CN111009383B - 无线电能传输模组及其安装方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种无线电能传输模组及其安装方法，其中，无线电能传输模组包括：绝缘支架，所述绝缘支架的第一侧具有第一中央空间；线圈，所述线圈围绕所述第一中央空间设置；以及电路组件，至少部分所述电路组件位于所述第一中央空间，且所述电路组件与所述线圈电连接。本发明充分利用线圈中央的留空区域，将电路组件放置于线圈中央处，从而达成结构的小型化，提高空间利用率，大大减小了体积。

Description

无线电能传输模组及其安装方法
技术领域
本发明涉及能量传输领域，具体地说，涉及一种无线电能传输模组及其安装方法。
背景技术
无线电能传输即非接触式电能传输，其不需要用电缆将用电模组与供电系统连接。其中，供电系统及用电模组都可以做到无导电接点外露。此外，无线电能传输技术使用电模组与供电系统之间实现物理隔离，从根本上消除接触式电能传输方法带来的各种弊端。
无线电能传输模组作为发射装置或接收装置时，均可包括按功能区分的线圈、补偿电路、功率电路以及控制电路等。在现有设计中，常将线圈和电路分开，即单独将线圈作为传输盘，而补偿电路、功率电路以及控制电路则一起设置于传输盘外部。但此种设计会使得电路和传输盘的连接线路上有高电压，对处理连接线端子间的安全距离和连接线线材选型带来很大的麻烦。
此外，也可将线圈和电路整合在一起形成一个组件。其中，线圈在一侧，电路在另一侧，线圈和电路之间常通过磁性元件或金属件进行磁屏蔽，以减弱线圈产生的磁场对电路的干扰。但此种设计会使得整个无线电能传输模组体积庞大，较难达成结构的小型化。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种无线电能传输模组及其安装方法，通过充分利用线圈中央的留空区域，将电路组件放置于线圈中央处，从而达成结构的小型化，提高空间利用率，大大减小了体积。
本发明的实施例提供一种无线电能传输模组，包括：
绝缘支架，所述绝缘支架的第一侧具有第一中央空间；
线圈，所述线圈围绕所述第一中央空间设置；以及
电路组件，至少部分所述电路组件位于所述第一中央空间，且所述电路组件与所述线圈电连接。
优选地，所述无线电能传输模组还包括磁屏蔽罩，所述磁屏蔽罩罩盖所述电路组件，屏蔽所述线圈产生的磁场对所述电路组件的影响。
优选地，所述绝缘支架包括环形部以及自所述环形部的内缘向所述第一侧凸起的中央凸台，所述中央凸台具有一容置槽，所述容置槽的开口方向朝向所述绝缘支架的第二侧；
所述线圈分布于所述环形部的第一侧且环绕所述中央凸台，所述磁屏蔽罩和至少部分所述电路组件位于所述容置槽中。
优选地，所述无线电能传输模组还包括磁芯组件，所述磁芯组件支撑所述绝缘支架的第二侧。
优选地，所述磁屏蔽罩和所述磁芯组件一体成型。
优选地，所述磁芯组件包括多个磁片，所述磁片围绕所述电路组件呈环形排列，至少部分所述电路组件位于所述磁芯组件围成的第二中央空间。
优选地，所述无线电能传输模组还包括绝缘外壳和绝缘垫；
所述绝缘外壳与所述绝缘支架的第一侧之间形成第一容置空间，所述线圈被封装于所述第一容置空间中；
所述绝缘垫与所述绝缘支架的第二侧之间形成第二容置空间，所述磁屏蔽罩、电路组件和磁性组件被封装于所述第二容置空间中。
优选地，所述无线电能传输模组还包括底座，所述底座支撑所述绝缘垫及所述绝缘支架的第二侧。
优选地，所述绝缘支架还包括自所述环形部的外延向第二侧延展的环形支撑侧壁，所述环形支撑侧壁环绕所述磁芯组件，所述环形支撑侧壁压接所述底座。
优选地，所述无线电能传输模组还包括电路组件支架，所述电路组件支架设置在所述磁屏蔽罩与电路组件之间，所述磁屏蔽罩和所述电路组件支架均设有位置对应的走线通孔。
优选地，电路组件支架的顶部设置有凸起，所述凸起穿出所述磁屏蔽罩以及所述绝缘支架的中央凸台。
优选地，所述无线电能传输模组还包括电缆，所述电缆装入所述绝缘支架，并与所述电路组件电连接。
优选地，所述电路组件包括补偿电路。
优选地，所述电路组件还包括功率电路或控制电路。
本发明的实施例还提供一种无线电能传输模组的安装方法，其特征在于，包括：
提供一绝缘支架，所述绝缘支架的第一侧具有第一中央空间；
提供一线圈，将所述线圈围绕所述第一中央空间设置；以及
提供一电路组件，将至少部分所述电路组件设置于所述第一中央空间，并将所述电路组件与所述线圈电连接。
优选地，还包括提供一磁屏蔽罩，所述磁屏蔽罩罩盖所述电路组件，屏蔽所述线圈产生的磁场对所述电路组件的影响。
优选地，所述绝缘支架包括环形部以及自所述环形部的内缘向所述第一侧凸起的中央凸台，所述中央凸台具有一容置槽，所述容置槽的开口方向朝向所述绝缘支架的第二侧；
所述线圈分布于所述环形部的第一侧且环绕所述中央凸台，所述磁屏蔽罩和至少部分所述电路组件位于所述容置槽中。
优选地，还包括提供一磁芯组件，所述磁芯组件支撑所述绝缘支架的第二侧。
优选地，所述磁屏蔽罩和所述磁芯组件一体成型。
本发明的无线电能传输模组及其安装方法充分利用线圈中央的留空区域，将电路组件放置于线圈中央处，从而达成结构的小型化，提高空间利用率，大大减小了体积，具有结构紧凑，生产方便等优势。同时，合理解决了电气绝缘问题，并提供磁屏蔽功能，可有效屏蔽线圈产生的磁场对电路组件的影响。此外，具有削弱外壳上所受机械应力对内部组件的影响的优势，可广泛应用于各种无线电能传输场合。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
图1是本发明第一实施例的无线电能传输模组的分解图。
图2是本发明第一实施例的无线电能传输模组的装配图。
图3是本发明第一实施例的无线电能传输模组的A-A方向的剖视图。
图4是本发明第一实施例的无线电能传输模组剖视图的局部示意图。
图5是本发明第一实施例的无线电能传输模组的电路组件的示意图。
图6是本发明第二实施例的无线电能传输模组的结构示意图。
图7是本发明实施例的无线电能传输模组的安装方法的流程图。
附图标记
1 绝缘外壳
2 线圈
3 电缆
4 绝缘支架
5 磁屏蔽罩
6 电路组件
61 补偿电路
62 功率电路
63 控制电路
7 磁性组件
8 绝缘垫
9 底座
10 电路组件支架
11 磁性支架
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。
图1是本发明第一实施例的无线电能传输模组的分解图。图2是本发明第一实施例的无线电能传输模组的装配图。图3是本发明第一实施例的无线电能传输模组A-A方向的剖视图。图4是本发明第一实施例的无线电能传输模组剖视图的局部示意图。图5是本发明第一实施例的无线电能传输模组的电路组件的示意图。如图1至5所示，本实施例的无线电能传输模组，既可以用作无线电能传输中的无线电能发射模组，也可以用作无线电能接收模组。其包括线圈2、绝缘支架4、磁屏蔽罩5、电路组件6以及磁芯组件7。
绝缘支架4的第一侧具有第一中央空间，线圈2围绕所述第一中央空间设置。在一些实施例中，可在绝缘支架4的第一侧设置线圈固定部，线圈固定部围成第一中央空间，线圈2排列于线圈固定部，并围绕所述第一中央空间设置。至少部分电路组件6位于第一中央空间，且电路组件6与线圈2电连接。至少部分电路组件6占据了线圈2所在的水平空间的中央，至少部分电路组件6所在的空间位置是现有技术中的留空区域。绝缘支架4包括环形部以及自环形部的内缘向第一侧凸起的中央凸台，中央凸台具有一容置槽，容置槽的开口方向朝向绝缘支架4的第二侧。其中，环形部可以呈圆环状、方形环状或其它形状。绝缘支架4实现了对线圈2和磁芯组件7的电气隔离，并且绝缘支架4的线圈固定部能够保护线圈固定部内的线圈2不受挤压而变形。线圈2分布于环形部的第一侧且环绕中央凸台，磁屏蔽罩5和至少部分电路组件6位于容置槽中。磁屏蔽罩5罩盖电路组件6，屏蔽线圈2产生的磁场对电路组件6的影响。本发明通过绝缘支架4的形状，将无线电能传输模组的内部空间进行了划分，分隔了线圈2与电路组件6，并且接触绝缘支架4，在线圈2与电路组件6之间进一步设置磁屏蔽罩5来屏蔽线圈2产生的磁场对电路组件6的影响，充分利用了内部空间，既保证了无线电能传输模组整体体积的小型化，又避免了密集空间中线圈2产生的磁场对电路组件6的干扰。
磁芯组件7支撑绝缘支架4的第二侧和磁屏蔽罩5。磁芯组件7包括多个磁片，磁片围绕电路组件6呈环形排列，至少部分电路组件6位于磁芯组件7围成的第二中央空间。磁屏蔽罩5可有效屏蔽线圈2产生的磁场对电路组件6的切割，进而避免电路组件6由于被磁场切割而产生热量。同时，磁芯组件7提供对线圈2在下方的磁屏蔽，改善对下方的漏磁。磁屏蔽罩5与磁芯组件7的组合形成了一个连续的防磁屏障(参见辅助线H-H)，防磁屏障有效地将线圈2和电路组件6进行区隔，屏蔽线圈2产生的磁场对电路组件6的影响。
本实施例中，无线电能传输模组还包括绝缘外壳1和绝缘垫8。绝缘外壳1与绝缘支架4的第一侧之间形成圆环形的第一容置空间，线圈2被封装于第一容置空间中。绝缘垫8与绝缘支架4的第二侧之间形成第二容置空间，磁屏蔽罩5、电路组件6和磁性组件7被封装于第二容置空间中。磁屏蔽罩5为倒扣的杯状结构，配合圆筒形的第二容置空间，以便最大化利用第二容置空间的空间。
本实施例中，无线电能传输模组还包括底座9，底座9支撑绝缘垫8及绝缘支架4的第二侧。绝缘支架4还包括自环形部的外延向第二侧延展的环形支撑侧壁，环形支撑侧壁环绕磁芯组件7，环形支撑侧壁压接底座9。绝缘支架4的上部支撑绝缘外壳1，下部压接底座9，绝缘支架4形成了一体化的支撑结构。
本实施例中，无线电能传输模组还包括电路组件支架10，电路组件支架10设置在磁屏蔽罩5与电路组件6之间，磁屏蔽罩5和电路组件支架10均设有位置对应的走线通孔。可以采用灌胶或螺钉固定的方式将电路组件6固定在电路组件支架10上，在一起与磁屏蔽罩5安装在一起。走线通孔用于线圈2穿过，进而实现线圈2与电路组件6的电连接。
本实施例中，电路组件支架10的顶部设置有凸起，凸起穿出磁屏蔽罩5及绝缘支架4的中央凸台。当有外部机械应力施加至外壳1时，该凸起可有效将力传导至底座9，可有效防止外部机械应力对磁芯和线圈的影响。
本实施例中，无线电能传输模组还包括电缆3，电缆3可通过浇注PVC等方式装入绝缘支架4，并与电路组件6电连接。
本实施例中，电路组件6包括至少一个圆形的电路板，电路板与线圈2所在的平面相互平行，以便最大化利用磁屏蔽罩5内的空间，并且减小电路组件6的厚度，但不以此为限。在一个变形例中，电路组件6也可以设置成多个与线圈2所在的平面相垂直的电路板。电路板上设置有补偿电路61，从而实现补偿电路61与线圈2的集成装配。但在其它实施例中，电路板上还可设置功率电路62或控制电路63，本公开并不以此为限。
本发明充分利用线圈中央空间，将电路组件(可能包括补偿电路的全部或功率电路与控制电路的部分)放置于线圈中央处，从而达成结构的小型化。与此同时，通过绝缘支架实现了线圈与电路组件之间的电气绝缘。此外，通过在线圈和电路组件之间设置磁屏蔽罩，有效解决了电路组件可能被磁力线切割而导致的高损耗、高温问题。
图6是本发明第二实施例的无线电能传输模组的结构示意图。如图6所示，本发明的无线电能传输模组的第二种实施例大致与第一种实施例相似，区别在于第二种实施例中磁屏蔽罩5和磁芯组件7一体化形成了磁性支架11。参考第一种实施例可知，磁性支架11设置在线圈2与电路组件6之间，形成了一个连续的防磁屏障(参见辅助线H-H)，防磁屏障有效地将线圈2和电路组件6进行区隔，屏蔽线圈2产生的磁场对电路组件6的影响。并且，磁性支架11上部支撑了触绝缘支架4，下部压接了绝缘垫8，形成了一体化的支撑效果，配合绝缘支架4进一步增强了无线电能传输模组中内部部件的强度，削弱了外部机械应力对内部组件的影响，也避免了第一种实施例中内部部件滑动的风险，更有助于无线电能传输模组安装的简便。其它技术特征如前所述，此处不再赘述。
本发明的无线电能传输模组结构紧凑，生产方便。同时，合理解决了电气绝缘，并提供磁屏蔽功能，可有效屏蔽线圈产生的磁场对电路组件的影响。此外，具有削弱外壳所受机械应力对内部组件的影响的优势，可广泛应用于各种无线电能传输场合。
图7是本发明实施例的无线电能传输模组的安装方法的流程图。结合图1和图7所示，本实施例提供了一种无线电能传输模组的安装方法，主要包括以下步骤：
S101、提供一绝缘支架4，绝缘支架4的第一侧具有第一中央空间。
S102、提供一线圈2，将线圈2围绕所述第一中央空间设置。以及
S103、提供一电路组件6，将至少部分电路组件6设置于第一中央空间，并将电路组件6与线圈2电连接。
在一个优选例中，本发明的安装方法还包括提供一磁屏蔽罩5，磁屏蔽罩5罩盖电路组件6，屏蔽线圈2产生的磁场对电路组件6的影响。
在一个优选例中，本发明的安装方法还包括提供一电缆3，电缆3装入绝缘支架4，并与所述电路组件6电连接。
在一个优选例中，本发明的安装方法还包括注塑绝缘外壳1，绝缘外壳1配合绝缘支架4将线圈2密封。
在一个优选例中，本发明的安装方法还包括提供一磁芯组件7、一绝缘垫8和一底座9，磁芯组件7支撑绝缘支架4的第二侧。绝缘垫8与绝缘支架4的第二侧之间形成第二容置空间，磁屏蔽罩5、电路组件6和磁性组件7被封装于第二容置空间中。底座9支撑绝缘垫8及绝缘支架4的第二侧。绝缘支架4还包括自环形部的外延向第二侧延展的环形支撑侧壁，环形支撑侧壁环绕磁芯组件7，环形支撑侧壁压接底座9。
在一个优选例中，磁屏蔽罩5和磁芯组件7一体成型。
综上，本发明的无线电能传输模组及其安装方法充分利用线圈中央的留空区域，将电路组件放置于线圈中央处，从而达成结构的小型化，提高空间利用率，大大减小了体积。同时，通过合理设置绝缘支架结构，使结构紧凑，安装方便，并有效解决电气绝缘问题。此外，通过在线圈和电路之间设置磁屏蔽罩，可有效屏蔽线圈产生的磁场对电路组件的影响。最后，通过设置具有防压作用的机械结构，有效削弱外壳上所受机械应力对内部组件的影响，可广泛应用于各种无线电能传输场合。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (17)

1.一种无线电能传输模组，其特征在于，包括：
绝缘支架，所述绝缘支架的第一侧具有第一中央空间；
线圈，所述线圈围绕所述第一中央空间设置；
电路组件，至少部分所述电路组件位于所述第一中央空间，且所述电路组件与所述线圈电连接；以及
磁屏蔽罩，所述磁屏蔽罩罩盖所述电路组件，屏蔽所述线圈产生的磁场对所述电路组件的影响。
2.根据权利要求1所述的无线电能传输模组，其特征在于，所述绝缘支架包括环形部以及自所述环形部的内缘向所述第一侧凸起的中央凸台，所述中央凸台具有一容置槽，所述容置槽的开口方向朝向所述绝缘支架的第二侧；
所述线圈分布于所述环形部的第一侧且环绕所述中央凸台，所述磁屏蔽罩和至少部分所述电路组件位于所述容置槽中。
3.根据权利要求2所述的无线电能传输模组，其特征在于，所述无线电能传输模组还包括磁芯组件，所述磁芯组件支撑所述绝缘支架的第二侧。
4.根据权利要求3所述的无线电能传输模组，其特征在于，所述磁屏蔽罩和所述磁芯组件一体成型。
5.根据权利要求3所述的无线电能传输模组，其特征在于，所述磁芯组件包括多个磁片，所述磁片围绕所述电路组件呈环形排列，至少部分所述电路组件位于所述磁芯组件围成的第二中央空间。
6.根据权利要求3所述的无线电能传输模组，其特征在于，所述无线电能传输模组还包括绝缘外壳和绝缘垫；
所述绝缘外壳与所述绝缘支架的第一侧之间形成第一容置空间，所述线圈被封装于所述第一容置空间中；
所述绝缘垫与所述绝缘支架的第二侧之间形成第二容置空间，所述磁屏蔽罩、电路组件和磁性组件被封装于所述第二容置空间中。
7.根据权利要求6所述的无线电能传输模组，其特征在于，所述无线电能传输模组还包括底座，所述底座支撑所述绝缘垫及所述绝缘支架的第二侧。
8.根据权利要求7所述的无线电能传输模组，其特征在于，所述绝缘支架还包括自所述环形部的外延向第二侧延展的环形支撑侧壁，所述环形支撑侧壁环绕所述磁芯组件，所述环形支撑侧壁压接所述底座。
9.根据权利要求1所述的无线电能传输模组，其特征在于，所述无线电能传输模组还包括电路组件支架，所述电路组件支架设置在所述磁屏蔽罩与电路组件之间，所述磁屏蔽罩和所述电路组件支架均设有位置对应的走线通孔。
10.根据权利要求9所述的无线电能传输模组，其特征在于，电路组件支架的顶部设置有凸起，所述凸起穿出所述磁屏蔽罩以及所述绝缘支架的中央凸台。
11.根据权利要求1所述的无线电能传输模组，其特征在于，所述无线电能传输模组还包括电缆，所述电缆装入所述绝缘支架，并与所述电路组件电连接。
12.根据权利要求1所述的无线电能传输模组，其特征在于，所述电路组件包括补偿电路。
13.根据权利要求12所述的无线电能传输模组，其特征在于，所述电路组件还包括功率电路或控制电路。
14.一种无线电能传输模组的安装方法，其特征在于，包括：
提供一绝缘支架，所述绝缘支架的第一侧具有第一中央空间；
提供一线圈，将所述线圈围绕所述第一中央空间设置；
提供一电路组件，将至少部分所述电路组件设置于所述第一中央空间，并将所述电路组件与所述线圈电连接；以及
提供一磁屏蔽罩，所述磁屏蔽罩罩盖所述电路组件，屏蔽所述线圈产生的磁场对所述电路组件的影响。
15.根据权利要求14所述的无线电能传输模组的安装方法，其特征在于，所述绝缘支架包括环形部以及自所述环形部的内缘向所述第一侧凸起的中央凸台，所述中央凸台具有一容置槽，所述容置槽的开口方向朝向所述绝缘支架的第二侧；
所述线圈分布于所述环形部的第一侧且环绕所述中央凸台，所述磁屏蔽罩和至少部分所述电路组件位于所述容置槽中。
16.根据权利要求14所述的无线电能传输模组的安装方法，其特征在于，还包括提供一磁芯组件，所述磁芯组件支撑所述绝缘支架的第二侧。
17.根据权利要求16所述的无线电能传输模组的安装方法，其特征在于，所述磁屏蔽罩和所述磁芯组件一体成型。
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