无线充电装置及无线充电系统的制作方法

1.本实用新型涉及电子技术领域，特别涉及一种无线充电装置及无线充电系统。


背景技术：

2.无线充电技术(wireless charging technology)由于在充电过程中供电端和受电端无需直接接触，具有传输距离远等特点，而越来越受到欢迎。无线充电技术主要有四种方式：电场耦合方式、电磁感应方式、无线电波方式、磁共振方式，而电磁感应方式在无线充电中占据主导地位。
3.相关技术中，电磁感应方式通过发射线圈和接收线圈的磁场耦合来传输电能，但是发射线圈和接收线圈的耦合系数普遍较低，导致使用电磁感应方式进行无线充电的传输效率较低。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种无线充电装置及无线充电系统，能够解决使用电磁感应方式进行无线充电的传输效率低的问题。
5.所述技术方案如下：
6.一方面，提供了一种无线充电装置，所述无线充电装置包括：线圈组件和至少一个导磁体；
7.所述至少一个导磁体包括径向导磁部和轴向导磁部；所述径向导磁部位于所述线圈组件沿轴向的一个端部；所述轴向导磁部与所述径向导磁部连接，且沿轴向向所述线圈组件的另一端部延伸。
8.在一些实施例中，所述至少一个导磁体包括第一导磁体和第二导磁体；
9.所述第一导磁体包括第一径向导磁部和第一轴向导磁部；所述第一径向导磁部位于所述线圈组件的第一端部，所述第一轴向导磁部在所述线圈组件内侧沿轴向向所述线圈组件的第二端部延伸；
10.所述第二导磁体包括第二径向导磁部和第二轴向导磁部；所述第二径向导磁部位于所述第二端部，所述第二轴向导磁部在所述线圈组件外侧沿轴向向所述第一端部延伸。
11.在一些实施例中，所述第一径向导磁部为圆盘形，所述第一轴向导磁部为圆柱形，所述第一轴向导磁部连接于所述第一径向导磁部的轴心处。
12.在一些实施例中，所述第二径向导磁部为圆盘形，所述第二轴向导磁部为圆筒形，所述第二轴向导磁部连接于所述第二径向导磁部的周向边缘。
13.在一些实施例中，所述至少一个导磁体的材料包括：金属导磁材料、非金属导磁材料。
14.在一些实施例中，所述线圈组件包括同轴设置的发射线圈和接收线圈；所述发射线圈和所述接收线圈均为螺线管形。
15.在一些实施例中，所述发射线圈套设于所述接收线圈内；所述发射线圈连接于所
述第一导磁体，所述接收线圈连接于所述第二导磁体。
16.在一些实施例中，所述第二轴向导磁部设有沿径向贯通至所述接收线圈的走线通道。
17.在一些实施例中，所述发射线圈还包括：第一电路板；所述第一电路板位于所述第一径向导磁部背离所述发射线圈的侧面；所述第一电路板上设有发射电路，所述发射电路与所述发射线圈电性连接。
18.在一些实施例中，所述接收线圈还包括：第二电路板；所述第二电路板位于所述第二径向导磁部背离所述接收线圈的侧面；所述第二电路板上设有接收电路，所述接收电路与所述接收线圈电性连接。
19.另一方面，提供了一种无线充电系统，所述无线充电系统包括本实用新型任一项所述的无线充电装置、充电设备和受电设备。
20.本实用新型提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
21.本实用新型的无线充电装置，包括线圈组件和导磁组件，导磁组件包括至少一个导磁体，该导磁体包括径向导磁部和轴向导磁部，能够分别沿径向和轴向导磁；径向导磁部位于线圈组件的一端部，轴向导磁部由径向导磁部向线圈组件的另一端部延伸，从而能够将线圈组件一端部的磁力线先经径向导磁部导向轴向导磁部，再由轴向导磁部导向线圈组件的另一端部，使得线圈组件的磁力线趋于闭环，提高了线圈组件的磁感应强度，并进一步提高了线圈组件的耦合系数，提高了无线充电装置的无线充电效率。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1是本实用新型实施例提供的无线充电装置的结构剖视图；
24.图2是本实用新型另一实施例提供的无线充电装置的结构剖视图；
25.图3是本实用新型另一实施例提供的无线充电装置的结构剖视图；
26.图4是本实用新型实施例提供的无线充电装置的结构示意图；
27.图5是本实用新型实施例提供的无线充电装置的结构分解图；
28.图6是本实用新型实施例提供的无线充电系统的结构示意图；
29.图7是相关技术中发射线圈和接收线圈轴向间隙漏磁示意图。
30.图中的附图标记分别表示为：
31.1、线圈组件；11、发射线圈；12、接收线圈；13、第一端部；14、第二端部；2、导磁体；21、径向导磁部；22、轴向导磁部；23、第一导磁体；231、第一径向导磁部；232、第一轴向导磁部；24、第二导磁体；241、第二径向导磁部；242、第二轴向导磁部；25、走线通道；4、第一电路板；5、第二电路板；6、充电设备；7、受电设备；71、受电插槽；
32.11’、相关技术的发射线圈；12’、相关技术的接收线圈。
具体实施方式
33.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。
34.应当理解的是，本实用新型实施例中所涉及的方位名词，如“上”、“下”、“顶”、“底”、“前”、“后”、“侧”等，以线圈组件在轴向方位为基准，其中，以线圈组件的第二端部所在方位为顶或上，以线圈组件的第一端部所在方位为底或下。本实用新型实施例采用这些方位名词仅仅是为了更清楚地描述结构和结构之间的关系，并不是为了描述绝对的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。
35.除非另有定义，本实用新型实施例所用的所有技术术语均具有与本领域普通技术人员通常理解的相同的含义。
36.无线充电技术(wireless charging technology)由于在充电过程中供电端和受电端无需直接接触而越来越受到欢迎。无线充电技术主要有四种方式：电场耦合方式、电磁感应方式、无线电波方式、磁共振方式，而电磁感应方式在无线充电中占据主导地位。
37.相关技术中，电磁感应方式通过发射线圈和接收线圈的磁场耦合来传输电能，将相关技术的发射线圈11’和相关技术的接收线圈12’设计成平面线圈，充电时，将相关技术的发射线圈11’和相关技术的接收线圈12’相互靠近。但是，参考图7所示，由于相关技术的发射线圈11’和相关技术的接收线圈12’之间具有3mm-5mm的轴向间隙，这样就导致相关技术的发射线圈11’发出的磁力线会从该间隙泄漏，从而导致相关技术的发射线圈11’和相关技术的接收线圈12’的耦合系数普遍较低，导致使用电磁感应方式进行无线充电的传输效率较低。
38.因此，本实用新型提供了一种无线充电装置，包括线圈组件和导磁组件，导磁组件包括至少一个导磁体，该导磁体包括径向导磁部和轴向导磁部，能够分别沿径向和轴向导磁，能够将线圈组件一端部的磁力线经径向导磁部导向轴向导磁部，再由轴向导磁部导向线圈组件的另一端部，使得线圈组件的磁力线趋于闭环，提高了线圈组件的磁感应强度，并进一步提高了线圈组件的耦合系数，提高了无线充电装置的无线充电效率。
39.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
40.图1是本实用新型实施例提供的无线充电装置的结构剖视图，示出了在线圈组件1的下端设置一个导磁体2的方案；图2是本实用新型另一实施例提供的无线充电装置的结构剖视图，示出了在线圈组件1的上端设置一个导磁体2的方案；图3是本实用新型另一实施例提供的无线充电装置的结构剖视图，示出了在线圈组件1的上下两端分别设置导磁体2的方案；图4是本实用新型实施例提供的无线充电装置的结构示意图，示出了在线圈组件1的上下两端分别设置导磁体2时的结构立体图；图5是本实用新型实施例提供的无线充电装置的结构分解图，示出了在线圈组件1的上下两端分别设置导磁体2时的发射线圈11和接收线圈12分解的示意图。
41.一方面，结合图1-3所示，本实施例提供了一种无线充电装置，无线充电装置包括：线圈组件1和至少一个导磁体2；至少一个导磁体2包括径向导磁部21和轴向导磁部22；径向
导磁部21位于线圈组件1沿轴向的一个端部；轴向导磁部22与径向导磁部21连接，且沿轴向向线圈组件1的另一端部延伸。
42.本实用新型的无线充电装置，包括线圈组件1和至少一个导磁体2，该导磁体2包括径向导磁部21和轴向导磁部22，能够分别沿径向和轴向导磁；径向导磁部21位于线圈组件1的一端部，轴向导磁部22由径向导磁部21向线圈组件1的另一端部延伸，从而能够将线圈组件1一端部的磁力线经径向导磁部21导向轴向导磁部22，再由轴向导磁部22导向线圈组件1的另一端部，使得线圈组件1的磁力线趋于闭环，提高了线圈组件1的磁感应强度，并进一步提高了线圈组件1的耦合系数，提高了无线充电装置的无线充电效率。
43.示例性地，导磁体2的数量，例如为一个、两个等。参考图1、2，均为导磁体2的数量为一个的方案，图3示出了导磁体2的数量为两个的方案。当导磁体2的数量为一个时，一个导磁体2设于线圈组件1的其中一个端部，当导磁体2的数量为两个时，两个导磁体2分别设于线圈组件1的两个端部。
44.在本文中提及的“若干个”、“至少一个”是指一个或者多个，“多个”、“至少两个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
45.结合图3-5所示，在一些实施例中，至少一个导磁体2包括第一导磁体23和第二导磁体24；第一导磁体23包括第一径向导磁部231和第一轴向导磁部232；第一径向导磁部231位于线圈组件1沿轴向的第一端部13，第一轴向导磁部232在线圈组件1内侧沿轴向向线圈组件1的第二端部14延伸；第二导磁体24包括第二径向导磁部241和第二轴向导磁部242；第二径向导磁部241位于第二端部14，第二轴向导磁部242在线圈组件1外侧沿轴向向第一端部13延伸。
46.本实施例的无线充电装置，在线圈组件1的两端部分别设置导磁体2，能够分别对线圈的两端进行磁力线疏导，两个轴向导磁部22分别位于线圈组件1的内侧和外侧，配合两个端部的径向导磁部21，使得线圈组件1的磁力线沿导磁体2传递时能够趋于闭合，线圈组件1的耦合系数接近1，线圈组件1的无线充电效率较高。
47.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
48.结合图1、3-5所示，在一些实施例中，第一径向导磁部231为圆盘形，第一轴向导磁部232为圆柱形，第一轴向导磁部232连接于第一径向导磁部231的轴心处。从而，第一径向导磁部231能够包括线圈组件1的第一端部13的磁力线沿周向均匀部分，进而沿第一轴向导磁部232穿过线圈组件1的轴心孔传递向线圈组件1的第二端部14。
49.结合图2、3-5所示，在一些实施例中，第二径向导磁部241为圆盘形，第二轴向导磁部242为圆筒形，第二轴向导磁部242连接于第二径向导磁部241的周向边缘。从而，第二径向导磁部241能够包括线圈组件1的第二端部14的磁力线沿周向均匀部分，进而沿第二轴向导磁部242沿线圈组件1外周面均匀的传递向线圈组件1的第一端部13。
50.在一些实施例中，至少一个导磁体2的材料包括：金属导磁材料、非金属导磁材料。
示例性地，金属导磁材料包括但不限于：铁、铁硅系合金、铁铝系合金、铁硅铝系合金、镍铁系合金、铁钴系合金等。非金属导磁材料包括但不限于：铁氧体材料、纳米磁性材料等。
51.在一些实施例中，线圈组件1包括同轴设置的发射线圈11和接收线圈12；发射线圈11和接收线圈12均为螺线管形。本实施例的螺线管形，是一种三维绕制线圈，能够将多匝线圈沿轴向螺旋排列，以增加线圈的匝数，提高发射线圈11和接收线圈12的电感。此外，螺线管形的发射线圈11和接收线圈12更利于同轴布置。
52.结合图3-5所示，在一些实施例中，发射线圈11套设于接收线圈12内；发射线圈11连接于第一导磁体23，接收线圈12连接于第二导磁体24。从而，本实施例的无线充电装置，发射线圈11在接收线圈12内部，发射线圈11通过第一导磁体23径向和轴向导磁，接收线圈12通过第二导磁体24径向和轴向导磁，磁力线趋于闭环，两个线圈的耦合系数接近1，无线充电的效率较高。
53.结合图4、5所示，在一些实施例中，第二轴向导磁部242设有沿径向贯通至接收线圈12的走线通道25。本实施例的无线充电装置中，第二轴向导磁部242在线圈组件1的外侧，将线圈组件1包裹住，为了内部线圈组件1的走线需求，第二轴向导磁部242上设计走线通道25，便于线圈组件1在第二端部14的外接线路。
54.在一些实施例中，发射线圈11还包括：第一电路板4；第一电路板4位于第一径向导磁部231背离发射线圈11的侧面；第一电路板4上设有发射电路，发射电路与发射线圈11电性连接。本实施例的无线充电装置，具有发射电路的第一电路板4被设置在第一径向导磁部231的背面，第一径向导磁部231相对于发射线圈11而言，起到导磁作用，相对于第一电路板4而言，能够起到有效的隔磁作用。第一电路板4上设有的发射电路，不易直接暴露在发射线圈11的磁场内，一方面会造成磁力线损耗，另一方面磁力线会在发射电路内形成涡流，造成无线充电装置发热，甚至烧坏第一电路板4。
55.在一些实施例中，接收线圈12还包括：第二电路板5；第二电路板5位于第二径向导磁部241背离接收线圈12的侧面；第二电路板5上设有接收电路，接收电路与接收线圈12电性连接。本实施例的无线充电装置，具有接收电路的第二电路板5被设置在第二径向导磁部241的背面，第二径向导磁部241相对于接收线圈12而言，起到导磁作用，相对于第二电路板5而言，能够起到有效的隔磁作用。第二电路板5上设有的接收电路，不易直接暴露在发射线圈11产生的磁场内，一方面会造成磁力线损耗，另一方面磁力线会在接收电路内形成涡流，造成无线充电装置发热，甚至烧坏第二电路板5。
56.需要指出的是，在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
57.另一方面，结合图6所示，本实施例提供了一种无线充电系统，无线充电系统包括本实用新型任一项实施例的无线充电装置、充电设备6和受电设备7。
58.本实施例的无线充电系统，采用本实用新型实施例的无线充电装置，具有本实用新型任一项实施例的无线充电装置的技术效果。
59.在一些可能的实现方式中，发射线圈11位于充电设备6内，接收线圈12位于受电设
备7内；充电设备6和受电设备7配合时，发射线圈11和接收线圈12同轴，第一导磁体23和第二导磁体24形成闭合磁通路。
60.在另一些可能的实现方式中，无线充电系统为口腔清洁系统，充电设备6为充电座，受电设备7为电动牙刷，受电设备7设有受电插槽71，充电座插入受电插槽71时，发射线圈11和接收线圈12同轴，第一导磁体23和第二导磁体24形成闭合磁通路，从而进行无线充电。
61.示例性地，本实施例的无线充电装置也适用于其他产品，如电动剃须刀、电动牙刷、服务点终端、可穿戴设备以及汽车、医疗和工业产品等。
62.需要指出的是，在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
63.在本说明书的描述中，参考术语“某些实施方式”、“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。
64.以上所述仅为本实用新型的实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。