CN110536573A - 电子设备的卷绕外壳 - Google Patents

Abstract

本发明题为“电子设备的卷绕外壳”。本发明的实施方案描述了用于电子设备的外壳，该外壳包括围绕该外壳周边的至少第一部分卷绕的非导电长丝以及围绕该外壳周边的至少第二部分卷绕的导电长丝。该非导电长丝和该导电长丝粘附到一起以形成该外壳。

Description

电子设备的卷绕外壳

背景技术

便携式电子设备诸如平板电脑、智能电话、智能手表等各自通常包括包封和保护各种精细内部电子部件的外壳。外壳自身通常仅用作保护性壳体，具有用于保护内部部件免受损坏的刚性结构。便携式电子设备通常设计得小巧紧凑以增强便携性。然而，这通常导致在产品设计方面形成限制的尺寸约束，尤其是当越来越多的电子部件需要装配在外壳内，以便每代后续产品能满足更新型、功能更先进的技术需求。

发明内容

本公开的一些实施方案提供一种卷绕外壳，该外壳由围绕外壳周边卷绕的导电长丝和非导电长丝并且粘附到一起以形成单一结构的一个或多个绕组形成。卷绕外壳不仅可保护内部电子部件，还可提供通常由一个或多个内部电子部件提供的功能。提供另外的功能使得卷绕外壳不再需要某些内部电子部件，从而能够制造出更小的设备或者使便携式电子设备能够提供更多功能。

在一些实施方案中，电子设备的外壳包括围绕外壳周边的至少第一部分卷绕的非导电长丝以及围绕外壳周边的至少第二部分卷绕的导电长丝，非导电长丝和导电长丝粘附到一起以形成外壳。

导电长丝可形成感应线圈，该感应线圈被构造成生成磁通量以对外部设备无线充电或与磁通量相互作用以产生流过导电长丝的电流。导电长丝可包括导电芯和将导电长丝中相邻线匝的导电芯相互之间电绝缘的非导电套筒。导电长丝可形成被构造成产生和接收无线电波的单个导体。导电长丝可包括实心导线。导电长丝可包括由导电套筒环绕的非导电芯。导电长丝可直接粘附到非导电长丝。在一些情况下，非导电长丝可形成从外壳外表面延伸到内表面的绕组。在一些另外或另选的实施方案中，导电长丝形成从外壳外表面延伸到内表面的绕组。导电长丝可为第一导电长丝，外壳还包括围绕外壳周边的至少第三部分卷绕并且与第一导电长丝和非导电长丝粘附到一起以形成外壳的第二导电长丝。第一导电长丝和第二导电长丝可通过非导电长丝相互之间电隔离。外壳还可包括电耦合到导电长丝并且定位在外壳的内表面上的接触结构，接触结构由被构造成与电子部件进行电连接的导电材料板形成。接触结构可直接附接到导电长丝或通过导电迹线耦合到导电长丝。导电长丝可延伸到外壳中并穿过内表面，以与外壳内的电子部件耦合。

在一些实施方案中，便携式电子设备包括限定内部腔体并且由围绕外壳周边卷绕并粘附在一起以形成外壳的多根长丝形成的外壳，多根长丝包括至少一根非导电长丝和至少一根导电长丝，该导电长丝形成便携式电子设备的第一电子部件以及设置在外壳内部腔体内并且电耦合到第一电子部件的第二电子部件。

第二电子部件可通过定位在外壳的内表面上的接触结构耦合到第一电子部件。

在一些实施方案中，电子设备包括互连板，该互连板包括至少一个接触结构、安装在互连板上并且电耦合到至少一个接触结构的至少一个电子部件，以及围绕互连板和至少一个电子部件的外壳。外壳包括围绕外壳周边的至少第一部分卷绕的非导电长丝以及围绕外壳周边的至少第二部分卷绕的导电长丝，非导电长丝和导电长丝粘附到一起以形成外壳。

导电长丝可电耦合到至少一个电子部件的电子部件。导电长丝可形成感应线圈，该感应线圈被构造成生成磁通量以对外部设备无线充电或与磁通量相互作用以产生流过导电长丝的电流。导电长丝可形成被构造成产生和接收无线电波的单个导体。

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为示出包括外部设备和具有实心保护外壳的便携式电子设备的无线充电系统的框图。

图2为示出根据本公开的一些实施方案包括卷绕外壳的示例性便携式电子设备的框图。

图3为根据本公开的一些实施方案的示例性卷绕外壳的透视图。

图4A为根据本公开的一些实施方案不包括开口的卷绕外壳的一个区域的剖视图。

图4B为根据本公开的一些实施方案包括开口的卷绕外壳的一个区域的剖视图。

图5A为根据本公开的一些实施方案被构造成感应线圈的导电长丝的示例性绕组的俯视图。

图5B为根据本公开的一些实施方案用于形成感应线圈的导电长丝绕组的一部分的剖视图。

图6A为根据本公开的一些实施方案被构造成导体的导电长丝的示例性绕组的俯视图。

图6B为根据本公开的一些实施方案用于形成导体的导电长丝绕组的一部分的剖视图，其中导体由实心导电长丝构成。

图6C为根据本公开的一些实施方案用于形成导体的另一个示例性绕组的示例性部分的剖视图，其中导体由包括导电套筒和绝缘芯的长丝构成。

图7为根据本公开的一些实施方案具有卷绕外壳的示例性便携式电子设备的剖视图。

图8为示出根据本公开的一些实施方案形成卷绕外壳的示例性方法的流程图。

图9A为根据本公开的一些实施方案用于形成卷绕外壳的示例性芯轴的剖视图。

图9B为根据本公开的一些实施方案的图9A中所示芯轴的俯视图。

图10为示出根据本公开的一些实施方案围绕芯轴卷绕一根或多根导电和非导电长丝以形成卷绕外壳的示例性系统的简化图。

图11为示出根据本公开的一些实施方案在导长丝和非导电长丝的若干个绕组围绕芯轴卷绕以形成卷绕外壳之后的芯轴的简化图。

图12为示出根据本公开的一些实施方案在移除图11中所示的芯轴以形成卷绕外壳的长丝绕组的简化剖视图。

图13为示出根据本公开的一些实施方案在移除图11中所示的芯轴以形成卷绕外壳的长丝绕组的透视图。

图14为示出根据本公开的一些实施方案在从图13中所示的长丝绕组移除一部分之后的示例性卷绕外壳的简化透视图。

具体实施方式

本公开的实施方案描述了一种用于便携式电子设备的卷绕外壳。卷绕外壳可由围绕外壳周边卷绕的导电和非导电长丝并且粘附到一起以形成单一结构的一个或多个绕组形成。在一些实施方案中，导电长丝的绕组可各自形成可执行一个或多个功能的电子部件，从而使外壳本身能够执行不仅限于保护便携式电子设备的内部部件的更多功能。例如，可将导电长丝的绕组构造成感应线圈，以使卷绕外壳能够与磁通量相互作用，从而产生可对内部电池充电的电流。又如，导电长丝可被构造成天线，以使得卷绕外壳能够收发无线电波。在一些情况下，便携式电子设备的外壳可具有多于一个导电长丝绕组，每个绕组的导电长丝被构造成执行不同的功能，这将在本文中进一步讨论。

I.便携式电子设备

便携式电子设备是可通过其自身本地存储的电力运行而无需耦合到电网来工作电子设备。便携式电子设备可进行专门设计以为用户执行各种功能。图1为示出示例性便携式电子设备100和可与便携式电子设备100相互作用的示例性外部设备118的框图。在一些实施方案中，电子设备100是可为用户执行一种或多种功能的消费电子设备。例如，电子设备100可为智能电话、可穿戴设备、智能手表、平板电脑、个人计算机等。

便携式电子设备100和外部设备118可形成无线充电系统，其中便携式电子设备100可接收来自外部设备118的电力或将电力传输到外部设备。设备100包括耦合到存储器组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，以执行用于操作便携式电子设备100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还可耦合到用户界面系统106、通信系统108和传感器系统110，使得电子设备100能够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100能够拨打电话、与无线附件进行交互以及访问互联网。例如，通信系统108可包括能够向天线109发送和接收信号的一个或多个通信处理器。在一些情况下，天线109可为能够发送和接收在便携式电子设备100周围传播的无线电波的单个导体。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。

所有这些电子部件都需要电源才能工作。因此，电子设备100还包括电池112，用于释放所存储的能量以为设备100的电子部件提供电力。为了补充为电力部件提供电力而释放的能量，电子设备100包括充电部件114。通常，充电部件114可为插座，被构造成当与充电部件120配对时用于从外部设备118接收电力。因此，外部设备118可为充电设备，诸如耦合到公用电网的外部壁式电源插座或便携式外部电池的连接器。在一些情况下，便携式电子设备100可被构造成以无线方式接收电力，在这种情况下，充电部件114可为被构造成接收来自充电部件120的电力的感应线圈，该感应线圈也可为生成时变磁通量的感应线圈。在无线电力传输期间，充电部件120可产生与充电部件114相互作用并且在充电部件114中感生对应电流的时变磁通量。生成的电流可用于对电池112充电。

上述便携式电子设备100的各种部件(例如，计算系统102、存储器组104、用户界面系统106、通信系统108、天线109、传感器系统110、电池112和充电部件114)可为容纳在由外壳101限定的内部腔体中的独立部件。外壳101可提供保护内部部件免受损坏的结构，无论损坏是因跌落事件还是暴露于环境中的湿气所致。外壳101通常通过由多于一个的实心结构(诸如两个外壳)粘附到一起而形成。每个外壳可为由一片整体材料(例如塑料、金属、铝、陶瓷等)形成的实心结构。将外壳101形成为实心结构使得外壳101具有能够耐受物理作用力的刚性结构。通常，由实心结构(诸如外壳101)形成的外壳主要用作保护性结构，该结构要求便携式电子设备100依靠内部部件来提供由电子设备100所启用的各种功能。

II.卷绕外壳

根据本公开的一些实施方案，外壳可被构造为卷绕外壳，使得其可提供除为内部部件提供保护之外的各种功能。例如，卷绕外壳还可提供接收和发射无线电力的感应线圈和/或通过无线电波接收和发送信号的天线的功能。本文参考图2进一步讨论了具有此类外壳的示例性便携式电子设备。

图2为示出根据本公开的一些实施方案包括卷绕外壳201的示例性便携式电子设备200的框图。与便携式电子设备100类似，便携式电子设备200可包括多个内部部件，例如计算系统202、存储器组204、用户界面系统206、通信系统208、传感器系统210和电池212。便携式电子设备200的内部部件可具有类似于本文参考图1所述的便携式电子设备100中对应部件的构造和功能。

根据一些实施方案，内部部件可容纳在卷绕外壳201内。与图1中的外壳101类似，卷绕外壳201可为内部部件提供保护；然而，与外壳101不同，卷绕外壳201还可提供另外的功能。例如，卷绕外壳201可被构造成包括允许卷绕外壳201发射和接收无线电力、通过无线电波发射和接收信号以及任何其它类似类型功能的电子部件。

在一些实施方案中，卷绕外壳201可被构造成包括作为卷绕外壳201构造的一部分而存在的充电部件222。充电部件222可被构造成感应线圈，该感应线圈由具有多个线匝的导电长丝的绕组形成，以发射和/或接收用于无线电力传输的磁通量。在某些实施方案中，导电长丝的绕组包括与非导电套筒绝缘的导电芯，该非导电套筒将导电长丝的每个线匝外表面电隔离，同时允许导电芯电耦合到一起，使得所得结构形成线圈，这将在本文中进一步详细讨论。计算系统202和电池212可耦合到充电部件222，使得卷绕外壳201可以无线方式传输电池212的电力以对外部设备218充电，并且通过充电部件222以无线方式接收来自外部设备218的电力以对电池212充电。因此，充电部件不需要容纳在卷绕外壳201内。

在一些另外或另选的实施方案中，卷绕外壳201也可被构造成包括作为卷绕外壳201构造的一部分而存在的天线224。天线224可被构造成适于通过大气层发射和接收无线电波的导体。天线224的导体可由导电长丝的绕组形成，其中每个线匝通过其外表面电耦合到一起，使得导电长丝的所有线匝形成单个导体，这将在本文中进一步讨论。通信系统208可耦合到天线224，使得卷绕外壳201能够通过天线224将无线电波信号向外发送到小区塔(未示出)并接收来自小区塔的无线电波信号。因此，天线224不需要容纳在卷绕外壳201内。由于无需将充电部件和/或天线容纳在卷绕外壳201内，便携式电子设备200的尺寸可以更小，或者可在卷绕外壳201中具有更多空间，以包括除由导电和非导电长丝的绕组形成的外壳之外的用于提供另外功能的另外部件。

结合到卷绕外壳201中的电子部件，诸如图2所示的天线224和充电部件222，可相互之间物理隔离和/或电隔离，以使两个部件之间的串扰和电子干扰最小化。因此，在一些实施方案中，绝缘绕组226a至226c还可结合到卷绕外壳201的结构中，以物理隔离和/或电隔离由导电长丝的绕组形成的电子部件。例如，卷绕外壳201可包括绝缘绕组226a，该绕组定位于天线224和充电部件222之间，以物理隔离和电隔离这两个部件。此外，卷绕外壳201还可包括定位于两个电子部件(天线224和充电部件222)之外的绝缘绕组226b至226c，以物理隔离和电隔离来自环境的电子部件和/或卷绕外壳201内的其它内部部件。绝缘绕组226a至226c可由沿着便携式电子设备200的周边卷绕的非导电长丝形成，这将在本文中进一步详细讨论。

根据一些实施方案，导电和非导电长丝的绕组可粘附到一起以形成单个一体结构。该一体结构可随后用作外壳以保护便携式电子设备的内部部件。图3为根据本公开的一些实施方案的此类示例性卷绕外壳300的简化透视图。卷绕外壳300可为具有倒圆矩形形状周边的一体结构，或任何其它合适的形状，诸如圆形、椭圆形、正方形、六边形等。在一些实施方案中，绕组的布置方式可赋予卷绕外壳300单向颗粒状外观，如图3中的虚线所示。单向颗粒状外观可赋予卷绕外壳300具有围绕卷绕外壳300的周边延伸的多脊独特外观。由卷绕长丝限定的颗粒状外观可暴露在最终产品中，或者可涂覆一层或多层涂料以掩盖颗粒状外观。

如图3所示，卷绕外壳300可限定其内可容纳和保护电子部件的内部腔体302。例如，本文参考图2所述的计算系统202、存储器组204、用户界面系统206、通信系统208、传感器系统210和电池212可为容纳在内部腔体302内的单独部件。可将卷绕外壳300的内表面设计成具有压痕以更好地容纳内部部件，诸如通过提供其上可安装内部部件的腔体和/或凸缘。在一些实施方案中，卷绕外壳300可包括穿过或部分进入其主体定位的一个或多个开口304、306和308，可在主体中插入输入设备，例如按钮、传感器、插座、紧固机构等。例如，开口304可为被构造成接纳表带紧固件以与卷绕外壳300联接的开口，并且开口306和开口308可为按钮和/或手表表盘的开口。这些开口中的一些可为不一直延伸到内部腔体302的腔体。例如，开口304可为卷绕外壳300内的腔体，其不露出内部腔体302，而开口306和308确实会露出内部腔体302。

在存在开口304、306和308的情况下，卷绕外壳300的一些长丝被切断以形成开口，从而导致一些长丝仅围绕卷绕外壳300的整个周边的一部分卷绕，而其它长丝围绕整个周边卷绕。例如，长丝310靠近定位有开口306和308的卷绕外壳300的水平中心定位。因此，长丝310以及与开口306和308定位于同一水平面上的其它长丝的部分绕组被去除，使得长丝310和其它长丝仅围绕卷绕外壳300的周边的一部分延伸。不与任何开口定位于同一水平面上的长丝能够围绕卷绕外壳300的整个周边延伸。例如，靠近卷绕外壳300的底部的长丝312和靠近卷绕外壳300的顶部的长丝314以及不与开口304、306和308位于同一平面上的任何其它长丝可围绕卷绕外壳300的整个周边卷绕。围绕卷绕外壳300的整个周边延伸的那些长丝可用于形成一个或多个电子部件，诸如本文参考图2所述的天线或充电部件。应当理解，尽管图3所示的卷绕外壳300仅示出其外表面，但长丝绕组也穿过卷绕外壳300的整个横截面定位，这在图4A和4B中以卷绕外壳300上的某些点的横截面图更好地示出。

图4A至4B为根据本公开的一些实施方案的示例性卷绕外壳(例如，图3中的卷绕外壳300)的不同区域的剖视图。具体地讲，图4A为不包括开口的卷绕外壳300的区域剖视图，图4B为包括开口308的卷绕外壳300的区域剖视图。从图4A至4B可以看出，卷绕外壳300的基本构造由长丝的绕组形成，其中几乎没有任何构造是由实心整体部件形成的。图4A至图4B中所示的较暗圆圈表示示例性导电长丝的横截面，而较亮圆圈表示非导电长丝的横截面。每个圆圈表示相应长丝的线匝。

对于图4A而言，卷绕外壳300可包括任意数量的导电和非导电长丝绕组，长丝的每个绕组由若干匝长丝形成。例如，卷绕外壳300可包括导电长丝的绕组402a至402f和非导电长丝的绕组404a至402e。导电长丝的一个或多个绕组402a至402f和非导电长丝的一个或多个绕组可从卷绕外壳300的外表面延伸至其内表面。例如，绕组402d可从卷绕外壳300的外表面延伸至其内表面，而绕组402f可从卷绕外壳300的内表面延伸至卷绕外壳300的深度，使得绕组402f不一直延伸穿过卷绕外壳300的外表面。由于不一直延伸穿过，绕组402f可不暴露在外壳300的外表面上，因此在便携式电子设备中采用卷绕外壳300时可能看不到绕组。这对用户而言更美观。

导电长丝的每个绕组可通过非导电长丝的绕组相互之间物理隔离和/或电隔离。例如，导电长丝的绕组402c和402d可通过非导电长丝的绕组404c相互之间物理隔离和电隔离。在一些实施方案中，导电长丝的绕组可通过非导电长丝的绕组物理隔离，但仍然电耦合到一起。例如，导电长丝的绕组402c和402d可通过非导电长丝的绕组404c物理隔离，但绕组402c可将其长丝延伸至绕组402d，在一些实施方案中甚至可用于形成绕组402d。在这些情况下，绕组402c和402d可由单根长丝形成，该单根长丝首先紧紧地卷绕以形成绕组402c，然后在绕组402c和402d之间的空间松散地向下卷绕，然后再次紧紧地卷绕以形成绕组402d。

导电长丝的每个绕组的匝数可决定绕组的尺寸，其中较多匝数得到较大的绕组，反之亦然。可调整绕组的尺寸以构造具有某些特定期望属性的电子部件。例如，较大尺寸的绕组可导致能够形成更强天线的较大导体。另外，较大尺寸的绕组可得到更多匝数的导电长丝，这可导致的感应线圈能够产生较大的磁通量量值或可更强地与被构造为无线充电器的外部设备生成的磁通量相互作用(参见图2和相关描述)。

在一些实施方案中，导电长丝的绕组402a至402f可定位在不与开口共面的卷绕外壳300的区域，使得当形成开口时，导电长丝不被切断。例如，绕组402a至402f靠近卷绕外壳300的顶部和底部区域定位，如图4A和4B所示。这对于使用导电长丝绕组形成感应线圈的实施方案尤其如此。在这些实施方案中，线材的每个线匝都不能被切断，否则感应线圈就不能工作。这是因为作为感应线圈，每个线匝通过芯电耦合，并且每个线匝的芯的表面都与相邻芯的表面电隔离，使得电流可沿芯的长度从输入端流到输出端。如果绕组被切割，则芯被切断，并且感应线圈的输入端与感应线圈的输出端断开连接。

参考图5A和5B可更好地理解这一概念，其示出了被构造为感应线圈的导电长丝绕组的俯视图和剖视图。具体地讲，根据本公开的一些实施方案，图5A为被构造为感应线圈的导电长丝504的示例性绕组的俯视图500，图5B为用于形成感应线圈的导电长丝504的绕组的一部分506的剖视图。

如图5A所示，导电长丝504的绕组可沿卷绕外壳的整个周边卷绕以限定内部腔体502。虽然绕组的每个线匝的表面与相邻的线匝电绝缘，但芯沿着绕组的长度耦合在一起以形成感应线圈。这通过具有被绝缘套筒510包围的导电芯508的导电长丝来实现，如从图5B可以看出，其示出了导电长丝504的四个线匝。虽然导电长丝504的每个线匝可通过其导电芯电耦合到一起，但它们的外圆柱表面是电隔离的。例如，芯508可电耦合到沿绕组504的芯508的长度的相邻线匝的芯512和芯514，但绝缘套筒510可防止相邻线匝通过其外表面电耦合到一起。所得的导电长丝504的绕组的螺旋特性导致形成感应线圈，该感应线圈可通过生成磁通量以及与磁通量的相互作用来发射和接收无线电力。如果将导电长丝504的绕组被开口501切断(例如，底部右线匝被移除)，则线匝可能由于通过芯的电连接被切断而不耦合到一起，并且导电芯不能正常工作。

被绝缘套筒包围的绝缘芯构成的导电长丝可由不同材料形成。导电芯可由导电金属(例如铜)形成，绝缘套筒可由非导电增强聚合物诸如玻璃增强环氧树脂、玻璃增强热塑性塑料(例如尼龙)等形成。

然而，在将导电长丝绕组构造成导体(诸如天线)的其它实施方案中，可能不影响与开口(例如图4B所示的开口308)共面定位的电子部件的功能，使得开口切穿绕组。这是因为作为导体，导电长丝的每个相邻线匝都具有电耦合到彼此的外表面，因此不需要存在穿过芯的电路径。即使芯相互之间电隔离，导体仍可工作。参考图6A至6C可以更好地理解这一概念。

图6A至6C示出了根据本公开的一些实施方案构造成导体的导电长丝绕组的俯视图和剖视图。具体地讲，根据本发明的一些实施方案，图6A为被构造成导体的导电长丝的示例性绕组604的俯视图600；图6B为用于形成导体的导电长丝绕组604的一部分606的剖视图，其中导体由实心导电长丝构成；图6C为用于形成导体的导电长丝604的另一个示例性绕组的示例性部分607的剖视图，其中导体由包括涂覆有导电涂层的芯的导电长丝构成。

与绕组504类似，绕组604可沿卷绕外壳的整个周边卷绕以限定内部腔体602。然而，与绕组504相反，绕组604的每个线匝的外表面电耦合到相邻线匝的外表面。这可通过具有不与相邻线匝绝缘的导电外表面的导电长丝来实现。导电长丝可被构造成具有如图6B所示导电单体结构的实心导电长丝，或者具有如图6C所示的具有涂覆了导电涂层609的芯611的导电长丝。因此，导电长丝的每个线匝604可通过其外导电表面电耦合到一起。

例如，图6B的实施方案中示出的绕组604的全部四个线匝可通过接口605a至605d处的实心导电长丝的外表面电耦合到一起。类似地，图6C的实施方案中示出的绕组604的全部四个线匝可通过接口612a至612d处的导电涂层609的外表面电耦合到一起。由于通过导电长丝的每个线匝电耦合，作为一个整体的导电长丝绕组604可作为单一导体通电工作。并且作为单个导体，即使由于一个或多个开口(例如开口601)导致卷绕外壳中的一个或多个线匝被移除，导电长丝绕组604仍可作为导体工作。例如，如果图6B中的绕组604的底部右线匝被移除，剩余的三个线匝可通过接口605a至605c电耦合到一起并保持导体的功能。同样，如果图6B中的绕组604的底部右线匝被移除，剩余的三个线匝也可通过接口612a至612c耦合到一起。

具有涂覆了导电涂层的芯的此类导电长丝可由不同类型的材料形成。芯可由可拉伸形成长丝丝束的任何合适的半导体材料或非导电材料(诸如碳纤维)形成，导电涂层可由任何合适的导电材料(诸如铜、银、镍等)形成。导电涂层可沉积到芯上并且具有比芯高的传导性。由实心导电长丝形成的导电长丝可由高传导性材料诸如铜形成。每种类型的导电长丝都有其独特的优势和成本效益，这些特性可决定它们在设计中的用途。例如，实心导电长丝具有较高的导电性和较低的电阻，从而使得绕组实现与实际实心导体类似的电特性。然而，使用这些类型的长丝比使用由涂覆了导电涂层的芯构成的导电长丝更昂贵。使用具有在芯上涂覆了导电涂层的导电长丝可以牺牲导电性为代价降低制造成本。应当理解，可在卷绕外壳中使用这些类型的导电长丝的任何组合以实现期望的功能，并且本文的实施方案不限于卷绕外壳中导电长丝的任何特定排布结构。

虽然图5B、6B和6C示出了由单根导电长丝形成的导电长丝绕组的每个线匝，但实施方案不限于此类构型。其它实施方案可具有由若干长丝形成的每个线匝以形成长丝丝束。因此，图5B、6B和6C中的每个线匝可由若干长丝而非由所示的单根长丝形成。对于非导电长丝也是如此，其中非导电长丝绕组的每个线匝都由非导电长丝丝束形成。此外，用于形成卷绕外壳的长丝的直径可根据长丝需要弯曲的程度而变化。与具有更锋利边缘的卷绕外壳相比，具有更圆边缘的卷绕外壳可能不需要长丝弯曲那么大的程度。在许多情况下，更小的直径导致更大的弯曲性。此外，所用材料的应变失效率也可决定需要长丝有多薄。因此，例如，对于应变失效率为2.2％的包含碳纤维芯的示例性长丝而言，一些合适的直径可在5至10微米的范围内，具体地讲为约7微米。又如，对于应变失效率为4％至5.7％的包含玻璃芯的示例性长丝而言，直径可在4至30微米的范围内，诸如约10微米。

为了在卷绕外壳中操作导电长丝绕组，便携式电子设备的一个或多个内部部件可耦合到绕组，这将在本文中进一步讨论。图7为根据本公开的一些实施方案具有卷绕外壳702的示例性便携式电子设备700的剖视图。卷绕外壳702可由导电长丝的若干绕组704a至704f和将导电长丝的单独绕组704a至704f相互之间物理隔离和/或电隔离的非导电长丝的若干绕组706a至706e形成。在一些实施方案中，可将一个或多个部件708和710附接到卷绕外壳702，以将内部腔体711完全包封和密封在环境中。例如，部件708可为耦合到卷绕外壳702顶部的显示器，部件710可为嵌入或涂覆有一个或多个传感器并且耦合到卷绕外壳702底部的玻璃板。虽然图7示出的部件708和710附接到卷绕外壳702以完全包封内部腔体711，但实施方案并不受到如此受限。其它实施方案可具有或多或少的部件来完全包围内部腔体711，诸如无部件、一个、三个或更多部件。

在一些实施方案中，多个内部部件可容纳在卷绕外壳702内。例如，内部部件712a至712f可附接到互连板714(例如，印刷电路板(PCB)、柔性电路等)并且定位在卷绕外壳702的内部腔体711内。内部部件712a至712f可为用于启用便携式电子设备的操作以及启用卷绕外壳702的功能的各种电子部件。例如，内部部件712a至712f可包括集成电路、处理器、半导体芯片、电化学装置等作为计算系统、存储体、用户界面系统、通信系统、传感器系统和电池，如本文参考图2所述。计算系统和电池可耦合到卷绕外壳702中的导电长丝绕组并且被构造成感应线圈，使得绕组可用作充电部件，以无线方式从电池传输电力以对外部设备(未示出)充电并且以无线方式从外部设备接收电力以对电池充电。同样，通信系统可耦合到卷绕外壳702中的导电长丝绕组并且被构造成导体，使得绕组可用作天线，用于将无线电波信号发送到小区塔(未示出)以及接收来自小区塔的无线电波信号。

卷绕外壳702可用各种方式构造，以使内部部件712a至712f耦合到导电长丝的绕组704a至704f。例如，卷绕外壳702可包括定位于卷绕外壳702的内表面上的接触结构715。接触结构715可由能够通过导电迹线或任何其它合适的连接方法与电子部件电连接的导电材料板形成。接触结构715可经由导电迹线716电耦合到其导电长丝的各自绕组704c。在一些实施方案中，导电迹线716可为沿内表面远离绕组704c朝向接触结构715延伸的导电长丝绕组704c的一部分。因此，通过与接触结构715连接，内部部件可与绕组704c耦合。这种类型的连接对于其中绕组704c被构造成感应线圈的情况尤其有用，由此使得内部部件可直接连接到绕组704c的输入和输出。

在其它实施方案中，接触结构可直接抵靠放置在相应的绕组上，而不是引导导电长丝的一部分离开绕组。例如，接触结构718可直接抵靠绕组704a定位以接触绕组704a。因此，通过与接触结构718连接，内部部件可与绕组704a耦合。这种类型的连接对于其中绕组704c被构造成导体的情况尤其有用，由此使得内部部件可直接连接到绕组704a的若干线匝的导电表面。

在一些另选和另外的实施方案中，卷绕外壳702可能不需要包括用于将其绕组耦合到内部部件的接触结构。相反，绕组本身可具有直接朝向互连板714延伸的部件。例如，绕组704b可具有远离绕组704b延伸并且远离卷绕外壳702的内表面朝向互连板714延伸的部件722。这样，绕组704b本身(并且因此扩展到卷绕外壳702)可与互连板714直接接触，而无需将单独的接触结构抵靠卷绕外壳702定位。又如，绕组可暴露在卷绕外壳702的内表面上，使得内部部件可与绕组的暴露导电表面直接接触。

应当理解，用于将设备连接到绕组的任何合适的印刷电路板(PCB)制造方法都可用于本公开的实施方案。例如，可通过电镀铜然后掩膜并蚀刻镀铜来形成铜迹线，从而在外壳的内表面上形成铜迹线。然后可从内表面对外壳钻孔，以露出导电绕组的一部分。然后可通过另一个步骤的导电电镀将所露出导电绕组的一部分与铜迹线耦合。又如，可在与导电绕组耦合的位置处将导电销嵌入卷绕外壳内，使得设备可耦合到销，以与相应的导电绕组耦合。在另外的示例中，可将电子部件直接安装在外壳的内表面上，以与一个或多个卷绕外壳耦合。

III.形成卷绕外壳的方法

图8为示出根据本公开的一些实施方案形成卷绕外壳的示例性方法800的流程图。应当理解，在图8的讨论期间将参考图9至图14，以更好地示出形成卷绕外壳的方法800。

在框802处，提供芯轴。芯轴可为具有特定形状和表面轮廓的结构，围绕该特定形状和表面轮廓可形成卷绕外壳。图9A和9B为根据本公开的一些实施方案用于形成卷绕外壳的示例性芯轴的简化图。具体地讲，图9A为示例性芯轴900的剖视图，图9B为芯轴900的俯视图。芯轴900可为具有侧表面902(见图9A)的结构，该侧表面围绕形状为倒圆矩形的芯轴900的整个周边延伸(见图9B)。图9A中所示的侧表面902可包括被设计成旨在形成卷绕外壳的翻转型式的各种侧表面轮廓，类似于相机胶卷的负片。因此，当绕组围绕芯轴900卷绕时，绕组结构的内表面导致沿循侧表面902的表面轮廓，这将在本文中进一步讨论。

在一些实施方案中，芯轴900是能够变形的，从而可移除芯轴900以使围绕芯轴900卷绕形成的绕组保持完整。例如，芯轴900可被构造成可解构的，使得其可在释放锁定机构时分离。或者，芯轴900可被构造成可溶于水的。在这种情况下，芯轴900可由水溶性聚合物形成。在另一种情况下，芯轴900可被构造成可拆解的，使得其可通过释放芯轴的一部分来移除。

返回参考图8，在框804处，一根或多根导电和非导电长丝可围绕芯轴卷绕。根据本公开的一些实施方案，一根或多根导电长丝可以导致图4A所示长丝布置的方式围绕芯轴卷绕，使得导电长丝的一个或多个绕组可在由非导电长丝的一个或多个绕组隔开的卷绕外壳内形成电子部件。图10为示出围绕芯轴900卷绕一根或多根导电和非导电长丝的示例性系统1000的简化图。系统1000中的非导电长丝的卷轴1002和导电长丝的卷轴1004和1006可通过浴槽1008(诸如树脂浴)退绕其相应的长丝，以用粘合剂(诸如类似环氧树脂预浸材料的基体树脂)涂覆长丝。一旦长丝穿过浴槽1008，涂覆的长丝就可分别穿过线材引导件1010上的相应孔，这样可保持长丝的分离，避免其缠结。然后，随着芯轴900围绕其中心轴线旋转，长丝可围绕芯轴900卷绕。

在一些实施方案中，可围绕芯轴900选择性地卷绕来自卷轴1002、1004和1006的各自长丝。例如，可将来自卷轴1002的非导电长丝围绕芯轴900卷绕一定次数。然后，可切断来自卷轴1002的非导电长丝，接下来的长丝(诸如来自卷轴1004的导电长丝)可围绕芯轴900卷绕。可用不同的长丝以不同的顺序重复该过程，直至围绕芯轴900的最后绕组具有目标卷绕布置，如图4A中所示。然而，应当理解，这只是长丝可卷绕以形成卷绕外壳的一个实施方案，可使用任何合适的方法来形成卷绕外壳。例如，另一种方法可为围绕芯轴900卷绕非导电长丝，同时在卷绕导电材料时用导电材料选择性地涂覆一定长度的非导电长丝以形成导电长丝绕组。因此，每次要形成导电长丝绕组时，可能不需要切割非导电长丝，从而节省制造时间和成本。另外，另一种方法可为使用预浸有部分固化树脂的纤维，例如预浸料或束状预浸，从而不再需要图10所示的湿浴槽。此外，另一种方法可为在围绕芯轴卷绕干纤维处采用树脂注入或树脂传递模塑(RTM)工艺，然后在芯轴和卷绕纤维上方装配外部工具以限定外壳的外表面，最后将树脂注入外部工具与芯轴之间的所得空腔内。此外，另一种方法可为利用热塑性基质复合物，当卷绕该复合物时可将其加热、融化并凝固，因此不需要另外的加工或固化。

图11为示出导电和非导电长丝的若干绕组已围绕芯轴900卷绕的芯轴的简化图。从图11可以看出，芯轴900的侧表面由长丝绕组1100所覆盖，并且该绕组可具有反映芯轴900的侧表面902的轮廓的内表面轮廓。

返回参考图8，在框806处，可执行可选的固化工艺以固化导电和非导电长丝，同时绕组仍然围绕芯轴900定位以将绕组固定在适当位置。一旦固化工艺完成，绕组即可相互固定并硬化，使得它们具有足以保护便携式电子设备的内部部件的结构完整性。

在框808处，可随后移除芯轴，留下长丝的芯轴作为其自身结构存在。芯轴可通过多种方式移除，诸如解构、溶解或拆卸，具体取决于其设计方式，如本文之前参考图9A和9B所述。图12为根据本公开的一些实施方案示出移除芯轴900之后长丝绕组1100的简化剖视图。移除芯轴900之后，长丝绕组1100可具有反映芯轴900的侧表面902的内表面轮廓1200。

长丝绕组1100的另一个视图可见于图13中。图13为根据本公开的一些实施方案移除芯轴900之后长丝绕组1100的简化透视图。长丝绕组1100的结构可导致在绕组1100的表面上形成单向颗粒状外观，在卷绕外壳的最终构造中，该单向颗粒状外观为可视的或隐藏的。

参考图8，在框810处，可移除长丝绕组的部分以形成卷绕外壳。例如，可移除非导电长丝绕组的一部分以形成一个或多个开口，在该开口内可放置按钮、机械紧固件、传感器等，如本文参考图3所述。另外，当将卷绕外壳结合到便携式电子设备中时，可移除长丝绕组的内表面的一部分以形成外壳内部部件的轮廓。可通过任何合适的工艺诸如通过CNC加工来移除绕组的一部分。图14为示出根据本公开的一些实施方案在移除长丝绕组的一部分之后的示例性卷绕外壳1400的简化透视图。卷绕外壳1400可基本上类似于本文参考图3所述的卷绕外壳300。

通过方法800可构造卷绕外壳。所得的卷绕外壳可由导电和非导电长丝的一个或多个绕组形成。导电长丝绕组可为卷绕外壳提供的功能不仅仅是保护便携式电子设备的内部部件。例如，导电长丝绕组可使得卷绕外壳能够用作可生成磁通量并与磁通量相互作用的电感器线圈，和/或用作可通过无线电波发送和接收信号的天线。通过提供另外的功能，卷绕外壳可不再需要某些内部电子部件，从而能够制造出更小的便携式电子设备或者使便携式电子设备能够提供更多功能。

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 (20)

1.一种用于电子设备的外壳，包括：

非导电长丝，所述非导电长丝围绕所述外壳周边的至少第一部分卷绕；以及

导电长丝，所述导电长丝围绕所述外壳周边的至少第二部分卷绕，所述非导电长丝和所述导电长丝粘附到一起以形成所述外壳。

2.根据权利要求1所述的外壳，其中所述导电长丝形成感应线圈，所述感应线圈被构造成生成磁通量以对外部设备无线充电或与磁通量进行交互以产生流过所述导电长丝的电流。

3.根据权利要求2所述的外壳，其中所述导电长丝包括导电芯和将所述导电长丝中相邻线匝的导电芯相互之间电绝缘的非导电套筒。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的外壳，其中所述导电长丝形成被构造成生成和接收无线电波的单个导体。

5.根据权利要求4所述的外壳，其中所述导电长丝包括实心导线。

6.根据权利要求4所述的外壳，其中所述导电长丝包括被导电电镀层围绕的芯。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的外壳，其中所述导电长丝直接粘附到所述非导电长丝。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的外壳，其中所述非导电长丝形成从所述外壳的外表面延伸到内表面的绕组。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的外壳，其中所述导电长丝形成从所述外壳的外表面延伸到内表面的绕组。

10.根据权利要求1-3中任一项所述的外壳，其中所述导电长丝为第一导电长丝，所述外壳还包括围绕所述外壳周边的至少第三部分卷绕并且与所述第一导电长丝和所述非导电长丝粘附到一起以形成所述外壳的第二导电长丝。

11.根据权利要求10所述的外壳，其中所述第一导电长丝和所述第二导电长丝通过所述非导电长丝相互之间电隔离。

12.根据权利要求1-3中任一项所述的外壳，还包括电耦合到所述导电长丝并且定位在所述外壳的内表面上的接触结构，所述接触结构由被构造成与电子部件电连接的导电材料板形成。

13.根据权利要求12所述的外壳，其中所述接触结构直接附接到所述导电长丝或通过导电迹线耦合到所述导电长丝。

14.根据权利要求1-3中任一项所述的外壳，其中所述导电长丝延伸到所述外壳中并穿过内表面，以与所述外壳内的电子部件耦合。

15.一种便携式电子设备，包括：

外壳，所述外壳限定内部腔体并且由围绕所述外壳周边卷绕并粘附在一起以形成所述外壳的多根长丝形成，所述多根长丝包括至少一根非导电长丝和形成所述便携式电子设备的第一电子部件的至少一根导电长丝；以及

第二电子部件，所述第二电子部件设置在所述外壳的内部腔体内并且电耦合到所述第一电子部件。

16.根据权利要求15所述的便携式电子设备，其中所述第二电子部件通过定位在所述外壳的内表面上的接触结构耦合到所述第一电子部件。

17.一种电子设备，包括：

互连板，所述互连板包括至少一个接触结构；

至少一个电子部件，所述至少一个电子部件安装在所述互连板上并且电耦合到所述至少一个接触结构；以及

外壳，所述外壳围绕所述互连板和所述至少一个电子部件，所述外壳包括：

非导电长丝，所述非导电长丝围绕所述外壳周边的至少第一部分卷绕；以及

导电长丝，所述导电长丝围绕所述外壳周边的至少第二部分卷绕，所述非导电长丝和所述导电长丝粘附到一起以形成所述外壳。

18.根据权利要求17所述的电子设备，其中所述导电长丝电耦合到所述至少一个电子部件的电子部件。

19.根据权利要求17或18所述的电子设备，其中所述导电长丝形成感应线圈，所述感应线圈被构造成生成磁通量以对外部设备无线充电或与磁通量进行交互以产生流过所述导电长丝的电流。

20.根据权利要求17或18所述的电子设备，其中所述导电长丝形成被构造成生成和接收无线电波的单个导体。