CN117748108A - 一种集成金属边缘nfc天线线圈的wpc天线线圈模组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线充电及RFID通信技术领域，尤其涉及一种集成金属边缘NFC天线线圈的WPC天线线圈模组。包括，金属片，被配置为所述WPC天线线圈模组的散热部件，通过模切工艺在所述金属片外围边缘形成NFC天线线圈；所述NFC天线线圈与所述金属片之间保持预设的间隔；软磁材料片，所述软磁材料片的两侧分别与所述金属片和WPC天线线圈贴合。本发明提出了一种集成金属边缘NFC天线线圈的WPC天线线圈模组的解决方案，通过在WPC模组的散热铜片材料上集成一个分支用于NFC的分支，不仅节约了设备内部的空间，还在同一模组中实现了NFC功能和WPC功能的高度集成。

Description

一种集成金属边缘NFC天线线圈的WPC天线线圈模组

技术领域

本发明涉及无线充电及RFID通信技术领域，尤其涉及一种集成金属边缘NFC天线线圈的WPC天线线圈模组。

背景技术

随着电子电力设备和移动支付技术的广泛普及，消费者对便携式电子产品的便利性和多功能性的需求日益增长。特别是在电力充电领域，传统的带电缆的充电方法由于其复杂性和笨重性逐渐被无线充电技术所替代。无线充电通过消除传输电缆和多样化的接头，提供了更加简洁高效的能量传输方式。随着各种消费电子产品的普及，对于简单、统一的充电平台的需求日益增长。Qi协议作为无线充电平台的一项新兴技术规范，已经被广泛采用，实现了这种充电协议的标准化。

在现有的无线充电技术中，关于散热问题已经通过各种创新的方式得到了有效的解决，使得设备能够在保持稳定性和性能的同时提供无线充电功能。然而，由于无线充电模组通常独立于其他功能模组，如近场通信(NFC)模组。随着设备功能的增加，如何在有限的空间内整合更多的功能组件，仍然是设计新一代电子产品的一个挑战。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术问题，针对上述挑战，本发明提出了一种集成金属边缘NFC天线线圈的WPC天线线圈模组。不仅实现了无线充电的功能，还通过在在金属散热片集成一个专用于NFC的外围分支，有效地解决了空间限制问题，实现NFC和WPC模组的高度集成，同时通过铜片散热技术，提升了整体模组的散热效能，本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

本发明提供了一种集成金属边缘NFC天线线圈的WPC天线线圈模组，包括，金属片，被配置为WPC天线线圈模组的散热部件，通过模切工艺在金属片外围边缘形成NFC天线线圈；NFC天线线圈与金属片之间保持预设的间隔；软磁材料片，软磁材料片的两侧分别与金属片和WPC天线线圈贴合。

进一步地，金属片与NFC天线线圈之间设置一个接片桥，用于将NFC天线线圈固定在金属片的边缘。

进一步地，WPC天线线圈内环对应的软磁材料片和金属片上设有位置大小相同的通孔，WPC天线线圈的内端端头通过通孔连接到基座的预设位置，预设位置连接外部电源线；在预设位置的连接点上，设有一条导电连接线连接WPC天线线圈的外部端头。

进一步地，WPC天线线圈的内部结构由FPC线圈、单股绕线线圈或多股绕线线圈构成，内部结构的外部由绝缘性材料包裹。

进一步地，WPC天线线圈为单层螺旋环形结构。

进一步地，软磁材料片的材料为铁氧体或纳米晶等，金属片的材料为铜。

与现有技术相比，本发明存在以下至少一种技术效果：

本发明在目前电子产品高度集成化的需求下，提出了一种集成金属边缘NFC天线线圈的WPC天线线圈模组的解决方案，通过在WPC模组的散热铜片材料上集成一个分支用于NFC的分支，不仅节约了设备内部的空间，还在同一模组中实现了NFC功能和WPC功能的高度集成。

(1)散热与NFC功能的集成优化：将铜片作为散热材料的同时，创新性地通过模切技术，将边缘作为NFC的走线，这一体化的设计不仅有效地解决了散热问题，保证了设备的稳定运作，同时也使NFC天线线圈的集成更为紧凑和高效，完成了散热和信号传输功能的双重优化，降低了设计和制造过程的复杂性，提高整体模组的功能和效率。

(2)结构优化与高效集成：采用高性能的软磁材料和多样化的线圈设计，包括FPC线圈和单股或多股绕线线圈，在提高无线充电效率的同时，实现了空间利用的最大化。

附图说明

图1为本发明一种集成金属边缘NFC天线线圈的WPC天线线圈模组的成品结构图；

图2为本发明一种集成金属边缘NFC天线线圈的WPC天线线圈模组的结构示意图；

图3为本发明一种集成金属边缘NFC天线线圈的WPC天线线圈模组中WP C天线线圈的结构示意图；

图4为本发明一种集成金属边缘NFC天线线圈的WPC天线线圈模组中软磁材料片的结构示意图；

图5为本发明一种集成金属边缘NFC天线线圈的WPC天线线圈模组中金属片的结构示意图。

附图标记说明：

1：WPC天线线圈；2：软磁材料片；3：金属片；4：NFC天线线圈。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及具体实施方式,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

实施例1

本发明的目的是针对上述技术问题，针对上述挑战，本发明提出了一种集成金属边缘NFC天线线圈的WPC天线线圈模组。不仅实现了无线充电的功能，还通过在在金属散热片集成一个专用于NFC的外围分支，有效地解决了空间限制问题，实现NFC和WPC模组的高度集成，同时通过铜片散热技术，进一步提升了整体模组的散热效能，具体实施方式如下：

请参阅图1、2，本发明提供了一种集成金属边缘NFC天线线圈的WPC天线线圈模组，包括，WPC天线线圈1，软磁材料片2，金属片3和NFC天线线圈4，其中，

金属片3被配置为WPC天线线圈模组的散热部件，通过模切工艺在金属片3外围边缘形成NFC天线线圈4，即在模切散热片的时候，同时模切出NFC走线，本发明的NFC天线线圈4是通过散热片外圈金属走线，作为NFC天线的辐射主体，这种集成设计使散热片一体成型，减少了单独设计NFC天线的线圈，同时还充分利用了散热片的空间，还减少了传统NFC天线设计中线圈的需求，极大地简化了整体结构。为了确保NFC天线线圈4与金属片之间的稳定性和耐久性，在金属片3与NFC天线线圈4之间设置一个接片桥，用于将NFC天线线圈4固定在金属片3的边缘，保证NFC天线线圈4在使用过程中的位置稳定和信号完整性。NFC天线线圈4与金属片3之间保持预设的间隔，该间隔空隙使两者完成在功能上的独立性和在结构上的分离，同时允许散热片有效地散发由WPC线圈产生的热量，金属片3的材料为铜。

其中，铜具有优异的导电性和热导率，所以可以满足来制造NFC天线和散热部件的需求。在NFC天线方面，铜可以有效传输电磁信号，提高天线的性能。在散热方面，铜的高热导率有助于迅速分散WPC线圈在运作时产生的热量，从而维持整个模组的温度在安全范围内。其次，铜的物理特性使其非常适合模切加工。通过模切工艺，可以精确地从铜片中制作出所需形状的NFC天线走线，同时确保散热片的结构完整性。在使NFC天线和散热片的集成更为紧密同时，减少了制造过程中的材料浪费，最后，我们选用材料具有良好的耐腐蚀性能，这对于保证NFC天线线圈长期稳定运作和维持散热片的长期耐用性非常重要，特别是在可能暴露于潮湿或其他腐蚀性环境中的应用。综合以上因素，铜作为散热片和NFC天线走线的材料选择，不仅提高了WPC线圈模组的整体性能，还增强了产品的可靠性和耐用性。通过模切工艺，铜片被精确加工成所需形状，满足现代电子设备对高效率和紧凑设计的双重需求。

如图4所示，软磁材料片2，软磁材料片2的材料为铁氧体或纳米晶等，软磁材料片2的两侧分别与金属片3和WPC天线线圈1贴合，以提高无线充电的效率并确保NFC功能的高效运作，在进行的模拟测试中，针对所设计的线圈或电感器件，获得了以下关键参数；

Simulation	Ls(uH)	Rs(Ω)	Q
				Case	0.14	0.58	20.24

如表格所示，本发明的设计的自感量值(Ls)we i 0.14uH,这个较低的自感量值表明WPC线圈在设计上是高效且紧凑的。应用在便携式设备上，线圈可以在不占用过多空间的情况下有效地进行能量传输。电阻值Rs为0.58Ω，在无线充电过程中，线圈的热损失较少。这有助于提高整体充电效率，并减少因过热可能引起的安全问题。品质因数Q为20.24，一个较高的品质因数表明线圈在储存和释放能量时具有较高的效率。这在无线充电应用中非常重要，因为它直接关系到充电速度和能源利用效率。通过较低的自感量、低电阻以及高品质因数这些结果表明，我们的WPC天线线圈在设计上既紧凑又高效，适合用于需要节省空间且高效能传输的便携式电子设备。它们的低热损失和高效能传输特性使我们的线圈在无线充电领域具有明显的优势，这不仅提高了充电效率，还有助于确保设备的安全和稳定运行。

如图2、3所示，WPC天线线圈1内环对应的软磁材料片2和金属片3上设有位置大小相同的通孔，WPC天线线圈1的内端端头通过通孔连接到基座的预设位置，预设位置连接外部电源线；在预设位置的连接点上，设有一条导电连接线连接WPC天线线圈1的外部端头。不仅使电源线的稳定连接，同时也维持了整个线圈模组的紧凑和整洁的设计，其中，WPC天线线圈1的内部结构由FPC线圈、单股绕线线圈或多股绕线线圈构成，内部结构的外部由绝缘性材料包裹，用来防止电流泄漏和保护线圈不受外界环境的影响，且所述绝缘材料的厚度和物理特性被设计以满足特定的电气安全标准和环境适应性要求。WPC天线线圈1为单层螺旋环形结构以优化其无线充电性能。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种集成金属边缘NFC天线线圈的WPC天线线圈模组，其特征在于，包括，

金属片，被配置为所述WPC天线线圈模组的散热部件，通过模切工艺在所述金属片外围边缘形成NFC天线线圈；所述NFC天线线圈与所述金属片之间保持预设的间隔；

软磁材料片，所述软磁材料片的两侧分别与所述金属片和WPC天线线圈贴合。

2.根据权利要求1所述的WPC天线线圈模组，其特征在于，所述金属片与所述NFC天线线圈之间设置一个接片桥，用于将NFC天线线圈固定在所述金属片的边缘。

3.根据权利要求1所述的WPC天线线圈模组，其特征在于，所述WPC天线线圈内环对应的所述软磁材料片和所述金属片上设有位置大小相同的通孔，所述WPC天线线圈的内端端头通过所述通孔连接到基座的预设位置，所述预设位置连接外部电源线；在所述预设位置的连接点上，设有一条导电连接线连接所述WPC天线线圈的外部端头。

4.根据权利要求3所述的WPC天线线圈模组，其特征在于，所述WPC天线线圈的内部结构由FPC线圈、单股绕线线圈或多股绕线线圈构成，所述内部结构的外部由绝缘性材料包裹。

5.根据权利要求4所述的WPC天线线圈模组，其特征在于，且所述WPC天线线圈为单层螺旋环形结构。

6.根据权利要求3所述的WPC天线线圈模组，其特征在于，所述软磁材料片的材料为铁氧体或纳米晶，所述金属片的材料为铜。