CN113452160B - 一种终端设备及无线充电组件 - Google Patents

Abstract

本申请的实施例提供一种终端设备及无线充电组件，涉及电子技术领域，在使用两种不同频率的线圈时，能够保证两者的充电效率。终端设备，包括显示屏和壳体；以及设置于显示屏和壳体之间的中框，中框朝向所述壳体的一侧设置有充电装置，充电装置包括无线充电组件；无线充电组件，包括：第一线圈、第二线圈；其中第二线圈与第一线圈之间设置有第一磁材；第二线圈在远离所述第一线圈一侧设置有第二磁材。

Description

一种终端设备及无线充电组件

技术领域

本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种终端设备及无线充电组件。

背景技术

目前，智能手机、智能手表、手环等很多消费终端设备都具备近场通讯(nearfield communication，NFC)功能，用于移动支付、电子票务、门禁、移动身份识别、防伪等应用。未来，会有更多的消费终端设备配备NFC通讯功能。Qi(无线充电联盟(wireless powerconsortium，WPC)标识)无线充电已经成为很多手机的标配，其中Qi无线充电功能主要包括：将手机作为接收端给手机进行Qi无线充电、以及将手机作为发射端进行Qi无线反充给其他手机或设备无线充电。

通常，手机中实现Qi无线充电的Qi线圈与实现NFC通信的NFC线圈为分离设置的组件，两者做成两个独立组件安装在手机的壳体。Qi线圈用于Qi无线充电功率传输，NFC线圈用于NFC近场通讯(例如读卡或支付等)。然而，因为Qi无线充电的工作频率较低(工作于110～148.5kHz频率)，对无线充电耦合系数的要求较高，因此给接收端尺寸较小的穿戴类设备充电，会造成充电效率低，充电功率小，充电偏移特性差等缺点，用户体验非常不好。如果能利用手机中已有的NFC通讯模块(包括NFC芯片、外围电路、NFC线圈，工作于13.56MHz较高频率)实现手机对手表、手环、无线耳机等穿戴类产品的NFC反向无线充电，与Qi无线充电并存，将具有非常大的实际商业价值。但是，现有产品均不涉及NFC无线充电功能。如果直接将NFC线圈用于NFC无线充电，受限于NFC线圈的尺寸较小，并且Qi线圈与NFC线圈作为两个独立的组件设置于壳体的不同位置，并不能兼顾使用Qi线圈或使用NFC线圈进行无线充电时均能对准被充电设备，因此存在难于对准被充电设备造成充电效率较低的问题。此外，由于Qi线圈以及NFC线圈是独立的组件，会占用较大的手机背板面积，如果提高NFC线圈的尺寸，则会有增大NFC线圈的磁材，以调高磁场耦合以及对金属的磁场屏蔽的需求，并且NFC线圈的磁材可能会覆盖摄像头区域或者屏蔽手机通讯天线。

在另一种方案中，将NFC线圈以及Qi线圈集成在同一个组件中，该组件的层叠关系依次包括位于顶层的NFC线圈、位于中间层的Qi线圈以及位于底层的Qi线圈的磁材。通常，Qi线圈用于大功率Qi无线充电，NFC线圈只用于NFC通讯，没有NFC无线充电功能。NFC通讯时，因为工作时间短(只有几十毫秒)，效率偏低或瞬态损耗稍大对手机温度和电池电量消耗几乎没有影响，而且为了通讯兼容不同NFC标准，不要求NFC线圈有很高的Q值，因此可以实现Qi无线充电和NFC通讯的集成。但是，低Q值不满足NFC无线充电对高效率高传输功率的要求。如果使用NFC线圈实现NFC无线充电功能，由于NFC线圈、Qi线圈以及Qi线圈的磁材的层叠关系，当三者的中心位置重叠或近似重叠时，可以很好的利用手机的中心位置，实现对准被充电设备。此外，也能解决占用手机背板面积的问题。但是，由于NFC线圈以及Qi线圈工作时共用Qi线圈的磁材(通常为低频磁材)。在Qi无线充电的工作频率下，低频磁材损耗系数u”相对较低(通常u”<30)，适合于高效率的低频无线充电。但该低频磁材在13.56MHz的高频磁场下，损耗系数u”将在250左右，会导致NFC线圈的Q值非常低，从而产生很大的磁场损耗，不利于高效率的NFC无线充电。另外，由于Qi线圈和NFC线圈的截面位于同一平面且共用同一低频磁材，因此这两个线圈之间耦合系数k很大。在NFC线圈进行无线充电时，NFC线圈还会与Qi线圈产生耦合，Qi线圈和Qi电路形成高频磁场中的短路环，因此会产生NFC线圈与Qi线圈之间的有功功率和无功功率的交换，形成很大的功率损耗，造成NFC充电效率低下。

发明内容

本申请实施例提供一种终端设备及无线充电组件，终端设备在使用两种不同频率的线圈时，能够保证两者的充电效率。

为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：

第一方面，提供一种终端设备，包括显示屏和壳体；以及设置于显示屏和壳体之间的中框，中框朝向壳体的一侧设置有充电装置，充电装置包括无线充电组件；无线充电组件，包括：第一线圈、第二线圈；其中第二线圈与第一线圈之间设置有第一磁材；第二线圈在远离第一线圈一侧设置有第二磁材；其中，第一线圈用于将第一充电电流转换为第一频率的磁场；第二线圈用于将第二充电电流转换为第二频率的磁场；第一磁材用于屏蔽第一频率的磁场，并增强第一频率的磁场在第一线圈范围内的磁通量；第二磁材用于屏蔽第二频率的磁场，并增强第二频率的磁场在第二线圈范围内的磁通量；其中第一频率大于所述第二频率，第一磁材对第一频率的磁场的损耗系数小于第一阈值，第二磁材对第二频率的磁场的损耗系数小于第二阈值。在上述方案中，在使用第一线圈通过第一频率对终端设备无线充电时，高频磁场使得终端设备的接收电路以第一频率处于较好的功率接收状态，高频磁场的磁力线通过时损耗系数较小的第一磁材损耗较低，由于第一磁材的收拢作用可以将磁力线聚集在第一线圈的范围内增加第一频率的磁场在第一线圈范围内的磁通量；通过第一磁材的隔离，可以降低第一线圈和第二线圈的之间的耦合影响，使得第一线圈与第二线圈之间的功率交换大大降低，提高了使用第一线圈对终端设备进行无线充电的效率；在使用第二线圈通过第二频率对终端设备无线充电时，低频磁场使得终端设备的接收电路以第二频率处于较好的功率接收状态，低频磁场的磁力线通过时损耗系数较小的第二磁材损耗较低，由于第二磁材的收拢作用可以将磁力线聚集在第二线圈的范围内增加第二频率的磁场在第二线圈范围内的磁通量，此外，第一磁材为对高频磁场损失系数较低的磁材，磁导率较低，对第二频率的低频磁场的屏蔽效果有限，因此对使用第二线圈对终端设备进行无线充电的效率影响有限。

在一种可能的实现方式中，为了兼顾使用Qi线圈或使用NFC线圈进行无线充电时均能对准被充电设备，垂直于第一线圈、第二线圈、第一磁材以及第二磁材的中心轴线两两之间的距离小于误差距离。即垂直于第一线圈、第二线圈、第一磁材以及第二磁材的中心轴线两两之间对齐或者近似对齐。理解为通过第一线圈、第二线圈、第一磁材以及第二磁材的中心轴线近似重合，例如中心轴线对齐时，四条中心轴线重合(即四条中心轴线两两之间的距离为零)，或者四条中心轴线两两之间的距离小于误差距离。

在一种可能的实现方式中，为了保证第一磁材对第一线圈的屏蔽效果，第一线圈在第一磁材所在平面的投影位于第一磁材的范围内。为保证第二磁材对第二线圈的屏蔽效果，第二线圈在第二磁材所在平面的投影位于第二磁材的范围内。此外，在通过第二线圈对终端设备进行无线充电时，为降低第一磁材对使用第二线圈对终端设备进行无线充电的效率影响，第一磁材在第二磁材所在平面的投影位于第二磁材的范围内，并且可以尽量减小第一磁材的面积。

在一种可能的实现方式中，本申请的实施例并不限定第一线圈、第二线圈、第一磁材以及第二磁材的形状，例如第一线圈和第二线圈为环形，如圆环形；第一磁材以及第二磁材为圆形，具体可以为圆形片状。

在一种可能的实现方式中，本申请的实施例还提供了第一线圈和第二线圈的位置关系。例如：第一线圈在第二磁材所在平面的投影与第二线圈在所述第二磁材所在平面的投影有交叠；具体的，第一线圈在第二磁材所在平面的投影可以完全位于第二线圈在第二磁材所在平面的投影内，或者存在部分交叠。或者，第一线圈包括至少一组同心设置的子线圈，其中一个所述子线圈在第二磁材所在平面的投影位于所述第二线圈在第二磁材所在平面的投影的内部窗口内，或者第二线圈在所述第二磁材所在平面的投影在其中一个子线圈在第二磁材所在平面的投影的内部窗口内；此时第一线圈与第二线圈在空间上错位，从而可以降低器件厚度，进而降低终端设备的整体厚度；具体的，第一线圈和第二线圈为圆环形，第二线圈的内径大于其中一个子线圈的外径，或者其中一个子线圈的内径大于第二线圈的外径；第二线圈在第二磁材所在平面的投影位于两个子线圈在所述第二磁材所在平面的投影之间。

在一种可能的实现方式中，第一磁材上包括镂空部分，镂空部分在第二磁材所在平面的投影与第一线圈、第二线圈在第二磁材所在平面上的投影不相交；这样可以使低频磁场的磁力线更多地通过低频磁材来耦合。

在一种可能的实现方式中，第一线圈为Qi线圈，第二线圈为近场通讯NFC线圈。

第二方面，提供一种无线充电组件，包括第一线圈、第二线圈；其中第二线圈与第一线圈之间设置有第一磁材；第二线圈在远离第一线圈一侧设置有第二磁材；其中，所述第一线圈用于将第一充电电流转换为第一频率的磁场；所述第二线圈用于将第二充电电流转换为第二频率的磁场；所述第一磁材用于屏蔽所述第一频率的磁场，并增强所述第一频率的磁场在所述第一线圈范围内的磁通量；所述第二磁材用于屏蔽所述第二频率的磁场，并增强所述第二频率的磁场在所述第二线圈范围内的磁通量；其中所述第一频率大于所述第二频率，所述第一磁材对所述第一频率的磁场的损耗系数小于第一阈值，所述第二磁材对所述第二频率的磁场的损耗系数小于第二阈值。

在一种可能的实现方式中，垂直于所述第一线圈、所述第二线圈、所述第一磁材以及所述第二磁材的中心轴线两两之间的距离小于误差距离。

在一种可能的实现方式中，所述第一线圈在所述第二磁材所在平面的投影与所述第二线圈在所述第二磁材所在平面的投影有交叠。

在一种可能的实现方式中，所述第一线圈包括至少一组同心设置的子线圈，其中一个所述子线圈在所述第二磁材所在平面的投影位于所述第二线圈在所述第二磁材所在平面的投影的内部窗口内，或者所述第二线圈在所述第二磁材所在平面的投影在其中一个所述子线圈在所述第二磁材所在平面的投影的内部窗口内。

在一种可能的实现方式中，所述第一线圈和所述第二线圈为圆环形，所述第二线圈的内径大于其中一个所述子线圈的外径，或者其中一个所述子线圈的内径大于所述第二线圈的外径。

在一种可能的实现方式中，所述第二线圈在所述第二磁材所在平面的投影位于两个所述子线圈在所述第二磁材所在平面的投影之间。

在一种可能的实现方式中，所述第一磁材上包括镂空部分，所述镂空部分在所述第二磁材所在平面的投影与所述第一线圈、所述第二线圈在所述第二磁材所在平面上的投影不相交。

在一种可能的实现方式中，所述第一线圈在所述第一磁材所在平面的投影位于所述第一磁材的范围内。

在一种可能的实现方式中，所述第二线圈在所述第二磁材所在平面的投影位于所述第二磁材的范围内。

在一种可能的实现方式中，所述第一磁材在所述第二磁材所在平面的投影位于所述第二磁材的范围内。

在一种可能的实现方式中，所述第一线圈和所述第二线圈为环形，所述第一磁材以及所述第二磁材为圆形。

在一种可能的实现方式中，所述第一线圈为Qi线圈，所述第二线圈为近场通讯NFC线圈。

第三方面，提供一种无线充电系统，包括：第一终端设备和第二终端设备，其中第一终端设备包括如第一方面及其任一种可能的实现方式中的终端设备；所述第二终端设备包括接收端充电装置，所述接收端充电装置包括第三线圈，所述第三线圈用于感应所述第二线圈产生的磁场生成充电电流。

其中，第二方面、第三方面中任一种设计方式所带来的技术效果可参见上述第一方面中不同设计方式所带来的技术效果，此处不再赘述。

附图说明

图1为本申请的实施例提供的一种无线充电系统的结构示意图；

图2为本申请的实施例提供的一种终端设备的结构示意图；

图3为本申请的另一实施例提供的一种无线充电系统的结构示意图；

图4a为本申请的又一实施例提供的一种无线充电系统的结构示意图；

图4b为本申请的再一实施例提供的一种无线充电系统的结构示意图；

图5为本申请的实施例提供的一种无线充电组件的结构示意图；

图6为本申请的实施例提供的如图5所示的无线充电组件的层叠结构示意图；

图7为本申请的实施例提供的如图5所示的无线充电组件的俯视剖面结构示意图；

图8为本申请的实施例提供的一种低频磁材的频率特性示意图；

图9为本申请的实施例提供的一种高频磁材的频率特性示意图；

图10为本申请的另一实施例提供的一种无线充电组件的结构示意图；

图11为本申请的又一实施例提供的一种无线充电组件的层叠结构示意图；

图12为本申请的实施例提供的如图11所示的无线充电组件的俯视剖面结构示意图；

图13为本申请的再一实施例提供的一种无线充电组件的层叠结构示意图；

图14为本申请的实施例提供的如图13所示的无线充电组件的俯视剖面结构示意图；

图15为本申请的另一实施例提供的一种无线充电组件的层叠结构示意图；

图16为本申请的实施例提供的如图15所示的一种无线充电组件的结构示意图；

图17为本申请的又一实施例提供的一种无线充电组件的层叠结构示意图；

图18为本申请的实施例提供的如图17所示的一种无线充电组件的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

以下，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

此外，本申请中，“上”、“下”等方位术语是相对于附图中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。此外，术语“耦接”可以是实现信号传输的电性连接的方式，“耦接”可以是直接的电性连接，也可以通过中间媒介间接的电性连接。

本申请的实施例应用于无线充电系统，其中该无线充电系统包括如图1所示的第一终端设备01和第二终端设备02。

该第一终端设备01和第二终端设备02包括手机(mobile phone)、平板电脑(pad)、带无线收发功能的电脑、智能穿戴产品(例如，智能手表、智能手环)、虚拟现实(virtualreality，VR)终端设备、增强现实(augmented reality AR)终端设备等无线设备。本申请实施例对上述终端设备的具体形式不做特殊限制。以下为了方便说明，是以第一终端设备01为手机，第二终端设备02为智能手表为例进行的说明。以下方案以手机为智能手表充电为例进行说明。

为了对上述第二终端设备02进行无线充电，如图1所示，第一终端设备01内设置有充电装置，由于通过第一终端设备对第二终端设备充电因此第一终端设备的充电装置在下述实施例中称作发射端充电装置10。示例的，第一终端设备01为手机时，如图2所示，主要包括显示屏(display panel，DP)11。该显示屏11可以为液晶显示(liquid crystal display，LCD)屏，或者，有机发光二极管(organic light emitting diode，OLED)显示屏。本申请对此不作限定。上述第一终端设备01还包括如图2所示的中框13和壳体12。显示屏11和壳体12分别位于中框13的两侧，显示屏11的背面朝向壳体12，且该显示屏11和壳体12通过中框13相连接。上述发射端充电装置10，以及电源30(可以是电池)可以设置于中框13朝向壳体12的一侧表面。

第一终端设备01包括如图1所示的设置于第一终端设备01内的发射端充电装置10，以及与该发射端充电装置10相耦接的电源30。该电源30用于提供充电电能。在本申请的一些实施例中，上述电源30可以为手机的电池；或者连接手机的电源适配器。采用电源适配器时能够将220V的交流电根据充电功率的需要，转换成直流电(例如5V或10V等)，并将该直流电传输至发射端充电装置10。第二终端设备02包括如图1所示的设置于第二终端设备02内的接收端充电装置20，以及与该接收端充电装置20相耦接的电池40。在本申请的一些实施例中，发射端充电装置10用于向接收端充电装置20发射功率，接收端充电装置20将接收的功率转换为充电电流向电池40充电。

具体的，本申请的实施例提供的发射端充电装置10可以同时具备两种频率的充电功能，并分别使用不同的线圈对第二终端设备02进行充电。具体应用场景可以是发射端充电装置10的无线充电组件具有能够实现Qi充电功能的第二线圈(下述方案中也称作Qi线圈，用于低频充电)，以及NFC通信功能的第一线圈(下述方案中也称作NFC线圈)，并且能够复用NFC线圈实现NFC充电功能(用于高频充电)。具体的，如图3所示，为了实现通过Qi充电功能或NFC充电功能对第二终端设备02充电，发射端充电装置10包括与电源30耦接的Qi发射功率控制器101、与Qi发射功率控制器101耦接的Qi匹配单元102、以及与Qi匹配单元102耦接的Qi线圈103；还包括：与电源30耦接的NFC发射功率控制器104、与NFC发射功率控制器104耦接的NFC匹配单元105、以及与NFC匹配单元105耦接的NFC线圈106。

其中，Qi发射功率控制器101可以为电压转换器，具体可以是直流(directcurrent，DC)转交流(alternating current，AC)转换器，即DC/AC。主要用于将电源的直流电转换为Qi线圈无线功率发射需要的电压、电流的低频交流电。Qi匹配单元102是主要由电感、电容、电阻等器件中的一项或多项构成的电路网络，用于调节接入Qi线圈103的阻抗。其中，Qi匹配单元102与Qi线圈103组成振荡电路。NFC发射功率控制器104可以为电压转换器，具体可以是直流转交流转换器，即DC/AC。主要用于将电源的直流电转换为NFC线圈无线功率发射需要的电压、电流的高频交流电。NFC匹配单元105是主要由电感、电容、电阻等器件中的一项或多项构成的电路网络，用于调节接入NFC线圈106的阻抗。其中，NFC匹配单元105与NFC线圈106组成振荡电路。接收端充电装置20包括第三线圈201以及与第三线圈201耦接的接收充电单元202，接收充电单元202耦接电池40。接收充电单元202可以为整流器，具体可以是交流(alternating current，AC)转直流(direct current，DC)转换器，即AC/DC。主要用于将第三线圈201感应到的交流电转换直流电。其中第三线圈可以为NFC接收线圈或者Qi接收线圈。

基于此，当用于NFC充电功能时，参照图4a所示，第三线圈201使用NFC接收线圈。NFC发射功率控制器103能够将电源30输出的直流电转换成交流电，NFC匹配单元105与NFC线圈106组成的振荡电路在接收到该交流电后，可以通过NFC线圈106产生交变磁场。NFC接收线圈接收上述交变磁场并输出交流电，从而使得接收充电单元202能够将该交流电转换为直流电为电池40充电。

当用于Qi充电功能时，则参照图4b所示，第三线圈201使用Qi接收线圈。Qi发射功率控制器101能够将电源30输出的直流电转换成交流电，Qi匹配单元102与Qi线圈103组成的振荡电路在接收到该交流电后，可以通过Qi线圈103产生交变磁场。Qi接收线圈接收上述交变磁场并输出交流电，从而使得接收充电单元202能够将该交流电转换为直流电为电池50充电。

此外，为了控制上述充电过程，发射端充电装置10与接收端充电装置20之间可以建立无线通信，在此情况下，如图3、图4a、图4b所示，发射端充电装置10可以包括发送端(transmitter，TX)通讯电路107，接收端充电装置20可以包括接收端(receiver，RX)通讯电路203和RX控制器204。上述TX通讯电路107和RX通讯电路203之间可以通过蓝牙(bluetooth)、无线宽带(wireless-fidelity，WiFi)、紫蜂协议(Zigbee)、射频识别技术(radio frequency identification，RFID)、远程(long range，Lora)无线技术和近距离无线通信技术(near field communication，NFC)实现无线连接，以使得发射端充电装置10与接收端充电装置20之间可以建立无线通信。这样一来，TX通讯电路107和RX通讯电路203之间可以传输控制信号或者传输充电数据。其中，该充电数据可以用于指示充电类型。示例的，该充电数据可以为充电协议，例如无线充电联盟(wireless power consortium，WPC)推出的无线充电标准Qi，例如BPP(basic power profile)协议，或者EPP(extended powerprofile)协议等；或者用于指示NFC充电功能的协议。此外，需要说明的是接收端充电装置20采用NFC充电方式时，RX通讯电路204可以直接复用第三线圈201。

此外，如图3、图4a、图4b所示，发射端充电装置10还包括与RX通讯电路107、Qi发射功率控制器101以及NFC发射功率控制器104相耦接的系统控制器108。该系统控制器108可以对RX控制器204通过RX通讯电路203发送至TX通讯电路107的协议进行识别，以判断出第一终端设备01与第二终端设备02将要执行的操作，例如可以是NFC通信或者充电，还可以进一步识别，使用NFC方式充电或者使用Qi方式充电。另外，在接收端充电装置20采用NFC充电方式，并且RX通讯电路203复用NFC接收线圈时，可以通过系统控制器108协调NFC线圈以时分的方式分别进行NFC充电或者NFC通信，例如NFC线圈在默认状态下用于NFC通信，当接收端充电装置20与发射端充电装置10通过协议协商在未来预定时间段通过NFC线圈进行NFC充电。此外，系统控制器108与RX控制器204可以协商充电的电流、电压大小，系统控制器108根据协商结果控制Qi发射功率控制器101或NFC发射功率控制器104输出的电压或电流的值；RX控制器205也可以根据协商结果控制接收充电单元202输出的电压或电流的值。

基于上述的无线充电系统，本申请的实施例提供的发射端充电装置10的无线充电组件，参照图5、图6、图7所示，包括第一线圈501、第二线圈503；其中第二线圈503与第一线圈501之间设置有第一磁材502；第二线圈503在远离第一线圈501的一侧设置有第二磁材504；其中，第一线圈501用于将第一充电电流转换为第一频率的磁场；第二线圈503用于将第二充电电流转换为第二频率的磁场；第一磁材501用于屏蔽第一频率的磁场，并增强第一频率的磁场在第一线圈范围内的磁通量；第二磁材503用于屏蔽第二频率的磁场，并增强第二频率的磁场在第二线圈范围内的磁通量；其中第一频率大于第二频率。第一磁材502对第一频率的磁场的损耗系数小于第一阈值，第二磁材504对第二频率的磁场的损耗系数小于第二阈值。即第一磁材为对高频磁场损失系数较低的磁材，高频磁场的磁力线通过第一磁材时，损耗系数较小，第一磁材也称作高频磁材；第二磁材为对低频磁场损失系数较低的磁材，低频磁场的磁力线通过第二磁材时，损耗系数较小，第二磁材也称作低频磁材。

在上述方案中，在使用第一线圈通过第一频率对终端设备无线充电时，高频磁场使得终端设备的接收电路以第一频率处于较好的功率接收状态，高频磁场的磁力线通过时损耗系数较小的第一磁材损耗较低，由于第一磁材的收拢作用可以将磁力线聚集在第一线圈的范围内增加第一频率的磁场在第一线圈范围内的磁通量；通过第一磁材的隔离，可以降低第一线圈和第二线圈的之间的耦合影响，使得第一线圈与第二线圈之间的功率交换大大降低，提高了使用第一线圈对终端设备进行无线充电的效率；在使用第二线圈通过第二频率对终端设备无线充电时，低频磁场使得终端设备的接收电路以第二频率处于较好的功率接收状态，低频磁场的磁力线通过时损耗系数较小的第二磁材损耗较低，由于第二磁材的收拢作用可以将磁力线聚集在第二线圈的范围内增加第二频率的磁场在第二线圈范围内的磁通量，此外，第一磁材为对高频磁场损失系数较低的磁材，磁导率较低，对第二频率的低频磁场的屏蔽效果有限，因此对使用第二线圈对终端设备进行无线充电的效率影响有限。

以下方案，第一线圈以NFC线圈为例，第二线圈为Qi线圈为例进行说明。在NFC无线充电时：高频磁场使NFC无线充电电路处于较好的功率接收状态，高频磁力线通过损耗系数小的高频磁材，因此磁材损耗低；通过高频磁材的隔离，降低了Qi线圈与NFC线圈之间的耦合影响，使得Qi线圈与NFC线圈之间的有功功率或无功功率交换大大降低，因此，大大提高了NFC无线充电的效率。在Qi低频无线充电时：低频磁场使Qi无线充电电路处于较好的功率接收状态，高频磁材因为厚度较薄且磁导率低，因此高频磁材对低频磁场的屏蔽效果有限，对低频无线充电的影响较小。

参照图8所示，提供了低频磁材的频率f-损耗系数u”的曲线图，在Qi线圈的工作频率下，低频磁材损耗系数相对较低(u”<30)，适合于高效率的低频无线充电。但该低频磁材在13.56MHz的高频磁场下，损耗系数u”将在250左右。如图10所示，按照现有技术当NFC线圈与Q线圈之间没有设置任何介质时，通过NFC线圈充电时，其产生的磁场会直接到达低频磁材，低频磁材会导致NFC线圈的Q值非常低，从而产生很大的磁场损耗，不利于高效率的NFC无线充电。如图9所示，提供了高频磁材的频率f-损耗系数u”的曲线图，该高频磁材在13.56MHz时，损耗系数u”≈3，因此在高频磁场下磁材损耗较小，因此在NFC线圈与Q线圈之间设置高频磁材后，NFC线圈Q值较高，适合高效率的NFC无线充电。因此，如图3、图4a、图4b所示，发射端充电装置10中，在Qi线圈与NFC线圈之间设置高频磁材，在Qi线圈的另一侧设置了低频磁材。另外，接收端充电装置20的第三线圈201背向发射端充电装置10一侧设置有高频/(或)低频磁材，具体视情况，当接收端充电装置20采用Qi线圈时，采用低频磁材；当接收端充电装置20采用NFC线圈时，采用高频磁材；这样在提高充电效率的同时，也能够对线圈产生的磁感线进行屏蔽，避免对设备中的其他元器件或电路造成影响。

为了兼顾使用Qi线圈或使用NFC线圈进行无线充电时均能对准被充电设备，垂直于所述第一线圈、所述第二线圈、所述第一磁材以及所述第二磁材的中心轴线两两之间的距离小于误差距离。即垂直于第一线圈、第二线圈、第一磁材以及第二磁材的中心轴线两两之间对齐或者近似对齐。理解为通过第一线圈、第二线圈、第一磁材以及第二磁材的中心轴线近似重合，例如中心轴线对齐时，四条中心轴线重合(即四条中心轴线两两之间的距离为零)，或者四条中心轴线两两之间的距离小于误差距离。上述4个部件的中心位置基本对齐，一起形成组件后，设置在终端设备的合适位置，例如壳体12的中心位置(如图7)，可以使NFC无线充电接收端易于与NFC无线充电发射端对准。为了保证第一磁材对第一线圈的屏蔽效果，第一线圈在第一磁材所在平面的投影位于第一磁材的范围内。为保证第二磁材对第二线圈的屏蔽效果，第二线圈在第二磁材所在平面的投影位于第二磁材的范围内。此外，在通过第二线圈对终端设备进行无线充电时，为降低第一磁材对使用第二线圈对终端设备进行无线充电的效率影响，第一磁材在第二磁材所在平面的投影位于第二磁材的范围内，并且可以尽量减小第一磁材的面积。

本申请的实施例并不限定第一线圈、第二线圈、第一磁材以及第二磁材的形状，例如第一线圈和第二线圈为环形，如圆环形；第一磁材以及第二磁材为圆形，具体可以为圆形片状。Qi磁材设计为圆形片状，厚度0.1mm左右；Qi线圈设计为FPC板(Flexible PrintedCircuit柔性电路)或绕线形式，电路走线部分为环形，厚度0.1mm左右；插入的NFC高频磁材设计为圆形片状，厚度0.08mm左右，大小与Qi磁材相当；NFC线圈设计为FPC板，电路走线部分为环形，厚度0.1mm左右。

对于第一线圈以及第二线圈的位置关系，本申请的实施例通过以下示例结合图6、图7、图11-图18说明如下：

示例一：如图6、图7所示第一线圈501在第二磁材504所在平面的投影与第二线圈503在第二磁材504所在平面的投影有交叠。其中图7示出了对图6示出的无线充电组件的第一线圈501、第一磁材502的四分之一剖面图；其中如此设置的无线充电组件的层叠结构是最厚的一种结构。第一线圈501在第二磁材504所在平面的投影可以完全位于第二线圈503在第二磁材504所在平面的投影内，或者存在部分交叠。

示例二：第一线圈501包括至少一组同心设置的子线圈，其中一个子线圈在第二磁材504所在平面的投影位于第二线圈503在第二磁材504所在平面的投影的内部窗口内，或者第二线圈503在第二磁材504在平面的投影在其中一个子线圈在第二磁材504在平面的投影的内部窗口内。

结合图11、图12所示，第一线圈501包含一组子线圈，为描述方便，附图中仍以第一线圈501表示，第一线圈501的内径大于第二线圈503的外径，此时第一线圈与第二线圈503在空间上错位，如图11所示，从而可以降低器件厚度，进而降低终端设备的整体厚度。当第一线圈和第二线圈的厚度相同时，无线充电组件的厚度相对于传统的单线圈(仅包含NFC线圈或Qi线圈的组件)仅增加了第一磁材502的厚度，如上设计为0.08mm。

结合图13、图14所示，第一线圈501包含一组子线圈，为描述方便，附图中仍以第一线圈501表示，第二线圈503的内径大于第一线圈501的外径，此时第一线圈与第二线圈在空间上错位，如图13所示，从而可以降低器件厚度，进而降低终端设备的整体厚度。

结合图15、图16所示，第一线圈501包含两组子线圈501-1、501-2，第二线圈503在第二磁材504所在平面的投影位于两个子线圈501-1、501-2在第二磁材504所在平面的投影之间。其中子线圈501-2的内径大于第二线圈503的外径；第二线圈503的内径大于子线圈501-1的外径。此时第一线圈与第二线圈在空间上错位，如图15所示，从而可以降低器件厚度，进而降低终端设备的整体厚度。这样，不改变或稍微调整现有Qi线圈的尺寸，在现有环状Qi线圈(的圈内和/或圈外，绕制NFC线圈，可以既满足Qi无线充电的需要，也满足了NFC无线充电和NFC通讯的需要。对比于单独Qi线圈的无线充电组件，本申请提供的无线充电组件，总厚度仅增加了第一磁材(NFC高频磁材)的厚度(如上设计的0.08mm)。

示例三：如图17、图18所示，第一磁材502上包括镂空部分505，镂空部分505在第二磁材504所在平面的投影与第一线圈501、第二线圈503在第二磁材504所在平面上的投影不相交。

调整第一磁材(NFC高频磁材)的大小，例如，小于第二磁材(Qi低频磁材)的大小，并且增加镂空部分(如图17、图18所示，在第一磁材的中间位置开孔)。通过上述措施，使低频磁场的磁力线更多地通过低频磁材来耦合，进一步降低因为增加高频磁材后对低频无线充电的影响，实现大功率Qi无线充电。

尽管结合具体特征及其实施例对本申请进行了描述，显而易见的，在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本申请的示例性说明，且视为已覆盖本申请范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1.一种终端设备，包括显示屏和壳体；以及设置于所述显示屏和壳体之间的中框，所述中框朝向所述壳体的一侧设置有充电装置，所述充电装置包括无线充电组件；其特征在于，所述无线充电组件，包括：第一线圈、第二线圈；其中所述第二线圈与第一线圈之间设置有第一磁材；所述第二线圈在远离所述第一线圈一侧设置有第二磁材；所述第一线圈为NFC线圈，所述第二线圈为Qi线圈；其中，所述第一线圈与所述第一磁材层叠设置，所述第二线圈与所述第二磁材层叠设置，所述第一磁材与所述第二磁材层叠设置；所述第二线圈设置于所述第一磁材和所述第二磁材之间；所述第一线圈或所述第二线圈用于为另一终端设备充电；

其中，所述第一线圈用于将第一充电电流转换为第一频率的磁场；所述第二线圈用于将第二充电电流转换为第二频率的磁场；所述第一磁材用于屏蔽所述第一频率的磁场，并增强所述第一频率的磁场在所述第一线圈范围内的磁通量；所述第二磁材用于屏蔽所述第二频率的磁场，并增强所述第二频率的磁场在所述第二线圈范围内的磁通量；其中所述第一频率大于所述第二频率，所述第一磁材对所述第一频率的磁场的损耗系数小于第一阈值，所述第二磁材对所述第二频率的磁场的损耗系数小于第二阈值。

2.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，垂直于所述第一线圈、所述第二线圈、所述第一磁材以及所述第二磁材的中心轴线两两之间对齐。

3.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述第一线圈在所述第二磁材所在平面的投影与所述第二线圈在所述第二磁材所在平面的投影有交叠。

4.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述第一线圈包括至少一组同心设置的子线圈，其中一个所述子线圈在所述第二磁材所在平面的投影位于所述第二线圈在所述第二磁材所在平面的投影的内部窗口内，或者所述第二线圈在所述第二磁材所在平面的投影在其中一个所述子线圈在所述第二磁材所在平面的投影的内部窗口内。

5.根据权利要求4所述的终端设备，其特征在于，所述第一线圈和所述第二线圈为圆环形，所述第二线圈的内径大于其中一个所述子线圈的外径，或者其中一个所述子线圈的内径大于所述第二线圈的外径。

6.根据权利要求4所述的终端设备，其特征在于，所述第二线圈在所述第二磁材所在平面的投影位于两个所述子线圈在所述第二磁材所在平面的投影之间。

7.根据权利要求5所述的终端设备，其特征在于，所述第一磁材上包括镂空部分，所述镂空部分在所述第二磁材所在平面的投影与所述第一线圈、所述第二线圈在所述第二磁材所在平面上的投影不相交。

8.根据权利要求1-7任一项所述的终端设备，其特征在于，所述第一线圈在所述第一磁材所在平面的投影位于所述第一磁材的范围内。

9.根据权利要求1-7任一项所述的终端设备，其特征在于，所述第二线圈在所述第二磁材所在平面的投影位于所述第二磁材的范围内。

10.根据权利要求1-7任一项所述的终端设备，其特征在于，所述第一磁材在所述第二磁材所在平面的投影位于所述第二磁材的范围内。

11.根据权利要求1-7任一项所述的终端设备，其特征在于，所述第一线圈和所述第二线圈为环形，所述第一磁材以及所述第二磁材为圆形。

12.一种无线充电组件，其特征在于，包括第一线圈、第二线圈；其中所述第二线圈与第一线圈之间设置有第一磁材；所述第二线圈在远离所述第一线圈一侧设置有第二磁材；所述第一线圈为NFC线圈，所述第二线圈为Qi线圈；其中，所述第一线圈与所述第一磁材层叠设置，所述第二线圈与所述第二磁材层叠设置，所述第一磁材与所述第二磁材层叠设置；所述第二线圈设置于所述第一磁材和所述第二磁材之间；所述第一线圈或所述第二线圈用于为另一终端设备充电；

其中，所述第一线圈用于将第一充电电流转换为第一频率的磁场；所述第二线圈用于将第二充电电流转换为第二频率的磁场；所述第一磁材用于屏蔽所述第一频率的磁场，并增强所述第一频率的磁场在所述第一线圈范围内的磁通量；所述第二磁材用于屏蔽所述第二频率的磁场，并增强所述第二频率的磁场在所述第二线圈范围内的磁通量；其中所述第一频率大于所述第二频率，所述第一磁材对所述第一频率的磁场的损耗系数小于第一阈值，所述第二磁材对所述第二频率的磁场的损耗系数小于第二阈值。

13.根据权利要求12所述的无线充电组件，其特征在于，垂直于所述第一线圈、所述第二线圈、所述第一磁材以及所述第二磁材的中心轴线两两之间对齐。

14.一种无线充电系统，其特征在于，包括：第一终端设备和第二终端设备，其中所述第一终端设备包括如权利要求1-11任一项所述的终端设备；所述第二终端设备包括接收端充电装置，所述接收端充电装置包括第三线圈，所述第三线圈用于感应所述第二线圈产生的磁场生成充电电流。