CN211981579U - 一种具有磁铁的电磁耦合能量传输装置 - Google Patents

Abstract

一种具有磁铁的电磁耦合能量传输装置，其特征是，包括外壳、螺旋线圈、第一软磁材料、磁铁结构，所述外壳的第一侧面外露，所述螺旋线圈、第一软磁材料、磁铁结构设置在所述外壳的第二侧面内部，或者嵌入到所述外壳内，所述磁铁结构包括不少于一个磁铁单元，所述每一个磁铁单元靠近外壳第一侧面的一侧面具有两个异性磁极。

Description

一种具有磁铁的电磁耦合能量传输装置

技术领域

此发明属于电磁耦合能量传输装置内的磁铁结构设计，具体涉及一种用于将此电磁耦合能量传输装置与另一个电磁耦合能量输入装置通过磁场吸引力实现吸附，同时对电磁耦合能量传递效率与功率影响很小，并且不改变电磁耦合能量输出装置最小允许尺寸的磁铁结构设计。

背景技术

在实际应用中，用户需要将电磁耦合能量输出装置吸附在目标受电的电磁耦合能量输入装置外壳上，比如给笔记本电脑进行无线充电，或者将电磁耦合能量输入装置吸附在电磁耦合能量输出上，比如在汽车内将手机固定到无线充电器上，而无线充电器固定在汽车的空调出风口上。

当前采用磁铁吸引的方案，都是将片状磁铁设置在线圈模组的外侧，与线圈模组并排固定在产品外壳内侧。并且所述片状磁铁都是一侧面为N极，相对的另一侧面为S极，因此必须将磁铁远离线圈模组，避免磁铁干扰了线圈模组的磁场导致传输效率降低，因此会明显增加产品体积。因此当前技术方案无法在微型产品上使用。

而且强磁场还会影响电子产品的射频信号、传感器、电路信号，因此如果磁铁周边没有屏蔽材料，那么强磁铁会影响电子产品的性能甚至造成危害。

因此需要设计一种新型的磁铁结构，满足不改变产品体积，同时保证电磁耦合能量传输效率与功率符合规范、不会影响产品其他电气性能以及具有磁铁吸引实现吸附的功能。

发明内容

因此本发明设计了一种具有磁铁的电磁耦合能量传输装置，可以作为电磁耦合能量输出装置，也可以作为电磁耦合能量输入装置，实现装置的尺寸不变情况下，实现了电磁耦合能量传输效率与功率符合规范、不会影响产品其他电气性能以及具有磁铁吸引实现吸附的功能。

为了实现上述目的，本发明提供了一种具有磁铁的电磁耦合能量传输装置，其特征在于具有外壳、螺旋线圈、第一软磁材料、磁铁结构，所述磁铁结构包括不少于一个磁铁单元，每一个所述磁铁单元靠近外壳第一侧面的一侧面具有两个异性磁极，所述外壳的第一侧面外露，所述螺旋线圈、软磁材料、磁铁结构设置在所述外壳的第二侧面内部，或者嵌入到所述壳体内。

当所述磁铁结构在所述外壳第一侧面上的投影位于所述螺旋线圈在所述外壳第一侧面上的投影的外轮廓线的外侧，所述磁铁结构包含至少两个呈环形分布以及有一定间隔的磁铁单元，相邻的两个磁铁单元之间的间距不小于1mm。所述不小于1mm的间隔区域内不会形成磁饱和区，有利于电磁耦合能量传递所需的磁通穿过，避免降低能量传输效率和功率。

当所述磁铁结构在所述外壳第一侧面上的投影位于所述螺旋线圈在所述外壳第一侧面上的投影的内轮廓线的内侧，所述磁铁结构靠近外壳第一侧面的一侧面上的两个异性磁极为同心圆分布或者水平分布，当两个异性磁极为同心圆分布时，在所述外壳第一侧面上的投影，磁极A位于磁极B的内侧，当两个异性磁极为水平分布时，在所述外壳第一侧面上的投影，磁极A位于磁极B的一侧。所述两种分布方式，都有效限制了磁铁结构的磁场分布，避免产生的磁饱和区影响了电磁耦合能量传递所需的磁通通路，避免降低能量传输效率和功率。

有益效果是本发明设计的电磁耦合能量传输装置的磁铁结构，由于不会形成大范围的磁饱和区，因此在既具有磁力吸附功能，又不会影响电磁耦合能量传递所需的磁通通路，保持了很高的能量传输效率和功率。

附图说明

附图1是本发明第一种磁铁结构的实施方式。

附图2是本发明第二种磁铁结构的实施方式。

附图3是本发明第一种磁铁结构实施方式的磁铁单元的第一种实施方式。

附图4是本发明第一种磁铁结构实施方式的磁铁单元的第二种实施方式。

附图5是本发明第一种磁铁结构实施方式的磁铁单元的第三种实施方式。

附图6是本发明第二种磁铁结构的第一种实施方式。

附图7是本发明第二种磁铁结构的第二种实施方式。

附图8是本发明第二种磁铁结构实施方式的磁铁单元的结构特征。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，并不限定本发明的应用范围，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图将本发明应用于其他类似场景；

如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词语并非特指单数，也可以包括复数。一般来说，术语“包括”或“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。

如图1所示是本发明第一种磁铁结构的实施方式，本发明所述电磁耦合能量传输装置包括外壳1、螺旋线圈2、第一软磁材料3、磁铁结构4，磁铁结构4包括不少于一个磁铁单元41，所述任一个磁铁单元41靠近外壳1第一侧面的一侧面具有两个异性磁极，并且所述螺旋线圈2、软磁材料3、磁铁结构4设置在所述外壳1的第二侧面内部，或者嵌入到所述壳体内。磁铁结构4在所述外壳1第一侧面上的投影位于所述螺旋线圈2在所述外壳1第一侧面上的投影的外轮廓线的外侧，并且所述磁铁结构4为环形分布，包含至少两个磁铁单元41，任意两个相邻的磁铁单元41之间最短距离d大于等于1mm。所述第一软磁材料3用于引导磁通走向，组成材料包括但不限于硅钢、铁氧体、纳米晶、非晶。

如图3所示，本发明第一种磁铁结构4实施方式的磁铁单元41的第一种实施方式的第一种实施方式中，任一磁铁单元靠近外壳第一侧面的一侧面的两个异性磁极磁感应强度最大点之间连线与所述两个异性磁极磁感应强度最大点的连线段的中心点到所述螺旋线圈的轴上的最近点的连线的夹角为a，另一磁铁单元靠近外壳第一侧面的一侧面的两个异性磁极磁感应强度最大点之间连线与所述两个异性磁极磁感应强度最大点的连线段的中心点到所述螺旋线圈的轴上的最近点的连线的夹角为b，a和b的差值小于等于15°。

如图4所示，本发明第一种磁铁结构4实施方式的磁铁单元41的第一种实施方式的第二种实施方式中，所有磁铁单元41靠近所述螺旋线圈2且靠近所在外壳1第一侧面的一侧面都具有相同的磁极A。

如图5所示，本发明第一种磁铁结构4实施方式的磁铁单元41的第一种实施方式的第三种实施方式中，所有磁铁单元41的两个异性磁极A和B具有同心圆分布，在所述外壳1第一侧面上的投影，磁极A在磁极B内侧。

如图2所示是本发明第二种磁铁结构的实施方式，本发明所述电磁耦合能量传输装置包括外壳1、螺旋线圈2、第一软磁材料3、磁铁结构4，磁铁结构4包括不少于一个磁铁单元41，所述任一个磁铁单元41靠近外壳1第一侧面的一侧面具有两个异性磁极，并且所述螺旋线圈2、软磁材料3、磁铁结构4设置在所述外壳1的第二侧面内部，或者嵌入到所述壳体内。所述磁铁结构4在所述外壳1第一侧面上的投影位于所述螺旋线圈2在所述外壳1第一侧面上的投影的内轮廓线的内侧。所述第一软磁材料3用于引导磁通走向，组成材料包括但不限于硅钢、铁氧体、纳米晶、非晶。

如图6所示，本发明第二种磁铁结构4的第一种实施方式中，所述的磁铁结构4靠近外壳1第一侧面的一侧面上的两个异性磁极A和B为同心圆分布，在所述外壳第一侧面上的投影，磁极A位于磁极B的内侧。

如图7所示，本发明第二种磁铁结构4的第二种实施方式中，所述的磁铁结构4靠近外壳第一侧面的一侧面上的两个异性磁极A和B为水平分布，在所述外壳第一侧面上的投影，磁极A位于磁极B的一侧。

如图8所示，发明第二种磁铁结构4实施方式的磁铁单元41在远离所述外壳1第一侧面的一侧面表面设置有第二软磁材料31。

Claims (9)

1.一种具有磁铁的电磁耦合能量传输装置，其特征是，包括外壳、螺旋线圈、第一软磁材料、磁铁结构，所述外壳的第一侧面外露，所述螺旋线圈、第一软磁材料、磁铁结构设置在所述外壳的第二侧面内部，或者嵌入到所述外壳内；

所述磁铁结构包括不少于一个磁铁单元，每一个所述磁铁单元靠近外壳第一侧面的一侧面具有两个异性磁极；

所述第一软磁材料用于引导磁通走向。

2.如权利要求1所述一种具有磁铁的电磁耦合能量传输装置，其特征是，磁铁结构在所述外壳第一侧面上的投影位于所述螺旋线圈在所述外壳第一侧面上的投影的外轮廓线的外侧，并且所述磁铁结构为环形分布，包含至少两个磁铁单元，任意两个相邻的磁铁单元之间最短距离d大于等于1mm。

3.如权利要求2所述一种具有磁铁的电磁耦合能量传输装置，其特征是，所有所述磁铁单元靠近所述螺旋线圈且靠近所在外壳第一侧面的一侧面都具有相同的磁极A。

4.如权利要求2所述一种具有磁铁的电磁耦合能量传输装置，其特征是，任一所述磁铁单元靠近外壳第一侧面的一侧面的两个异性磁极磁感应强度最大点之间连线与所述两个异性磁极磁感应强度最大点的连线段的中心点到所述螺旋线圈的轴上的最近点的连线的夹角为a，另一磁铁单元靠近外壳第一侧面的一侧面的两个异性磁极磁感应强度最大点之间连线与所述两个异性磁极磁感应强度最大点的连线段的中心点到所述螺旋线圈的轴上的最近点的连线的夹角为b，a和b的差值小于等于15°。

5.如权利要求2所述一种具有磁铁的电磁耦合能量传输装置，其特征是，所有所述磁铁单元的两个异性磁极为同心圆分布，在所述外壳第一侧面上的投影，磁极A位于磁极B的内侧。

6.如权利要求1所述一种具有磁铁的电磁耦合能量传输装置，其特征是，所述磁铁结构在所述外壳第一侧面上的投影位于所述螺旋线圈在所述外壳第一侧面上的投影的内轮廓线的内侧。

7.如权利要求6所述一种具有磁铁的电磁耦合能量传输装置，其特征是，所述的磁铁结构，靠近外壳第一侧面的一侧面上的两个异性磁极为同心圆分布，在所述外壳第一侧面上的投影，磁极A位于磁极B的内侧。

8.如权利要求6所述一种具有磁铁的电磁耦合能量传输装置，其特征是，所述的磁铁结构，靠近外壳第一侧面的一侧面上的两个异性磁极为水平分布，在所述外壳第一侧面上的投影，磁极A位于磁极B的一侧。

9.如权利要求7或8所述一种具有磁铁的电磁耦合能量传输装置，其特征是，所述的磁铁结构的磁铁单元，远离所述外壳第一侧面的一侧面表面设置有第二软磁材料。

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