元件21是可依据使用需求变形卷曲为一中空筒状结构，且由于薄膜线圈元件21可进行双面充电，因此受电装置3无论放置于容置空间20内或放置于邻近无线充电装置2的位置皆可进行无线充电。

图8是显示本发明的可挠式无线充电装置的第二应用例的结构示意图。如图8所示，于另一些实施例中，本发明的可挠式无线充电装置可变形卷曲为一U型体结构，且该U型体结构可贴附于一壁面6。换言之，本发明的可挠式无线充电装置2的薄膜线圈元件21是可依据使用需求变形卷曲为一U型体结构，且由于薄膜线圈元件21可进行双面充电，因此受电装置3无论放置于U型体结构内或放置于邻近无线充电装置2的位置皆可进行无线充电。

图9是显示本发明的可挠式无线充电装置的第三应用例的结构示意图。如图9所示，于一些实施例中，可挠式无线充电装置2更包括第一次薄膜线圈元件21a及第二次薄膜线圈元件21b，分别连接于薄膜线圈元件21的两边缘，其中第一次薄膜线圈元件21a与第二次薄膜线圈元件21b的结构与原理与薄膜线圈元件21相同或相似，于此不再赘述。薄膜线圈元件21是可变形卷曲为一中空筒状结构，且第一次薄膜线圈元件21a及第二次薄膜线圈元件21b是分连接设置于该中空筒状结构的顶部与底部，以分别覆盖顶部与底部的开口，借此可架构形成一柱体结构。可挠式无线充电装置2更包括支架24以及底座25，其中支架24是连接于柱体结构与底座25之间，以支撑柱体结构。底座25则连接于支架24，以架构于使可挠式无线充电装置2可放置于一平面。于本实施例中，可挠式无线充电装置2是使电磁波呈3D辐射状放射，借此可提供例如但不限于1米以上范围的多受电装置3同时进行无线充电。

图10是显示图1的受电装置的一示范例的结构示意图。如图1及10所示，受电装置3包括无线充电接收器3a以及负载3b，其中受电装置3的无线充电接收器3a可为无线充电接收垫，且负载3b可为不具无线充电功能的手机。当无线充电接收器3a(即无线充电接收垫)的连接器33与负载3b(即手机)的对应连接器电连接，凭借无线充电接收器3a的接收薄膜线圈元件31与接收模块32，可接收可挠式无线充电装置2的薄膜线圈元件21所传输的能量，使不具无线充电功能的手机可以实现无线充电。

综上所述，本发明提供一种可挠式无线充电装置及其薄膜线圈元件，其结构可挠且轻薄，且可依据使用需求及充电环境自由变形，可实现双面远距充电，可增加无线充电应用弹性及便利性，并可达到使受电装置的无线充电接收端无须定位充电的需求。本发明提供的可挠式无线充电装置及其薄膜线圈元件，其可用于较广的频率与频宽范围，借此可提升无线充电装置的通用性。此外，本发明提供的可挠式无线充电装置及其薄膜线圈元件可降低成本，可避免多层多线圈对的金属干扰问题与降低制程复杂度，且可提升充电效率。

本发明得由熟习此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附申请专利范围所欲保护者。

Claims (20)

1.一种薄膜线圈元件，其特征在于，包括：

一柔性基板，具有一第一面与一第二面，其中该第一面相对于该第二面；

一起振天线，设置于该柔性基板的该第一面；

一谐振天线，设置于该柔性基板的该第二面，其中该谐振天线的两端连接于一个或多个电容器，且该谐振天线是与该起振天线共振耦合，以发射或接收一特定谐振频率的电磁波；

一第一保护层，覆盖该起振天线；以及

一第二保护层，覆盖该谐振天线。

2.如权利要求1所述的薄膜线圈元件，其特征在于，该起振天线接收一交流信号，该谐振天线与该起振天线共振耦合以发射该特定谐振频率的电磁波。

3.如权利要求1所述的薄膜线圈元件，其特征在于，该谐振天线的一第一端从该柔性基板的该第二面穿过该柔性基板的一穿孔并从该柔性基板的该第一面出线。

4.如权利要求1所述的薄膜线圈元件，其特征在于，其更包括一屏蔽元件，设置于该起振天线与该第一保护层之间，或设置于该第一保护层的一外侧，其中该屏蔽元件包括一金属网格膜、一导磁膜或其组合。

5.如权利要求4所述的薄膜线圈元件，其特征在于，该导磁膜由铁氧体、锌镍铁氧体、锌锰铁氧体或铁硅铝合金与一粘结材料构成，以及其中该金属网格膜由铜、金、银、铝、钨、铬、钛、铟、锡或其至少二者以上所组成的金属复合物构成。

6.如权利要求1所述的薄膜线圈元件，其特征在于，该柔性基板的材料选自聚对苯二甲酸乙二酯、薄玻璃、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚、聚酸甲酯、聚酰亚胺或聚碳酸脂，该起振天线与该谐振天线分别由一导电材料构成且选自银、铜、金、铝或石墨烯，以及该第一保护层与该第二保护层分别由一保护涂料构成且选自环氧树脂、压克力硅胶、聚氨酯胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物系胶、聚酰胺系胶、橡胶系胶、聚烯烃系胶、湿气硬化聚氨酯胶或硅胶。

7.如权利要求1所述的薄膜线圈元件，其特征在于，该柔性基板是一粘结层，且该粘结层的材料选自光固化粘结材料、热固化粘结材料、混有一磁性材料的固化粘结材料、乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物系胶、聚酰胺系胶、橡胶系胶、聚烯烃系胶或湿气硬化聚氨酯胶。

8.如权利要求1所述的薄膜线圈元件，其特征在于，该柔性基板的该第一面与该第二面分别包括一粘结层，且该起振天线与该谐振天线分别凭借各该粘结层设置于该柔性基板的该第一面与该第二面，其中该粘结层的材料选自光固化粘结材料、热固化粘结材料、混有一磁性材料的固化粘结材料、乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物系胶、聚酰胺系胶、橡胶系胶、聚烯烃系胶或湿气硬化聚氨酯胶。

9.一种可挠式无线充电装置，其特征在于，用以对一受电装置进行无线充电，该可挠式无线充电装置包括：

至少一组薄膜线圈元件，该薄膜线圈元件包括：

一柔性基板，具有一第一面与一第二面，其中该第一面相对于该第二面；

一起振天线，设置于该柔性基板的该第一面；

一谐振天线，设置于该柔性基板的该第二面，其中该谐振天线的两端连接于一个或多个电容器；

一第一保护层，覆盖该起振天线；以及

一第二保护层，覆盖该谐振天线；以及

至少一组发射模块，该发射模块电连接于该薄膜线圈元件与一电源之间，以接收该电源所提供的电能并提供一交流信号至该薄膜线圈元件；

其中，该薄膜线圈元件的该起振天线接收该交流信号，且该起振天线与该谐振天线共振耦合以发射一特定谐振频率的电磁波，以对该受电装置进行无线充电。

10.如权利要求9所述的可挠式无线充电装置，其特征在于，该薄膜线圈元件更包括一屏蔽元件，设置于该起振天线与该第一保护层之间，或设置于该第一保护层的一外侧，其中该屏蔽元件包括一金属网格膜、一导磁膜或其组合。

11.如权利要求9所述的可挠式无线充电装置，其特征在于，该柔性基板的材料选自聚对苯二甲酸乙二酯、薄玻璃、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚、聚酸甲酯、聚酰亚胺或聚碳酸脂，该起振天线与该谐振天线分别由一导电材料构成且选自银、铜、金、铝或石墨烯，以及该第一保护层与该第二保护层分别由一保护涂料构成且选自环氧树脂、压克力硅胶、聚氨酯胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物系胶、聚酰胺系胶、橡胶系胶、聚烯烃系胶、湿气硬化聚氨酯胶或硅胶。

12.如权利要求9所述的可挠式无线充电装置，其特征在于，该柔性基板是一粘结层，且该粘结层的材料选自光固化粘结材料、热固化粘结材料、混有一磁性材料的固化粘结材料、乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物系胶、聚酰胺系胶、橡胶系胶、聚烯烃系胶或湿气硬化聚氨酯胶。

13.如权利要求9所述的可挠式无线充电装置，其特征在于，该柔性基板的该第一面与该第二面分别包括一粘结层，且该起振天线与该谐振天线分别凭借各该粘结层设置于该柔性基板的该第一面与该第二面，其中该粘结层的材料选自光固化粘结材料、热固化粘结材料、混有一磁性材料的固化粘结材料、乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物系胶、聚酰胺系胶、橡胶系胶、聚烯烃系胶或湿气硬化聚氨酯胶。

14.如权利要求9所述的可挠式无线充电装置，其特征在于，该薄膜线圈元件变形卷曲为一中空筒状结构或一U型体结构。

15.如权利要求9所述的可挠式无线充电装置，其特征在于，其更包括一第一次薄膜线圈元件以及一第二次薄膜线圈元件，分别连接于该薄膜线圈元件的两边缘，其中该薄膜线圈元件卷曲为一中空筒状结构，该第一次薄膜线圈元件以及该第二次薄膜线圈元件设置于该中空筒状结构的一顶部以及一底部，且该薄膜线圈元件、该第一次薄膜线圈元件以及该第二次薄膜线圈元件形成一柱体结构。

16.如权利要求15所述的可挠式无线充电装置，其特征在于，其更包括一支架以及一底座，该支架连接于该柱体结构，且该底座连接于该支架。

17.如权利要求9所述的可挠式无线充电装置，其特征在于，该发射模块包括：

一电源转换电路，电连接于该电源且将该电源所提供的电能转换；

一振荡器，连接于该电源转换电路且可调地输出一特定频率的该交流信号；

一功率放大器，连接于该振荡器与该电源转换电路，且架构于放大该交流信号；以及

一滤波电路，连接于该功率放大器，且架构于对该交流信号滤波。

18.一种无线充电系统，其特征在于，包括：

一可挠无线充电装置，包括：

至少一组发射薄膜线圈元件，该发射薄膜线圈元件包括：

一柔性基板，具有一第一面与一第二面，其中该第一面相对于该第二面；

一起振天线，设置于该柔性基板的该第一面；

一谐振天线，设置于该柔性基板的该第二面，其中该谐振天线的两端连接于一个或多个电容器；

一第一保护层，覆盖该起振天线；以及

一第二保护层，覆盖该谐振天线；以及

至少一组发射模块，该发射模块电连接于该发射薄膜线圈元件与一电源之间，以接收该电源所提供的电能并提供一交流信号至该发射薄膜线圈元件；

其中，该发射薄膜线圈元件的该起振天线接收该交流信号，且该起振天线与该谐振天线共振耦合以发射一特定谐振频率的电磁波；以及

一受电装置，包括：

一接收薄膜线圈元件，与该发射薄膜线圈元件的该特定谐振频率的电磁波磁共振耦合，以接收该可挠无线充电装置所传输的能量；以及

一接收模块，连接于该接收薄膜线圈元件，以将该接收薄膜线圈元件接收的能量进行转换。

19.如权利要求18所述的无线充电系统，其特征在于，该受电装置的该接收薄膜线圈元件的结构与该可挠式无线充电装置的该发射薄膜线圈元件的结构相同。

20.如权利要求18所述的无线充电系统，其特征在于，该接收模块包括：

一滤波电路，连接于该接收薄膜线圈元件且对该接收薄膜线圈元件所输出的一交流信号进行滤波；

一整流电路，连接于该滤波电路，以架构于将该交流信号转换为一直流电源；

一稳压电路，连接于该整流电路，以架构于将该直流电源稳定于一额定电压值；以及

一直流电压调节电路，连接于该稳压电路以及一负载，以对该直流电源进行电压调整并输出至该负载。