TWI549146B - 感應線圈模組之多層堆疊結構 - Google Patents

Description

感應線圈模組之多層堆疊結構

本發明係為一種感應線圈模組之多層堆疊結構，特別是關於使用於一種可攜式設備上的感應線圈模組中具有多層堆疊結構。

可攜式電子設備，如手機、PDA(個人數位助理器)、掌上型電腦、筆記型電腦或平板電腦...等，都是使用電池供電，以方便使用者在無市電狀態時使用，且該些電子裝置都會附帶有線的電力供應器，方便電池充電或者使用市電供電。

新型式的無線充電(WLC)技術使得可攜式設備不需要使用電力線，而可利用電磁感應的方式直接傳輸電力給可攜式設備對電池充電。如圖一所示，係為習知無線充電傳輸的架構示意圖，包括有一電力傳送模組10及一電力接收模組20，該電力傳送模組10具有一傳送端線圈11、一傳送端鐵心板12，而該電力接收模組20亦同樣具有一接收端線圈21、一接收端鐵心板22。當該電力接收模組20靠近該電力傳送模組10時，電流流經該電力傳送模組10的傳送端線圈11產生磁場，使得該電力接收模組20的接收端線圈21感應該磁場產生電流。

另外目前在可攜式電子設備中可結合近場通訊(Near Field Communication,NFC)模組，近場通訊(NFC)模組是能夠讓可攜式設備進行非接觸式點對點通訊，提供極為便利的連接方式，可快速、簡便地進行通訊。

近場通訊(NFC)模組與無線充電(WLC)模組都需要使用感應線圈，因此本案申請人於2011年11月12日提發明專利第100136884號「近場通訊與無線充電共用的感應模組」及發明專利第100136883號「近場通訊與無線充電共用感應模組的選擇方法及其選擇電路」，將近場通訊(NFC)模組與無線充電(WLC)模組的感模線圈整合在一感應鐵芯上，並藉由一組線路選擇電路進行訊號的自動切換選擇，達成共用感應模組及自動切換選擇的目的。

然而在可攜式設備上尚有其它的感應線圈，如藍芽模組、WIFI模組、LTE模組或其它3G模組等等，而目前的各種感應線圈都是各自獨立，必需使用各自的感應模組，接收各自不同頻率的訊號，若是將各種不同頻率信號的感應模組皆設計在同一鐵芯板上則可能造成相互間的干擾，這對可攜式電子設備越來越輕薄短小的內部空間而言，整合難度相當高。

為此本案發明人設計了一種使用於可攜式設備上的感應線圈模組，具有多層感應線圈堆疊結構，可將無線充電模組、近場通訊模組及其它任一感應線圈模組皆結合在一個線圈模組中，再藉由一組切換電路進行訊號的自動切換，達到能多工共用感應線圈模組的目的。

為達成上述目的，本發明提供一種感應線圈模組之多層堆疊結構，包括一第一感應板；一第一線圈配置於第一感應板之第一表面上，纏繞成中心鏤空之平面狀；至少一第二感應板堆疊於第一感應板之第一表面上，且第二感應板的尺寸小於第一感應板，並容置於第一線圈之中心鏤空處；及至少一第二線圈配置於第二感應板之一第二表面上，纏繞成中心鏤空之平面狀。

為達成上述目的，本發明提供上述之感應線圈模組之多層堆疊結構，其中第二感應板包括複數層的第二感應板層層堆疊，每一第二感應板之第二表面上皆配置有第二線圈，纏繞成中心鏤空之平面狀，且每一上層之第二感應板之尺寸皆小於下一層之第二感應板，並容置於下層之第二線圈的中心鏤空處。

為達成上述目的，本發明提供上述之感應線圈模組之多層堆疊結構，其中第一感應板及第二感應板之中心處皆可有一貫穿孔，一鐵芯柱嵌入該貫穿孔中，且凸伸出該第二感應板之第二表面，而第二線圈係環繞於該鐵芯柱的外側。

為達成上述目的，本發明提供上述之感應線圈模組之多層堆疊結構，其中更包括：一第一黏著層配置於第一感應板之第一表面上，用以將第二感應板及第一線圈黏著於第一感應板之第一表面；至少一第二黏著層配置於第二感應板之第二表面上，用以將上層的第二感應板及第二線圈黏著於下層的第二感應板上；及一第三黏著層配置於最上層之第二感應板之第二表面上，用以將最上層之第二線圈黏著於最上層之第二感應板上。

10‧‧‧電力傳送模組

11‧‧‧傳送端線圈

12‧‧‧傳送端鐵心板

20‧‧‧電力接收模組

21‧‧‧接收端線圈

22‧‧‧接收端鐵心板

30‧‧‧感應線圈模組

31‧‧‧第一感應板

311‧‧‧第一表面

32‧‧‧第二感應板

32’‧‧‧第三感應板

321‧‧‧第二表面

321’‧‧‧第三表面

33‧‧‧貫穿孔

34‧‧‧鐵芯柱

41‧‧‧第一線圈

42‧‧‧第二線圈

42’‧‧‧第三線圈

51‧‧‧第一黏著層

52‧‧‧第二黏著層

53‧‧‧第三黏著層

60‧‧‧選擇電路

61‧‧‧線路選擇單元

611‧‧‧選擇端

612‧‧‧共接端

613‧‧‧共用端

62‧‧‧功能晶片單元

63‧‧‧控制單元

L1,L2‧‧‧間隙

圖一係為習知無線充電傳輸的架構示意圖。

圖二係為本發明二層感應板堆疊之實施例上視示意圖。

圖三係為圖二實施例之立體分解示意圖。

圖四係為圖二實施例之側視示意圖。

圖五為本發明可具有鐵芯柱之二層感應板堆疊之實施例上視示意圖。

圖六為圖五實施例之立體分解圖。

圖七係為本發明三層感應板堆疊之實施例上視示意圖。

圖八為圖七實施例之立體分解圖。

圖九為圖七實施例之側視示意圖。

圖十為本發明可具有鐵芯柱之三層感應板堆疊之實施例上視示意圖。

圖十一為圖十之立體分解示意圖。

圖十二為本發明感應線圈選擇電路之第一實施例電路示意圖。

圖十三為本發明感應線圈選擇電路之第二實施例電路示意圖。

圖十四為本發明感應線圈選擇電路之第三實施例電路示意圖。

本發明首先以二層堆疊感應板為實施例說明，請一併參閱圖二、圖三及圖四所示，圖二係為本發明二層感應板堆疊之實施例上視示意圖，圖三係為圖二實施例之立體分解示意圖，而圖四係為圖二實施例之側視示意圖。在本實施例中，感應線圈模組30包括一層的第一感應板31、一 第一線圈41、一層的第二感應板32及一第二線圈42，第一線圈41配置於第一感應板31的第一表面上311，纏繞成中心鏤空的平面狀，第二感應板32堆疊在第一感應板31之第一表面311上，且第二感應板32的尺寸是小於第一感應板31，並容置於第一線圈41的中心鏤空處，較佳地，第一線圈41與第二感應板之間具有一間隙L1。第二線圈42則配置於第二感應板32之第二表面321上，同樣纏繞成中心鏤空的平面狀。其中第一感應板31及第二感應板32可以為矩形、圓形、橢圓形或其它多邊形等等，上述形狀的任意組合，但本發明的感應板形狀不受限於前述的形狀。

再如圖三及圖四所示，感應線圈模組30更包括有一第一黏著層51及一第二黏著層52，第一黏著層51設置於第一感應板31與第二感應板32及第一線圈41之間，用以將第二感應板32及第一線圈41黏著於第一感應板31之第一表面311上，而第二黏著層52則設置於第二感應板32與第二線圈42之間，用以將第二線圈42黏著於第二感應板32之第二表面321上，較佳地該第一黏著層51或該第二黏著層52係可以為一雙面膠帶或黏著劑。

另外，請一併參閱圖五及圖六所示，圖五係為本發明具有鐵芯柱之二層感應板堆疊之實施例上視示意圖，圖六為圖五實施例之立體分解圖。此一實施例之結構與圖三之實施例大致相同，差異在於第一感應板31及第二感應板32之中心處各設有一貫穿孔33，換言之，貫穿孔33是在第一線圈41及第二線圈42的中心鏤空處，而本實施例更包括一鐵芯柱34嵌入貫穿孔33中，但凸伸出第二感應板32的第二表面321，使得第二線圈42是環繞於鐵芯柱34的外側。較佳地，第二線圈42與鐵芯柱34之間具有一間隙L2。較佳地，可使用黏著劑將鐵芯柱34於貫穿孔33中。

接下來詳述本發明三層或更多層感應板堆疊的實施例，為方便說明以三層感應板堆疊為例，但並非限制本實施例為僅有三層，請一併參閱圖七、圖八及圖九所示，圖七為本發明三層堆疊感應板之實施例上視示意圖，圖八係為圖七實施例之立體分解圖，而圖九為圖七實施例之側視示意圖。在本實施例中感應線圈模組30包括第一感應板31及複數層的第二感應板32，在此實施例中是二層的第二感應板32層層堆疊，即第三感應板32’堆疊於第二感應板32上，同樣地，第一感應板31之第一表面311上配置有第一線圈41，纏繞成中心鏤空之平面狀，而第二感應板32則堆疊於第一感應板31的第一表面311上，且容置於第一線圈41的中心鏤空處，第二感應板32之第二表面321上配置有第二線圈42，纏繞成中心鏤空之平面狀，且第三感應板32’的尺寸小於第二感應板32，並容置於第二線圈42的中心鏤空處，第三感應板32’之第三表面321’上配置有第三線圈42’。而本發明之四層、五層或更多層的感應板堆疊皆與三層感應板堆疊相同，因此就不再贅述。

再如圖八及圖九所示，感應線圈模組30更包括有一第一黏著層51及複數層的第二黏著層52，在此實施例中是二層的第二黏著層52，即一第二黏著52及一第三黏著層53，第一黏著層51設置於第一感應板31與第二感應板32及第一線圈41之間，用以將第二感應板32及第一線圈41黏著於第一感應板31之第一表面311上，而第二黏著層52則設置於第二感應板32與第三感應板32’及第二線圈42之間，用以將第三感應板32’及第二線圈42黏著於第二感應板32之第二表面321上，而第三黏著層53則設置於第三感應板32’與第三線圈42’之間，用以將第三線圈42’黏著於第三感應板32’之第三表面321’上，較佳地，第一黏著層51、第二黏著層52或第三黏著層53係可以為一 雙面膠帶或黏著劑。

另外，請一併參閱第十及圖十一所示，圖十係為本發明具有鐵芯柱之三層感應板堆疊之實施例上視示意圖，圖十一係為圖十之立體分解示意圖。此一實施例之結構與圖七之實施例大致相同，差異在於第一感應板31及二層的第二感應板32之中心處各設有一貫穿孔33，換言之，貫穿孔33是在第一線圈41及所有第二線圈42的中心鏤空處，而本實施例更包括一鐵芯柱34嵌入貫穿孔33中，但凸伸出最上層的第二感應板32’的第二表面321’，使得最上層的第二線圈42’是環繞於鐵芯柱34的外側，較佳地，可使用黏著劑將鐵芯柱34於貫穿孔33中。

如圖二之實施例，其中第一線圈41及第二線圈42可以分別為無線充電(WLC)或近場通訊(NFC)的感應線圈，由於第一線圈41及第二線圈42是二組不同頻率信號的感應線圈，因此二組感應線圈41、42可藉由一選擇電路判斷感應線圈所感應的頻率，而自動地選擇電連接其中一組的感應線圈。同樣地，如圖七之實施例，第一線圈41及多層的第二線圈42可以分別為無線充電(WLC)感應線圈、近場通訊(NFC)感應線圈、藍芽天線、WIFI天線、LTE天線或3G天線...等等，或上述功能線圈或天線的任意組合。而各種功能的線圈或天線皆是不同頻率的感應線圈，故同樣可藉由一選擇電路判斷所感應的頻率，而自動地選擇電性連接其中一組或多組的感應線圈。

如圖十二所示係為本發明感應線圈選擇電路之第一實施例電路示意圖。在此一實施例中係以三層感應線圈模組30為例加以說明，選擇電路60包括線路選擇單元61、功能晶片單元62及控制單元63，其中線路選擇單元61設有三個選擇端611分別電性連接第一線圈41及二個第二線圈 42、42’，而第一線圈41可感應一第一頻率信號，其中一第二線圈42可感應一第二頻率信號，另一第二線圈42’可感應一第三頻率信號。

其中功能晶片單元62為一多功能模組整合於一單晶片，其多功能模組包括無線電力(WLC)功能模組、近場通訊(NFC)功能模組、藍芽功能模組、WIFI功能模組、LTE功能模組或3G功能模組...等等，以上功能模組的任意組合。上述功能晶片單元62電性連接線路選擇單元61之共接端612，透過線路選擇單元61的選擇切換電性連接至任一選擇端611，使功能晶片單元62電性連接至第一線圈41或任一第二線圈42、42’，以擷取第一頻率信號、第二頻率信號或第三頻率信號。其中控制單元63電性連接至功能晶片單元62及線路選擇單元61，控制單元63可判斷感應線圈模組30所感應的頻率信號是第一頻率信號、第二頻率信號或第三頻率信號，以控制線路選擇單元61切換選擇端611電性連接第一線圈41或任一第二線圈42、42’。

如圖十三所示，係為本發明感應線圈選擇電路之第二實施例電路示意圖。在此一實施例中第一線圈41及二個第二線圈42、42’各有一端電性連接為一共用端613，因此線路選擇單元61之一選擇端611常接至共用端613，而線路選擇單元61之另一選擇端611可切換選擇電性連接至第一線圈41或任一第二線圈42、42’，使功能晶片單元62可電性連接至第一線圈41或任一第二線圈42、42’，以擷取第一頻率信號、第二頻率信號或第三頻率信號。

如圖十四所示，係為本發明感應線圈選擇電路之第三實施例電路示意圖。在此實施例中仍以三層感應線圈為例說明，選擇電路60包括線路選擇單元61、三個功能晶片單元62及控制單元63，其中線路選擇單元 61設有三個選擇端611，分別電性連接第一線圈41及二個第二線圈42、42’，其中第一線圈41可感應一第一頻率信號，其中一第二線圈42可感應一第二頻率信號，另一第二線圈42’可感應一第三頻率信號。

其中三個功能晶片單元62之多功能模組可分別包括無線電力(WLC)功能模組、近場通訊(NFC)功能模組、藍芽功能模組、WIFI功能模組、LTE功能模組或3G功能模組...等等，以上功能模組的任意組合。上述功能晶片單元62電性連接線路選擇單元61之共接端612，透過線路選擇單元61的選擇切換電性連接至任一選擇端611，使功能晶片單元62電性連接至第一線圈41或任一第二線圈42、42’，以擷取第一頻率信號、第二頻率信號或第三頻率信號。其中控制單元63電性連接至所有的功能晶片單元62及線路選擇單元61，控制單元63可判斷感應線圈模組30所感應的頻率信號是第一頻率信號、第二頻率信號或第三頻率信號，以控制線路選擇單元61切換選擇端611電性連接第一線圈41或任一第二線圈42、42’。

在此一實施例中第一線圈41及二個第二線圈42、42’各有一端電性連接為一共用端613，因此線路選擇單元61之一選擇端611常接至共用端613，而線路選擇單元61之另一選擇端611可切換選擇電性連接至第一線圈41或任一第二線圈42、42’，使功能晶片單元62可電性連接至第一線圈41或任一第二線圈42、42’，以擷取第一頻率信號、第二頻率信號或第三頻率信號。

職是，本發明確能藉上述所揭露之技術，提供一種迥然不同於習知者的設計，堪能提高整體之使用價值，又其申請前未見於刊物或公開使用，誠已符合發明專利之要件，爰依法提出發明專利申請。

30‧‧‧感應線圈模組

31‧‧‧第一感應板

311‧‧‧第一表面

32‧‧‧第二感應板

321‧‧‧第二表面

33‧‧‧貫穿孔

34‧‧‧鐵芯柱

41‧‧‧第一線圈

42‧‧‧第二線圈

51‧‧‧第一黏著層

52‧‧‧第二黏著層

Claims (15)

1. 一種感應線圈模組之多層堆疊結構，包括：一第一感應板；一第一線圈，配置於該第一感應板之一第一表面上，纏繞成中心鏤空之平面狀；至少一第二感應板，堆疊於該第一感應板之該第一表面上，且該第二感應板的尺寸小於該第一感應板，並容置於該第一線圈之中心鏤空處；及至少一第二線圈，配置於該第二感應板之一第二表面上，纏繞成中心鏤空之平面狀。
2. 如申請專利範圍第1項所述之感應線圈模組之多層堆疊結構，其中該第二感應板係包括複數層的第二感應板層層堆疊，每一第二感應板之該第二表面上皆配置有該第二線圈，纏繞成中心鏤空之平面狀，且每一上層之第二感應板之尺寸皆小於下一層之第二感應板，並容置於下層之第二線圈的中心鏤空處。
3. 如申請專利範圍第1項所述之感應線圈模組之多層堆疊結構，其中該第一感應板及該第二感應板之中心處皆設有一貫穿孔，一鐵芯柱嵌入該貫穿孔中，且凸伸出該第二感應板之第二表面，而該第二線圈係環繞於該鐵芯柱的外側。
4. 如申請專利範圍第1項所述之感應線圈模組之多層堆疊結構，其中更包括：一第一黏著層，配置於該第一感應板之第一表面上，用以將該第二感應 板及該第一線圈黏著於該第一感應板之第一表面；及至少一第二黏著層，配置於該第二感應板之第二表面上，用以將該第二線圈黏著於該第二感應板上。
5. 如申請專利範圍第2項所述之感應線圈模組之多層堆疊結構，其中更包括：一第一黏著層，配置於該第一感應板之第一表面上，用以將該第二感應板及該第一線圈黏著於該第一感應板之第一表面；至少一第二黏著層，配置於該第二感應板之第二表面上，用以將該上層的該第二感應板及該第二線圈黏著於下層的該第二感應板上；及一第三黏著層，配置於最上層之該第二感應板之第二表面上，用以將最上層之該第二線圈黏著於該最上層之該第二感應板上。
6. 如申請專利範圍第4項所述之感應線圈模組之多層堆疊結構，其中該第一或第二黏著層係為一雙面膠帶或黏著劑。
7. 如申請專利範圍第5項所述之感應線圈模組之多層堆疊結構，其中該第一、第二或第三黏著層係為一雙面膠帶或黏著劑。
8. 如申請專利範圍第1項所述之感應線圈模組之多層堆疊結構，其中該第一線圈與該第二感應板之間形成有一間隙存在。
9. 如申請專利範圍第3項所述之感應線圈模組之多層堆疊結構，其中該些第二線圈與該鐵芯柱之間形成有一間隙存在。
10. 如申請專利範圍第2項所述之感應線圈模組之多層堆疊結構，其中更包括一選擇電路，該選擇電路包括：一線路選擇單元，設有複數選擇端，分別電性連接該第一線圈及該些第 二線圈，其中該第一線圈可感應一第一頻率信號，該些第二線圈可感應複數第二頻率信號；一功能晶片單元，電性連接該線路選擇單元，可透過該線路選擇單元電性連接至該第一線圈或該些第二線圈，以擷取該第一頻率或該些第二頻率信號；及一控制單元，電性連接至該功能晶片單元及該線路選擇單元，用以判斷該感應線圈模組是感應該第一頻率信號或該些第二頻率信號，控制該線路選擇單元切換至該第一線圈、該些第二線圈。
11. 如申請專利範圍第10項所述之感應線圈模組之多層堆疊結構，其中該線路選擇單元的其中之一選擇端為共用端，電性連接至該第一線圈、該些第二線圈的其中之一電性連接端。
12. 如申請專利範圍第10項所述之感應線圈模組之多層堆疊結構，其中該功能晶片單元為一多功能模組整合於一單晶片，其多功能模組包括無線電力(WLC)功能模組、近場通訊(NFC)功能模組、藍芽功能模組、WIFI功能模組、LTE功能模組或3G功能模組。
13. 如申請專利範圍第2項所述之感應線圈模組之多層堆疊結構，其中更包括一選擇電路，該選擇電路包括：一線路選擇單元，設有複數選擇端，分別電性連接該第一線圈及該些第二線圈，其中該第一線圈可感應一第一頻率信號，該些第二線圈可感應複數第二頻率信號；複數功能晶片單元，電性連接該線路選擇單元，可透過該線路選擇單元分別電性連接至該第一線圈或該些第二線圈，以擷取該第一頻率信號 或該些第二頻率信號；及一控制單元，電性連接至該功能晶片單元及該線路選擇單元，用以判斷該感應線圈模組是感應該第一頻率信號或該些第二頻率信號，控制該線路選擇單元切換至任一該些功能晶片單元電性連接至該第一線圈或任一該些第二線圈。
14. 如申請專利範圍第13項所述之感應線圈模組之多層堆疊結構，其中該線路選擇單元的其中之一選擇端為一共用端，電性連接該些功能晶片單元之一共用端至該第一線圈及該些第二線圈的其中之一端。
15. 如申請專利範圍第13項所述之感應線圈模組之多層堆疊結構，其中該些功能晶片單元分別包括無線電力(WLC)功能模組、近場通訊(NFC)功能模組、藍芽功能模組、WIFI功能模組、LTE功能模組或3G功能模組。