CN214850645U - 一种无线充电装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无线充电装置及电子设备，包括第一线圈以及第二线圈；所述第一线圈中间形成有中空的容置部；所述第二线圈包括有围绕在所述第一线圈外侧的外围线圈部分，位于所述容置部的内设线圈部分，以及连接外围线圈部分与内设线圈部分的过渡线体。本实用新型通过对线圈组合结构的优化，可有效提高线圈磁场强度以及均匀性，提高线圈灵敏度以及电子设备间的充电自由度，由此提高了电子设备间的无线充电效率。

Description

一种无线充电装置及电子设备

技术领域

本实用新型涉及电子设备技术领域。更具体地，涉及一种无线充电装置及电子设备。

背景技术

NFC(Near Field Communication)，称为近距离无线通讯技术，运行于10厘米距离内。其传输速度有106Kbit/秒、212Kbit/秒或者424Kbit/秒三种。工作频率为13.56MHz，目前NFC作为一种短距高频的无线电技术，主要应用于无线支付、数据传输等领域。例如可以用作机场登机验证、大厦的门禁钥匙、交通一卡通、信用卡、支付卡等等。然而这一基于电磁感应原理的NFC技术并没有完全实现技术原理的充分应用，导致实际产品应用并不广泛。

无线充电技术(Wireless charging technology或Wireless chargetechnology)，又称作感应充电、非接触式感应充电，源于无线电力输送技术，是利用近场感应，也就是电感耦合，由供电设备(充电器)将能量传送至用电装置(终端电子设备)，用电装置使用接收到的能量对自身电池充电，并同时供其本身运作之用。由于充电器与用电装置之间以电感耦合传送能量，两者之间不用电线连接，因此充电器及用电装置都可以做到无导电接点外露。其便捷性赢得了消费者的青睐，因此具有无线充电功能的无线终端也越来越多的进入到市场之中。目前市场上认可的无线充电标准为Qi(WPC)和PMA。

随着新的无线充电标准获得批准，可利用用电装置为较小的电子设备提供反向无线充电功能支持。例如在13.56MHz基本频率下，利用NFC通信链路来控制功率传输，可支持250、500、750和1000毫瓦四种功率传输等级，即最大以1W的功率向兼容的较小的电子设备馈电。随之产生的问题是如何能够使得各充电组合之间能够达到最优的充电效率，且以最佳的方式实现Qi标准下15W无线充电的同时，兼容NFC通信以及利用NFC线圈对较小的电子设备提供反向小功率无线充电功能。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型要解决的第一个技术问题是提供一种无线充电装置，以提高电子设备间的无线充电效率，避免电子设备间的相互干扰。

本实用新型要解决的第二个技术问题是提供一种包括如上无线充电装置的电子设备。

为解决上述第一个技术问题，本实用新型采用下述技术方案：

一种无线充电装置，包括第一线圈以及第二线圈；

所述第一线圈中间形成有中空的容置部；

所述第二线圈包括有围绕在所述第一线圈外侧的外围线圈部分，位于所述容置部的内设线圈部分，以及连接外围线圈部分与内设线圈部分的过渡线体。

此外，优选地方案是，所述第一线圈为无线充电线圈，所述第二线圈为近场通信线圈；

或者，所述第一线圈为近场通信线圈，所述第二线圈为无线充电线圈。

此外，优选地方案是，所述第一线圈为单支线材以匝环形式绕制形成的线圈；或者所述第一线圈为通过对铜箔进行刻蚀工艺形成的线圈；

所述第二线圈为单支线材以匝环形式绕制形成的线圈；或者所述第二线圈为通过对铜箔进行刻蚀工艺形成的线圈。

此外，优选地方案是，第一线圈、第二线圈的外围线圈部分以及第二线圈的内设线圈部分呈同轴配置；

外围线圈部分内侧边沿与第一线圈外侧边沿之间以及内设线圈部分外侧边沿与第一线圈内侧边沿之间均留有间隔距离。

此外，优选地方案是，所述无线充电装置还包括有屏蔽结构；所述屏蔽结构包括：

位于所述外围线圈部分内侧并围绕在所述第一线圈外侧的第一屏蔽部；以及

位于所述第一线圈内侧并围绕在所述内设线圈部分外侧的第二屏蔽部。

此外，优选地方案是，所述屏蔽结构还包括有围绕在所述外围线圈部分外侧的第三屏蔽部。

此外，优选地方案是，所述内设线圈部分中间形成有中空的容纳部；所述屏蔽结构还包括有位于所述容纳部的第四屏蔽部。

此外，优选地方案是，所述屏蔽结构还包括底壁部；第一线圈以及第二线圈结合固定于所述底壁部的顶面上；

所述第一屏蔽部以及第二屏蔽部由所述底壁部的顶面向上凸起形成。

此外，优选地方案是，所述屏蔽结构的材质为铁氧体、纳米晶材或非晶材。

为解决上述第二个技术问题，本实用新型提供一种电子设备，包括电路板以及如上所述的无线充电装置；

所述电路板上包括有与第一线圈连接的第一充电模块，以及与第二线圈连接的第二充电模块。

本实用新型的有益效果如下：

相较于现有组合式线圈结构，本实用新型通过对线圈组合结构的优化，可有效提高线圈磁场强度以及均匀性，提高线圈灵敏度以及电子设备间的充电自由度，由此提高了电子设备间的无线充电效率。可以最佳的方式实现Qi标准下15W无线充电的同时，兼容近场通信线圈(NFC线圈)通信以及利用NFC线圈对较小的电子设备提供反向小功率无线充电功能。此外，利用线圈间屏蔽结构的设计，可避免无线充电线圈产生的耦合谐振频率对近场通信线圈(NFC线圈)通信性能的影响，以及对于其他电子器件造成的电磁干扰。且屏蔽结构还可防止无线充电线圈与近场通信线圈(NFC线圈)间产生邻近效应以及涡流效应。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本实用新型所提供一种实施方式的无线充电装置。

图2示出本实用新型所提供另一种实施方式的无线充电装置。

图3示出包括有屏蔽结构的如图2所示无线充电装置的结构俯视图。

图4示出包括有屏蔽结构的如图2所示无线充电装置的立体结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为克服现有组合式线圈结构所存在的缺陷，本实用新型首先提供一种无线充电装置，结合图1、图2所示，具体地，所述无线充电装置包括第一线圈1以及第二线圈2；所述第一线圈1中间形成有中空的容置部；所述第二线圈2包括有围绕在所述第一线圈1外侧的外围线圈部分21，位于所述容置部的内设线圈部分22，以及连接外围线圈部分21与内设线圈部分22的过渡线体23，过渡线体23将外围线圈部分21与内设线圈部分22连接形成第二线圈2的整体结构。在图中所示的俯视观察下第一线圈1以及第二线圈2呈盘状结构，第一线圈1可以具有圆形、椭圆形、螺旋形、多边形(诸如四边形)或者圆角多边形的结构形态。第二线圈2的外围线圈部分21以及内设线圈部分22可以具有圆形、椭圆形、螺旋形、多边形(诸如四边形)或者圆角多边形的结构形态，外围线圈部分21与内设线圈部分22的结构形态可以相同也可以不相同。本方案的第一线圈1以及第二线圈2可作为单独的构件设置于电子设备结构中，或者所述第一线圈以及第二线圈集成设置在一块电路板上，作为单元构件设置于电子设备结构中，本实施方式所述的电子设备包括但不限于手机，平板电脑，智能手表或者智能手环，对此本实用新型不做限制。

第一线圈与第二线圈可同层设置或者不同层设置。第一线圈以及第二线圈可以由沿顺时针方向或逆时针方向缠绕的线材形成，并通过粘合层被固定至电子设备结构中。也就是说，第一线圈或者第二线圈可为单支线材以匝环形式绕制形成的线圈。或者在其它实施方式中，第一线圈或第二线圈还可为通过对铜箔进行刻蚀工艺形成的线圈。

结合图示结构，第一线圈1以及第二线圈2分别包括有连接端子10、20，两个线圈的连接端子可分别通过过孔和背面覆铜层连接在对应两个线圈结构的连接盘上，连接盘可以是形成在电子设备的主板，或者如上所述的当第一线圈以及第二线圈集成设置在一块电路板作为单元构件使用时，连接盘形成在所述电路板上。

本实用新型所提供的无线充电装置中，包括用以实现对电子设备进行无线充电的无线充电线圈，以及用以实现近场通信的近场通信线圈，相较于现有组合式线圈结构，本实用新型通过对线圈组合结构的优化，可有效提高线圈磁场强度以及均匀性，提高线圈灵敏度以及电子设备间的充电自由度，由此提高电子设备间的无线充电效率。可以最佳的方式实现Qi标准下15W无线充电的同时，兼容近场通信线圈(NFC线圈)通信以及利用NFC线圈对较小的电子设备提供反向小功率无线充电功能。具体地参见下述实施方式的具体阐述。

本实施方式中，可选地，第一线圈以及第二线圈中作为近场通信线圈使用的线圈可为刻蚀在柔性电路板上的金属线路，此种结构的线圈与传统绕线结构相比更加稳定，不容易产生变形；第一线圈以及第二线圈中作为无线充电使用的无线充电线圈可采用绕线结构设置，绕线完成后直接将内圈和外圈的抽头焊接在柔性电路板上，通过金属引线引出至外部设备，无需将内圈的抽头与绕线结构的线圈叠加引出，因此无需为内圈抽头预留厚度，可最大限度的增加线圈的厚度，保证充电效率。

参照图1所示，在一个实施方式中，当所述第一线圈1为无线充电线圈，所述第二线圈2为近场通信线圈时，由图示结构可以看出，近场通信线圈包括有围绕在无线充电线圈外侧的外围线圈部分21，以及位于无线充电线圈容置部的内设线圈部分22，此种结构配合方式，在能够满足电子设备的与无线充电器间可靠的无线充电效果的同时，可通过近场通信线圈通信链路来控制功率传输，最大以1W的功率向兼容的较小的电子设备(例如无线耳机)馈电，受线圈中心磁场强度较弱的影响，现有组合式线圈结构中，在通过近场通信线圈在对较小的电子设备进行反向充电时，近场通信线圈的磁场强度较弱，均匀性不高，电子设备与较小的电子设备间馈电位置易受限制，较小的电子设备(例如无线耳机)需要反复寻找充电位置，由此导致充电效率不高。本方案中利用近场通信线圈内设线圈部分的设计，可有效提高近场通信线圈的磁场强度以及均匀性，增加线圈灵敏度，电子设备与较小的电子设备馈电时的充电自由度可得到保证，进而提高电子设备间的无线充电效率。可以最佳的方式实现Qi标准下15W无线充电的同时，兼容近场通信线圈(NFC线圈)通信以及近场通信线圈反向小功能功率无线充电使用。

参照图2所示，在一个实施方式中，当所述第一线圈1为近场通信线圈，所述第二线圈2为无线充电线圈时，由图示结构可以看出，无线充电线圈包括有围绕在近场通信线圈外侧的外围线圈部分21，以及位于近场通信线圈容置部的内设线圈部分22，此种结构配合方式，可有效提高无线充电线圈磁场强度以及均匀性，无线充电线圈的灵敏度也可得到提高，无线充电线圈作为电子设备的无线充电线圈使用时，可知的受无线充电线圈中心磁场强度较弱的影响，会降低电子设备的无线充电效率，通过无线充电线圈的位于近场通信线圈中央位置的内设线圈部分的设计，保证了电子设备与无线充电器间的充电同轴度，充电效果不易受电子设备与无线充电器间的位置偏移量的影响限制，充电自由度很大程度上得到提高，由此提高了电子设备与无线充电器间的无线充电效率。可以最佳的方式实现近场通信线圈(NFC线圈)通信以及Qi标准下15W无线充电。

可选地，结合图1以及图2所示，第一线圈1、第二线圈2的外围线圈部分21以及第二线圈2的内设线圈部分22呈同轴配置；外围线圈部分21内侧边沿与第一线圈1外侧边沿之间以及内设线圈部分22外侧边沿与第一线圈1内侧边沿之间均留有间隔距离。以此保证本案中无线充电装置具有均匀的磁场范围以及磁场强度，且在此基础上保证线圈磁场在无线充电过程中具有较高的灵敏度。

可知的当无线充电线圈和近场通信线圈设计在一起，以环套形式布置时，由于无线充电线圈和近场通信线圈之间距离较近，在靠近近场通信线圈通信频率附近会产生耦合谐振频率，影响近场通信线圈的通信性能，且产生的耦合谐振对于其他器件会造成电磁干扰。结合图3以及图4所示，在一实施方式中，本实用新型所提供无线充电装置还包括有屏蔽结构3；所述屏蔽结构3包括：位于所述外围线圈部分21内侧并围绕在所述第一线圈1外侧的第一屏蔽部31；以及位于所述第一线圈1内侧并围绕在所述内设线圈部分22外侧的第二屏蔽部32。所述屏蔽结构3可有效降低漏磁，为线圈磁通量提供一条低阻抗磁路，增加磁场强度以及均匀性，提高无线充电效率。并且利用线圈间屏蔽结构的设计，还可避免无线充电线圈产生的耦合谐振频率对近场通信线圈(NFC线圈)通信性能的影响，以及对于其他电子器件造成的电磁干扰。防止无线充电线圈与近场通信线圈(NFC线圈)间产生邻近效应，以及是线圈免受由于涡流而产生的热应力的影响，可以实现符合现有无线充电标准(例如上述Qi标准)的必要电磁屏蔽。

可选地，所述屏蔽结构3还包括有围绕在所述外围线圈部分21外侧的第三屏蔽部33。为保证内设线圈部分22可提供稳定的无线充电能力，所述内设线圈部分22中间形成有中空的容纳部；所述屏蔽结构3还包括有位于所述容纳部的第四屏蔽部34。本案中所述第一屏蔽部31、第二屏蔽部32、以及第三屏蔽部33呈连续的环状结构，第四屏蔽部34呈块状结构，但并不限定于此。所述屏蔽结构3的材质包括但不限于铁氧体、纳米晶材或非晶材。

在一个实施方式中，所述屏蔽结构的屏蔽部可根据本实用新型所提供线圈结构位于电子设备上的位置，形成于电子设备的壳体上，或者形成于固定第一线圈以及第二线圈的电路板上。考虑到工艺的复杂程度，优选地所述屏蔽结构为一整体的单独构件，由此所述屏蔽结构3还包括底壁部(图未示出)；第一线圈1以及第二线圈2结合固定于所述底壁部的顶面上；所述第一屏蔽部31、第二屏蔽部32、第三屏蔽部33以及第四屏蔽部34由所述底壁部的顶面向上凸起形成。第一屏蔽部31与第三屏蔽部33之间构成容纳固定第二线圈2外围线圈部分21的腔体，第一屏蔽部31与第二屏蔽部32之间构成容纳固定第一线圈1的腔体，所述第二屏蔽部32与第四屏蔽部34之间构成容纳固定第二线圈2内设线圈部分22的腔体，第二线圈2的过渡线体23可通过第一屏蔽部31和第二屏蔽部32上过孔的方式，或者在屏蔽结构底壁部背面覆铜层的方式，将外围线圈部分21与内设线圈部分22连接。

本实用新型基于电磁感应原理，将近场通信线圈和无线充电线圈同时集成于电子设备内，电子设备在进行Qi无线充电的同时，可利用近场通信线圈实现通讯和小功率的无线充电反充功能。近场通信线圈和无线充电线圈实现结构上的相互紧密结合环绕型设计，并镶嵌在屏蔽结构内部，近场通信线圈和无线充电线圈之间被屏蔽结构的屏蔽部相隔开，从而有效降低漏磁，为磁通量提供一条低阻抗磁路，增加磁场强度，提高充电效率。

在上述无线充电装置的基础上，根据本实用新型的另一方面，本实用新型还提供一种电子设备，所述电子设备包括电路板以及如上所述的无线充电装置；所述电路板上包括有与第一线圈连接的第一充电模块，以及与第二线圈连接的第二充电模块。

其中根据第一线圈以及第二线圈的具体类型对应配置充电模块的类型，例如当第一线圈为近场通信线圈，第二模块为无线充电模块时，所述第一充电模块为近场线圈充电模块，所述第二充电模块为Qi无线充电模块，且电路板上包括有与近场通信线圈连接的通信模块。反之亦然，不再赘述。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本实用新型的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种无线充电装置，其特征在于，包括第一线圈以及第二线圈；

所述第一线圈中间形成有中空的容置部；

所述第二线圈包括有围绕在所述第一线圈外侧的外围线圈部分，位于所述容置部的内设线圈部分，以及连接外围线圈部分与内设线圈部分的过渡线体。

2.根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，所述第一线圈为无线充电线圈，所述第二线圈为近场通信线圈；

或者，所述第一线圈为近场通信线圈，所述第二线圈为无线充电线圈。

3.根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，所述第一线圈为单支线材以匝环形式绕制形成的线圈；或者所述第一线圈为通过对铜箔进行刻蚀工艺形成的线圈；

所述第二线圈为单支线材以匝环形式绕制形成的线圈；或者所述第二线圈为通过对铜箔进行刻蚀工艺形成的线圈。

4.根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，第一线圈、第二线圈的外围线圈部分以及第二线圈的内设线圈部分呈同轴配置；

外围线圈部分内侧边沿与第一线圈外侧边沿之间以及内设线圈部分外侧边沿与第一线圈内侧边沿之间均留有间隔距离。

5.根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，所述无线充电装置还包括有屏蔽结构；所述屏蔽结构包括：

位于所述外围线圈部分内侧并围绕在所述第一线圈外侧的第一屏蔽部；以及

位于所述第一线圈内侧并围绕在所述内设线圈部分外侧的第二屏蔽部。

6.根据权利要求5所述的无线充电装置，其特征在于，所述屏蔽结构还包括有围绕在所述外围线圈部分外侧的第三屏蔽部。

7.根据权利要求5所述的无线充电装置，其特征在于，所述内设线圈部分中间形成有中空的容纳部；所述屏蔽结构还包括有位于所述容纳部的第四屏蔽部。

8.根据权利要求5所述的无线充电装置，其特征在于，所述屏蔽结构还包括底壁部；第一线圈以及第二线圈结合固定于所述底壁部的顶面上；

所述第一屏蔽部以及第二屏蔽部由所述底壁部的顶面向上凸起形成。

9.根据权利要求5所述的无线充电装置，其特征在于，所述屏蔽结构的材质为铁氧体、纳米晶材或非晶材。

10.一种电子设备，其特征在于，包括电路板以及如权利要求1至9任意一项权利要求所述的无线充电装置；

所述电路板上包括有与第一线圈连接的第一充电模块，以及与第二线圈连接的第二充电模块。

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