CN201749754U - 一种无线电力传送线圈 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种无线电力传送线圈以及由无线电力传送线圈组合而成的自耦合柔性平面无线电力传送线圈组。其中，无线电力传送线圈包括聚磁材料层、柔性印刷线路板和呈螺旋型绕制的金属线圈，所述柔性印刷线路板附着在聚磁材料层上，所述金属线圈设置于柔性印刷线路板中，金属线圈为单层或者多层。采用多层金属线圈时，相邻金属线圈之间串联并且相邻金属线圈之间绕制方向相反。与现有无线电力传送线圈相比，本实用新型传输功率更大，线圈厚度更薄，转换效率更高，线圈工作产生热量更低，提高传输功率时采用多层线圈组合的方式，不会增加线圈面积，生产成本低，生产工艺要求不高，一般柔性印刷线路板加工厂都可以制作。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力无线传输领域，尤其指一种无线电力传送线圈以及由无线电力传送线圈组合而成的自耦合柔性平面无线电力传送线圈组。
背景技术
无线电力传输线圈是无线充电系统的重要组成部分，利用无线电力传输线圈配合无线充电系统可以不通过物理联接就能传送电能，实现为手机、MP3、蓝牙耳机等电子产品充电的目的。事实上，短距离无线充电还可以实现为低功耗无线传感器网络以及病人体内的医用植入设备进行充电。
目前，实现无线电力传输主要通过三种方式，即电磁感应、无线电波、以及共振作用。任何希望能够进行无线充电的设备，都需要内嵌接收器，和相匹配的无线充电发送部分，这很可能会增加产品的成本和重量。
“支持无线充电”字样的数码产品现在还不能成为市场的主流，主要是还存在着一些工程难题，其中最主要的就是还没有一种缩小无线电力传输线圈的最好方法，以便使它们能够轻易地以各种形状和大小集成到各种设备中去。
目前，最为常见的无线电力传输解决方案就采用了电磁感应，通过初级和次级线圈感应产生电流，从而将能量从传输端转移到接收端，该解决方案提供商包括英国Splashpower、美国WildCharge和Fulton Innovation等公司。从Splashpower网站我们可以看到，该公司目前可以实现在一个充电垫上对一部数码相机和一部手机同时充电，但是其首款带有无线充电功能的消费类终端产品并不会很快面世，其主要问题就是没有一种满足低成本高性能的无线电力传输线圈。
当前各个无线充电器厂商采用的无线电力传输线圈有贴片电感线圈、简单绕线机机械绕线电感线圈和自粘电感线圈三种，该三种线圈均是采用漆包线作为材料制作，其主要缺点在于：
1.贴片电感线圈，传输功率很低，并且线圈厚度太厚，不利于系统集成；
2.简单绕线机机械绕线电感线圈，传输效率低，线圈易发热，提高传输功率需要增加线圈面积；
3.自粘电感线圈，成本高，对生产工艺要求高，提高传输功率同样需要增加线圈面积。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种新的无线电力传送线圈，以在不增加线圈面积的情况下提高无线电力传送线圈的传输功率。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种无线电力传送线圈，包括聚磁材料层、柔性印刷线路板和金属线圈，所述柔性印刷线路板附着在聚磁材料层上，所述金属线圈设置于柔性印刷线路板中。
本实用新型的有益效果是：采用柔性印刷线路板作为金属线圈的载体，在柔性印刷线路板上嵌入金属线圈，使得本实用新型相比于传统无线电力传送线圈更薄，方便系统集成，并降低生产成本；聚磁材料层作为平面磁芯，可增大线圈的磁场强度，提高电磁转化效率；采用柔性印刷线路板结合金属线圈设计取代传统漆包线作为线圈，降低的生产成本，并且节省无线电力传送线圈的厚度。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
进一步，所述金属线圈为至少两层，金属线圈相互叠加于柔性印刷线路板中。
采用上述进一步方案的有益效果是，采用多层金属线圈相互叠加，在不增加无线电力传送线圈面积的情况下，提高了其电力传输功率。
进一步，所述金属线圈呈螺旋形。
采用上述进一步方案的有益效果是，螺旋形金属线圈产生电磁场均匀稳定，保证电力传输的稳定。
进一步，相邻所述金属线圈之间绕制方向相反，相邻所述金属线圈之间串联。
采用上述进一步方案的有益效果是，可提高其电力传输功率。
进一步，所述金属线圈为铜质或者铝质材料。
采用上述进一步方案的有益效果是，采用铜质或者铝制材料作为金属线圈，降低了交变电流在金属线圈中因发热而产生的能量损耗。
进一步，所述聚磁材料为软磁体。
采用上述进一步方案的有益效果是，采用软磁体作为聚磁材料可以达到反射或者吸收磁力线的目的。
本实用新型还提供了一种自耦合柔性平面无线电力传送线圈组，包括电力发送线圈和电力接收线圈，所述电力发送线圈和电力接收线圈均为上述任一项所述的无线电力传送线圈。
本实用新型的自耦合柔性平面无线电力传送线圈组的有益效果在于，与传统无线电力传输线圈相比，降低了制造成本，电力传输效率更高，能量损耗小。
进一步，所述电力发送线圈中的金属线圈与电力接收线圈中的金属线圈形状相同且层数相同。
采用上述进一步方案的有益效果是，电力发送线圈中的金属线圈与电力接收线圈中的金属线圈形状相同且层数相同，即采用结构完全相同的电力发送线圈与电力接收线圈，使得电力接收线圈中感应产生的电磁场与电力发送线圈中所产生的电磁场完全同步，提高电力传输效率，避免能量损耗。
进一步，所述电力发送线圈中的金属线圈外径大于电力接收线圈中的金属线圈外径。
采用上述进一步方案的有益效果是，所述电力发送线圈中的金属线圈外径大于电力接收线圈中的金属线圈外径，可使电力接收线圈接收电力更多，并且可以实现利用一个电力发送线圈同时为多个电力接收线圈进行电力传送。
附图说明
图1A为本本实用新型无线电力传送线圈中的金属线圈呈顺时针方向绕制俯视图；
图1B为本本实用新型无线电力传送线圈中的金属线圈呈逆时针方向绕制俯视图；
图2为本实用新型无线电力传送线圈实施方式一的结构剖视图；
图3A为本实用新型无线电力传送线圈实施方式一的结构俯视一图；
图3B为本实用新型无线电力传送线圈实施方式一的结构俯视二图；
图4为实施方式一中的自耦合柔性平面无线电力传送线圈组剖面图；
图5为本实用新型无线电力传送线圈实施方式二的结构剖视图；
图6为本实用新型无线电力传送线圈实施方式二的结构俯视图；
图7为实施方式二中的自耦合柔性平面无线电力传送线圈组剖面图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
本实用新型的无线电力传送线圈包括聚磁材料层、柔性印刷线路板和金属线圈；所述柔性印刷线路板附着在聚磁材料层上，所述金属线圈设置于柔性印刷线路板中。其中，金属线圈呈螺旋形，并且金属线圈可以为单层或者多层。当金属线圈为多层时，其相互叠加于柔性印刷线路板中，并且相邻的金属线圈之间绕指方向相反，即顺时针方向绕制的金属线圈和逆时针方向绕制的金属线圈相间的进行叠加。
本实用新型无线电力传送线圈中的金属线圈如图1A和图1B所示，金属线圈可采用如图1A中的顺时针方向进行绕制或者采用如图1B中的逆时针方向进行绕制。
实施方式一
如图2所示，本实用新型实施方式一中，采用单层金属线圈，其具体结构包括聚磁材料层1、柔性印刷线路板2和单层金属线圈3，柔性印刷线路板2附着在聚磁材料层1上，单层金属线圈3设置于柔性印刷线路板2中，为达到较好的电力传输效果，单层金属线圈3设置于柔性印刷线路板2的远离聚磁材料层1的表面上。
图3A、图3B为本实用新型无线电力传送线圈实施方式一的结构俯视图，如图3A、图3B所示，聚磁材料层1的面积大于柔性印刷线路板2，以产生较强的电磁场，设置于柔性印刷线路板2中的单层金属线圈3可采用如图3A的顺时针绕制方式，或者可采用如图3B的逆时针绕制方式。
如图4所示为本实施方式一中的自耦合柔性平面无线电力传送线圈组剖面图。其中，包括电力发送线圈a1和电力接收线圈a2，电力发送线圈a1和电力接收线圈a2结构完全相同，都是采用本实施方式一中的采用单层金属线圈的无线电力传送线圈。但电力接收线圈a2中的金属线圈的外径小于电力发送线圈a1中的金属线圈的外径，并且电力发送线圈a 1中的金属线圈绕制方向与电力接收线圈a2中的金属线圈绕制方向相同。
使用时，将电力发送线圈a1的金属线圈的内外两极接电源，将电力接收线圈a2的金属线圈的内外两极接用电设备或者充电装置，将电力发送线圈a1的金属线圈的一面和电力接收线圈a2的金属线圈的一面相互靠近。在电力无限传输时，电力发送线圈a1产生交变电磁场，同时电力接收线圈a2受到感应产生感应电磁场，从而在电力接收线圈a2的金属线圈中产生感应电动势并产生交变电流，电力接收线圈a2将产生的交变电流传送给用电设备或者充电装置，从而实现了电力的无线传送。
实施方式二
如图5所示，本实用新型实施方式二中，采用多层金属线圈，其具体结构包括聚磁材料层1、柔性印刷线路板2和多层金属线圈4，柔性印刷线路板2附着在聚磁材料层1上，多层金属线圈4设置于柔性印刷线路板2中，其中，多层金属线圈4叠加在一起，多层金属线圈4中最两端的金属线圈设置于柔性印刷线路板2的两个表面上，以达到较好的电力传输效果。
图6为本实用新型无线电力传送线圈实施方式二的结构俯视图，如图6所示，聚磁材料层1的面积大于柔性印刷线路板2，以产生较强的电磁场，设置于柔性印刷线路板2中的多层金属线圈4中各个相邻的金属线圈之间绕制方向相反，即以顺时针方向绕制的单层金属线圈和以逆时针方向绕制的单层金属线圈交替叠加而形成多层金属线圈4，并且多层金属线圈4中各单层金属线圈的中心点相互对齐，相邻的各单层金属线圈之间相互串联。
如图7所示为本实施方式二中的自耦合柔性平面无线电力传送线圈组剖面图。其中，包括电力发送线圈a1和电力接收线圈a2，电力发送线圈a1和电力接收线圈a2结构完全相同，都是采用本实施方式二中的采用多层金属线圈的无线电力传送线圈。但电力接收线圈a2中的金属线圈的外径小于电力发送线圈a1中的金属线圈的外径，并且电力发送线圈a1中的各层金属线圈绕制方向与电力接收线圈a2中相应各层的金属线圈绕制方向相同。
使用时，将电力发送线圈a1的分别处于两端的金属线圈的两极接电源，将电力接收线圈a2的分别处于两端的金属线圈的两极接用电设备或者充电装置，将电力发送线圈a1的金属线圈的一面和电力接收线圈a2的金属线圈的一面相互靠近。在电力无限传输时，电力发送线圈a1产生交变电磁场，同时电力接收线圈a2受到感应产生感应电磁场，从而在电力接收线圈a2的金属线圈中产生感应电动势并产生交变电流，电力接收线圈a2将产生的交变电流传送给用电设备或者充电装置，从而实现了电力的无线传送。
本实用新型的无线电力传送线圈中的金属线圈采用铜质或者铝质材料，聚磁材料层采用软磁体材料，其中柔性印刷线路板厚度为0.1～0.3毫米，铜质或铝质螺旋金属线圈厚度为0.18～0.35微米，聚磁材料层厚度为0.1～1毫米。本实用新型的无线电力传送线圈中的金属线圈的圈数为4～50圈，多层金属线圈中各层金属线圈的圈数相等。
本实用新型的自耦合柔性平面无线电力传送线圈组参数如下表所示：
本实用新型的自耦合柔性平面无线电力传送线圈组，其传输功率从几百毫瓦到几百瓦，线圈厚度最薄可以做到0.5毫米，转换效率可以达到70％，线圈工作时不高于环境温度10摄氏度，提高传输功率采用多层线圈组合的方式，不会增加线圈面积，生产成本低，生产工艺要求不高，一般柔性印刷线路板加工厂都可以制作。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种无线电力传送线圈，其特征在于：包括聚磁材料层、柔性印刷线路板和金属线圈，所述柔性印刷线路板附着在聚磁材料层上，所述金属线圈设置于柔性印刷线路板中。
2.根据权利要求1所述的无线电力传送线圈，其特征在于：所述金属线圈为至少两层，金属线圈相互叠加于柔性印刷线路板中。
3.根据权利要求2所述的无线电力传送线圈，其特征在于：所述金属线圈呈螺旋形。
4.根据权利要求3所述的无线电力传送线圈，其特征在于：相邻所述金属线圈之间绕制方向相反，相邻所述金属线圈之间串联。
5.根据权利要求1至4任一项所述的电力传送线圈，其特征在于：所述金属线圈为铜质或者铝质材料。
6.根据权利要求1至4任一项所述的电力传送线圈，其特征在于：所述聚磁材料为软磁体。
7.一种自耦合柔性平面无线电力传送线圈组，包括电力发送线圈和电力接收线圈，其特征在于：所述电力发送线圈和电力接收线圈均为权利要求1至6任一项所述的无线电力传送线圈。
8.根据权利要求7所述的自耦合柔性平面无线电力传送线圈组，其特征在于：所述电力发送线圈中的金属线圈与电力接收线圈中的金属线圈形状相同且层数相同。
9.根据权利要求7或8所述的自耦合柔性平面无线电力传送线圈组，其特征在于：所述电力发送线圈中的金属线圈外径大于电力接收线圈中的金属线圈外径。
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