无线充电板以及无线充电装置的制作方法

本实用新型涉及无线充电板以及无线充电装置。

背景技术：

随着对电子设备的研究持续，也形成了向电子设备供给电能的无线充电系统的开发。

很多公司正在集中精力对移动终端的无线充电系统和电动汽车的无线充电系统进行研发。

这种无线充电系统使用无线充电板。无线充电板包括用于无线传输电力的线圈。

由于包括输入端和输出端的线圈设置为螺旋形，因此会至少重叠一次。

现有技术的无线充电板因这样的线圈重叠而存在在板上形成凸出部或板整体的厚度增大的问题。

技术实现要素：

本实用新型实施例的目的在于，为了解决所述问题而提供没有线圈的重叠的无线充电板。

另外，本实用新型实施例的目的还在于，提供一种包括无线充电板的无线充电装置。

本实用新型的目的并不限定于以上提及到的目的，本领域的技术人员能够通过以下的记载明确理解未被提及到的其他目的

为了达成所述目的，本实用新型实施例的无线充电板，包括：形成有槽的铁氧体板(ferriteplate)；位于所述铁氧体板上的螺旋(spiral)线圈；以及位于所述槽且与所述螺旋线圈的一端相连接的金属杆(metalbar)。

关于其他实施例的具体内容包括在具体实施方式以及附图中。

根据本实用新型的实施例，具有如下效果中的一种或者多种效果。

第一、尽管线圈形成为螺旋形，但线圈之间没有重叠，由此具有使无线充电板变薄的效果。

第二、由于不会因线圈之间的重叠而形成凸出部，因此具有消除耐外部冲击弱的结构缺点的效果。

第三、具有有助于在无线充电板表面追加安装异物检测装置等追加构成物的效果。

第四、具有消除磁场非均衡性的效果。

本实用新型的效果并不限定于以上提及到的效果，本领域的技术人员能够从权利要求书的记载明确理解未被提及到的其他效果。

附图说明

图1是表示本实用新型实施例的无线充电系统的外观的图。

图2是本实用新型实施例的无线充电系统的框图。

图3是用于说明本实用新型实施例的无线充电方式的图。

图4a至图4b是用于说明根据现有技术的无线充电板的图。

图5是用于说明本实用新型实施例的无线充电板的图。

图6是将图5的a部分放大的图。

图7是用于说明本实用新型实施例的无线充电板的图。

具体实施方式

以下参照附图对本说明书所公开的实施例进行详细的说明，在此，与附图标记无关地，对相同或类似的结构要素赋予相同的参照标记，并将省去对其重复的说明。在以下说明中使用的针对结构要素的接尾词“模块”及“部”仅是考虑到便于说明书的撰写而被赋予或混用，其自身并不带有相互划分的含义或作用。并且，在对本说明书所公开的实施例进行说明的过程中，如果判断为对于相关的公知技术的具体说明会导致混淆本说明书所公开的实施例的技术思想，则将省去对其详细的说明。并且，所附的附图仅是为了容易理解本说明书所公开的实施例，不应由所附的附图来限定本说明书所公开的技术思想，而是应当涵盖了本实用新型的思想及技术范围中所包括的所有变更、等同物乃至替代物。

第一、第二等包含序数的术语可用于说明多种结构要素，但是所述结构要素并不由所述术语所限定。所述术语仅是用于将一个结构要素与其他结构要素划分的目的来使用。

如果提及到某个结构要素“连接”或“接触”于另一结构要素，其可能是直接连接于或接触于另一结构要素，但也可被理解为是他们中间存在有其他结构要素。反之，如果提及到某个结构要素“直接连接”或“直接接触”于另一结构要素，则应当被理解为是们之间不存在有其他结构要素。

除非在上下文明确表示有其他含义，单数的表达方式应包括复数的表达方式。

在本申请中，“包括”或“具有”等术语仅是为了指定说明书上记载的特征、数字、步骤、动作、结构要素、部件或其组合的存在，而并不意在排除一个或其以上的其他特征或数字、步骤、动作、结构要素、部件或其组合的存在或添加的可能性。

本说明书中说明的车辆可以是包括汽车、摩托车的概念。以下，车辆将以汽车为主进行说明。

本说明书中所述的车辆可以是将作为动力源具有引擎的内燃机车辆、作为动力源具有引擎和电机的混合动力车辆、作为动力源具有电机的电动汽车等均涵盖的概念。

在以下的说明中，车辆的左侧表示车辆的行驶方向的左侧，车辆的右侧表示车辆的行驶方向的右侧。

图1是表示本实用新型实施例的无线充电系统的外观的图。

图2是本实用新型实施例的无线充电系统的框图。

参照附图，无线充电系统100可包括电力发送装置10和电力接收装置20。

无线充电系统100可用于电动汽车电池的无线充电、移动终端电池的无线充电等。

当无线充电系统100用于电动汽车电池的无线充电时，电力发送装置10可设置于充电站等，电力接收装置20可设置于车辆内部。

当无线充电系统100用于移动终端电池的无线充电时，电力发送装置10可以以便携形式构成，电力接收装置20可设置于移动终端内部。

根据实施例，可通过在车辆内部设置电力发送装置10来与设置有电力接收装置20的移动终端构成无线充电系统。

电力发送装置10可包括ac/dc转换器11、dc/ac逆变器12、谐振电路13以及发送板14。

ac/dc转换器11可将系统1提供的交流形态的电能转换为直流形态。

dc/ac逆变器12将直流形态的电能转换为交流形态的电能。此时，dc/ac逆变器12可产生几十至几百khz的高频信号。

谐振电路13补偿阻抗以适当地进行无线充电。

无线充电适当地弥补阻抗。

发送板14以无线的方式传输电能。

发送板14的内部包括发送线圈15。

电力接收装置20可包括接收板21、谐振电路22以及整流器23。

接收板23以无线的方式接收电能。

接收板23的内部包括接收线圈25。

发送板14和接收板23包括具有磁耦合(magneticcoupling)的线圈组(发送线圈15和接收线圈25)。

发送板14和接收板23在没有物理接触(electricalcontact)的情况下，以由高频驱动信号产生的磁场(magneticfield)作为媒介传递电能。

当发送板14与接收板23之间存在金属性质的异物(foreignobject)时，发生涡流损耗。在此情况下，存在发生火灾等的危险。

谐振电路22补偿阻抗以适当地进行无线充电。

整流器21将交流形态的电能转换为直流形态的电能，以向电池30供给直流形态的电能。

电池30可设置于车辆或移动终端。

图3是用于说明本实用新型实施例的无线充电方式的图。

参照图3，无线充电系统可使用电感耦合方式或谐振耦合方式。

电感耦合(inductivecoupling)方式利用以下原理：若改变流过相邻的两个线圈中的一次线圈的电流强度，则根据该电流，磁场发生变化，由此，经过二次线圈的磁通量会改变，从而在二次线圈侧会产生感应电动势。即，根据这种方式，即便不移动两个导线，在使两个线圈靠近的状态下只改变一次线圈的电流就会产生感应电动势。在此情况下，虽然频率特性不会受大的影响，但是根据包括各个线圈的发送装置(例如，无线充电装置)和接收装置(例如，移动终端)之间的排列(alignment)和距离(distance)，电力效率会受到影响。

谐振耦合(resonancecoupling)方式利用以下原理：向隔开一定距离的两个线圈中的一次线圈施加谐振频率(resonancefrequency)而产生的磁场变化量中的一部分被施加到相同的谐振频率的二次线圈，从而在二次线圈上产生感应电动势。即，根据这种方式，当接收装置或发送装置分别以相同的频率谐振时，电磁波通过近距离电磁场来传递，因此，若频率不同就不会有能量传递。在此情况下，频率的选择会成为重要的问题。由于在隔开规定距离以上的谐振频率之间没有彼此的能量传递，因此可通过选择谐振频率来选择充电对象设备。如果一个谐振频率只对应一个设备时，则谐振频率的选择就是选择充电对象设备的意思。

与电感耦合方式相比，谐振耦合方式具有电力效率相对少受包括各个线圈的发送装置和接收装置之间的排列和距离的影响的优点。

图4a至图4b是用于说明根据现有技术的无线充电板的图。

图4a示例了根据现有技术的无线充电板的立体图，图4b示例了沿着图4a的a-a线剖开的剖视图。

参照4a至图4b，现有技术的无线充电板包括线圈。

线圈包括输入端和输出端。

输入端和输出端需要向无线充电板外部露出，以与其他构成要素连接。

由于输入端和输出端需要向无线充电板外部露出，因此线圈之间只能至少重叠一次。

为了扩大以无线方式发送的电力的容量，需要厚的线圈。

当厚的线圈重叠时，在无线充电板上会形成朝向特定方向的凸出部。

这种凸出部在结构上脆弱。

就安装于车辆下部的接收板而言，存在凸出部在行驶中暴露于如硕石一样的飞散物的问题。

就安装于地面的发送板而言，存在凸出部在车辆进入时因车辆的荷重而破损的问题。

另外，还存在因线圈的重叠而难以在板表面安装异物(例如，罐、硬币等金属)检测传感器的问题。

另外，还存在因线圈的重叠而发生磁场的非均等性的问题。

下面，参照图5至图7，说明用于解决这些问题的本实用新型实施例的无线充电板。

图5是用于说明本实用新型实施例的无线充电板的图。

图6是将图5的a部分放大的图。

本实用新型实施例的无线充电板500可用作上述发送板14或接收板21。

无线充电板500可用于像移动终端一样的小型装置的无线充电，但是优选用于像电动汽车一样的大型装置的无线充电。

参照图5至图6，无线充电板500可包括铁氧体板510、螺旋线圈520以及金属杆530。

铁氧体板510可以是圆形、椭圆形或多边形的板形状。

例如，如图5所示，铁氧体板510可以是四边形的板形状。

在铁氧体板510可形成有用于容纳金属杆530的至少一部分的槽(groove)511。

铁氧体板510可形成为比金属杆530厚。

通过这样的结构，不会在无线充电板500形成凸出部。

根据实施例，铁氧体板510可形成有螺旋形的安置部。

安置部可形成为，将铁氧体板510的平平的一面挖成螺旋形的形态。

螺旋线圈520可位于铁氧体板510的安置部。

由于设置安置部，从而能够更薄地制作无线充电板。

在螺旋线圈520中，连续的线圈可呈螺旋形。

螺旋线圈520可从输入端540连续至输出端550而未切断。

因螺旋线圈520的线圈缠绕而形成的大致形状可以是圆形、椭圆形、多边形。

螺旋线圈520可位于铁氧体板510上。

根据实施例，螺旋线圈520可位于铁氧体板510的安置部上。

螺旋线圈520可由利兹线(litz)线圈形成。

螺旋线圈520可包括输入端540和输出端550。

输入端540可位于铁氧体板510的外部。

输入端540可为了与其他构成要素的电连接而向无线充电板500的外部露出。

当无线充电板500作为发送板14发挥功能时，输入端540可与系统1、ac/dc转换器11、dc/ac逆变器12以及谐振电路13中的至少一个电连接。

当无线充电板500作为接收板21发挥功能时，输入端540可与电池30、整流器23以及谐振电路22中的至少一个电连接。

输出端550可与金属杆530相连接。

当无线充电板500作为发送板14发挥功能时，输出端550可以以与金属杆530连接的状态，与系统1、ac/dc转换器11、dc/ac逆变器12以及谐振电路13中至少一个相连接。

当无线充电板500作为接收板21发挥功能时，输出端550可以以与金属杆530连接的状态，与电池30、整流器23以及谐振电路22中的至少一个电连接。

铁氧体板510可划分为中心区域和周边区域。

中心区域可定义为，从铁氧体板510一面的中心点朝四方朝向铁氧体板510的边缘延伸且具有整个铁氧体板510面积的20％左右的面积的区域。

中心区域可具有与铁氧体板510的整体形状相似的形状。

中心区域和铁氧体板510可共享中心点。

另外，在铁氧体板510为四边形的情况下，中心点可定义为铁氧体板510的对角线交叉的点。

周边区域可定义为在铁氧体板510整个区域中除了中心区域之外的区域。

输出端550可位于铁氧体板510的中心区域上。

另外，在铁氧体板510上形成的槽511，可从铁氧体板510的一侧形成至中心区域。

输出端550可通过螺栓紧固或焊接紧固与金属杆530相连接。

例如，在输出端550可形成有结合部521。结合部521可包括凸出部(lug)。在金属杆530可形成有孔。可通过螺栓插入凸出部和金属杆530的孔，来紧固输出端550和金属杆530。

金属杆530可以是具有长度、厚度以及宽度的立体形状。

金属杆530可以是大致长长地形成的板形状。

金属杆530的至少一部分可位于槽511。

金属杆530可与螺旋线圈520的一端相连接。

金属杆530可与螺旋线圈520的输出端550相连接。

金属杆530可与螺旋线圈520的输出端550接触。

金属杆530可以是具有长度、厚度以及宽度的板形状。

例如，金属杆530可以是长长的矩形的板形状。

金属杆530的至少一部分可向铁氧体板510的外部露出。

金属杆530可为了与其他构成要素的电连接，而向无线充电板500的外部露出。

当无线充电板500作为发送板14发挥功能时，金属杆530可与系统1、ac/dc转换器11、dc/ac逆变器12以及谐振电路13中的至少一个相连接。

当无线充电板500作为接收板21发挥功能时，金属杆530可与电池30、整流器23以及谐振电路22中的至少一个电连接。

铁氧体板510可以是四边形的板形状。

金属杆530的长度可大于铁氧体板510的四边形中至少一边的长度的一半。

金属杆530可由铜(cu)、铝(al)以及铁(fe)中的至少一种形成。

金属杆530的宽度可与金属杆的电阻率(resistivity)成正比。

另一方面，金属杆530的厚度可基于在工作频率中金属杆的趋肤效应来确定。工作频率可理解为是电力传输的工作频率。

具体而言，金属杆530的厚度可根据下面的算式1来确定。

算式1

金属杆厚度(t_c)>工作频率中金属的趋肤深度(skindepth)的2倍+设计余量

若具有金属的趋肤深度的2倍以上的厚度，则能够将因使用金属杆530而引起的损失最小化。

另一方面，金属杆530的宽度wc可根据下面的算式2来确定。

算式2

ρc：金属杆的电阻率

lp：无线充电板一个边的长度

ip：无线充电板的电流

α：金属杆损失

po：输出电力

tc：金属杆厚度

金属杆530的宽度wc与金属杆530的电阻率、无线充电板500一个边的长度、无线充电板的电流的平方成正比。

金属杆530的宽度wc与金属杆530的损失、输出电力、金属杆530的厚度成反比。

图7是用于说明本实用新型实施例的无线充电板的图。

参照图7，无线充电板500还可以包括顶壳610、线圈引导件620、绝缘片630以及铝板640。

顶壳610可与铝板640一起形成无线充电板500的外观。

根据实施例，在铝板640的下方还可以包括底壳(未图示)。在此情况下，顶壳610可与底壳一起形成无线充电板500的外观。

顶壳610可与铝板640一起容纳铁氧体板510、螺旋线圈520以及金属杆530的至少一部分。

顶壳610可通过与铝板640结合而在内部形成空间。该空间可容纳铁氧体板510、螺旋线圈520以及金属杆530。

根据实施例，顶壳610可通过与底壳结合而在内部形成空间。该空间可容纳铁氧体板510、螺旋线圈520以及金属杆530。

线圈引导件620可位于顶壳610与螺旋线圈520之间。

线圈引导件620在结合时可限制螺旋线圈520被固定而不能移动。

绝缘片630可屏蔽在铁氧体板510或金属杆530流动的表面电流。

绝缘片630可位于铁氧体板510与铝板640之间。

铝板640可与顶壳610一起形成无线充电板500的外观。

铝板640可与顶壳610一起容纳铁氧体板510、螺旋线圈520以及金属杆530的至少一部分。

铝板640可执行散热功能。

铝板640可将在电力传输、电力接收过程中产生的热引向无线充电板500的外部。

铝板640可屏蔽磁场。

铝板640可屏蔽在电力传输、电力接收过程中产生的磁场，以防止向外部流出。

根据实施例，绝缘片630也可以位于铝板640的下方。

根据实施例，无线充电板500还可以包括底壳。在此情况下，底壳可与顶壳610一起形成无线充电板500的外观。底壳可通过与顶壳610结合而在内部形成空间。所形成空间可容纳线圈引导件620、线圈520、铁氧体板510、绝缘片630以及铝板640。

前述的本实用新型可在记录有程序的介质中以计算机可读取的代码来实现。计算机可读取的介质包括存储有可由计算机系统读取的数据的所有种类的记录装置。计算机可读取的介质的例有硬盘驱动器(harddiskdrive，hdd)、固态盘(solidstatedisk，ssd)、硅盘驱动器(silicondiskdrive，sdd)、rom、ram、cd-rom、磁带、软盘、光数据存储装置等，并且也能够以载波(例如，基于互联网的传输)的形态实现。并且，所述计算机也可包括处理器或控制部。因此，以上所述的详细的说明在所有方面上不应被理解为限制性的，而是应当被理解为是例示性的。本实用新型的范围应当由对所附的权利要求书的合理的解释而定，本实用新型的等同范围内的所有变更应当落入本实用新型的范围。