CN210692326U - 手机无线充电线圈 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种手机无线充电线圈，包括设置于无线充电器内的发射部和设置于手机内部的接收部，接收部与发射部相对设置，发射部包括一发射磁芯，发射磁芯的中部绕设有无线发射线圈，接收部包括平行于发射磁芯的接收磁芯，接收磁芯的中部绕设有与无线发射线圈相对设置的无线接收线圈，本实用新型引入合适的磁芯布局方式，采用合理的电感量设置，大幅度减小无线充电线圈的占用面积和体积，并且本实用新型的无线接收线圈具有电流放大功能，同时能够大幅度提高充电功率，使无线充电能够达到有线充电同等的效果。

Description

手机无线充电线圈

技术领域

本实用新型涉及无线充电设备技术领域，尤其是涉及一种手机无线充电线圈。

背景技术

随着智能手机技术的不断发展，无线充电技术也逐渐被应用于手机领域，手机无线充电功能也给用户带来了更大的方便，但是由于手机的空间狭小，对无线充电圈的要求也较高。

目前市场常见的无线充电线圈主要采用平面结构，这种结构有两种缺点：第一是占用面积较大，第二是线圈电感量相对较小，而且相对发射线圈，难以形成电流放大效应，但是如果增加线圈的电感量或是线圈导电效果，会大幅度增加线圈的面积和厚度。这些缺点直接导致的后果就是：目前手机无线充电的功率很低，使得手机充电的时间较长，难以达到有线充电的效果。

因此，需要一种能够解决上述问题的手机无线充电线圈。

实用新型内容

本实用新型提出一种手机无线充电线圈，引入合适的磁芯布局方式，采用合理的电感量设置，大幅度减小无线充电线圈的占用面积和体积，并且本实用新型的无线接收线圈具有电流放大功能，同时能够大幅度提高充电功率，使无线充电能够达到有线充电同等的效果。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

手机无线充电线圈，包括设置于无线充电器内的发射部和设置于手机内部的接收部，所述接收部与所述发射部相对设置，所述发射部包括一发射磁芯，所述发射磁芯的中部绕设有无线发射线圈，所述接收部包括平行于所述发射磁芯的接收磁芯，所述接收磁芯的中部绕设有与所述无线发射线圈相对设置的无线接收线圈。

作为一种优选的技术方案，所述无线发射线圈的电感量大于所述无线接收线圈的电感量。

作为一种优选的技术方案，所述发射磁芯和接收磁芯为方形磁芯。

作为一种优选的技术方案，所述发射磁芯的一侧壁上与所述接收磁芯一侧壁上均设有一弧形凹槽，两所述弧形凹槽相对设置。

作为一种优选的技术方案，所述接收磁芯的厚度小于所述发射磁芯的厚度。

作为一种优选的技术方案，所述无线发射线圈由无线充电器内的高压交流电路整流和振荡控制后直接驱动。

作为一种优选的技术方案，所述无线接收线圈与所述手机的充电电路相连接。

采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果为：

由于手机无线充电线圈包括设置于无线充电器内的发射部和手机内的接收部，相较于传统的手机无线充电线圈，在发射线圈的外部不存在磁芯，发射线圈发出的磁场的磁力线沿着发射线圈的表面传输，磁场分布状态基本是均匀的，而在本实用新型中，无线发射线圈的外部设置有无线接收线圈和接收磁芯，由于磁芯的磁导率比空气的磁导率高3000倍甚至10000倍以上，因此无线发射线圈产生磁场的磁力线通过接收磁芯进行传输，降低了磁阻和等效传输路径，而且当接收磁芯靠近无线发射线圈时，接收磁芯会吸收大部分磁力线，发射磁芯与接收磁芯的距离越近，或者发射磁芯和接收磁芯的等效耦合面积越大，吸收磁力线的效率越高，耦合效果越好。

电感量与磁导率的关系可以参考磁导率公式：

μ＝B/H

其中，H＝磁场强度、B＝磁感应强度也称磁通密度，μ为介质的磁导率，或称绝对磁导率；

由公式可推导出

B＝μ×H

也就是说，磁通密度会由于磁导率的增大而大大提高。

同时，由电感量公式

L＝NΦ/I

其中，L为电感量，即自感系数，N为线圈匝数，Φ为单匝磁通量，I是导通电流；

而

Φ＝BA

其中，B为磁通密度，A为截面积；

可推导出

L＝N(BA)/I

＝N((μH)A)/I

＝N((μ(NI/Len))A)/I

＝μNNA/Len

其中，Len为磁路长度。

由以上公式我们可以得出结论，磁导率越高，单匝磁通量就越高，而电感量与单匝磁通量成反比，与磁导率成正比，与线圈匝数的平方成正比，与磁路面积成正比，与磁路长度成正比。

根据以上公式的推论可知，相较于现有的手机无线充电线圈结构，本实用新型的无线充电线圈结构由于引入了合适的磁芯布局方式，可以大幅度减小线圈的绕组，减小了线圈的占用面积和体积，从而更适合手机等窄小空间，同时可以实现更大功率的无线充电，大幅度提高了充电功率，使无线充电能够达到有线充电同等的效果。

由于无线发射线圈的电感量大于无线接收线圈的电感量，根据电感量公式可推导出

I＝NΦ/L

当无线发射线圈和无线接收线圈耦合条件不变的情况下，无线接收线圈中通过的电流与电感量成反比，也就是说，无线接收线圈内的电感量越小，无线接收线圈中感应出的电流会等比例变大，通过这一原理，减小无线接收线圈内的电感量，可以实现电流放大的效果，也就是说，无线接收线圈中感应出的电流可以是无线发射线圈中感应出电流的数倍。

另外，可根据公式

U＝B×L×v

其中，U为感应电压，B为磁感应强度,L为导体长度,v是导体运动速度，在这里可理解为电流变化率；

公式表明，无线接收线圈中感应到的电压与电压量成正比。

通过合理的设计，无线接收线圈电感量减小，接收到的电流会等比例放大，但应该注意到，感应到的电压也会相应等比例变小。

根据以上推论可以得知，相较于现有的手机无线充电线圈，本实用新型采用了合理的电感量设置，使无线发射线圈具有较高的电感量，无线接收线圈具有较低的电感量，按照以上公式的推论，无线接收线圈的感应电流与电感量成反比，感应电压与电感量成正比，这样可以使无线发射线圈直接工作在高压环境下，在无线接收线圈直接感应出更大电流，更低电压的，符合充电要求的充电电压。

在交流220V家用电环境中使用本实用新型时，本实用新型能够直接用高压交流电路整流和振荡控制后直接驱动无线发射线圈工作，不需要无线发射电压预先将电压降到低电压后，再驱动无线发射线圈，这样，可以省略一级DC-DC环节，可以提高无线发射环节的工作效率，并且，能够降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一的结构示意图；

图2为本实用新型实施例二的结构示意图；

图3为本实用新型在交流220V家用电环境中的工作框图。

其中：1、发射部；2、接收部；3、发射磁芯；4、无线发射线圈；5、接收磁芯；6、无线接收线圈；7、弧形凹槽。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

如图1所示，手机无线充电线圈，包括设置于无线充电器内的发射部1和设置于手机内部的接收部2，接收部2与发射部1相对设置，发射部1包括一发射磁芯3，发射磁芯3的中部绕设有无线发射线圈4，接收部2包括平行于发射磁芯3的接收磁芯5，接收磁芯5的中部绕设有与无线发射线圈4相对设置的无线接收线圈6。

其中，无线发射线圈4的电感量大于无线接收线圈6的电感量。

而且，发射磁芯3和接收磁芯5为方形磁芯。

此外，无线发射线圈4由无线充电器内的高压交流电路整流和振荡控制后直接驱动。

无线接收线圈6与手机的充电电路相连接。

实施例二

手机无线充电线圈，包括设置于无线充电器内的发射部1和设置于手机内部的接收部2，接收部2与发射部1相对设置，发射部1包括一发射磁芯3，发射磁芯3的中部绕设有无线发射线圈4，接收部2包括平行于发射磁芯3的接收磁芯5，接收磁芯5的中部绕设有与无线发射线圈4相对设置的无线接收线圈6。

其中，无线发射线圈4的电感量大于无线接收线圈6的电感量。

如图2所示，发射磁芯3的一侧壁上与接收磁芯5一侧壁上均设有一弧形凹槽7，两弧形凹槽7相对设置。

而且，接收磁芯5的厚度小于发射磁芯3的厚度。

此外，无线发射线圈4由无线充电器内的高压交流电路整流和振荡控制后直接驱动。

无线接收线圈6与手机的充电电路相连接。

相较于传统的手机无线充电线圈，在发射线圈的外部不存在磁芯，发射线圈发出的磁场的磁力线沿着发射线圈的表面传输，磁场分布状态基本是均匀的，而在本实用新型中，无线发射线圈4的外部设置有无线接收线圈6和接收磁芯5，由于磁芯的磁导率比空气的磁导率高3000倍甚至10000倍以上，因此无线发射线圈4产生磁场的磁力线通过接收磁芯5进行传输，降低了磁阻和等效传输路径，而且当接收磁芯5靠近无线发射线圈4时，接收磁芯5会吸收大部分磁力线，发射磁芯3与接收磁芯5的距离越近，或者发射磁芯3和接收磁芯5的等效耦合面积越大，吸收磁力线的效率越高，耦合效果越好。

在本实用新型中，无线发射线圈4和无线接收线圈6上的电感量与磁导率之间关系可以参考磁导率公式：

μ＝B/H

其中，H＝磁场强度、B＝磁感应强度也称磁通密度，μ为介质的磁导率，或称绝对磁导率；

由公式可推导出

B＝μ×H

也就是说，磁通密度会由于磁导率的增大而大大提高。

同时，由电感量公式

L＝NΦ/I

其中，L为电感，即自感系数，N为线圈匝数，Φ为单匝磁通量，I是导通电流；

而

Φ＝BA

其中，B为磁通密度，A为截面积；

可推导出

L＝N(BA)/I

＝N((μH)A)/I

＝N((μ(NI/Len))A)/I

＝μNNA/Len

其中，Len为磁路长度。

由以上公式我们可以得出结论，磁导率越高，单匝磁通量就越高，而电感量与单匝磁通量成反比，与磁导率成正比，与线圈匝数的平方成正比，与磁路面积成正比，与磁路长度成正比。

根据以上公式的推论可知，相较于现有的手机无线充电线圈结构，本实用新型的无线充电线圈结构由于引入了合适的磁芯布局方式，可以大幅度减小线圈的绕组，减小了线圈的占用面积和体积，从而更适合手机等窄小空间，同时可以实现更大功率的无线充电，大幅度提高了充电功率，使无线充电能够达到有线充电同等的效果。

其次，根据电感量公式可推导出

I＝NΦ/L

当无线发射线圈4和无线接收线圈6耦合条件不变的情况下，无线接收线圈6中通过的电流与电感量成反比，也就是说，无线接收线圈6内的电感量越小，无线接收线圈6中感应出的电流会等比例变大，通过这一原理，减小无线接收线圈6内的电感量，可以实现电流放大的效果，也就是说，无线接收线圈6中感应出的电流可以是无线发射线圈4中感应出电流的数倍。

另外，可根据公式

U＝B×L×v

其中，U为感应电压，B为磁感应强度,L为导体长度,v是导体运动速度，在这里可理解为电流变化率；

公式表明，无线接收线圈6中感应到的电压与电压量成正比。

通过合理的设计，无线接收线圈6电感量减小，接收到的电流会等比例放大，但应该注意到，感应到的电压也会相应等比例变小。

根据以上推论可以得知，相较于现有的手机无线充电线圈，本实用新型采用了合理的电感量设置，使无线发射线圈4具有较高的电感量，无线接收线圈6具有较低的电感量，按照以上公式的推论，无线接收线圈6的感应电流与电感量成反比，感应电压与电感量成正比，这样可以使无线发射线圈4直接工作在高压环境下，在无线接收线圈6直接感应出更大电流，更低电压的，符合充电要求的充电电压。

如图3所示，在交流220V家用电环境中使用本实用新型时，本实用新型能够能够将220V的高压交流电路整流和振荡控制之后，直接驱动无线发射线圈4工作，然后无线发射线圈4工作驱动无线接收线圈6工作，无线接收线圈6将接收到的电流经过高频整流之后直接传输到手机的充电电路中，不需要无线发射电压预先将电压降到低电压后，再驱动无线发射线圈4，这样，可以省略一级DC-DC环节，可以提高无线发射环节的工作效率，并且，能够降低成本。

综上，本实用新型提出的手机无线充电线圈，引入合适的磁芯布局方式，采用合理的电感量设置，大幅度减小无线充电线圈的占用面积和体积，并且本实用新型的无线接收线圈具有电流放大功能，同时能够大幅度提高充电功率，使无线充电能够达到有线充电同等的效果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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 (7)

1.手机无线充电线圈，其特征在于，包括设置于无线充电器内的发射部和设置于手机内部的接收部，所述接收部与所述发射部相对设置，所述发射部包括一发射磁芯，所述发射磁芯的中部绕设有无线发射线圈，所述接收部包括平行于所述发射磁芯的接收磁芯，所述接收磁芯的中部绕设有与所述无线发射线圈相对设置的无线接收线圈。

2.根据权利要求1所述的手机无线充电线圈，其特征在于，所述无线发射线圈的电感量大于所述无线接收线圈的电感量。

3.根据权利要求1所述的手机无线充电线圈，其特征在于，所述发射磁芯和接收磁芯为方形磁芯。

4.根据权利要求1所述的手机无线充电线圈，其特征在于，所述发射磁芯的一侧壁上与所述接收磁芯一侧壁上均设有一弧形凹槽，两所述弧形凹槽相对设置。

5.根据权利要求4所述的手机无线充电线圈，其特征在于，所述接收磁芯的厚度小于所述发射磁芯的厚度。

6.根据权利要求1所述的手机无线充电线圈，其特征在于，所述无线发射线圈由无线充电器内的高压交流电路整流和振荡控制后直接驱动。

7.根据权利要求1所述的手机无线充电线圈，其特征在于，所述无线接收线圈与所述手机的充电电路相连接。

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