一种无线充电磁定位结构、无线充电模组及无线充电器的制作方法

1.本实用新型涉及无线充电磁定位技术领域，尤其涉及一种无线充电磁定位结构、无线充电模组及无线充电器。


背景技术：

2.无线充电技术是利用线圈耦合技术将发射端能量通过感应耦合传输到接收端的非接触式充电技术。由于其便捷、智能、多元化的优点，使得无线充电产品的普及率越来越高，越来越成为人们生活中的一部分。
3.随着消费类电子产品的快速发展，对于无线充电技术提出了更高要求。其中就包含了无线充电效率问题。充电效率是评估无线充电产品性能的重要指标之一。充电效率越高，充电速度越快、能量损耗越低，充电模组性能就更好。影响无线充电效率的因素有很多，主要包含无线充电线圈设计、无线充电用隔磁片材料性能提升，以及模组整体结构优化等。除此之外，影响无线充电效率的关键一点是发送端和接收端耦合充电时线圈的位置对准。
4.磁定位技术是目前最方便有效的定位技术，并开始逐渐在无线充电技术中应用，但目前应用于无线充电中的磁定位技术方式较为单一，仅可以实现线圈位置的初步匹配，虽然较不加磁定位结构的无线充电方式相对提高了充电效率，但若要大面积推广应用，无线充电技术的充电效率仍需进一步提升。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是：提出一种无线充电磁定位结构、无线充电模组及无线充电器，可以实现无线充电线圈间的精准定位，有效提高线圈耦合系数，提高充电效率。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
7.一种无线充电磁定位结构，包括第一磁铁和导磁片；
8.所述导磁片贴合于所述第一磁铁的一侧。
9.进一步地，所述导磁片的材料包括硅钢片、低碳钢、不锈钢、铁氧体或金属粉芯。
10.进一步地，所述第一磁铁的充磁方向垂直于无线充电线圈所在的平面。
11.进一步地，所述第一磁铁包括两个以上第二磁铁；
12.所述两个以上第二磁铁围绕无线充电线圈设置。
13.进一步地，所述第二磁铁的充磁方向相同。
14.进一步地，所述两个以上第二磁铁拼接成环状。
15.进一步地，相邻的所述第二磁铁之间紧密贴合。
16.进一步地，所述第一磁铁具有通孔。
17.进一步地，所述导磁片的形状和所述第一磁铁的形状适配。
18.进一步地，所述导磁片包括多个子导磁片；
19.相邻的所述子导磁片之间紧密贴合或具有第一间隙。
20.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的另一种技术方案为：
21.一种无线充电模组，包括无线充电线圈和上述无线充电磁定位结构。
22.进一步地，还包括隔磁片；
23.所述无线充电线圈贴合于所述隔磁片的一侧。
24.进一步地，所述第一磁铁与所述隔磁片具有第二间隙；
25.所述导磁片与所述隔磁片具有第三间隙。
26.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的另一种技术方案为：
27.一种无线充电器，包括发射端和接收端；
28.所述发射端和接收端均包括上述的无线充电模组；
29.所述发射端的导磁片贴合于所述第一磁铁远离所述接收端的一侧；
30.所述接收端的导磁片贴合于所述第一磁铁远离所述发射端的一侧。
31.进一步地，所述发射端和接收端中的一端省略所述导磁片。
32.进一步地，所述发射端的第一磁铁的充磁方向和所述接收端的第一磁铁的充磁方向平行。
33.本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供的一种无线充电磁定位结构、无线充电模组及无线充电器，通过在磁定位结构中引入导磁片，并贴合于定位磁铁设计，可以缩短定位磁铁的磁力线长度，聚焦磁力线，减少漏磁，增加磁定位结构的磁场强度，从而可以进一步实现发射端和接收端无线充电线圈的精准定位，有效提高线圈耦合系数，提高充电效率。
附图说明
34.图1为本实用新型实施例的一种无线充电磁定位结构示意图；
35.图2为本实用新型实施例的一种无线充电模组结构示意图；
36.图3为本实用新型实施例的一种无线充电模组沿垂直方向的截面结构示意图；
37.图4为本实用新型实施例的一种导磁片的形状示意图；
38.图5为本实用新型实施例的另一种导磁片的形状示意图
39.图6为本实用新型实施例的一种导磁片的结构示意图；
40.图7为本实用新型实施例的另一种导磁片的结构示意图；
41.图8为本实用新型实施例的一种无线充电器的结构示意图；
42.图9为本实用新型实施例的样品1无线充电器的结构示意图；
43.图10为本实用新型实施例的样品2无线充电器的结构示意图；
44.图11为本实用新型实施例中样品1的磁力线分布图；
45.图12为本实用新型实施例中样品2的磁力线分布图；
46.图13为本实用新型实施例中样品1和样品2的磁吸力对比图。
47.标号说明：
48.1、第一磁铁；2、第二磁铁；3、导磁片；4、通孔；5、无线充电线圈；6、隔磁片；7、第三间隙；8、胶层；9、发射端；10、接收端。
具体实施方式
49.为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
50.请参照图1，一种无线充电磁定位结构，包括第一磁铁和导磁片；
51.所述导磁片贴合于所述第一磁铁的一侧。
52.由上述描述可知，本实用新型提供的一种无线充电磁定位结构、无线充电模组及无线充电器，通过在磁定位结构中引入导磁片，并贴合于定位磁铁设计，可以聚焦磁力线，缩短定位磁铁产生磁力线的磁路长度，减少漏磁，从而增加磁定位结构的磁吸力，从而可以进一步实现发射端和接收端无线充电线圈的精准定位，有效提高线圈耦合系数，提高充电效率。
53.进一步地，所述导磁片的材料包括硅钢片、低碳钢、不锈钢、铁氧体或金属粉芯。
54.由上述描述可知，所述导磁片的材料可以有效收敛第一磁铁向外发散的磁力线，从而聚焦磁能，缩短磁路长度，减少磁定位结构的漏磁。
55.进一步地，所述第一磁铁的充磁方向垂直于无线充电线圈所在的平面。
56.由上述描述可知，通过将所述第一磁铁的充磁方向设置为垂直于所述无线充电线圈平面，可以使得磁定位结构的定位磁铁在垂直于耦合线圈平面的方向上产生较大的磁吸力，从而可以更精确的实现耦合线圈的位置对准。
57.进一步地，所述第一磁铁包括两个以上第二磁铁；
58.所述两个以上第二磁铁围绕无线充电线圈设置。
59.由上述描述可知，通过设置第一磁铁包括两个以上第二磁铁，且围绕无线充电线圈设置，可以灵活调整第二磁铁的位置和数量以提高磁定位结构的磁吸力，从而适应不同的无线充电模组结构设计。
60.进一步地，所述第二磁铁的充磁方向相同。
61.由上述描述可知，通过将第二磁铁的充磁方向设置为相同，可以使磁定位结构形成更多方向相同的磁力线，以增加磁力线的密度。
62.进一步地，所述两个以上第二磁铁拼接成环状。
63.由上述描述可知，通过将所述两个以上第二磁铁拼接成环形，可以使磁定位结构的一圈受到的磁吸力一致，从而保证发射端和接收端间的磁吸力均匀稳定，无线充电模组受力均匀。
64.进一步地，相邻的所述第二磁铁之间紧密贴合。
65.由上述描述可知，在第一磁铁体积一定的情况下，为了保证磁定位结构较小的厚度，因此截面面积较大，相邻第二磁铁之间紧密贴合，可以减少第一磁铁的径向尺寸，从而可以减小无线充电模组的整体体积，同时相邻第二磁铁之间紧密贴合也有利于产生的磁力线均匀。
66.进一步地，所述第一磁铁具有通孔。
67.由上述描述可知，通过在第一磁铁设置通孔，可以用于线圈引线导出，从而降低无线充电模组的厚度。
68.进一步地，所述导磁片的形状和所述第一磁铁的形状适配。
69.由上述描述可知，通过将导磁片的形状和第一磁铁的形状设为适配，既可以能够
保证导磁片的面积能够尽可能的减少磁定位结构的漏磁，又能保证无线充电模组的轻薄化。
70.进一步地，所述导磁片包括多个子导磁片；
71.相邻的所述子导磁片之间紧密贴合或具有第一间隙。
72.由上述描述可知，通过设置导磁片包括多个子导磁片，相邻的子导磁片紧密贴合或具有间隙，增加了导磁片选择的多样性和灵活性。
73.请参考图2和图3，一种无线充电模组，包括无线充电线圈和上述无线充电磁定位结构。
74.进一步地，还包括隔磁片；
75.所述无线充电线圈贴合于所述隔磁片的一侧。
76.由上述描述可知，通过设置隔磁片可以聚拢耦合线圈间感应磁场的磁通量，从而增强接收端线圈的磁感应强度，同时，一方面减少电磁信号的衰减，提高无线充电中的电磁转换效率，另一方面，降低磁力线对于发射端、接收端内部其他金属及元器件的电磁干扰。
77.进一步地，所述第一磁铁与所述隔磁片具有第二间隙；
78.所述导磁片与所述隔磁片具有第三间隙。
79.由上述描述可知，由于第一磁铁、导磁片和隔磁片都采用了磁性材料，通过设置第一磁铁和导磁片分别都与隔磁片具有间隙，可以避免磁性材料接触，从而大大减少定位磁铁产生的磁力线对无线充电线圈磁通量的影响。
80.请参考图8，一种无线充电器，包括发射端和接收端；
81.所述发射端和接收端均包括上述无线充电模组；
82.所述发射端的导磁片贴合于所述第一磁铁远离所述接收端的一侧；
83.所述接收端的导磁片贴合于所述第一磁铁远离所述发射端的一侧。
84.由上述描述可知，通过设置发射端的导磁片贴合于所述第一磁铁远离接收端的一侧，接收端的导磁片贴合于所述第一磁铁远离发射端的一侧，两侧的导磁片可以将发散的磁力线聚焦在磁定位结构中，从而增大发射端和接收端的磁吸力。
85.进一步地，所述发射端和接收端中的一端省略所述导磁片。
86.进一步地，所述发射端的第一磁铁的充磁方向和所述接收端的第一磁铁的充磁方向平行。
87.由上述描述可知，通过设置发射端的第一磁铁的充磁方向和接收端的第一磁铁的充磁方向平行，可以使两者形成闭合的磁力线，从而定位无线充电终端。
88.本实用新型所述无线充电磁定位结构及无线充电模组及无线充电器适用于任何需要无线充电的应用场景，比如手机无线充电、耳机、手表等可穿戴智能终端无线充电、智能家居无线充电、电动汽车无线充电等场景，以下通过具体的实施方式进行说明：
89.本实用新型的实施例一为：
90.如图1所示，一种无线充电磁定位结构，包括第一磁铁1和导磁片3；
91.所述导磁片3贴合于所述第一磁铁1的一侧；
92.优选地，所述第一磁铁1具有通孔4，用于线圈引线导出，从而降低无线充电模组的厚度；
93.其中第一磁铁1的形状可以根据实际情况需要进行设置，比如第一磁铁1可以是环
状结构，比如正方形环状、矩形环状或者圆环状等；
94.在一个可选的实施方式中，所述第一磁铁1包括两个以上第二磁铁2，所述两个以上第二磁铁2围绕无线充电线圈拼接成不同的环状，比如正方形环状、矩形环状或者圆环状等；
95.所述第二磁铁2的充磁方向相同；
96.其中所述第二磁铁2可以根据需要采用不同形状和不同尺寸的磁性材料，所述磁性材料包括钕铁硼永磁体、钐钴或永磁铁氧体材料等；
97.优选地，相邻的第二磁铁2紧密贴合连接；
98.在另一个可选的实施方式中，相邻的第二磁铁2之间具有间隙，其中间隙大小根据实际情况进行调整。
99.本实用新型的实施例二为：
100.在实施例一的基础上，对所述导磁片3进行了进一步限定：
101.所述导磁片3的材料包括硅钢片、低碳钢、不锈钢、铁氧体或金属粉芯材料；
102.所述导磁片3的形状和所述第一磁铁1的形状适配；
103.这样设置既能保证减少第一磁铁的漏磁，又能避免对无线充电模组的体积造成过大的影响；
104.在另一种可选的实施方式中，所述导磁片3的形状可以根据实际需要设置，比如环状如图4和图5所示，也可以为方形或菱形等；
105.其中导磁片3面积可以设置得较大，比如大于第一磁铁1的面积，磁定位结构的磁场强度越大，无线充电线圈5的耦合系数越高，使得模组电感提高，导磁片3面积也可以设置得较小，比如小于第一磁铁1的面积，其影响的线圈耦合系数也大于不加导磁片的线圈耦合系数；
106.所述导磁片3包括多个子导磁片；
107.相邻的所述子导磁片之间紧密贴合或具有第一间隙；
108.其中子导磁片的形状和数量根据实际需要设置，比如导磁片可以包括两个半环形状的子导磁片如图6所示，或者四个半环形状的子导磁片如图7所示，这样增加了导磁片选择的多样化和灵活性。
109.本实用新型的实施例三为：
110.如图2和图3所示，一种无线充电模组，包括实施例一或实施例二中所述无线充电磁定位结构；
111.还包括无线充电线圈5和隔磁片6；
112.所述无线充电线圈5通过胶层8贴合于所述隔磁片6的一侧；
113.其中，所述无线充电线圈5为铜材料线圈，规格大小由产品设计要求决定；
114.在一种可选的实施方式中，所述无线充电线圈5用于释放电能并转换为磁能，对应贴合的隔磁片6的材料包括一定厚度的软磁铁氧体、非晶、纳米晶、坡莫合金或硅钢软磁材料；
115.在另一种可选的实施方式中，所述无线充电线圈5用于接收磁能并转换为电能，对应贴合的隔磁片6的材料包括至少一层的纳米晶带材、非晶带材、软磁铁氧体、坡莫合金或其它金属软磁材料；
116.所述第一磁铁1与所述隔磁片6具有第二间隙；
117.所述导磁片3与所述隔磁片6具有第三间隙7；
118.具体地，所述导磁片3的内径大于所述隔磁片6的外径；
119.其中第二间隙和第三间隙7的尺寸可以根据无线充电模组的产品设计需要进行设置。
120.本实用新型的实施例四为：
121.如图8所示，一种无线充电器，包括发射端9和接收端10；
122.所述发射端9和所述接收端10包括上述实施例三的无线充电模组；
123.所述发射端9的导磁片3通过胶层贴合于所述第一磁铁1远离所述接收端10的一侧；
124.其中所述发射端9的导磁片3主要用于吸收位于发射端9的第一磁铁1产生的磁力线，减少漏磁，从而增加发射端9与接收端10磁定位结构的磁吸力；
125.所述接收端10的导磁片3通过胶层贴合于所述第一磁铁1远离所述发射端9的一侧；
126.其中所述接收端10的导磁片3主要用于吸收位于接收端10的第一磁铁1产生的磁力线，减少漏磁，从而增加发射端9与接收端10磁定位结构的磁吸力；
127.在一种可选的实施方式中，为了使无线充电模组更加轻薄，可以使发射端9和接收端10的其中一端省略所述导磁片3的设置，比如仅在发射端9设置导磁片3，如图9所示；
128.所述发射端9的第一磁铁1的充磁方向和所述接收端10的第一磁铁1的充磁方向平行；
129.具体地，所述发射端9与接收端10的第一磁铁1的充磁方向均为轴向充磁且充磁方向相同，其中所述发射端9和接收端10的第一磁铁1均设置为平行于无线充电线圈5所在平面放置，所述发射端9和接收端10的第一磁铁1的充磁方向均垂直于无线充电线圈5所在平面。
130.为了验证本实用新型上述无线充电磁定位结构的效果，分别测试实施例四所述无线充电器与传统无线充电器的磁吸力、线圈耦合系数和充电效率，并进行对比；
131.其中，传统无线充电器如图10所示与实施例四所述无线充电器如图9所示的区别在于缺少发射端9的导磁片3，其它结构都相同；
132.将实施例四所述无线充电器作为样品1，传统的无线充电器作为样品2；
133.样品1的磁力线分布如图11所示，样品2的磁力线分布如图12所示；
134.由图11和图12可以看出，样品1中磁定位结构的磁力线密度比样品2大，
135.说明通过在发射端引入导磁片，可以有效吸收位于发射端的第一磁铁向外发散的磁力线，聚集磁能，减少漏磁，从而提高发射端和接收端磁定位结构的磁场强度；
136.调整发射端与接收端的间距从0.2mm增大至2mm，样品1和样品2的磁吸力对比图如图13所示；
137.由图13可以看出，在发射端与接收端的间距减小的过程中，样品1的磁吸力始终比样品2的磁吸力要大，说明本实用新型所述的磁定位结构能够有效提高接收端和发射端的磁吸引力，能够使充电模组耦合线圈更加精确的实现位置对准，从而提高充电效率，降低能量损耗；
138.其中在发射端和接收端间距为1.6mm时样品1和样品2的磁吸力、线圈耦合系数和电感值进行测量，结果如表1所示：
139.表1：样品1、样品2的磁吸力、线圈耦合系数和电感值
140.样品编号耦合系数(％)磁吸力f(n)ls(uh)样品198.0410.169.17样品296.236.589.08
141.由表1可以看出，当发射端和接收端间距为1.6mm时，样品1的磁吸力比样品2的磁吸力大，而且样品1的充电线圈耦合系数要远大于样品2；说明样品1这种磁定位结构以及充磁方式，能够有效提高发射端与接收端定位磁铁的磁吸力，并且可以降低定位磁铁产生的磁力线对发射端和接收端其它元器件的影响，从而有效提高无线充电线圈的耦合系数及无线充电模组的电感值；
142.对样品1和样品2的充电效率进行测量，结果如表2所示：
143.表2：样品1、样品2充电效率
[0144][0145]
由表2可以看出，样品1的充电效率要比样品2的充电效率要高，直观的说明了本实用新型所述磁定位结构能够有效提高无线充电模组的充电效率，可以提高充电速度，降低电能损耗。
[0146]
综上所述，本实用新型提供的无线充电磁定位结构、无线充电模组及无线充电器，通过在磁定位结构中引入导磁片，贴合于定位磁铁设计，其中导磁片可以包括多个子导磁片，并能根据实际情况适应性的拼接成不同的形状，具有选择的多样化和灵活性，从而适应不同的无线充电模组结构设计；贴合于定位磁铁的导磁片可以缩短定位磁铁的磁力线长度，聚焦磁力线，减少漏磁，增加磁定位结构的磁场强度，并能降低定位磁铁产生的磁力线对发射端和接收端其它元器件的影响，从而可以进一步提高发射端和接收端无线充电线圈的定位精准度，有效提高无线充电线圈耦合系数及无线充电模组的电感值，因此设计时，同样电感规格条件下，隔磁片的厚度可以减小，从而为线圈设计提供更大的空间，如线圈匝数可以减少，线圈线径可以适当增大，从而减小电能损耗，提升充电效率。
[0147]
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。