一种无线充电发射线圈及无线充电结构的制作方法

本实用新型涉及无线充电领域，特别是涉及一种无线充电发射线圈及无线充电结构。

背景技术：

无线充电技术(Wireless charging technology)源于无线电能传输技术，是通过电磁感应来实现电能的无线传输。对于无线充电技术而言，发射端和接收端的线圈位置对线圈的耦合性能有很大影响，即发射端线圈和接收端线圈的错位很大程度地影响充电效率。

随着无线充电市场的快速发展，对无线充电设备提出了更高的需求。而现有无线充电器大多采用单线圈作为发射端，此种结构充电时接收端线圈必须放置于发射端线圈中心位置才能充电，使得充电区域有限，发射端线圈利用率低，从而导致充电便捷性远远不足。

鉴于此，有必要设计一种新的无线充电发射线圈及无线充电结构用以解决上述技术问题。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种无线充电发射线圈及无线充电结构，解决了现有单线圈无线充电器具有充电区域有限，线圈利用率低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种无线充电发射线圈，所述无线充电发射线圈至少包括：以上下堆叠方式排布的至少三层线圈排布层，其中，

所述至少三层线圈排布层中第一线圈排布层包括：设置于同一平面的至少三个第一线圈，并且相邻所述第一线圈之间彼此相切；

第二线圈排布层包括：设置于第一线圈排布层和第三线圈排布层之间的至少一个第二线圈；

第三线圈排布层包括：设置于同一平面的至少三个第三线圈，并且相邻所述第三线圈之间彼此相切；

其中，彼此相切的三个所述第一线圈的圆心及彼此相切的三个所述第三线圈的圆心分别构成一等边三角形，并且两等边三角形的中心在堆叠方向上重合，同时与一所述第二线圈的圆心在堆叠方向重合，以减小所述无线充电发射线圈的充电盲区。

可选地，三层线圈排布层的任一层中还包括：与其线圈设置于同一平面的至少一个第四线圈，所述第四线圈设置于其线圈外侧，并且相邻线圈之间彼此相切；其余两层线圈排布层的任一层中还包括：与其线圈设置于同一平面的至少一个第五线圈，所述第五线圈设置于其线圈外侧，并且相邻线圈之间彼此相切；其中，所述第五线圈设置于另两层线圈排布层叠置后产生的充电盲区中。

可选地，所述第一线圈排布层还包括：与所述第一线圈设置于同一平面的至少一个第四线圈，所述第四线圈设置于所述第一线圈的外侧，并且相邻线圈之间彼此相切；所述第二线圈排布层还包括：与所述第二线圈设置于同一平面的至少一个第五线圈，所述第五线圈设置于所述第二线圈的外侧，并且相邻线圈之间彼此相切；所述第三线圈排布层还包括：与所述第三线圈设置于同一平面的至少一个第六线圈，所述第六线圈设置于所述第三线圈的外侧，并且相邻线圈之间彼此相切；其中，所述第六线圈设置于所述第一线圈排布层和所述第二线圈排布层叠置后产生的充电盲区中。

可选地，所述第一线圈排布层包括：设置于同一平面、并且呈四列排布的三个第一线圈及三个第四线圈，其中，第一列中包括两个所述第一线圈，第二列中包括一个所述第一线圈，第三列中包括两个所述第四线圈，第四列中包括一个所述第四线圈，并且相邻线圈之间彼此相切；

所述第二线圈排布层包括：设置于同一平面、并且呈三列排布的一个第二线圈及三个第五线圈，其中，第一列中包括一个所述第二线圈，第二列中包括两个所述第五线圈，第三列中包括一个所述第五线圈，并且相邻线圈之间彼此相切；

所述第三线圈排布层包括：设置于同一平面、并且呈四列排布的三个第三线圈及三个第六线圈，其中，第一列中包括一个所述第三线圈，第二列中包括两个所述第三线圈，第三列中包括一个所述第六线圈，第四列中包括两个所述第六线圈，并且相邻线圈之间彼此相切。

可选地，所述无线充电发射线圈中任一线圈的叠置面积与线圈总面积的比值为0.47～0.71。

可选地，任一线圈排布层均还包括：基板、及基板定位孔，其中，所述基板定位孔设于所述基板两侧边缘处、并且贯通所述基板的上表面和下表面，所述线圈形成于所述基板中、并且与所述基板定位孔之间具有预设间距。

可选地，任一线圈排布层的厚度均为0.31mm～0.41mm，所述无线充电发射线圈的总厚度为1mm～1.16mm。

本实用新型还提供了一种无线充电结构，所述无线充电结构包括：

底座；

安装于所述底座上表面的磁屏蔽层；

安装于所述磁屏蔽层上表面、如上所述的无线充电发射线圈；

安装于所述底座下表面的PCBA板；

其中，所述无线充电发射线圈中各线圈的线头与所述PCBA板上的焊盘电连接。

可选地，所述底座包括底座本体、定位柱及安装柱，所述定位柱设于所述底座本体上表面的两侧边缘处，所述安装柱设于所述底座本体的下表面；

所述磁屏蔽层上设有贯通其上表面和下表面的磁屏蔽定位孔，所述磁屏蔽层通过磁屏蔽定位孔和定位柱适配安装于所述底座本体的上表面；

所述无线充电发射线圈中任一线圈排布层均包括基板、基板定位孔及线圈，其中，所述基板定位孔设于所述基板两侧边缘处、并且贯通所述基板的上表面和下表面，所述线圈形成于所述基板中、并且与所述基板定位孔之间具有预设间距，所述无线充电发射线圈通过基板定位孔和定位柱适配安装于所述磁屏蔽层的上表面；

所述PCBA板上设有贯通其上表面和下表面的安装孔，所述PCBA板通过安装孔和安装柱适配安装于所述底座本体的下表面。

可选地，所述PCBA板上设有与所述焊盘电连接的连接器，所述无线充电发射线圈中各线圈的线头通过连接器与所述焊盘电连接。

如上所述，本实用新型的一种无线充电发射线圈及无线充电结构，具有以下有益效果：本实用新型通过对第一线圈排布层、第二线圈排布层和第三线圈排布层中各线圈的位置设计，使得充电盲区最小化，充电区域最大化，避免了无线充电时因发射端线圈和接收端线圈错位而造成的充电效率下降、无法充电的问题，不仅提高了充电效率，而且还提高了无线充电设备的位置自由度。本实用新型所述无线充电结构可适用于不同的便携电子设备，具有通用性强、充电效率高等优点。

附图说明

图1显示为实施例一所述一种无线充电发射线圈的叠置示意图。

图2显示为图1所述无线充电发射线圈中各线圈排布层的线圈排布示意图。

图3显示为实施例一所述另一种无线充电发射线圈的叠置示意图。

图4显示为图3所述无线充电发射线圈中各线圈排布层的线圈排布示意图。

图5显示为实施例一所述另一种无线充电发射线圈的叠置示意图。

图6显示为图5所述无线充电发射线圈中各线圈排布层的线圈排布示意图。

图7显示为实施例一所述无线充电发射线圈的结构示意图。

图8显示为实施例二所述无线充电结构的示意图。

图9显示为实施例二所述PCBA板上电路结构的电路框图。

元件标号说明

1 无线充电结构

10 无线充电发射线圈

100 第一线圈排布层

101 第一线圈

102 第四线圈

103 基板

104 基板定位孔

200 第二线圈排布层

201 第二线圈

202 第五线圈

203 基板

204 基板定位孔

300 第三线圈排布层

301 第三线圈

302 第六线圈

303 基板

304 基板定位孔

20 底座

21 底座本体

22 定位柱

30 磁屏蔽层

31 磁屏蔽定位孔

40 PCBA板

41 安装孔

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图9。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

实施例一

如图1和图2所示，本实施例提供一种无线充电发射线圈，所述无线充电发射线圈10至少包括：以上下堆叠方式排布的至少三层线圈排布层，其中，

所述至少三层线圈排布层中第一线圈排布层100包括：设置于同一平面的至少三个第一线圈101，并且相邻所述第一线圈101之间彼此相切；

第二线圈排布层200包括：设置于第一线圈排布层100和第三线圈排布层300之间的至少一个第二线圈201；

第三线圈排布层300包括：设置于同一平面的至少三个第三线圈301，并且相邻所述第三线圈301之间彼此相切；

其中，彼此相切的三个所述第一线圈101的圆心及彼此相切的三个所述第三线圈301的圆心分别构成一等边三角形，并且两等边三角形的中心在堆叠方向上重合，同时与一所述第二线圈201的圆心在堆叠方向重合，以减小所述无线充电发射线圈的充电盲区，实现充电盲区最小化，充电区域最大化。

需要注意的是，在本实施例中，各线圈排布层中的线圈均为圆形线圈，并且各圆形线圈的直径相同。为了减小所述无线充电发射线圈的充电盲区，本实施例中所述第一线圈排布层100中彼此相切的三个所述第一线圈101与所述第三线圈排布层300中彼此相切的三个所述第三线圈301相对设置(如三个所述第一线圈101呈两列排布，其中第一列中包括两个所述第一线圈，第二列中包括一个所述第一线圈；三个所述第三线圈呈两列排布，其中第一列中包括一个所述第三线圈，第二列中包括两个所述第三线圈)。

作为一示例，三层线圈排布层的任一层中还包括：与其线圈设置于同一平面的至少一个第四线圈，所述第四线圈设置于其线圈外侧，并且相邻线圈之间彼此相切；其余两层线圈排布层的任一层中还包括：与其线圈设置于同一平面的至少一个第五线圈，所述第五线圈设置于其线圈外侧，并且相邻线圈之间彼此相切；其中，所述第五线圈设置于另两层线圈排布层叠置后产生的充电盲区中。具体的，所述第四线圈设置于所述第一线圈排布层100中，所述第五线圈设置于所述第二线圈排布层200中；或所述第四线圈设置于所述第一线圈排布层100中，所述第五线圈设置于所述第三线圈排布层300中；或所述第四线圈设置于所述第二线圈排布层200中，所述第五线圈设置于所述第三线圈排布层300中；其中，所述第四线圈可以沿行方向排布，也可以沿列方向排布，或者同时沿行方向和列方向排布；所述第五线圈可以沿行方向排布，也可以沿列方向排布，或者同时沿行方向和列方向排布。可选地，如图3和图4所示，所述第四线圈102设置于所述第一线圈排布层100中，并且沿行方向排布；所述第五线圈202设置于所述第二线圈排布层200中，并且沿行方向排布。

作为另一示例，所述第一线圈排布层100还包括：与所述第一线圈101设置于同一平面的至少一个第四线圈102，所述第四线圈102设置于所述第一线圈101的外侧，并且相邻线圈之间彼此相切；所述第二线圈排布层200还包括：与所述第二线圈201设置于同一平面的至少一个第五线圈202，所述第五线圈202设置于所述第二线圈201的外侧，并且相邻线圈之间彼此相切；所述第三线圈排布层300还包括：与所述第三线圈301设置于同一平面的至少一个第六线圈302，所述第六线圈302设置于所述第三线圈301的外侧，并且相邻线圈之间彼此相切；其中，所述第六线圈302设置于所述第一线圈排布层100和所述第二线圈排布层200叠置后产生的充电盲区中。具体的，所述第四线圈102可以沿行方向排布，也可以沿列方向排布，或者同时沿行方向和列方向排布；所述第五线圈202可以沿行方向排布，也可以沿列方向排布，或者同时沿行方向和列方向排布；所述第六线圈302可以沿行方向排布，也可以沿列方向排布，或者同时沿行方向和列方向排布。

可选地，在本实施例中，如图5和图6所示，所述第一线圈排布层100包括：设置于同一平面、并且呈四列排布的三个第一线圈101及三个第四线圈102，其中，第一列中包括两个所述第一线圈101，第二列中包括一个所述第一线圈101，第三列中包括两个所述第四线圈102，第四列中包括一个所述第四线圈102，并且相邻线圈之间彼此相切；

所述第二线圈排布层200包括：设置于同一平面、并且呈三列排布的一个第二线圈201及三个第五线圈202，其中，第一列中包括一个所述第二线圈201，第二列中包括两个所述第五线圈202，第三列中包括一个所述第五线圈202，并且相邻线圈之间彼此相切；

所述第三线圈排布层300包括：设置于同一平面、并且呈四列排布的三个第三线圈301及三个第六线圈302，其中，第一列中包括一个所述第三线圈301，第二列中包括两个所述第三线圈301，第三列中包括一个所述第六线圈302，第四列中包括两个所述第六线圈302，并且相邻线圈之间彼此相切.

作为示例，所述无线充电发射线圈中任一线圈的叠置面积与线圈总面积的比值为0.47～0.71，以避免叠置面积过大降低充电效率，同时避免了叠置面积过小容易产生充电盲区。

作为示例，如图7所示，任一线圈排布层均还包括：基板103/203/303、及基板定位孔104/204/304，其中，所述基板定位孔设于所述基板两侧边缘处、并且贯通所述基板的上表面和下表面，所述线圈形成于所述基板中、并且与所述基板定位孔之间具有预设间距；本实施例利用所述基板对所述线圈进行定位，以便于对同层或不同层线圈进行排布，同时配合所述基板定位孔，以便于对多层线圈排布层进行组装，制作成无线充电结构。具体的，任一所述线圈排布层均是通过FPC工艺制作。需要注意的是，所述预设间距的设置只要保证所述线圈与所述基板定位孔之间不接触即可，本实施例并不对具体预设间距的数值进行限定。

具体的，任一线圈排布层的厚度均为0.31mm～0.41mm，所述无线充电发射线圈的总厚度为1mm～1.16mm。

实施例二

如图8所示，本实施例提供一种无线充电结构，所述无线充电结构1包括：

底座20；

安装于所述底座20上表面的磁屏蔽层30，用于对所述无线充电发射线圈和所述PCBA板进行电磁屏蔽；

安装于所述磁屏蔽层30上表面、如实施例一所述的无线充电发射线圈10，与待充电设备中的接收线圈配合使用，以对所述待充电设备进行无线充电；

安装于所述底座20下表面的PCBA板40，用于根据所述待充电设备的位置，从所述无线充电发射线圈中选择相应线圈作为工作线圈，以通过所述工作线圈对所述待充电设备进行无线充电，同时对无线充电过程进行控制；

其中，所述无线充电发射线圈10中各线圈的线头(图中未示出)与所述PCBA板40上的焊盘(图中未示出)电连接。

作为示例，如图8所示，所述底座包括底座本体21、定位柱22及安装柱(图中未示出)，所述定位柱22设于所述底座本体21上表面的两侧边缘处，所述安装柱设于所述底座本体21的下表面；

所述磁屏蔽层30上设有贯通其上表面和下表面的磁屏蔽定位孔31，所述磁屏蔽层30通过磁屏蔽定位孔31和定位柱22适配安装于所述底座本体21的上表面；

所述无线充电发射线圈10中任一线圈排布层均包括基板103/203/303、基板定位孔104/204/304及线圈，其中，所述基板定位孔设于所述基板两侧边缘处、并且贯通所述基板的上表面和下表面，所述线圈形成于所述基板中、并且与所述基板定位孔之间具有预设间距，所述无线充电发射线圈通过基板定位孔和定位柱适配安装于所述磁屏蔽层的上表面；

所述PCBA板40上设有贯通其上表面和下表面的安装孔41，所述PCBA板40通过安装孔41和安装柱适配安装于所述底座本体21的下表面。

作为示例，所述底座20、所述磁屏蔽层30、所述无线充电发射线圈10中的所述第一线圈排布层100、所述第二线圈排布层200、所述第三线圈排布层300之间均是通过胶层实现固定的，其中，所述胶层为双面胶层；如先于所述底座本体21上表面贴覆双面胶层，然后通过定位柱22和磁屏蔽定位孔31将所述磁屏蔽层30安装于所述底座本体21的上表面。所述底座20与所述PCBA板40之间则是通过螺丝固定，其中，所述安装柱上设有与所述螺丝适配的螺纹。可选地，所述定位柱和所述安装柱可以为同一结构，即将所述安装柱贯通所述底座本体，并同时向上和向下延伸设置即可。

作为示例，所述PCBA板40上设有与所述焊盘电连接的连接器(图中未示出)，所述无线充电发射线圈10中各线圈的线头通过连接器与所述焊盘电连接。

作为示例，如图9所示，所述PCBA板40上的电路结构包括：

直流电源输入电路，连接于外部电源，用于向所述无线充电结构输出直流电，以为所述无线充电结构供电；

无线充电控制电路，连接于所述直流电源输入电路，用于根据解调电路反馈的充电信息及线圈选择器反馈的工作线圈信息，控制所述直流电源输入电路向所述无线充电发射线圈中的工作线圈供电；并根据电流监测电路、电压监测电路或温度监测电路反馈的过流保护信号、过压保护信号或过温保护信号，关断所述无线充电结构的充电操作，以实现过流、过压或过温保护；

线圈选择器，连接于所述无线充电控制电路和所述无线充电发射线圈之间，用于检测待充电设备的位置，并根据所述待充电设备的位置信息从所述无线充电发射线圈中选择相应线圈作为工作线圈，同时向所述无线充电控制电路反馈工作线圈信息；

谐振电路，连接于所述无线充电控制电路和所述无线充电发射线圈之间，用于将直流电转换为交流电，以便于使所述无线充电发射线圈产生交变磁场，通过该交变磁场进行磁场耦合以激发待充电设备内部的接收端线圈，从而实现待充电设备的无线充电；

解调电路，连接于所述无线充电控制电路和所述无线充电发射线圈之间，用于与待充电设备进行通讯，以获取待充电设备的充电信息，并向所述无线充电控制电路反馈充电信息；

电流监测电路，连接于所述无线充电控制电路和所述无线充电发射线圈之间，用于实现监测所述无线充电发射线圈中工作线圈的工作电流，并在所述工作电流大于预设电流时，判断此时为电流异常状态，并向所述无线充电控制电路反馈过流保护信号；

电压监测电路，连接于所述无线充电控制电路和所述无线充电发射线圈之间，用于实时监测所述无线充电发射线圈中工作线圈的工作电压，并在所述工作电压大于预设电压时，判断此时为电压异常状态，并向所述无线充电控制电路反馈过压保护信号；以及

温度监测电路，连接于所述无线充电控制电路和所述无线充电发射线圈之间，用于实时监测所述无线充电发射线圈中工作线圈的温度，并在监测温度高于预设温度时，判断此时为温度异常状态，并向所述无线充电控制电路反馈过温保护信号。

具体的，如图9所示，所述PCBA板40上的电路结构还包括：连接于所述无线充电控制电路的LED控制电路，用于根据所述无线充电结构的工作状态，控制LED灯的亮灭，以显示所述无线充电结构的工作状态。

具体的，如图9所示，所述PCBA板40上的电路结构还包括：连接于所述直流电源输入电路和所述无线充电发射线圈之间的电压保护电路，用于对所述无线充电发射线圈进行电压保护。

具体的，如图9所示，所述PCBA板40上的电路结构还包括：连接于所述无线充电控制电路的I2C通讯接口电路，用于与外部设备连接，以查阅所述无线充电结构的工作状态和工作参数。

综上所述，本实用新型的一种无线充电发射线圈及无线充电结构，具有以下有益效果：本实用新型通过对第一线圈排布层、第二线圈排布层和第三线圈排布层中各线圈的位置设计，使得充电盲区最小化，充电区域最大化，避免了无线充电时因发射端线圈和接收端线圈错位而造成的充电效率下降、无法充电的问题，不仅提高了充电效率，而且还提高了无线充电设备的位置自由度。本实用新型可适用于不同的便携电子设备，具有通用性强、充电效率高等优点。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。