CN115769462A - 用于提高无线功率传输效率的附件设备 - Google Patents

用于提高无线功率传输效率的附件设备 Download PDF

Info

Publication number
CN115769462A
CN115769462A CN202180004972.6A CN202180004972A CN115769462A CN 115769462 A CN115769462 A CN 115769462A CN 202180004972 A CN202180004972 A CN 202180004972A CN 115769462 A CN115769462 A CN 115769462A
Authority
CN
China
Prior art keywords
winding
accessory
flux
wireless
prx
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180004972.6A
Other languages
English (en)
Inventor
林睿洋
M·J·查巴尔科
Z·穆萨欧
A·L·施瓦茨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Apple Inc
Original Assignee
Apple Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from CN202110186318.3A external-priority patent/CN114944708A/zh
Application filed by Apple Inc filed Critical Apple Inc
Priority claimed from PCT/US2021/057366 external-priority patent/WO2022177614A1/en
Publication of CN115769462A publication Critical patent/CN115769462A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/005—Mechanical details of housing or structure aiming to accommodate the power transfer means, e.g. mechanical integration of coils, antennas or transducers into emitting or receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/08—Cores, Yokes, or armatures made from powder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/02—Permanent magnets [PM]
    • H01F7/0205—Magnetic circuits with PM in general
    • H01F7/0221—Mounting means for PM, supporting, coating, encapsulating PM
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/70—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the reduction of electric, magnetic or electromagnetic leakage fields
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/90—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving detection or optimisation of position, e.g. alignment
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/20—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by the transmission technique; characterised by the transmission medium
    • H04B5/24—Inductive coupling
    • H04B5/26—Inductive coupling using coils
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/79—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for data transfer in combination with power transfer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/02—Permanent magnets [PM]
    • H01F7/0231—Magnetic circuits with PM for power or force generation
    • H01F7/0247—Orientating, locating, transporting arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/10—The network having a local or delimited stationary reach
    • H02J2310/20—The network being internal to a load
    • H02J2310/22—The load being a portable electronic device

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

一种在无线功率传输系统中用于提高无线功率传输效率的附件(300)可包括磁芯(例如，铁氧体)，该磁芯的尺寸和位置被设定成减小从功率发射器绕组(103)耦合到功率接收器(104)的友好金属中的通量和/或增强从功率发射器绕组(103)耦合到功率接收器绕组(105)的通量。该磁芯可限定与功率接收器绕组的外部尺寸(例如，外径)对应的孔。该磁芯还可具有被选择成拦截足够的通量以减少耦合到功率接收器的友好金属中的通量的外部尺寸，诸如与功率发射器绕组的外部尺寸(例如，外径)对应的外部尺寸。该附件可以是功率接收器设备(104)的壳体，或者可被配置为附连到功率发射器设备(102)的面，并且还可包括一个或多个对准夹具。

Description

用于提高无线功率传输效率的附件设备
背景技术
图1描绘了示例性无线(感应)功率传输系统。无线功率发射器(PTx)102和无线功率接收器(PRx)104之间的无线(感应)功率传输的效率取决于PTx(绕组103)和PRx(绕组105)的相应绕组之间的磁耦合程度。无线(感应)功率传输绕组可采取多种形式，包括从合适的导线诸如磁线或利兹线缠绕的线圈，或在印刷电路板(PCB)或柔性印刷电路板(柔性电路)上适当形成的迹线。这些绕组可被认为是大致圆形的，并且可以但不必是基本上平面的。所谓大致圆形的是指绕组形成闭环，但该形状可为任何闭合形式，包括正方形、矩形、圆形、椭圆形、多边形和其他形状，有时但不总是具有圆角。另外，绕组将通常具有与绕组的最外线匝和绕组的最内线匝之间的距离对应的厚度。例如，圆形绕组可具有外径(对应于最外绕组的直径)和内径(对应于绕组的最内线匝的直径)。根据上下文，如本文所用的“直径”可指外径、内径或两者的平均值。“直径”也可理解为涵盖形状不严格为圆形的绕组的类似内部或外部尺寸，诸如正方形绕组的边的长度或矩形或椭圆形绕组的长轴或短轴的长度等。
发明内容
可影响绕组之间的磁耦合程度的一个因素是这些绕组的相对尺寸。在PTx线圈和PRx线圈之间大小失配的情况下，来自PTx绕组的磁通量可耦合到除接收器绕组之外的接收设备的金属结构中。此类结构可为已知的或称为“友好金属”。这种耦合可能是不期望的，因为它浪费了发射器的能量，从而导致效率降低。在一些情况下，此类不期望的磁耦合也可导致PTx设备和PRx设备中的一者或两者误解正在传输的无线功率的量，从而导致反馈回路困难。
在无线功率传输系统中用于提高无线功率传输效率的附件可包括由具有所选的磁特性的材料形成的磁芯，其中该无线功率传输系统包括具有PTx绕组的功率发射器(PTx)和具有PRx绕组的功率接收器(PRx)，并且PTx绕组和PRx绕组是尺寸失配的。磁芯的尺寸和位置可被设定成执行减少从PTx绕组耦合到PRx的友好金属中的通量和增强从PTx绕组耦合到PRx绕组的通量中的至少一项。磁芯可以是铁氧体磁芯。PTx绕组与PRx绕组之间的尺寸失配可包括大于PRx绕组的PTx绕组。在这种情况下，磁芯可限定与PRx绕组的外部尺寸对应的孔。磁芯可具有被选择成拦截足够的通量以减少耦合到PRx的友好金属中的通量的外部尺寸。孔可具有与PRx绕组的外径对应的内径。附件可被构造成各种形式，包括被配置为通过粘合剂、磁体、机械特征部等附接到PTx或PRx的垫片。附件也可以被构造成电子设备(诸如智能手机、智能手表等)的壳体。
附件可被配置为，当电子设备的无线充电绕组和无线充电器的无线充电绕组尺寸失配时，提高电子设备和无线充电器之间的无线功率传输效率。附件可包括由具有所选的磁特性的材料形成的磁芯，该磁芯的尺寸和位置被设定成执行减少从无线充电器的无线充电绕组耦合到电子设备的金属的通量和增强从无线充电器的无线充电绕组耦合到设备的无线充电绕组的通量中的至少一项。附件还可包括一个或多个对准夹具。该一个或多个对准夹具可被配置为相对于电子设备对准或固定附件。附加地或另选地，该一个或多个对准夹具可被配置为相对于无线充电器对准或固定壳体。该对准夹具可包括一个或多个磁体。该一个或多个磁体可形成环。磁芯可以是铁氧体磁芯。尺寸失配可包括无线充电器的无线充电绕组大于电子设备的无线充电绕组。在这种情况下，磁芯可限定与电子设备的无线充电绕组的外部尺寸对应的孔。磁芯可具有被选择成拦截足够的通量以减少耦合到电子设备的友好金属中的通量的外部尺寸。孔可具有与无线充电器的无线充电绕组的外径对应的内径。
无线充电附件设备可包括：用于减少从无线功率发射器的无线功率传输绕组耦合到无线功率接收器的友好金属中的通量或用于增强从无线功率传输绕组耦合到无线功率接收器的尺寸失配的无线功率接收绕组中的通量的装置，和用于相对于无线功率接收器或无线功率发射器中的至少一个对准该用于减少从无线功率发射器的无线功率传输绕组耦合到无线功率接收器的友好金属中的通量或用于增强从无线功率传输绕组耦合到无线功率接收器的无线功率接收绕组中的通量的装置。用于减少从无线功率发射器的无线功率传输绕组耦合到无线功率接收器的友好金属中的通量或用于增强从无线功率传输绕组耦合到无线功率接收器的无线功率接收绕组中的通量的装置可以是铁氧体磁芯。无线功率发射绕组与无线功率接收绕组之间的尺寸失配可包括大于无线功率接收绕组的无线功率传输绕组，并且其中磁芯限定与无线功率接收绕组的外部尺寸对应的孔。磁芯可具有被选择成拦截足够的通量以减少耦合到无线功率接收器的友好金属中的通量的外部尺寸。
附件可被配置为附连到无线功率发射器的面以提高电子设备和无线功率发射器之间的无线功率传输效率，其中电子设备的无线充电绕组和无线功率发射器的无线充电绕组是尺寸失配的。附件可包括由具有所选的磁特性的材料形成的磁芯，该磁芯的尺寸和位置被设定成执行以下中的至少一项：减少从无线功率发射器的无线充电绕组耦合到电子设备的金属的通量；以及增强从无线功率发射器的无线充电绕组耦合到电子设备的无线充电绕组的通量。附件可被配置为通过粘合剂或通过其他方式诸如机械紧固件等附连到无线功率发射器的表面。磁芯可以是铁氧体环，该铁氧体环的尺寸被设定成屏蔽电子设备的金属免受由无线功率发射器的至少一个无线充电绕组感应的通量的影响。铁氧体环可包括一个或多个接片，该接片的大小和尺寸被设定成定位在无线功率发射器的一个或多个无线充电绕组附近，以提供所需水平的屏蔽或通量重定向。磁芯还可包括附加的铁氧体棒，该铁氧体棒的大小和尺寸被设定成定位在无线功率发射器的一个或多个无线充电绕组附近，以提供所需水平的屏蔽或通量重定向。
附图说明
图1描绘了无线功率传输系统。
图2A和图2B描绘了无线功率传输系统，示出了在线圈具有不同尺寸的情况下的通量耦合。
图3A和图3B描绘了无线功率传输系统，其具有插置在PTx和PRx之间以提高无线功率传输效率的附件。
图4A和图4B、图5A和图5B、图6A和图6B以及图7A和图7B示出了无线功率传输效率增强附件的相应实施方案。
图8示出了结合铁氧体磁芯的通量屏蔽/重定向附件的实施方案。
图9示出了图8的通量屏蔽/重定向附件的进一步的细节。
图10示出了包括具有对应磁环的分段铁氧体磁芯的无线功率传输效率增强附件。
具体实施方式
在以下描述中，为了解释的目的，阐述了很多具体细节以便提供对所公开构思的彻底理解。作为该描述的一部分，为了简单起见，本公开的附图中的一些附图以框图形式表示结构和设备。为了清晰起见，在本公开中未描述实际具体实施的所有特征。此外，本公开中使用的语言是出于可读性和指导目的而选择的，尚未选择它来描绘或限制所公开的主题。相反，所附权利要求旨在用于此目的。
所公开的概念的各种实施方案以举例的方式进行说明，而不仅限于各个附图，在附图中类似的附图标号指示类似的元件。为简单和清楚说明起见，在合适的情况下，在不同附图中重复参考标号以指示对应或类似的元件。此外，示出许多具体细节以便提供对本文所述的具体实施的充分理解。在其他情况下，未详细描述方法、规程和部件以免模糊所描述的相关功能。在本公开中提到“一个”、“一种”或“另一种”实施方案未必是相同或不同的实施方案，并且这意味着至少一个。给定附图可用于示出本公开的多于一个实施方案或多于一个种类的特征，并且对于给定的实施方案或种类可能不需要附图中的所有元件。当在给定附图中提供时，参考标号在整个若干附图中是指相同的元件，但其可以不在每个附图中重复。除非另外指明，否则附图未按比例绘制，并且某些部件的比例可被放大以更好地示出本公开的细节和特征。
图2A和图2B示出了无线(感应)功率传输布置，其包括PTx绕组103和PRx绕组105之间的大小失配。在所示布置中，PTx绕组103具有比PRx绕组105更大的直径。在未示出的其他情况下，反之亦然。在图2B的轮廓图中，通量线202示出了沿逆时针方向与驱动PTx绕组103(在图2A中以平面图示出)相关联的示例性通量路径。从图2B可以看出，通量线202中的一些穿过PRx绕组105。通量的该部分可被认为有效地耦合到PRx设备。然而，通量线202中的一些不穿过PRx绕组105，而是到达PRx设备104的金属部件(即，前述的“友好金属”)，其在图2B中由“X”标记表示。就来自103的一些磁通量与友好金属而不是PRx绕组105相互作用的程度而言，PTx与PRx之间的磁耦合减少。这可能至少部分是因为相应PTx绕组103和PRx绕组105的不同大小。
解决这种大小失配并提高PTx绕组103和PRx绕组105之间磁耦合程度的一种方式是在PTx和PRx之间提供通量屏蔽和/或重定向附件。图3A示出了这种布置的轮廓图，而图3B示出了这种布置的平面图。通量屏蔽和/或重定向附件可包括由铁氧体或其他具有合适磁特性的铁磁材料(诸如烧结铁氧体或纳米晶片)制成的磁芯300。磁芯300的尺寸可被设计成屏蔽PRx 104的友好金属免受PTx绕组104感应的通量的影响和/或有效地将该通量的一些或基本上全部重定向到PRx绕组105中。
在具有相对较大的PTx线圈103和相对较小的PRx线圈105的例示的示例中，铁氧体磁芯300可以是环形形状，其内径(ID)通常对应于PRx线圈的内径，并且外径(OD)足够大以拦截来自PTx线圈的原本会耦合到友好金属中的通量。通过将此类磁芯300定位在相应的绕组之间、大致平行于相应的绕组并且基本上与相应的绕组重叠和同轴，可提高绕组103和105之间的磁耦合，并且可减少耦合到PRx设备104的友好金属中的通量。
基本上类似的解决方案也可在相反的情况下实施，其中PRx线圈较大并且PTx线圈绕组较小。此外，如上所述，相应绕组和磁芯的形状不必是严格圆形的，而是可以是任何闭合或基本闭合的形状，使得上文所提及的直径可以是内侧长度、长轴和短轴长度等。由“基本闭合”形状，应当理解，磁芯可由两个或更多个磁性材料片段构造，该磁性材料片段之间具有相对较小(与磁芯大小相比)的间隙。重要的是磁芯300的位置和尺寸被设定成减少从PTx绕组103耦合到PRx设备104的友好金属中的不期望的通量和/或增强耦合到PRx绕组105中的通量。另外，尽管所述实施方案的特征在于基本上平面的线圈和磁芯300，但相同的原理适用于非平面绕组和非平面中间磁芯300。在此类实施方案中，中间磁芯300的形状、位置和尺寸应被设定成减少耦合到所谓的“友好金属”中的不期望的通量和/或增加耦合到PRx绕组中的通量的量。
在各种其他具体实施中，磁芯300在尺寸上符合PTx线圈而不是PRx线圈的形状。例如，将电话放置在壳体内可将铁氧体磁芯300与充电板102的功率传输绕组103对准，使得铁氧体磁芯/环300的外径与发射器绕组103的直径对准，并且铁氧体磁芯/环300的内径的大小被设定成使得结构300的中心孔允许通量流向电话104的功率接收绕组105。也就是说，铁氧体磁芯/环300的内径大于电话104的功率接收绕组105的内径。在一些情况下，铁氧体磁芯/环300的内径大于功率接收绕组105的内径并且小于功率接收绕组105的外径。
在PTx设备102和PRx设备104的各种具体实施中，结合磁芯300的中间设备可采取多种形式。作为一个示例，PTx 102可以是充电垫，PRx 104可以是电子设备，诸如移动电话、智能手表、平板电脑、无线耳机充电壳体或其他设备，并且结合铁氧体磁芯300的中间设备可以是用于电子设备的附件400，如图4A(平面图)和图4B(轮廓图)中所示。附件400可以是移动电话的壳体、可以设置在PTx和PRx之间的“垫片”或结合铁氧体磁芯300的另一中间设备。铁氧体磁芯300可设置在附件400中，其中附件被设计且尺寸被设定成使磁芯300相对于PRx设备的PRx绕组适当定位。例如，将电话放置在壳体内可将铁氧体磁芯300与电话104的功率接收绕组105适当对准，使得铁氧体磁芯/环300的内径与接收器绕组105的外径对准，并且铁氧体磁芯/环300的环孔屏蔽电话104的友好金属免受由充电板102的PTx绕组103感应的通量的影响。
分别如图5A和图5B、图6A和图6B以及图7A和图7B中所示，壳体500、壳体600或壳体700还可任选地包括用于帮助用户将附件/电话组合与外部充电设备对准的一个或多个机构。仅作为一个示例，此类附件(无论是壳体、垫片或以其他方式)还可包括一个或多个磁体，该一个或多个磁体可用于将附件/设备组合与具有互补布置的磁体的无线功率发射器和/或接收器设备对准。这种对准可以帮助对准设备的相应线圈以及将铁氧体磁芯300与PTx绕组103和/或PRx绕组105对准。在图5A和图5B中，磁环502被描绘为位于铁氧体环300下方，或者换句话说，铁氧体环300被设置在磁体与设备(例如，电话，未示出)之间。如在图4A和图4B的实施方案中，铁氧体环300阻止从发射器耦合到设备的“友好金属”中的通量，从而减少不期望的功率损失和相关联的发热。另外，磁环502的磁体可被分段以减少损失。在该实施方案中，附件可机械地定位并固定到设备(根据各种已知技术)，并且磁体可用于帮助将设备/附件组合附接和对准到功率传输设备(例如，充电板，未示出)。另外，如上所述，并且如下文更详细地描述，铁氧体环300也可被分段，在这种情况下，磁环片段和铁氧体环片段可以是散布的，如下面关于图10所示。
在图6A和图6B中，磁环502被描绘为位于铁氧体环300上方，或者换句话说，铁氧体环300被设置在磁体与功率传输设备(未示出，例如，充电板)之间。如在图4A和图4B以及图5A和图5B的实施方案中，铁氧体环300阻止从发射器耦合到设备的“友好金属”中的通量，从而减少不期望的功率损失和相关联的发热。另外，磁环502的磁体可被分段以减少损失。在该实施方案中，附件(例如，壳体或垫片)可磁性地固定(和对准)到设备(例如，电话)，并且设备/附件组合可相对于功率传输设备(例如，充电板，未示出)自由定位。如上所述，并且如下文更详细地描述，铁氧体环300也可被分段，在这种情况下，磁环片段和铁氧体环片段可以是散布的，如下面关于图10所示。
在图7A和图7B中，磁环502被描绘为与铁氧体环300基本在相同的平面内。根据给定实施方案的磁体和铁氧体磁芯的相应高度，不需要精确共面，并且甚至可不可能精确共面。如上面讨论的在图4A和图4B、图5A和图5B以及图6A和图6B的实施方案中，铁氧体环300阻止从发射器耦合到设备的“友好金属”中的通量，从而减少不期望的功率损失和相关联的发热。另外，磁环502的磁体可被分段以减少损失。在该实施方案中，磁体可用于相对于设备和/或功率传输设备(例如，充电板)固定和定位附件。
在图10中，类似图7A和图7B，磁环502被描绘为与铁氧体环300基本在相同的平面内。如上所述，不需要精确共面，特别是考虑到给定实施方案的磁体和铁氧体磁芯的不同相应高度的可能性。然而，对于包装，将环502中的磁体部件和环300中的铁氧体部件布置成使得这些部件中的至少一部分共面以便减少所得附件的z高度可能是有帮助的。如上面讨论的在图4A和图4B、图5A和图5B、图6A和图6B以及图7A和图7B的实施方案中，铁氧体环300阻止从发射器耦合到设备的“友好金属”中的通量，从而减少不期望的功率损失和相关联的发热。另外，磁环502的磁体被分段成片段“M”以减少损失并提高可制造性。铁氧体环300同样被分段成插入磁体片段“M”之间的片段“F”。如上，磁体可用于相对于设备和/或功率传输设备(例如，充电板)固定和定位附件。可根据需要径向和周向地调整磁体片段和铁氧体片段的相对大小以提供附件1000与设备(例如，电话)和/或功率发射器之间的足够的紧固力(通过增加磁体的大小)和/或增加通量屏蔽/耦合效应(通过增加铁氧体片段的大小)。在一些实施方案中，磁环片段和铁氧体环片段的相对定位可使得各片段沿着相应环的圆周基本共线。根据铁氧体环片段和磁环片段的具体尺寸，可不需要或不提供精确共线，因为围绕圆周的宽泛共线可能适合一些应用。
图8示出了结合铁氧体磁芯300的通量屏蔽/重定向附件801的另选实施方案。附件801可以是适用于定位和任选地固定到PTx设备102本身的垫片设备。(如上所述，PTx设备102可以是例如充电垫、充电板或其他合适的无线/感应充电设备。)附件801还可包括用于相对于PTx 102和相关联的PTx绕组103对准和/或固定中间设备801的机械、粘合和/或磁性特征部802。如上所述，磁芯300的尺寸应被设定为被定位成适当地减少耦合到PRx设备(诸如移动电话或其他电子设备或附件)的友好金属中的不期望的通量和/或增强耦合到PRx设备的PRx绕组105中的通量。这样，该磁芯将需要相对于PTx绕组105定位，使得该磁芯拦截和/或重定向通常将耦合到PRx设备的友好金属中的通量。
图9示出了通量屏蔽/重定向附件801(图8)的实施方案902、实施方案904的进一步的细节。在实施方案902和实施方案904中，PTx设备102可包括布置为DDQ线圈的多个发射线圈103。附件902、附件904可被定位在PTx设备102和PRx设备104(例如，移动电话)之间。附件902、附件904可包括铁氧体环300，该铁氧体环可被实施为围绕PTx设备102的顶部/Q线圈103的铁氧体框架300。因此，有效地屏蔽了PRx设备104的友好金属免受由线圈103感应的通量的影响。相似地，附件904可包括覆盖PTx设备904的全部或基本全部的传输区域的铁氧体框架。在此类实施方案中，可根据需要在特定线圈附近提供附加的铁氧体棒910，以提供必要水平的屏蔽/通量重定向。铁氧体环/框架300中的可选接片912也可用于相似的效果。
前述内容描述了用于无线功率传输系统的附件的示例性实施方案，该附件提供用于无线功率发射器(PTx)与无线功率接收器(PRx)设备之间的改善的耦合。此类系统可用于各种应用，但是当与电子设备诸如移动计算设备(例如，笔记本电脑、平板电脑、智能电话等)和它们的附件(例如，无线耳机、触控笔和其他输入设备等)结合使用，以及当与预期与不同设备一起使用而构造的无线充电设备(例如，充电垫、充电板、充电支架等)结合使用时可能特别有利。虽然已经描述了许多特定特征和各种实施方案，但应当理解，除非另有说明为相互排斥，否则各种特征和实施方案可在特定实施方式中组合成各种排列。因此，上文描述的各种实施例仅仅以举例方式提供，而不应解释为限制本公开的范围。在不脱离本公开的范围和不脱离权利要求的范围的情况下，可以对本文的原理和实施方案进行各种修改和改变。
本文所述的和受权利要求保护的技术被引用并应用于实物和实际性质的具体示例，其明显改善了本技术领域，并且因此不是抽象、无形或纯理论的。此外，如果附加到本说明书结尾的任何权利要求包含被指定为“用于[执行][功能]...的装置”或“用于[执行][功能]...的步骤”的一个或多个元件，则这些元件将按照35U.S.C.112(f)进行解释。然而，对于任何包含以任何其他方式指定的元件的任何权利要求，这些元件将不会根据35U.S.C.112(f)进行解释。

Claims (22)

1.一种在无线功率传输系统中用于提高无线功率传输效率的附件，所述无线功率传输系统包括具有功率发射器(PTx)绕组的PTx和具有功率接收器(PRx)绕组的PRx，其中所述PTx绕组和所述PRx绕组尺寸失配，所述附件包括：
由具有所选的磁特性的材料形成的磁芯，所述磁芯的尺寸和位置被设定成执行以下中的至少一项：
减少从所述PTx绕组耦合到所述PRx的友好金属的通量；以及
增强从所述PTx绕组耦合到所述PRx绕组的通量。
2.根据权利要求1所述的附件，其中所述磁芯为铁氧体磁芯。
3.根据权利要求1所述的附件，其中所述PTx绕组和所述PRx绕组之间的所述尺寸失配包括大于所述PRx绕组的PTx绕组，并且其中所述磁芯限定与所述PRx绕组的外部尺寸对应的孔。
4.根据权利要求3所述的附件，其中所述磁芯具有被选择成拦截足够的通量以减少耦合到所述PRx的所述友好金属中的通量的外部尺寸。
5.根据权利要求4所述的附件，其中所述孔具有与所述PRx绕组的外径对应的内径。
6.一种被配置为提高电子设备与无线充电器之间的无线功率传输效率的附件，其中所述设备的无线充电绕组和所述无线充电器的无线充电绕组尺寸失配，所述附件包括：
由具有所选的磁特性的材料形成的磁芯，所述磁芯的尺寸和位置被设定成执行以下中的至少一项：
减少从所述充电器的所述无线充电绕组耦合到所述设备的金属的通量；以及
增强从所述充电器的所述无线充电绕组耦合到电话的所述无线充电绕组的通量。
7.根据权利要求6所述的附件，所述附件还包括一个或多个对准夹具。
8.根据权利要求7所述的附件，其中所述一个或多个对准夹具被配置为相对于所述电子设备对准或固定所述附件。
9.根据权利要求7所述的附件，其中所述一个或多个对准夹具被配置为相对于所述无线充电器对准或固定所述附件。
10.根据权利要求7所述的附件，其中所述一个或多个对准夹具被配置为相对于所述设备和所述无线充电器两者对准或固定所述附件。
11.根据权利要求7所述的附件，其中所述对准夹具包括一个或多个磁体。
12.根据权利要求11所述的附件，其中所述一个或多个磁体形成环。
13.根据权利要求6所述的附件，其中所述磁芯为铁氧体磁芯。
14.根据权利要求6所述的附件，其中所述尺寸失配包括所述无线充电器的所述无线充电绕组大于所述电子设备的所述无线充电绕组，并且其中所述磁芯限定与所述电子设备的所述无线充电绕组的外部尺寸对应的孔。
15.根据权利要求14所述的附件，其中所述磁芯具有被选择成拦截足够的通量以减少耦合到所述电子设备的所述友好金属中的通量的外部尺寸。
16.根据权利要求15所述的附件，其中所述孔具有与所述无线充电器的所述无线充电绕组的外径对应的内径。
17.根据权利要求6所述的附件，其中所述附件是用于所述电子设备的壳体。
18.根据权利要求6所述的附件，其中所述附件是被配置为设置在所述设备与所述无线充电器之间的垫片。
19.一种被配置为附连到无线功率发射器的面以提高电子设备和所述无线功率发射器之间的无线功率传输效率的附件，其中所述电子设备的无线充电绕组和所述无线功率发射器的无线充电绕组是尺寸失配的，所述附件包括：
由具有所选的磁特性的材料形成的磁芯，所述磁芯的尺寸和位置被设定成执行以下中的至少一项：
减少从所述无线功率发射器的所述无线充电绕组耦合到所述电子设备的金属的通量；以及
增强从所述无线功率发射器的所述无线充电绕组耦合到所述电子设备的所述无线充电绕组的通量；以及
被配置为将所述附件固定到所述无线功率发射器的所述面的粘合剂。
20.根据权利要求19所述的附件，所述磁芯是铁氧体环，所述铁氧体环的尺寸被设定成屏蔽所述电子设备的所述金属免受由所述无线功率发射器的至少一个无线充电绕组感应的通量的影响。
21.根据权利要求20所述的附件，其中所述铁氧体环包括一个或多个接片，所述一个或多个接片的大小和尺寸被设定成定位在所述无线功率发射器的一个或多个无线充电绕组附近，以提供所需水平的屏蔽或通量重定向。
22.根据权利要求20所述的附件，其中铁氧体磁芯还包括附加的铁氧体棒，所述附加的铁氧体棒的大小和尺寸被设定成定位在所述无线功率发射器的一个或多个无线充电绕组附近，以提供所需水平的屏蔽或通量重定向。
CN202180004972.6A 2021-02-17 2021-10-29 用于提高无线功率传输效率的附件设备 Pending CN115769462A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2021101863183 2021-02-17
CN202110186318.3A CN114944708A (zh) 2021-02-17 2021-02-17 用于提高无线功率传输效率的附件设备
PCT/US2021/028099 WO2022177589A1 (en) 2021-02-17 2021-04-20 Accessory device to improve wireless power transfer efficiency
USPCT/US2021/028099 2021-04-20
PCT/US2021/057366 WO2022177614A1 (en) 2021-02-17 2021-10-29 Accessory devices to improve wireless power transfer efficiency

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115769462A true CN115769462A (zh) 2023-03-07

Family

ID=82801515

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180004972.6A Pending CN115769462A (zh) 2021-02-17 2021-10-29 用于提高无线功率传输效率的附件设备

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220263345A1 (zh)
JP (1) JP2024508757A (zh)
KR (1) KR20230129048A (zh)
CN (1) CN115769462A (zh)
DE (1) DE112021007117T5 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240069396A (ko) * 2022-11-11 2024-05-20 삼성전자주식회사 공진기 구조 및 이를 포함하는 무선 전력 송신 장치
KR20240138360A (ko) * 2023-03-10 2024-09-20 삼성전자주식회사 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 수신 장치, 액세서리 장치 및 그 방법

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4679560A (en) * 1985-04-02 1987-07-14 Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Wide band inductive transdermal power and data link
US8624545B2 (en) * 2009-10-09 2014-01-07 Convenientpower Hk Ltd Portable electronic device with antenna and power transfer coil
US9496732B2 (en) * 2011-01-18 2016-11-15 Mojo Mobility, Inc. Systems and methods for wireless power transfer
US9672976B2 (en) * 2013-10-28 2017-06-06 Nokia Corporation Multi-mode wireless charging
EP3308388A4 (en) * 2015-03-29 2018-12-19 ChargEdge, Inc. Wireless power transfer using multiple coil arrays
US9793743B2 (en) * 2015-07-14 2017-10-17 Tdk Taiwan Corporation Wireless charging device for charging a plurality of wireless power receiving apparatus and charging method thereof
CA3032765C (en) * 2016-08-08 2020-01-21 Witricity Corporation Inductor system having shared material for flux cancellation
US10333293B2 (en) * 2016-12-20 2019-06-25 Witricity Corporation Method for increasing pad efficiency and robustness
US10819156B2 (en) * 2017-12-05 2020-10-27 Witricity Corporation Flush-mount wireless charging power-transfer system
KR20190087761A (ko) * 2018-01-17 2019-07-25 현대자동차주식회사 전기차 무선 전력 전송 시스템에서 다양한 구조의 페라이트를 내장한 무선 충전 패드
DE112018006889T5 (de) * 2018-01-19 2020-09-24 Tdk Electronics Ag Spulenanordnung und drahtloses Energieübertragungssystem, das eine Spulenanordnung umfasst
US11469040B2 (en) * 2020-06-04 2022-10-11 Apple Inc. Wireless magnetic charger with solenoids
GB202100731D0 (en) * 2021-01-20 2021-03-03 Eggtronic Eng Spa Charge booster

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230129048A (ko) 2023-09-05
DE112021007117T5 (de) 2023-12-28
JP2024508757A (ja) 2024-02-28
US20220263345A1 (en) 2022-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012101731A1 (ja) 非接触充電モジュール及びこれを用いた受信側及び送信側非接触充電機器
KR101971091B1 (ko) 차폐층을 포함하는 안테나 모듈 및 무선 전력 수신 장치
JP5845405B2 (ja) 受信側非接触充電モジュール及び受信側非接触充電機器
WO2013035282A1 (ja) 非接触充電モジュール、電子機器、及び非接触充電機器
US7917086B2 (en) Charger, electronic instrument, and charging system
JP2011072097A (ja) 非接触電力伝送装置
CN115769462A (zh) 用于提高无线功率传输效率的附件设备
WO2014083234A1 (en) An inductive energy transfer coil structure
KR101394508B1 (ko) 연자성 시트, 무선 전력 수신 장치 및 그의 무선 충전 방법
JP5649370B2 (ja) 非接触電力伝送システム
CN106961162B (zh) 一种具有较大对准空间的无线电能传输装置
CN111313566A (zh) 一种具有磁铁的电磁耦合能量传输装置
WO2022104915A1 (zh) 电子设备及无线充电系统
WO2022177589A1 (en) Accessory device to improve wireless power transfer efficiency
CN212010666U (zh) 线圈模块
WO2022141504A1 (zh) 一种磁吸装置以及无线充电器
WO2022177614A1 (en) Accessory devices to improve wireless power transfer efficiency
US20200335272A1 (en) Wireless charging device and transmitting module and transmitter coil thereof
KR102070337B1 (ko) 투명 평면형 메타구조를 이용한 무선 전력전송 시스템
CN215580560U (zh) 一种无线充电磁定位结构、无线充电模组及无线充电器
KR101453465B1 (ko) 연자성 시트, 무선 전력 수신 장치 및 그의 무선 충전 방법
JP2014150698A (ja) ワイヤレス給電システム
KR102258919B1 (ko) 차폐층을 포함하는 안테나 모듈 및 무선 전력 수신 장치
JP5824631B2 (ja) 非接触充電モジュール及びそれを用いた充電器と電子機器
KR101394507B1 (ko) 연자성 시트, 무선 전력 수신 장치 및 그의 무선 충전 방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination