CN110138096B

CN110138096B - 感应互连系统

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Publication number: CN110138096B
Application number: CN201811136586.9A
Authority: CN
Inventors: B·R·马歇尔; F·W·欧; J·N·罗莎尔; L·谭; A·N·兹默曼; R·纳西瑞马哈拉提; 朱浩; 计齐根; M·K·山姆帕斯; 刘楠; R·斯特瑞斯基; G·里塞
Original assignee: Apple Inc
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2018-09-28
Publication date: 2023-09-01
Anticipated expiration: 2038-09-28
Also published as: JP6653739B2; US11031164B2; CN109586424B; EP3462467B1; CN110138096A; US20190138073A1; JP2019067381A; TWI704741B; EP3462467A1; TW201916540A; JP6774992B2; CN109586424A; US10725515B2; TWI704743B; US20190278349A1; JP2020091879A; JP2019068726A; US20190103764A1; KR102275511B1; TW201916541A

Abstract

本发明题为“感应互连系统”。本发明的实施方案描述了一种接收元件，该接收元件包括围绕沿铁磁结构的长度设置的中心轴线轴向对称的铁磁结构。所述铁磁结构包括凹槽区域，所述凹槽区域限定所述凹槽区域的相对侧上的两个端部区域，其中所述凹槽区域具有比所述两个端部区域小的长度。接收元件还包括围绕铁磁结构的凹槽区域卷绕并且位于两个端部区域之间的电感器线圈。

Description

感应互连系统

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2017年9月29日提交的美国临时专利申请 62/565,460和于2017年9月29日提交的美国临时专利申请62/565,471的优先权，并与同时提交和共同转让的分别于2018年9月10日提交的题为 “Inductive Interconnection Systems”的美国非临时专利申请16/127,046和于 2018年9月10日提交的题为“Attachement Devices forInductive Interconnection Systems”的美国非临时专利申请16/127,072有关，上述专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文并且用于所有目的。

背景技术

便携式电子设备诸如平板电脑、智能电话等在现代日常生活中变得无所不在。这些便携式电子设备提供的功能和实用性通过简化任务、提高生产效率和提供娱乐来提高用户的生活。然而，一些便携式设备难以进行交互，因为根本不提供多种输入方法。例如，一些便携式电子设备的小形状因数导致没有物理键盘的设备，使得打字麻烦。另外，便携式电子设备具有显示屏，该显示屏不是用户可用典型的书写工具例如笔或铅笔书写的合适表面。

因此，已开发了附件设备以补充这些便携式电子设备的使用，以通过在可用性中填充这些间隙来增强用户体验。例如，已开发便携式键盘来与这些便携式电子设备连接以提供用户可通过按按键输入的物理键盘。此外，电子书写设备(例如，触笔、智能铅笔等)已被设计成作为这些便携式电子设备的书写工具。

在一些情况下，这些附件设备通过利用来自主机设备诸如便携式电子设备的电力来操作。主机设备的电力可在使用期间或在附件设备在一个或多个本地存储的电池中存储电力仅在稍后时间使用时的较早时间提供给附件设备。通常，这些附件设备通过一个或多个暴露的电触点耦合到主机设备。然而，使用暴露的电触点为附件设备中的电池充电需要主机设备和附件设备暴露电触点。暴露的触点可由插头和插座类型连接机构形成，该连接机构导致主机和附件设备两者中的一个或多个开口。这会提供灰尘和水分可侵入和损坏设备的途径。此外，插头和插座类型的连接需要主机和附件设备物理连接在一起，从而限制附件设备可由主机设备充电的易用性。

发明内容

本公开的一些实施方案提供感应互连系统，该感应互连系统允许主机设备和附件设备之间的无线电力传输。感应互连系统使附件设备能够以各种旋转取向从主机设备接收电力。这便于附件设备能够从主机设备接收电力的方式。

在一些实施方案中，接收元件包括铁磁结构，所述铁磁结构具有凹槽区域，所述凹槽区域限定所述凹槽区域的相对侧上的两个端部区域，其中每个端部区域包括相应的对接表面，并且所述凹槽区域具有比所述两个端部区域小的长度。接收元件可进一步包括围绕铁磁结构的凹槽区域卷绕并且位于两个端部区域之间的电感器线圈，其中凹槽区域的长度为沿着垂直于电感器线圈的轴线的方向延伸的维度。该接收元件还可包括屏蔽件，该屏蔽件包括形成腔的后壁和多个侧壁，铁磁结构和电感器线圈定位在该腔内；以及间隔件，该间隔件定位在该铁磁结构和该屏蔽件之间用于将该该铁磁结构附接到该屏蔽件。

在一些另外的实施方案中，感应互连系统包括发射元件和接收元件。发射元件包括具有发射凹槽区域的发射铁磁结构，该发射凹槽区域限定设置在发射凹槽区域的相对侧上的两个发射端部区域，以及围绕发射铁磁结构的发射凹槽区域卷绕并且位于两个发射端部区域之间的发射电感器线圈，该发射电感器线圈被配置为通过发射铁磁结构来产生随时间变化的磁通量。接收元件可包括铁磁结构，该接收铁磁结构具有凹槽区域，所述凹槽区域限定所述凹槽区域的相对侧上的两个端部区域，每个端部区域包括相应的对接表面，其中所述凹槽区域具有比所述两个端部区域小的长度。接收元件可进一步包括围绕铁磁结构的凹槽区域卷绕并且位于两个端部区域之间的电感器线圈；屏蔽件，该屏蔽件包括形成腔的多个侧壁和后壁，铁磁结构和电感器线圈定位在该腔内；以及间隔件，该间隔件定位在该铁磁结构和该屏蔽件之间用于将该铁磁结构附接到该屏蔽件。

在某些实施方案中，用于将数据输入主机设备中的触笔包括具有弯曲部分和平坦部分的外壳、设置在外壳内的电力接收电路、设置在外壳内并且耦接到电力接收电路的接收元件、和耦接到电力接收电路和接收元件并且被配置为操作电力接收电路和接收元件以从主机设备接收电力的操作系统。所述接收元件包括铁磁结构，所述铁磁结构具有凹槽区域，该凹槽区域限定所述凹槽区域的相对侧上的两个端部区域，其中每个端部区域包括相应的对接表面，并且所述凹槽区域具有比所述两个端部区域小的长度。该接收元件可进一步包括围绕所述铁磁结构的所述凹槽区域卷绕并且位于所述两个端部区域之间的电感器线圈，其中凹槽区域的长度为沿着垂直于电感器线圈的轴线的方向延伸的维度。该接收元件还可包括屏蔽件，该屏蔽件包括形成腔的后壁和多个侧壁，铁磁结构和电感器线圈定位在该腔内；以及间隔件，该间隔件定位在该铁磁结构和该屏蔽件之间用于将该该铁磁结构附接到该屏蔽件。

在一些实施方案中，对准设备包括：具有以竖直取向布置的极的中心磁体；设置在中心磁体的相反端上的第一加强磁体和第二加强磁体，其中该第一加强磁体和第二加强磁体具有以水平取向布置的极；以及设置在对应的第一加强磁体和第二加强磁体的外端上的第一铁磁结构和第二铁磁结构，使得第一加强磁体设置在第一铁磁结构和中心磁体之间，并且第二加强磁体设置在第二铁磁结构和中心磁体之间。

在一些附加实施方案中，对准设备包括：中心铁磁结构；设置在中心铁磁结构的相反端上的第一磁体和第二磁体，该第一磁体和第二磁体具有以水平取向布置的极；以及设置在第一磁体和第二磁体的端部上的第一侧面铁磁结构和第二侧面铁磁结构，使得第一磁体设置在第一侧面铁磁结构和中心铁磁结构之间，并且第二磁体设置在第二侧面铁磁结构和中心铁磁结构之间。

在某些实施方案中，便携式电子设备包括：外壳；设置在外壳内的电池；设置在外壳内并且被配置为执行用户界面功能的显示器；设置在外壳内并被耦接至显示器并且被配置为命令显示器执行用户界面功能的的处理器；设置在外壳内的发射元件；以及被耦接到处理器和电池的电力发射电路，其中电力发射电路被配置为将电力从电池传送至发射元件。发射元件包括：具有以竖直取向布置的极的中心磁体；设置在中心磁体的相反端上的第一加强磁体和第二加强磁体，该第一加强磁体和第二加强磁体具有以水平取向布置的极；以及设置在对应的第一加强磁体和第二加强磁体的外端上的第一铁磁结构和第二铁磁结构，使得第一加强磁体设置在第一铁磁结构和中心磁体之间，并且第二加强磁体设置在第二铁磁结构和中心磁体之间。

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为示出根据本公开的一些实施方案的具有感应互连系统的示例性无线充电系统的框图。

图2A-图2C示出了根据本公开的一些实施方案的示例性发射元件的不同透视图。

图3A示出了根据本公开的一些实施方案的具有两个发射元件的示例性主机设备的俯视图。

图3B示出了根据本公开的一些实施方案的图3A中示出的主机设备的一部分的透视图，其中发射元件被并入外壳并且发射元件的一些表面被暴露。

图3C示出了根据本公开的一些实施方案的沿所示切割线在图3B中示出的图示的截面的透视图。

图4示出了根据本公开的一些实施方案的被配置为在定位在沿有限角旋转的任一点时从发射元件接收电力的示例性接收元件。

图5示出了根据本公开的一些实施方案的在无线电力传输期间在感应互连系统中的发射元件和接收元件之间的示例性磁性相互作用。

图6为根据本公开的一些实施方案的示例性附件设备的简化透视图。

图7A是根据本公开的一些实施方案的跨接收器元件的接收器线圈某点处附件设备的简化截面图。

图7B是根据本公开的一些实施方案的跨接收器元件的对接表面某点处附件设备的简化截面图。

图8A是根据本公开的一些实施方案的示例性无线充电系统的简化俯视图。

图8B为根据本公开的一些实施方案的示例性无线充电系统的简化截面图。

图9为根据本公开的一些实施方案的示例性接收组件的分解视图。

图10为根据本公开的一些实施方案的示例性发射组件的分解视图。

图11A示出了根据本公开的一些实施方案的感应互连系统的透视图，其中发射元件相对于接收元件以一定角度定位。

图11B示出了根据本公开的一些实施方案的通过图11A所示的感应互连系统沿虚线切割线的截面图。

图11C是示出根据本公开的一些实施方案的发射元件和接收元件相对于改变分离距离和旋转角度两者之间的电力传输效率的程度的曲线。

图12A为示出根据本公开的一些实施方案的细长接收元件的透视图。

图12B示出了根据本公开的一些实施方案的包括细长接收元件的示例性感应互连系统。

图13A-图13C示出了根据本公开的一些实施方案的能从360度的角旋转的任何位置接收电力的示例性发射元件的透视和平面图。

图14A示出了根据本公开的一些实施方案的其接收元件移动到一个位置来从发射元件接收电力的感应互连系统的透视图。

图14B示出了根据本公开的一些实施方案的当接收元件与发射元件对准以接收电力时的感应互连系统。

图14C示出了根据本公开的一些实施方案的感应互连系统的截面图，示出了在无线电力传输期间发射元件和接收元件之间的示例性磁性相互作用。

图15为根据本公开的一些实施方案的用于具有单个中心磁体的主机设备的示例性主机对准设备的简化图示。

图16为根据本公开的一些实施方案的具有中心磁体和两个加强磁体的示例性主机对准设备的简化图示。

图17A示出了根据本公开的一些实施方案的可在沿完整360度角旋转的任一点附接到主机对准设备的示例性附件对准设备。

图17B示出了根据本公开的一些实施方案的包括附件对准设备和主机对准设备的对准系统的示例性透视图。

图18是示出了没有斜面化边缘的附件对准设备和主机对准设备之间的力分布的坐标图。

图19是示出了根据本公开的一些实施方案的具有斜面化边缘的附件对准设备和主机对准设备之间的力分布的坐标图。

图20示出了根据本公开的一些实施方案的与示例性附件设备对准的示例性主机设备，该示例性附件设备被配置为在沿完整360度角旋转的任何点处接收电荷。

具体实施方式

本公开的实施方案描述了用于无线充电系统的感应互连系统，该无线充电系统实现主机设备与附件设备之间的无线电力传输。感应互连系统可包括发射元件和被配置为从发射元件接收无线电力的接收元件。发射元件可容纳在主机设备内，并且接收元件可容纳在附件设备内，使得附件设备能够从主机设备接收电力。在一些实施方案中，发射元件和接收元件各自包括铁磁结构和围绕铁磁结构的至少一部分卷绕的感应线圈。在无线电力传输期间，发射元件可产生随时间变化的磁通量，其可在接收元件中感应对应电流以对附件设备进行充电。发射元件和接收元件的构型可使得附件设备能够以各种旋转取向从主机设备接收电力，如本文将进一步详细讨论的。因此，感应互连系统显著地改善了附件设备可从主机设备接收电力的易用性。

I.无线充电系统

无线充电系统包括发射电力的电子发射设备以及从该电子发射设备接收电力的电子接收设备。根据本文的一些公开内容，电子发射设备可以是能够为用户执行各种功能的主机设备，例如，平板电脑、智能家居和任何其他便携式消费电子设备；并且，电子接收设备可以是可增强主机设备的功能的附件设备，例如便携式键盘、触笔、智能铅笔、无线耳机和任何其他合适的电子设备。

图1为示出根据本公开的一些实施方案的具有感应互连系统105的示例性无线充电系统100的框图。无线充电系统100包括主机设备101和附件设备103，附件设备103被配置为接收从主机设备101发射的电力。在一些实施方案中，主机设备101包括耦接到存储器组104的计算系统102。计算系统102可执行存储在存储器组104中的指令，用于执行用于操作设备 101的多个功能。计算系统102可以是一个或多个合适的计算设备，诸如微处理器、计算机处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、现场可编程门阵列(FPGA)等。

计算系统102还可耦接至用户界面系统106、通信系统108和传感器系统110，用于使得主机设备101能执行一个或多个功能。例如，用户界面系统106可包括显示器、扬声器、麦克风、用于启用触觉反馈的致动器，以及一个或多个输入设备，诸如按钮、开关、电容式屏幕，用于使显示器能够对触摸灵敏等。通信系统108可包括无线通信部件、蓝牙部件和/或无线保真度(WiFi)部件，以使设备101能够拨打电话、与无线附件进行交互，并访问互联网。传感器系统110可包括光传感器、加速度计、陀螺仪、温度传感器和可测量外部实体和/或环境的参数的任何其他类型的传感器。

主机设备101还可包括电池112。电池112可为任何合适的储能设备，诸如能够存储能量和排放存储的能量的锂离子电池。放电能量可用于对设备101的电气部件供电。

在一些实施方案中，也可排放电池112以将电力发射至附件设备 103。例如，电池112可将能量排放至电力发射电路114，其可继而通过发射元件116驱动电流。通过发射元件116驱动电流可导致其产生能够传播出主机设备101的随时间变化的磁通量128。通量128可与接收元件118相互作用并导致在接收元件118中生成对应的电流。然后可通过电力接收电路120来接收该感应电流，所述电力接收电路可将所接收的电力(例如，交流(AC)电)转换成可用电力(例如，直流(DC)电)。然后可将可用电力提供给用于存储的电池122或用于操作附件设备103的操作系统119。

根据本公开的一些实施方案，发射元件116和接收元件118一起可以是感应互连系统105的一部分。如本文进一步讨论的，感应互连系统105 可被配置为使得附件设备103可在其定位成各种旋转取向时从主机设备101 接收电力。在一些实施方案中，感应互连系统105还可包括一对对准设备：主机对准设备124和附件对准设备126。主机对准设备124可吸引附件对准设备126，使得当它们完全吸引到彼此时，发射元件116与接收元件 118对准以确保两个元件之间的有效电力传输。本文将进一步讨论感应互连系统105的细节。

II.感应互连系统

如上所述，用于无线充电系统的互连系统可包括主机设备中的发射元件和附件设备中的接收元件。发射元件可被配置为产生可在接收元件中感生对应电流的随时间变化的磁通量。电流可转换为可用电力，并且作为能量存储在附件设备中，或立即用于操作附件设备。根据本公开的一些实施方案，发射元件和接收元件各自包括铁磁结构和电感器线圈，如本文将进一步讨论的。

A.发射元件

图2A-图2C示出了根据本公开的一些实施方案的示例性发射元件200 的不同透视图。具体而言，根据本公开的一些实施方案，图2A示出了发射元件200的透视图，图2B示出了发射元件200的俯视图，并且图2C示出了发射元件200的侧视图。

参照图2A，发射元件200可以包括线圈202和铁磁结构204。线圈 202可为围绕铁磁结构204的一部分卷绕的导电线股。当卷绕时，线圈202 形成电感器线圈，该电感器线圈在电流通过线圈202驱动时可产生随时间变化的磁通量。铁磁结构204可为能够重定向磁通量传播的结构。例如，铁磁结构204可由包括铁氧体(例如MnZn)的磁性材料形成。由于铁磁结构204的磁属性可重定向由线圈202通过其主体产生的磁通量，因此铁磁结构204可被配置为基于其结构设计引导磁通量朝向特定方向。例如，铁磁结构204可包括对接表面206和208，所述对接表面被定位经过铁磁结构 204的凹槽区域212的侧表面，以引导磁通量朝向某个方向。发射元件200 的结构构型的更好图示为图2B中示出的俯视图。

如图2B所示，发射元件200可包括凹槽区域212，该凹槽区域限定在凹槽区域212的相对侧上定位的两个端部区域214和216。线圈202可围绕凹槽区域212卷绕并且位于(但不围绕)端部区域214和216之间。如本文所述，发射元件200可包括两个对接表面206和208。对接表面206和 208可为定位在同一平面中的端部区域214和216的相应表面。端部区域 214和216可经过凹槽区域212的表面210朝方向D突出，使得定位端部区域214和216的平面被设置成与表面210驻留的平面相距距离Y_1,TX。正如可以在图2B中注意到，表面210隐藏在线圈202之后而出于清晰起见由虚线表示。在一些实施方案中，表面210可通过侧壁218a和218b连接到对接表面206和208。因此，侧壁218a和218b可设置在凹槽区域212和端部区域214和216之间。侧壁218a和218b可延伸距离Y_1,TX，该距离可被选择为等于或大于线圈202的厚度的任何合适的距离。例如，Y_1,TX可以在0.5 毫米和1.5毫米之间，诸如在特定实施方案中为1毫米。如在图2B中可看出，发射元件200的总体结构可非常相似于英文字母的字母“U”。

在一些实施方案中，发射元件200可具有总体宽度X_TX和总体长度 Y_TX。如图2B所示，宽度X_TX和长度Y_TX可以是发射元件200的尺寸，该发射元件在垂直于线圈202的轴线的方向上延伸。另外，端部区域214和 216可具有宽度X_1,TX。尺寸X_TX，Y_TX和X_1，TX可被选择为在发射元件200 和接收元件之间实现一定程度的感应耦合，同时产生能够适配在主机设备的外壳的空间约束内的总体尺寸。在一些情况下，选择宽度X_TX和X_1,TX以等于用于有效功率传输的接收元件的对应宽度。宽度X_TX可在10毫米和20 毫米之间，宽度X_1,TX可在3毫米和4毫米之间，并且长度Y_TX可在3毫米和4毫米之间。在一些实施方案中，凹槽区域212可具有长度220，该长度由长度Y_1，TX和Y_TX之间的差值限定。因此，凹槽区域212的长度220在特定实施方案中可小于长度Y_TX。因此，凹槽区域212可具有比端部区域214 和216小的长度。

此外，如在图2C中的发射元件200的侧视视角所示，发射元件200还可具有高度Z_TX。在一些实施方案中，高度Z_TX还被选择为在发射元件200 和接收元件之间实现一定程度的感应耦合，同时产生能够适配在主机设备的外壳的空间约束内的总体尺寸。Z_TX可在3毫米至4毫米的范围内。如可在图2C中进一步看到，发射元件200可具有呈矩形形状的横截面轮廓。然而应当理解，图2C中的发射元件200的矩形横截面轮廓仅是示例性的并且其它实施方案可具有不同的轮廓形状。例如，一些实施方案可具有大致正方形、圆形、椭圆形、三角形、梯形等的轮廓。

应当理解，端部区域214和216可在任何期望的方向上突出。图2B中示出的实施方案示出端部区域214和216可朝方向D突出。在一些实施方案中，方向D为指向接收元件的方向，使得由线圈202生成的磁场通过铁磁结构204被朝向接收元件重定向，如本文将参照图5进一步讨论。

图3A-图3C示出根据本公开的一些实施方案的结合到主机设备的发射元件。具体地说，图3A示出了根据本公开的一些实施方案的具有两个发射元件的示例性主机设备300的俯视图。主机设备300可为多种不同的电子设备，包括例如平板电脑、智能电话、膝上型计算机等等。

参照图3A，主机设备300可包括外壳302和设置在外壳302内的一个或多个发射元件。例如，主机设备300可包括两个发射元件：第一发射元件304和第二发射元件306。第一发射元件304和第二发射元件306可邻近外壳302的外表面定位，使得它们可被定位成尽可能接近外部设备，诸如接触外壳302的外表面的附件设备以从主机设备300无线地接收电力。在一些实施方案中，第一发射元件304和第二发射元件306可位于外壳302 的相对侧。例如，第一发射元件304可位于外壳302的左侧308处，并且第二发射元件306可位于外壳302的右侧310处。被定位在外壳302的左侧308和右侧310处使得主机设备300能够将电力发射到外壳302的左侧和右侧上的附件设备。

虽然图3A示出主机设备300为具有两个发射元件304和306，但是实施方案不限于这种配置。附加的或另选的实施方案可以具有多于或少于两个发射元件。例如，一些实施方案可具有四个发射元件，一个位于主机设备300的四个侧面中的每一个上，或三个发射元件位于主机设备300的左侧、右侧和顶部。此外，图3A示出了仅位于外壳302的侧面处的两个发射元件。然而，实施方案不限于此。一些实施方案可具有邻近主机设备300 的面定位的发射元件，使得附件设备可通过停留在主机设备300的面上来从主机设备300接收电力。

图3B示出了根据本公开的一些实施方案的图3A中示出的主机设备 300的一部分312的透视图，其中发射元件304被结合在外壳302中并且发射元件304的一些表面被暴露。如图所示，发射元件304定位在外壳302 内，但靠近外壳302的外表面314。根据本公开的一些实施方案，发射元件 304的对接表面316和318可面向外远离外表面314，使得由发射元件304 的发射器线圈320生成的磁通量可向外朝向接收元件定向，如本文将进一步讨论的。

为了更好地理解发射元件304如何被结合在外壳302中，图3C示出了沿所示切割线在图3B中示出的示图的截面的透视图。发射元件304可由固定到外壳302的支架322固定在外壳302中。支架322可为由刚性材料 (例如不锈钢)形成的任何合适的结构，并且可以任何合适的方式固定到外壳302，诸如借助粘合剂324或机械紧固件(未示出)。当固定时，支架 322可按压发射元件304抵靠外壳302以借助粘合剂材料324将其固定就位。支架322可包括开口323，发射器线圈320可延伸到开口中以最小化由整个模块占用的空间量。铁磁结构326的对接表面316和318可朝向外并且由射频(RF)窗口328覆盖。RF窗口328可由对磁通量透明，同时还提供防止物理损坏的程度的保护的材料形成，诸如陶瓷、蓝宝石等。

A.接收元件

如本文所述，发射元件的铁磁结构的结构设计使其能够通过其突出的对接表面向接收元件定向发射电力。相似地，接收元件可包括铁磁结构，该铁磁结构被具体设计为当接收元件跨发射元件定位时接收从发射元件的对接表面传播的随时间变化的磁通量。

在一些实施方案中，接收元件的构造可基本上类似于从其接收无线电力的发射元件的构造。例如，图4示出了根据本公开的一些实施方案的示例性接收元件400，该接收元件被配置为当直接跨发射元件定位时从发射元件接收电力。在某些实施方案中，接收元件400可基本上类似于发射元件，如图2A中的发射元件200。因此，接收元件400可包括线圈402，该线圈围绕铁磁结构404的凹槽区域410卷绕。端部区域414和416可定位在凹槽区域410的相对侧上，并且突出经过铁磁结构404的侧表面。端部区域414和416还可包括对接表面406和408，通过对接表面磁通量可进入并重定向穿过铁磁结构404以在无线电力传输期间在线圈402中感生对应电流。在一些实施方案中，线圈402由双层构型形成大约85匝，这意味着两层线匝：第一层线匝卷绕在对接表面406和408之间，并且第二层线匝卷绕在第一层的顶部上且在对接表面406和408之间。

图5示出了根据本公开的一些实施方案的在无线电力传输期间感应互连系统500中的发射元件200和接收元件400之间的示例性磁性相互作用。在该实施方案中，发射元件200和接收元件400在构造中基本上类似，如本文关于图4所讨论的。此外，发射元件200被示出为容纳在外壳 302内。

在无线电力传输期间，线圈202可生成多种随时间变化的磁通量 502，其可在许多不同的方向上传播。根据本公开的一些实施方案，大部分磁通量由铁磁结构204重定向，使得通量通过对接表面208和206离开或进入。如本文所述，铁磁结构204的形状可通过突出部分来使通量朝向特定方向定向，在这种情况下，该方向朝向接收元件400。因此，磁通量502 的浓度可存在于区域504中，该区域在铁磁结构204和404的对应的对接表面之间。

取决于流过线圈202的电流的方向，由线圈202生成的大量磁通量502 可首先从对接表面208流出并进入铁磁结构404的对接表面408中，该磁通量502随后可通过铁磁结构404传播并从对接表面406离开，使得磁通量502可穿过对接表面206进入返回铁磁结构204中。所得的流动磁通量形成磁环506，其在线圈402中感生电流，所述电流可用于向其内设置有接收元件400的附件设备提供电力。应当理解，尽管磁环506以顺时针方向示出，但当电流以相反方向流过线圈202时，磁环506也可沿逆时针方向传播。

虽然图5示出了发射元件200将电力发射给接收元件400，但实施方案不限于此。其他实施方案可颠倒电力的传输，使得发射元件200从接收元件400接收电力。例如，电流可被驱动到接收元件400的线圈402中，使得线圈402产生随时间变化的磁通量。所产生的随时间变化的磁通量可通过铁磁结构404重定向，其可由铁磁结构204接收。在铁磁结构204中所接收的磁通量可在线圈202中感生对应电流，该电流可用于向其内设置发射元件200的主机设备提供电力。

如在图5中可理解，接收元件400相对于发射元件200的取向可基本上影响在感应互连系统500中传输电力的效率。在一些实施方案中，当发射元件200与接收元件400对准时，以及当两个元件取向成使得铁磁结构 404的对接表面406和408面向铁磁结构204的对应的对接表面206和208 时，实现最佳电力传输。此外，当发射元件200和接收元件400之间的分离距离426最小化时，可实现最佳电力传输。

根据本公开的一些实施方案，接收元件400可结合在附件设备内，以在主机设备(例如，图3中的主机设备300)和附件设备之间启用无线电力传输。图6为根据本公开的一些实施方案的示例性附件设备600的简化透视图。如图6所示，附件设备600可以是具有操作系统、电力接收电路和电池诸如图1中的附件设备103的任何合适的电子设备。附件设备600可操作以将数据输入主机设备中。例如，附件设备600可以是触笔或智能铅笔，用户可使用来与主机设备接触以将数据输入主机设备中。因此，在一些实施方案中，附件设备600可包括具有后端606的外壳602和与后端606 相对的对接端604，该对接端604被配置为与主机设备接触。例如，对接端 604可具有渐缩至尖端以模拟常规书写工具诸如铅笔或笔的尖端的结构。

在一些实施方案中，附件设备600的外壳602可包括弯曲表面部分608 和平坦部分610，弯曲表面部分和平坦部分两者均在外壳602的对接端604 和后端606的至少一部分之间延伸。平坦部分610可包括接收表面611，其中主机设备的外壳可被抵靠该接收表面定位以实现无线电力传输，如本文结合图7A-图7B和图8A所讨论的。根据一些实施方案，附件设备600可包括接收元件612，所述接收元件设置在外壳602的平坦部分610内并且邻近外壳602的平坦部分610。接收元件612可具有与本文结合图4和图5所述的接收元件400相同的形式和功能。因此，接收元件612可包括具有对接表面614和616的铁磁结构605，以及围绕铁磁结构605的凹槽区域(未示出，但类似于图4中的接收元件400的凹槽区域410)卷绕的接收器线圈 618。在一些实施方案中，对接表面614和616可面向外壳602的平坦部分 610，使得附件设备600可通过与通过平坦部分610从发射元件传播的磁通量进行交互来无线接收电力。外壳602的截面轮廓可以像一个大写字母 “D”，如在图7A和图7B中更好地所示。

图7A和图7B示出了根据本公开的一些实施方案的附件设备600在不同位置上的截面图。具体而言，根据本公开的一些实施方案，图7A是附件设备在跨接收元件612的接收器线圈618的点处的简化截面图，并且图7B 为附件设备600在跨接收元件612的对接表面616的点处的简化截面图。

如图7A所示，外壳602包括沿外壳602的长度(即，平行于中心轴线)延伸的弯曲部分608和平坦部分610。弯曲部分608和平坦部分610可形成单体结构，该单体结构可将一个或多个电气部件包围在其内，诸如接收元件612，如本文关于图6所讨论的。除了接收元件612之外，外壳602 还可包围各种其他部件，诸如但不限于屏蔽件702、支撑框架704、一个或多个电气部件715和在其上安装部件715的驱动器板717。屏蔽件702可由适于阻挡在接收元件612周围传播的磁通量暴露在外壳602的外壳开口710 内的一个或多个电气部件715上的任何材料形成。例如，屏蔽件702可由铜形成。一个或多个电气部件715可为用于操作附件设备600和/或接收器线圈618的任何合适的电子设备。例如，一个或多个电气部件715可以是微控制器、现场可编程逻辑阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)等。一个或多个电气部件715可电耦合至接收元件612的接收器线圈618以接收无线电力，诸如通过从接收器线圈618来接收由发射器元件生成的磁通量感生的电流。

在一些实施方案中，屏蔽件702被构造并定位成能够增强对磁通量的阻挡。例如，屏蔽件702可包括形成腔的内底表面714和内侧表面716和 718，在腔内设置接收元件612使得屏蔽件702定位在接收元件612的五侧周围。屏蔽件702的透视图在图9中示出，如本文将进一步讨论的。通过定位在接收元件612的五个侧面周围，屏蔽件702可增强其阻止磁通量传播到开口710和/或附件设备600外部的能力。在一些实施方案中，屏蔽件 702可包括外侧表面720和722和外后表面724。外侧表面720和722可适形于支撑框架704的轮廓，因此具有弯曲轮廓，而外后表面724可基本上平坦以提供空间(例如，外壳开口710)，其中可定位附件设备600的部件 (例如，一个或多个电气部件715)。在一些实施方案中，屏蔽件702的厚度大于内侧表面716和718和相应的外侧表面720和722之间的区域，如图7A所示。屏蔽件702的较厚部分可提供更结构稳固的屏蔽部件，以及为接收元件612提供附加的结构保护。在特定实施方案中，外后表面724沿中心垂直线712定位，该中心垂直线712将附件设备分成两个半块。在此类实施方案中，屏蔽件702定位在附件设备的一半的区域内。

支撑框架704可为能够为外壳602提供结构支撑和保护附件设备600 的内部部件免受机械应力的任何合适的结构。在某些实施方案中，支撑框架704抵靠外壳602的内表面定位，并且沿内表面的区域延伸，除了接收元件612和外壳602的平坦部分610之间的区域，如图7A所示。支撑框架 704可由任何合适的刚性材料诸如铝、钢等形成。

在一些实施方案中，间隙706可存在于接收元件612与屏蔽件702的内侧表面716和718和底部表面714之间。间隙706可为有助于将接收器线圈618与屏蔽件702电隔离以确保接收器线圈618的最佳操作效率的空闲空间。如果间隙706太小，接收器线圈618可能太靠近屏蔽件702，从而降低接收器线圈618可操作的效率。在一些实施方案中，间隙706在0.2毫米和0.4毫米之间，尤其是在某些实施方案中为0.3毫米。接收元件612可物理地耦接到屏蔽件702以最小化对机械应变的易感性。例如，接收元件 612可通过一个或多个间隔件726耦接到屏蔽件702，如图7B所示。间隔件726可直接附接到接收元件612和内底表面714的铁磁结构605和屏蔽件702的内侧表面716和718两者的至少一部分。在一些实施方案中，间隔件726被定位成抵靠在与对接表面614和616相对的铁磁结构605的表面上。因此，间隔件726可定位在接收器线圈618的相对侧上。可使用任何合适的粘合剂，例如压敏粘合剂(PSA)来将间隔件726附接到铁磁结构 605和屏蔽件702之间。利用间隔件726可将接收元件612固定就位以防止其在使用期间移动。在一些实施方案中，间隔件726被设计成具有适于将接收元件612定位成远离屏蔽件702一定距离以确保接收器线圈618和屏蔽件702的电隔离的厚度。例如，间隔件726在一些情况下可具有0.5毫米至0.7毫米之间的厚度，尤其是约0.6毫米。

应当理解，即使图6和图7A-图7B示出为附件设备具有仅包括一个平坦区域的外壳，实施方案并非限于此。其他实施方案可在外壳周围具有更平坦的区域，诸如两个、三个或甚至六个。此外，附件设备在其外壳中可不具有任何弯曲区域。相反，外壳可由多个平坦区域形成，使得横截面轮廓为几何形状，诸如三角形、正方形、矩形、五边形、六边形等。应当理解，在不脱离本公开的实质和范围的前提下，可使用任何合适的横截面轮廓。

在无线充电系统的操作期间，如本文参考图5所讨论的，发射元件可被定位在接收元件附近，以通过产生磁通量来实现无线电力传输，该磁通量可与接收元件相互作用以在接收元件中感生电流以对附件设备的电池充电。包括附件设备600的无线充电系统的示例在图8A-图8B中示出。

图8A是根据本公开的一些实施方案的示例性无线充电系统800的简化俯视图；并且图8B为根据本公开的一些实施方案的示例性无线充电系统800的简化截面图。系统800包括附件设备例如附件设备600，如本文关于图6和图7A-图7B所述，以及主机设备例如本文参考图3A-图3C所讨论的主机设备300，附件设备600耦接到主机设备来无线接收电力。为简明起见，图3A-图3C、图6和图7A-图7B中使用的标号在图8中用来指示其关联性，因此此类部件的细节可标引在各个附图中。此外，为了清楚和易于理解，附件设备600的外壳602和屏蔽件702用虚线绘制，而主机设备300 的外壳302用实线绘制，并且相应外壳的部分是透明的，因此可看到设备的内部部件。

如图所示，附件设备600被定位成抵靠主机设备300以允许无线电力传输。当定位时，附件设备600的接收表面611可与主机设备300的外表面314接触或紧邻；并且，接收元件612和发射元件304均可被定位成使得接收元件612的对接表面614和616面向发射元件304的对接表面316和 318，以集中磁通量在它们之间的传播，这在本文相对于图5中的无线充电系统500进行了讨论。这样，由发射器线圈320生成的磁通量可通过铁磁结构326朝铁磁结构605重定向，然后通过穿过铁磁结构605传播来在接收器线圈618中感生对应电流。

在无线电力传输期间，屏蔽件702可防止杂散通量暴露于附件设备 600内的其他内部部件或从外壳602离开。类似地，主机设备300还可包括屏蔽件802以防止杂散通量暴露于主机设备300内的其他内部组件上或从外壳302离开。屏蔽件802可为铜片或用于阻挡磁通量的任何其他合适的材料，屏蔽件在发射元件304后面延伸，例如，在发射元件304的与透明窗口328定位的侧相对的侧上。在一些实施方案中，屏蔽件802可延伸超过发射元件304的最远左边缘和右边缘，以增强屏蔽件802的屏蔽能力。

在一些实施方案中，外壳602的平坦部分610可对磁通量透明，使得磁通量可自由地穿过其结构，同时还提供防止物理损坏的程度的保护。例如，平坦部分610可由诸如陶瓷、蓝宝石等的材料形成。在一些实施方案中，整个平坦部分610可对磁通量透明，或仅沿磁通量传播的路径设置的平坦部分610的一部分，诸如覆盖对接表面614和616的平坦部分610的部分或直接横跨RF窗口328定位的平坦部分610的部分对磁通量是透明的。这样，通过发射元件304生成的磁通量可自由地行进穿过RF窗口328 以及外壳602的平坦部分610以通过接收元件612被接收以实现无线电力传输。

在一些实施方案中，可调节发射元件304和接收元件612的相对尺寸以改善对准公差，使得当附件设备600不与主机设备300完全对准时，例如，当发射元件304和接收元件612的相应水平轴彼此不重叠时，附件设备600仍可从主机设备300接收电力。例如，如图8B所示，发射元件304 的高度Z_TX可以小于接收元件612的高度Z_RX。通过具有更大的高度Z_RX，接收元件612可向上或向下移动几毫米，并且仍可适当地定位成从发射元件304接收电力而不遭受电力传输效率的显著降低。

图9和图10为接收组件900和发射组件1000的分解示图以更好地示出形成接收元件和发射元件的不同部件。具体地讲，图9为包括接收元件 612的接收组件900的分解示图，并且图10为包括发射元件304的示例性发射组件1000的分解示图。

如图9所示，接收组件900可包括接收元件612、屏蔽件702和间隔件 726。接收元件612可包括铁磁结构605和接收器线圈618，如本文相对于图6所讨论。参考图4中的对应部件404和402，也更详细讨论这些部件。屏蔽件702可阻止磁通量传播至附件设备600的其他内部部件以及阻止磁通量离开附件设备600，并且间隔件726可将接收元件612固定就位，并且防止接收器线圈618太靠近屏蔽件702，如本文参考图7B所讨论的。屏蔽件702可以是由后壁和四个侧壁形成的五面盒，该五面盒形成腔910，其中接收元件612和间隔件726可被设置在腔内。当设置在腔910中时，接收元件612的对接表面614和616可面向腔910的外部。在一些情况下，屏蔽件702可包括两个延伸部912和914，以提供与附件设备600的外壳602 内的锚定点附接的更多表面积。延伸部912和914可从屏蔽件702的相应侧壁沿平行于其中后壁所取向的平面的方向延伸。延伸部912和914可固定到锚定点以防止屏蔽件702移位并变得松动。此外，屏蔽件702还可包括靠近屏蔽件702的背面的开口916。开口916可提供通路，导线可通过该通路穿线。例如，形成接收器线圈618的导线918可穿过开口916进入屏蔽件702的腔910并且离开。这样，导线918可与驱动器板(未示出)或被配置为在无线电力传输期间操作接收器线圈618的任何其他驱动部件电连接。

在一些实施方案中，间隔件726可由两个分开的部分形成：第一部分 902和第二部分904。每个部分902和904可附接至并定位在铁磁结构605 的相应部分后面。例如，第一部分902可定位在对接表面614后面，并且第二部分904可定位在对接表面616后面。间隔件726由两部分组成，使得接收器线圈618可定位在间隔件726的第一部分902和第二部分904之间。在一些实施方案中，每个部分902和904可包括与铁磁结构605的部分重叠的保持器。例如，第一部分902可耦接到后部保持器907的单独的保持器906a-c，并且第二部分904可耦接到后部保持器909的单独的保持器908a-c。单独的保持器906a-c和后部保持器907可形成整体结构，并且保持器908a-c和后部保持器909也同样如此。每个保持器可与铁磁结构 605的顶部、底部和侧表面的相应部分卷绕重叠，以增加表面区域部分902 和904与铁磁结构605接触的量。表面积的这种增加在间隔件726和铁磁结构605之间产生更强的耦合，使得间隔件726可更好地将接收元件612 固定就位并防止其在经历跌落事件时脱离以及变得松动。尽管图9将保持器906a-c和908a-c例示为相应后部保持器908和908的单独的、分开的延伸部，但是实施方案不限于此类实施方案。在一些实例中，代替具有多个单独的保持器，每个部分902和904可具有以不间断方式围绕铁磁结构605 的三个连续侧缠绕的单个保持器。

参照图10，发射组件1000可包括发射元件304、间隔件1002和加强片1004。发射元件304可包括如本文相对于图3A-图3C所讨论的铁磁结构 326和发射器线圈320。参考图2A-图2C中的对应部件204和202，也更详细讨论这些部件。加强片1004可以是提供用于发射元件304的结构支撑并且提供其上可安装发射元件304的结构的硬部件。在一些实施方案中，加强片1004是由刚性材料形成的板，诸如但不限于FR4。间隔件1002可由两部分组成：第一部分1006和第二部分1008，其可定位在发射器线圈320 的任一端上。间隔件1002可将铁磁结构326耦接至加强片1004，使得发射元件304基本上固定到位。在一些实施方案中，发射元件304附接到加强片1004，使得对接表面316和318面向垂直于加强片1004所面向方向的方向。这样，对接表面316和318可被定位成将磁通量定向至接收元件，如本文参考图3B-图3C和图5所示和所讨论的。用于形成发射器线圈320的导线1010可耦接到包含接触垫1008a-b的连接器1007。发射器线圈320的每个端接端可与相应的接触垫接触，使得导线1010可与驱动器板(未示出)或被配置为在无线电力传输期间操作发射器线圈320的任何其他驱动部件电连接。

尽管本文参考图5和图8A讨论的无线充电系统具有发射元件和接收元件定位成使得相应的对接表面彼此直接面对用于无线电力传输，但是实施方案不限于这种对准约束。相反，本文的一些实施方案即使发射元件和接收元件不直接面向彼此也实现无线充电。例如，接收元件可被具体地设计为接收在各种可旋转取向中从对接表面传播的随时间变化的磁通量。例如，接收元件可具有实现沿有限的角旋转的任何点处的电力传输的设计，以及实现沿完整360度角旋转的任何点处的电力传输的另一个设计，如本文将进一步讨论的。

1.接收元件实现有限的角旋转

主机设备中的发射元件可通过其铁磁结构的对接表面来将电力发射到接收元件。根据本公开的一些实施方案，接收元件可被具体地设计为接收从对接表面传播的随时间变化的磁通量，使得当其定位在沿有限的角旋转的任何点处时，接收元件仍可从发射元件接收电力。

根据本公开的一些实施方案，发射元件200和接收元件400的对接表面之间的磁通量的浓度(本文中相对于图2A-图2C和图4所讨论)使得即使当分离距离426由于发射元件200相对于接收元件400的角取向调节而增大时，也可实现足够的电力传输。图11A示出了根据本公开的一些实施方案的感应互连系统1100的透视图，其中发射元件1102相对于接收元件 1104以一定角度定位。发射元件1102和接收元件在功能和构造中类似于本文相对于图2A-图2C和图4所讨论的发射元件200和接收元件400。因此，这些附图中可参考这些元件的详细描述，并且为简明起见在此处不讨论。

如图所示，发射元件1102被设置在主机设备的外壳1108内并且邻近接收元件1104定位，该接收元件设置在附件设备的外壳1106内。在一些情况下，外壳1108可旋转一定程度，使得外壳1108相对于外壳1106倾斜，如图11B所示。这可能发生在，例如，当主机设备是平板电脑并且附件设备是键盘附件，并且平板被倾斜，使得屏幕向上倾斜朝向使用者的面部时。

图11B示出了根据本公开的一些实施方案的沿通过图11A中示出的感应互连系统1100的虚线切割线的截面图。当外壳1108相对于外壳1106围绕枢转点1112以角度1109旋转时，相应的发射元件1102和接收元件1104 相应地沿角度1109旋转。因此，发射元件1102可被设置成与接收元件 1104相距旋转分离距离1110。所述旋转使得发射元件1102和接收元件 1104之间的净分离大于不存在旋转时的净分离。因此，在一些情况下，旋转分离距离1110可大于本文相对于图5所讨论的分离距离508，尽管发射元件1102和接收元件1104的极低角之间的距离可基本上与距离508相同。因此，发射元件和接收元件之间的感应耦合程度可取决于至少两个因素：分离距离和旋转角度，如图11C所示。

图11C是示出发射元件和接收元件相对于改变分离距离和旋转角度两者之间的电力传输效率的程度的坐标图1101。坐标图1101具有y轴，所述 y轴表示百分比向上增大的电力传输效率的程度，并且x轴表示以毫米增加至右侧的分离距离的程度。坐标图1101中示出了三个曲线图，每个曲线图代表不同程度的角旋转：曲线图1120表示0°角旋转，曲线图1122表示20° 角旋转，并且曲线图1124表示45°角旋转。

如坐标图1101所示，电力传输效率的百分比随着分离距离增加而减小。坐标图1101进一步示出，随着角旋转增加，电力传输效率进一步跨所有分离距离减小。因此，由角旋转引起的感应耦合损失增加了由分离距离造成的感应耦合损失。然而，应当理解，本文的实施方案即使具有一定程度的角旋转，仍可实现足够的电力传输。例如，如果发射元件和接收元件之间足够无线电力传输的电力传输效率阈值为20％电力传输效率，则仍然可以通过感应互连系统成功实现电力传输，其中分离距离小于5.5毫米并且其角旋转小于45度。然而，这些限制仅仅是示例性的，并且它们可根据期望的电力传输效率而变化。

本文前述的公开讨论围绕单个枢转点(例如，图11B中的枢转点 1112)的角旋转；然而，实施方案并不限于只能围绕一个枢转点枢转的构型。一些实施方案可沿细长接收元件跨任意点枢转，如本文参考图12A和图12B所讨论。

图12A为示出根据本公开的一些实施方案的细长接收元件1200的透视图。在一些实施方案中，细长接收元件1200可具有与本文参考图2A讨论的发射元件200大体相似性。例如，细长接收元件1200可包括铁磁结构 1204和围绕铁磁结构1204的中心部分1212卷绕的线圈1202。铁磁结构还可包括端部区域1214和1216，所述端部区域突出穿过侧表面(未示出，但被类似地定位于图2A中的表面210)并且具有对接表面1206和1208。因此，当从方向1220观察到细长接收元件1200时，观察到的结构基本上类似于图4中的接收元件400，该元件基本上类似于图2A的发射元件200。然而，细长接收元件1200可包括基本上大于图2A中的发射元件200的高度Z_TX的高度1218。在一些实施方案中，高度1218大于中心部分1212和端部区域1214和1216组合的宽度。较大高度允许接收元件沿高度1218从任何点接收电力，从而提供接收元件可被定位成接收电荷的较大区域。

例如，图12B示出了根据本公开的一些实施方案的包括细长接收元件 1200的示例性感应互连系统1201。细长接收元件1200可在发射元件1222 沿跨高度1218的任何点定位时从发射元件1222无线地接收足够量的电力。例如，细长接收元件1200可在其定位在点1224，1226和1228中的任何一个处时从发射元件1222接收电力。

2.接收元件实现360度旋转

如参考前述附图所讨论的，接收元件可被配置为在有限的角旋转范围内从发射元件接收电力。然而，如将借助以下附图进一步讨论的，根据本公开的一些实施方案，接收元件可被配置为在沿角旋转的完整360度范围的任何点处从发射元件接收电力。因此，无论接收元件如何沿其轴线旋转，接收元件设置在其内的附件设备可从主机设备接收电力。这使得附件设备能够容易地紧贴主机设备放置以接收电力，从而显著增强用户体验。

图13A-图13C示出了根据本公开的一些实施方案的能从360度的角旋转的任何位置接收电力的示例性接收元件1300的透视和平面图。具体而言，根据本公开的一些实施方案，图13A示出了接收元件1300的透视图，图13B示出了接收元件1300的俯视图，并且图13C示出了接收元件1300 的侧视图。

参照图13A，接收元件1300可包括线圈1302和铁磁结构1304。线圈 1302可为围绕铁磁结构1304的一部分卷绕的导电线股。当卷绕时，线圈 1302形成电感器线圈，该电感器线圈在电流通过线圈1302驱动时可产生随时间变化的磁通量。铁磁结构1304可为能够重定向磁通量传播的结构。例如，铁磁结构1304可由包括铁氧体(例如MnZn)的磁性材料形成。

由于铁磁结构1304的磁属性可重定向由线圈1302通过其主体产生的磁通量，因此铁磁结构1304可被配置为基于其结构设计引导磁通量以360 度方式朝向所有方向。例如，与图4中的接收元件400的矩形块类似结构不同，接收元件1300可以是基本上柱形的形状。在一些实施方案中，接收元件1300可围绕沿铁磁结构1304的长度设置的中心轴线209对称。通道 1311可沿中心轴线209定位并提供空闲空间，对象诸如导线、缆线等可隧穿该空间。接收元件1300可包括对接表面1306和1308，所述表面定位经过铁磁结构1304的凹槽区域的外表面。接收元件1300的结构构型的更好的示图在图13B的俯视图中示出。

如图13B所示，接收元件1300可包括凹槽区域1312，该凹槽区域限定在凹槽区域1312的相对侧上定位的两个端部区域1314和1316。线圈 1302可围绕凹槽区域1312卷绕并且位于(但不围绕)端部区域1314和 1316之间。如本文所述，接收元件1300可包括两个对接表面1306和 1308，其可为定位为与中心轴线1309相距相同距离的端部区域1314和 1316的相应表面。对接表面1306和1308可围绕中心轴线1309轴向对称，使得其基本上为环形。端部区域1314和1316可突出穿过凹槽区域1312的表面1310，使得对接表面1306和1308被设置成与表面1310相距距离 Y_1,RX。正如可以在图13B中注意到，表面1310隐藏在线圈1302之后而出于清晰起见由虚线表示。在一些实施方案中，表面1310可通过侧壁1318a 和1318b连接到对接表面1306和1308。因此，侧壁1318a和1318b可设置在凹槽区域1312和端部区域1314和1316之间。侧壁1318a和1318b可延伸距离Y_1,RX，其可被选择为大于或等于线圈1302的厚度的任何合适的距离。例如，Y_1,RX可在0.5毫米和1.5毫米之间，诸如在特定实施方案中为1 毫米。在一些实施方案中，端部区域1314和1316可为从中心轴线1309向外扩张的凸缘的形状。如可从图13B中看出，接收元件1300的总体结构可以与线轴结构非常类似。

在一些实施方案中，接收元件1300可具有总体宽度X_RX和总体直径 d_RX。另外，端部区域1314和1316可具有宽度X_1,RX。尺寸X_RX,Y_RX和 X_1,RX可根据设计选择。例如，尺寸X_RX,Y_RX和X_1,RX可被选择为在接收元件1300和发射元件之间实现一定程度的感应耦合，同时产生可适配在附件设备的外壳的空间约束内的总体尺寸。在一些情况下，将宽度X_RX和X_1,RX选择为等于用于有效电力传输的发射元件的对应宽度。宽度X_RX可在10毫米和80毫米之间，宽度X_1,rx可在3毫米和4毫米之间，并且长度Y_RX可在 3毫米和4毫米之间。

此外，如在图13C中的接收元件1300的侧视图中所示，接收元件 1300还可具有长度d_RX和径向厚度y_RX。长度d_RX也可定义为接收元件1300 的直径。在一些实施方案中，还将长度d_RX和径向厚度y_RX选择为实现接收元件1300和接收元件之间的一定程度的感应耦合，同时产生可适配在附件设备的外壳的空间约束内的总体尺寸。在特定实施方案中，d_RX可在7毫米和8毫米之间，并且径向厚度y_RX可在3毫米至4毫米之间。在一些实施方案中，径向厚度y_RX可等于从其接收电力的发射器线圈的总长度Y_TX，其示例可在图2A中进行参考。在一些另外的实施方案中，图13B中的凹槽区域 1312可具有由长度Y_1,RX和d_RX之间的差值限定的长度1320。因此，凹槽区域1312的长度1320在特定实施方案中可小于长度d_RX。因此，凹槽区域 1312可具有比端部区域1316和1316小的长度。

应当理解，端部区域1314和1316可远离中心轴线1309并以垂直于中心轴线1309的取向且围绕接收元件1300的整个圆周突出。因此，端部区域1314和1316可围绕中心轴线1309连续地突出。根据本公开的实施方案，这使得接收元件1300能够在围绕中心轴线1309的任何旋转取向从发射元件接收电力，如本文将结合图14A-图14C进一步所讨论。

图14A示出了根据本公开的一些实施方案的其接收元件1300移动到一个位置来从发射元件200接收电力的感应互连系统1400的透视图。如本文参考图2A所提及的，发射元件200可包括围绕铁磁结构204的中心部分卷绕的线圈202，该发射元件具有对接表面206和208。为了接收电力，接收元件1300可移向并与发射元件200对准，使得接收元件1300的对接表面 1306和1308邻近发射元件200的相应对接表面206和208定位。

图14B示出了根据本公开的一些实施方案的当接收元件1300与发射元件200对准以接收电力时的感应互连系统1400。发射元件200被示出为容纳在外壳302内，如本文相对于图3所述，其可为任何合适的便携式电子设备(例如平板电脑、智能电话、膝上型计算机等)的外壳。当对准时，线圈202可产生在线圈1302中感生对应电流的随时间变化的磁通量，而不管接收元件1300如何沿围绕中心轴线1309的旋转通路1401旋转。这是因为接收元件1300围绕中心轴线1309轴向对称，使得无论接收元件1300如何围绕中心轴线1309旋转，则其与发射元件200之间的电相互作用不受影响，并且可继续传输电力。图14C中示出了该概念的更好的图示。

图14C示出了根据本公开的一些实施方案的感应互连系统1400的截面图，示出了在无线电力传输期间发射元件200和接收元件1300之间的示例性磁性相互作用。发射元件200被示出为容纳在外壳302内。如可通过图 14C中所示的图示来理解，中心轴线1309可将接收元件1300划分为两半：第一半1410和第二半1412。最靠近发射元件200定位的第一半1410可具有基本上类似于图4和图5中的接收元件400的横截面。因此，无线电力传输期间的电相互作用基本上类似。例如，在无线电力传输期间，线圈202 可产生大量随时间变化的磁通量1402，其主要部分可被铁磁结构204重定向，使得通量离开或通过对接表面208和206进入，并通过对接表面1306 和1308进入或离开铁磁结构1304。因此，磁通量1402的浓度可存在于在铁磁结构204和1304的对应的对接表面/环之间的区域1404中。在一些实施方案中，对接表面1306和1308的表面平行于中心轴线1309。

而且，取决于流过线圈202的电流的方向，由线圈202生成的大量磁通量1402可首先从对接表面208流出并进入铁磁结构1304的对接表面 1308中，该磁通量1402随后可通过铁磁结构1304传播并退出对接表面 1306，使得磁通量1402可穿过对接表面206进入返回铁磁结构204中。所得的流动磁通量形成磁环1406，其在线圈1302中感生电流，所述电流可用于向其内设置有接收元件1300的附件设备提供电力。尽管磁环1406以顺时针方向示出，但当电流以相反方向流过线圈202时，磁环1406也可沿逆时针方向传播。应当理解，由于接收元件1300围绕中心轴线1309对称，所以第二半1412可与第一半1410相同，但仅布置在第一半1410的镜像图像中。因此，如果接收元件1300围绕中心轴线1309旋转，则最靠近发射元件200的一半将与如图14C中示出的第一半1410相同，并且具有相同的电相互作用。同样，接收元件1300可接收电力，而不管其如何围绕中心轴线1309旋转，从而显著增大了接收元件1300可从发射元件200接收电力的易用性。

虽然图14C示出了发射元件200将电力发射给接收元件1300，但实施方案不限于此。其他实施方案可颠倒电力的传输，使得发射元件200从接收元件1300接收电力。例如，电流可被驱动到接收元件1300的线圈1302 中，使得线圈1302产生随时间变化的磁通量。所产生的随时间变化的磁通量可通过铁磁结构1304重定向，其可由铁磁结构1304接收。在铁磁结构 1304中所接收的磁通量可在线圈1302中感生对应电流，该电流可用于向其内设置接收元件200的主机设备提供电力。

III.用于感应互连系统的对准设备

如本文的公开内容所理解，当附件设备中的接收元件与主机设备中的发射元件对准时，实现了有效的电力传输。为了实现两个元件之间的对准，可实施一个或多个对准设备。然而，当接收元件围绕其中心轴线基本上对称，例如图13A中的接收元件1300，以及容纳在也围绕其中心轴线基本上对称的附件设备的外壳内时，例如触笔、智能铅笔等时，则附件设备的对准设备可能还需要能够将接收元件与发射元件以任何程度的角旋转对准。根据本公开的一些实施方案，可在主机设备和附件设备中实现一个或多个对准设备，以使得附件设备能够在沿角旋转的完整360度范围的任何点处与主机设备对准。

图15为根据本公开的一些实施方案的用于具有单个中心磁体1502的主机设备的示例性主机对准设备1500的简化图示。主机对准设备1500可被容纳在主机设备内，以通过对准附件设备中的附件对准设备来将附件设备对准到主机设备。中心磁体1502可以是任何合适的永久磁体，诸如钕磁体。主机对准设备1500可具有朝向附件对准设备定向的对接表面1504，以吸引附件对准设备，如本文将进一步讨论的。在一些实施方案中，中心磁体1502可被布置成使得其磁极垂直定位，这意味着其北极和南极沿竖直轴线定位。例如，如图15所示，中心磁体1502可具有定位在对接表面1504 处的北极，使得磁通量1505被向外定向以吸引具有对应的南极的附件对准设备。

根据一些实施方案，中心磁体1502可定位在两个铁磁结构1506和 1508之间。铁磁结构1506和1508不是永久磁体，而是由铁磁材料形成的结构，其中允许磁通量传播。例如，铁磁结构1506和1508可由铁质不锈钢、铁、镍、钴或任何其他合适的材料形成。在一些实施方案中，铁磁结构1506和1508的宽度1510和1512大于中心磁体1502的宽度1514。具有较宽的铁磁结构1506和1508可允许磁通量更远离中心磁体1502传播，使得磁通量不集中在紧邻中心磁体1502的区域中，从而在附件对准设备在该区域中移动时对力分布平滑滤波，如本文相对于图18-图19进一步讨论的。

进一步参照图15，主机对准设备1500还可包括定位在中心磁体1502 以及铁磁结构1506和1508两者的界面处的斜面化区域1516和1518。在一些实施方案中，斜面化区域1516和1518为倾斜表面，该倾斜表面形成V 形，其中倾斜表面的最低端定位在中心磁体1502和铁磁结构1506和1508 两者之间的界面处。斜面化区域1516和1518可放大中心磁体1502的顶角和铁磁结构1506和1508两者之间的分离距离，以减小在斜面化区域1516 和1518处的磁通量的强度，以及由于若不存在倒角则在那些区域存在的磁通量的高浓度而最小化磁通量泄漏。通过减小斜面化区域1516和1518的磁通量强度，当其移动成与主机对准设备1500对准时施加在附件对准设备上的力分布可被平滑滤波，如将在本文中进一步讨论。此外，通过最大程度地减少在斜面化区域1516和1518处的磁通量泄漏，磁敏设备可靠近主机对准设备1500而不遭受负面相互作用。例如，最小化磁通量泄漏可防止信用卡在无意中接近主机对准设备1500时被消磁。

在一些实施方案中，主机对准设备1500可包括外斜面化边缘1520和 1522，以进一步平滑滤波施加在附件对准设备上的力分布。例如，外斜面化边缘1520和1522可向下倾斜远离中心磁体1502，使得当附件对准设备朝中心磁体1502移动时，附件对准设备上的吸引力逐渐积聚。如果外斜面化边缘1520和1522不存在，那么在附件对准设备靠近铁磁结构1506和 1508移动时从铁磁结构1506和1508传播的磁通量可显著开始吸引附件对准设备。根据本公开的一些实施方案，可在主机对准设备中实现一个或多个加强磁体以增强与附件对准设备的磁吸引强度，如本文关于图16所讨论的。

图16为根据本公开的一些实施方案的具有中心磁体1602和两个加强磁体1604和1606的主机设备的示例性主机对准设备1600的简化图示。主机对准设备1500可被容纳在主机设备内，以通过对准附件设备中的附件对准设备来将附件设备对准到主机设备。对准设备1600可具有朝向附件对准设备定向的对接表面1608，以吸引附件对准设备，如本文将进一步讨论的。类似于中心磁体1502，中心磁体1602可被布置成使得其磁极垂直定位，这意味着其北极和南极沿竖直轴线定位。例如，如图16所示，中心磁体1602可具有定位在对接表面1608处的北极，使得磁通量1605被向外定向以吸引具有对应的南极的附件对准设备。

然而，与主机对准设备1500不同，主机对准设备1600可包括在中心磁体1602的相对侧上的两个加强磁体1604和1606。可布置加强磁体1604 和1606，使得它们的磁极沿水平轴线定位。另外，可布置加强磁体1604和 1606的磁极的取向，使得它们的磁通量聚集和加强由中心磁体1602生成的磁通量。例如，如果中心磁体被布置成使得其北极向上并且其南极向下，则加强磁体1604被布置成使得其北极位于右侧以及其南极位于左侧，并且加强磁体1606被布置成使得其北极位于左侧，并且其南极位于右侧。因此，来自加强磁体1604和1606的磁通量可首先向中心磁体1602传播，然后利用由中心磁体1602生成的磁通量聚集，从而提供朝附件对准设备向上传播的加强的磁通量1605。在一些实施方案中，加强磁体1604和1606具有彼此相对的极性，使得来自两个磁体的磁通量均指向中心磁体1602或远离中心磁体1602。因此，定位在中心磁体1602附近的加强磁体的极性可与在附件对准设备的方向上向上取向的中心磁体1602的极性相同。

根据一些实施方案，中心磁体1602和加强磁体1604和1606定位在两个铁磁结构1607和1609之间。例如，可将加强磁体1604定位在铁磁结构 1607和中心磁体1602之间，并且加强磁体1606可定位在铁磁结构1609和中心磁体1602之间。铁磁结构1607和1609的形式和功能可基本上类似于图15中的铁磁结构1506和1508。因此，铁磁结构1607和1609是由铁磁材料形成的结构，其中允许磁通量传播，并且具有大于中心磁体1602的宽度1614的宽度1160和1612。具有较宽的铁磁结构1607和1609可允许磁通量进一步远离加强磁体1604和1606传播，使得磁通量在紧邻加强磁体 1604和1606的区域中不集中，从而在附件对准设备在该区域中移动时平滑滤波力分布，如将在本文中相对于图18-图19进一步讨论。

进一步参照图16，主机对准设备1600还可包括定位在中心磁体1502 以及加强磁体1604和1606两者的界面处的斜面化区域1616和1618。类似于斜面化区域1516和1518，斜面化区域1616和1618可减小在斜面化区域1616和1618处的磁通量的强度，以及由于若不存在倒角则在那些区域存在的磁通量的高浓度而最小化磁通量泄漏。因此，当其移动成与主机对准设备1500对准时施加在附件对准设备上的力分布可被平滑滤波，如将在本文中进一步讨论。并且，磁敏设备可靠近主机对准设备1600，而不遭受负面相互作用，如本文参考图15所讨论的。

图15和图16示出了中心磁体1502和1602具有朝上取向的北极和朝下取向的南极；然而，应当理解，实施方案不限于此类构型。一些实施方案可具有以相对的极性布置的中心磁体1502和1602。在此类情况下，加强磁体1604和1606也可被布置成相反的极性。

尽管主机对准设备1600未示出为具有外斜面化边缘，如图15中的外斜面化边缘1520和1522，但应当理解，在一些实施方案中，主机对准设备 1600可包括外斜面化边缘，以进一步平滑滤波施加在附件对准设备上的力分布。

根据本公开的一些实施方案，附件对准设备可被配置为在沿完整360 度角旋转的任何点处吸引到主机对准设备的中心磁体。图17A示出了根据本公开的一些实施方案的可在沿完整360度角旋转的任一点附接到主机对准设备的示例性附件对准设备1700。附件对准设备1700可包括一对磁体 1702和1704，其定位在中心铁磁结构1706和两侧铁磁结构1028和1710 之间。例如，磁体1702可定位在中心铁磁结构1706和侧铁磁结构1708之间，并且磁体1704可定位在中心铁磁结构1706和侧铁磁结构1710之间。磁体1702和1704可以是任何合适的永久磁体，例如钕磁体，并且铁磁结构1706，1708和1710可由任何合适的铁磁材料例如铁质不锈钢、铁、镍、钴或任何其他合适的材料形成。

磁体1702和1704的磁极可水平布置并被取向成使得它们的磁通量均朝向或远离中心铁磁结构1706传播。因此，它们的磁通量可聚集和加强中心铁磁结构1706中，然后在所有径向方向1714向外远离(或取决于极性朝向)其中心轴线1712传播。例如，磁体1702和1704可具有其南极取向朝向中心铁磁结构1706，使得磁通量从所有径向方向1714朝向中心轴线 1712传播。在一些实施方案中，附件对准设备1700具有基本上柱形的形状，使得其结构相对于中心轴线1712轴向对称。因此，附件对准设备1700 可被吸引到在其中心轴线1712周围具有任何旋转程度的北极的任何磁体，如图17B更好地示出。

图17B示出根据本公开的一些实施方案的包括附件对准设备(例如，附件对准设备1700)和主机对准设备(例如，主机对准设备1600)的对准设备1701的示例性透视图。如图17B所示，附件对准设备1700被吸引到主机对准设备1600。当附件对准设备1700靠近主机对准设备1600时，由互补磁通量生成的力将它们拖拽至对准。为便于理解，本文相对于图16和图17A讨论的磁极性还应用于图17B。在对准期间，主机对准设备1600在其对接表面1608处具有强的北极性，其吸引了附件对准设备1700的中心铁磁结构1706的南极性。附件对准设备1700的基本上轴向对称的结构使其能够围绕其中心轴线1712在任何程度的旋转1716被吸引到主机对准设备1600。在一些实施方案中，通道1711可沿中心轴线1712定位并提供空闲空间，对象诸如导线、缆线等可隧穿该空间。

如本文所述，附件对准设备1700还包括侧铁磁结构1708和1710。侧铁磁结构1708和1710可帮助扩散磁通量的传播，使得在磁体1702和1704 之间的界面处不存在高浓度的磁通量。铁磁结构1708，1710，1607和1609 与斜面化边缘1616和1618结合的磁通量的扩散有助于使设备1700和1600 之间的吸引力的力分布平滑滤波，使得使用者感觉它们之间的平滑吸引力。

图18和图19是示出附件对准设备和主机对准设备之间的示例性力分布的坐标图。具体而言，根据本公开的一些实施方案，图18是示出了在没有斜面化边缘(例如，在图17B中的斜面化边缘1616和1618)的附件对准设备和主机对准设备之间的力分布1802的坐标图，并且图19为示出了具有斜面化边缘的附件对准设备和主机对准设备之间的力分布1902的坐标图。两个坐标图均具有x轴，所述x轴表示附件对准设备的中心与主机对准设备的中心之间的距离，其中0表示对准。两个坐标图还具有代表力度的y轴，其中正值指示排斥力而负值指示吸引力。

如图18所示，没有斜面化边缘，力分布1802可包括由用户经历的大排斥力的峰值1804和1806。这些峰值可定位在中心磁体(如，图16和图 17B中的1602)以及两个加强磁体(例如，图16和图17B中的1604和 1606)之间的界面处。因此，在感受到两个设备对准时的强吸引力之前，随着附件对准设备1700朝对准位置移动，使用者将感觉到强烈的阻力。相比之下，如图19中所示的力分布1902不具有峰值1804和1806，而是具有平坦区域1904和1906，其中如果主机对准设备没有斜面化边缘，则峰将为平坦区域1904和1906。斜面化边缘降低了在该区域处的磁通量的浓度，因此不存在强排斥力来在这些位置排斥附件对准设备。由于具有斜面化区域，力分布基本上平滑，从而得到更好的用户感觉。

图20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，其中主机设备2000与示例性附件设备2002和/或示例性附件设备2003对准，该示例性附件设备2002被配置为沿完整360角旋转在任一点处接收电荷，示例性附件设备2003的外壳包括与主机设备2000接触的平坦部分。主机设备2000可包括主机对准设备2004-2007和发射元件2008-2009。每个主机对准设备2004-2007可被配置为相对于图16在本文讨论的主机对准设备1600。此外，每个发射元件2008-2009可被配置为本文参考图2A所讨论的发射元件200。主机对准设备2004-2007和发射元件2008-2009可容纳在主机设备2000的外壳2001内。

如图20中进一步所示，附件设备2002可包括附件对准设备2010-2011 和接收元件2012。每个附件对准设备2010-2011可被配置为本文参考图 17A所讨论的附件对准设备1700。另外，接收元件2012可被配置为本文参考图13A所讨论的接收元件1300。附件对准设备2010-2011和接收元件 2020可容纳在附件设备2002的外壳2013内。根据本公开的一些实施方案，外壳2013可相对于中心轴线2014(例如，基本上柱形)轴向对称，并且能够通过使其接收元件2012与由发射元件2009产生的随时间变化的磁通量相互作用而从主机设备2000接收电力。附件设备2002可实现与主机设备2000对准，以通过使其附件对准设备2010和2011与相应的主机对准设备2005和2007相互作用来接收电力。通过能够在围绕中心轴线2014的任何程度的角旋转与主机设备2000对准和接收电力，附件设备2002接收电力的易用性得到大幅改善。

主机设备2000可另外或另选地被配置为对附件设备2003无线充电。附件设备2003可以是包括接收元件2020的附件设备，该接收元件2020当其跨发射元件定位时可接收电荷，如本文相对于图5和图8A-图8B所讨论的。因此，接收元件2020可被配置为如图4中的接收元件400和图6、图7A-图7B、图8A-图8B和图9中的接收元件612。在此类实施方案中，附件设备2003可包括具有平坦部分的外壳，该平坦部分与主机设备2000接触以启用无线电力传输，如本文关于图6、图7A-图7B和图8A-图8B所讨论的。除了接收元件2020之外，附件设备2003还可包括附件对准设备 2022和2024。由于附件设备2003可能无法在沿完整360度角旋转的任何点处接收电荷，因此对准设备2022和2024可能不需要被配置为柱形，诸如对准设备2010和2011。相反，附件对准设备2022和2024可为基本上矩形的，并且可抵附件设备2003的一侧定位，而不必围绕整个外壳延伸，这对于对准设备2010和2011是必要的。然而，附件对准设备2022和2024 仍可被配置为具有与对准设备2010和2011相同的磁性结构，这意味着附件对准设备2022和2024可包括定位在中心铁磁结构和两侧铁磁结构之间的一对磁体，如本文关于图17A-图17B所讨论的，以用于磁性吸引，和对准各个主机对准设备2004和2006。

主机设备2000可以是具有计算系统、通信系统、传感器系统、存储器组、用户界面系统、电池和电力发射电路中的至少一者的任何合适的便携式电子设备，诸如本文相对于图1所讨论的主机设备101。在一些实施方案中，主机设备2000是平板电脑、膝上型计算机、智能电话或任何其他合适的设备。另外，附件设备2002可以是具有操作系统、电力接收电路和电池，诸如图1中的附件设备103的任何合适的电子设备。附件设备2002可操作以将数据输入主机设备2000中。例如，附件设备2002可为触笔或智能铅笔，用户可用于与主机设备101接触以将数据输入主机设备101中。因此，在一些实施方案中，附件设备2002可包括对接端2016，该对接端被配置为与主机设备2000的外壳2001接触。例如，对接端2016可具有渐缩至尖端以模拟常规书写工具诸如铅笔或笔的尖端的结构。

尽管图20示出了主机设备2000具有四个主机对准设备2004-2007和两个发射元件2008-2009，但实施方案不受此限制。其他实施方案可具有更多或更少的主机对准设备和发射元件。此外，实施方案不限于主机对准设备2004-2007和发射元件2008-2009定位在主机设备2000的任一侧的构型。应当理解主机对准设备2004-2007和发射元件2008-2009可定位在能够与附件设备2002进行电力传输的任何合适的位置，诸如主机设备2000的顶部和/或底部边缘。

除了上文所讨论的实施方案之外，本文还设想了以下实施方案。在特定实施方案中，接收元件可包括围绕中心轴线轴向对称的铁磁结构，中心轴线沿铁磁结构的长度设置。所述铁磁结构可包括凹槽区域，所述凹槽区域限定所述凹槽区域的相对侧上的两个端部区域，其中所述凹槽区域具有比所述两个端部区域小的长度。接收元件还可包括围绕铁磁结构的凹槽区域卷绕并且位于两个端部区域之间的电感器线圈。

在一些情况下，接收元件还可包括沿中心轴线设置的通道。铁磁结构可呈柱体的形状。端部区域可被配置为定向磁通量向发射元件的传播。在一些实施方案中，所述铁磁结构还包括侧壁，所述侧壁延伸等于或大于所述电感器线圈的厚度的距离。侧壁可定位在凹槽区域和两个端部区域之间。

在另外的实施方案中，感应互连系统包括发射元件和接收元件。发射元件可包括具有发射凹槽区域的发射铁磁结构，该发射凹槽区域限定设置在发射凹槽区域的相对侧上的两个发射端部区域，其中发射凹槽区域具有比两个发射端部区域小的长度。发射元件还可包括围绕发射铁磁结构的发射凹槽区域卷绕并且位于两个发射端部区域之间的发射电感器线圈。发射电感器线圈可被配置为通过发射铁磁结构来产生随时间变化的磁通量。接收元件可包括围绕中心轴线轴向对称的接收铁磁结构，该中心轴线沿接收铁磁结构的长度设置。接收铁磁结构可包括接收凹槽区域，所述接收凹槽区域限定所述接收凹槽区域的相对侧上的两个接收端部区域，其中所述接收凹槽区域具有比所述两个接收端部区域小的长度。接收元件还可包括围绕接收铁磁结构的接收凹槽区域卷绕并且位于两个接收端部区域之间的接收电感器线圈。接收电感器线圈可被配置为接收由随时间变化的磁通量感应的电流。

发射端部区域可各自包括面向接收元件的相应发射对接表面，其中接收端部区域各自包括面向发射元件的相应的接收对接表面。发射对接表面可面向接收对接表面的至少一部分。接收对接表面可围绕中心轴线轴向对称。接收铁磁结构还可包括沿中心轴线设置的通道。接收铁磁结构可呈柱体的形状。

在一些另外的实施方案中，用于将数据输入主机设备中的触笔可包括柱形外壳、设置在柱形外壳内的电力接收电路、设置在柱形外壳内并且耦接到电力接收电路的接收元件、和耦接到电力接收电路和接收元件并被配置为操作电力接收电路和接收元件以从主机设备接收电力的操作系统。所述接收元件可包括围绕沿铁磁结构的长度设置的中心轴线轴向对称的铁磁结构，所述铁磁结构包括凹槽区域，该凹槽区域限定所述凹槽区域相对侧上的两个端部区域，其中所述凹槽区域具有比所述两个端部区域小的长度，以及围绕所述铁磁结构的所述凹槽区域卷绕并且位于所述两个端部区域之间的电感器线圈。

铁磁结构还可包括沿中心轴线设置的通道。铁磁结构可呈柱体的形状。端部区域可被配置为定向磁通量向发射元件的传播。所述铁磁结构还可包括侧壁，所述侧壁延伸等于或大于所述电感器线圈的厚度的距离。侧壁可定位在凹槽区域和两个端部区域之间。触笔还可包括对接端，该对接端被配置为与主机设备接触以将数据输入主机设备中。对接端可具有渐缩至尖端的结构。

在一些实施方案中，对准设备包括具有沿竖直取向布置的极的中心磁体、设置在中心磁体的相对端上的第一加强磁体和第二加强磁体，所述第一加强磁体和第二加强磁体具有沿水平取向布置的极，以及设置在对应的第一加强磁体和第二加强磁体的外端上的第一铁磁结构和第二铁磁结构，使得所述第一加强磁体设置在所述第一铁磁结构和所述中心磁体之间，并且所述第二加强磁体设置在所述第二铁磁结构和所述中心磁体之间。

第一加强磁体和第二加强磁体可为相反极性。第一铁磁结构和第二铁磁结构可各自具有第一宽度，并且中心磁体可具有小于第一宽度的第二宽度。对准设备还可包括设置在中心磁体与第一加强磁体和第二加强磁体之间的界面处的斜面化区域。斜面化区域可由V形的倾斜表面形成，其中倾斜表面的最低端部定位在中心磁体与第一加强磁体和第二加强磁体之间的界面处。对准设备还可包括定位在距中心磁体最远的对准设备的外端处的外斜面化边缘，其中外斜面化边缘由倾斜表面形成，倾斜表面从中心磁体向下倾斜。在一些情况下，中心磁体可包括具有第一极性的对接表面、具有朝向右侧取向的第二极性的第一加强磁体，以及具有朝向左侧取向的第三极性的第二加强磁体，其中第一极性、第二极性和第三极性为相同极性。

在一些另外的实施方案中，对准设备包括中心铁磁结构；设置在所述中心铁磁结构的相对端上的第一磁体和第二磁体，所述第一磁体和第二磁体具有被布置成水平取向的极端部；以及设置在所述第一磁体和所述第二磁体的端部上的第一侧铁磁结构和第二侧铁磁结构，使得所述第一磁体设置在所述第一侧铁磁结构和所述中心铁磁结构之间，并且所述第二磁体设置在所述第二侧铁磁结构和所述中心铁磁结构之间。

第一磁体和第二磁体可为相反极性。对准设备可围绕沿对准设备的长度设置的中心轴线轴向对称。对准设备还可包括沿中心轴线设置的通道。对准设备可为基本上柱形。

在一些另外的实施方案中，便携式电子设备包括外壳、设置在外壳内的电池、设置在外壳内并且被配置为执行用户界面功能的显示器、设置在外壳内和耦接至显示器并且配置为命令显示器执行用户界面功能的处理器、设置在外壳内的发射元件，以及耦接到处理器和电池的电力发射电路，其中电力发射电路被配置为将电力从电池传送至发射元件。发射元件可包括具有被布置成竖直取向的极的中心磁体、设置在所述中心磁体的相对端上的第一加强磁体和第二加强磁体，所述第一加强磁体和第二加强磁体具有布置成水平取向的极；以及设置在对应的第一加强磁体和第二加强磁体的外端上的第一铁磁结构和第二铁磁结构，使得第一加强磁体设置在第一铁磁结构和中心磁体之间，并且第二加强磁体设置在第二铁磁结构和中心磁体之间。

第一加强磁体和第二加强磁体可为相反极性。第一铁磁结构和第二铁磁结构可各自具有第一宽度，并且中心磁体可具有小于第一宽度的第二宽度。发射元件还可包括设置在中心磁体与第一加强磁体和第二加强磁体之间的界面处的斜面化区域。斜面化区域可由V形的倾斜表面形成，其中倾斜表面的最低端部定位在中心磁体与第一加强磁体和第二加强磁体之间的界面处。发射元件还可包括定位在距中心磁体最远的对准设备的外端处的外斜面化边缘，其中外斜面化边缘由倾斜表面形成，倾斜表面从中心磁体向下倾斜。在一些情况下，中心磁体可包括具有第一极性的对接表面，第一加强磁体可具有朝向右侧取向的第二极性，并且第二加强磁体可具有朝向左侧取向的第三极性，其中第一极性、第二极性和第三极性为相同极性。便携式电子设备可为平板电脑。

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。

Claims

1.一种接收元件，包括：

具有凹槽区域的铁磁结构，所述凹槽区域限定所述凹槽区域的相对侧上的两个端部区域，每个端部区域具有对接表面、端部表面、后表面和侧表面，其中所述凹槽区域具有比所述两个端部区域小的长度；

电感器线圈，所述电感器线圈围绕所述铁磁结构的所述凹槽区域卷绕并且位于所述两个端部区域之间，其中所述凹槽区域的所述长度为沿垂直于所述电感器线圈的轴线的方向延伸的尺寸；

屏蔽件，所述屏蔽件包括形成腔的后壁和多个侧壁，所述铁磁结构和所述电感器线圈定位在所述腔内；和

一对间隔件元件，所述一对间隔件元件定位在所述铁磁结构的端部区域和所述屏蔽件之间用于将所述铁磁结构附接到所述屏蔽件，每个间隔件元件至少与所述端部区域的端部表面、后表面和侧表面重叠。

2.根据权利要求1所述的接收元件，其中所述屏蔽件包括四个侧壁，所述四个侧壁耦接到所述后壁以形成限定所述腔的五面盒，并且其中所述对接表面面向所述腔的外部。

3.根据权利要求1所述的接收元件，其中所述屏蔽件包括一个或多个延伸部，所述一个或多个延伸部沿平行于其中所述后壁所取向的平面的方向从所述屏蔽件的一个或多个侧壁延伸。

4.根据权利要求1所述的接收元件，其中间隔件的每个部分包括与所述铁磁结构的部分重叠的保持器。

5.根据权利要求4所述的接收元件，其中所述保持器与所述铁磁结构的顶部表面、底部表面和侧表面中的至少一者的部分重叠。

6.一种感应互连系统，包括：

发射元件，所述发射元件包括：

具有发射凹槽区域的发射铁磁结构，所述发射凹槽区域限定设置在所述发射凹槽区域的相对侧上的两个发射端部区域；和

发射电感器线圈，所述发射电感器线圈围绕所述发射铁磁结构的所述发射凹槽区域卷绕并且位于所述两个发射端部区域之间，所述发射电感器线圈被配置为通过所述发射铁磁结构来产生随时间变化的磁通量；以及

接收元件，所述接收元件包括：

电感器线圈，所述电感器线圈围绕所述铁磁结构的所述凹槽区域卷绕并且位于所述两个端部区域之间；

7.根据权利要求6所述的感应互连系统，其中所述发射端部区域各自包括面向所述接收元件的相应发射对接表面，并且其中接收端部区域各自包括面向所述发射元件的相应接收对接表面。

8.根据权利要求7所述的感应互连系统，其中所述发射对接表面面向所述接收对接表面的至少一部分。

9.根据权利要求7所述的感应互连系统，其中所述发射铁磁结构还包括定位在所述凹槽区域和所述两个端部区域之间的侧壁，所述侧壁延伸等于或大于所述电感器线圈的厚度的距离。

10.根据权利要求6所述的感应互连系统，其中所述屏蔽件包括四个侧壁，所述四个侧壁耦接到所述后壁以形成限定所述腔的五面盒。

11.一种用于将数据输入主机设备中的触笔，所述触笔包括：

外壳，所述外壳包括弯曲部分和平坦部分；

电力接收电路，所述电力接收电路设置在所述外壳内；

接收元件，所述接收元件设置在所述外壳内并且耦接到所述电力接收电路，所述接收元件包括：

一对间隔件元件，所述一对间隔件元件定位在所述铁磁结构的端部区域和所述屏蔽件之间用于将所述铁磁结构附接到所述屏蔽件，每个间隔件元件至少与所述端部区域的端部表面、后表面和侧表面重叠；和

操作系统，所述操作系统耦接到所述电力接收电路和所述接收元件，并且被配置为操作所述电力接收电路和所述接收元件以从所述主机设备接收电力。

12.根据权利要求11所述的触笔，其中间隔件的每个部分包括围绕所述铁磁结构的部分卷绕的一个或多个瓣。

13.根据权利要求12所述的触笔，其中所述一个或多个瓣围绕所述铁磁结构的顶部表面、底部表面和侧表面的部分卷绕。

14.根据权利要求11所述的触笔，其中所述屏蔽件包括四个侧壁，所述四个侧壁耦接到所述后壁以形成限定所述腔的五面盒。

15.根据权利要求11所述的触笔，其中所述端部区域被配置为将磁通量的传播朝向发射元件定向。

16.根据权利要求11所述的触笔，还包括对接端，所述对接端被配置为与所述主机设备接触以将数据输入所述主机设备中。

17.根据权利要求16所述的触笔，其中所述对接端具有渐缩至尖端的结构。