CN108780696B - 用于无线电力传输系统的电磁屏蔽装置 - Google Patents

Abstract

本发明题为“用于无线电力传输系统的电磁屏蔽装置”。实施方案描述了用于无线充电系统的电磁屏蔽装置。无线充电系统包括发射器线圈，该发射器线圈被配置为生成磁通量；接收器线圈，该接收器线圈与发射器线圈同轴定位，以接收所生成的磁通量，其中发射器线圈与接收器线圈之间的电交互生成电场；发射器屏蔽件，该发射器屏蔽件定位在发射器线圈与接收器线圈之间，以拦截背离发射器线圈的电场中的一些电场，并允许磁通量穿过发射器屏蔽件；以及接收器屏蔽件，该接收器屏蔽件定位在发射器屏蔽件与接收器线圈之间，以拦截背离接收器线圈的电场中的一些电场，并允许磁通量穿过接收器屏蔽件。

Description

用于无线电力传输系统的电磁屏蔽装置

相关专利申请的交叉引用

本申请要求2017年9月11日提交的美国非临时专利申请No.15/701,224和2017年9月11日提交的美国非临时专利申请No.15/701,237(该专利要求2016年9月23日提交的美国临时专利申请No.62/399,082、2017年8月7日提交的美国临时专利申请No.62/542,210、2017年2月15日提交的美国临时专利申请No.62/459,149和2017年8月7日提交的美国临时专利申请No.62/542,206的优先权的权益)的权益，这些专利的公开内容出于所有目的将其全文以引用方式并入本文。

技术领域

本申请总体上涉及无线充电设备，尤其涉及用于无线电力传输系统的电磁屏蔽装置。

背景技术

电子设备(例如，移动电话、媒体播放器、电子手表等)在其电池中存储有电荷时进行操作。一些电子设备包括可充电电池，可充电电池可通过物理连接(诸如通过充电软线)将电子设备耦接到电源进行再充电。然而，使用充电软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。附加地，使用充电软线要求该移动设备具有被配置为与充电软线的连接器(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。还有，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，已开发出在无需充电软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，可通过仅将设备搁置在无线充电设备的充电表面上来对一些电子设备进行再充电。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线圈中感应出电流。所感应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具有很多缺点。例如，一些无线充电设备在接收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线圈的电子设备中产生噪声。该噪声可致使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。附加地，电子设备也在无线充电设备中的发射器线圈上生成非预期的电压。该非预期的电压可致使无线电力传输效率低下。

发明内容

本公开的一些实施方案提供用于无线充电系统的屏蔽部件，以避免在无线电力传输期间在无线充电系统的接收器线圈和/或发射器线圈上生成有害电压。在一些实施方案中，在无线充电系统中实施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与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有害电压，并且反之亦然。

在一些实施方案中，无线充电系统包括发射器线圈，发射器线圈被配置为生成磁通量；接收器线圈，接收器线圈与发射器线圈同轴定位，以接收所生成的磁通量，其中发射器线圈与接收器线圈之间的电交互生成电场；发射器屏蔽件，发射器屏蔽件定位在发射器线圈与接收器线圈之间，以拦截背离发射器线圈的电场中的一些电场，并允许磁通量穿过发射器屏蔽件；以及接收器屏蔽件，接收器屏蔽件定位在发射器屏蔽件与接收器线圈之间，以拦截背离接收器线圈的电场中的一些电场，并允许磁通量穿过接收器屏蔽件。

发射器屏蔽件和接收器屏蔽件可各自接地以对由电场生成的电压进行放电。发射器屏蔽件可沿着磁通量的方向定位。发射器屏蔽件可由导电材料形成。在一些实施方案中，导电材料可为NiV。发射器屏蔽件可具有介于20μm-30μm之间的厚度。

在一些实施方案中，被配置为生成磁通量以执行无线电力传输的无线充电设备包括驱动器板；多个发射器线圈，多个发射器线圈设置在驱动器板上方，并被配置为向上生成磁通量；电磁屏蔽件，电磁屏蔽件设置在多个发射器线圈上方，并且被配置为对于磁通量是透明的且对于电场是不透明的，电磁屏蔽件包括：基板，基板包括刚性材料；以及导电层，导电层设置在基板的底表面上；以及粘合剂层，粘合剂层设置在多个发射器线圈与电磁屏蔽件之间，粘合剂层被配置为将电磁屏蔽件附接到多个发射器线圈。

电磁屏蔽件还可包括嵌入在导电层内的导电迹线。迹线可接地。迹线可垂直于多个发射器线圈的导线的线圈定位。导电材料可为NiV。导电材料可具有介于25nm至100nm之间的厚度。无线充电设备还可包括铁氧体层，铁氧体层设置在驱动器板与多个发射器线圈之间。

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可包括铁氧体层；接收器线圈，接收器线圈设置在铁氧体层下方；电磁屏蔽件，电磁屏蔽件设置在接收器线圈下方，电磁屏蔽件被配置为对于磁通量是透明的且对于电场是不透明的；导电粘合剂层，导电粘合剂层设置在接收器线圈与电磁屏蔽件之间，其中导电粘合剂层将电磁屏蔽件附接到接收器线圈；以及保护层，保护层设置在电磁屏蔽件的底表面上。

发射器线圈可包括导线的线圈和附接到导线的线圈的绝缘材料。绝缘材料可为PI。电磁屏蔽件可包括导电层。导电层可由银形成。电磁屏蔽件可具有介于0.05μm和0.15μm之间的厚度。导电粘合剂层可为导电压敏粘合剂。

参考以下详细描述和附图，可获得对本发明的实施方案的实质和优点的更好的理解。

附图说明

图1为示出无线电力传输期间无线充电系统的发射器线圈与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3是表示根据本公开的一些实施方案的在无线电力传输期间当在发射器线圈与接收器线圈之间设置屏蔽层时在发射器线圈与接收器线圈之间实现的互感的测量的曲线图。

图4是表示根据本公开的一些实施方案的基于材料的厚度的材料的交流电阻(ACR)的曲线图。

图5示出了根据本公开的一些实施方案的示例性无线充电系统的分解图，该示例性无线充电系统包括各自具有电磁屏蔽装置的无线充电设备和电子设备。

图6示出了根据本公开的一些实施方案的示例性发射器屏蔽件的俯视图。

图7示出了根据本公开的一些实施方案的定位在发射器线圈阵列之上的发射器屏蔽件。

图8示出了根据本公开的一些实施方案的定位在发射器线圈阵列之上的发射器屏蔽件的横截面。

图9示出了根据本公开的一些实施方案的示例性接收器屏蔽件的俯视图。

图10示出了根据本公开的一些实施方案的定位在接收器线圈之上的接收器屏蔽件。

图11示出了根据本公开的一些实施方案的定位在接收器线圈之上的接收器屏蔽件的横截面。

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与接收器线圈之间。电交互中的一些电交互为发射器线圈与接收器线圈之间的预期交互，而其他电交互为非预期交互，这些非预期交互可致使电力传输效率低下，并在电子设备中产生问题。例如，图1为示出在无线电力传输期间示例性无线充电系统100的发射器线圈102与接收器线圈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处可搁置在无线充电设备上，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，以使得能够借助于磁感应进行有效的电力传输。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106可通过界面112处的两个设备外壳传播，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102与接收器线圈104之间可非预期地生成电场108和110。例如，当发射器线圈102生成磁通量106时，在发射器线圈102与接收器线圈104之间可存在较大的电压差。在一些情况下，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朝着接收器线圈104进行取向并致使在接收器线圈104中生成非预期电压。在一些附加情况下，在接收器线圈104上存在的电压也可使一些电场110朝着发射器线圈102进行取向，并致使在发射器线圈102上生成有害电压。在接收器线圈104上生成有害电压可干扰和/或破坏邻近接收器线圈104设置的敏感部件诸如触敏设备(如触敏显示器)的操作。并且，发射器线圈102上生成的有害电压可致使电力传输效率低下。

I.带有电磁屏蔽装置的无线充电系统

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/或发射器线圈上非预期地生成有害电压。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有害电压，同时允许时变磁通量在发射器线圈与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施发射器屏蔽件，以防止在电子设备中的接收器线圈上生成有害电压。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，以防止电场暴露在接收器线圈上。结果，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。该电压可然后通过使电压路由到接地放电，从而消除有害电压并防止其影响电子设备中的敏感电子部件。除了发射器屏蔽件之外，也可在无线充电系统中实施接收器屏蔽件，以防止在无线充电设备中的发射器线圈上生成有害电压。类似于发射器屏蔽件，接收器屏蔽件也可定位在电子设备中以拦截由接收器线圈生成的电场，使得电场不暴露于发射器线圈。在接收器屏蔽件中生成的电压可被放电到接地，以防止在发射器线圈上生成有害电压。本文另外详细讨论此类无线充电系统的实施方案的方面和特征。

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与接收器线圈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，当电子设备搁置在无线充电设备上时，发射器屏蔽件202可被定位在界面112与发射器线圈102之间，以执行无线电力传输。于是，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对于磁通量106可为基本上透明的，使得由发射器线圈102生成的磁通量106的相当大的部分由接收器线圈104接收。

虽然发射器屏蔽件202对于磁通量106可为基本上透明的，但另一方面，发射器屏蔽件202对于电场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。这防止电场108暴露在接收器线圈104上并在接收器线圈104上生成有害电压。由于发射器屏蔽件202在电场108可到达接收器线圈104之前基本上阻挡电场108，所以电场108可在发射器屏蔽件202上而不是接收器线圈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102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。作为示例，可使发射器屏蔽件202上的电压放电到接地。因此，发射器屏蔽件202可耦接到接地连接部206，以允许发射器屏蔽件202上的电压放电到接地。接地连接部206可为接地环或可从发射器屏蔽件202移除电压的耦接到接地的任何其他合适的导电结构。

类似于发射器屏蔽件202，也可在无线充电系统200中实施接收器屏蔽件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生成有害电压。接收器屏蔽件204可定位在接收器线圈104的前方，使得磁通量106在暴露在接收器线圈104上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定位在电子设备的外壳内，接收器线圈104也设置在电子设备的外壳内。因此，当电子设备搁置在无线充电设备上时，接收器屏蔽件204可定位在界面112与接收器线圈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对于磁通量106可为基本上透明的，使得由发射器线圈102生成的磁通量106的相当大的部分穿过接收器屏蔽件204并由接收器线圈104接收，而接收器屏蔽件204对于电场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。这防止电场110暴露于发射器线圈102并在发射器线圈102上生成有害电压，同时使得能够进行无线电力传输。和发射器屏蔽件202一样地，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，或者在其他实施方案中，接地连接部208可为与接地连接部206相同的结构。

通过将发射器屏蔽件202和接收器屏蔽件204结合到无线充电系统200中，无线充电设备和实施发射器屏蔽件和接收器屏蔽件202和204的电子设备将它们的接地暴露于彼此。这减弱了由发射器线圈102与接收器线圈104之间的电交互致使的任何接地噪声。

如通过本文中的公开所了解的，发射器屏蔽件202和接收器屏蔽件204为能够阻挡电场经过但允许磁通量经过的屏蔽结构。这些屏蔽结构可包括适合于提供此类电特性和功能的材料和厚度。本文另外详细地讨论可用于形成发射器屏蔽件和接收器屏蔽件的材料的细节。

A.屏蔽材料

根据本公开的一些实施方案，电磁屏蔽件(例如，发射器屏蔽件202和/或接收器屏蔽件204)可由具有使磁通量能够穿过但是防止电场穿过的属性的材料形成。在第一示例中，电磁屏蔽件可由非导电材料形成。非导电材料自然允许磁通量穿过但防止电场穿过。在第二示例中，发射器屏蔽件202可由具有多个孔的导电材料形成。材料的导电实质允许电压被放电到接地，并且孔提供通道，磁通量可通过该通道隧穿以暴露在发射器屏蔽件202上。在第三示例中，发射器屏蔽件202可由非常薄的导电材料形成，非常薄的导电材料允许磁通量穿过但防止电场穿过。导电材料的厚度可足够薄以允许磁通量经过，并且具有足够低的电阻以允许电压以有效的方式行进通过导电材料。本文在图3和图4中讨论各种导电属性和厚度的材料。

图3是表示在无线电力传输期间当在发射器线圈与接收器线圈之间设置屏蔽层(例如，发射器屏蔽件202或接收器屏蔽件204中的任一个)时在发射器线圈与接收器线圈之间实现的互感的测量的曲线图300。y轴表示在发射器线圈与接收器线圈之间得到的向上增加的互感的百分比，其中100％指示由发射器线圈生成的所有磁通量由接收器线圈接收。x轴表示以毫米为单位以从1.0E-05至1.0E-00范围内的对数刻度向右增加的屏蔽层的厚度。

针对曲线图300绘制各种曲线，如图3所示。各种曲线表示依据铜的导电率百分比(即，％IACS，或国际软铜标准的百分比)具有不同导电率的不同导电材料。例如，曲线图300可包括表示在10MHz的具体频率下具有100％IACS、10％IACS、1％IACS、0.1％IACS、0.01％IACS、0.001％IACS和0.001％IACS的导电率的材料的曲线。具有较高导电率即较高％IACS的材料意味着那些材料更好地适应电荷的移动。各种曲线可提供关于选择一定导电率和厚度的材料以允许发射器线圈与接收器线圈之间的高百分比的互感的指导。如图所示，对于具有不同导电率的不同材料，每条曲线表示基于材料的厚度在发射器线圈与接收器线圈之间的可实现的互感。例如，由具有100％IACS的导电率的材料形成的发射器屏蔽件可在其厚度约为1.0E-05mm时允许100％的互感。在另一示例中，由具有1％IACS的导电率的材料形成的发射器屏蔽件可在其厚度小于约1.0E-03时允许100％的互感。因此，如可通过曲线图300理解的，具有较高导电率的材料可减小发射器线圈与接收器线圈之间的互感，但是可通过减小屏蔽件的厚度来补偿互感的该减小。允许较高的互感意味着无线充电系统更有效地传输电力，并且屏蔽件对无线电力传输具有较小的负面影响。

除了导电率和互感之外，当确定用于形成屏蔽件的合适材料时，也可考虑材料的电阻率。这是因为材料不能是如此电阻性的以至于难以将屏蔽件上的电压路由到接地。图4是表示基于材料厚度的材料的交流电阻(ACR)的曲线图400。材料的ACR表示当施加交流(AC)电压时材料具有的电阻量。y轴表示以欧姆为单位向上增加的材料的电阻量，并且x轴表示以毫米为单位以对数刻度向右增加的屏蔽层的厚度。

类似于图3中的曲线图300，针对曲线图400绘制了各种曲线。各种曲线可为依据％IACS具有不同导电率的导电材料的曲线。如图4所示，为了易于参考和交叉比较，曲线表示具有与图3的曲线图300中所示的那些相同的导电率的材料。各种曲线可提供关于选择一定电阻和厚度的材料以形成屏蔽件的指导，该屏蔽件使得能够有效地对来自电场的累积电压进行放电而不生成过多的热量。在图4中，对于具有不同导电率的不同材料，每条曲线可表示基于材料的厚度的电阻量。例如，由具有100％IACS的导电率的材料形成的发射器屏蔽件可在其厚度约为1.0E-04mm时具有约7欧姆的电阻。在另一示例中，由具有1％IACS的导电率的材料形成的发射器屏蔽件可在其厚度约为1.0E-02mm时具有约10欧姆的电阻。因此，如可通过曲线图400理解的，材料的ACR可随着厚度增加而增加，但是可通过使用带有较低导电率的材料减小ACR。具有较高的电阻意味着更难以对屏蔽件上累积的电压进行放电。将电压移动通过具有高电阻的材料导致以热量形式耗散能量，这可减小效率并致使在过度的程度下对电气部件进行损坏。

在一些实施方案中，发射器屏蔽件和/或接收器屏蔽件可由带有由设备设计约束确定的期望的厚度的允许介于90％-100％之间的高互感和小于10欧姆的相互ACR的材料形成。因此，可用于形成发射器屏蔽件的示例性材料可包括带有介于25nm至100nm之间的范围的厚度的镍钒(NiV)。在特定实施方案中，发射器屏蔽件由带有约50nm厚度的NiV形成。可用于形成接收器屏蔽件的示例性材料可包括带有介于0.05μm和0.15μm之间的范围的厚度的银。在特定实施方案中，接收器屏蔽件由带有约0.1μm的厚度的银形成。

虽然屏蔽件可由导电材料形成，但是相反可使用具有类似属性的其他材料。例如，可使用包括碳的材料来形成电磁屏蔽件。在示例中，发射器屏蔽件可包括碳墨，诸如N6X碳墨。此类墨可容易地定制，以实现允许磁通量经过同时防止电场经过所期望的电属性。如图3和图4所示，碳墨由垂直线表示。这是因为碳墨的厚度由碳墨沉积的过程决定。例如，典型的印刷过程可以约25μm的厚度印刷碳墨。

B.带有电磁屏蔽装置的示例性无线充电系统

如本文所提及的，发射器屏蔽件可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包括在电子设备中，该电子设备被配置为搁置在无线充电设备上以无线地接收来自无线充电垫的电力。图5示出了根据本公开的一些实施方案的示例性无线充电系统500的分解图，该示例性无线充电系统500包括各自具有电磁屏蔽装置的无线充电设备502和电子设备504。无线充电设备502可生成时变磁通量以在电子设备504中感应对应的电流，用于执行无线电力传输。

无线充电垫502可包括由两个壳体：第一壳体505和第二壳体506形成的外壳。第一壳体505可与第二壳体506配合以形成内部腔体，内部部件可定位在该内部腔体内。第一壳体505和第二壳体506也可分别包括凹口508a和凹口508b，当第一壳体505和第二壳体506配合时，凹口508a和凹口508b在外壳内形成开口。诸如插座连接器的电连接器510可定位在开口内，使得无线充电垫502可通过连接到电连接器510的缆线从外部电源接收电力。在一些实施方案中，电连接器510可包括多个触针和电耦接到触针的多个端子，使得电力可从外部电源路由到无线充电垫502，以提供用于无线电力传输的电力。

在配合的第一壳体505与第二壳体506之间形成的内部腔体可包括生成用于执行电子设备504的无线充电的磁通量的部件。作为示例，耦接到驱动器板510的发射器线圈509的阵列可容纳在内腔内。可操作发射器线圈509以生成时变磁通量，该时变磁通量在第一壳体505的顶表面上方传播，以在电子设备504中的接收器线圈520中感应电流。驱动器板510可为被配置为路由用于操作发射器线圈509的信号和电力的印刷电路板(PCB)。

除了发射器线圈509和驱动器板510之外，无线充电设备502也可包括根据本公开的一些实施方案的发射器屏蔽件512。发射器屏蔽件512可被配置为允许磁通量经过并防止电场经过，如本文中关于图2中的发射器屏蔽件202所讨论的。于是，发射器屏蔽件512可定位在无线充电设备502内的合适位置，用于阻止电场暴露在电子设备504中的接收器线圈520上。例如，发射器屏蔽件512可定位在磁通量流的方向上，诸如在发射器线圈509与第一壳体505之间。

在一些实施方案中，第一壳体505包括充电表面514，具有接收器线圈520的电子设备504可放置在充电表面514上以从无线充电垫502接收电力。充电表面514可为壳体505的顶表面的大致平面区域，其中存在由发射器线圈509生成的磁通量以在接收器线圈520中感应电流，用于对电子设备504的内部电池充电。电子设备504可仅搁置在充电表面512上以从无线充电设备502接收电力。电子设备504与无线充电设备502接触的界面(例如，图1中的界面112)可为电子设备504和无线充电设备502的相应外壳彼此接触的平面。由无线充电设备502生成的磁通量可通过铁氧体板522与电子设备504中的内部部件屏蔽开。在一些实施方案中，铁氧体板522被定位在接收器线圈520上方，使得磁通量在被铁氧体板522阻挡之前首先暴露于接收器线圈520。

电子设备504可包括顶外壳526和底外壳528，顶外壳526和底外壳528可配合以形成容纳内部部件诸如接收器线圈520和铁氧体板522的内腔。根据本公开的一些实施方案，电子设备504也可在其内腔内包括电磁屏蔽件。例如，电子设备504可包括接收器屏蔽件524，接收器屏蔽件524可被配置为允许由发射器线圈509生成的磁通量被接收器线圈520接收但是防止来自接收器线圈520的电场暴露在发射器线圈509上，如本文关于图2中的接收器屏蔽件204所讨论的。接收器屏蔽件524可定位在电子设备504内的合适位置，用于阻止电场暴露在无线充电设备502中的发射器线圈509上。例如，接收器屏蔽件524可定位在接收器线圈520与底外壳528之间。在该位置，磁通量在暴露在接收器线圈520上之前首先穿过接收器屏蔽件524。

实施发射器屏蔽件512和接收器屏蔽件524允许发射器线圈509与接收器线圈520之间存在互感，但防止在发射器线圈509和接收器线圈520中生成有害电压。防止生成这些电压通过避免电干扰改善无线充电设备502和电子设备的操作。

II.电磁屏蔽装置的结构

发射器屏蔽件和接收器屏蔽件可各自形成为具有适合于在无线充电系统中实施的用于执行无线电力传输而不会在发射器线圈和接收器线圈上生成有害电压的具体结构。在本文中将另外讨论发射器屏蔽件和接收器屏蔽件的结构的细节。

A.发射器屏蔽件

图6示出了根据本公开的一些实施方案的示例性发射器屏蔽件600的俯视图。发射器屏蔽件600可容纳在无线充电设备中，无线充电设备诸如无线充电垫，例如，具有图5中的发射器屏蔽件512的无线充电垫502。在一些实施方案中，发射器屏蔽件600可具有对应于无线充电设备的尺寸的尺寸。例如，发射器屏蔽件600可为具有对应于无线充电设备的宽度和长度的宽度W和长度L的矩形形状。虽然发射器屏蔽件600可为矩形形状，但是应当了解，实施方案不限于此，其他实施方案中的发射器屏蔽件可具有对应于无线充电设备的任何其他形状，诸如正方形、矩形、六角形、三角形等。在一些实施方案中，凹口606可形成在发射器屏蔽件600的边缘处，以为无线充电垫中的其他部件提供空间，其他部件诸如用于与外部缆线连接以从外电源接收电力的插座连接器。

发射器屏蔽件600可在其边缘602处耦接到接地，以对发射器屏蔽件600上的任何电压进行放电。在发射器屏蔽件600的内区附近存在的电压可不得不通过穿越发射器屏蔽件600的大部分行进到边缘602，这例如通过产生较大电阻可致使将电压路由到接地的困难。因此，在一些实施方案中，一个或多个导电迹线604可嵌入在发射器屏蔽件600内以协助将电压放电到接地。迹线604的低电阻率和高导电率提供了电压可快速行进到边缘602的通道。于是，发射器屏蔽件600可能够快速地将电压放电到接地。

在一些实施方案中，发射器屏蔽件600可具有适合于屏蔽设置在无线充电设备内的发射器线圈阵列的尺寸。例如，图7示出了示例性无线充电设备600，示例性无线充电设备600包括定位在发射器线圈702阵列之上的发射器屏蔽件600。发射器线圈702可在功能和形式上类似于图5中的发射器线圈509。未示出无线充电设备700的上层，使得可看到发射器屏蔽件600和发射器线圈702。附加地，用虚线示出发射器线圈702以指示发射器线圈设置在发射器屏蔽件600下方。示出发射器线圈702有助于理解它们相对于发射器屏蔽件600的相对位置。

如图7所示，发射器屏蔽件600足够大以覆盖整个发射器线圈708阵列，使得每个发射器线圈被发射器屏蔽件600屏蔽。在操作期间，每个发射器线圈708可生成穿过发射器屏蔽件600以在接收器线圈上感应电流的磁通量。由发射器线圈与接收器线圈之间的大电压差生成的电场可在每个发射器线圈周围的发射器屏蔽件600中生成电压。所生成的电压可流经发射器屏蔽件600到边缘602并被放电到接地。

如上方提及的，导电迹线604可嵌入在发射器屏蔽件600中，以加速发射器屏蔽件600上生成的电压的放电。导电迹线604可定位在相应的发射器线圈之上，以在边缘602处将这些电压路由到接地。附加地，导电迹线604可定位成与每个发射器线圈702的绕组正交，以使在发射器线圈702的操作期间导电迹线604中的电流生成最小化。该电流可通过导电迹线604与由发射器线圈702生成的磁通量之间的电交互生成。所感应的电流可妨碍对发射器屏蔽件600上的电压进行放电的能力。因此，将导电迹线604布置为与发射器线圈702的绕组正交可使该感应电流最小化。

在一些实施方案中，发射器屏蔽件600可由包括多于一个材料层的结构形成。图8是示出根据本公开的一些实施方案的用于无线充电设备的发射器屏蔽件和发射器线圈的横截面800的简化图。具体地，图8示出了图6中所示的示例性发射器线圈702和发射器屏蔽件600的横截面。发射器屏蔽件600可设置在发射器线圈702上方，使得由发射器线圈702生成的磁通量可朝着界面表面808向上流过发射器屏蔽件600。界面表面808可为与电气设备的外壳接触以执行无线充电的无线充电设备的外壳的顶表面(诸如图5中的充电表面514)。发射器线圈702可各自由诸如线圈封装层810的保护层封装。封装层810可由任何合适的非导电材料(诸如聚酰亚胺(PI))形成，用于保护发射器线圈702。

根据本公开的实施方案，发射器屏蔽件600可包括用于执行发射器屏蔽件600的电功能的导电层802。例如，导电层802可为具有允许磁通量穿过发射器屏蔽件600但防止电场穿过发射器屏蔽件600的属性的导电材料(诸如本文中关于图3和图4所讨论的导电材料中的任一种)层。在特定实施方案中，导电层802可由具有约50nm厚度的NiV形成。

如本文所提及的，发射器屏蔽件600可包括用于加速来自电场的累积电压的放电的导电迹线604。如图8所示，导电迹线604可嵌入在导电层802内，使得存在于导电层802中的电压可流入导电迹线604中，并且快速地路由到发射器屏蔽件600的边缘并被放电到接地。

导电层802可附接到支撑结构，该支撑结构被配置成为导电层802提供结构支撑。作为示例，导电层802可附接到基板804。在一些实施方案中，基板804可为基底结构，导电层802可沉积或层压在该基底结构上。基板804可由具有最小厚度的刚性材料形成，用于经受导电层802的沉积或层压。例如，基板804可由具有介于20μm至30μm之间范围(在某些实施方案中特别是26μm)的厚度的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)形成。因此，基板804可为导电层802提供结构支撑。

在一些实施方案中，粘合剂层806可将导电层802固定在发射器线圈702之上，使得导电层802被定位成在无线电力传输期间拦截与发射器线圈702相关联的电场，以防止在接收器线圈上生成有害电压。由于发射器线圈702可不延伸跨越导电层802的整个底表面，所以粘合剂层806也可不必延伸跨越导电层802的整个底表面。相反，粘合剂层806可刚好延伸足够远以将发射器线圈702充分耦接到导电层802。于是，在一些实施方案中，粘合剂层806不延伸跨越导电层802的整个底表面，从而减少制造成本。粘合剂层806可由任何合适的非导电粘合剂材料形成。例如，粘合剂层806可由压敏粘合剂(PSA)形成。

B.接收器屏蔽件

图9示出了根据本公开的一些实施方案的示例性接收器屏蔽件900的俯视图。接收器屏蔽件900可容纳在电子设备中，电子设备诸如智能电话、智能手表、平板电脑、膝上型电脑等，例如图5中具有屏蔽件524的电子设备504。在一些实施方案中，接收器屏蔽件900可具有对应于接收器线圈的尺寸的尺寸。例如，接收器屏蔽件900可为大致圆形的形状，或对应于接收器线圈的任何其他形状，诸如正方形、矩形、六角形、三角形等。接收器屏蔽件900可具有间隙902，以提供到接地的连接可被路由用于将接收器屏蔽件900上生成的电压进行放电的区域。附加地，间隙902可为电子设备的其他部件(诸如用于接收器线圈的接线端子)提供空间，如将在本文中另外讨论的。

在一些实施方案中，可在最靠近间隙902的顶的接收器屏蔽件900的端部904处建立到接地的连接，使得在接收器屏蔽件900上生成的电压可放电到接地。虽然在端部904处提供到接地的连接有助于对接收器屏蔽件900上的电压进行放电，但是可通过在接收器屏蔽件900中包括定位成与间隙902相对的切口908以将接收器屏蔽件900电分离成两个半部：第一半部910和第二半部912，改善接收器屏蔽件900的性能。可在靠近间隙902的底的端部906处提供到接地的连接，使得两个半部910和半部912可耦接到接地，以对在接收器屏蔽件900中生成的任何电压进行放电。在接收器屏蔽件900中不具有切口908的情况下，端部904与906之间的电势差可基于由接收器屏蔽件900的整个表面区域所捕获的电压。这可致使在端部904与906之间积聚很大的电势差，并可难以放电到接地。通过包括切口908，可基本上减小电势差，诸如减小一半，从而使得将电压放电到接地更为容易。

接收器屏蔽件900可具有适合于屏蔽设置在电子设备内的接收器线圈的尺寸。例如，图10示出了用于电子设备的示例性接收器系统1000的俯视图。接收器系统1000可包括接收器屏蔽件900、铁氧体板1002，以及定位在接收器屏蔽件900与铁氧体板1002之间的接收器线圈1004。用虚线示出接收器线圈1004以指示发射器线圈设置在接收器屏蔽件900后面，如从图10的俯视角度示出的。示出的接收器线圈1004有助于理解其相对于接收器屏蔽件900的相对位置。

如图10所示，接收器屏蔽件900足够大以覆盖整个接收器线圈1004，使得接收器线圈1004被接收器屏蔽件900完全屏蔽。在一些实施方案中，接收器线圈1004可具有由从内径到外径缠绕的线圈绕组形成的扁平盘状形状。同样，接收器屏蔽件900也可具有盘状形状，该盘状形状具有对应的内径和外径。在操作期间，来自接收器线圈1004的电场可在接收器屏蔽件900中生成电压。所生成的电压可跨越接收器屏蔽件900流到端部904和端部906中的至少一个并放电到接地。

在一些实施方案中，接线端子1006可定位在接收器屏蔽件900的间隙902中。接线端子1006可提供电气路线，通过该电气路线可路由接收器线圈1004中感应的电流以提供电力以对电子设备中的电池进行充电。附加地，接线端子1006可包括用于将接收器屏蔽件900中的电压路由到接地的接地线。例如，接收器屏蔽件900可包括用于将来自整个接收器屏蔽件900的电压路由到接地的单个接地线(例如，在不存在切口908的情况下)，或者接收器屏蔽件900可包括两个接地线，一个接地线用于将来自接收器屏蔽件900的第一半部910的电压路由到接地，并且另一接地线用于将来自接收器屏蔽件900的第二半部912的电压路由到接地。每个接地线可被定位成靠近相应的端部，针对相应端部，每个接地线将电压放电到接地。例如，用于将第一半部910接地的接地线可被定位成靠近端部904，而用于将第二半部912接地的接地线可被定位成靠近端部906。

铁氧体板1002可定位在接收器线圈1004的与接收器屏蔽件900定位的一侧相对的一侧上。铁氧体板1002可防止磁通量和电场干扰电子设备内的敏感电气部件。在一些实施方案中，铁氧体板1002可由任何合适的铁磁材料形成。为了更好地理解接收器系统1000的结构分层，在图11中示出接收器系统1000的横截面视图。

图11是示出根据本公开的一些实施方案的接收器系统1000的横截面1100的简化图。接收器系统1000可包括耦接到接收器线圈1004的接收器屏蔽件900，接收器线圈1004耦接到铁氧体板1002。接收器线圈1004可定位在铁氧体板1002下方，使得铁氧体板1002可保护敏感电气部件免受在无线电力传输期间生成的磁通量和电场的影响。接收器屏蔽件900可设置在接收器线圈1004下方，使得由发射器生成的磁通量可在被接收器线圈1004接收之前从界面表面1108向上流过接收器屏蔽件900。界面表面1108可为与用于执行无线充电的无线充电设备的充电表面接触的电子设备的外壳的底表面。接收器线圈1004可由保护层(诸如线圈封装层1110)封装。封装层1110可由任何合适的非导电材料(诸如聚酰亚胺(PI))形成，用于保护接收器线圈1004。

根据本公开的实施方案，接收器屏蔽件900可由导电材料层形成，该导电材料层可执行本文所讨论的接收器屏蔽件的电功能。例如，接收器屏蔽件900可为具有允许磁通量穿过接收器屏蔽件900但是防止电场穿过接收器屏蔽件900的属性的导电材料(诸如本文关于图3和图4所讨论的导电材料中的任一种)层。在特定实施方案中，接收器屏蔽件900可由具有约0.1μm的厚度的银(诸如银片)形成。

接收器屏蔽件900可通过粘合剂层1102耦接到接收器线圈1004。粘合剂层1102可将接收器屏蔽件900固定在接收器线圈1004底下，使得接收器屏蔽件900定位成在无线电力传输期间拦截与接收器屏蔽件900相关联的电场，以防止在发射器线圈上生成有害电压。在一些实施方案中，粘合剂层1102可被配置为通过与诸如图10中的接线端子1006的接线端子耦接，将电压路由到接地。因此，粘合剂层1102可由任何合适的导电粘合剂材料形成。例如，粘合剂层1102可由导电压敏粘合剂(CPSA)形成。

在一些实施方案中，接收器屏蔽件900可被保护层1104覆盖。保护层1104可定位在接收器屏蔽件900下方，以覆盖任何暴露的表面并防止接收器屏蔽件900氧化。保护层可由任何合适的绝缘材料形成。

空间相关术语诸如“底”、“顶”、“向上”或“向下”等可用于描述元件和/或特征部与另一或多个元件和/或另一或多个特征部的关系，如例如在图中示出的。应当理解，空间相关术语旨在涵盖除了在图中所描绘的取向之外的设备使用和/或操作中的不同取向。例如，如果图中的设备被翻转，则被描述为“底”表面的元件可被取向成在其他元件或特征部“上方”。设备可以其他方式被取向(例如，旋转90度或在其他的取向)，并且在本文中使用的空间相关描述符被相应地解释。

虽然已相对于具体实施方案描述了本发明，但应当了解，本发明旨在覆盖以下权利要求范围内的所有修改和等同物。

Claims (11)

1.一种无线充电系统，包括：

发射器线圈，所述发射器线圈被配置为生成磁通量；

接收器线圈，所述接收器线圈与所述发射器线圈同轴定位，以接收所生成的磁通量，其中所述发射器线圈与所述接收器线圈之间的电交互生成电场；

发射器屏蔽件，所述发射器屏蔽件定位在所述发射器线圈与所述接收器线圈之间，以拦截背离所述发射器线圈的所述电场中的一些电场，并允许所述磁通量穿过所述发射器屏蔽件；和

接收器屏蔽件，所述接收器屏蔽件定位在所述发射器屏蔽件与所述接收器线圈之间，以拦截背离所述接收器线圈的所述电场中的一些电场，并允许所述磁通量穿过所述接收器屏蔽件，所述接收器屏蔽件包括环形导电材料层，所述接收器屏蔽件具有间隙和与所述间隙相对且分开定位的切口，所述间隙和所述切口各自从所述接收器屏蔽件的内径完全延伸通过所述接收器屏蔽件到达所述接收器屏蔽件的外径，以将所述接收器屏蔽件电分离成第一半部和第二半部，并且其中所述接收器屏蔽件的一个或多个连接端子被定位在所述间隙内。

2.根据权利要求1所述的无线充电系统，其中所述发射器屏蔽件和所述接收器屏蔽件各自接地以对由所述电场生成的电压进行放电。

3.根据权利要求1或2所述的无线充电系统，其中所述发射器屏蔽件沿着所述磁通量流动的方向定位。

4.根据权利要求1或2所述的无线充电系统，其中所述导电材料是NiV。

5.根据权利要求1或2所述的无线充电系统，其中所述发射器屏蔽件具有介于20μm-30μm之间的厚度。

6.一种被配置为接收用于无线电力传输的磁通量的电子设备，所述电子设备包括：

铁氧体层；

接收器线圈，所述接收器线圈设置在所述铁氧体层下方，

电磁屏蔽件，所述电磁屏蔽件设置在所述接收器线圈下方，所述电磁屏蔽件被配置为对于磁通量是透明的且对于电场是不透明的，所述电磁屏蔽件包括环形导电材料层，所述电磁屏蔽件具有间隙和与所述间隙相对且分开定位的切口，所述间隙和所述切口各自从所述电磁屏蔽件的内径完全延伸通过所述电磁屏蔽件到达所述电磁屏蔽件的外径，以将所述电磁屏蔽件电分离成第一半部和第二半部，并且其中所述电磁屏蔽件的一个或多个连接端子被定位在所述间隙内；

导电粘合剂层，所述导电粘合剂层设置在所述接收器线圈与所述电磁屏蔽件之间，其中所述导电粘合剂层将所述电磁屏蔽件附接到所述接收器线圈；和

保护层，所述保护层设置在所述电磁屏蔽件的底表面上。

7.根据权利要求6所述的电子设备，其中所述接收器线圈包括：

导线的线圈；和

绝缘材料，所述绝缘材料附接到所述导线的线圈。

8.根据权利要求7所述的电子设备，其中所述绝缘材料是PI。

9.根据权利要求6-8中任一项权利要求所述的电子设备，其中所述环形导电材料层由银形成。

10.根据权利要求6-8中任一项权利要求所述的电子设备，其中所述电磁屏蔽件具有介于0.05μm和0.15μm之间的厚度。

11.根据权利要求6-8中任一项权利要求所述的电子设备，其中所述导电粘合剂层是导电压敏粘合剂。

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