CN108429352B - 感应模块 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及感应模块。实施方案描述了一种接收用于无线电力传输的磁通量的无线电力接收模块。该无线电力接收模块包括：包括缠绕成多个线匝的单一长度的线材的接收器线圈；耦接至接收器线圈的第一侧的电磁接收器屏蔽件；耦接至接收器线圈的与第一侧相对的第二侧的铁氧体层，该铁氧体层被定位成在充电事件期间使磁通量重新定向以提高充电效率；包括粘附至导电层的导热层的减热屏蔽件，其中该导电层耦接至接地部，并且其中该铁氧体层被夹在减热屏蔽件和接收器线圈之间。

Description

感应模块
相关专利申请的交叉引用
本专利申请为于2017年2月15日提交的并且标题为“Inductive Module”的美国临时专利申请No.62/459,149和于2017年8月7日提交的并且标题为“Inductive Module”的美国临时专利申请No.62/542,206的非临时专利申请并要求上述专利申请的优先权，并且本专利申请与标题为“ELECTROMAGNETIC SHIELDING FOR WIRELESS POWER TRANSFERSYSTEMS”的同时提交并共同受让的美国专利申请15/701,224(代理人案号090911-P32102US1-1026033)相关，本专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文以用于所有目的。
技术领域
本公开涉及无线电力传输系统。
背景技术
便携式电子设备(例如，移动电话、媒体播放器、电子手表等)包括提供电力用以操作设备的可再充电电池。在许多此类设备中，该电池可通过使电子设备经由物理连接诸如通过充电线耦接至电源而被再充电。然而，使用充电线对电子设备中的电池进行充电要求电子设备被物理地拴系到电源插座。另外，使用充电线要求该移动设备具有被配置为与充电线的连接器(通常为插头连接器)配合的连接器(通常是插座连接器)。该插座连接器通常包括电子设备中的提供灰尘和水分可侵入其内并损坏设备的通道的腔。此外，电子设备的用户不得不将充电缆线物理地连接到插座连接器，以便对电池进行充电。
为了避免此类不足，已研发出在无需充电线的情况下对电子设备进行无线充电的无线充电设备。例如，一些电子设备中的电池可仅通过使设备置于无线充电设备的充电表面上而被再充电。被设置在充电表面下方的发射器线圈可产生时变磁通量，该时变磁通量在电子设备中的对应接收器线圈中感生出电流。所感生出的电流可被电子设备用于对其内部电池进行充电。
一些现有无线充电设备和被配置用于无线充电的电子设备有多个缺点。例如，一些无线充电设备在接收器线圈上生成非预期电压。该非预期电压可在其中容纳有接收器线圈的电子设备中产生噪声。该噪声可导致对电子设备中的敏感电子部件诸如触敏部件(如触敏显示器)的干扰。又如，在充电时，一些电子设备在无线充电设备中的发射器线圈上生成非预期电压。该非预期电压可导致无线电力传输效率低下。另外，电子设备从无线充电设备无线地接收电力所需的接收器线圈和其他部件需要电子设备中存在一定量的固定资产并且相比于不具有接收器线圈及其相关联的部件的类似设备而可非理想地增加电子设备的厚度。
发明内容
本公开的一些实施方案有关具有屏蔽部件的无线充电系统，这些屏蔽部件避免在无线电力传输期间在充电系统的接收器线圈和/或发射器线圈上生成不利电压。在一些实施方案中，在无线充电系统中实现发射器屏蔽件和接收器屏蔽件，以拦截在无线电力传输期间在发射器线圈和接收器线圈之间生成的电场。在无线电力传输期间，通过拦截电场，防止由发射器线圈在接收器线圈上生成不利电压，并且反之亦然。
在一些实施方案中，提供了一种接收用于无线电力传输的磁通量的无线电力接收模块，该无线电力接收模块包括：接收器线圈，该接收器线圈包括缠绕成多个线匝的单一长度的线材，该接收器线圈被配置为在充电事件期间接收由无线充电设备中的发射器线圈生成的磁通量，并且生成多个电场；电磁接收器屏蔽件，该电磁接收器屏蔽件耦接至接收器线圈的第一侧，该电磁接收器屏蔽件被配置为拦截多个电场中的背离接收器线圈的一些电场并允许磁通量穿过朝向接收器线圈的第一电磁接收器屏蔽件；铁氧体层，该铁氧体层耦接至接收器线圈的与第一侧相对的第二侧，该铁氧体层被定位成在充电事件期间使磁通量重新定向以提高充电效率；和减热屏蔽件，该减热屏蔽件包括粘附至导电层的导热层，其中该导电层耦接至接地部，从而使得导电层能够在充电事件期间捕获杂散通量，其中该铁氧体层被夹在减热屏蔽件和接收器线圈之间。
该电磁接收器屏蔽件可接地，以对由多个电场生成的电压放电。在特定实施方案中，该电磁接收器屏蔽件包含银。该接收器线圈可包含铜，该铜具有形成在铜上方的镍和浸金的镀层。在一些实施方案中，该导热层包含石墨并且该导电层包含铜。在一些情况下，该无线电力接收模块还可包括由具有第一侧和相对的第二侧的柔性电介质层形成的柔性电路，其中该接收器线圈被设置在第一侧上并且所述电磁接收器屏蔽件被设置在第二侧上。该铜层可直接附接至铁氧体层。该接收器线圈可具有70：30的迹线宽度与间隙比率。该多个线匝中的每个线匝可具有与多个线匝中的其他线匝不同的线材宽度。
在一些实施方案中，被配置为接收用于无线电力传输的磁通量的电子设备包括：外壳，该外壳具有充电表面；电池，该电池被定位在外壳内；被定位在外壳内的无线电力接收模块，该无线电力接收模块与充电表面相邻，以在充电事件期间接收用于无线电力传输的磁通量，该无线电力接收模块包括：接收器线圈，该接收器线圈包括缠绕成多个线匝的单一长度的线材，该接收器线圈被配置为在充电事件期间接收由无线充电设备中的发射器线圈生成的磁通量，并且生成多个电场；电磁接收器屏蔽件，该电磁接收器屏蔽件耦接至接收器线圈的第一侧，该电磁接收器屏蔽件被配置为拦截多个电场中的背离接收器线圈的一些电场并允许磁通量穿过朝向接收器线圈的第一电磁接收器屏蔽件；铁氧体层，该铁氧体层耦接至接收器线圈的与第一侧相对的第二侧，该铁氧体层被定位成在充电事件期间使磁通量重新定向以提高充电效率；和减热屏蔽件，该减热屏蔽件包括粘附至导电层的导热层，其中该导电层耦接至接地部，从而使得导电层能够在充电事件期间捕获杂散通量，其中该铁氧体层被夹在减热屏蔽件和接收器线圈之间。
该电磁接收器屏蔽件可接地，以对由多个电场生成的电压放电。该电磁接收器屏蔽件可包含银。该接收器线圈可包含铜，该铜具有形成在铜上方的镍和浸金的镀层。该导热层可包含石墨并且该导电层可包含铜。
在一些实施方案中，无线充电系统包括：无线充电设备，该无线充电设备包括被配置为在充电表面上方生成磁通量的发射器线圈和被定位在充电表面和发射器线圈之间的发射器屏蔽件，该发射器屏蔽件由使得发射器屏蔽件能够拦截在充电事件期间生成的并背离发射器线圈的一些电场并且允许磁通量穿过发射器屏蔽件的材料制成；电子设备，该电子设备被配置为在充电事件期间接收由无线充电设备生成的磁通量，该电子设备包括：外壳，该外壳具有充电表面；电池，该电池被定位在外壳内；和被定位在外壳内的无线电力接收模块，该无线电力接收模块与充电表面相邻，以在充电事件期间接收用于无线电力传输的磁通量，该无线电力接收模块包括：接收器线圈，该接收器线圈包括缠绕成多个线匝的单一长度的线材，该接收器线圈被配置为在充电事件期间接收由无线充电设备中的发射器线圈生成的磁通量，并且生成多个电场；电磁接收器屏蔽件，该电磁接收器屏蔽件耦接至接收器线圈的第一侧，该电磁接收器屏蔽件被配置为拦截多个电场中的背离接收器线圈的一些电场并允许磁通量穿过朝向接收器线圈的第一电磁接收器屏蔽件；铁氧体层，该铁氧体层耦接至接收器线圈的与第一侧相对的第二侧，该铁氧体层被定位成在充电事件期间使磁通量重新定向以提高充电效率；和减热屏蔽件，该减热屏蔽件包括粘附至导电层的导热层，其中该导电层耦接至接地部，从而使得导电层能够在充电事件期间捕获杂散通量，其中该铁氧体层被夹在减热屏蔽件和接收器线圈之间。
该电磁接收器屏蔽件可接地，以对由多个电场生成的电压放电。该电磁接收器屏蔽件可包含银。该接收器线圈可包含铜，该铜具有形成在铜上方的镍和浸金的镀层。该导热层可包含石墨并且该导电层可包含铜。该无线充电系统还可包括由具有第一侧和相对的第二侧的柔性电介质层形成的柔性电路，其中该接收器线圈被设置在第一侧上并且所述电磁接收器屏蔽件被设置在第二侧上。
通过参考以下具体实施方式和附图，可更好地理解本发明的实施方案的实质和优点。
附图说明
图1为示出无线电力传输期间的无线充电系统的发射器线圈和接收器线圈之间的电交互的简化图。
图2为示出根据本公开的一些实施方案的包括发射器屏蔽件和接收器屏蔽件的示例性无线充电系统的简化图。
图3A示出根据本公开的一些实施方案的可结合到电子设备以从无线充电器无线地接收电力的示例性无线电力接收模块的分解图。
图3B示出了根据本公开的一些实施方案的示例性附接组件，该示例性附接组件由单面粘合剂和以重叠布置被定位在集成线圈和电磁屏蔽件的边缘处的双面粘合剂的片材组成。
图3C示出了根据本公开的一些实施方案的其中双面粘合剂为月牙状并不与集成线圈和电磁屏蔽件305的边缘重叠的示例性附接组件。
图4A为根据本公开的一些实施方案的在图3A中所示的无线电力接收模块的一部分的简化横截面视图。
图4B为在图4A中所示的无线电力接收模块的一部分的简化横截面视图。
图4C为根据本公开的一些实施方案的具有在图3B中所示的粘合组件的在图4A中所示的无线电力接收模块的一部分的简化横截面视图。
图4D为根据本公开的一些实施方案的具有在图3C中所示的粘合组件的在图4A中所示的无线电力接收模块的一部分的简化横截面视图。
图5为在图4A和4B中所示的无线电力接收模块的简化顶视图。
图6A-6C示出了根据本公开的一些实施方案的无线电力接收模块的简化透视图、顶部平面视图和底部平面视图。
图7示出了根据本公开的一些实施方案的由具有宽度变化的线匝的线材形成的接收器线圈的简化自顶向下视图。
具体实施方式
在无线充电系统中的无线电力传输期间，多种电交互可发生在无线充电系统中的发射器线圈和接收器线圈之间。一些电交互为发射器线圈和接收器线圈之间的预期交互，而其他电交互为非预期交互，这些非预期交互可导致电力传输效率低下并产生电子设备中的问题。例如，图1为示出无线电力传输期间的示例性无线充电系统100的发射器线圈102和接收器线圈104之间的电交互的简化图。发射器线圈102可被设置在无线充电设备诸如无线充电垫内，并且接收器线圈104可被设置在消费电子设备诸如智能电话、智能手表、平板电脑、膝上型电脑等内。该电子设备在界面112处可置于无线充电设备上，以使得能够进行电力传输。
发射器线圈102和接收器线圈104可基本上彼此同心地定位。以使得能够通过磁感应进行高效的电力传输。在无线电力传输期间，发射器线圈102可生成时变磁通量106，该时变磁通量可通过界面112处的设备外壳传输并由接收器线圈104接收。时变磁通量106与接收器线圈104进行交互，以在接收器线圈104中生成对应的电流。所生成的电流可用于对电池充电，以用于操作电子设备。
然而，除了时变磁通量106之外，在无线电力传输期间，在发射器线圈和接收器线圈102和104之间可能非预期地生成电场108和110。例如，在发射器线圈102生成磁通量106时，在发射器线圈102和接收器线圈104之间可存在较大的电压差。在某些情况下，发射器线圈102上的电压可大于接收器线圈104上的电压，从而使一些电场108朝向接收器线圈104进行取向并导致在接收器线圈104中生成非预期电压。在另外的一些情况下，在接收器线圈104上存在的电压也可使一些电场110朝向发射器线圈102进行取向并导致在发射器线圈102上生成不利电压。在接收器线圈104上生成不利电压可妨碍和/或破坏邻近接收器线圈104设置的敏感部件诸如触摸设备(如触摸显示器)的操作。而且，发射器线圈102上的不利电压可导致电力传输效率低下。
本公开的实施方案描述了一种无线充电系统，该无线充电系统缓解了在无线电力传输期间在接收器线圈和/或发射器线圈上无意地生成不利电压。可将一个或多个电磁屏蔽部件结合到无线充电系统中，以防止电场在接收器线圈和/或发射器线圈上生成不利电压，同时允许时变磁通量在发射器线圈和接收器线圈之间自由传播，以执行无线电力传输。
在一些实施方案中，可在无线充电设备中实现发射器屏蔽件，以防止在电子设备中的接收器线圈上生成不利电压。该发射器屏蔽件可被定位在无线充电设备中，以拦截由发射器线圈生成的电场，从而避免电场暴露在接收器线圈上。因此，被拦截的电场可在发射器屏蔽件上而不是接收器线圈上生成电压。该电压可通过使电压路由到接地部而进行放电，从而消除不利电压并防止其对电子设备中的敏感电子部件造成影响。对根据本公开的一些实施方案的发射器屏蔽件的描述在于2016年9月23日提交的标题为“ELECTROMAGNETICSHIELDING FOR WIRELESS POWER TRANSFER SYSTEMS”的美国临时专利申请62/399，082(代理人案号090911-P32102USP1-1019534)中提出。‘082临时专利申请被转让给Apple Inc.本专利申请的受让人，并全文以引用方式并入本文以用于所有目的。
在一些实施方案中，可在无线充电系统的无线电力接收模块内实现接收器屏蔽件，以防止在无线充电设备中的发射器线圈上生成不利电压。该接收器屏蔽件可被定位在电子设备中，以拦截由接收器线圈生成的电场，使得电场不暴露至发射器线圈。在接收器屏蔽件中生成的电压可被放电到接地部，以防止在发射器线圈上生成不利电压。此类无线电力接收模块的实施方案的各个方面和特征在本文中进一步详细论述。
图2为示出根据本公开的一些实施方案的包括发射器屏蔽件202和接收器屏蔽件204的示例性无线充电系统200的简化图。发射器屏蔽件202可被定位在发射器线圈102的前方，使得磁通量106朝向发射器屏蔽件202。例如，在无线电力传输期间，发射器屏蔽件202被定位在发射器线圈102和接收器线圈104之间，使得磁通量106在到达接收器线圈104之前首先穿过发射器屏蔽件202。在一些实施方案中，在电子设备置于无线充电设备上时，发射器屏蔽件202可被定位在界面112和发射器线圈102之间，以执行无线电力传输。因此，发射器屏蔽件202和发射器线圈102均可被定位在无线充电设备内。发射器屏蔽件202对磁通量106可为基本上透明的，使得磁通量106的由发射器线圈102生成的很大部分由接收器104接收。
尽管发射器屏蔽件202对磁通量106可为基本上透明的，但在另一方面，发射器屏蔽件202对电场108可为基本上不透明的，使得电场108基本上由发射器屏蔽件202阻挡。这避免电场108暴露在接收器线圈104上并在接收器线圈104上生成不利电压。由于发射器屏蔽件202在其可到达接收器线圈104之前基本上阻挡电场108，因此电场108可在发射器屏蔽件202上而非接收器线圈104上生成电压。在发射器屏蔽件202上生成的电压量可对应于在发射器屏蔽件202不存在的情况下将在发射器线圈104上生成的电压量。
在一些实施方案中，在发射器屏蔽件202上生成的电压可被移除，使得电压不永久性地保留在发射器屏蔽件202上。例如，可使发射器屏蔽件202上的电压放电到接地部。因此，发射器屏蔽件202可耦接至接地连接部206，以允许发射器屏蔽件202上的电压放电到接地部。接地连接部206可为接地环或可从发射器屏蔽件202移除电压的耦接至接地部的任何其他适当的导电结构。
类似于发射器屏蔽件202，也可在无线充电系统200中实现接收器屏蔽件204，以防止在发射器线圈102上从由接收器线圈104生成的电场110生成不利电压。接收器屏蔽件204可被定位在接收器线圈104前方，使得磁通量106在到达接收器线圈104之前首先穿过接收器屏蔽件204。在一些实施方案中，接收器屏蔽件204和接收器线圈104被定位在无线电力接收模块内，该无线电力接收模块继而被定位在电子设备的外壳内，如下文相对于图3A所描述的。在该模块内，在电子设备置于无线充电设备上时，接收器屏蔽件204可被定位在界面112和接收器线圈104之间，以执行无线电力传输。
类似于发射器屏蔽件202，接收器屏蔽件204对磁通量106可为基本上透明的，使得磁通量106的由发射器线圈102生成的很大部分穿过接收器屏蔽件204并由接收器104接收，而接收器屏蔽件204对电场110可为基本上不透明的，使得电场110基本上由接收器屏蔽件204阻挡。这在使得能够进行无线电力传输时避免电场110到达发射器线圈102并在发射器线圈102上生成不利电压。类似于发射器屏蔽件202，接收器屏蔽件204也可接地，使得由电场110生成的电压可放电到接地连接部208。在一些实施方案中，接地连接部208可为类似于接地连接部206的结构，或在其他实施方案中，该接地连接部可为与接地连接部206相同的结构。
通过将发射器屏蔽件和接收器屏蔽件202和204结合到无线充电系统200中，无线充电设备以及发射器屏蔽件和接收器屏蔽件202和204在其内实现的电子设备分别使其接地部暴露于彼此。这减弱了由发射器线圈和接收器线圈102和104之间的电交互造成的任何接地噪声。如本公开文中所认识到的，发射器屏蔽件202和接收器屏蔽件204为能够阻挡电场通过但允许磁通量通过的屏蔽结构。
在一些实施方案中，发射器屏蔽件可被包括在无线充电设备诸如无线充电垫中，并且接收器屏蔽件可被包括在便携式电子设备内所包括的无线电力接收模块内，该便携式电子设备被配置为置于无线充电设备上，以从无线充电垫无线地接收电力。图3A示出根据本公开的一些实施方案的可结合到便携式电子设备的外壳325内的无线电力接收模块300的分解图。如图3A所示，无线电力接收模块300可包括包含集成线圈和电磁屏蔽件305、铁氧屏蔽件310和热屏蔽件315的至少三个独立的屏蔽件以及使模块300附接至外壳325的粘合部件320。
粘合部件320可为使无线电力接收模块300附接至外壳325的单个粘合材料片诸如压敏粘合剂(PSA)。在其他实施方案中，代替利用单个粘合材料片附接至外壳325，无线电力接收模块300可利用由多于一个粘合材料片组成的附接组件附接至外壳325，如本文相对于图3B论述的。
图3B示出了根据本公开的一些实施方案的示例性附接组件332，该示例性附接组件由单面粘合剂336和以重叠布置被定位在集成线圈和电磁屏蔽件305的边缘处的双面粘合剂334a和334b的片材组成。双面粘合剂334a和334b可由PSA形成，以使热屏蔽件315附接至外壳325。单面粘合剂336可附接至外壳325并在发生破损事件的情况下用作抗裂膜。在特定实施方案中，单面粘合剂336可不耦接至无线电力接收模块300，使得铁氧屏蔽件310以及集成线圈和电磁屏蔽件305从外壳325脱离。通过使铁氧屏蔽件310以及集成线圈和电磁屏蔽件305从外壳325脱离，由在无线电力传输期间生成的时变磁场所导致的振动可不被转移至外壳325，从而使铁氧屏蔽件310以及集成线圈和电磁屏蔽件305之间的来自外壳325的声学耦合最小化。在一些实施方案中，单面粘合剂336由聚酰亚胺形成。如图3B所示，双面粘合剂334a和334b可围绕集成线圈和电磁屏蔽件305的周边定位。在一些情况下，双面粘合剂334a和334b可与集成线圈和电磁屏蔽件305重叠，如集成线圈和电磁屏蔽件305的虚线轮廓所指示的。
尽管图3B示出了具有以与集成线圈和电磁屏蔽件305的边缘重叠的方式围绕集成线圈和电磁屏蔽件305的周边定位的双面粘合剂334a和334b的附接组件340，但实施方案不限于此。其他附接组件不必具有与集成线圈和电磁屏蔽件305的边缘重叠的双面粘合剂。图3C示出了根据本公开的一些实施方案的其中双面粘合剂340a-d为月牙状并不与集成线圈和电磁屏蔽件305的边缘重叠的示例性附接组件338。双面粘合剂340a-d被成形为月牙状，以符合集成线圈和电磁屏蔽件305的外部轮廓。如本文将进一步论述的，双面粘合剂340a-d使铁氧屏蔽件310附接至外壳325，而不与集成线圈和电磁屏蔽件305重叠。在一些实施方案中，单面粘合剂336可具有与集成线圈和电磁屏蔽件305的形状对应的形状。例如，单面粘合剂336可为基本上圆形的。
再次参考图3A，集成线圈和电磁屏蔽件305可用作例如在图2中所示的接收器线圈104和接收器屏蔽件204，使得无线电力接收模块300能够从无线电力发射线圈诸如在图2中所示的线圈102无线地接收电力。当被定位在便携式电子设备内时，集成线圈的接收器屏蔽部分和屏蔽件被定位在接收器线圈部分和电子设备的充电表面之间。因此，接收器屏蔽件被定位在接收器线圈和发射器线圈之间并用于防止与无线充电设备中的发射线圈的电容耦合。铁氧屏蔽件310用作使磁通量重定向以获取与发射线圈更高耦合的B场屏蔽件或磁场屏蔽件，从而得到提高的充电效率并有助于防止磁通量干扰。热屏蔽件315可包含石墨或提供无线电力接收模块300以及电池和电子设备的其中结合有无线电力接收模块300的其他部件之间的绝热的类似层。热屏蔽件315还可包括接连到接地部并有助于在捕获杂散通量的同时进行热屏蔽的铜层。下文结合图4A和4B来论述模块300内的三种不同屏蔽件的进一步的细节。
仍参考图3A，在一些实施方案中，根据本公开的实施方案的无线电力接收模块可为如下文所详述的尽可能薄地制成的集成模块，以便不过度增加该模块被定位在其内的电子设备的厚度。另外，外壳325可包括尺寸和形状被设定成接收无线电力接收模块的切口区域330，从而节省其内结合有该模块的电子设备内的附加空间并允许电子设备制作得更薄。
现在参见图4A，其为被定位在电子设备400的外壳内的无线电力接收模块420的一部分的简化横截面视图。例如，无线电力接收模块420可为在图3A中所示的无线接收模块300，而电子设备400可为任何适当的便携式电子设备，诸如智能电话、平板电脑、膝上型计算机、智能手表、或其他类型的消费型电子设备。如图4B所示，电子设备400可包括限定便携式电子设备的形状和尺寸的外壳402。例如，外壳402可为在图3A中所示的外壳325并可由相对刚性和坚硬材诸如包覆支撑板料形成。在一些实施方案中，玻璃板404的内表面上涂覆有油墨层406的该玻璃板可通过粘合剂层408附接到外壳402，以形成电子设备400的背部表面。在一些实施方案中，油墨层406具有低电导率并且可选择油墨层的颜色，以匹配电子设备400的其他外表面。外壳402可包括容纳无线电力接收模块420的切口区域415，如上文相对于切口330所述的，从而允许模块420在电子设备400内的z方向上占据最小空间量。
再次参考图4A，电池410可与电子设备的其他部件(未示出)一其被定位在外壳402内，这些部件包括但不限于使得电子设备能够执行其预期功能的一个或多个处理器、存储单元、通信电路、传感器等。电池410可通过例如电池粘合剂412而被附接到外壳402。
无线电力接收模块420可被定位在切口区域415内，以在z方向上使模块在便携式电子设备400内所需的空间最小化。如图所示，无线电力接收模块可包括三个独立的屏蔽件，该三个独立的屏蔽件包括集成线圈和电磁屏蔽件430、铁氧屏蔽件440和热屏蔽件450。集成线圈和电磁屏蔽件430可表示在图3A中所示的集成线圈和电磁屏蔽件315；铁氧屏蔽件440可表示铁氧屏蔽件310，并且热屏蔽件450可表示热屏蔽件305。粘合剂460诸如压敏粘合剂可使模块420附接至涂覆有油墨的玻璃层404/406，并在发生破损事件的情况下用作抗裂膜。
在本公开的一些实施方案中，可在无线电力接收模块的上表面和电池410的下表面之间形成小间隙470。该间隙在制造期间提供容限水平，以确保无线电力接收420和电池410不与彼此发生物理接触，并且因此确保无线电力接收模块不妨碍电池与外壳402的附接。
如图4B所示，集成线圈和电磁屏蔽件430可包括柔性电介质基极层432诸如聚酰胺层，电磁接收器屏蔽件434直接形成在聚酰胺层432的一侧上，并且铜接收器线圈436可直接形成在相对侧上。使接收器屏蔽件434和接收器线圈436直接形成在基极层432的相对侧上，使得单个载体层用于接收器屏蔽件和接收器线圈两者，从而使得无线电力接收模块420的总体厚度能够减小。为了进一步减小厚度，本公开的一些实施方案不包括覆盖层或如用于传统的柔性电路的用于包封并保护形成在挠曲部上的电路的位于该挠曲部上方的其他类型的保护层。相反，本公开的一些实施方案利用无电镀镍工艺对接收器线圈436进行镀覆，之后镀覆保护镍不受氧化的薄型浸金层。
接收器屏蔽件434可由具有使得磁通量能够穿过但阻止磁场穿过的属性的材料形成。在一些实施方案中，接收器屏蔽件434由银形成。在无线充电事件期间，接收器屏蔽件434被定位在铜接收器线圈436和无线充电器之间，以在无线电力传输期间拦截与接收器屏蔽件434相关联的电场，从而防止在发射器线圈上生成不利电压，而铜接收器线圈可制造得相对较厚(例如，在一些实施方案中为70微米)，以在充电事件期间提供有力的感应性能。
铁氧屏蔽件440包括相对较厚的铁氧体材料层442，该铁氧体材料层夹置在薄型粘合剂层444和薄型热塑性聚合物层446(诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯膜)之间。粘合剂层444和热塑性聚合物层446提供了铁氧体层442的包含铁氧体并防止铁氧体表面处的小断裂、毛刺或其他缺陷与无线电力接收模块的其他部件接触的载体。铁氧屏蔽件440在铜接收线圈436的与电磁屏蔽件434相对的一侧上被定位在无线电力接收模块420内。
热屏蔽件450可包括通过薄型导电粘合剂(未示出)而被粘附至导电层454的热层452。热层452提供无线电力接收模块300与电子设备400的各种部件(包括电池410)之间的绝热。导电层454提供附加热屏蔽并可耦接至接地部，以捕获杂散通量并防止此类磁通量干扰设备400的显示器(未示出)或其他部件。尽管在图4B中未示出，但第一薄型导电粘合剂层(例如，5微米)可使热层452粘附至导电层454，第二薄型导电粘合剂层(例如，5微米)可使导电层454并且因此使热屏蔽件450粘附至铁氧屏蔽件440，并且薄型热塑性聚合物层诸如5微米的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜可用于覆盖石墨层452的最外表面。在一些实施方案中，热层452可由具有高热导率的任何适当材料诸如但不限于石墨形成。而且，导电层454可由具有高导电率的任何适当材料形成，诸如但不限于铝、不锈钢、镍和包括前述导电材料中的至少一种导电材料的金属合金。
如图4A、4B和5所示，热屏蔽件450可包括在外壳402上方延伸超出切口415的边缘以提供无线电力接收模块420后方的连续金属覆盖范围的部分456，其用于防止在模块420的外边缘和切口区域415中的外壳402的内边缘之间形成的间隙中出现漏磁。参考图5，当无线电力接收模块420被定位在导电材料切口415内时，间隙510可在无线电力接收模块420和外壳402的切口部分的内周边504之间围绕无线电力接收模块的部分430,440和460的整个外周边502延伸。部分456可完全地延伸超出间隙510并超出外壳402的切口的内边缘，从而在铜线圈436集成线圈和电磁屏蔽件430的所有侧面上覆盖间隙。
图4A和4B示出了设备400的横截面，其中粘合剂460为单个粘合材料片。然而，图4C示出了设备400的横截面视图，其中粘合剂460为由单面粘合剂464和以重叠布置导电材料集成线圈和电磁屏蔽件460的边缘处的双面粘合剂466的片材构成的附接组件462(诸如本文相对于图3B所论述的附接组件332)。在一些实施方案中，单侧粘合剂464可附接至油墨层406而非集成线圈和电磁屏蔽件430。双面粘合剂466可耦接在集成线圈和电磁屏蔽件430以及油墨层406之间。
图4D示出了设备400的横截面视图，其中粘合剂460为由单面粘合剂470和以非重叠布置导电材料集成线圈和电磁屏蔽件460的边缘处的双面粘合剂472的片材构成的附接组件468(诸如本文相对于图3C所论述的附接组件338)。在一些实施方案中，单侧粘合剂470可附接至油墨层406而非集成线圈和电磁屏蔽件430。双面粘合剂466可耦接在铁氧屏蔽件440和油墨层406之间。这些不同的粘合剂构型可使部件的叠层的总体高度的制造公差拓宽，并且减小由粘合材料覆盖的表面区域量。
如上所述，在各种实施方案中，无线电力接收模块400被制造得很薄。例如，在一些实施方案中，无线电力接收模块400适合外壳402和电池粘合剂412的高度。在一个特定实施方案中，无线电力接收模块400不超过250微米厚，其中热屏蔽件450为约70微米厚，铁氧屏蔽件440为约110微米，并且集成线圈和电磁屏蔽件430为约70微米厚。
现在参见图6A-6C，其示出了根据本公开的一些实施方案的集成线圈和电磁屏蔽件430的透视图(图6A)和顶部平面图(图6B)和底部(图6C)平面图。如图6B和6C所示，接收器线圈436被定位在柔性电路的第一侧上，而接收器屏蔽件434被定位在相对的第二侧上。接收器屏蔽件434可具有与接收器线圈436的尺寸对应的尺寸。在图6A-6C所示的实施方案中，接收器线圈436和接收器屏蔽件434各种具有平坦圆环形状或环形形状，但在其他实施方案中，接收器屏蔽件可具有与接收器线圈对应的不同形状，诸如正方形、矩形、六边形、三角形等。将图6C与图6B进行比较，可看出电磁接收器屏蔽件434大到足以覆盖整个接收器线圈436，使得接收器线圈436被接收器屏蔽件434完全屏蔽。
具有一个或多个接触焊盘的接线端子602可与接收器线圈436一起被形成在挠曲部的第一侧上。接线端子602可提供电气线路，接收器线圈436中感生出的电流可通过该电气线路被路由以提供电力，从而对其内结合有无线电力接收模块的电子设备中的电池进行充电。另外，接线端子602可包括用于将接收器线圈436中的电压路由至接地部的一个或多个接地线。
如图所示，当布局在电介质基极层432上时,接收器线圈436可具有由从内径到外径螺旋而成的绕组形成的平坦圆盘状形状。同样，接收器屏蔽件434也可具有带有对应的内径和外径的圆盘状形状。接收器屏蔽件434可包括被形成在接收器屏蔽件的彼此间隔开限定间隙610的相对端612,614之间的间隙610。间隙610可提供用于如下所述的连接区段604的空间。在操作期间，来自接收器线圈436的电场可在接收器线圈434中生成电压。所生成的电压可通过接收器屏蔽件434流到端部612和614中的至少一个端部并放电到接地部。
如图6C所示，挠曲部的第二侧面还可用于第二铜层，以经由区段604将接收器线圈436的内部线匝向外缠绕到接线端子602中的接线端并使电磁屏蔽件接地。区段604的布线可保持在非常有限的区域606中，如图6C所示。因此，第二铜层隐藏在非常有限的区域中并且可为不同于(薄于)在第一侧面上形成线圈436的第一层的厚度。另外，集成线圈和电磁屏蔽件430在区段604形成于其中的有限区域中的附加厚度可通过在粘合层450中创建与区段604形成于其中的区域606对应的切口区域而适于无线电力接收模块的总体厚度。此类切口区域例如在图3A中被示出为区域322，而附加切口区域312可被形成在铁氧屏蔽件中，以使得待形成的到接线端的电连接提供通路用以容纳接触焊盘602，其在图3A中被示出为区域312。
在一些实施方案中，可在接收器屏蔽件434的最靠近区域606的顶部的端部612处创建到接地部的连接，使得在接收器屏蔽件434上生成的电压可通过区段604放电到接地部。尽管在端部612处提供到接地部的连接有助于对接收器屏蔽件434上的电压放电，但接收器屏蔽件434的性能可通过将与区域606相对定位的切口616包括在接收器屏蔽件434中以使接收器屏蔽件434电分离成两部分而得到改善。可在最靠近区域606的底部的端部614处提供到接地部的附加连接使得接收器屏蔽件434的两半部分可耦接至接地部，以对接收器屏蔽件434中生成的任何电压放电。在接收器屏蔽件434中不存在切口616的情况下，端部612和614之间的电势差可基于由接收器屏蔽件434的整个表面区域所捕获的电压。这可导致在端部612和614之间积累很大的电势差并可能很难放电到接地部。通过包括切口616，可使电势差基本上减小，诸如减小一半，从而使得放电到接地部更为容易。
尽管附图中未示出，但在一些实施方案中，NFC天线线圈或类似的天线线圈可被形成在接收器线圈436的绕组之间(与其缠绕在一起)。例如，接收器线圈的相邻线匝之间的间隙可被制作得大到足以包括相邻接收器线圈绕组之间的NFC天线线圈的绕组，并同时保持NFC线圈和接收器线圈的边缘之间的气隙。
再次参考图6B，接收器线圈436可由缠绕成多个线匝的单一长度的线材形成。线材可围绕中心点并以增加的半径缠绕，使得所得的线圈为基本上平面的。如图6B进一步示出的，每个线匝由间隙438隔开，该间隙使接收器线圈436的相邻线匝分开。通常，对常规接收器线圈中的线圈宽度与间隙比率进行选择，以使接收器线圈的尺寸最大化并且实现接收器可适配于其分配空间中的最大线材宽度。然而，根据一些实施方案，不选择使接收器线圈436的尺寸最大化或实现最大线材宽度的线圈宽度与间隙比率。而是，线圈宽度与间隙比率可被调制成根据在无线电力传输期间所使用的操作频率来使效率最大化。在线圈具有更小线材宽度的情况下，更高的操作频率往往工作得更好。因此，在一些实施方案中，线圈宽度与间隙比率可在60:40到80:20之间变化，具体地，在一些情况下，对于约350kHz的操作频率为70:30。此外，通过不使线材宽度最大化，接收器线圈可不具有比从其之接收电力的发射器线圈明显更多的导电材料，从而在无线电力传输期间可对发射器线圈的操作不造成显著影响。
除了线圈宽度与间隙比率，在紧贴一个或多个发射器线圈放置的情况下，接收器线圈436的内径616和外径618也可影响接收器线圈436的充电特性。在一些实施方案中，选择内径616以与接收器线圈436从其接收无线电力的发射器线圈的内径对应。另一方面，外径618可对应于发射器线圈的外径，或者外径可大于发射器线圈的外径。在外径618对应于发射器线圈的外径时，当两个线圈彼此对准时，两个线圈之间的充电效率具有最大效率，但在两个线圈不太对准时该充电效率可大幅减小。这在其中两个线圈之间的对准很容易实现或者旨在于在无线电力传输期间实现的情况下可能是特别有利的。然而，通过增加外径618，最大效率可减小，但在两个线圈变得不太对准时可导致效率更小。这在两个线圈之间的精确对准并非优先考虑问题并且期望具有更大充电区域的情况下可能特别有用。在一些实施方案中，内径616对应于从其接收电力的发射器线圈的内径，并且外径618大于发射器线圈的外径。
如本文相对于图6A和6B所示，接收器线圈436中的线材的每个线匝与接收器线圈436中的其他线匝具有相同的宽度；然而，实施方案并不限于此类构型。一些实施方案可在接收器线圈436中具有不同宽度的线匝。通过改变线材宽度，接收器线圈700可比线材宽度不变的线圈实现更高的品质因数。此外，在无线电力传输期间，变化的线材宽度允许更低的交流电阻(ACR)。
图7示出了根据本公开的一些实施方案的由具有宽度变化的线匝的线材形成的接收器线圈700的简化自顶向下视图。接收器线圈700可从内部线匝702缠绕到外部线匝704，从而造成形成接收器线圈700的多个线匝。在一些实施方案中，接收器线圈700的每个线匝与接收器线圈700中的其他线匝具有不同的厚度。例如，对于每个线匝，线材的宽度可从内部线匝702到外部线匝704递增。然而，外部线匝704不一定具有最大宽度。在某些实施方案中，与外部线匝704相邻的线匝706可具有最大宽度，使得线材宽度从线匝706到外部线匝704减小。尽管7示出了被配置为具有首先从内部线匝702到线匝706增大并且然后从线匝706到外部线匝704减小的变化的线材宽度的接收器线圈700，但实施方案不限于此类构型。可实现线材宽度的任何布置结构，以形成接收器线圈700。
从图7的图示中可认识到，线材的每个线匝具有恒定线材宽度。这就意味着线材沿整个线匝的宽度在宽度上不减小，例如在单个线匝中不渐缩为更窄宽度或更宽宽度。在一些实施方案中，过渡区域708可为接收器线圈700的其中线材宽度变为针对每个线匝的相应的线材宽度的区域。相比于线匝的其余部分，过渡区域708可相对较小，使得线匝的绝大部分具有恒定线材宽度。
图6A-6B和7示出了由柔性电路板上的图案化导电迹线形成的接收器线圈。然而，应理解，这些实施方案并不限于在柔性电路板上对接收器线圈进行图案化。在某些实施方案中，本文所述的接收器线圈可由绞线形成。
尽管已相对于具体实施方案描述了本发明，但应当理解，本发明旨在覆盖以下权利要求范围内的所有修改形式和等同形式。另外，空间相关术语，诸如“底部”、“顶部”、“向上”或“向下”等在本文中可用于描述一个元件和/或特征部与另外一个或多个元件和/或一个或多个特征部的关系，如在附图中示出的。然而，应当理解，空间相对术语旨在涵盖除在附图中所示的取向之外的设备使用和/或操作过程中的不同取向。例如，如果图中的设备被翻转，则被描述为“底部”表面的元件可被取向成在其他元件或特征部“上方”。设备可以另外的方式被取向(例如，旋转90度或以其他取向)，并且在本文中使用的空间相对描述词被相应地解释。

Claims (20)

1.一种无线电力接收模块，用于接收用于无线电力传输的磁通量，所述模块包括：
接收器线圈，所述接收器线圈包括缠绕成多个线匝的单一长度的线材，所述接收器线圈被配置为在充电事件期间接收由无线充电设备中的发射器线圈生成的磁通量，并且生成多个电场；
电磁接收器屏蔽件，所述电磁接收器屏蔽件耦接至所述接收器线圈的第一侧，所述电磁接收器屏蔽件被配置为拦截所述多个电场中的背离所述接收器线圈的一些电场并允许所述磁通量穿过所述电磁接收器屏蔽件朝向所述接收器线圈；
铁氧体层，所述铁氧体层耦接至所述接收器线圈的与所述第一侧相对的第二侧，所述铁氧体层被定位成在所述充电事件期间使磁通量重新定向以提高充电效率；和
减热屏蔽件，所述减热屏蔽件包括粘附至导电层的导热层，其中所述导电层耦接至接地部，从而使得所述导电层能够在所述充电事件期间捕获杂散通量，其中所述铁氧体层被夹在所述减热屏蔽件和所述接收器线圈之间。
2.根据权利要求1所述的无线电力接收模块，其中所述电磁接收器屏蔽件接地，以使由所述多个电场生成的电压放电。
3.根据权利要求1所述的无线电力接收模块，其中所述电磁接收器屏蔽件包含银。
4.根据权利要求1所述的无线电力接收模块，其中所述接收器线圈包含铜，所述铜具有形成在所述铜上方的镍和浸金的镀层。
5.根据权利要求1所述的无线电力接收模块，其中所述导热层包含石墨，并且所述导电层包含铜。
6.根据权利要求1所述的无线电力接收模块，还包括由具有第一侧和相对的第二侧的柔性电介质层形成的柔性电路，其中所述接收器线圈被设置在所述第一侧上并且所述电磁接收器屏蔽件被设置在所述第二侧上。
7.根据权利要求1所述的无线电力接收模块，其中所述接收器线圈直接附接到所述铁氧体层。
8.根据权利要求1所述的无线电力接收模块，其中所述接收器线圈具有70：30的迹线宽度与间隙比率。
9.根据权利要求1所述的无线电力接收模块，其中所述多个线匝中的每个线匝具有与所述多个线匝中的其他线匝不同的线材宽度。
10.一种电子设备，被配置为接收用于无线电力传输的磁通量，所述电子设备包括：
外壳，所述外壳具有充电表面；
电池，所述电池被定位在所述外壳内；
被定位在所述外壳内的无线电力接收模块，所述无线电力接收模块与所述充电表面相邻，以在充电事件期间接收用于无线电力传输的磁通量，所述无线电力接收模块包括：
接收器线圈，所述接收器线圈包括缠绕成多个线匝的单一长度的线材，所述接收器线圈被配置为在充电事件期间接收由无线充电设备中的发射器线圈生成的磁通量，并且生成多个电场；
电磁接收器屏蔽件，所述电磁接收器屏蔽件耦接至所述接收器线圈的第一侧，所述电磁接收器屏蔽件被配置为拦截所述多个电场中的背离所述接收器线圈的一些电场并允许所述磁通量穿过所述电磁接收器屏蔽件朝向所述接收器线圈；
铁氧体层，所述铁氧体层耦接至所述接收器线圈的与所述第一侧相对的第二侧，所述铁氧体层被定位成在所述充电事件期间使磁通量重新定向以提高充电效率；和
减热屏蔽件，所述减热屏蔽件包括粘附至导电层的导热层，其中所述导电层耦接至接地部，从而使得所述导电层能够在所述充电事件期间捕获杂散通量，其中所述铁氧体层被夹在所述减热屏蔽件和所述接收器线圈之间。
11.根据权利要求10所述的电子设备，其中所述电磁接收器屏蔽件接地，以使由所述多个电场生成的电压放电。
12.根据权利要求10所述的电子设备，其中所述电磁接收器屏蔽件包含银。
13.根据权利要求10所述的电子设备，其中所述接收器线圈包含铜，所述铜具有形成在所述铜上方的镍和浸金的镀层。
14.根据权利要求10所述的电子设备，其中所述导热层包含石墨，并且所述导电层包含铜。
15.一种无线充电系统，包括：
无线充电设备，所述无线充电设备包括被配置为跨充电表面生成磁通量的发射器线圈和被定位在所述充电表面和所述发射器线圈之间的发射器屏蔽件，所述发射器屏蔽件由使得所述发射器屏蔽件能够拦截在充电事件期间生成的并背离所述发射器线圈的一些电场并允许所述磁通量穿过所述发射器屏蔽件的材料制成；
电子设备，所述电子设备被配置为在充电事件期间接收由所述无线充电设备生成的所述磁通量，所述电子设备包括：外壳，所述外壳具有充电表面；电池，所述电池被定位在所述外壳内；和被定位在所述外壳内的无线电力接收模块，所述无线电力接收模块与所述充电表面相邻，以在充电事件期间接收用于无线电力传输的磁通量，所述无线电力接收模块包括：
接收器线圈，所述接收器线圈包括缠绕成多个线匝的单一长度的线材，所述接收器线圈被配置为在充电事件期间接收由无线充电设备中的发射器线圈生成的磁通量，并且生成多个电场；
电磁接收器屏蔽件，所述电磁接收器屏蔽件耦接至所述接收器线圈的第一侧，所述电磁接收器屏蔽件被配置为拦截所述多个电场中的背离所述接收器线圈的一些电场并允许所述磁通量穿过所述电磁接收器屏蔽件朝向所述接收器线圈；
铁氧体层，所述铁氧体层耦接至所述接收器线圈的与所述第一侧相对的第二侧，所述铁氧体层被定位成在所述充电事件期间使磁通量重新定向以提高充电效率；和
减热屏蔽件，所述减热屏蔽件包括粘附至导电层的导热层，其中所述导电层耦接至接地部，从而使得所述导电层能够在所述充电事件期间捕获杂散通量，其中所述铁氧体层被夹在所述减热屏蔽件和所述接收器线圈之间。
16.根据权利要求15所述的无线充电系统，其中所述电磁接收器屏蔽件接地，以使由所述多个电场生成的电压放电。
17.根据权利要求15所述的无线充电系统，其中所述电磁接收器屏蔽件包含银。
18.根据权利要求15所述的无线充电系统，其中所述接收器线圈包含铜，所述铜具有形成在所述铜上方的镍和浸金的镀层。
19.根据权利要求15所述的无线充电系统，其中所述导热层包含石墨，并且所述导电层包含铜。
20.根据权利要求15所述的无线充电系统，还包括由具有第一侧和相对的第二侧的柔性电介质层形成的柔性电路，其中所述接收器线圈被设置在所述第一侧上并且所述电磁接收器屏蔽件被设置在所述第二侧上。
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