CN113517132A - 一种线圈制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种线圈制作方法，属于电力技术领域。针对现有技术中存在的在有限的空间和面积下的线圈品质因素低的问题，本发明提供了一种交叉线圈相应的线圈制作方法，本方案针对于线圈的品质因素在受限制的空间面积情况下，在原有的工艺上进行线圈结构优化设计；针对于单层线圈的结构进行了相应的改进，通过并列设置的交叉导线，这样可以最大限度地降低整个线圈的交流损耗，通过对应的走线，以及制作工艺获得对应的交叉线圈，工艺流程简单，可以有效保证交叉线圈的品质因素，可以在单层结构的情况下，获得更好地充电效率。
Description
技术领域
本发明涉及电力技术领域，更具体地说，涉及一种用于无线充电的线圈制作方法。
背景技术
随着技术的发展，电子设备的无线充电的现有技术是通过电磁感应来实现电能的无线传输，基于电磁感应的无线充电，无线充电线圈的品质因素(Q factor)是影响充电效率的关键因素。品质因素越高表示电力损耗的比例越低，即充电效率较高。无线充电线圈的品质因素会与无线充电线圈的阻抗及电感有关。然而为了降低无线充电线圈的电阻，并提升无线充电线圈的电感，可能会需要使用较大、较粗的导线，造成无线充电线圈所需的面积增加，但是在无线充电的使用过程中，往往应用环境各异，厚度及使用空间有限，无法使用较大、较粗的导线，相应的空间和结构限制了线圈效率的发展。现有技术中会采用单层线圈进行充电，且需要进行交叉线的设计，那么如何针对于单层线圈的交叉线进行制作，是一个问题，如何保证线圈在单层的设计下，线圈效率的优异，需要进行相应的考虑。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的没有单层交叉工艺，现有交叉线圈制作工艺多为多层设计，不适用于单层线圈的问题，本发明提供了一种线圈制作方法，它可以实现方便快捷的对单层交叉线圈进行制作，且保证线圈的品质因素，获得更好的用电效率。
2.技术方案
本发明的目的通过以下技术方案实现。
一种线圈制作方法，步骤如下：
根据线圈组数，分别制作对应每组的单个线圈结构，所有组的单个线圈结构相互拓扑，每组单个线圈结构的对应交叉部位斜向设置，拓扑结构上形成交叉形式；
制作完成的每组单个线圈结构，先定位第一组单个线圈结构后，依次安装组合其他单个线圈结构，完成整体线圈的组合。
更进一步的，所述线圈有两组，两组线圈结构相互拓扑。
更进一步的，所述每组单个线圈结构由所述每组单个线圈结构由铜板模具冲压、激光切割或者药水蚀刻方式制成制作简单，且形状可以根据需求非常方便进行设置，便于大规模机械化生产。厚度可以做到很薄，非常适合对于空间和厚度有要求的装置。
更进一步的，所述单个线圈结构由铜板制成时候，每组单个线圈结构组合时候，通过绝缘基材进行隔离，绝缘基材不小于每一组单个线圈结构平面面积。
更进一步的，所述的绝缘基材为PI膜。
更进一步的，所述的绝缘基材为双面胶形式。通过双面胶保证线圈之间可以相互固定，既可以绝缘又保证安装方便，
更进一步的，所述的单个线圈结构与其他单个线圈结构交叉部位，厚度等于或小于其他非交叉部位。
更进一步的，在第一个和最后一个单个线圈结构安装时候，分别与底层覆盖膜和上层覆盖膜进行定位组装。
更进一步的，所述交叉部位有一个或多个。只要是任一两条导线之间进行交叉，导线并列的数量不做限制，至少是2根做交叉，交叉的组合方式不做限定。
更进一步的，完成整体线圈的组合后，在线圈的进出引线端部进行上锡处理。以使各所述绝缘导线在所述第一外出线和所述第二外出线的端部处相互电性连接，且进行固定。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
本方案通过设计分别制作相应的每组导线组，通过对导线组的组合形成相应的交叉线圈，并通过相应的绝缘层，保证各个导线组之间的隔离，设计方案简单，可以保证每匝线圈总的电流密度尽可能的达到均匀分布，近而能够降低无线充电线圈邻近效应损耗引起的交流阻抗，显著提升无线充电线圈的品质因素，特别适用于单层交叉线圈的制作。
附图说明
图1为本发明的线圈叠构示意图；
图2为第一线圈结构示意图；
图3为第二线圈结构示意图；
图4为第二线圈定位后示意图；
图5为第二线圈与绝缘基材组装后示意图；
图6为第一线圈与第二线圈组装后示意图；
图7为线圈上锡后示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。
实施例1
本方案针对于线圈的品质因素在受限制的空间面积情况下，在原有的工艺上进行线圈结构优化设计；并采用不同的工艺方法，保证在空间受限制的情况，特别是针对于单层线圈的结构进行相应的工艺设置，如图7所示，对于单层交叉线结构的线圈，可以保证降低无线充电线圈的交流电阻，提高线圈的品质因数Q，从而提升无线充电的效率。单层交叉线圈由多根导线组组成，多根导线并列排布共同在相同的绕线面上进行绕线，并排的线在线圈内形成一个或多个交织的结构，使每匝线圈总的电流密度尽可能的达到均匀分布，近而能够降低无线充电线圈邻近效应损耗引起的交流阻抗，显著提升无线充电线圈的品质因素。我司在先申请的专利中详细介绍了单层交叉线圈的结构和效果，再次不多做赘述。
本方案基于单层交叉线圈提出了对应的工艺制作方法，如图1所示，为一个两组导线组组成的线圈，分别制作每一组线圈结构，两组的线圈结构之间通过绝缘基材相隔离，两组线圈互相配合组合而成，形成对应的交叉线圈，当然，根据需求，可以制作三组、四组，甚至更多的导线组结构线圈，后续的工艺步骤也可以相类似。
具体的步骤，第一步，如图2、3所示根据需求先制作每一组导线组，每一组导线组的结构根据需求进行设计，对于两组导线组构成的线圈来说，主要制作如图2、3所示的两组导线组结构，两组导线组在同一平面上非交叉部分互相拓扑，交叉部分呈互相之间斜向设置，形成互相交叉结构，具体的交叉形式，根据不同的并列导线数量，可以选择不同的交叉方式，只要是任一两条导线之间进行交叉，导线并列的数量不做限制，至少是2根做交叉，交叉的组合方式不做限定，可以任意做交叉组合，都可以改进线圈模组的品质因素，提高线圈的充电效率。平面上的交叉点位置不仅限于一个或者两个，当多根导线并排绕制线圈时，其线圈中间的交叉点可根据实际使用状况进行增减，非必要一定需要左右或者上下对称分布，可根据实际应用线圈实例进行交叉点的非对称分布。具体的结构在我司在先申请中已阐述，在此不多做赘述。制作的工艺可以根据所述需求进行设计，可以由铜板制成的线圈组，可以通过模具冲压或者药水蚀刻将铜板按照所需制作成如图1和图2所示形状线圈，图1为第一线圈，图2为第二线圈，为单个线圈结构，第一线圈和第二线圈不做顺序要求，也可以相反称呼，铜板可以选择0-0.5mm，也可以根据需求选择相应厚度，在交叉点处的倾斜结构，斜向的厚度可以与其他部分相同，这样可能会在交叉处的厚度比其他部分更加后，一定程度上影响整体的后续，可能会影响安装；也可以略微比其他部分厚度薄，以保证交叉部分的厚度不超过其他部分厚度太多，或者保持一致，当交叉部分线圈厚度减薄的时候可以适当增加宽度，在交叉部分预留大一些的可以空间，以保证宽度可以增加。这样既可以保证电流的强度，也能保证整体线圈的电特性。有超过两组的时候，每组对应交叉部分的厚度还应该酌情减少，可以用蚀刻，切削或者冲压的形式来完成厚度的控制。
在制作完成两层第一线圈和第二线圈后，如图4所示，将第二线圈与底层覆盖膜进行定位组装，底层覆盖膜起到了固定和定位的作用，如图5所示，将第二线圈与底层覆盖膜进行定位组装后的步骤半成品与绝缘基材双面胶进行组装，绝缘基材可以为聚酰亚胺薄膜，简称PI膜，是世界上性能最好的薄膜类绝缘材料，即基材和保护膜中的基底膜，PI具有耐高温可以进行焊接的特性，而且电气性能和机械性能都不错，它是FPC最常用的材质，一般厚度为25um(1MIL)的最便宜，也可以是其他类似绝缘基材，如PET膜，如果在不需要耐高温的条件下使用时，PET也是一种优异的薄膜，PET的吸湿和尺寸稳定性比PI膜还要好，其无色透明也是PI无法得到的特性，但是当温度在60-80度时，PET的机械特性就会发生变化和降低，PET主要用途仍然用于室温条件下，而且PET很难达到UL自燃等级。故此我们会通用产品的使用环境选用基材的材质，避免过度设计引起的成本过高。只要能保证两个线圈绝缘即可，且由于是双面胶形式可以固定粘贴对应的单个线圈结构，更好地将线圈进行固定和组合。如图6所示，将第一线圈与第二线圈结构互相定位组装，形成完整的交叉线圈，上层设置有上层覆盖膜，两线圈的倾斜部分相互交叉。
在具体的制作中，可以不限于2组线圈的组合，也可以采用多根线并排交叉绕制，虽然可以降低线圈的厚度和线圈内的交流阻抗，但线圈的外形尺寸会增加很多，采用磁芯可以大大减小线圈匝数，从而减小导线直流电阻，也对提高线圈Q值有利。可以减小整体体积，又不会降低对应的充电效率。在具体安装的时候，可以先定位安装一组，后安装后续的线圈组，直到完成所有的线圈组，当然在安装的时候，如有三个线圈组，而交叉是在第一、第三线圈之间进行交叉的，则需要保证两个交叉的线圈分别是最初和最终的安装位置，以保证交叉位置不会被阻挡。
优选的，如图7所示，在完成两个线圈的定位组装之后，将进出引线端部进行上锡处理，以使各所述绝缘导线在所述第一外出线和所述第二外出线的端部处相互电性连接，且进行固定。可以更好地保证接电性能，以及可以保证两线圈的紧密组合，不会发生剥离。
基于上述的线圈结构，本方案无线充电发射装置，逆变电路、控制单元和上述的线圈装置；所述逆变电路的输入端连接直流电源；所述逆变电路的输出端连接所述线圈装置；所述逆变电路在所述控制单元的控制下将所述直流电源输出的直流电逆变为交流电输出给所述线圈装置；所述线圈模组，用于将所述交流电以交变磁场方式进行发射。
以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，在不背离本发明的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。附图中所示的也只是本发明创造的实施方式之一，实际的结构并不局限于此，权利要求中的任何附图标记不应限制所涉及的权利要求。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。此外，“包括”一词不排除其他元件或步骤，在元件前的“一个”一词不排除包括“多个”该元件。产品权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
Claims (10)
1.一种线圈制作方法，步骤如下：
根据线圈组数，分别制作对应每组的单个线圈结构，所有组的单个线圈结构相互拓扑，每组单个线圈结构的对应交叉部位斜向设置，拓扑结构上形成交叉形式；
制作完成的每组单个线圈结构，先定位第一组单个线圈结构后，依次安装组合其他单个线圈结构，完成整体线圈的组合。
2.根据权利要求1所述的线圈制作方法，其特征在于，所述线圈有两组，两组线圈结构相互拓扑。
3.根据权利要求1所述的线圈制作方法，其特征在于，所述每组单个线圈结构由铜板模具冲压、激光切割或者药水蚀刻方式制成。
4.根据权利要求3所述的线圈制作方法，其特征在于，所述单个线圈结构由铜板制成时候，每组单个线圈结构组合时候，通过绝缘基材进行隔离，绝缘基材不小于每一组单个线圈结构平面面积。
5.根据权利要求4所述的线圈制作方法，其特征在于，所述的绝缘基材为PI膜或PET膜。
6.根据权利要求4或5所述的线圈制作方法，其特征在于，所述的绝缘基材为双面胶形式。
7.根据权利要求1所述的线圈制作方法，其特征在于，所述的单个线圈结构与其他单个线圈结构交叉部位，厚度等于或小于其他非交叉部位。
8.根据权利要求1所述的线圈制作方法，其特征在于，在第一个和最后一个单个线圈结构安装时候，分别与底层覆盖膜和上层覆盖膜进行定位组装。
9.根据权利要求1所述的线圈制作方法，其特征在于，所述交叉部位有一个或多个。
10.根据权利要求1-5、7-9任一所述的线圈制作方法，其特征在于，完成整体线圈的组合后，在线圈的进出引线端部进行上锡处理。
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