用于无线充电的电磁组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线充电技术，尤其涉及一种用于无线充电的电磁组件。
【背景技术】
[0002]电子产品尤其是智能终端如3G和4G手机、平板电脑、轻薄型电脑的快速发展对大容量电池的要求迅速提高。一方面，智能终端的运算处理能力以及高清晰度显示技术的发展需要更多的电力支持；另一方面，智能终端的轻薄化发展限制了在有限空间内能够容纳的电池体积。而且，由于现阶段电池能量密度无法有显著提升，电池的续航时间和电量快速消耗成为终端用户体验的瓶颈。因此，有必要开发各种便利的充电装置和方法。
[0003]一些充电装置是有线充电，即需要将通用电源通过线缆和适配器连接到移动电子产品的接触端子。然而，由于接触端子往往暴露在外，在潮湿的环境中会产生表面腐蚀从而影响正常的充电过程。另外，由于有线充电的用户体验不够方便，人们更倾向于无需充电线缆和充电接触端子的无线充电方式。
[0004]常规的无线充电方法有多种，包含使用电磁感应(或称电感耦合)和磁共振的方法。在这两种方法的已知示例中，使用的皆是平面式的初级线圈和次级线圈。这些线圈可以呈椭圆或圆形。这些次级平面线圈必须平行设置于电子产品的表面才能够与同样平行设置于充电板的表面的初级线圈实现电磁感应，其要求是两个表面相对、接近且初级线圈与次级线圈对准。图1、2示出了基于电磁感应的无线充电的结构和原理，如图1所示，电子产品I上设置有平面线圈20，作为接收线圈；充电板2上设置有平面线圈10，作为发射线圈。工作时，将电子产品I靠近充电板2，以使平面线圈20靠近平面线圈10，平面线圈10通电，通过电磁感应，在平面线圈20中激励产生电流对电子产品I充电。
[0005]如上述的初级线圈10被设置在充电板2的表面，并为了保护和电绝缘，其上采用了非金属材料外壳覆盖。如上述的次级线圈20被设置在电子产品I的表面，其上也采用了非金属材料外壳覆盖用以保护和电绝缘。然而，这种常规线圈的问题是，在电子产品的外壳由于美观等因素须为金属材质时，无法使用无线充电，这是因为电磁场会被金属屏蔽。而且显然地，将线圈元件覆盖在产品外壳之上是无法令人接受的，因为这直接破坏了产品设计的外观美感。其次，在追求超薄厚度的电子产品中，在原有产品厚度上额外增加感应线圈的厚度也是不期望的。
[0006]另外，在电磁感应的情形，使用这种常规线圈要求电子产品和充电板必须以表面相互贴近的方式才能进行电力传输。否则初级和次级线圈的耦合系数会减小，无线充电效率会大为降低。简而言之，就是无线充电的空间自由度不够。
[0007]因此，本领域的技术人员致力于开发一种用于无线充电的电磁组件，解决现有技术的无线充电的空间自由度不够的问题。
【发明内容】
[0008]为实现上述目的，本发明提供了一种用于无线充电的电磁组件，包括用于发射能量的第一部件和用于接收能量的第二部件，其特征在于，所述第一部件包括第一螺线管和第一磁屏蔽装置，所述第二部件包括第二螺线管和第二磁屏蔽装置；所述第一磁屏蔽装置至少包覆所述第一螺线管的端部，其上具有至少一个开口 ；所述第二磁屏蔽装置至少包覆所述第二螺线管的端部，其上具有至少一个开口。
[0009]进一步地，所述第一螺线管包括第一磁芯和卷绕在所述第一磁芯上的第一线圈，所述第二螺线管包括第二磁芯和卷绕在所述第二磁芯上的第二线圈；所述第一磁屏蔽装置至少包覆所述第一磁芯未被所述第一线圈卷绕的部分，所述第二磁屏蔽装置至少包覆所述第二磁芯未被所述第二线圈卷绕的部分。
[0010]进一步地，所述第一磁芯和所述第二磁芯皆为长条形。
[0011]进一步地，所述第一磁芯和所述第二磁芯皆为柱状磁芯。
[0012]进一步地，所述第一磁屏蔽装置还至少包覆所述第一线圈接近所述第一磁芯的两个端部的部分，所述第二磁屏蔽装置还至少包覆所述第二线圈接近所述第二磁芯的两个端部的部分。
[0013]进一步地，所述第一磁屏蔽装置的内表面到所述第一磁芯的外表面之间的距离不大于5毫米；其中所述第二磁屏蔽装置的内表面到所述第二磁芯的外表面之间的距离不大于5毫米。
[0014]进一步地，所述第一磁芯和所述第二磁芯的横截面为圆形、椭圆形、三角形、正方形、矩形或多边形。
[0015]进一步地，在所述第一部件向所述第二部件传输能量时，所述第一部件和所述第二部件被布置为使所述第一螺线管的中心轴线与所述第二螺线管的中心轴线间的夹角在±15°之间，并使所述第一磁屏蔽装置的所述开口与所述第二磁屏蔽装置的所述开口彼此相对，较佳地为--对应地彼此相对。
[0016]进一步地，在所述第一部件向所述第二部件传输能量时，所述第一部件和所述第二部件被布置为使所述第一磁芯的中心轴线与所述第二磁芯的中心轴线间的夹角在±15°之间，并使所述第一磁屏蔽装置的所述开口与所述第二磁屏蔽装置的所述开口彼此相对，较佳地为--对应地彼此相对。
[0017]进一步地，所述第一部件向所述第二部件传输能量的方式为电磁感应或磁共振。
[0018]进一步地，所述第一部件和所述第二部件是可互换的。
[0019]本发明的用于无线充电的电磁组件能够克服常规电磁线圈无法应用在带有金属外壳的薄型电子产品上、或是能应用在非金属外壳的薄型电子产品上但又不理想地增加了产品的厚度、亦或是带来空间自由度的不足的缺陷。应用了本发明的用于无线充电的电磁组件的无线充电装置由于采用了带有部分屏蔽的柱状磁芯的螺线管，使得能量接收和发射装置可以比其他类似装置更加高效率地进行无线充电和传输能量。该装置可安置于薄型电子产品例如平板电脑和充电板的边侧，从而不会增加这些薄型电子产品厚度。并且由于本发明使用的螺线管具有较小的宽度，将其安装在边侧能够允许电子产品的主体使用金属外壳，并且基本不会影响电子产品外观。另外，还实现了无论薄型电子产品处于何种绕磁芯轴向的旋转角度，均可从充电板高效率地获取电力，这得益于带有部分屏蔽的用于发射能量的柱状磁芯的螺线管和用于接收能量的柱状磁芯的螺线管始终能保持较高的耦合度，从而增加了无线充电的空间自由度。
[0020]以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
【附图说明】
[0021]图1是现有技术的基于电磁感应的无线充电的装置的示意图。
[0022]图2是基于电磁感应的无线充电的原理示意图
[0023]图3显示了在一个较佳的实施例中，本发明的用于无线充电的电磁组件的结构示意图。
[0024]图4是图3所示的电磁组件中的一个磁屏蔽装置的一种结构的示意图。
[0025]图5是图3所示的电磁组件中的一个部件的一种组装方式的示意图。
[0026]图6是图3所示的电磁组件中的一个磁屏蔽装置的第二种结构的示意图。
[0027]图7是图3所示的电磁组件中的一个磁屏蔽装置的第三种结构的示意图。
[0028]图8是图3所示的电磁组件中的一个磁屏蔽装置的第四种结构的示意图。
[0029]图9是图3所示的电磁组件中的一个磁屏蔽装置的第五种结构的示意图
[0030]图10显示了图4所示的磁屏蔽装置及螺线管的部分横截面的示意图。
[0031]图11显示了未套设磁屏蔽装置的图3所示的电磁组件的两个部件之间的磁场。
[0032]图12显示了套设了磁屏蔽装置的图3所示的电磁组件的两个部件之间的磁场。
[0033]图13是应用了本发明的用于无线充电的电磁组件的无线充电的装置的示意图。
【具体实施方式】
[0034]如图3所示，在本发明的一个较佳的实施例中，本发明的用于无线充电的电磁组件包括用于发射能量的第一部件100和用于接收能量的第二部件200，其中，第一部件100用于安装在诸如充电板的充电装置上，第二部件200用于安装在电子产品上。
[0035]如图所示，第一部件100包括第一螺线管和第一磁屏蔽装置，其中的第一螺线管由第一磁芯110和其上卷绕的第一线圈111构成，第一磁屏蔽装置为套设在第一螺线管的两个端部上以至少包覆第一螺线管的两个端部的部分121、122 ;第二部件200包括第二螺线管和第二磁屏蔽装置，其中的第二螺线管由第二磁芯210和其上卷绕的第二线圈211构成，第二磁屏蔽装置为套设在第二螺线管的两个端部上以至少包覆第二螺线管的两个端部的部分221、222。
[0036]本实施例中，第一磁芯110和第二磁芯210为长条形，具体地为柱状磁芯，其横截面可以为圆形、椭圆形、三角形、正方形、矩形或其他多边形或曲变形(即至少其部分的边为曲线的平面图形)。可以采用任何市售的磁芯作为第一磁芯110和第二磁芯210，或者定制。较佳地，在第一磁芯110被设计为具有工字型的纵截面，即如图5所示地，第一磁芯110的中部IlOc的侧表面比其两个端部IlOaUlOb的侧表面更接近其中轴线。第二磁芯210的结构与第一磁芯110相同，在此不赘述。第一线圈111卷绕在第一磁芯110的侧表面上，本例中其不卷绕到接近第一磁芯110的两个端面的表面部分(即第一磁芯110的两个端部110a、110b)，而仅卷绕在第一磁芯110的中部IlOc上。即如图所示地，第一磁芯110的两个端部IlOaUlOb是暴露在第一线圈111之外的。同样地，第二线圈211卷绕在第二磁芯210的侧表面上，通常不卷绕到接近第二磁芯210的两个端面的表面部分(即第二磁芯210的两个端部)。需要说明的是，本发明的用于无线充电的电磁组件中的第一磁芯110和第二磁芯210并不需要完全相同，由此第一螺线管和第二螺线管不需要完全相同。另外，还可以使用没有磁芯的第一、第二螺线管形成第一、第二部件。
[0037]第一磁屏蔽装置的两个部分121、122和第二磁屏蔽装置的两个部分221、222由磁屏蔽材料制作。常见的磁屏蔽材料有铁磁材料，如纯铁、硅钢、坡莫合金(铁镍合金)等，它们适用于低频的工作场景，例如工作频率一般在直流到30kHz范围内。其高的磁导率可引导磁力线通过磁屏蔽材料本身并在附近空间降低磁通密度而达到屏蔽目的。而在高频(工作频率在IkHz以上范围内)情况下，由于磁性损耗(磁滞和祸流)高，铁磁材料会引起高损耗，所以可用金属良导体制作屏蔽材料，也可以使用软磁材料或铁氧体材料。较佳地，可以采用这些材料的组合形成多层屏蔽以加强屏蔽效果，也可以采用金属良导体材料的网状、梳状结构或孔洞阵列以加强屏蔽效果。
[0038]本实施例中，第一磁屏蔽装置的两个部分121、122和第二磁屏蔽装置的两个部分