TW201619986A - 電容式平衡電感充電線圈 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種包括一電線之電感器線圈，該電線在交替層中捲繞，使得自該線圈上方或下方檢視，每一繞組中的該電線之表面積在由每一層中二等分中心點之一線界定的該線圈之每一半體中實質上相同。該等層亦以一蜿蜒蛇形方式捲繞以平衡諸層之間的電容。一線圈層之每一半體中及鄰近線圈層中之電線之實質上相等的表面積導致該線圈之一平衡電容，該平衡電容又導致減少之共同模式雜訊。

Description

電容式平衡電感充電線圈 相關申請案之交叉參考

本申請案係2014年9月2日申請之題為「Capacitively Balanced Inductive Charging Coil」之臨時申請案第62/044,957號的非臨時申請案，且主張該臨時申請案之權利，該臨時申請案之揭示內容特此併入本文中，如同在本文中完全闡述。

所描述之實施例大體上係關於電感能量傳遞，且更特定而言係關於可減少攜帶型電子裝置中之雜訊的電感線圈設計。

攜帶型計算之最近進展已導致攜帶型電子裝置之使用者的增加之便利性。舉例而言，行動電話、平板電腦、可穿戴式裝置、膝上型電腦等允許使用者在使用者移動時進行通信。亦即，使用者能夠在使用此等電子裝置用於通信、網際網路存取、導航及其他功能時自由行進。對攜帶型充電之需求伴隨此等便利性而開始增加。

正採用之一種電池充電技術為使用無線充電器之電感充電。無線傳輸使用磁場來傳遞電力，從而允許相容裝置經由此誘發電流接收電力而非使用導電電線及軟線(cord)。電感充電為藉以使磁場將電力自外部充電器傳遞至諸如電話或膝上型電腦之行動裝置，從而消除有線連接之方法。電感充電器通常使用電感線圈來產生交替電磁場，且攜帶型裝置中的第二電感線圈自電磁場獲取電力且將其轉換回至電流以對 電池充電。接近的兩個電感線圈組合而形成電力變壓器。

在一些情況下，電感充電可導致非吾人所樂見之電磁效應。習知線圈繞組可能產生不平衡電容，該不平衡電容可在攜帶型電子裝置之接地平面上引起非吾人所樂見之共同模式雜訊。「共同模式雜訊」大體上呈以高度耦合方式影響電磁裝置之兩個或兩個以上元件的相干干涉之形式。此非吾人所樂見之雜訊對於包括需要接地平面上之低雜訊以實現最佳操作之觸摸感測器的攜帶型電子裝置尤其麻煩。結果為：當攜帶型電子裝置正藉由電感充電裝置充電時，觸摸感測器及螢幕之使用可能受到顯著不利影響。因此，在一些情況下，攜帶型電子裝置可能在此類電感電池充電期間不能有效地操作。

本文中所描述之實施例包括可減少非吾人所樂見之電容損耗以及傳輸器及接收器線圈中產生之共同模式雜訊的改良線圈構造。線圈之繞組經定向而使得線圈之每一半體上的電線之表面積大致相等，以便平衡由該等線圈產生之電容效應且因此實質上減少共同模式雜訊。攜帶型電子裝置可為一傳輸器裝置或一接收器裝置。

一項實施例可呈包含以下各項之一電感線圈之形式：一導電電線，其在一第一平面層中形成至少一個繞組，該層包括一中心點，該至少一個繞組包含：繞組之第一半體；及與第一半體鄰接的繞組之第二半體；其中：導電電線在第一半體與第二半體之一邊緣處與自身交叉，使得第一半體中之導電電線的一長度大致等於第二半體中之導電電線的一長度。

另一實施例可呈包含以下各項之一電感線圈之形式：由一單一連續長度之電線形成之鄰近的第一層及第二層；其中第一層界定由穿過平面之一中心點之一線平分的一平面；該線界定第一層之一第一半體及一第二半體；第一層包含複數個繞組；電線在與自身交叉之前於第 一層之第一半體上形成一第一繞組部分；且電線在與自身交叉之後於第一層之第二半體上形成一第二繞組部分。

又一實施例可呈包含以下各項之一攜帶型電子裝置之形式：一外殼；在外殼內之一或多個電子組件；及一電感線圈，其包括在一平面層中形成為至少一個繞組之一定長度的導電電線，該層包括在平面層中之一中心點，每一繞組包括：大致包含如由穿過中心點、與平面層平行之一線判定的繞組之一半體的一第一部分；及與第一部分對置之包含平面層中的繞組之另一半體的一第二部分；其中包含第一部分之電線的長度大致等於包含第二部分之電線的長度。

在全文閱讀描述之後，將理解此等及其他實施例。

10‧‧‧電池組

11‧‧‧電感能量傳遞系統

12‧‧‧充電裝置

13‧‧‧攜帶型電子裝置

14‧‧‧外殼

15‧‧‧外殼

16‧‧‧連接器

17‧‧‧第一介面表面

18‧‧‧第二介面表面

19‧‧‧接收器線圈

20‧‧‧磁場/磁通量線

21‧‧‧傳輸器線圈

23‧‧‧控制電路

24a‧‧‧幻象電容器

24b‧‧‧幻象電容器

24c‧‧‧電容器

25‧‧‧電池

26‧‧‧控制電路

27‧‧‧電線繞組線圈

28‧‧‧導電電線

30‧‧‧中心點

31‧‧‧+號

32‧‧‧-號

33‧‧‧橫截面表面尺寸/電線寬度

35‧‧‧線圈之右側

36‧‧‧線圈之左側

37‧‧‧外部繞組

39‧‧‧線圈之第二(或下部)半體

41‧‧‧線圈之第一(或上部)半體

42‧‧‧線圈

43‧‧‧點

44‧‧‧點

45‧‧‧線

46‧‧‧線圈之第一半體

47‧‧‧線圈之第二半體

48‧‧‧繞組層/線圈層

49‧‧‧繞組層/線圈層

藉由結合附圖之以下詳細描述將易理解本發明，在附圖中，相同的參考數字表示相同的結構元件，且其中：圖1說明攜帶型電子裝置及獨立充電裝置；圖2說明圖1之攜帶型電子裝置及充電裝置，其中該等裝置鄰近且電感耦合；圖3為圖2之攜帶型電子裝置及充電裝置之沿圖2中之線3-3截取的簡化示意性橫截面圖，其展示電感充電線圈在裝置外殼內之位置且出於明晰之目的省略所有其他內部組件；圖4為電感充電系統的一個實例之簡化方塊圖；圖5為樣本電感充電系統之簡化電路圖；圖6為螺旋捲繞電感線圈之俯視圖；圖7為根據一項實施例之電容式平衡電感線圈之俯視圖；圖8為根據一項實施例之電感充電及接收線圈的側視圖，該圖出於明晰之目的展示間隔開之繞組；且圖9為說明根據一項實施例之製造電感線圈的方法之流程圖。

現將詳細參考附圖式中所說明之代表性實施例。應理解，以下描述並不意欲將實施例限於一項較佳實施例。相反地，意欲涵蓋如可包括於如由所附申請專利範圍界定之所述實施例之精神及範疇內的替代物、修改及等效物。舉例而言，適合之電子裝置可為可以電感方式接收能量之任何攜帶型或半攜帶型電子裝置(「接收器裝置」)，且適合之銜接裝置可為可以電感方式傳輸能量之任何攜帶型或半攜帶型銜接台或充電裝置(「傳輸器裝置」)。

本文中所描述之實施例提供電感能量傳遞系統，其將能量自傳輸器裝置以電感方式傳遞至接收器裝置以對電池充電或操作接收器裝置。另外或替代地，可在傳輸器裝置與接收器裝置之間以電感方式傳輸通信或控制信號。因此，術語能量、電力及/或信號意欲涵蓋傳遞能量以用於無線充電、將能量作為通信及/或控制信號傳遞或無線充電與通信及/或控制信號之傳輸兩者。

特定言之，本文中所描述之實施例可呈作為充電線圈或接收線圈用於電感充電系統中的電容平衡線圈之形式。此線圈可具有一或多個繞組、層或兩者。如本文中所使用，「繞組」係指穿過一路徑使得電線之第一部分鄰近電線之第二部分的一定長度之導電電線；繞組之實例包括形成為圓形、蜿蜒蛇形圖案、螺旋形之部分及其他適合圖案(無論幾何形狀或其他)的一定長度之電線。線圈通常由電線之一或多個繞組組成，且一些線圈可具有多個層，每一層由一或多個繞組形成。舉例而言，導電電線可捲繞成螺旋形以形成線圈或線圈之層。導電電線可在單一層中經過自身一或多次，或可經捲繞而使其在諸層之間交替。舉例而言，電線可自第一層移動至第二層且往返，而非形成整個層或線圈且接著形成下一線圈。

在一些實施例中，導電電線可在線圈或層之中點處經過自身。在 此等實施例中，每一半體或線圈或層可具有實質上相同長度之導電電線或由實質上相同長度之導電電線形成。藉由等化電感線圈(或電感線圈之層)之諸半體之間的電線長度，可實質上等化及考量由線圈產生之寄生電容。因此，可簡化對由線圈產生之雜訊的補償。因此，可減少如本文中所描述而形成的電感充電(或接收)線圈之不利效應，且線圈可對併有線圈之電子裝置的其他組件產生較少影響。

現在參看圖1，展示處於未配對組態之電感能量傳遞系統11之一個實例。所說明之實施例展示傳輸器或充電裝置12，其經組態而以無線方式將能量傳遞至可為攜帶型電子裝置13之接收器裝置。儘管如圖1及圖2中所說明之系統11將手錶描繪為攜帶型電子裝置，但任何電子裝置可經組態以配合本文中所描述之實施例而使用。可經組態以併有如本文中所描述之電感充電的樣本電子裝置包括：平板計算裝置、行動電話、電腦、健康監視器、可穿戴式計算裝置(例如，眼鏡、手錶、衣物或其類似物)等。

在許多實施例中，諸如如圖1中所描繪之電子裝置13的可穿戴式配件可包括：與記憶體耦合或與記憶體通信之控制器、處理器或其他處理單元，一或多個通信介面，諸如顯示器及揚聲器之輸出裝置，諸如生物測定及成像感測器之一或多個感測器，及諸如按鈕、撥號盤、麥克風或基於觸控之介面的一或多個輸入裝置。該(等)通信介面可提供通信裝置與任何外部通信網路、裝置或平台之間的電子通信，諸如(但不限於)無線介面、藍芽介面、近場通信介面、紅外線介面、USB介面、Wi-Fi介面、TCP/IP介面、網路通信介面或任何習知通信介面。除通信以外，可穿戴式裝置亦可提供關於以下各項之資訊：時間、健康、外部連接或通信裝置及/或在此等裝置上執行之軟體的狀態、訊息、視訊、操作命令等(且可自外部裝置接收前述中之任一者)。

如上所述，電子裝置13可包括控制器26或其他電子組件。控制器 可執行指令且進行與如本文中所描述之攜帶型電子裝置相關聯之操作。使用指令(該等指令可自裝置記憶體擷取)，控制器可調節電子裝置之組件之間的輸入及輸出資料之接收及操縱。可在一或多個電腦晶片中實施控制器。各種架構可用於控制器，諸如微處理器、特殊應用積體電路(ASIC)等。控制器連同作業系統可執行電腦程式碼且操縱資料。作業系統可為諸如iOS、Windows、UNIX之熟知系統或專用作業系統或此項技術中已知的其他系統。控制器可包括記憶體能力以儲存作業系統及資料。控制器亦可包括應用軟體以實施與攜帶型電子裝置相關聯之各種功能。

電子裝置13包括外殼14以圍封電子裝置13之電子、機械及結構組件。類似地，外殼15可圍封充電裝置12之電子組件。在一些實施例中，電子裝置13可具有比充電裝置12更大的橫截面，但此組態並非必需的。在其他實例中，充電裝置12可具有比接收器裝置更大的橫截面。在另一實例中，充電裝置與接收裝置之橫截面可實質上相同。在其他實施例中，充電裝置12可經調適以插入至接收裝置中之充電埠(未圖示)中。

在所說明之實施例中，充電裝置12可由軟線或連接器16連接至電源。舉例而言，充電裝置12可自壁式插座或經由連接器(諸如，USB連接器)自另一電子裝置接收電力。另外或替代地，充電裝置12可靠電池操作。類似地，儘管藉由耦合至充電裝置12之外殼的連接器16展示所說明之實施例，但可由任何適合之構件電磁連接連接器16。連接器16可為可移除式，且可包括經設定大小以適配於充電器裝置12之外殼15內之孔隙或容器開口內的連接器。

電子裝置13可包括可介接於、對準或以其他方式接觸充電裝置12之第二介面表面18的第一介面表面17。雖然展示為實質上圓形(例如，分別凸形及凹形)，但介面17、18可為矩形、三角形，或在三維中或橫 截面中具有任何其他適合形狀。在一些實施例中，介面表面17、18之形狀可促進電子裝置13與充電裝置12之對準。舉例而言，且如圖所示，充電裝置12之第二介面表面18可經組態以具有與如圖2中所示之電子裝置13之互補形狀配對的特定形狀。在當前實例中，第二介面表面18可包括遵循第一介面表面17之選定曲線的凹形。亦即，電子裝置13之第一介面表面17可包括遵循與第二介面表面18之凹形相同或大致類似之曲線的凸形。

圖3描繪沿圖2中之線3-3截取的電感能量傳遞系統之簡化示意性側視橫截面圖。如早先所論述，充電裝置12及攜帶型電子裝置13兩者皆可包括電子、機械及/或結構組件，且為簡單起見，二者皆以區塊形式展示。為易於說明，圖3之所說明之實施例省略許多電子、機械及結構組件。

圖3展示處於配對及對準組態之一個實例電感能量傳遞系統。攜帶型電子裝置13包括具有一或多個繞組之一或多個接收器線圈19。同樣，充電裝置12包括具有一或多個繞組之一或多個傳輸器線圈21。傳輸器線圈21可將能量傳輸至電子裝置13中之接收線圈19。接收器線圈19可自充電裝置12接收能量，且可使用所接收之能量執行或協調電子裝置13之一或多個功能及/或補充電子裝置13內之電池(未圖示)的電荷。接收器線圈19及傳輸器線圈21可具有任何數目之列、行、繞組等。

可藉由任何適合類型之電感器實施傳輸器線圈21及接收器線圈19，且每一線圈可具有數個形狀及尺寸中之任一者。如將關於特定實施例進一步論述，傳輸器線圈21與接收器線圈19可具有相同數目的繞組或不同數目的繞組。通常，傳輸器線圈19及接收器線圈21由殼體包圍以在所需方向上(例如，朝向其他線圈)引導磁通量。為易於說明，圖3中省略殼體。

圖4為說明電感充電系統組態之一個簡化實例的示意圖。如圖所 示，充電裝置12包括電力單元及控制電路23。傳輸線圈21產生磁場20。行動裝置包括電池組10，其包括電池25及相關聯之控制電路26。接收線圈19自充電裝置12接收磁場20。接收線圈19具有當將接收線圈19鄰近於傳輸線圈21而定位且對電池充電裝置12供能時藉由磁場20在其中誘發的電流。

藉由將電流施加至傳輸線圈21上而對其供能，此舉產生磁通量線20，磁通量線20允許接收線圈19在足夠接近傳輸線圈21時接收電壓。接收線圈19中所接收之電壓可在其中誘發電流，在控制電路26中整流之後，該電流可對電池25充電。如上文所論述，充電線圈21及接收線圈19應足夠緊密接近以使充電線圈21能夠經由磁通量20在接收線圈19中誘發電流。

參看圖5，展示與電感充電系統相關聯之電路的示意圖。充電裝置12通常包括電力輸入16。充電器裝置12通常包括控制電路23，控制電路23可為開關電力供應器以升高充電器線圈21上之電壓及/或電流頻率。傳導經過線圈21之A/C電流可產生磁通量線20，磁通量線20將允許附近之接收線圈19接收電壓且電壓可在接收線圈19中誘發電流。在某些實施例中，接收線圈19可具有足夠大小以在足以允許誘發電壓對電池25充電且仍對電子裝置之其他功能供電的電壓位準及頻率下自充電線圈21接受誘發電壓。在接收線圈19中誘發之電流可在提供給電池25之前由控制電路26整流。

電感充電系統中之線圈幾何形狀可產生寄生或非吾人所樂見之電容，如幻象電容器24a及24b所表示。此等電容器以幻象展示，此係因為其在現實中並不存在，但表示由線圈19及21產生之寄生電容效應(例如，如將在本文中論述之「幻象電容」)。

在所得電位差存在於任何兩個鄰近導體之間的情況下，該任何兩個鄰近導體可視為電容器。電容與距離成反比，使得較大間距產生較 少電容，以使得大體上緊密接近之導體可在其間具有較高電容。此雜散電容通常小，除非導體靠在一起、覆蓋較大區域或兩者。舉例而言，雜散電容可能僅因為導電電線與彼此接近而存在於電感器繞組之多個部分之間。當跨越電感器之繞組而存在電位差時，線圈可如電容器板一樣起作用且可儲存電荷。

在圖5中所示之實施例中，可由線圈19及21產生寄生電容。此外，若線圈以習知方式捲繞，則寄生電容可能不平衡。亦即，由電容器24a表示之電容可能大於由電容器24b表示之電容，或反之亦然。此不平衡電容可在攜帶型電子裝置13中產生非吾人所樂見之雜訊，該雜訊可能干擾各種特徵之操作及攜帶型電子裝置13之功能，諸如電容性觸摸感測、生物測定感測、力感測及其他功能性。

在平行板極電容器中，電容與導體板之表面積成正比且與板之間的分隔距離成反比。此效應有時被稱作「寄生電容」。在圖5中所示之實施例中，由線圈19及21產生之寄生電容由電容器24a及24b表示。應瞭解，此等電容器24a、24b不為實施例中呈現的實際實體元件或結構，而實情為，係表示及模型化前述寄生電容之「幻象電容器」。

寄生電容之存在將位移電流引入裝置接地參考與大地接地參考(例如，圖5中之電容器24c)之間的雜散電容中。此又在裝置接地參考與大地接地參考之間產生電壓差。對於攜帶型電子裝置13中之各種電路，電壓差可呈現為雜訊，且可影響其功能及/或操作。舉例而言，可影響電容式觸摸感測器、生物測定感測器、力感測器及攜帶型電子裝置13之其他電路或結構。

可藉由驅動具有互補電壓(亦即，具有相同振幅及形狀但極性相反之電壓)之傳輸器線圈21之兩個端子且確保寄生電容器24a及24b的值接近而大大減少寄生電容之效應。此舉可將量值幾乎相同但正負號相反之電流注入至電容器24c中，且又導致裝置接地參考與大地接地參考 之間幾乎無電壓差。

圖6中展示用於電感充電裝置之習知電線繞組線圈27的俯視圖，但線圈之繞組之間的距離經增加以簡化圖之檢視及理解。單一長度之導電電線28(或簡稱「電線」)在習知電感線圈27中螺旋捲繞，使得電線28之每一繞組的半徑自中心點30增加。在圖6中，線34-34及38-38延伸穿過線圈27之中心點30，線圈27大體上處於一平面中。繞組被定義為電線28之一次旋轉，開始及結束於自線圈27之中心點延伸的二等分半徑的交叉點處，諸如通過線圈之中心的任何其他線之線34-34的一半。舉例而言，電線28與線34在線上之給定點處交叉。單一線圈繞組開始於相交點處，環繞線圈繼續且穿過線34，且在電線28第三次與同一線34交叉處結束。

如由+號31及-號32分別指示，電流穿過電線28而傳導。(應瞭解，電流流動之方向可隨實施例之不同而變化或在操作期間變化，且因此不固定。)電線28具有穿過電線之中心點得到的橫截面表面尺寸33。電線之長度乘r(電線寬度33之一半)乘2π(2πrh)，其中r為電線半徑，且h為電線長度)得到電線之表面積，因此較長的電線長度具有較大的表面積。電線之電容大體上與電線表面積成正比，因此表面積愈大，電容愈大。

當沿線34-34檢視時，線圈27之右側35包括比左側36上更大的電線表面積。此主要係歸因於外部繞組37中之增加的電線長度(與對置側之相對應的較小繞組相比)。亦即，隨著距中心30之徑向距離增加，繞組之每一半體中之電線28之長度增加。類似地，當沿線38-38檢視時，線圈27之第二(或下部)半體39含有比第一(或上部)半體41更多的電線，且因此電線28之表面積更大。無論沿線34-34或38-38或沿任何其他軸二等分中心點29，對於線圈27之每一半體存在此類不平衡。電線長度及因此表面積之此不平衡在螺旋捲繞線圈之幾何形狀中係固有的，此係 因為隨繞組自中心點延伸，繞組之半徑增加。因此，許多螺旋捲繞電感線圈可使電容在一側比另一側高，此又可跨越電感耦合注入雜訊且注入至電子裝置中。如先前所提及，此雜訊可有害地影響電子裝置及/或充電裝置中的包括電容感測器之各種感測器的操作及準確性。

參看圖7，展示線圈42之一項實施例，其中電線28經捲繞以便實質上等化包括於線圈42之每一半體上的電線28之表面積，例如，在第一半體與第二半體(或第一部分與第二部分)之間。再者，應瞭解，線圈之繞組之間的距離經放大以簡化圖之檢視及理解。如同線圈27，線圈42由在一或多個繞組中捲繞以形成線圈的單一長度之電線構成。然而，在此實施例中，電線28可經捲繞而使得線圈之每一繞組實質上為圓形，且在二等分中心29之線的每一側上呈現實質上相同的表面積(當自上方檢視時，例如，在圖7之定向中)。藉由繞組電線28經過自身上方或下方以形成繞組之另一半體而實現表面積之此等化。在一些情況下，但非必要地，電線在第一半體與第二半體之共同邊緣處與自身交叉。如點43及44處所示，電線28經過自身上方及下方以形成具有實質上圓形及平衡繞組之線圈42。因此，在某些實施例中，電線可在每一層中與自身交叉兩次或兩次以上。此外，此類交叉可在第一半體與第二半體之共同邊緣或鄰近部分處發生。在具有由多個繞組形成之多個層的實施例中，導電電線可在多個層中之共同邊緣處與自身交叉。舉例而言，電線可在共同邊緣處之第一層中與自身交叉一次(或一次以上)，且在共同邊緣處之第二層中與自身交叉一次(或一次以上)。

在此實施例中，穿過線圈42之中心30繪製之線45產生含有大致相同長度之電線28的線圈42之第一半體46及第二半體47。因此，由線圈42之每一半體產生的電容得以等化，且由於第一半體與第二半體之間的不平衡而導致的寄生電容得以實質上消除。雖然圖7中所示之實施例包括在每一繞組匝(「交叉」)處經過自身之電線28，但為易於製造且 在其他實施例中，一或多個習知螺旋繞組可與此實施例中描述之圓形繞組穿插。因此，在一些實施例中，僅每兩個、三個、四個等繞組可包括交叉。亦即，習知螺旋捲繞繞組(例如，如圖6中所示)可與圖7中所示之繞組交替或穿插以提供平衡或接近平衡之電容。

此等替代性實施例亦可減少線圈中之雜散電容，且因此減少共同模式雜訊。參看圖5，在此等實施例中，由電容器24a及24b表示之電容得以實質上等化，因此減少或消除非吾人所樂見之共同模式雜訊。此等實施例可導致改良之可製造性及所得線圈之大小的減小。雖然圖7中之線圈42展示為實質上圓形，但其可為任何對稱的幾何形狀(諸如，正方形、矩形、橢圓形等)或軸向對稱形狀，其限制條件為當自上方檢視時，繞組之鄰近半體上的導電電線28之表面積大致或實質上相同。

參看圖8，在另一實施例中，展示接收器線圈19及傳輸器線圈21之側視圖(再次放大鄰近電線之間的距離)。在習知電感線圈中，繞組之兩個層可鄰近，如圖8中所示，且可能存在在彼等繞組之間產生的寄生電容。在圖8中所示之實施例中，線圈19包括兩個繞組層48及49。傳輸器線圈21亦包括兩個繞組層50及51。在諸如圖8中所示之實施例的多層線圈中，亦可在具有單一傳輸或接收線圈之層之間或在具有兩個線圈之層之間產生寄生電容。

舉例而言，在一些情況下，接收線圈19之線圈層48與49之間、傳輸線圈21之層50與51之間、接收線圈之層48與傳輸線圈21之層51之間、接收線圈之層48與傳輸線圈21之層50之間、接收器線圈19之層49與傳輸器線圈21之層50之間及接收線圈19之層49與傳輸線圈21之層51之間可存在寄生電容。藉助於比較，較近層對之間的電容高於較遠層對之間的電容。因此，假定層之所有特徵相同，則線圈較近的任何給定層之寄生電容高於線圈較遠的任何給定層之寄生電容。因此，舉例而言，線圈層48與層50之間的電容24a通常低於線圈層49與層50之間的 電容24b。此導致電感傳輸與接收線圈之層之間的不平衡電容，且導致共同模式雜訊產生，如上文所論述，共同模式雜訊可有害地影響攜帶型電子裝置之某些功能。

如上文所論述，電容可與導體之表面積及導體之間的距離兩者皆相關。在圖8中描述之實施例中，形成接收器線圈19之單一長度的電線28以蜿蜒蛇形方式在鄰近繞組層48及49內交替。對於形成傳輸器線圈21之繞組層50及51的電線28亦如此。為易於參考，藉由+及/符號展示鄰近繞組，而藉由一系列箭頭52/53展示由電線(例如，電線之路徑)形成繞組之次序。亦即，箭頭52/53展示由電線28形成繞組之次序。

此交替繞組可實質上或完全平衡繞組層48與49之間及層50與51之間的電容，以實質上減少在裝置接地與大地接地之間形成的雜訊電壓。對於具有較多或較少層及較多或較少繞組之實施例亦如此。

雖然連續長度之電線28展示為在層48與49之間在箭頭52之方向上交替，但在另一實施例中，且如箭頭53所示，電線28可以在層之間且接著在鄰近繞組之間交替的階梯台階圖案形成繞組。作為一非限制性實例，如箭頭53所示，電線可自鄰近線圈層50至線圈層51垂直交替，接著在鄰近繞組之間的層51中水平交替，接著水平交替回至層50。此圖案亦可有助於平衡層與/或線圈之間的電容。

如關於圖7所論述，具有連續長度的電線28之繞組在每一半體繞組中交替，使得每一繞組中之電線之長度在繞組之每一半體上大致或實質上相等。在另一實施例中，圖7之繞組實施例可與圖8之繞組實施例結合以用於含有多個繞組層(諸如，圖8中所示之48/49及50/51)的線圈。效果上，藉由根據組合圖7與圖8中所示之實施例構建線圈，由系統接地與大地接地之間的雜散電容產生之雜訊得以減少或消除，此係因為電容在線圈層內且在多個線圈層之間得以平衡；因此，幻象電容器24a與24b之電容值實質上相等。

參看圖9，展示說明用於製造線圈19或21之一項實施例之方法的流程圖。在操作54中，利用旋轉心軸。在操作55中，將導電電線長度包覆於心軸上。此包覆可包括包覆連續電線長度，使得在每一半繞組中，電線經過自身以形成如關於圖7所描述之實質上圓形的繞組。在操作56中，結合包覆操作轉移電線以使用於多個繞組層線圈之交替繞組中之連續電線長度交替。在此操作56中，可達成關於圖7及圖8所描述之實施例。亦即，如關於圖7所描述，可在電線28自身上方或下方在繞組內轉移連續長度之電線28，及/或如關於圖8所描述，連續長度之電線28可在鄰近層48/49或50/51中交替地交織。替代地，可消除操作55或操作56以形成根據圖7或圖8之實施例的線圈繞組。亦即，若消除操作55，則可產生多個繞組層線圈，但連續電線長度不在如關於圖7所描述之每一半繞組中交替。若消除操作56，則可產生連續電線長度在每一半繞組中交替的單一繞組層線圈。在以上實施例中之任一者中，在操作57中，將經包覆電線形成為待併入至攜帶型電子裝置中之電感線圈結構。

出於解釋之目的，前述描述使用特定命名法以提供對所描述之實施例之透徹理解。然而，熟習此項技術者將顯而易見，無需特定細節以便實踐所描述之實施例。因此，出於說明及描述之目的而呈現本文中所描述之特定實施例的前述描述。前述描述並不意欲為窮盡性的或將實施例限於所揭示之精確形式。舉例而言，雖然傳輸器線圈21及接收器線圈19已描述為大體圓形形狀，但應明確地理解，本文中所揭示之實施例可結合其他幾何形狀之線圈而使用。此外，應瞭解，本文中關於、描述或以其他方式參考電感充電線圈之論述可同樣適用於電感接收線圈。因此，對任何充電線圈之參考同樣意欲涵蓋接收線圈。一般熟習此項技術者將顯而易見，鑒於以上教示，許多修改及變化係可能的。

12‧‧‧充電裝置

13‧‧‧攜帶型電子裝置

16‧‧‧連接器

19‧‧‧接收器線圈

20‧‧‧磁場/磁通量線

21‧‧‧傳輸器線圈

23‧‧‧控制電路

24a‧‧‧幻象電容器

24b‧‧‧幻象電容器

24c‧‧‧電容器

25‧‧‧電池

26‧‧‧控制電路

Claims (20)

1. 一種電感線圈，其包含：一導電電線，其在一第一平面層中形成至少一個繞組，該至少一個繞組包含：該繞組之一第一半體；及該繞組之一第二半體，其與該第一半體鄰接；其中：該導電電線在該第一半體與該第二半體之一共同邊緣處與自身交叉，使得該第一半體中之導電電線之一長度大致等於該第二半體中之導電電線之一長度。
2. 如請求項1之電感線圈，其中該繞組大致為圓形。
3. 如請求項1之電感線圈，其中該繞組形成一對稱的幾何形狀。
4. 如請求項1之電感線圈，其中該導電電線形成至少一第二平面層，該第二平面層鄰近該第一平面層而安置。
5. 如請求項4之電感線圈，其中該第二平面層螺旋捲繞。
6. 如請求項5之電感線圈，其中：該第一平面層及該第二平面層兩者皆包括由一連續長度之該導電電線製成之繞組；且來自該第一半體的該導電電線之一部分在該第一半體與該第二半體之一共同邊緣處與來自該第二層中之該第二半體之該導電電線之一部分交叉。
7. 一種電感線圈，其包含：一第一層，其由一單一連續長度之電線形成；其中該第一層界定一平面，該平面由穿過該平面之一中心點的一線平分，該線界定該第一層之一第一半體及一第二半體；該第一層包含複數個繞組； 在與自身交叉之前，該電線於該第一層之該第一半體上形成一第一繞組部分；且在與自身交叉之後，該電線於該第一層之該第二半體上形成一第二繞組部分。
8. 如請求項7之電感線圈，其進一步包含：一第二層，其由該單一連續長度之電線形成；其中該第二層包含：該第二層之一第一半體；及該第二層之一第二半體，其鄰近該第二層之該第一半體；包含該第二層之該第一半體的該電線之一表面積大致等於包含該第二層之該第二半體的該電線之一表面積；且該電線在繞組之間與自身交叉。
9. 如請求項7之電感線圈，其中該等線圈層大致為圓形。
10. 如請求項7之電感線圈，其中該等線圈層形成一對稱的幾何形狀。
11. 如請求項7之電感線圈，其中該第二線圈層螺旋捲繞。
12. 一種攜帶型電子裝置，其包含：一外殼；一電感充電機構，其在該外殼內且包含：一電感線圈，其由一定長度之導電電線形成，該電感線圈在一平面層中成形為至少一個繞組，該層具有一中心點，該至少一個繞組包含：一第一部分，其大致包含如關於通過該中心點、與該平面層平行之一線判定的該繞組之一半體；及一第二部分，其包含該平面層中之該繞組之一第二半體且與該第一部分對置；其中包含該第一部分的該導電電線之一長度大致等於包含該第二 部分的該導電電線之一長度。
13. 如請求項12之攜帶型電子裝置，其中該第一部分之一電容實質上等於該第二部分之一電容。
14. 如請求項13之攜帶型電子裝置，其中與該第一部分相關聯之一寄生電容實質上等於與該第二部分相關聯之一寄生電容。
15. 如請求項12之攜帶型電子裝置，其中該導電電線每層至少兩次與自身交叉。
16. 如請求項12之攜帶型電子裝置，其進一步包括：至少一個鄰近平面層；其中：該等層兩者皆包括由一連續長度之電線製成的複數個繞組，來自該一半體之該電線與來自該第二半體之該電線交叉，且在該鄰近平面層中形成一繞組之一第一半體。
17. 一種用於形成一電感線圈之方法，其包含：操作一旋轉心軸；於該心軸上包覆一電線長度；結合該包覆操作轉移該電線以使鄰近層中之該電線交替；及將該經包覆之電線形成為一電感線圈。
18. 如請求項17之方法，其中該轉移操作包括：將該電線捲繞成一第一繞組層之一第一半體；將該電線捲繞成一第二繞組層之一第二半體；隨後將該電線捲繞成該第一繞組層之一第一半體；其中該電線以一蜿蜒蛇形方式在諸層之間交替。
19. 如請求項17之方法，其中該轉移操作包括使一電線繞組之大致每一半體交替，使得包含該繞組之一第一半體部分的電線之長度大致等於包含該繞組之一第二半體部分的電線之長度。
20. 如請求項17之方法，其中該轉移操作包括在至少一個鄰近層中形成一習知螺旋捲繞繞組。