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，提高充电效率。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的一种技术方案为：
7.一种无线充电磁定位结构，包括第一磁铁、第二磁铁和导磁片；
8.所述第一磁铁位于无线充电线圈外部；
9.所述第二磁铁位于无线充电线圈内部；
10.所述第一磁铁的充磁方向与所述第二磁铁的充磁方向相反；
11.所述导磁片贴合于所述第一磁铁的一侧。
12.进一步地，所述第一磁铁包括两个以上第三磁铁；
13.所述两个以上第三磁铁围绕无线充电线圈设置。
14.进一步地，所述第三磁铁的充磁方向相同。
15.进一步地，所述两个以上第三磁铁拼接成环状。
16.进一步地，相邻的所述第三磁铁之间紧密贴合。
17.进一步地，所述第一磁铁围绕无线充电线圈的外环设置；
18.所述第二磁铁位于无线充电线圈的内环中心。
19.进一步地，所述第一磁铁具有第一通孔。
20.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。
21.进一步地，所述导磁片的形状和所述第一磁铁的形状适配。
22.进一步地，所述导磁片包括多个子导磁片；
23.相邻的所述子导磁片之间紧密贴合或具有第一间隙。
24.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：
25.一种无线充电模组，包括无线充电线圈和上述无线充电磁定位结构。
26.进一步地，还包括隔磁片；
27.所述无线充电线圈贴合于所述隔磁片的一侧；
28.所述隔磁片具有与所述无线充电线圈的内环对应的第二通孔；
29.所述第二磁铁位于所述第二通孔内。
30.进一步地，所述第二磁铁与所述第二通孔具有第二间隙；
31.所述第一磁铁与所述隔磁片具有第三间隙；
32.所述导磁片与所述隔磁片具有第四间隙。
33.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：
34.一种无线充电器，包括发射端和接收端；
35.所述发射端和接收端均包括上述无线充电模组；
36.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；
37.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。
38.进一步地，所述发射端和接收端中的一端省略所述导磁片。
39.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。
40.本实用新型的有益效果在于：通过采用在无线充电线圈外部设置第一磁铁及在无线充电线圈内部设置第二磁铁，且第一磁铁和第二磁铁的充磁方向相反，可以使得第一磁铁和第二磁铁配合形成闭合磁力线回路，同时，通过设置第一磁铁贴合有导磁片，降低了所述闭合磁力线回路的磁路长度，可以聚拢所述闭合磁力线回路，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
41.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；
42.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；
43.图3为本实用新型实施例的一种导磁片的形状示意图；
44.图4为本实用新型实施例的另一种导磁片的形状示意图；
45.图5为本实用新型实施例的一种导磁片的拼接结构示意图；
46.图6为本实用新型实施例的一种无线充电器结构示意图；
47.图7为本实用新型实施例的样品1无线充电器的结构示意图；
48.图8为本实用新型实施例的样品2无线充电器的结构示意图；
49.图9为本实用新型实施例中样品1的磁力线分布图；
50.图10为本实用新型实施例中样品2的磁力线分布图；
51.图11为本实用新型实施例中样品1和样品2的磁吸力对比图。
52.标号说明：
53.1、第一磁铁；2、第二磁铁；3、第三磁铁；4、导磁片；5、第一通孔；6、无线充电线圈；7、隔磁片；8、第二通孔；9、第二间隙；10、第三间隙；11、第四间隙；12、接收端；13、发射端。
具体实施方式
54.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。
55.请参照图1，一种无线充电磁定位结构，包括第一磁铁、第二磁铁和导磁片；
56.所述第一磁铁位于无线充电线圈外部；
57.所述第二磁铁位于无线充电线圈内部；
58.所述第一磁铁的充磁方向与所述第二磁铁的充磁方向相反；
59.所述导磁片贴合于所述第一磁铁的一侧。
60.由上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：通过采用在无线充电线圈外部设置第一磁铁及在无线充电线圈内部设置第二磁铁，且第一磁铁和第二磁铁的充磁方向相反，可以使得第一磁铁和第二磁铁配合形成闭合磁力线回路，同时，通过设置第一磁铁贴合有导磁片，降低了所述闭合磁力线回路的磁路长度，可以聚拢所述闭合磁力线回路，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。
61.进一步地，所述第一磁铁包括两个以上第三磁铁；
62.所述两个以上第三磁铁围绕无线充电线圈设置。
63.由上述描述可知，通过设置第一磁铁包括两个以上第三磁铁，且围绕无线充电线圈设置，第一磁铁可以方便的调整为围绕无线充电线圈的对称形状，第一磁铁的中心与无线充电线圈的中心重合，可以更精确的实现耦合线圈的位置对准。
64.进一步地，所述第三磁铁的充磁方向相同。
65.由上述描述可知，由于第二磁铁的充磁方向只有一种方向，通过设置第三磁铁的充磁方向都相同，可以配合第二磁铁形成更多方向相同的闭合的磁力线，增加磁力线的密度。
66.进一步地，所述两个以上第三磁铁拼接成环状。
67.由上述描述可知，通过将所述两个以上第三磁铁拼接成环形，可以适应性的将第二磁铁的位置放在所述环形的中心，这样每个第三磁铁与第二磁铁的距离保持一致，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。
68.进一步地，相邻的所述第三磁铁之间紧密贴合。
69.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，相邻第三磁铁之间紧密贴合，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，同时相邻第三磁铁之间紧密贴合也有利于产生的磁力线均匀。
70.进一步地，所述第一磁铁围绕无线充电线圈的外环设置；
71.所述第二磁铁位于无线充电线圈的内环中心。
72.由上述描述可知，通过围绕无线充电线圈的外环设置的第一磁铁和位于无线充电线圈的内环中心设置的第二磁铁，第一磁铁和第二磁铁可以配合形成闭合的磁力线，所述包围在无线充电线圈周围的磁力线可以使得无线充电线圈更稳定的实现位置匹配。
73.进一步地，所述第一磁铁具有第一通孔。
74.由上述描述可知，通过在所述第一磁铁设置第一通孔，可以用于线圈引线导出，从而降低无线充电模组的厚度。
75.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。
76.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，减少磁定位结构的漏磁。
77.进一步地，所述导磁片的形状和所述第一磁铁的形状适配。
78.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。
79.进一步地，所述导磁片包括多个子导磁片；
80.相邻的所述子导磁片之间紧密贴合或具有第一间隙。
81.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。
82.请参照图2，一种无线充电模组，包括无线充电线圈和上述无线充电磁定位结构。
83.进一步地，还包括隔磁片；
84.所述无线充电线圈贴合于所述隔磁片的一侧；
85.所述隔磁片具有与所述无线充电线圈的内环对应的第二通孔；
86.所述第二磁铁位于所述第二通孔内。
87.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。
88.进一步地，所述第二磁铁与所述第二通孔具有第二间隙；
89.所述第一磁铁与所述隔磁片具有第三间隙；
90.所述导磁片与所述隔磁片具有第四间隙。
91.由上述描述可知，由于第一磁铁、第二磁铁、导磁片和隔磁片都采用了磁性材料，通过设置第一磁铁、第二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，从而避免定位磁铁产生的磁力线对无线充电线圈的磁通量造成干扰。
92.请参照图6，一种无线充电器，包括发射端和接收端；
93.所述发射端和接收端均包括上述无线充电模组；
94.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；
95.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。
96.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拢在磁定位结构中，从而增大发射端和接收端的磁吸力。
97.进一步地，所述发射端和接收端中的一端省略所述导磁片。
98.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。
99.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，可以使两者可以形成闭合的磁力线，从而定位无线充电终端。
100.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：
101.本实用新型的实施例一为：
102.如图1所示，一种无线充电磁定位结构，包括第一磁铁1、第二磁铁2和导磁片4；
103.所述第一磁铁1位于无线充电线圈6外部；
104.所述第二磁铁2位于无线充电线圈6内部；
105.所述导磁片4贴合于所述第一磁铁1的一侧；
106.其中，所述第一磁铁1的充磁方向与所述第二磁铁2的充磁方向相反；
107.在一个可选的实施方式中，所述第一磁铁1和所述第二磁铁2的充磁方向均垂直于无线充电线圈6所在的平面，通过这样的设置，可以使得第一磁铁1和第二磁铁2在垂直于耦合线圈的方向上产生较大的磁吸力，且第一磁铁1和第二磁铁2形成的磁力线可以较大程度的用于提高耦合线圈间的位置匹配度，同时，贴合于所述第一磁铁1一侧的导磁片4能够吸收聚集第一磁铁1产生的磁力线，缩短整体磁路长度，使闭合的磁力线回路更加密集，从而提高磁定位结构的磁吸力；
108.无线充电线圈6为环状结构，包括内环和外环；
109.所述第一磁铁1围绕无线充电线圈6的外环设置；
110.所述第二磁铁2位于无线充电线圈6的内环中心；
111.其中第一磁铁1和第二磁铁2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，第二磁铁2可以是圆形或者方形等。
112.本实用新型的实施例二为：
113.一种无线充电磁定位结构，与上述实施例一的区别在于，进一步限定了第一磁铁1的结构；
114.所述第一磁铁1包括两个以上第三磁铁3；
115.所述两个以上第三磁铁3围绕所述无线充电线圈6设置；
116.具体地，所述两个以上第三磁铁3可以拼接成不同的形状，比如正方形环状、矩形环状或者圆环状等；
117.在一个可选的实施方式中，所述两个以上第三磁铁3可以呈围绕第二磁铁2对称的结构进行分布；
118.其中可以调整第二磁铁2的位置与无线充电线圈6的中心重合，有利于第一磁铁1和第二磁铁2形成的闭合磁力线围绕无线充电线圈6均匀分布，从而提高耦合线圈的位置匹配度；
119.在另一个可选的实施方式中，所述两个以上第三磁铁3可以呈围绕第二磁铁2呈非对称的结构进行分布，增加了第一磁铁1选择的多样性，可以灵活适用于不同的无线充电模
组结构设计；
120.其中相邻的第三磁铁3紧密贴合连接；
121.在另一个可选的实施方式中，相邻的第三磁铁3之间具有间隙，其中间隙的尺寸可以根据第一磁铁1的面积和无线充电线圈6的尺寸进行调整；
122.优选地，所述第一磁铁1具有第一通孔5，第一通孔5用于线圈引线导出，从而降低无线充电模组的厚度；
123.所述第三磁铁3的充磁方向相同；
124.其中所述第三磁铁3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。
125.本实用新型的实施例三为：
126.在实施例一或实施例二的基础上，对所述导磁片4进行了进一步限定：
127.所述导磁片4的材料包括硅钢片、低碳钢、不锈钢、铁氧体或金属粉芯材料；
128.所述导磁片4的形状和所述第一磁铁1的形状适配；
129.这样设置既能保证减少第一磁铁1的漏磁，又能避免对无线充电模组的体积造成过大的影响；
130.在另一种可选的实施方式中，所述导磁片4的形状可以根据实际需要设置，比如环状、方形或菱形等；
131.其中导磁片4面积可以设置得较大，比如大于第一磁铁1的面积如图3所示，磁定位结构的磁场强度越大，无线充电线圈6的耦合系数越高，使得模组电感提高，导磁片4面积也可以设置得较小，比如小于第一磁铁1的面积如图4所示，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；
132.所述导磁片4包括多个子导磁片；
133.相邻的所述子导磁片之间紧密贴合或具有第一间隙；
134.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4个不同尺寸的弧状子导磁片如图5所示，这样增加了导磁片4选择的多样性，可以灵活适用于不同的无线充电模组结构设计。
135.本实用新型的实施例四为：
136.如图2所示，一种无线充电模组，包括上述实施例一至三中任一项所述无线充电磁定位结构；
137.还包括无线充电线圈6和隔磁片7；
138.所述无线充电线圈6贴合于所述隔磁片7的一侧；
139.具体地，所述无线充电线圈6为铜材料线圈，规格大小由产品设计要求决定；
140.在一种可选的实施方式中，所述无线充电线圈6用于释放电能并转换为磁能，对应贴合的隔磁片7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；
141.在另一种可选的实施方式中，所述无线充电线圈6用于接收磁能并转换为电能，对应贴合的隔磁片7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；
142.所述隔磁片7具有与所述无线充电线圈6的内环对应的第二通孔8；
143.其中，所述无线充电线圈6内环的尺寸大于第二通孔8的尺寸；
144.所述第二磁铁2位于所述第二通孔8内；
145.所述第二磁铁2与所述第二通孔8的孔壁具有第二间隙9；
146.所述第一磁铁1与所述隔磁片7具有第三间隙10；
147.所述导磁片4与所述隔磁片7具有第四间隙11；
148.具体地，所述导磁片4的内径大于所述隔磁片7的外径；
149.其中，第二间隙9、第三间隙10和第四间隙11的尺寸可以根据无线充电模组的产品设计需要进行设置。
150.本实用新型的实施例五为：
151.如图6所示，一种无线充电器，包括发射端13和接收端12；
152.所述发射端13和所述接收端12包括上述实施例四的无线充电模组；
153.所述发射端13的导磁片4贴合于所述第一磁铁1远离所述接收端12的一侧；
154.所述接收端12的导磁片4贴合于所述第一磁铁1远离所述发射端13的一侧；
155.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13和接收端12的其中一端省略所述导磁片4的设置，比如仅在发射端13设置导磁片4如图7所示；
156.所述发射端13的第一磁铁1的充磁方向和所述接收端12的第一磁铁1的充磁方向平行；
157.具体地，所述发射端13与接收端12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13和接收端12的第一磁铁1均设置为平行于无线充电线圈6所在平面放置，所述发射端13和接收端12的第一磁铁1的充磁方向均垂直于无线充电线圈6所在平面。
158.为了验证本实用新型上述无线充电磁定位结构的效果，分别测试实施例五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：
159.其中，传统无线充电器如图8所示与实施例五所述无线充电器如图7所示的区别在于缺少第二磁铁2和导磁片4，其它结构都相同；
160.将实施例五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；
161.样品1的磁力线分布如图9所示，样品2的磁力线分布如图10所示；
162.由图9和图10可以看出，样品1中磁定位结构的磁力线密度比样品2大，第一磁铁产生的磁力线与第二磁铁产生的磁力线形成紧密闭合回路，同时，由于导磁片的存在，该紧密闭合回路漏磁较少，并降低了对发射端与接受端中其他元器件的影响，定位磁铁产生的磁力线更加聚焦在磁定位结构中，从而加大了磁定位结构的磁吸力，能够使充电模组耦合线圈更加精确的实现位置对准；
163.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11所示；
164.由图11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力；
165.对样品1和样品2的充电效率进行测量，结果如表1所示：
166.表1：样品1、样品2充电效率
[0167][0168]
由表1可以看出，样品1的充电效率要比样品2的充电效率高，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。
[0169]
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，通过采用在无线充电线圈外部设置第一磁铁及在无线充电线圈内部设置第二磁铁的磁定位结构，第一磁铁和第二磁铁的充磁方向相反，且位于发射端和接收端的第一磁铁充磁方向平行，可以使两端的第一磁铁和第二磁铁共同形成闭合的磁力线回路；同时对第一磁铁贴合设置导磁片，降低了所述闭合磁力线回路的磁路长度，能够有效聚焦磁定位结构的磁力线，并减小了磁定位结构的磁力线对发射端与接受端中其他元器件的影响，从而增强了发射端与接收端磁定位结构的磁吸力，能够使充电模组耦合线圈更加精确的实现位置对准，增大了无线充电线圈的耦合系数，提升了无线充电模组的磁电转换效率。
[0170]
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。