CN108565102B - 线圈模组、无线充电发射装置、接收装置、系统和终端 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种线圈模组,属于无线充电技术领域。所述模组包括:绝缘层、第一平面线圈绕组和第二平面线圈绕组;第一平面线圈绕组的至少一匝线圈包括第一部分、第二部分和第一连接部,第二平面线圈绕组的至少一匝线圈包括第三部分、第四部分和第二连接部。本申请中第一连接器用于连接第一部分的外侧部和第二部分的内侧部,第二连接器用于连接第三部分的内侧部和第四部分的外侧部,并且该第一连接器和第二连接器在绝缘层所在平面上的投影之间存在重合部。相应的,本申请还揭示的采用了该线圈模组的无线充电发射装置、接收装置以及系统,以及采用了该无线充电系统的终端。
Description
技术领域
本申请涉及无线充电技术领域,特别涉及一种线圈模组、无线充电发射装置、接收装置、系统和终端。
背景技术
目前,采用无线充电技术对电子设备进行充电越来越普及。实现无线充电技术的设备叫无线充电器。在具体实现的时候,无线充电器中设置有发射线圈,电子设备中设置有接收线圈,无线充电器中的发射线圈所携带的交流电产生磁场,通过磁耦合使得电子设备中的接收线圈产生电压,从而实现对电子设备的充电。
由于无线充电是基于发射线圈与接收线圈之间的磁耦合进行能量传输,所以发射线圈与接收线圈之间存在很强的磁场。这种情况下,如果无线充电线圈的线圈绕组的宽度较宽,则当磁场穿过线圈绕组时,会导致线圈绕组中产生较大的涡流损耗。为了解决此问题,如图1所示,目前无线充电线圈会包括线圈绕组和切割槽,切割槽将线圈绕组分割成两个宽度较小的小绕组,由于各个小绕组的宽度均小于分割前的线圈绕组的宽度,所以可以降低线圈绕组的涡流损耗。
然而,切割槽将线圈绕组分割成两个宽度较小的小绕组后,如图2所示,当线圈绕组中流过电流I时,两个小绕组中分别流过方向相同的电流I1和电流I2,此时如果磁场穿过切割槽,则会因电磁感应而在切割槽两侧的两个小绕组中分别产生方向不同的感应电流IE,从而导致线圈绕组中产生环流损耗,降低了无线充电效率。
发明内容
本申请提供了一种线圈模组,其中,该线圈模组中存在投影交叉结构,采用该投影交叉结构,将会减少该线圈模组内的环流损耗。相应的,本申请还提供了采用该线圈模组的无线充电发射装置、无线充电接收装置、无线充电系统和移动终端。由于该线圈模组的环流损耗减小了,所以采用该线圈模组的无线充电发射装置、无线充电接收装置、无线充电系统和移动终端的充电效率将会提高。
第一方面,本申请提供了一种线圈模组。其中,该线圈模组包括绝缘层、第一平面线圈绕组和第二平面线圈绕组。所述第一平面线圈绕组位于所述绝缘层的一侧,所述第二平面线圈绕组位于所述绝缘层的另一侧,所述第一平面线圈绕组和所述第二平面线圈绕组均包括多匝线圈。
需要说明的是,所述第一平面线圈绕组的至少一匝线圈包括第一部分、第二部分和第一连接部。所述第一部分设有沿线圈延伸方向延伸的第一切割口,所述第一部分包括由所述第一切割口分隔的第一外侧部与第一内侧部。所述第二部分设有沿线圈延伸方向延伸的第二切割口,所述第二部分包括由所述第二切割口分隔的第二外侧部与第二内侧部。所述第一连接部设于所述第一外侧部与所述第二内侧部之间。
还需要说明的是,所述第二平面线圈绕组的至少一匝线圈包括第三部分、第四部分和第二连接部。所述第三部分设有沿线圈延伸方向延伸的第三切割口,所述第三部分包括由所述第三切割口分隔的第三外侧部和第三内侧部。所述第四部分设有沿线圈延伸方向延伸的第四切割口,所述第四部分包括由所述第四切割口分隔的第四外侧部和第四内侧部。所述第二连接部设于所述第三内侧部与所述第四外侧部之间。
其中,所述第一连接部与所述第二连接部在所述绝缘层所在平面上的投影存在重合部。进一步地,所述第一外侧部与所述第三外侧部并联,所述第一内侧部与所述第三内侧部并联,所述第二外侧部与所述第四外侧部并联,所述第二内侧部与所述第四内侧部并联。
由上可知,当交流磁通穿越前述线圈模组中的第一切割口时,由于电磁感应,第一部分的第一外侧部和第一内侧部会产生方向相反的感应电流。类似地,第二外侧部和第二内侧部,第三外侧部和第三内侧部,以及第四外侧部和第四内侧部也均会产生方向相反的感应电流。需要说明的是,在本实施例中,第一外侧部、第二外侧部、第三外侧部和第四外侧部产生的感应电流的方向是相同的,第一内侧部、第二内侧部、第三内侧部和第内外侧部产生的感应电流的方向是相同的。又因为第一外侧部与第三外侧部并联,第一内侧部与第三内侧部并联,第二外侧部与第四外侧部并联,第二内侧部与第四内侧部并联。假设第一外侧部与第三外侧部产生的感应电流为I1,第一内侧部与第三内侧部产生的感应电流为I2,第二外侧部与第四外侧部产生的感应电流为I3,第二内侧部与第四内侧部产生的感应电流为I4,则I1、I2、I3和I4将通过本实施例提供的第一连接部和第二连接部实现至少部分抵消。由于线圈模组中的感应电流至少部分抵消了,因此线圈模组内部的环流损耗也会被减小。
结合第一方面,在第一种可能的实现方式下,第一平面线圈绕组或第二平面线圈绕组的多匝线圈中的至少一匝线圈的宽度可以与其它匝线圈的宽度不同。
在该线圈模组内有电流通过时,位于该线圈模组内不同位置的线圈的周围将会产生大小不同的磁场。线圈周围的磁场除了与线圈内流过的电流大小相关外,还与该线圈的宽度相关,因此可以通过调节线圈的宽度,调节该线圈周围产生的磁场。
可选的,该第一平面线圈绕组或该第二平面线圈绕组包括的多匝线圈,依照从最内匝到最外匝的顺序,该多匝线圈的宽度越来越大。
或者,该第一平面线圈绕组或该第二平面线圈绕组包括的多匝线圈,依照从最内匝到最外匝的顺序,该多匝线圈的宽度先变大再变小。
结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式,在第二种可能的实现方式下,该第一平面线圈绕组和该第二平面线圈绕组在绝缘层所在平面的投影重合或实质重合。
可选的,该第一平面线圈绕组包括的线圈匝数和该第二平面线圈绕组包括的线圈匝数相等,且按照从最内匝到最外匝的顺序,位于第一平面线圈绕组内的第P匝线圈的宽度和位于第二平面线圈绕组内的第P匝线圈的宽度相等。
结合第一方面、第一方面的第一种可能的实现方式或第一方面的第二种可能的实现方式,在第三种可能的实现方式下,所述第一连接部与所述第二连接部在所述绝缘层所在平面上的投影呈交叉状或交汇状。可选的,所述交叉状为X交叉。
结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式至第三种可能的实现方式,在第四种可能的实现方式下,所述第一连接部的一端与所述第一外侧部靠近所述第二外侧部的一端相接触,所述第一连接部的另一端与所述第二内侧部靠近所述第一内侧部的一端相接触;所述第二连接部的一端与所述第三内侧部靠近所述第四内侧部的一端相接触,所述第二连接部的另一端与所述第四外侧部靠近所述第三外侧部的一端相接触。由此,该第一连接部和该第二连接部在所述绝缘层所在平面上的投影能够形成交叉或者交汇。
结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式至第四种可能的实现方式,在第五种可能的实现方式下,第一外侧部的第一端和第一内侧部的第一端相互分离,且第一外侧部的远离第一端的第二端和第一内侧部的远离第一端的第二端相连通。第一外侧部的第一端为第一外侧部靠近第二外侧部的一端,第一内侧部的第一端为第一内侧部靠近第二内侧部的一端。
第二外侧部的第一端和第二内侧部的第一端相互分离,且第二外侧部的远离第一端的第二端和第二内侧部的远离第一端的第二端相连通。第二外侧部的第一端为第二外侧部靠近第一外部侧的一端,第二内侧部的第一端为第二内侧部靠近第一内侧部的一端。
第三外侧部的第一端和第三内侧部的第一端相互分离,且第三外侧部的远离第一端的第二端和第三内侧部的远离第一端的第二端相连通。第三外侧部的第一端为第三外侧部靠近第四外侧部的一端,第三内侧部的第一端为第三内侧部靠近第四内侧部的一端。
第四外侧部的第一端和第四内侧部的第一端相互分离,且第四外侧部的远离第一端的第二端和第四内侧部的远离第一端的第二端相连通。第四外侧部的第一端为第四外侧部靠近第三外侧部的一端,第四内侧部的第一端为第四内侧部靠近第三内侧部的一端。
由此,第一外侧部和第三外侧部并联后,第一内侧部和第三内侧部并联后,第二外侧部和第四外侧部并联后,以及第二内侧部和第四内部侧并联后,能够通过第一连接部和第二连接部形成通路。
结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式至第五种可能的实现方式,在第六种可能的实现方式下,所述第一外侧部和所述第三外侧部通过至少两个过孔实现并联;所述第一内侧部与所述第三内侧部通过至少两个过孔实现并联;所述第二外侧部与所述第四外侧部通过至少两个过孔实现并联;所述第二内侧部与所述第四内侧部通过至少两个过孔实现并联。由于过孔的工艺比较成熟,因此通过过孔实现并联,不仅工艺上容易实现,而且成本低。
应当注意的是,该过孔的内壁镀有金属,所以两个并联的结构能够通过至少两个过孔实现并联。结合第一方面的第六种可能的实现方式,在第七种可能的实现方式下,所述第一外侧部的第一端和所述第三外侧部的第一端设有一个贯穿的第一过孔,所述第一外侧部的第二端和所述第三外侧部的第二端设有另一贯穿的第一过孔,所述第一外侧部和所述第三外侧部通过所述第一过孔实现并联。
所述第一内侧部的第一端和所述第三内侧部的第一端设有一个贯穿的第二过孔,所述第一内侧部的第二端和所述第三内侧部的第二端设有另一贯穿的第二过孔,所述第一内侧部和所述第三内侧部通过所述第二过孔实现并联。
所述第二外侧部的第一端和所述第四外侧部的第一端设有一个贯穿的第三过孔,所述第二外侧部的第二端和所述第四外侧部的第二端设有另一贯穿的第三过孔,所述第二外侧部和所述第四外侧部通过所述第三过孔实现并联。
所述第二内侧部的第一端和所述第四内侧部的第一端设有一个贯穿的第四过孔,所述第二内侧部的第二端和所述第四内侧部的第二端设有另一贯穿的第四过孔,所述第二内侧部和所述第四内侧部通过所述第四过孔实现并联。
值得注意的是,第一外侧部的第一端和第二端,第一内侧部的第一端和第二端,第二外侧部的第一端和第二端,第二内侧部的第一端和第二端,第三外侧部的第一端和第二端,第三内侧部的第一端和第二端,第四外侧部的第一端和第二端,以及第四内侧部的第一端和第二端,均请参见前述实施方式中的解释,此处不再赘述。
结合第一方面的第六种可能的实现方式或第七种可能的实现方式,在第八种可能的实现方式下,在所述第一外侧部的第二端和所述第一内侧部的第二端相连通且所述第三外侧部的第二端和所述第三内侧部的第二端相连通的情况下,贯穿所述第一外侧部的第二端和所述第三外侧部的第二端的所述第一过孔和贯穿所述第一内侧部的第二端和所述第三内侧部的第二端的所述第二过孔是同一过孔。该设计可以减少过孔的数量,降低工艺实现的复杂性。
结合第一方面的第六种可能的实现方式至第八种可能的实现方式中任一种实现方式,在第九种可能的实现方式下,在所述第二外侧部的第二端和所述第二内侧部的第二端相连通且所述第四外侧部的第二端和所述第四内侧部的第二端相连通的情况下,贯穿所述第二外侧部的第二端和所述第四外侧部的第二端的所述第三过孔和贯穿所述第二内侧部的第二端和所述第四内侧部的第二端的所述第四过孔是同一过孔。该设计可以减少过孔的数量,降低工艺实现的复杂性。
结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式至第九种可能的实现方式中任一种实现方式,在第十种可能的实现方式下,所述第一切割口的开口面积和所述第三切割口的开口面积之和与所述第二切割口的开口面积和所述第四切割口的开口面积之和相等或相近。应当知道的是,此处限定开口面积的关系,是为了使得第一至第四外侧部以及第一至第四内侧部上产生的感应电流能够更好的抵消。理想状态是,第一切割口的开口面积和第三切割口的开口面积之和等于第二切割口的开口面积和第四切割口的开口面积之和,从而第一至第四外侧部以及第一至第四内侧部上产生的感应电流能够完全抵消。所谓的相近,是指越接近这种理想状态越好。已知的,由于工艺实现上的误差,完全相等是不可能的,所以此处限定的“相近”是指结合实际工艺实现所能够达到的最好状态,也即对于“相近”,应当从本领域技术人员的角度理解。
可选的,假设第一切割口的开口面积和第三切割口的开口面积之和为A1,第二切割口的开口面积和第四切割口的开口面积之和为A2,则A1/A2的值位于70%至130%之间。
结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式至第十种可能的实现方式中任一种实现方式,在第十一种可能的实现方式下,该线圈模组还包括第一导线和第二导线。所述第一导线的一端与所述第一平面线圈绕组的最外匝线圈的端部重合,所述第一导线的另一端为所述模组的第一端。所述第二导线的一端为所述第二平面线圈绕组的最内匝线圈的端部,所述第二导线的另一端为所述模组的第二端。值得注意的是,在所述模组的第一端为引入端时,所述模组的第二端为引出端,在所述模组的第一端为引出端时,所述模组的第二端为引入端。
结合第一方面的第十一种可能的实现方式,在第十二种可能的实现方式下,所述第一导线包括彼此部分分离或全部分离的第一分支和第二分支,所述第一分支和所述第二分支均沿所述第一导线的延伸方向延伸。本实施例提供了两个不同设计的第一导线,增加了第一导线设计的灵活度。
可选的,当所述第一分支和所述第二分支全部分离时,所述第一分支和所述第二分支均有一端与所述第一平面线圈绕组的最外匝线圈的端部重合或连接,且所述第一分支和所述第二分支均有另一端通过端子连接形成所述模组的第一端。
可选的,当所述第一分支和所述第二分支部分分离时,所述第一导线还包括第一公共部,所述第一分支和所述第二分支均有一端与所述第一公共部重合,且所述第一分支和所述第二分支均有另一端通过端子连接形成所述模组的第一端。
结合第一方面的第十一种可能的实现方式或第十二种可能的实现方式,在第十三种可能的实现方式下,所述第二导线包括彼此部分分离或全部分离的第三分支和第四分支,所述第三分支和所述第四分支均沿所述第二导线的延伸方向延伸。本实施例提供了两个不同设计的第二导线,增加了第二导线设计的灵活度。可选的,当所述第三分支和所述第四分支全部分离时,所述第三分支和所述第四分支均有一端与所述第二平面线圈绕组的最内匝线圈的端部重合或连接,且所述第一分支和所述第二分支均有另一端通过端子连接形成所述模组的第二端。
可选的,当所述第三分支和所述第四分支部分分离时,所述第二导线还包括第二公共部,所述第三分支和所述第四分支均有一端与所述第二公共部重合,且所述第一分支和所述第二分支均有另一端通过端子连接形成所述模组的第二端。
结合第一方面的第十一种可能的实现方式,在第十四种可能的实现方式下,所述第二导线包括第五部分和第六部分。所述第五部分的一端为所述第二平面线圈绕组的最内匝线圈的端部,所述第五部分的另一端位于所述第二平面线圈绕组的第M匝线圈,所述第M匝线圈为所述第二平面线圈绕组内除最内匝线圈和最外匝线圈之外的任意一匝线圈。所述第六部分的一端位于所述第一平面线圈绕组的第N匝线圈,所述第六部分的另一端为所述模组的第二端,所述第N匝线圈为所述第一平面线圈绕组内除最内匝线圈和最外匝线圈之外的任意一匝线圈。
值得注意的是,沿所述绝缘层的厚度方向,所述第N匝线圈在所述绝缘层所在平面上的投影与所述第M匝线圈在所述绝缘层所在平面上的投影存在重合部分,所述重合部分通过过孔连接。本实施例提供了一种第二导线的设计方式,在本实施例中,该第二导线有两部分组成,这两部分之间通过通孔实现电气连接。
结合第一方面的第十一种可能的实现方式,在第十五种可能的实现方式下,该第二导线还包括第五部分和第六部分。所述第五部分的一端为所述第一平面线圈绕组的最内匝线圈的端部,所述第六部分的一端为所述第二平面线圈绕组的最内匝线圈的端部。所述第五部分的另一端与所述第六部分的另一端连接形成所述模组的第二端。
其中,沿所述绝缘层的厚度方向,所述第五部分和所述第六部分在所述绝缘层所在平面上的投影之间存在交叉部,所述交叉部位于所述第一平面线圈绕组及所述第二平面线圈绕组在所述绝缘层所在平面上的投影区域内。可知,本实施例提供了该第二导线的另一种设计方式,在本实施例中,该第二导线也有两部分组成,但不同于前述实施例的是,这两个部分的另一端是相连通的。
结合第一方面的前述任一实现方式,在第十六种可能的实现方式下,所述模组还包括导磁片。所述第一平面线圈绕组或所述第二平面线圈绕组位于所述导磁片上,且与所述导磁片绝缘。
第二方面,本发明提供了另一种线圈模组。该线圈模组布置于绝缘层的一侧的第一平面线圈绕组,和布置于所述绝缘层相对的另一侧的第二平面线圈绕组。所述第一平面线圈绕组和所述第二平面线圈绕组均包括多匝线圈。
其中,所述第一平面线圈绕组的至少一匝线圈包括多个部分,所述多个部分中相邻的两部分之间设有第一连接部。每一部分设有沿线圈延伸方向延伸的第一切割口,以及含有被所述第一切割口分隔的第一外侧部与第一内侧部。所述第一连接部连接相邻的两部分中的一部分的第一内侧部与另一部分的第一外侧部。
所述第二平面线圈绕组的至少一匝线圈包括多个部分,所述多个部分中相邻的两部分之间设有第二连接部。每一部分设有沿线圈延伸方向延伸的第二切割口,以及含有被所述第二切割口分隔的第二外侧部与第二内侧部。所述第二连接部连接相邻的两部分中的一部分的第二内侧部与另一部分的第二外侧部。
需要说明的是,所述第一连接部与所述第二连接部在所述绝缘层所在平面上的投影存在重合部,所述第一外侧部与所述第二外侧部并联,所述第一内侧部与所述第二内侧部并联。
关于本实施方式的有益效果,可以参见前述对第一方面的有益效果的描述,它们是类似的。也即,通过设置第一连接部和第二连接部,第一外侧部、第一内部侧、第二外侧部和第二内侧部上产生的感应电流至少能够部分抵消,从而使得该线圈模组的环流损耗减小了。
结合第二方面,在第一种可能的实现方式下,所述第一连接部与所述第二连接部在所述绝缘层所在平面上的投影呈交汇状或交叉状。
结合第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式,在第二种可能的实现方式下,所述第一平面线圈绕组的至少一匝线圈为第K匝线圈,所述第二平面线圈绕组内的至少一匝线圈为第L匝线圈。沿所述绝缘层的厚度方向,所述第K匝线圈在所述绝缘层所在平面上的投影和所述第L匝线圈在所述绝缘层所在平面上的投影至少部分重合。所述第K匝线圈和所述第L匝线圈均包括R个部分,所述R为大于或等于2的整数。
所述第K匝线圈的偶数部分的切割口的开口面积之和为S1。所述第K匝线圈的奇数部分的切割口的开口面积之和为S2。所述第L匝线圈的偶数部分的切割口的开口面积之和为S3。所述第L匝线圈的奇数部分的切割口的开口面积之和为S4。其中,S1和S3之和与S2和S4之和相等或相近。
需要说明的是,偶数部分是指按照该R个部分的连接顺序对该R个部分排序后该R个部分中位于偶数位的部分,奇数部分是指按照该R个部分的连接顺序对该R个部分排序后该R个部分中位于奇数位的部分。
由于交流磁通通过切割口后,位于该切割口两侧的部分产生的感应电流。并且,位于该切割口两侧的部分产生的感应电流的大小与该切割口的开口面积的大小有关。因此,在S1和S3的和与S2和S4的和相等或相近的情况下,位于这四个切割口两侧的第一外侧部、第一内侧部、第二外侧部和第二内侧部上产生的感应电流将会全部或者部分抵消。
可选的,假设S1和S3之和为B1,S2和S4之和为B2,则B1/B2的值位于70%至130%之间。
第三方面,本申请提供了一种无线充电发射装置。该装置包括直流/交流转换电路、控制单元和如前述第一方面任一实施方式或第二方面任一实施方式所述的线圈模组。其中,所述直流/交流转换电路的输入端连接直流电源。所述直流/交流转换电路在所述控制单元的控制下将所述直流电源输入的直流信号转换为交流信号,并将所述交流信号传输到所述线圈模组,以使所述线圈模组对所述交流信号进行发射。
基于前述关于线圈模组的描述可知,本申请提供的线圈模组的环流损耗较小,因此,采用该线圈模组的无线充电发射装置发射电信号的效率也会比较高。
可选的,直流/交流转换电路的输出端与线圈模组连接,控制单元的控制端与直流/交流转换电路的被控端连接。
结合第三方面,在第一种可能的实现方式下,所述控制单元的第一电压检测端与所述直流电源连接,所述控制单元的第二电压检测端与所述线圈模组连接,所述控制单元的第一电流检测端与所述直流电源连接,所述控制单元的第二电流检测端与所述线圈模组连接。采用本实施例,能够通过检测该直流电源和该线圈模组,能够及时的发现问题,避免由于直流电源或线圈模组的缺陷导致该无线充电发射装置不能够正常工作。也即,采用本实施例,能够提高该无线充电发射装置工作的可靠性。
结合第三方面或第三方面的第一种可能的实现方式,在第二种可能的实现方式下,所述装置还包括匹配电路。所述匹配电路连接在所述直流/交流转换电路与所述线圈模组之间,用于与所述线圈模组发生谐振,使得所述直流/交流转换电路输出的交流信号可以高效率地传输到所述线圈模组中。可知,采用本实施例,可以提高该无线充电发射装置发射电信号的效率。
结合第三方面的第二种可能的实现方式,在第三种可能的实现方式下,所述控制单元的控制端与所述匹配电路的被控端连接。
第四方面,本发明提供了一种无线充电接收装置。该装置包括交流/直流转换电路、控制单元、负载和如前述第一方面任一实施方式或第二方面任一实施方式所述的线圈模组。其中,所述线圈模组与所述交流/直流转换电路的输入端连接。所述线圈模组接收交流信号,并将所述交流信号传输到所述交流/直流转换电路。所述交流/直流转换电路在所述控制单元的控制下将所述交流信号转换为直流信号,并将所述直流信号输出给负载,以为所述负载供电。
基于前述关于线圈模组的描述可知,本申请提供的线圈模组的环流损耗较小,因此,采用该线圈模组的无线充电接收装置接收电信号的效率也会比较高。
可选的,交流/直流转换电路的输出端与负载连接,控制单元的控制端与交流/直流转换电路的被控端连接。
结合第四方面,在第一种可能的实现方式下,所述控制单元的第一电压检测端与所述线圈模组连接,所述控制单元的第二电压检测端与所述负载连接,所述控制单元的第一电流检测端与所述线圈模组连接,所述控制单元的第二电流检测端与所述负载连接。采用本方案,能够提高该无线充电接收装置工作的可靠性。
结合第四方面或第四方面的第一种可能的实现方式,在第二种可能的实现方式下,所述装置还包括匹配电路。
所述匹配电路连接在所述线圈模组与所述交流/直流转换电路之间,用于与所述线圈模组发生谐振,使得所述线圈模组输出的交流信号可以高效率地传输到所述交流/直流转换电路中。采用本方案,能够提高该无线充电接收装置接收电信号的效率。
结合第四方面的第二种可能的实现方式,在第三种可能的实现方式下,所述控制单元的控制端与所述匹配电路的被控端连接。
第五方面,本申请提供了一种无线充电系统。所述系统包括上述第三方面任一实现方式所述的无线充电发射装置,以及包括上述第四方面任一实现方式所述的无线充电接收装置。所述无线充电发射装置用于为所述无线充电接收装置进行无线充电。
需要说明的是,无线充电发射装置中的线圈模组发射的交流信号产生磁场,通过磁耦合可以使得无线充电接收装置中的线圈模组产生电压,继而可以完成无线充电发射装置为无线充电接收装置中的负载的无线充电。
在本实施例中,由于线圈模组的环流损耗较小,所以采用该线圈模组的无线充电发射装置和无线充电接收装置均可以有比较高的工作效率,进而,采用该无线充电发射装置和无线充电接收装置的无线充电系统,可以有比较高的充电效率。
第六方面,本申请还提供了一种移动终端,所述移动终端包括工作负载电路、交流/直流转换电路、充电控制单元和上述第一方面任一实施例或第二方面任一实施例所述的线圈模组。所述线圈模组与所述交流/直流转换电路的输入端连接。所述线圈模组接收交流信号,并将所述交流信号传输到所述交流/直流转换电路。所述交流/直流转换电路在所述充电控制单元的控制下将所述交流信号转换为直流信号,并将所述直流信号输出给所述工作负载电路。
在本申请实施例中,移动终端包括前述实施例所述的线圈模组,由于该线圈模组具有比较低的环流损耗,因此采用该线圈模组的移动终端,能够获得比较高的充电效率。
附图说明
图1是相关技术提供的一种无线充电线圈的结构示意图;
图2是相关技术提供的一种小绕组中的感应电流的示意图;
图3A是本申请实施例提供的第一种线圈模组的结构示意图;
图3B是本申请实施例提供的第二种线圈模组的结构示意图;
图3C是本申请实施例提供的一种外侧部和内侧部交叉连接的示意图;
图3D是本申请实施例提供的第三种线圈模组的结构示意图;
图3E是本申请实施例提供的第四种线圈模组的结构示意图;
图3F是本申请实施例提供的一种磁场的分布示意图;
图3G是本申请实施例提供的一种线圈中的感应电流的示意图;
图3H是本申请实施例提供的第一种外侧部和内侧部的交叉示意图;
图3I(1)是本申请实施例提供的第二种外侧部和内侧部的交叉示意图;
图3I(2)是本申请实施例提供的第三种外侧部和内侧部的交叉示意图;
图3I(3)是本申请实施例提供的第四种外侧部和内侧部的交叉示意图;
图3I(4)是本申请实施例提供的第五种外侧部和内侧部的交叉示意图;
图3I(5)是本申请实施例提供的第六种外侧部和内侧部的交叉示意图;
图4A是本申请实施例提供的一种第一平面线圈绕组的结构示意图;
图4B是本申请实施例提供的另一种第一平面线圈绕组的结构示意图;
图4C是本申请实施例提供的又一种第一平面线圈绕组的结构示意图;
图4D是本申请实施例提供的再一种第一平面线圈绕组的结构示意图;
图4E是本申请实施例提供的一种第二平面线圈绕组的结构示意图;
图4F是本申请实施例提供的另一种第二平面线圈绕组的结构示意图;
图4G是本申请实施例提供的又一种第二平面线圈绕组的结构示意图;
图4H是本申请实施例提供的再一种第二平面线圈绕组的结构示意图;
图5是本申请实施例提供的一种连接部的结构示意图;
图6A是本申请实施例提供的第五种线圈模组的结构示意图;
图6B是本申请实施例提供的第六种线圈模组的结构示意图;
图6C是本申请实施例提供的第七种线圈模组的结构示意图;
图6D是本申请实施例提供的第八种线圈模组的结构示意图;
图6E是本申请实施例提供的第九种线圈模组的结构示意图;
图6F是本申请实施例提供的第十种线圈模组的结构示意图;
图6G是本申请实施例提供的第十一种线圈模组的结构示意图;
图7是本申请实施例提供的第十二种线圈模组的结构示意图;
图8A是本申请实施例提供的第十三种线圈模组的结构示意图;
图8B是本申请实施例提供的第十四种线圈模组的结构示意图;
图8C(1)是本申请实施例提供的第一种R个部分的示意图;
图8C(2)是本申请实施例提供的第二种R个部分的示意图;
图8C(3)是本申请实施例提供的第三种R个部分的示意图;
图8C(4)是本申请实施例提供的第四种R个部分的示意图;
图9A是本申请实施例提供的第一种无线充电发射装置的结构示意图;
图9B是本申请实施例提供的第二种无线充电发射装置的结构示意图;
图9C是本申请实施例提供的第三种无线充电发射装置的结构示意图;
图9D是本申请实施例提供的第四种无线充电发射装置的结构示意图;
图10A是本申请实施例提供的第一种无线充电接收装置的结构示意图;
图10B是本申请实施例提供的第二种无线充电接收装置的结构示意图;
图10C是本申请实施例提供的第三种无线充电接收装置的结构示意图;
图10D是本申请实施例提供的第四种无线充电接收装置的结构示意图;
图11是本申请实施例提供的一种无线充电系统的结构示意图;
图12A是本申请实施例提供的第一种移动终端的结构示意图;
图12B是本申请实施例提供的第二种移动终端的结构示意图;
图12C是本申请实施例提供的第三种移动终端的结构示意图;
图12D是本申请实施例提供的第四种移动终端的结构示意图。
附图标记:
10:绝缘层;
11:第一平面线圈绕组,111:第一部分,112:第二部分,113:第一连接部,211:第一外侧部,212:第一内侧部,213:第一切割口,221:第二外侧部,222:第二内侧部,223:第二切割口,114:第七部分,115:第八部分,116:第三连接部,251:第五外侧部,252:第五内侧部,253:第五切割口,261:第六外侧部,262:第六内侧部,263:第六切割口;
12:第二平面线圈绕组,121:第三部分,122:第四部分,123:第二连接部,231:第三外侧部,232:第三内侧部,233:第三切割口,241:第四外侧部,242:第四内侧部,243:第四切割口,124:第九部分,125:第十部分,126:第四连接部,271:第七外侧部,272:第七内侧部,273:第七切割口,281:第八外侧部,282:第八内侧部,283:第八切割口;
D1:第一导线,d11:第一分支,d12:第二分支,D2:第二导线,d21:第三分支,d22:第四分支,d31:第五部分,d32:第六部分,D3:第三导线,D4:第四导线;
13:导磁片;
91:直流电源,92:直流/交流转换电路,93:控制单元,94:线圈模组,95:匹配电路;
101:直流/交流转换电路,102:控制单元,103:负载,104:线圈模组,105:匹配电路;
1101:无线充电发射装置,1102:无线充电接收装置;
1201:工作负载电路,1202:交流/直流转换电路,1203:充电控制单元,1204:线圈模组,1205:匹配电路。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请的实施方式作进一步地详细描述。
图3A是本申请实施例提供的一种线圈模组的结构示意图。参见图3A,该线圈模组包括绝缘层10、第一平面线圈绕组11和第二平面线圈绕组12。参见图3A和图3B,第一平面线圈绕组11位于绝缘层10的一侧,第二平面线圈绕组12位于绝缘层10的另一侧,第一平面线圈绕组11和第二平面线圈绕组12均包括多匝线圈。
值得注意的是,第一平面线圈绕组11的至少一匝线圈包括第一部分111、第二部分112和第一连接部113。第一部分111设有沿线圈延伸方向延伸的第一切割口213,第一部分111包括由第一切割口213分隔的第一外侧部211与第一内侧部212。第二部分112设有沿线圈延伸方向延伸的第二切割口223,第二部分112包括由第二切割口223分隔的第二外侧部221与第二内侧部222,第一连接部113设于第一外侧部211与第二内侧部222之间。
第二平面线圈绕组12的至少一匝线圈包括第三部分121、第四部分122和第二连接部123。第三部分121设有沿线圈延伸方向延伸的第三切割口233,第三部分121包括由第三切割口233分隔的第三外侧部231和第三内侧部232。第四部分122设有沿线圈延伸方向延伸的第四切割口243,第四部分122包括由第四切割口243分隔的第四外侧部241和第四内侧部242,第二连接部123设于第三内侧部232与第四外侧部241之间。
其中,第一连接部113与第二连接部123在绝缘层10所在平面上的投影存在重合部。第一外侧部211与第三外侧部231并联,第一内侧部212与第三内侧部232并联,第二外侧部221与第四外侧部241并联,第二内侧部222与第四内侧部242并联。
需要说明的是,绝缘层10为第一平面线圈绕组11与第二平面线圈绕组12之间的绝缘材料层,用于隔离第一平面线圈绕组11和第二平面线圈绕组12,使两者之间除彼此连接部分之外的其它部分保持绝缘。
另外,第一平面线圈绕组11和第二平面线圈绕组12均是由导体绕制而成的导电图形,该导电图形可以为圆环形、椭圆环形等。第一平面线圈绕组11或第二平面线圈绕组12的多匝线圈中的至少一匝线圈的宽度可以与其它匝线圈的宽度不同,例如,由该多匝线圈中的最内匝线圈至最外匝线圈,线圈的宽度可以逐渐增大,或线圈的宽度可以先增大后减小。
需要说明的是,第一平面线圈绕组11或第二平面线圈绕组12中各个部分设有的切割口沿绝缘层10的厚度方向贯穿各个部分。也即是,第一部分111设有的第一切割口213沿绝缘层10的厚度方向贯穿第一部分111,以从第一部分111中分隔出两个相互隔离的第一外侧部211和第一内侧部212。第二部分112设有的第二切割口223沿绝缘层10的厚度方向贯穿第二部分112,以从第二部分112中分隔出两个相互隔离的第二外侧部221和第二内侧部222。第三部分121设有的第三切割口233沿绝缘层10的厚度方向贯穿第三部分121,以从第三部分121中分隔出两个相互隔离的第三外侧部231和第三内侧部232。第四部分122设有的第四切割口243沿绝缘层10的厚度方向贯穿第四部分122,以从第四部分122中分隔出两个相互隔离的第四外侧部241和第四内侧部242。
另外,第一平面线圈绕组11或第二平面线圈绕组12中各个部分包括的外侧部和内侧部靠近其相邻的其它部分的一端相互分离。也即是,第一部分111包括的第一外侧部211的第一端和第一内侧部212的第一端相互分离,第一外侧部211的第一端为第一外侧部211靠近第二部分112的一端,第一内侧部212的第一端为第一内侧部212靠近第二部分112的一端。第二部分112包括的第二外侧部221的第一端和第二内侧部222的第一端相互分离,且第二外侧部221的第一端为第二外侧部221靠近第一部分111的一端,第二内侧部222的第一端为第二内侧部222靠近第一部分111的一端。第三部分121包括的第三外侧部231的第一端和第三内侧部232的第一端相互分离,且第三外侧部231的第一端为第三外侧部231靠近第四部分122的一端,第三内侧部232的第一端为第三内侧部232靠近第四部分122的一端。第四部分122包括的第四外侧部241的第一端和第四内侧部242的第一端相互分离,且第四外侧部241的第一端为第四外侧部241靠近第三部分121的一端,第四内侧部242的第一端为第四内侧部242靠近第三部分121的一端。
再者,第一平面线圈绕组11或第二平面线圈绕组12中各个部分包括的外侧部和内侧部远离其相邻的其它部分的一端连接,且所连接处可以位于最内匝线圈的端部、最外匝线圈的端部、各匝线圈中不具有切割口的部分、该线圈模组与外部电路的连接端子处等。也即是,第一部分111包括的第一外侧部211的第二端和第一内侧部212的第二端连接,第一外侧部211的第二端为第一外侧部211远离第二部分112的一端,第一内侧部212的第二端为第一内侧部212远离第二部分112的一端。第二部分112包括的第二外侧部221的第二端和第二内侧部222的第二端连接,且第二外侧部221的第二端为第二外侧部221远离第一部分111的一端,第二内侧部222的第二端为第二内侧部222远离第一部分111的一端。第三部分121包括的第三外侧部231的第二端和第三内侧部232的第二端连接,且第三外侧部231的第二端为第三外侧部231远离第四部分122的一端,第三内侧部232的第二端为第三内侧部232远离第四部分122的一端。第四部分122包括的第四外侧部241的第二端和第四内侧部242的第二端连接,且第四外侧部241的第二端为第四外侧部241远离第三部分121的一端,第四内侧部242的第二端为第四内侧部242远离第三部分121的一端。
值得说明的是,参见图3C,第一外侧部211、第三外侧部231、第二内侧部222和第四内侧部242组成第一目标导线,第一内侧部212、第三内侧部232、第二外侧部221和第四外侧部241组成第二目标导线,第一目标导线与第二目标导线通过第一连接部113和第二连接部123实现无电气连接的交叉。在此情况下,磁场经过第一切割口213、第二切割口223、第三切割口233和第四切割口243时在第一目标导线和第二目标导线中产生的感应电流IE相互抵消,从而可以有效降低第一平面线圈绕组11和第二平面线圈绕组12中的环流损耗。
其中,第一连接部113与第二连接部123在绝缘层10所在平面上的投影存在重合部时,第一连接部113与第二连接部123在绝缘层10所在平面上的投影可以呈交叉状或交汇状。其中,所述交叉处或交汇处即为重合部。
其中,第一连接部113设于第一外侧部211与第二内侧部222之间时,第一连接部113的一端与第一外侧部211靠近第二外侧部221的一端相接触,第一连接部113的另一端与第二内侧部222靠近第一内侧部212的一端相接触。
其中,第二连接部123设于第三内侧部232与第四外侧部241之间时,第二连接部123的一端与第三内侧部232靠近第四内侧部242的一端相接触,第二连接部123的另一端与第四外侧部241靠近第三外侧部231的一端相接触。
其中,第一平面线圈绕组11中各个部分包括的外侧部和内侧部与第二平面线圈绕组12中各个部分包括的外侧部和内侧部的并联可以通过过孔实现。也即是,第一外侧部211和第三外侧部231可以通过至少两个过孔实现并联,第一内侧部212与第三内侧部232可以通过至少两个过孔实现并联,第二外侧部221与第四外侧部241可以通过至少两个过孔实现并联,第二内侧部222与第四内侧部242可以通过至少两个过孔实现并联。
具体地,第一外侧部211的第一端和第三外侧部231的第一端设有一个贯穿的第一过孔,第一外侧部211上远离第一端的第二端和第三外侧部231上远离第一端的第二端设有另一贯穿的第一过孔,第一外侧部211和第三外侧部232通过第一过孔实现并联;第一内侧部212的第一端和第三内侧部232的第一端设有一个贯穿的第二过孔,第一内侧部212上远离第一端的第二端和第三内侧部232上远离第一端的第二端设有另一贯穿的第二过孔,第一内侧部212和第三内侧部232通过第二过孔实现并联;第二外侧部221的第一端和第四外侧部241的第一端设有一个贯穿的第三过孔,第二外侧部221上远离第一端的第二端和第四外侧部241上远离第一端的第二端设有另一贯穿的第三过孔,第二外侧部221和第四外侧部241通过第三过孔实现并联;第二内侧部222的第一端和第四内侧部242的第一端设有一个贯穿的第四过孔,第二内侧部222上远离第一端的第二端和第四内侧部242上远离第一端的第二端设有另一贯穿的第四过孔,第二内侧部222和第四内侧部242通过第四过孔实现并联。
需要说明的是,在第一外侧部211的第二端和第一内侧部212的第二端相连通且第三外侧部231的第二端和第三内侧部232的第二端相连通的情况下,贯穿第一外侧部211的第二端和第三外侧部231的第二端的第一过孔和贯穿第一内侧部212的第二端和第三内侧部232的第二端的第二过孔是同一过孔。
值得注意的是,在第二外侧部221的第二端和第二内侧部222的第二端相连通且第四外侧部241的第二端和第四内侧部242的第二端相连通的情况下,贯穿第二外侧部221的第二端和第四外侧部241的第二端的第三过孔和贯穿第二内侧部222的第二端和第四内侧部242的第二端的第四过孔是同一过孔。
在上述结构的基础上,可以通过如下三种细化结构来获得无线充电效率的更大提升,当然,也可以通过其它细化结构来获得无线充电效率的更大提升,本申请实施例对此不作限定。
第一种细化结构:参见图3D或图3E,第一平面线圈绕组11的至少一匝线圈和第二平面线圈绕组12的至少一匝线圈可以形成至少两个交叉结构。
需要说明的是,参见图3D,该至少两个交叉结构中的每个交叉结构均可以由第一部分111、第二部分112、第一连接部113、第三部分121、第四部分122和第二连接部123组成。
或者,参见图3E,该至少两个交叉结构中的至少一个交叉结构可以由第一部分111、第二部分112、第一连接部113以及第三部分121、第四部分122和第二连接部123组成,剩余的每个交叉结构可以由第一平面线圈绕组11的至少一匝线圈包括的第七部分114、第八部分115、第三连接部116以及第二平面线圈绕组12的至少一匝线圈包括的第九部分124、第十部分125和第四连接部126组成。其中,第七部分114设有沿线圈延伸方向延伸的第五切割口253。第七部分114包括由第五切割口253分隔的第五外侧部251和第五内侧部252。第八部分115设有沿线圈延伸方向延伸的第六切割口263。第八部分115包括由第六切割口263分隔的第六外侧部261和第六内侧部262。第三连接部116设于第五内侧部252与第六外侧部261之间。
第九部分124设有沿线圈延伸方向延伸的第七切割口273。第九部分124包括由第七切割口273分隔的第七外侧部271和第七内侧部272。第十部分125设有沿线圈延伸方向延伸的第八切割口283。第十部分125包括由第八切割口283分隔的第八外侧部281和第八内侧部282。第四连接部126设于第七外侧部271与第八内侧部282之间。
其中,第三连接部116与第四连接部126在绝缘层10所在平面上的投影存在重合部,第五外侧部251与第七外侧部271并联,第五内侧部252与第七内侧部272并联,第六外侧部261与第八外侧部281并联,第六内侧部262与第八内侧部282并联。
值得说明的是,如图3F所示,实际应用中,发射线圈模组和接收线圈模组不一定完全对准,两者会发生一定程度上的偏移,从而导致发射线圈模组与接收线圈模组之间的磁场分布不均,此时流经同一匝线圈中的切割口A的磁通量和切割口B的磁通量不同,从而导致切割口A两侧的线圈中的感应电流和切割口B两侧的线圈中的感应电流的大小不同。这种情况下,如果第一平面线圈绕组11的至少一匝线圈和第二平面线圈绕组12的至少一匝线圈只形成一个交叉结构,则由于这个交叉结构两边的感应电流的大小不同,所以感应电流有可能无法完全抵消。因而可以在第一平面线圈绕组11的至少一匝线圈和第二平面线圈绕组12的至少一匝线圈中形成至少两个交叉结构,此时该至少两个交叉结构中每个交叉结构两边的感应电流的大小较为接近,从而可以有效提高感应电流的抵消效果,进而可以有效提升无线充电效率。
第二种细化结构:第一切割口213的开口面积和第三切割口233的开口面积之和与第二切割口223的开口面积和第四切割口243的开口面积之和相等或相近。
也即是,磁场穿过第一切割口213和第三切割口233后产生的感应电流之和与磁场穿过第二切割口223和第四切割口243后产生的感应电流之和相等或相近。
需要说明的是,第一切割口213的开口面积和第三切割口233的开口面积之和与第二切割口223的开口面积和第四切割口243的开口面积之和相近是指,第一切割口213的开口面积和第三切割口233的开口面积之和与第二切割口223的开口面积和第四切割口243的开口面积之和之间的差值小于或等于第一预设值。第一预设值可以预先进行设置,且第一预设值可以设置的较小,如第一预设值可以设置为第一切割口213的开口面积和第三切割口233的开口面积之和的30%,或者可以设置为第二切割口223的开口面积和第四切割口243的开口面积之和的30%,当然,也可以设置为其它值等,本申请实施例对此不作限定。
另外,磁场穿过第一切割口213和第三切割口233后产生的感应电流之和与磁场穿过第二切割口223和第四切割口243后产生的感应电流之和相近是指,磁场穿过第一切割口213和第三切割口233后产生的感应电流之和与磁场穿过第二切割口223和第四切割口243后产生的感应电流之和之间的差值小于或等于第二预设值。第二预设值可以预先进行设置,且第二预设值可以设置的较小,如第二预设值可以为磁场穿过第一切割口213和第三切割口233后产生的感应电流之和的30%,或者可以为磁场穿过第二切割口223和第四切割口243后产生的感应电流之和的30%,当然,也可以设置为其它值等,本申请实施例对此不作限定。
值得说明的是,图3G为图3A中的A-A'处的剖面图,如图3G所示,当磁场穿过各个部分中的切割口时,会在切割口两侧的线圈中产生大小几乎相等且方向相反的感应电流。因而当第一切割口213的开口面积和第三切割口233的开口面积之和与第二切割口223的开口面积和第四切割口243的开口面积之和相等或相近时,磁场穿过第一切割口213和第三切割口233后产生的感应电流之和与磁场穿过第二切割口223和第四切割口243后产生的感应电流之和相等或相近,从而可以有效提高感应电流的抵消效果,进而可以有效提升无线充电效率。
第三种细化结构:参见图3H,第一外侧部211与第一内侧部212之间不止存在第一切割口213,还可以存在其它切割口和其它部;第二外侧部221与第二内侧部222之间不止存在第二切割口223,还可以存在其它切割口和其它部;第三外侧部231与第三内侧部232之间不止存在第三切割口233,还可以存在其它切割口和其它部;第四外侧部241与第四内侧部242之间不止存在第四切割口243,还可以存在其它切割口和其它部。
也即是,第一部分111包括至少两个切割口,该至少两个切割口从第一部分111中分隔出至少三个部,该至少两个切割口中包括第一切割口213,该至少三个部中包括第一外侧部211和第一内侧部212。第二部分112包括至少两个切割口,该至少两个切割口从第二部分112中分隔出至少三个部,该至少两个切割口中包括第二切割口223,该至少三个部中包括第二外侧部221和第二内侧部222。第三部分121包括至少两个切割口,该至少两个切割口从第三部分121中分隔出至少三个部,该至少两个切割口中包括第三切割口233,该至少三个部中包括第三外侧部231和第三内侧部232。第四部分122包括至少两个切割口,该至少两个切割口从第四部分122中分隔出至少三个部,该至少两个切割口中包括第四切割口243,该至少三个部中包括第四外侧部241和第四内侧部242。
在此情况下,第一部分111和第三部分121中分隔出的各个部可以通过连接部来与第二部分112和第四部分122中分隔出的各个部相互交叉连接,从而可以有效提高各个部分包括的各个部中的感应电流的抵消效果。如此,在第一部分111、第三部分121、第二部分112和第四部分122的宽度减小,降低涡流损耗的同时,也可以降低第一部分111、第三部分121、第二部分112和第四部分122中的环流损耗,从而得以有效提升无线充电效率。
例如,当第一部分111、第二部分112、第三部分121和第四部分122均分隔出三个部时,各个部可以实现如图3I(1)或图3I(2)所示的交叉。图3I(1)中的交叉结构通过三个连接部实现,这种情况下,为了保证各个连接部之间无电气连接,该线圈模组可以包括三个平面线圈绕组,这三个平面线圈绕组分别包括一个连接部,此时这三个平面线圈绕组中的任意两个平面线圈绕组可以为第一平面线圈绕组11和第二平面线圈绕组12,从而使得该线圈模组中可以形成此交叉结构。图3I(2)中的交叉结构通过三个连接部实现,这种情况下,为了保证各个连接部之间无电气连接,该线圈模组可以包括两个或三个平面线圈绕组;当该线圈模组包括两个平面线圈绕组时,这两个平面线圈绕组中的一个平面线圈绕组可以包括两个相平行的连接部,另一个平面线圈绕组可以包括剩下的一个连接部,此时这两个平面线圈绕组可以为第一平面线圈绕组11和第二平面线圈绕组12,从而使得该线圈模组中可以形成此交叉结构;当该线圈模组中包括三个平面线圈绕组时,这三个平面线圈绕组分别包括一个连接部,此时这三个平面线圈绕组中的任意两个平面线圈绕组可以为第一平面线圈绕组11和第二平面线圈绕组12,从而使得该线圈模组中可以形成此交叉结构。
又例如,当第一部分111、第二部分112、第三部分121和第四部分122均分隔出四个部时,各个部可以实现如图3I(3)、图3I(4)或图3I(5)中所示的交叉。同理,图3I(3)中的交叉结构可以通过该线圈模组包括的至少两个平面线圈绕组实现,该至少两个平面线圈绕组中的任意两个平面线圈绕组可以为第一平面线圈绕组11和第二平面线圈绕组12;图3I(4)中的交叉结构可以通过该线圈模组包括的至少两个平面线圈绕组实现,该至少两个平面线圈绕组中的任意两个平面线圈绕组可以为第一平面线圈绕组11和第二平面线圈绕组12;图3I(5)中的交叉结构可以通过该线圈模组包括的至少四个平面线圈绕组实现,该至少四个平面线圈绕组中的任意两个平面线圈绕组可以为第一平面线圈绕组11和第二平面线圈绕组12。
下面对第一平面线圈绕组11和第二平面线圈绕组12的多匝线圈的结构进行说明。
其中,第一平面线圈绕组11的最内匝线圈的端部与最外匝线圈的端部之间的部分为第一线圈部,第一线圈部中的至少一匝线圈中除连接部之外的部分包括多个部分,各个部分均设有沿线圈延伸方向延伸的切割口,该多个部分中的切割口的总长度小于或等于该至少一匝线圈中除连接部之外的部分的总长度。
也即是,如图4A或图4B所示,当该至少一匝线圈为第一线圈部中的所有匝线圈,且该多个部分中的切割口的总长度等于该至少一匝线圈中除连接部之外的部分的总长度时,第一线圈部为全切割结构。如图4C所示,当该至少一匝线圈为第一线圈部中的所有匝线圈,且该多个部分中的切割口的总长度小于该至少一匝线圈中除连接部之外的部分的总长度时,第一线圈部为不完全切割结构,此时第一线圈部中的每匝线圈都切割,如有些匝线圈为全切割且有些匝线圈为部分切割,或每匝线圈均为部分切割。如图4D所示,当该至少一匝线圈为第一线圈部中的部分匝线圈,且该多个部分中的切割口的总长度等于该至少一匝线圈中除连接部之外的部分的总长度时,第一线圈部为不完全切割结构,此时第一线圈部中的部分匝线圈为全切割,剩下的其它匝线圈不切割。当该至少一匝线圈为第一线圈部中的部分匝线圈,且该多个部分中的切割口的总长度小于该至少一匝线圈中除连接部之外的部分的总长度时,第一线圈部为不完全切割结构,此时第一线圈部中的部分匝线圈不切割,剩下的其它匝线圈中的有些匝线圈为全切割且有些匝线圈为部分切割,或剩下的其它匝线圈中的每匝线圈均为部分切割。
其中,第二平面线圈绕组12的最内匝线圈的端部与最外匝线圈的端部之间的部分为第二线圈部,第二线圈部中的至少一匝线圈中除连接部之外的部分包括多个部分,各个部分均设有沿线圈延伸方向延伸的切割口,该多个部分中的切割口的总长度小于或等于该至少一匝线圈中除连接部之外的部分的总长度。
也即是,如图4E或图4F所示,当该至少一匝线圈为第二线圈部中的所有匝线圈,且该多个部分中的切割口的总长度等于该至少一匝线圈中除连接部之外的部分的总长度时,第二线圈部为全切割结构。如图4G所示,当该至少一匝线圈为第二线圈部中的所有匝线圈,且该多个部分中的切割口的总长度小于该至少一匝线圈中除连接部之外的部分的总长度时,第二线圈部为不完全切割结构,此时第二线圈部中的每匝线圈都切割,如有些匝线圈为全切割且有些匝线圈为部分切割,或每匝线圈均为部分切割。如图4H所示,当该至少一匝线圈为第二线圈部中的部分匝线圈,且该多个部分中的切割口的总长度等于该至少一匝线圈中除连接部之外的部分的总长度时,第二线圈部为不完全切割结构,此时第二线圈部中的部分匝线圈为全切割,剩下的其它匝线圈不切割。当该至少一匝线圈为第二线圈部中的部分匝线圈,且该多个部分中的切割口的总长度小于该至少一匝线圈中除连接部之外的部分的总长度时,第二线圈部为不完全切割结构,此时第二线圈部中的部分匝线圈不切割,剩下的其它匝线圈中的有些匝线圈为全切割且有些匝线圈为部分切割,或剩下的其它匝线圈中的每匝线圈均为部分切割。
值得注意的是,如图5所示,实际应用中,第一平面线圈绕组11和第二平面线圈绕组12包括的各个连接部(如第一连接部113、第二连接部123、第三连接部116、第四连接部126等)的线宽可以适当增大,从而减小直流电阻,增加各个连接部的通流能力,进一步地提升该线圈模组的无线充电效率。
进一步地,该线圈模组中还包括将第一平面线圈绕组11和第二平面线圈绕组12与外部电路连接的引入端和引出端,外部电路可以通过该引入端和该引出端为第一平面线圈绕组11和第二平面线圈绕组12提供电能,或者,第一平面线圈绕组11和第二平面线圈绕组12可以通过该引入端和该引出端向外部电路输出电能。具体地,该线圈模组的引入端和引出端可以包括如下两种结构。
第一种引入引出结构:参见图4B、图4F和图6A,或者参见图4C、图4G和图6B,或者参见图4D、图4H和图6C,该线圈模组还包括第一导线D1和第二导线D2;第一导线D1的一端与第一平面线圈绕组11的最外匝线圈的端部重合,且第一导线D1的另一端为该线圈模组的第一端;第二导线D2的一端为第二平面线圈绕组12的最内匝线圈的端部,第二导线D2的另一端为该线圈模组的第二端。
需要说明的是,在该线圈模组的第一端为引入端时,该线圈模组的第二端为引出端,在该线圈模组的第一端为引出端时,该线圈模组的第二端为引入端。
另外,第一导线D1的一端还可以与第二平面线圈绕组12的最外匝线圈的端部连接,且可以通过过孔实现连接;第二导线D2的一端还可以与第一平面线圈绕组11的最内匝线圈的端部连接,且可以通过过孔实现连接。
进一步地,参见图4A、图4E和图6D,第一导线D1包括彼此部分分离或者全部分离的第一分支d11和第二分支d12,第一分支d11和第二分支d12均沿第一导线D1的延伸方向延伸;第二导线D2包括彼此部分分离或者全部分离的第三分支d21和第四分支d22,第三分支d21和第四分支d22均沿第二导线D2的延伸方向延伸。
需要说明的是,当第一分支d11和第二分支d12部分分离时,第一导线D1还包括第一公共部,第一分支d11和第二分支d12均有一端与第一公共部重合,且第一分支d11和第二分支d12均有另一端通过端子连接形成该线圈模组的第一端。当第一分支d11和第二分支d12全部分离时,第一分支d11和第二分支d12均有一端与第一平面线圈绕组11的最外匝线圈的端部重合或连接,且第一分支d11和第二分支d12均有另一端通过端子连接形成该线圈模组的第一端。
另外,当第三分支d21和第四分支d22部分分离时,第二导线D2还包括第二公共部,第三分支d21和第四分支d22均有一端与第二公共部重合,且第三分支d21和第四分支d22均有另一端通过端子连接形成该线圈模组的第二端。当第三分支d21和第四分支d22全部分离时,第三分支d21和第四分支d22均有一端与第二平面线圈绕组12的最内匝线圈的端部重合或连接,且第三分支d21和第四分支d22均有另一端通过端子连接形成该线圈模组的第二端。
需要说明的是,当第一分支d11和第二分支d12全部分离时,如果第一线圈部为全切割结构,则第一平面线圈绕组11为全切割结构。当第三分支d21和第四分支d22全部分离时,如果第二线圈部为全切割结构,则第二平面线圈绕组12为全切割结构。
进一步地,参见图6E,第二导线D2包括第五部分d31和第六部分d32;第五部分d31的一端为第二平面线圈绕组12的最内匝线圈的端部,第五部分d31的另一端位于第二平面线圈绕组12的第M匝线圈12M,第M匝线圈12M为第二平面线圈绕组12内除最内匝线圈和最外匝线圈之外的任意一匝线圈;第六部分d32的一端位于第一平面线圈绕组11的第N匝线圈11N,第六部分d32的另一端为该线圈模组的第二端,第N匝线圈11N为第一平面线圈绕组11内除最内匝线圈和最外匝线圈之外的任意一匝线圈;沿绝缘层10的厚度方向,第N匝线圈11N在绝缘层10所在平面上的投影与第M匝线圈12M在绝缘层10所在平面上的投影存在重合部分,该重合部分通过过孔连接。
第二种引入引出结构:参见图6F,该线圈模组还包括第五部分d31和第六部分d32;第五部分d31的一端为第一平面线圈绕组11的最内匝线圈的端部,第六部分d32的一端为第二平面线圈绕组12的最内匝线圈的端部,第五部分d31的另一端与第六部分d32的另一端形成该线圈模组的第二端;沿绝缘层10的厚度方向,第五部分d31和第六部分d32在绝缘层10所在平面上的投影之间存在交叉部,该交叉部位于第一平面线圈绕组11及第二平面线圈绕组12在绝缘层10所在平面上的投影区域内。
需要说明的是,该线圈模组的第二端可以为该线圈模组的引入端或引出端。
另外,第五部分d31和第六部分d32在绝缘层10所在平面上的投影之间存在交叉部后,第五部分d31与第六部分d32中的感应电流可以相互抵消,从而可以降低第五部分d31和第六部分d32中的环流损耗,提升无线充电效率。
需要说明的是,本申请实施例中仅以上述两种引入引出结构为例对该线圈模组的引入端和引出端的结构进行说明,实际应用中,该线圈模组的引入端和引出端的结构也可以为上述两种引入引出结构的结合,或者也可以为除此之外的其它结构,只要其结构能实现外部电路与第一平面线圈模组11和第二平面线圈模组12之间的电能传输即可。例如,该线圈模组的引入端和引出端中的一个端可以为第一种引入引出结构中的第一导线D1的另一端,该线圈模组的引入端和引出端中的另一个端可以为第二种引入引出结构中由第五部分d31的另一端与第六部分d32的另一端形成的端。或者,如图6G所示,该线圈模组中还可以包括第三导线D3和第四导线D4,在第一种引入引出结构的基础上,第三导线D3的一端与第一平面线圈绕组11的最内匝线圈的端部重合,第三导线D3的另一端为该线圈模组的第二端,第四导线D4的一端为第二平面线圈绕组12的最外匝线圈的端部,第四导线D4的另一端为该线圈模组的第一端,此时该线圈模组的第一端由第一导线D1的另一端和第四导线D4的另一端形成,该线圈模组的第二端由第二导线D2的另一端和第三导线D3的另一端形成。
进一步地,参见图7,该线圈模组还包括导磁片13;第一平面线圈绕组11或第二平面线圈绕组12位于导磁片13上,且与导磁片13绝缘。
需要说明的是,当该线圈模组正常放置时,第一平面线圈绕组11和第二平面线圈绕组12中的一个平面线圈绕组位于上方,另一个平面线圈绕组位于下方,导磁片13可以位于该另一个平面线圈绕组的下方。导磁片13具有导磁作用,可以提高第一平面线圈绕组11和第二平面线圈绕组12的电感量,同时防止磁场泄露到导磁片13的下方,对导磁片13的下方空间起到良好的屏蔽效果。导磁片13可由铁氧体、非晶、纳米晶等至少一种磁材料构成,本申请实施例对此不作限定。
在本申请实施例中,线圈模组包括绝缘层、第一平面线圈绕组和第二平面线圈绕组,第一平面线圈绕组位于绝缘层的一侧,第二平面线圈绕组位于绝缘层的另一侧,第一平面线圈绕组和第二平面线圈绕组均包括多匝线圈。第一平面线圈绕组的至少一匝线圈包括第一部分、第二部分和第一连接部,第二平面线圈绕组的至少一匝线圈包括第三部分、第四部分和第二连接部。第一部分和第二部分中的外侧部和内侧部与第三部分和第四部分中的外侧部和内侧部通过第一连接部和第二连接部实现交叉,从而使得磁场经过第一部分、第二部分、第三部分和第四部分中的切割口时在第一部分、第二部分、第三部分和第四部分中的外侧部和内侧部中产生的感应电流可以相互抵消,因而可以有效降低第一平面线圈绕组和第二平面线圈绕组中的环流损耗,提高该线圈模组的无线充电效率。
图8A是本申请实施例提供的一种线圈模组的结构示意图。参见图8A,该线圈模组包括:布置于绝缘层10的一侧的第一平面线圈绕组11,和布置于绝缘层10相对的另一侧的第二平面线圈绕组12。参见图8A和图8B,第一平面线圈绕组11和第二平面线圈绕组12均包括多匝线圈。
第一平面线圈绕组11的至少一匝线圈包括多个部分,该多个部分中相邻的两部分之间设有第一连接部113。每一部分设有沿线圈延伸方向延伸的第一切割口213,以及含有被第一切割口213分隔的第一外侧部211与第一内侧部212。第一连接部113连接相邻的两部分中的一部分的第一内侧部211与另一部分的第一外侧部212。第二平面线圈绕组12的至少一匝线圈包括多个部分,该多个部分中相邻的两部分之间设有第二连接部123。每一部分设有沿线圈延伸方向延伸的第二切割口223,以及含有被第二切割口223分隔的第二外侧部221与第二内侧部222。第二连接部123连接相邻的两部分中的一部分的第二内侧部221与另一部分的第二外侧部222。
其中,第一连接部113与第二连接部123在绝缘层10所在平面上的投影存在重合部,第一外侧部211与第二外侧部221并联,第一内侧部212与第二内侧部222并联。
其中,第一连接部113与第二连接部123在绝缘层10所在平面上的投影存在重合部时,第一连接部113与第二连接部123在绝缘层10所在平面上的投影可以呈交叉状或交汇状,所交叉处或所交汇处即为重合部。
需要说明的是,第一平面线圈绕组11的至少一匝线圈包括多个部分中的任一部分与第二平面线圈绕组12的至少一匝线圈包括多个部分中的任一部分通过第一连接部113和第二连接部123形成的交叉结构可以参考上述图3A-图7实施例中的描述说明,本申请实施例对此不再赘述。
其中,第一平面线圈绕组11的至少一匝线圈为第K匝线圈,第二平面线圈绕组12的至少一匝线圈为第L匝线圈。沿绝缘层的厚度方向,第K匝线圈在绝缘层10所在平面上的投影和第L匝线圈在绝缘层10所在平面上的投影至少部分重合,第K匝线圈和第L匝线圈均包括R个部分,R为大于或等于2的整数。
第K匝线圈的偶数部分的切割口的开口面积之和为S1,第K匝线圈的奇数部分的切割口的开口面积之和为S2,第L匝线圈的偶数部分的切割口的开口面积之和为S3,第L匝线圈的奇数部分的切割口的开口面积之和为S4,则S1和S3之和与S2和S4之和相等或相近。
也即是,磁场穿过第K匝线圈的偶数部分的切割口和磁场穿过第L匝线圈的偶数部分的切割口后产生的感应电流之和与磁场穿过第K匝线圈的奇数部分的切割口和磁场穿过第L匝线圈的奇数部分的切割口后产生的感应电流之和相等或相近。
需要说明的是,偶数部分是指按照该R个部分的连接顺序对该R个部分排序后该R个部分中位于偶数位的部分,奇数部分是指按照该R个部分的连接顺序对该R个部分排序后该R个部分中位于奇数位的部分,如该R个部分分别为部分1、部分2、部分3和部分4,假设按照该R个部分的连接顺序对该R个部分进行排序后,得到该R个部分的顺序为:部分3-部分1-部分2-部分4,则该R个部分中的偶数部分为位于偶数位的部分1和部分4,该R个部分中的奇数部分为位于奇数位的部分3和部分2。
另外,S1和S3之和与S2和S4之和相近是指,S1和S3之和与S2和S4之和之间的差值小于或等于第一预设值。第一预设值可以预先进行设置,且第一预设值可以设置的较小,如第一预设值可以设置为S1和S3之和的30%,或者可以设置为S2和S4之和的30%,当然,也可以设置为其它值等,本申请实施例对此不作限定。
另外,磁场穿过第K匝线圈的偶数部分的切割口和磁场穿过第L匝线圈的偶数部分的切割口后产生的感应电流之和与磁场穿过第K匝线圈的奇数部分的切割口和磁场穿过第L匝线圈的奇数部分的切割口后产生的感应电流之和相近是指,磁场穿过第K匝线圈的偶数部分的切割口和磁场穿过第L匝线圈的偶数部分的切割口后产生的感应电流之和与磁场穿过第K匝线圈的奇数部分的切割口和磁场穿过第L匝线圈的奇数部分的切割口后产生的感应电流之和之间的差值小于或等于第二预设值。第二预设值可以预先进行设置,且第二预设值可以设置的较小,如第二预设值可以为磁场穿过第K匝线圈的偶数部分的切割口和磁场穿过第L匝线圈的偶数部分的切割口后产生的感应电流之和的30%,或者可以为磁场穿过第K匝线圈的奇数部分的切割口和磁场穿过第L匝线圈的奇数部分的切割口后产生的感应电流之和的30%,当然,也可以设置为其它值等,本申请实施例对此不作限定。
例如,如图8C(1)所示,R为2,第一平面线圈绕组11的第K匝线圈11K的R个部分中的偶数部分为部分1,奇数部分为部分2,且部分1中的切割口的开口面积为S1,部分2中的切割口的开口面积为S2,第二平面线圈绕组12的第L匝线圈12L的R个部分中的偶数部分为部分3,奇数部分为部分4,且部分3中的切割口的开口面积为S3,部分4中的切割口的开口面积为S4,则S1和S3之和与S2和S4之和相等或相近。
又例如,如图8C(2)所示,R为3,第一平面线圈绕组11的第K匝线圈11K的R个部分中的偶数部分为部分1,奇数部分为部分2和部分6,且部分1中的切割口的开口面积为S1,部分2和部分6中的切割口的开口面积之和为S2,第二平面线圈绕组12的第L匝线圈12L的R个部分中的偶数部分为部分3,奇数部分为部分4和部分7,且部分3中的切割口的开口面积为S3,部分4和部分7中的切割口的开口面积之和为S4,则S1和S3之和与S2和S4之和相等或相近。
又例如,如图8C(3)所示,R为4,第一平面线圈绕组11的第K匝线圈11K的R个部分中的偶数部分为部分1和部分8,奇数部分为部分2和部分6,且部分1和部分8中的切割口的开口面积之和为S1,部分2和部分6中的切割口的开口面积之和为S2,第二平面线圈绕组12的第L匝线圈12L的R个部分中的偶数部分为部分3和部分5,奇数部分为部分4和部分7,且部分3和部分5中的切割口的开口面积之和为S3,部分4和部分7中的切割口的开口面积之和为S4,则S1和S3之和与S2和S4之和相等或相近。
再例如,如图8C(4)所示,R为5,第一平面线圈绕组11的第K匝线圈11K的R个部分中的偶数部分为部分1和部分8,奇数部分为部分2、部分6和部分11,且部分1和部分8中的切割口的开口面积之和为S1,部分2、部分6和部分11中的切割口的开口面积之和为S2,第二平面线圈绕组12的第L匝线圈12L的R个部分中的偶数部分为部分3和部分5,奇数部分为部分4、部分7和部分10,且部分3和部分5中的切割口的开口面积之和为S3,部分4、部分7和部分10中的切割口的开口面积之和为S4,则S1和S3之和与S2和S4之和相等或相近。
值得说明的是,当磁场经过各个部分中的切割口时,会在切割口两侧的线圈中产生大小几乎相等且方向相反的感应电流。因而当S1和S3之和与S2和S4之和相等或相近时,磁场经过第K匝线圈和第L匝线圈包括的各个部分中的切割口时,在第K匝线圈和第L匝线圈包括的偶数部分中产生的感应电流和在第K匝线圈和第L匝线圈包括的奇数部分中产生的感应电流的大小非常接近,从而可以有效提高感应电流的抵消效果,进而可以有效提升无线充电效率。
在本申请实施例中,线圈模组包括布置于绝缘层的一侧的第一平面线圈绕组,和布置于绝缘层相对的另一侧的第二平面线圈绕组,第一平面线圈绕组和第二平面线圈绕组均包括多匝线圈。第一平面线圈绕组的至少一匝线圈包括多个部分和第一连接部,第二平面线圈绕组的至少一匝线圈包括多个部分和第二连接部。第一平面线圈绕组包括的多个部分中的外侧部和内侧部与第二平面线圈绕组包括的多个部分中的外侧部和内侧部通过第一连接部和第二连接部实现交叉,从而使得磁场经过第一平面线圈绕组和第二平面线圈绕组包括的多个部分中的切割口时在该多个部分中的外侧部和内侧部中产生的感应电流可以相互抵消,因而可以有效降低第一平面线圈绕组和第二平面线圈绕组中的环流损耗,提高该线圈模组的无线充电效率。
图9A是本申请实施例提供的一种无线充电发射装置的结构示意图。参见图9A,该无线充电发射装置包括:直流/交流转换电路92、控制单元93和上述图3A-图8C(4)任一所示的线圈模组94。
直流/交流转换电路92的输入端连接直流电源91。直流/交流转换电路92在控制单元93的控制下将直流电源91输入的直流信号转换为交流信号,并将该交流信号传输到线圈模组94,以使线圈模组94对该交流信号进行发射。
其中,直流/交流转换电路92的输出端与线圈模组94连接,控制单元93的控制端与直流/交流转换电路92的被控端连接。
需要说明的是,该无线充电发射装置可以给无线充电接收装置进行无线充电,如该无线充电发射装置可以为无线充电器等。
其中,控制单元93可以在该无线充电发射装置需要为无线充电接收装置进行无线充电时,控制直流/交流转换电路92的开关导通,以使直流/交流转换电路92开始工作,将直流电源91输入的直流信号转换为交流信号。
进一步地,参见图9B,控制单元93的第一电压检测端与直流电源91连接,控制单元93的第二电压检测端与线圈模组94连接,控制单元93的第一电流检测端与直流电源91连接,控制单元93的第二电流检测端与线圈模组94连接。
此时,控制单元93可以检测直流电源91的电压和电流,以及检测线圈模组94的电压和电流,之后根据检测到的电压和电流,来对直流/交流转换电路92进行控制。
进一步地,参见图9C,该无线充电发射装置还包括匹配电路95。匹配电路95连接在直流/交流转换电路92与线圈模组94之间,用于与线圈模组94发生谐振,使得直流/交流转换电路92输出的交流信号可以高效率地传输到线圈模组94中。
更进一步地,参见图9D,控制单元93的控制端与匹配电路95的被控端连接。
此时控制单元93可以在该无线充电发射装置需要为无线充电接收装置进行无线充电时,控制匹配电路95的开关导通,以使匹配电路95开始工作,与线圈模组94发生谐振。
在本申请实施例中,无线充电发射装置包括线圈模组,该线圈模组包括绝缘层、第一平面线圈绕组和第二平面线圈绕组,第一平面线圈绕组位于绝缘层的一侧,第二平面线圈绕组位于绝缘层的另一侧,第一平面线圈绕组和第二平面线圈绕组均包括多匝线圈。第一平面线圈绕组的至少一匝线圈包括多个部分和第一连接部,第二平面线圈绕组的至少一匝线圈包括多个部分和第二连接部。第一平面线圈绕组包括的多个部分中的外侧部和内侧部与第二平面线圈绕组包括的多个部分中的外侧部和内侧部通过第一连接部和第二连接部实现交叉,从而使得磁场经过第一平面线圈绕组和第二平面线圈绕组包括的多个部分中的切割口时在该多个部分中的外侧部和内侧部中产生的感应电流可以相互抵消,因而可以有效降低第一平面线圈绕组和第二平面线圈绕组中的环流损耗,提高该无线充电发射装置的无线充电效率。
图10A是本申请实施例提供的一种无线充电接收装置的结构示意图。参见图10A,该无线充电接收装置包括交流/直流转换电路101、控制单元102、负载103和上述图3A-图8C(4)任一所示的线圈模组104。
线圈模组104与交流/直流转换电路101的输入端连接。线圈模组104接收交流信号,并将该交流信号传输到交流/直流转换电路101。交流/直流转换电路101在控制单元102的控制下将该交流信号转换为直流信号,并将该直流信号输出给负载103,以为负载103供电。
其中,交流/直流转换电路101的输出端与负载103连接,控制单元102的控制端与交流/直流转换电路101的被控端连接。
需要说明的是,该无线充电接收装置可以使用无线充电发射装置对自身进行无线充电,如该无线充电接收装置可以为手机、平板电脑等电子设备。
其中,控制单元102可以在该无线充电接收装置需要使用无线充电发射装置对自身进行无线充电时,控制交流/直流转换电路101的开关导通,以使交流/直流转换电路101开始工作,将线圈模组104输入的交流信号转换为直流信号,并将该直流信号输出给负载103。
进一步地,参见图10B,控制单元102的第一电压检测端与线圈模组104连接,控制单元102的第二电压检测端与负载103连接,控制单元102的第一电流检测端与线圈模组104连接,控制单元102的第二电流检测端与负载103连接。
此时,控制单元102可以检测线圈模组104的电压和电流,以及检测负载103的电压和电流,之后根据检测到的电压和电流,来对交流/直流转换电路101进行控制。
进一步地,参见图10C,该无线充电接收装置还包括:匹配电路105;匹配电路105连接在线圈模组104与交流/直流转换电路101之间,用于与线圈模组104发生谐振,使得线圈模组104输出的交流信号可以高效率地传输到交流/直流转换电路101中。
更进一步地,参见图10D,控制单元102的控制端与匹配电路105的被控端连接。
此时控制单元102可以在该无线充电接收装置需要使用无线充电发射装置对自身进行无线充电时,控制匹配电路105的开关导通,以使匹配电路105开始工作,与线圈模组104发生谐振。
在本申请实施例中,无线充电接收装置包括线圈模组,该线圈模组包括绝缘层、第一平面线圈绕组和第二平面线圈绕组,第一平面线圈绕组位于绝缘层的一侧,第二平面线圈绕组位于绝缘层的另一侧,第一平面线圈绕组和第二平面线圈绕组均包括多匝线圈。第一平面线圈绕组的至少一匝线圈包括多个部分和第一连接部,第二平面线圈绕组的至少一匝线圈包括多个部分和第二连接部。第一平面线圈绕组包括的多个部分中的外侧部和内侧部与第二平面线圈绕组包括的多个部分中的外侧部和内侧部通过第一连接部和第二连接部实现交叉,从而使得磁场经过第一平面线圈绕组和第二平面线圈绕组包括的多个部分中的切割口时在该多个部分中的外侧部和内侧部中产生的感应电流可以相互抵消,因而可以有效降低第一平面线圈绕组和第二平面线圈绕组中的环流损耗,提高该无线充电接收装置的无线充电效率。
图11是本申请实施例提供的一种无线充电系统的结构示意图。参见图11,该无线充电系统包括上述图9A-图9D任一所示的无线充电发射装置1101,以及包括上述图10A-图10D任一所示的无线充电接收装置1102,无线充电发射装置1101用于为无线充电接收装置1102进行无线充电。
需要说明的是,无线充电发射装置1101中的线圈模组发射的交流信号产生磁场,通过磁耦合可以使得无线充电接收装置1102中的线圈模组产生电压,继而可以完成无线充电发射装置1101为无线充电接收装置1102中的负载的无线充电。
在本申请实施例中,无线充电系统包括无线充电发射装置和无线充电接收装置,无线充电发射装置和无线充电接收装置中的线圈模组均包括绝缘层、第一平面线圈绕组和第二平面线圈绕组,第一平面线圈绕组位于绝缘层的一侧,第二平面线圈绕组位于绝缘层的另一侧,第一平面线圈绕组和第二平面线圈绕组均包括多匝线圈。第一平面线圈绕组的至少一匝线圈包括多个部分和第一连接部,第二平面线圈绕组的至少一匝线圈包括多个部分和第二连接部。第一平面线圈绕组包括的多个部分中的外侧部和内侧部与第二平面线圈绕组包括的多个部分中的外侧部和内侧部通过第一连接部和第二连接部实现交叉,从而使得磁场经过第一平面线圈绕组和第二平面线圈绕组包括的多个部分中的切割口时在该多个部分中的外侧部和内侧部中产生的感应电流可以相互抵消,因而可以有效降低第一平面线圈绕组和第二平面线圈绕组中的环流损耗,提高该无线充电系统的无线充电效率。
图12是本申请实施例提供的一种移动终端的结构示意图。参见图12,该移动终端包括工作负载电路1201、交流/直流转换电路1202、充电控制单元1203和上述图3A-图8C(4)任一所示的线圈模组1204。线圈模组1204与交流/直流转换电路1202的输入端连接。线圈模组1204接收交流信号,并将该交流信号传输到交流/直流转换电路1202。交流/直流转换电路1202在充电控制单元1203的控制下将该交流信号转换为直流信号,并将该直流信号输出给工作负载电路1201。
其中,交流/直流转换电路1202的输出端与工作负载电路1201连接,充电控制单元1203的控制端与交流/直流转换电路1202的被控端连接。
需要说明的是,该移动终端可以为手机、平板电脑等电子设备。
其中,充电控制单元1203可以在该移动终端需要使用无线充电器对自身进行无线充电时,控制交流/直流转换电路1202的开关导通,以使交流/直流转换电路1202开始工作,将线圈模组1204输入的交流信号转换为直流信号,并将该直流信号输出给工作负载电路1201。
进一步地,参见图10B,充电控制单元1203的第一电压检测端与线圈模组1204连接,充电控制单元1203的第二电压检测端与工作负载电路1201连接,充电控制单元1203的第一电流检测端与线圈模组1204连接,充电控制单元1203的第二电流检测端与工作负载电路1201连接。
此时,充电控制单元1203可以检测线圈模组1204的电压和电流,以及检测工作负载电路1201的电压和电流,之后根据检测到的电压和电流,来对交流/直流转换电路1202进行控制。
进一步地,参见图10C,该移动终端还包括:匹配电路105;匹配电路105连接在线圈模组1204与交流/直流转换电路1202之间,用于与线圈模组1204发生谐振,使得线圈模组1204输出的交流信号可以高效率地传输到交流/直流转换电路1202中。
更进一步地,参见图10D,充电控制单元1203的控制端与匹配电路105的被控端连接。
此时充电控制单元1203可以在该移动终端需要使用无线充电器对自身进行无线充电时,控制匹配电路105的开关导通,以使匹配电路105开始工作,与线圈模组1204发生谐振。
在本申请实施例中,移动终端包括线圈模组,该线圈模组包括绝缘层、第一平面线圈绕组和第二平面线圈绕组,第一平面线圈绕组位于绝缘层的一侧,第二平面线圈绕组位于绝缘层的另一侧,第一平面线圈绕组和第二平面线圈绕组均包括多匝线圈。第一平面线圈绕组的至少一匝线圈包括多个部分和第一连接部,第二平面线圈绕组的至少一匝线圈包括多个部分和第二连接部。第一平面线圈绕组包括的多个部分中的外侧部和内侧部与第二平面线圈绕组包括的多个部分中的外侧部和内侧部通过第一连接部和第二连接部实现交叉,从而使得磁场经过第一平面线圈绕组和第二平面线圈绕组包括的多个部分中的切割口时在该多个部分中的外侧部和内侧部中产生的感应电流可以相互抵消,因而可以有效降低第一平面线圈绕组和第二平面线圈绕组中的环流损耗,提高该移动终端的无线充电效率。
以上所述为本申请提供的实施例,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (20)
1.一种线圈模组,其特征在于,包括:绝缘层、第一平面线圈绕组和第二平面线圈绕组;
所述第一平面线圈绕组位于所述绝缘层的一侧,所述第二平面线圈绕组位于所述绝缘层的另一侧,所述第一平面线圈绕组和所述第二平面线圈绕组均包括多匝线圈;
所述第一平面线圈绕组的至少一匝线圈包括第一部分、第二部分和第一连接部;所述第一部分设有沿线圈延伸方向延伸的第一切割口,所述第一部分包括由所述第一切割口分隔的第一外侧部与第一内侧部,所述第二部分设有沿线圈延伸方向延伸的第二切割口,所述第二部分包括由所述第二切割口分隔的第二外侧部与第二内侧部,所述第一连接部设于所述第一外侧部与所述第二内侧部之间;
所述第二平面线圈绕组的至少一匝线圈包括第三部分、第四部分和第二连接部;所述第三部分设有沿线圈延伸方向延伸的第三切割口,所述第三部分包括由所述第三切割口分隔的第三外侧部和第三内侧部,所述第四部分设有沿线圈延伸方向延伸的第四切割口,所述第四部分包括由所述第四切割口分隔的第四外侧部和第四内侧部,所述第二连接部设于所述第三内侧部与所述第四外侧部之间;
其中,所述第一连接部与所述第二连接部在所述绝缘层所在平面上的投影存在重合部,所述第一外侧部与所述第三外侧部并联,所述第一内侧部与所述第三内侧部并联,所述第二外侧部与所述第四外侧部并联,所述第二内侧部与所述第四内侧部并联。
2.如权利要求1所述的模组,其特征在于,所述第一连接部与所述第二连接部在所述绝缘层所在平面上的投影呈交叉状或交汇状。
3.如权利要求1或2所述的模组,其特征在于,
所述第一连接部的一端与所述第一外侧部靠近所述第二外侧部的一端相接触,所述第一连接部的另一端与所述第二内侧部靠近所述第一内侧部的一端相接触;
所述第二连接部的一端与所述第三内侧部靠近所述第四内侧部的一端相接触,所述第二连接部的另一端与所述第四外侧部靠近所述第三外侧部的一端相接触。
4.如权利要求1所述的模组,其特征在于,
所述第一外侧部和所述第三外侧部通过至少两个过孔实现并联;
所述第一内侧部与所述第三内侧部通过至少两个过孔实现并联;
所述第二外侧部与所述第四外侧部通过至少两个过孔实现并联;
所述第二内侧部与所述第四内侧部通过至少两个过孔实现并联。
5.如权利要求4所述的模组,其特征在于,
所述第一外侧部的第一端和所述第三外侧部的第一端设有一个贯穿的第一过孔,所述第一外侧部上远离第一端的第二端和所述第三外侧部上远离第一端的第二端设有另一贯穿的第一过孔,所述第一外侧部和所述第三外侧部通过所述第一过孔实现并联;
所述第一内侧部的第一端和所述第三内侧部的第一端设有一个贯穿的第二过孔,所述第一内侧部上远离第一端的第二端和所述第三内侧部上远离第一端的第二端设有另一贯穿的第二过孔,所述第一内侧部和所述第三内侧部通过所述第二过孔实现并联;
所述第二外侧部的第一端和所述第四外侧部的第一端设有一个贯穿的第三过孔,所述第二外侧部上远离第一端的第二端和所述第四外侧部上远离第一端的第二端设有另一贯穿的第三过孔,所述第二外侧部和所述第四外侧部通过所述第三过孔实现并联;
所述第二内侧部的第一端和所述第四内侧部的第一端设有一个贯穿的第四过孔,所述第二内侧部上远离第一端的第二端和所述第四内侧部上远离第一端的第二端设有另一贯穿的第四过孔,所述第二内侧部和所述第四内侧部通过所述第四过孔实现并联。
6.如权利要求5所述的模组,其特征在于,在所述第一外侧部的第二端和所述第一内侧部的第二端相连通且所述第三外侧部的第二端和所述第三内侧部的第二端相连通的情况下,贯穿所述第一外侧部的第二端和所述第三外侧部的第二端的所述第一过孔和贯穿所述第一内侧部的第二端和所述第三内侧部的第二端的所述第二过孔是同一过孔。
7.如权利要求5或6所述的模组,其特征在于,
在所述第二外侧部的第二端和所述第二内侧部的第二端相连通且所述第四外侧部的第二端和所述第四内侧部的第二端相连通的情况下,贯穿所述第二外侧部的第二端和所述第四外侧部的第二端的所述第三过孔和贯穿所述第二内侧部的第二端和所述第四内侧部的第二端的所述第四过孔是同一过孔。
8.如权利要求1所述的模组,其特征在于,所述第一切割口的开口面积和所述第三切割口的开口面积之和与所述第二切割口的开口面积和所述第四切割口的开口面积之和相等或相近,所述第一切割口的开口面积和所述第三切割口的开口面积之和与所述第二切割口的开口面积和所述第四切割口的开口面积之和相近是指所述第一切割口的开口面积和所述第三切割口的开口面积之和与所述第二切割口的开口面积和所述第四切割口的开口面积之和之间的差值小于或等于第一预设值。
9.如权利要求1、2、4、5、6或8所述的模组,其特征在于,所述模组还包括第一导线和第二导线;
所述第一导线的一端与所述第一平面线圈绕组的最外匝线圈的端部重合,所述第一导线的另一端为所述模组的第一端;所述第二导线的一端为所述第二平面线圈绕组的最内匝线圈的端部,所述第二导线的另一端为所述模组的第二端;在所述模组的第一端为引入端时,所述模组的第二端为引出端,在所述模组的第一端为引出端时,所述模组的第二端为引入端。
10.如权利要求9所述的模组,其特征在于,所述第二导线包括第五部分和第六部分;
所述第五部分的一端为所述第二平面线圈绕组的最内匝线圈的端部,所述第五部分的另一端位于所述第二平面线圈绕组的第M匝线圈,所述第M匝线圈为所述第二平面线圈绕组内除最内匝线圈和最外匝线圈之外的任意一匝线圈;
所述第六部分的一端位于所述第一平面线圈绕组的第N匝线圈,所述第六部分的另一端为所述模组的第二端,所述第N匝线圈为所述第一平面线圈绕组内除最内匝线圈和最外匝线圈之外的任意一匝线圈;
沿所述绝缘层的厚度方向,所述第N匝线圈在所述绝缘层所在平面上的投影与所述第M匝线圈在所述绝缘层所在平面上的投影存在重合部分,所述重合部分通过过孔连接。
11.如权利要求9所述的模组,其特征在于,所述第二导线包括第五部分和第六部分;
所述第五部分的一端为所述第一平面线圈绕组的最内匝线圈的端部;
所述第六部分的一端为所述第二平面线圈绕组的最内匝线圈的端部;
所述第五部分的另一端与所述第六部分的另一端连接形成所述模组的第二端;
沿所述绝缘层的厚度方向,所述第五部分和所述第六部分在所述绝缘层所在平面上的投影之间存在交叉部,所述交叉部位于所述第一平面线圈绕组及所述第二平面线圈绕组在所述绝缘层所在平面上的投影区域内。
12.一种线圈模组,其特征在于,包括:布置于绝缘层的一侧的第一平面线圈绕组,和布置于所述绝缘层相对的另一侧的第二平面线圈绕组;
所述第一平面线圈绕组和所述第二平面线圈绕组均包括多匝线圈;
所述第一平面线圈绕组的至少一匝线圈包括多个部分,所述多个部分中相邻的两部分之间设有第一连接部;每一部分设有沿线圈延伸方向延伸的第一切割口,以及含有被所述第一切割口分隔的第一外侧部与第一内侧部;所述第一连接部连接相邻的两部分中的一部分的第一内侧部与另一部分的第一外侧部;
所述第二平面线圈绕组的至少一匝线圈包括多个部分,所述多个部分中相邻的两部分之间设有第二连接部;每一部分设有沿线圈延伸方向延伸的第二切割口,以及含有被所述第二切割口分隔的第二外侧部与第二内侧部;所述第二连接部连接相邻的两部分中的一部分的第二内侧部与另一部分的第二外侧部;
其中,所述第一连接部与所述第二连接部在所述绝缘层所在平面上的投影存在重合部,所述第一外侧部与所述第二外侧部并联,所述第一内侧部与所述第二内侧部并联。
13.如权利要求12所述的模组,其特征在于,所述第一连接部与所述第二连接部在所述绝缘层所在平面上的投影呈交汇状或交叉状。
14.如权利要求12或13所述的模组,其特征在于,所述第一平面线圈绕组的至少一匝线圈为第K匝线圈,所述第二平面线圈绕组内的至少一匝线圈为第L匝线圈,沿所述绝缘层的厚度方向,所述第K匝线圈在所述绝缘层所在平面上的投影和所述第L匝线圈在所述绝缘层所在平面上的投影至少部分重合,所述第K匝线圈和所述第L匝线圈均包括R个部分,所述R为大于或等于2的整数;
所述第K匝线圈的偶数部分的切割口的开口面积之和为S1,所述第K匝线圈的奇数部分的切割口的开口面积之和为S2,所述第L匝线圈的偶数部分的切割口的开口面积之和为S3,所述第L匝线圈的奇数部分的切割口的开口面积之和为S4,则S1和S3之和与S2和S4之和相等或相近,S1和S3之和与S2和S4之和相近是指S1和S3之和与S2和S4之和之间的差值小于或等于第一预设值。
15.一种无线充电发射装置,其特征在于,所述装置包括:直流/交流转换电路、控制单元和上述权利要求1至14任一项所述的线圈模组;
所述直流/交流转换电路的输入端连接直流电源;
所述直流/交流转换电路在所述控制单元的控制下将所述直流电源输入的直流信号转换为交流信号,并将所述交流信号传输到所述线圈模组,以使所述线圈模组对所述交流信号进行发射。
16.如权利要求15所述的装置,其特征在于,所述装置还包括:匹配电路;
所述匹配电路连接在所述直流/交流转换电路与所述线圈模组之间,用于与所述线圈模组发生谐振。
17.一种无线充电接收装置,其特征在于,所述装置包括:交流/直流转换电路、控制单元、负载和上述权利要求1至14任一项所述的线圈模组;
所述线圈模组与所述交流/直流转换电路的输入端连接;
所述线圈模组接收交流信号,并将所述交流信号传输到所述交流/直流转换电路;所述交流/直流转换电路在所述控制单元的控制下将所述交流信号转换为直流信号,并将所述直流信号输出给负载,以为所述负载供电。
18.如权利要求17所述的无线充电接收装置,其特征在于,所述装置还包括:匹配电路;
所述匹配电路连接在所述线圈模组与所述交流/直流转换电路之间,用于与所述线圈模组发生谐振。
19.一种无线充电系统,其特征在于,所述系统包括上述权利要求15或16所述的无线充电发射装置,以及包括上述权利要求17或18所述的无线充电接收装置,所述无线充电发射装置用于为所述无线充电接收装置进行无线充电。
20.一种移动终端,其特征在于,所述移动终端包括工作负载电路、交流/直流转换电路、充电控制单元和上述权利要求1至14任一项所述的线圈模组;
所述线圈模组与所述交流/直流转换电路的输入端连接;
所述线圈模组接收交流信号,并将所述交流信号传输到所述交流/直流转换电路;所述交流/直流转换电路在所述充电控制单元的控制下将所述交流信号转换为直流信号,并将所述直流信号输出给所述工作负载电路。
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