CN112601426A - 一种集中散热的桌面嵌入式无线充电器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了无线充电技术领域中的一种集中散热的桌面嵌入式无线充电器，包括嵌入桌面内的壳体和位于壳体内的电路板和无线充电模块，电路板与无线充电模块连接，且电路板与桌面内的电源电连接，无线充电模块包括充电线圈及位于充电线圈上下两侧的上封装板和下封装板，上封装板的下表面设有用于容纳充电线圈的集中槽，上封装板的上表面设有上散热通道，上散热通道为辐射状的弧形通道，通过弧形通道的空气对流实现充电线圈热量的流通及散发，增加了无线充电器的散热效率。

Description

一种集中散热的桌面嵌入式无线充电器

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域，具体的说，是涉及一种集中散热的桌面嵌入式无线充电器。

背景技术

无线充电技术（英文：Wireless charging technology；Wireless chargetechnology）被广泛的应用于各行各业，无线充电器便是日常生活中常见的充电设备。无线充电器利用电磁感应的原理，通过初级和次级线圈之间的电磁感应来产生电流，从而实现能量在空间范围内的传递，使得充电器与用电装置之间以磁场传送能量，进而实现无接触式传播。

无线充电器较多的应用在车载、移动等各种充电设备中，现在无线充电器还可以安装于桌面上，其可以应用于在家居、办公场所、餐馆、酒吧、网咖等场所，这些场合的桌面式充电设备以嵌入桌面的形式得到应用。但是由于桌面嵌入式的无线充电器属于高产热产品，尤其是充电线圈对应的位置，其热量容易堆集。而桌面嵌入式的无线充电器无法移动，其散热空间有限，线圈位置的热量明显较高，影响了充电线圈甚至充电器的使用。

现有的桌面式无线充电器不能适应现在大功率电量传输的需求，该缺陷急需得到解决。

发明内容

为了克服现有的技术的不足，本发明提供一种集中散热的桌面嵌入式无线充电器。

本发明技术方案如下所述：

一种集中散热的桌面嵌入式无线充电器，包括壳体和位于所述壳体内的电路板和无线充电模块，所述壳体嵌入桌面内，所述电路板与所述无线充电模块连接，且所述电路板与所述桌面内的电源电连接，其特征在于，所述无线充电模块包括充电线圈及位于所述充电线圈上下两侧的上封装板和下封装板：

所述上封装板的下表面设有用于容纳所述充电线圈的集中槽，所述上封装板的上表面设有上散热通道，所述上散热通道为辐射状的弧形通道，通过弧形通道的空气对流实现所述充电线圈热量的流通及散发。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述上散热通道上设有上下贯穿的通孔，所述上散热通道通过所述通孔与所述集中槽连通。

进一步的，所述通孔位于与所述集中槽位置对应的区域内。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述上封装板为中部设有圆孔的圆环状，所述上散热通道的内端延伸至所述圆孔的外围，所述上散热通道的外端贯穿至所述上封装板的外围边缘。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述下封装板的上表面设有下散热通道，所述下散热通道为辐射状的弧形通道。

进一步的，所述上散热通道和所述下散热通道均为内窄外宽的凹槽。

进一步的，所述上散热通道和所述下散热通道的弧形旋转方向相同，且所述上散热通道的条数为所述下散热通道条数的整数倍。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述下散热通道的内侧端部相互连通，外侧端部位于所述下封装板的边缘内部。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述充电线圈包括内层线圈和外层线圈，所述外层线圈围绕于所述内层线圈的外围，所述内层线圈的外端接口位于所述外层线圈两个接口之间，所述内层线圈的内端接口直接与所述电路板连接，所述内层线圈的外端接口和所述外层线圈的两个接口均通过接线部与所述电路板连接。

进一步的，所述接线部包括接线固定部和接线活动部：

所述内层线圈的两个接口和所述外层线圈的两个接口均固定在所述接线固定部上；

所述接线活动部包括活动底座和活动拨杆，所述活动拨杆绕活动轴转动，所述活动底座上设有第一触点和第二触点，所述第一触点和所述第二触点之间设有间隙，所述第二触点的宽度不小于所述内层线圈的外端接口和与其临近的所述外层线圈接口之间的距离。

根据上述方案的本发明，其有益效果在于，本发明通过将充电线圈封装于上下两个封装板之间，并通过上封装板上特定形状的散热通道对充电线圈的热量进行导向，使得热量能够尽快的向四周流动，使得无线充电器得到快速散热；本发明中上封装板和下封装板可以一次成型制作，不会增加产品生产的成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的分解图；

图3为电路板背面结构示意图；

图4为一实施例中无线充电模块与电路板的结构示意图；

图5为另一实施例中无线充电模块与电路板的结构示意图；

图6为本发明触点接触实施例的示意图；

图7为充电线圈的示意图；

图8为两层充电线圈连线的示意图；

图9为充电线圈接头的连线示意图；

图10为仅内层线圈连线的示意图；

图11为两层充电线圈连线的示意图；

图12为上封装板上侧的示意图；

图13为散热孔的尺寸标注图；

图14为上封装板下侧的示意图；

图15为上封装板的侧面剖视图；

图16为下封装板上侧的示意图；

图17为下散热通道的尺寸标注图。

在图中，10-壳体；101-上壳；102-下壳；1021-穿孔；11-开关键；12-调节键；13-定位标识；

20-卡固件；21-第一螺纹部；22-第二螺纹部；

31-导线；32-外接接口；

40-电路板；401-开关元器件；402-调节元器件；403-第一支撑板；404-第二支撑板；405-第一调节弹圈；406-第二调节弹圈；41-开关元件；42-调节元件；43-开关处理组件；44-调节处理组件；

51-充电线圈；501-内层线圈；502-外层线圈；503-接线固定部；504-接线活动部；5041-活动底座；5042-活动拨杆；5043-活动轴；5044-第一触点；5045-第二触点；52-上封装板；521-上散热通道；522-集中槽；523-通孔；53-下封装板；531-下散热通道。

具体实施方式

下面结合附图以及实施方式对本发明进行进一步的描述：

如图1至图17所示，本发明提供一种集中散热的桌面嵌入式无线充电器，包括壳体10和位于壳体10内的电路板40和无线充电模块。其中壳体10嵌入桌面内，实现电子设备放置于桌面时可以进行充电，节省了空间；电路板40与无线充电模块连接，且电路板40与桌面内的电源电连接，通过无线充电模块，实现了放置于桌面上的电子设备的无线充电功能。

根据具体需要，可以设计壳体10外圈内嵌于桌面的孔洞内，使得桌面更加整洁；还可以设计使得壳体10的上端稍凸出于桌面表面，便于电子设备的拿取和摆放。

如图1至图6所示，本发明中的壳体10呈椭圆形，电路板40为与壳体10的形状相适应的扁长状，充电模组位于电路板40的中部。通过椭圆状的设计，可以使得在安装该无线充电器的时候对准桌面孔洞的方向，避免造成控制按键方向的不确定性，同时使得产品表面更加美观，产品表面的控制键的设计布局更加合理。

如图1、图2、图6所示，本发明的壳体10包括上壳101和下壳102，电路板40和充电模组位于上壳101和下壳102围成的空间内。上壳101和下壳102可以通过螺栓固定连接，还可以卡接、粘接、焊接等方式进行固定，本发明不对此进行限定。

壳体10的下端设有卡固件20，壳体10通过卡固件20固定于桌面内。具体的，卡固件20的上端设有第一螺纹部21，卡固件20通过第一螺纹部21与壳体10螺旋连接；卡固件20的下端设有第二螺纹部22，卡固件20通过第二螺纹部22螺旋固定于桌面内的供电设备上。在安装时，将第二螺纹部22与供电设备的活动连接端螺旋连接，将第一螺纹部21与壳体10连接，后将供电设备的连接端、卡固件20连同壳体10一同卡接在桌面内。

优选的，卡固件20为六角螺母，在对壳体10进行固定式可以方便进行施力，使得产品安装更加方便，同时壳体10安装于桌面后，还可以通过六角螺母进行限位。

在图1、图2所示的实施例中，电路板40的下侧通过导线31与外接接口32连接，电路板40依次通过导线31、外接接口32与电源电连接。优选的，壳体10的下表面设有穿孔1021，导线31和外接接口32通过穿孔1021后与电源连接。

在图6所示的实施例中，电路板40的下侧设有接触触点，电源的触脚穿过壳体10与接触触点接触。优选的，壳体10的下表面设有穿孔1021，电源的触脚穿过穿孔1021后与电源连接。

上壳101的表面设有开关键11、调节键12及定位标识13，通过开关键11实现充电功能的开启和关闭，通过调节键12实现充电功率的调节，通过定位标识13可以方便确认无线充电器的线圈所在位置，同时定位标识13还可以起到防滑的作用。本实施例中，定位标识13位于上壳101的椭圆的中心位置，开关键11和调节键12分别位于椭圆的两个焦点处，使得操作键的设计更加美观和便于操作。

如图3至图5所示，电路板40上设有与开关键11对应的开关元件41，开关元件41包括位于电路板40上表面的开关元器件401和位于电路板40下表面的开关处理组件43（即实现开关功能的处理电路），开关处理组件43与开关元器件401电连接。电路板40上设有与调节键12对应的调节元件42，调节元件42包括位于电路板40上表面的调节元器件402和位于电路板40下表面的调节处理组件44（即实现调节功能的处理电路），调节处理组件44与调节元器件402电连接。

上述的开关键11和调节键12可以为机械按钮，也可以为触屏按钮。

如图4所示，若开关键11和调节键12为触屏按钮，开关元器件401和调节元器件402为对应的触摸模组，触摸模组直接固定于电路板40上。

如图5所示，若开关键11和调节键12为机械按钮，则开关元器件401和调节元器件402为对应的按钮模组。为了保证按钮模组的使用寿命，在图5所示的实施例中，电路板40上设有第一支撑板403和第二支撑板404，开关元器件401通过第一支撑板403设于电路板40上，调节元器件402通过第二支撑板404设于电路板40上。为了增加产品的使用性能，增加使用者的体验感，在第一支撑板403上设置第一调节弹圈405，开关元器件401套在第一调节弹圈405的内部，第二支撑板404上设置第二调节弹圈406，调节元器件402套在第二调节弹圈406的内部，分别通过第一调节弹圈405和第二调节弹圈406对机械按钮进行回弹，增加了用户的体验感。

如图7至图11所示，本发明配备了无线充电功率调节的装置，与调节键12相匹配以便适应不同的充电需求。本发明中的充电线圈51包括内层线圈501和外层线圈502，外层线圈502围绕于内层线圈501的外围，在无需大功率充电时，仅将内层线圈501接入电路板40的充电电路中即可，在需要进行大功率充电时，将内层线圈501与外层线圈502相串联，即可实现线圈匝数的增加，进而调节充电效率。

如图7和图8所示，本发明的内层线圈501带有两个接口，即内端接口P1和外端接口P2，外层线圈502带有两个接口，即内端接口P3和外端接口P4。为了便于内层线圈501与外层线圈502的串联，本发明设计内层线圈501的外端接口P2位于外层线圈502两个接口（内端接口P3和外端接口P4）之间，内层线圈501的内端接口P1直接与电路板40连接，在仅接通内层线圈501时，将内层线圈501的外端接口P2接入电路即可，在需要同时接通内层线圈501和外层线圈502时，将内层线圈501的外端接口P2与外层线圈502的内端接口P3连通，并将外层线圈502的外端接口P4计入电路即可。

如图7、图9所示，内层线圈501的外端接口和外层线圈502的两个接口均通过接线部与电路板40连接。具体的，接线部包括接线固定部503和接线活动部504：内层线圈501的两个接口和外层线圈502的两个接口均固定在接线固定部503上，为各个接口提供支撑基础；接线活动部504活动的连接于内层线圈501的外端接口P2、外层线圈502的内端接口P3、外层线圈502的外端接口P4。优选的，本实施例中接线固定部503位于各个接口的上侧，接线活动部504位于各个接口的下侧。

本实施例中，接线活动部504包括活动底座5041和活动拨杆5042，活动拨杆5042绕活动轴5043转动，通过调节键12调节活动拨杆5042的发现，进而实现活动底座5041对于不同接口的通断调节。调节键12、调节元件42对于活动拨杆5042的调节方式可有多种选择，例如电磁控制、推杆控制等，技术人员可以根据具体的设计进行不同的选择，此处不再进行详述。

活动底座5041上设有第一触点5044和第二触点5045：第一触点5044和第二触点5045之间设有间隙，该间隙大于外层线圈502的内端接口P3的宽度；第二触点5045的宽度大于第一触点5044的宽度，并且第一触点5044通过导线31与电路板40上的充电线路电性连接。在实现不同接口的选择性接通中，通过调节第一触点5044和第二触点5045的位置，使其分别接触不同的接口即可。

优选的，第二触点5045的宽度不小于内层线圈501的外端接口和与其临近的外层线圈502接口之间的距离，使得需要将内层线圈501与外层线圈502接通是，调节第二触点5045使其同时接触内层线圈501的外端接口P2、外层线圈502的内端接口P3即可。

如图10所示，在正常状态下，内层线圈501的内端接口P1常连于电路板40上，第二触点5045处于悬空状态，第一触点5044与内层线圈501的外端接口P2接触，并且第一触点5044通过导线31与电路板40连接。此时，充电线圈51的回路为：电路板40-内层线圈501的内端接口P1-内层线圈501-内层线圈501的外端接口P2-电路板40，进而通过该回路实现充电功能。这时仅通过内层线圈501实现充电功能，充电功率相对较小。

如图11所示，在调节键12作用下，接线活动部504转动，内层线圈501的内端接口P1常连于电路板40上，第二触点5045同时连接内层线圈501的外端接口P2和外层线圈502的内端接口P3，第一触点5044与外层线圈502的外端接口P4接触，并且第一触点5044通过导线31与电路板40连接。此时，充电线圈51的回路为：电路板40-内层线圈501的内端接口P1-内层线圈501-内层线圈501的外端接口P2-外层线圈502的内端接口P3-外层线圈502-外层线圈502的外端接口P4-电路板40，进而通过该回路实现充电功能。这时同时通过内层线圈501和外层线圈502的串联实现充电功能，充电功率相对较大。

如图2至图5、图12至图17所示，在通过无线充电模块对外界电子设备进行无线充电时，无线充电模块会产生较多的热量，尤其在电子设备内的接收线圈与无线充电模块位置偏移量较大的时候，两者之间的耦合度较低，会进一步增加无线充电模块和电子设备的产热量。为了有针对性的对无线充电模块进行散热，本发明提供的一种集中散热的桌面嵌入式无线充电器设置有充电线圈51对应的散热结构。

传统的无线充电模块均裸露于空气中，虽然整个散热面积较大，但是由于其空气不流通，大多数热量仍旧聚集在无线充电模块的位置，导致该位置的热量聚集。本发明通过空气通道的设计，使得空气能够进行聚集并随着通道流通分散出去，达到很好的散热效果。具体的，无线充电模块包括充电线圈51及位于充电线圈51上下两侧的上封装板52和下封装板53，分别通过上封装板52和下封装板53对充电线圈51进行散热。并且本发明中，通过在上封装板52上设置对应的散热通路，使得整个无线充电模块形成热空气的流通通道，进而实现散热目的。

在本发明中，上封装板52的下表面设有用于容纳充电线圈51的集中槽522，其上表面设有上散热通道521，上散热通道521与外部空间形成空气流通的通道，增强散热。本发明中的集中槽522不仅起到容纳充电线圈51的目的，可以减少产品占用的空间，还可以对充电线圈51产生的热量进行聚集并散发出去，增加了热量对流的流速，保证散热效果；上散热通道521与外部空间形成空气流通的通道，增强散热目的。

上封装板52为中部设有圆孔的圆环形板状结构，其与充电线圈51的形状相互配合，既不影响充电线圈51的磁场，同时还能对充电线圈51中部的热量进行导向和散发。上散热通道521内端延伸至圆孔的外围，上散热通道521的外端贯穿至上封装板52的外围边缘，使得热量可以传递到上封装板52的四周。

为了增加集中槽522与上散热通道521的热量传递能力，上散热通道521上设有上下贯穿的通孔523，上散热通道521通过通孔523与集中槽522连通，集中槽522内的热量能够通过通孔523传递至上散热通道521内，并经由上散热通道521的流通能力实现强力散热效果。

作为一个优选方案，通孔523位于与集中槽522位置对应的区域内，即通孔523下侧穿过的位置均位于集中槽522内，这样使得集中槽522内聚集的热量能够全部可以从通孔523中传递至上散热通道521，并经由上散热通道521得到散发。

作为一个优选方案，上散热通道521的内侧端部与集中槽522的内圈位置平齐，或上散热通道521的内侧端部位于集中槽522的内圈内侧，使得上散热通道521围成的区域与集中槽522的区域位置对应。

作为一个优选方案，上散热通道521为内窄外宽的凹槽，使得带有热量的空气随着上散热通道521向周围散发时，通过第一上散热通道521宽度的增加，进一步增加空气流动的速度，进而实现热量的快速散发。

优选的，上封装板52上还开设有接线通道（图中未示出，下同），接线通道用于将集中槽522的侧面与外界连通，使得内层线圈501的外端接口P2、外层线圈502的内端接口P3、外层线圈502的外端接口P4可以穿线出来进行接线，充分减少上封装板52与下封装板53之间走线占用的纵向空间。

如图16、图17所示，在另一个优选实施例中，下封装板53的上表面设有下散热通道531。下散热通道531与上散热通道521均为辐射状的弧形通道，通过弧形通道的空气对流实现充电线圈51热量的流通及散发。另外，由于弧形的通道增加的空气流通的顺畅性，增加流动速度。

在本发明中下散热通道531与上散热通道521的弧形旋转方向相同，且上散热通道521的条数为下散热通道531条数的整数倍。并且在进行上封装板52和下封装板53的固定时，每一条下散热通道531均可以与其中一条上散热通道521的位置上下对应，使得下散热通道531和上散热通道521上下重合形成相互连通的通道，通过下散热通道531对热量空气进行导流，增加两者的相互对流作用，加速散热。

优选的，上散热通道521的数量为10-14条，本发明优选为12条。与之对应的，下散热通道531选定为6条或12条。在一个具体实施例中，上散热通道521的数量与下散热通道531的数量相等，使得下散热通道531能够与上散热通道521一一对应。

如图16所示，下封装板53为圆形平板，下散热通道531位于该圆形平板的上表面。该下封装板53可以采用隔磁板，并在隔磁板上设置下散热通道531，使其既不影响无线充电模块的隔磁效果，还能起到充分的散热目的。

本发明中的下散热通道531的内侧端部相互连通，外侧端部位于下封装板53的边缘内部，使得每一条下散热通道531的外端不会贯穿至下封装板53的外围，减少热量向外围散发时影响电路板40的散热性能。

如图13、图17所示，第一上散热通道521的内端部呈圆弧状，其圆弧顶端的半径为Rc’，下散热通道531的外端部也呈圆弧状，其圆弧顶端的半径为Rc。优选的Rc>Rc’。

在上封装板52中，同一条上散热通道521中，所有通孔523的轨迹构成以同一点为圆心O1的圆弧形，且相邻两个通孔523的圆心角α取值10°-15°。本实施例中，同一上散热通道521中相邻两个通孔523对应的圆心角α=12°。

在下封装板53中，下散热通道531的内外两侧边均为圆弧形，其内侧边对应的圆心为Oa，其半径为Ra，其外侧边对应的圆心为Ob，其半径为Rb。所有的下散热通道531环绕形成整体，使得所有下散热通道531的内侧边对应圆心Oa形成以下封装板53中心O为圆心、Rin为半径的圆形轨迹；所有的下散热通道531环绕形成整体，使得所有下散热通道531的外侧边对应圆心Ob形成以下封装板53中心O为圆心、Rout为半径的圆形轨迹。

上封装板52中，上散热通道521内外两侧边的形状及对应轨迹与下散热通道531的相应轨迹一致，此处不再详述。

在下封装板53中，每条下散热通道531的内侧边缘形成以下封装板53中心O为圆心、Ro为半径的圆形轨迹。且其中一条下散热通道531内侧边的内端边缘与其内侧另一条下散热通道531外侧边的内端边缘连接并形成尖角，其外侧边的内端边缘与其外侧第三条下散热通道531内侧边的内端边缘连接并形成尖角。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

上面结合附图对本发明专利进行了示例性的描述，显然本发明专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种集中散热的桌面嵌入式无线充电器，包括壳体和位于所述壳体内的电路板和无线充电模块，所述壳体嵌入桌面内，所述电路板与所述无线充电模块连接，且所述电路板与所述桌面内的电源电连接，其特征在于，所述无线充电模块包括充电线圈及位于所述充电线圈上下两侧的上封装板和下封装板：

所述上封装板的下表面设有用于容纳所述充电线圈的集中槽，所述上封装板的上表面设有上散热通道，所述上散热通道为辐射状的弧形通道，通过弧形通道的空气对流实现所述充电线圈热量的流通及散发。

2.根据权利要求1所述的集中散热的桌面嵌入式无线充电器，其特征在于，所述上散热通道上设有上下贯穿的通孔，所述上散热通道通过所述通孔与所述集中槽连通。

3.根据权利要求2所述的集中散热的桌面嵌入式无线充电器，其特征在于，所述通孔位于与所述集中槽位置对应的区域内。

4.根据权利要求1所述的集中散热的桌面嵌入式无线充电器，其特征在于，所述上封装板为中部设有圆孔的圆环状，所述上散热通道的内端延伸至所述圆孔的外围，所述上散热通道的外端贯穿至所述上封装板的外围边缘。

5.根据权利要求1所述的集中散热的桌面嵌入式无线充电器，其特征在于，所述下封装板的上表面设有下散热通道，所述下散热通道为辐射状的弧形通道。

6.根据权利要求5所述的集中散热的桌面嵌入式无线充电器，其特征在于，所述上散热通道和所述下散热通道均为内窄外宽的凹槽。

7.根据权利要求5所述的集中散热的桌面嵌入式无线充电器，其特征在于，所述上散热通道和所述下散热通道的弧形旋转方向相同，且所述上散热通道的条数为所述下散热通道条数的整数倍。

8.根据权利要求1所述的集中散热的桌面嵌入式无线充电器，其特征在于，所述下散热通道的内侧端部相互连通，外侧端部位于所述下封装板的边缘内部。

9.根据权利要求1所述的集中散热的桌面嵌入式无线充电器，其特征在于，所述充电线圈包括内层线圈和外层线圈，所述外层线圈围绕于所述内层线圈的外围，所述内层线圈的外端接口位于所述外层线圈两个接口之间，所述内层线圈的内端接口直接与所述电路板连接，所述内层线圈的外端接口和所述外层线圈的两个接口均通过接线部与所述电路板连接。

10.根据权利要求9所述的集中散热的桌面嵌入式无线充电器，其特征在于，所述接线部包括接线固定部和接线活动部：

所述内层线圈的两个接口和所述外层线圈的两个接口均固定在所述接线固定部上；

所述接线活动部包括活动底座和活动拨杆，所述活动拨杆绕活动轴转动，所述活动底座上设有第一触点和第二触点，所述第一触点和所述第二触点之间设有间隙，所述第二触点的宽度不小于所述内层线圈的外端接口和与其临近的所述外层线圈接口之间的距离。

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