CN204794286U - 无线充电装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型关于一种无线充电装置，用于对一个或多个受电装置进行无线充电，其包括壳体、至少一组发射薄膜线圈元件及屏蔽元件。壳体包括本体，其具有可容收受电装置的容置空间以及开口。发射薄膜线圈元件设置于本体中且发射一特定频率或多个不同频率的电磁波以对该一个或多个受电装置进行无线充电，并且包括至少一天线以接收交流信号，发射该电磁波。屏蔽元件贴附于本体的外表面，或设置于该本体中且至少部分地覆盖发射薄膜线圈元件的天线，以阻挡电磁波向外发散，并集中电磁波能量于壳体中，增加充电效能。在该无线充电装置的容置空间内可同时或分时地且有效地同时进行无线充电，结构简单，可降低成本，且可增加通用性及使用的便利性。

Description

无线充电装置及系统

技术领域

本实用新型关于一种充电装置及系统，尤其涉及一种可抑制电磁波发散且可集中电磁波以对一个或多个受电装置进行非接触式充电的无线充电装置及无线充电系统。

背景技术

各种可携式电子装置例如手机、平板电脑已广泛应用于日常生活中，为提供可携式电子装置运作所需电能，须以充电器对其内部电池充电。由于无线充电装置可适用于各种使用环境且不会受电源线的限制，可便于使用者进行充电应用，因此无线充电装置已逐渐被发展以取代有线充电器的使用。

无线充电又称感应充电或非接触式充电，其通过无线方式将能量从供电装置提供予受电装置。目前，无线充电技术概括分为三大阵营，无线充电联盟WPC(WirelessPowerConsortium)(QI)、电力事业联盟PMA(PowerMattersAlliance)、无线电源联盟A4WP(AllianceForWirelessPower)，其中以WPC、A4WP联盟为主流，而采用的无线充电方式则有磁感应(低频)与磁共振(高频)的技术分别。磁感应方式仅能用于短距离传输且受电装置需对位贴附于供电装置，其电能转换效率较高，却难以实现多个受电装置同时进行充电。磁共振则是让发送端与接收端达到特定共振频率，可让双方形成磁共振现象，通过电磁波达到能量传输的目的。相较于磁感应方式，磁共振方式可实现较远距离的充电。

图1为显示现有无线充电装置对受电装置进行无线充电的示意图。如图1所示，无线充电装置11通过无线方式传输能量予受电装置12，一般而言，无线充电装置11的线圈元件通常采用多芯铜线线圈且将铜线线圈设置于硬质铁氧磁氧化物基板上并装配于板形壳体内，且受电装置12仅能于无线充电装置11的一外侧进行充电。然而，现有无线充电装置11的线圈元件所发射的电磁波会发散至四周，如此将造成使用者被电磁波伤害的可能，且无线充电装置11的充电效率无法有效提升。此外，无线充电装置11仅能于该侧面的一特定距离范围内对受电装置12充电，为避免受电装置12放置于无法有效充电的距离与范围，无线充电装置11需增加感测装置提醒使用者或利用定位机构的辅助定位受电装置12，如此将增加无线充电装置11的制造成本，且使用者无法任意地将受电装置12放置而可确保无线充电的进行，如此也降低了使用的便利性。

此外，现有的无线充电装置由于采用的技术不同，其线圈元件的耦合频率以及发射端电路设计也不同，造成产品各自规格的不相容且无法共用元件。由于不相容的因素，无线充电装置无法使用相同的线圈元件及电路元件，使得各种可携式电子装置需要使用搭配的各种自定义无线充电装置，如此降低了无线充电装置的优势与通用性，且无法以单一无线充电装置对多个采用不同无线充电技术的受电装置进行无线充电。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种无线充电装置，其可抑制电磁波发散以降低电磁波对使用者的伤害，且可集中电磁波至一充电区域以对一个或多个受电装置进行非接触式充电，强化电磁波量以提升充电效能。

本实用新型的另一目的在于提供一种可发射一种以上不同频率的电磁波的无线充电装置，其具有一容置空间供一个或多个可接收同一频率或不同频率的电磁波的受电装置放置，并可确保该一个或多个受电装置于该容置空间内可同时或分时地且有效地进行无线充电，其结构简单，可降低成本，且可增加通用性及使用的便利性。

本实用新型的另一目的在于提供一种无线充电系统，其包括前述无线充电装置以及一个或多个受电装置，其可适应性或选择性地切换使用磁共振耦合或磁感应方式实现无线充电，且可达到前述功效。

为达上述目的，本实用新型的一较佳实施方式为提供一种无线充电装置，用于对一个或多个受电装置进行无线充电，该无线充电装置包括壳体、至少一组发射薄膜线圈元件及一屏蔽元件。壳体包括本体，该本体具有容置空间以及开口，该容置空间容收一个或多个受电装置。至少一组发射薄膜线圈元件设置于本体中且用于发射一特定频率或多不同频率的电磁波，其中每一组发射薄膜线圈元件包括至少一天线以接收一交流信号，发射该电磁波。屏蔽元件贴附于本体的外表面，或设置于本体中且至少部分地覆盖发射薄膜线圈元件的天线，以用于阻挡电磁波向外发散。

为达上述目的，本实用新型的另一较佳实施方式为提供一种无线充电系统，其包括无线充电装置以及至少一个受电装置。无线充电装置包括壳体、至少一组发射薄膜线圈元件以及一屏蔽元件。壳体包括本体，该本体具有容置空间以及开口。至少一组发射薄膜线圈元件设置于本体中，且用于发射一特定频率或多不同频率的电磁波，其中每一组发射薄膜线圈元件包括至少一天线以接收一交流信号，发射该电磁波。屏蔽元件贴附于本体的外表面，或设置于本体中且至少部分地覆盖发射薄膜线圈元件的天线，以用于阻挡该电磁波向外发散。至少一个受电装置容收于壳体的容置空间，且包括一接收薄膜线圈元件，该接收薄膜线圈元件与无线充电装置的发射薄膜线圈元件耦合，以接收无线充电装置所传输的能量。

本实用新型提供一种无线充电装置及系统，可发射一特定频率或多不同频率的电磁波对一个或多个受电装置进行无线充电，且可抑制该些电磁波发散以降低电磁波对使用者的伤害，且可集中电磁波至一充电区域以对一个或多个受电装置进行非接触式充电，强化电磁波量以提升充电效率。可同时或分时地且有效地同时进行无线充电，其结构简单，可降低成本，且可增加通用性及使用的便利性。

附图说明

图1为显示现有无线充电装置对受电装置进行无线充电的示意图。

图2A为本实用新型的无线充电系统的架构示意图。

图2B为本实用新型的无线充电系统的另一变化例的架构示意图。

图3为本实用新型的无线充电装置的第一实施例的结构示意图。

图4A为图3所示无线充电装置于其AA截面的剖面图。

图4B为显示图4A的发射薄膜线圈元件与屏蔽元件的关系图。

图5A为本实用新型无线充电装置的另一变化例于其侧壁的截面图。

图5B为显示图5A的发射薄膜线圈元件与屏蔽元件的关系图。

图6A为本实用新型无线充电装置的另一变化例于其侧壁的截面图。

图6B为显示图6A的发射薄膜线圈元件与屏蔽元件的关系图。

图7为图3所示屏蔽元件的一示范例的结构示意图。

图8为图3所示无线充电装置的发射模块的电路方块图。

图9为图2所示的受电装置的接收模块的电路方块图。

图10为显示图2的受电装置的一示范例的结构示意图。

图11为本实用新型的无线充电系统的一变化例的电路方块示意图。

图12为本实用新型的无线充电装置的第二实施例的结构示意图。

图13为本实用新型的无线充电装置的第三实施例的结构示意图。

图14为本实用新型的无线充电装置的第四实施例的结构示意图。

图15为本实用新型的无线充电装置的第五实施例的结构示意图。

附图标记说明：

11：无线充电系统

12：受电装置

2：无线充电系统

3、3a、3b、3c、3d：无线充电装置

4、4’：受电装置

5：电源

30：壳体

31、31a、31b：发射薄膜线圈元件

32：发射模块

33：控制器

34：屏蔽元件

35：保护层

36：第一切换电路

37：第二切换电路

301：本体

302：盖体

303：容置空间

304：开口

305：侧壁

306：底壁

311：柔性基板

311a：第一面

311b：第二面

312：起振天线

313：谐振天线

313a：第一端

313b：第二端

316：电容器

321：电源转换电路

322：振荡器

323：功率放大器

324：滤波电路

341：第一屏蔽部

342：第二屏蔽部

343：网格单元

344、345：金属微线

4a、4a’：无线充电接收器

4b、4b’：负载

41、41’：接收薄膜线圈元件

42、42’：接收模块

43：连接器

421：滤波电路

422：整流电路

423：稳压电路

424：直流放大电路

C11、C12：第一电容器

C21、C22：第二电容器

S11、S12：第一开关元件

S21、S22：第二开关元件

L：中心轴

AA：截面

B：径向

d：间距

具体实施方式

体现本实用新型特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本实用新型能够在不同的方式上具有各种的变化，其皆不脱离本实用新型的范围，且其中的说明及图式在本质上当作说明之用，而非用于限制本实用新型。

图2A为本实用新型的无线充电系统的架构示意图，图2B为本实用新型的无线充电系统的另一变化例的架构示意图，图3为本实用新型的无线充电装置的结构示意图，图4A为图3所示无线充电装置于其AA截面的剖面图，图4B为显示图4A的发射薄膜线圈元件与屏蔽元件的关系图，图7为图3所示屏蔽元件的一示范例的结构示意图，以及图8为图3所示无线充电装置的发射模块的电路方块图。如图2A、2B、3、4A、4B、7及8所示，本实用新型的无线充电系统2包括无线充电装置3以及至少一个受电装置4，其中无线充电装置3连接于一电源5(例如但不限于交流市电，或是外接或内建的电池单元)，且可发射出特定(单一)频率或宽频(多种不同频率)的电磁波(例如但不限于频率范围介于60Hz到300GHz的电磁波)，以利用磁共振(高频)或磁感应(低频)方式对一个或多个接收相同或不同频率电磁波的受电装置4(例如但不限于手机、平板电脑、电器产品)实现无线充电。

本实用新型的无线充电装置3包括壳体30、至少一组发射薄膜线圈元件31、至少一组发射模块32以及屏蔽元件34，其中壳体30包括本体301以及盖体302。本体301具有容置空间303、开口304、侧壁305以及底壁306，盖体302用于覆盖本体301的开口304。本体301的容置空间303架构为一充电区域，且可容收一个或多个受电装置4以进行无线充电。每一组发射薄膜线圈元件31设置于本体301的侧壁305内或设置于侧壁305与底壁306内，且电性连接于对应的发射模块32，发射薄膜线圈元件31架构为无线充电装置3的发射端。发射模块32电连接于电源5以及对应的发射薄膜线圈元件31之间，以接收电源5所提供的电能并且产生一交流信号至对应的发射薄膜线圈元件31。于一些实施例中，屏蔽装置34至少部分地贴附于本体301的侧壁305的外表面或贴附于侧壁305与底壁306的外表面，且至少部分地包覆发射薄膜线圈元件31，藉此以阻挡发射薄膜线圈元件31的电磁波向外发散，并使电磁波可集中朝向本体301的容置空间303，以对容收于容置空间303内的一个或多个受电装置4进行无线充电。于一些实施例中，无线充电装置3还包括保护层35，该保护层35至少部分地贴附于屏蔽元件34的外表面，以保护屏蔽元件34。于一些实施例中，保护层35可由保护涂料构成，其可选自环氧树脂、压克力硅胶、聚氨酯胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物系胶、聚酰胺系胶、橡胶系胶、聚烯烃系胶、湿气硬化聚氨酯胶或硅胶，且不以此为限。

于一些实施例中，如图2A所示，无线充电装置3包括一组发射薄膜线圈元件31以及一组发射模块32，藉此无线充电装置3可发射一特定频率的电磁波以对受电装置4进行无线充电。于另一些实施例中，如图2B所示，无线充电装置3包括多组发射薄膜线圈元件31以及多组发射模块32，其中每一组发射薄膜线圈元件31电性连接于一对应的发射模块32，藉此无线充电装置3可发射一特定频率或多不同频率的电磁波，以同时或分时地对一个或多个可接收同一频率或不同频率电磁波的受电装置4进行无线充电。

于一些实施例中，每一组发射薄膜线圈元件31为可挠且包括柔性基板311、起振天线312以及谐振天线313，其中起振天线312与谐振天线313设置于柔性基板311的两相对面，详言之，柔性基板311具有第一面311a与第二面311b，该第一面311a与第二面311b相对，且起振天线312与谐振天线313分别设置于柔性基板311的第一面311a与第二面311b。谐振天线313的两端(即第一端313a与第二端313b)连接一个或多个电容器316，且起振天线312的两端连接于发射模块32。当无线充电装置3经由其发射模块32通以一交流信号于发射薄膜线圈元件31的起振天线312时，起振天线312与谐振天线313耦合，通过发射出来的特定频率的电磁波与受电装置4的无线充电接收器4a的接收薄膜线圈元件41产生耦合，且经接收模块42转换电源输出至负载4b，实现对受电装置4进行无线充电。

于本实施例中，由本体301的中心轴L沿其径向至侧壁305的外表面的方向(如标号B所指方向)，无线充电装置3依序包括谐振天线313、柔性基板311、起振天线312、屏蔽元件34以及保护层35。换言之，发射薄膜线圈元件31设置于侧壁305内，且谐振天线313邻近于容置空间303，柔性基板311位于谐振天线313与起振天线312之间，起振天线312邻近于侧壁305的外表面且位于谐振天线313与屏蔽元件34的间。屏蔽元件34贴附于侧壁305的外表面且至少部分地覆盖发射薄膜线圈元件31的谐振天线313以及起振天线312。于本实施例中，如图7所示，屏蔽元件34为金属网格(Metalmesh)膜，可适用于阻挡较高频率的电磁波向外发散，例如阻挡具第一特定频率以上(例如6MHz以上)的电磁波向外发散。该金属网格膜由金属或金属复合材料制成，其中该金属或金属复合材料选自铜、金、银、铝、钨、铬、钛、铟、锡、镍、铁或其至少二者以上所组成的金属复合物，但不以此为限。金属网格膜具有网格图案，该网格图案包括多个网格单元343，其中每一个网格单元343的两相邻但不相接的金属微线344、345具有一间距d，该间距d小于发射薄膜线圈单元31所发出电磁波的波长。于另一些实施例中，屏蔽元件34为导磁膜，该导磁膜由软磁材料制成，例如但不限于铁氧体(ferrite)、锌镍铁氧体(NiZn)、锌锰铁氧体(MgZn)或铁硅铝合金与粘结材料构成，可适用于阻挡较低频率的电磁波向外发散，例如阻挡介于第一特定频率与第二特定频率之间(例如介于60Hz至20MHz之间)的电磁波向外发散。于另一些实施例中，屏蔽元件34为一种结合金属网格膜与导磁膜的复合薄膜，可阻挡所有频率范围(例如介于60Hz至300GHz之间)的电磁波向外发散。

于一些实施例中，屏蔽元件34包括第一屏蔽部341以及第二屏蔽部342，其中第一屏蔽部341贴附于本体301的外表面且覆盖发射薄膜线圈元件31，第二屏蔽部342贴附于盖体302的外表面，以阻挡电磁波从盖体302向外发散。

于一些实施例中，柔性基板311的第一面311a与第二面311b分别包括一粘结层(未图示)，且起振天线312与谐振天线313分别为导电材料且通过其粘结层设置于柔性基板311的第一面311a与第二面311b。粘结层可为一种具有光固化(lightcuring)、热固化(thermalcuring)或其他具有固化特性的粘结材料，其中其他具有固化特性的粘结材料可为但不限于乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物系胶、聚酰胺系胶、橡胶系胶、聚烯烃系胶或湿气硬化聚氨酯胶等。于一些实施例中，粘结层除包含上述固化粘结材料外，还可混有磁性材料，其中磁性材料可为例如但不限于混合在固化粘结材料内的铁磁粉粒。于另一些实施例中，柔性基板311可为前述的粘结层所取代。

于一些实施例中，柔性基板311的材料可选自聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethyleneterephthalate，PET)、薄玻璃、聚萘二甲酸乙二醇酯(Polyethylennaphthalat，PEN)、聚醚(Polyethersulfone，PES)、聚酸甲酯(Polymethylmethacrylat，PMMA)、聚酰亚胺(Polyimide，PI)或聚碳酸脂(Polycarbonate，PC)，且不以此为限。于一些实施例中，起振天线312与谐振天线313可为但不限于单环路或多环路天线，且其环路的形状包括且不限于圆形、椭圆形或矩形。起振天线312与谐振天线313分别由导电材料制成，其中该导电材料可选自银(Ag)、铜(Cu)、金(Au)、铝(Al)、锡(Sn)或石墨烯，且不以此为限。

图5A为本实用新型无线充电装置的另一变化例于其侧壁的截面图，以及图5B显示图5A的发射薄膜线圈元件与屏蔽元件的关系图。于一些实施例中，如图5A及5B所示，发射薄膜线圈元件31除包括柔性基板311、起振天线312及谐振天线313之外，还可包括第一保护层314及第二保护层315，其中第一保护层314及第二保护层315分别覆盖起振天线312与谐振天线313，也就是第一保护层314及第二保护层315分别位于起振天线312与谐振天线313的外侧。于此实施例中，屏蔽元件35可设置于本体30中且位于侧壁305内，并且位于发射薄膜线圈元件31的起振天线312与第一保护层314之间。可替换地，如图6A及6B所示，屏蔽元件35也可设置于本体30中且位于侧壁305内，并且位于发射薄膜线圈元件31的第一保护层314的外侧。于此实施例中，第一保护层314与第二保护层315的材质可与前述的保护层35相同，于此不再赘述。

于一些实施例中，无线充电装置3包括一组或多组发射模块32，其中每一组发射模块32电性连接于对应的发射薄膜线圈元件31，且包括电源转换电路321、振荡器322、功率放大器323及滤波电路324。电源转换电路321电连接于电源5且连接于振荡器322及功率放大器323，电源转换电路321将电源5所提供的电能转换并供电予振荡器322与功率放大器323。于一些实施例中，电源转换电路321包括直流-直流转换器、交流-交流转换器和/或直流-交流转换器。振荡器322可调地输出一特定频率的交流信号，功率放大器323用于放大该特定频率的交流信号，以及滤波电路324用于滤除该交流信号的谐波与不需的频率部分，藉此以输出至对应的发射薄膜线圈元件31的起振天线312。

于本实施例中，每一个受电装置4包括一无线充电接收器4a以及一负载4b，其中该无线充电接收器4a与负载4b可为结构上可分离的两器件或可整合为单一器件。举例而言，受电装置4的无线充电接收器4a可为一无线充电接收垫，且负载4b可为不具无线充电功能的手机，通过将无线充电接收垫与该手机电连接，可使不具无线充电功能的手机可以实现无线充电。于另一实施例中，无线充电接收器4a也可整合安装于负载4b(例如手机)的壳体内部。

请再参阅图2A、2B、3、4A及4B，于一些实施例中，每一个受电装置4的无线充电接收器4a包括接收薄膜线圈元件41以及接收模块42，其中接收薄膜线圈元件41包括柔性基板、起振天线以及谐振天线，其中谐振天线的两端连接一个或多个电容器。接收薄膜线圈元件41的柔性基板、起振天线及谐振天线的结构、材料与功能分别与图4A及4B所示的发射薄膜线圈元件31的柔性基板311、起振天线312及谐振天线313的结构、材料与功能相同，于此不再赘述。于另一些实施例中，接收薄膜线圈元件41除包括柔性基板、起振天线及谐振天线之外，其还包括一第一保护层及一第二保护层，其中接收薄膜线圈元件41的结构与材料与图5A及5B或图6A及6B所示的发射薄膜线圈元件31的结构与材料相似，于此不再赘述。于本实施例中，接收薄膜线圈元件41用于与发射薄膜线圈元件31耦合，藉此以利用磁共振或磁感应方式接收无线充电装置3的发射薄膜线圈元件31所传输的能量。换言之，当受电装置4放置于无线充电装置3的容置空间303，无线充电装置3的发射薄膜线圈元件31发射较高频率的电磁波(例如但不限于6.78MHz)且受电装置4的接收薄膜线圈元件41与该频率相同且接收该电磁波时，可利用磁共振方式将能量由无线充电装置3的发射薄膜线圈元件31传送至无线充电接收器4a的接收薄膜线圈元件41。于另一些实施例中，当受电装置4放置于无线充电装置3的容置空间303，无线充电装置3的发射薄膜线圈元件31发射较低频率的电磁波(例如但不限于100KHz)且受电装置4的接收薄膜线圈元件41接收该电磁波时，可利用磁感应方式将能量由无线充电装置3的发射薄膜线圈元件31传送至无线充电接收器4a的接收薄膜线圈元件41。由于屏蔽元件34可阻挡发射薄膜线圈元件31所发射的电磁波向外发散，可将电磁波能量集中至容置空间303，藉此可提升充电效率。

图9为图2所示的受电装置的接收模块的电路方块图。于一些实施例中，如图2A、2B及9所示，无线充电接收器4a包括一组或多组接收模块42，其中每一组接收模块42包括滤波电路421、整流电路422、稳压电路423以及直流电压调节电路424。滤波电路421电连接于接收薄膜线圈元件41的谐振天线，且将接收薄膜线圈元件41的谐振天线所输出的交流信号的谐波滤除。整流电路422电连接于滤波电路421与稳压电路423，以用于将交流信号转换为一直流电源。稳压电路423电性连接于整流电路422与直流电压调节电路424，以用于将该直流电源稳定于一额定电压值。直流电压调节电路424电连接于稳压电路423以及负载4b，以将该直流电源进行电压调整(例如升压)至负载4b所需的电压，对负载4b供电，例如对手机的电池充电。

图10为显示图2的受电装置的一示范例的结构示意图。如图2及10所示，受电装置4包括无线充电接收器4a以及负载4b，其中受电装置4的无线充电接收器4a可为无线充电接收垫，且负载4b可为不具无线充电功能的手机。当无线充电接收器4a(即无线充电接收垫)的连接器43与负载4b(即手机)的对应连接器电连接，通过无线充电接收器4a的接收薄膜线圈元件41与接收模块42，可接收无线充电装置3的发射薄膜线圈元件31所传输的能量，使不具无线充电功能的手机可以实现无线充电。

图11为本实用新型的无线充电系统的一变化例的电路方块示意图。于本实施例中，本实用新型的无线充电系统2包括无线充电装置3及一个或多个受电装置4、4’，其中无线充电装置3可依据受电装置4、4’的无线充电接收器4a、4a’的规格与特性而适应性地或选择性地切换使用磁共振或磁感应的方式，以对受电装置4、4’的负载4b、4b’进行无线充电。于此实施例中，无线充电装置3包括发射薄膜线圈元件31、发射模块32、控制器33、第一切换电路36、第二切换电路37、多个第一电容器C₁₁、C₁₂以及多个第二电容器C₂₁、C₂₂，其中发射薄膜线圈元件31与发射模块32的结构、功能与原理与前述实施例相似，接收薄膜线圈元件41、41’与接收模块42、42’的结构、功能与原理与前述实施例相同，于此不再赘述。多个第一电容器C₁₁、C₁₂分别与发射薄膜线圈元件31的起振天线(未图示)并联连接，且多个第一电容器C₁₁、C₁₂彼此并联连接，以用于与受电装置4、4’的接收薄膜线圈元件41、41’耦合。多个第二电容器C₂₁、C₂₂分别与发射模块32的输出端与发射薄膜线圈元件31的起振天线(未图示)串联连接，且多个第二电容器C₂₁、C₂₂彼此并联连接，以用于与发射模块32耦合，进行滤波以提升充电品质。第一切换电路36包括多个第一开关元件S₁₁、S₁₂，每一个第一开关元件S₁₁、S₁₂分别与一对应的第一电容器C₁₁、C₁₂串联连接。第二切换电路37包括多个第二开关元件S₂₁、S₂₂，每一个第二开关元件S₂₁、S₂₂分别与一对应的第二电容器C₂₁、C₂₂串联连接。控制器33电性连接于第一切换电路36的多个第一开关元件S₁₁、S₁₂以及第二切换电路37的多个第二开关元件S₂₁、S₂₂，且依据代表受电装置4、4’的无线充电接收器4a、4a’所采用的无线充电技术的感测信号而因应地产生一控制信号，以控制第一切换电路36的多个第一开关元件S₁₁、S₁₂以及第二切换电路37的多个第二开关元件S₂₁、S₂₂的导通与截止的切换运作，藉此使无线充电装置3可依据受电装置4、4’的无线充电接收器4a、4a’的规格与特性而适应性地或选择性地切换使用磁共振或磁感应的方式对受电装置4、4’的负载4b、4b’进行无线充电。

于本实施例中，无线充电装置3与受电装置4、4’于运作时的工作频率可依据下列公式(1)算得：f_a＝1/2π(L_aC_a)^1/2＝1/2π(L_bC_b)^1/2＝f_b(1)，其中fa与fb分别为无线充电装置3与受电装置4、4’的无线充电接收器4a、4a’的工作频率，C_a为无线充电装置3的第一电容器C₁₁、C₁₂的电容值，L_a为发射薄膜线圈元件31的起振天线上的电感值，C_b为受电装置4、4’的第三电容器C₃、C_3’的电容值，L_b为接收薄膜线圈元件41、41’的起振天线上的电感值。举例而言，无线充电装置3的第一电容器C₁₁、C₁₂的电容值可分别为0.5μF及0.1nF，发射薄膜线圈元件31的起振天线上的电感值L为5μH。当受电装置4的第三电容器C₃的电容值为0.5μF，接收薄膜线圈元件41的起振天线上的电感值L₃为5μH时，无线充电装置3的控制器33发出控制信号至第一切换电路36与第二切换电路37，以导通第一开关元件S₁₁及第二开关元件S₂₁，且关断第一开关元件S₁₂及第二开关元件S₂₂，藉此无线充电装置3可切换选择第一电容器C₁₁(电容值也为0.5μF)，且发射薄膜线圈元件31的起振天线上的电感值L也为5μH，使无线充电装置3与受电装置4的无线充电接收器4a的工作频率皆为100KHz，藉此可以较低频率的电磁波利用磁感应方式进行无线充电。当受电装置4’的第三电容器C_3’的电容值为0.1nF，接收薄膜线圈元件41’的起振天线上的电感值L₃’为5μH时，无线充电装置3的控制器33发出控制信号至第一切换电路36与第二切换电路37，以导通第一开关元件S₁₂及第二开关元件S₂₂，且关断第一开关元件S₁₁及第二开关元件S₂₁，藉此无线充电装置3可切换选择第一电容器C₁₂(电容值也为0.1nF)，发射薄膜线圈元件31的起振天线311上的电感值L也为5μh，使无线充电装置3及受电装置4’的无线充电接收器4a’的工作频率皆为6.78MHz，藉此可以较高频率的电磁波利用磁共振方式进行无线充电。应注意的是，前述工作频率仅为例示，本实用新型技术并不以前述工作频率的数值为限。

于本实施例中，本体301为一筒体，且盖体302可转动地枢接于本体301，以用于覆盖本体301的开口304。多组发射薄膜线圈元件31设置于筒体的侧壁305内。当然，无线充电装置3的本体301并不以筒体为限，也可依实际应用变化为其他几何形状结构。图12为显示本实用新型的无线充电装置的第二实施例的结构示意图。如图12所示，于此实施例中，无线充电装置3a的元件结构及其功能与第一实施例所示的无线充电装置3相同，且相同元件标号代表相同元件结构与功能，于此不再赘述，惟本实施例的无线充电装置3a的本体301为一盒体，且多组发射薄膜线圈元件31设置于盒体的侧壁305内。

图13为显示本实用新型的无线充电装置的第三实施例的结构示意图。如图13所示，于此实施例中，无线充电装置3b的元件结构及其功能与第一实施例所示的无线充电装置3相同，且相同元件标号代表相同元件结构与功能，于此不再赘述，惟本实施例的无线充电装置3b的本体301为一筒体，且一发射薄膜线圈元件31设置于筒体内，其中发射薄膜线圈元件31的谐振天线313设置于筒体的侧壁305内且以立体螺旋方式绕设于筒体的侧壁305内，发射薄膜线圈元件31的起振天线312设置于筒体的底壁306内。

图14为显示本实用新型的无线充电装置的第四实施例的结构示意图。如图14所示，于此实施例中，无线充电装置3c的元件结构及其功能与第一实施例所示的无线充电装置3相同，且相同元件标号代表相同元件结构与功能，于此不再赘述，惟本实施例的无线充电装置3c的本体301为一筒体，且多组发射薄膜线圈元件31设置于筒体的侧壁305内。无线充电装置3c还包括另两组发射薄膜线圈元件31a、31b，其中发射薄膜线圈元件31a设置于筒体的底壁306内，发射薄膜线圈元件31b设置于盖体302内，其中发射薄膜线圈元件31a、31b的元件结构与功能与发射薄膜线圈元件31相似，于此不再赘述。

图15为显示本实用新型的无线充电装置的第五实施例的结构示意图。如图12所示，于此实施例中，无线充电装置3d的元件结构及其功能与第一实施例所示的无线充电装置3相同，且相同元件标号代表相同元件结构与功能，于此不再赘述，惟本实施例的无线充电装置3d的本体301为一U型体结构，且多组发射薄膜线圈元件31设置于U型体结构的侧壁305与底壁306内。盖体302呈盒体结构，且可完整覆盖包覆本体301。屏蔽元件34的第一屏蔽部341贴附于本体301的外表面，且第二屏蔽部342贴附于盖体302的外表面。当盖体302覆盖包覆本体301后，无线充电装置3可由屏蔽元件34的包覆而可阻挡电磁波向外发散，且可使电磁波集中于容置空间303，以对容收于容置空间303的一个或多个受电装置4进行充电，提升其充电效率。

综上所述，本实用新型提供一种无线充电装置及系统，本实用新型的无线充电装置可发射一特定频率或多不同频率的电磁波对一个或多个受电装置进行无线充电，且可抑制该些电磁波发散以降低电磁波对使用者的伤害，且可集中电磁波至一充电区域以对一个或多个受电装置进行非接触式充电，强化电磁波量以提升充电效率。本实用新型的无线充电装置具有一容置空间供一个或多个受电装置放置，并可确保该一个或多个可接收同一频率或不同频率的电磁波的受电装置于该容置空间内可同时或分时地且有效地同时进行无线充电，其结构简单，可降低成本，且可增加通用性及使用的便利性。此外，本实用新型的无线充电系统包括前述无线充电装置以及一个或多个受电装置，其可适应性或选择性地切换使用磁共振耦合或磁感应方式实现无线充电，且可达到前述功效。

本领域技术人员根据本实用新型的技术方案做出任何变动和修饰，均不脱离本实用新型的权利要求所要保护的范围。

Claims (22)

1.一种无线充电装置，用于对一个或多个受电装置进行无线充电，其特征在于，该无线充电装置包括：

一壳体，包括一本体，该本体具有一容置空间以及一开口，该容置空间容收该一个或多个受电装置；

至少一组发射薄膜线圈元件，设置于该本体中，且用于发射一特定频率或多不同频率的电磁波以对该一个或多个受电装置进行无线充电，其中每一组该发射薄膜线圈元件包括至少一天线以接收一交流信号，发射该电磁波；以及

一屏蔽元件，贴附于该本体的一外表面，或设置于该本体中且至少部分地覆盖该发射薄膜线圈元件的该天线，以用于阻挡该电磁波向外发散。

2.如权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，每一组该发射薄膜线圈元件包括一柔性基板、一起振天线以及一谐振天线，该起振天线与该谐振天线位于该柔性基板的两相对面，该起振天线接收该交流信号，该谐振天线的两端连接于一个或多个电容器，且该谐振天线与该起振天线耦合，以发射该电磁波。

3.如权利要求2所述的无线充电装置，其特征在于，每一组该发射薄膜线圈元件还包括：

一第一保护层，覆盖该起振天线；以及

一第二保护层，覆盖该谐振天线；

其中，该屏蔽元件贴附于该第一保护层的一外侧，或设置于该第一保护层与该起振天线之间。

4.如权利要求2所述的无线充电装置，其特征在于，该柔性基板为一粘结层，且该粘结层的材料选自光固化粘结材料、热固化粘结材料、混有一磁性材料的固化粘结材料、乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物系胶、聚酰胺系胶、橡胶系胶、聚烯烃系胶或湿气硬化聚氨酯胶。

5.如权利要求2所述的无线充电装置，其特征在于，该柔性基板具有一第一面与一第二面，该柔性基板的该第一面与该二面分别包括一粘结层，且该起振天线与该谐振天线分别通过各该粘结层设置于该柔性基板的该第一面与该第二面，其中该粘结层的材料选自光固化粘结材料、热固化粘结材料、混有一磁性材料的固化粘结材料、乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物系胶、聚酰胺系胶、橡胶系胶、聚烯烃系胶或湿气硬化聚氨酯胶。

6.如权利要求2所述的无线充电装置，其特征在于，该本体还包括一侧壁以及一底壁，且该本体为一筒体，其中该发射薄膜线圈元件的该谐振天线以立体螺旋方式绕设于该侧壁内，该发射薄膜线圈元件的该起振天线设置于该底壁内。

7.如权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，该壳体还包括一盖体，且该盖体覆盖该本体的该开口。

8.如权利要求7所述的无线充电装置，其特征在于，该屏蔽元件包括：

一第一屏蔽部，贴附于该本体的该外表面且覆盖该发射薄膜线圈元件；以及

一第二屏蔽部，贴附于该盖体的一外表面。

9.如权利要求7所述的无线充电装置，其特征在于，该本体还包括一侧壁以及一底壁，且该本体为一筒体或一盒体，其中该盖体枢接于该本体，且该至少一组发射薄膜线圈元件设置于该本体的该侧壁内。

10.如权利要求9所述的无线充电装置，其特征在于，还包括两组另外的发射薄膜线圈元件，分别设置于该本体的该底壁内以及该盖体内。

11.如权利要求7所述的无线充电装置，其特征在于，该本体还包括一侧壁以及一底壁，且该本体为一U型体结构，其中该盖体为一盒体结构，该至少一组发射薄膜线圈元件设置于该侧壁及该底壁内，且该盖体覆盖包覆该本体。

12.如权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，还包括一保护层，至少部分地覆盖该屏蔽元件。

13.如权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，该屏蔽元件为一金属网格膜、一导磁膜或其组合。

14.如权利要求13所述的无线充电装置，其特征在于，该金属网格膜的材料选自铜、金、银、铝、钨、铬、钛、铟、锡、镍或铁。

15.如权利要求13所述的无线充电装置，其特征在于，该金属网格膜具有一网格图案，该网格图案包括多个网格单元，其中每一该网格单元的两相邻但不相接的金属微线具有一间距，该间距小于该电磁波的一波长。

16.如权利要求13所述的无线充电装置，其特征在于，该导磁膜包含一软磁材料，该软磁材料由铁氧体或铁硅铝合金与一粘结材料构成。

17.如权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，还包括至少一组发射模块，该发射模块电性连接于对应的该发射薄膜线圈元件且包括：

一电源转换电路，电连接于一电源且将该电源所提供的电能转换；

一振荡器，连接于该电源转换电路且可调地输出一特定频率的该交流信号；

一功率放大器，连接于该振荡器与该电源转换电路，且用于放大该交流信号；以及

一滤波电路，连接于该功率放大器，且用于对该交流信号滤波，并输出该交流信号至该发射薄膜线圈元件。

18.一种无线充电系统，其特征在于，包括：

一无线充电装置，包括：

一壳体，包括一本体，该本体具有一容置空间以及一开口；

至少一组发射薄膜线圈元件，设置于该本体中，且用于发射一特定频率或多不同频率的电磁波，其中每一组该发射薄膜线圈元件包括至少一天线以接收一交流信号，发射该电磁波；以及

一屏蔽元件，贴附于该本体的一外表面，或设置于该本体中且至少部分地覆盖该发射薄膜线圈元件的该天线，以用于阻挡该电磁波向外发散；以及

至少一个受电装置，容收于该壳体的该容置空间，且包括一接收薄膜线圈元件，其中该接收薄膜线圈元件与该无线充电装置的该发射薄膜线圈元件耦合，以接收该无线充电装置所传输的能量。

19.如权利要求18所述的无线充电系统，其特征在于，该无线充电装置的每一组该发射薄膜线圈元件包括一柔性基板、一起振天线以及一谐振天线，该起振天线与该谐振天线位于该柔性基板的两相对面，该起振天线接收该交流信号，该谐振天线的两端连接于一个或多个电容器，且该谐振天线与该起振天线耦合，以发射该电磁波。

20.如权利要求19所述的无线充电系统，其特征在于，该受电装置的该接收薄膜线圈元件的结构与该无线充电装置的该发射薄膜线圈元件相同。

21.如权利要求18所述的无线充电系统，其特征在于，该受电装置还包括一接收模块，连接于该接收薄膜线圈元件，以将该接收薄膜线圈元件接收的能量进行转换，该接收模块包括：

一滤波电路，连接于该接收薄膜线圈元件且对该接收薄膜线圈元件所输出的一交流信号进行滤波；

一整流电路，连接于该滤波电路，以用于将该交流信号转换为一直流电源；

一稳压电路，连接于该整流电路，以用于将该直流电源稳定于一额定电压值；以及

一直流电压调节电路，连接于该稳压电路以及一负载，以对该直流电源进行电压调整并输出至该负载。

22.如权利要求18所述的无线充电系统，其特征在于，该无线充电装置还包括一控制器，用于控制该无线充电装置以磁共振或磁耦合方式对该受电装置进行无线充电。