专利名称：电子设备以及适用于这种电子设备中的基部和电子元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具备至少一基部和电子模块的电子设备，该基部包括软磁性层和至少一初级线圈，而电子模块包括至少一个电子元件和适于与初级线圈感应交互的至少一次级线圈。本发明还涉及适用于这种电子设备中的基部和电子元件。
背景技术：
在从W0/2008/012702 Al已知的这种电子设备中，基部包括软磁性层以改进在初级线圈与次级线圈之间的感应耦合。基部具备多个初级线圈。定位元件设于基部和电子模块上以将电子模块放置于基部上的预先限定的位置， 使得在初级线圈与次级线圈之间的感应耦合最佳。而且，定位元件将电子模块在基部上保持就位。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种电子设备，其中改进了在电子模块与基部之间的固定。这个目的由根据本发明的电子设备来实现，其中，初级线圈位于软磁性层的孔中，而电子模块还包括至少一个磁体，该磁体适于与软磁性层磁性地交互。因为初级线圈位于软磁性层的孔中，初级线圈和软磁性层能位于相同平面中，因此，在初级线圈与次级线圈之间的距离以及软磁性层与磁体之间的距离可相对较小。由于在初级线圈与次级线圈之间相对较小的距离，能得到良好的感应电能传输。由于在软磁性层与磁体之间相对较小的距离，能得到强磁性固定。该磁体可为永磁体或电磁体。根据本发明的电子设备的一实施例的特征在于，初级线圈和孔为圆形，其中孔的直径比初级线圈直径大至少10%且优选地大至少25%。由于直径差异，有效防止了在软磁性层中的涡电流。根据本发明的电子设备的另一实施例的特征在于，在软磁性层中的孔为通孔。这种通孔能容易地设于软磁性层中。基板能定位于软磁性层的背向电子模块的侧部上，其中初级线圈由基板支承。根据本发明的电子设备的又一实施例的特征在于，在软磁性层中的孔为盲孔。以此方式能得到更好磁性耦合。在此情况下，初级线圈的背侧优选地被屏蔽以防止盲孔中软磁性层的其余部分中的涡电流。盲孔也可部分地被填充适合于交变磁场的软磁性材料，如铁氧体或铁氧体聚合化合物(ferrite polymer compound, FPC)。根据本发明的电子设备的再一实施例的特征在于，软磁性层包括从孔延伸的至少一条狭缝。这种狭缝将防止在软磁性层中不想要的涡电流。当向软磁性层提供狭缝时，能减小在孔与初级线圈之间的直径差异。通过减小所述差异，软磁性层更多的表面积可用于将磁体附连于其上。根据本发明的电子设备的再一实施例的特征在于，软磁性层包括从孔径向延伸的多条狭缝。由于径向延伸的狭缝被布置成垂直于在无狭缝的情况下涡电流将流动的路径，因此获得润电流的最佳减小。根据本发明的电子设备的再一实施例的特征在于，软磁性层具备位于孔中的多个初级线圈，其中至少一条狭缝在相邻孔之间延伸。通过使每两个孔具有一条狭缝，能将软磁性层保持在一起以作为单片。当更多狭缝从一个孔延伸到多个相邻孔时，软磁性层将分成若干片。在此情况下，软磁性层能附连到基板上。根据本发明的电子设备的再一实施例的特征在于，初级线圈与次级线圈的尺寸大 约相同。由于初级线圈和次级线圈的尺寸大约相同，诸如直径相同，将得到在初级线圈与次级线圈之间的最佳耦合因子。根据本发明的电子设备的再一实施例的特征在于，电子模块包括至少一个永磁体。通过使用永磁体而不是电磁体，无需初级线圈的电力以抵靠基部来保持电子模块。而且，通过使用永磁体，容易地避免了在电力故障的情况下电子模块从基部掉落的风险。优选地，永磁体以规则间隔位于次级线圈周围，诸如，三个永磁体以三角形定位于次级线圈的周围，或四个永磁体以正方形定位于次级线圈周围以容易地将电子模块的次级线圈与基部的初级线圈中的一个对准。根据本发明的电子设备的再一实施例的特征在于，永磁体垂直于软磁性层被磁化。利用永磁体的磁场的这种方向，能用相对较小磁体得到良好的磁性固定。
参看附图更详细地解释本发明，在附图中
图IA至图IC为根据本发明的电子设备的第一实施例的顶视图和截面图。图2为根据本发明的电子设备的电子模块的侧视图。图3为根据本发明的电子设备的基部的第二实施例的顶视图。图4为根据本发明的电子设备的基部的第三实施例的顶视图。图5为根据本发明的电子模块的基部的第四实施例的顶视图。
具体实施例方式在附图中，相同部件利用相同附图标记来指示。图IA至图IC示出根据本发明的电子设备I的第一实施例。电子设备I包括基部2和电子模块3。基部2包括非导电且非磁性基板4，如印刷电路板(PCB)型基板；软磁性层5，其具备多个通孔6 ;以及多个初级线圈7。软磁性层5优选为0. 5-2_厚，而初级线圈6优选为0.2-2mm厚。每个初级线圈7位于孔6中且安装于基板4上。孔6排列成具有行和列的阵列。电子模块3包括次级线圈8和以正方形位于次级线圈8周围的四个永磁体9。次级线圈8和永磁体9安装于基板10上。孔6、初级线圈7和次级线圈8为圆形。初级线圈7和次级线圈8的半径r。几乎相同，而孔6的半径rh为半径r。的大约I. I至I. 25倍以防止不想要的涡电流。半径r。为大约10cm。各孔6之间的距离为大约lcm。软磁性层5优选地由导电材料制成，诸如铁磁材料，如铁或构造钢(ST7)。图2示出根据本发明的电子模块3的侧视图，其包括安装于基板10 —侧上的四个永磁体9和次级线圈8 ;和安装于基板10另一侧上的如发光二极管(LED) 12的电子兀件和电子构件11。电子构件11和LED12电连接到次级线圈8。电子模块3也可包括用于屏蔽环境以隔离磁场从而符合EMC要求的装置。在使用中，永磁体9垂直于基板10且垂直于软磁性层5被磁化。 当将电子模块3安装于基部2上时，永磁体9将由磁力吸引到软磁性层5处且抵靠基部2来保持电子模块3。由于永磁体9位于次级线圈8周围且软磁性层5位于次级线圈7周围，次级线圈8将相对于初级线圈7之一自动对准。初级线圈7连接到驱动器，驱动器能利用优选地在0.1 MHz -10 MHz范围内的交流场来驱动初级线圈7。驱动器可包括检测机构以感知次级线圈8是否存在于初级线圈7的相对处,从而以高功率致动此初级线圈7。图3示出根据本发明的电子模块的基部22的第二实施例的顶视图。基部22包括基板4、具备多个孔6的软磁性层25和多个初级线圈7。在成对的孔6之间延伸有狭缝26。狭缝26能通过机械加工(如通过铣削或锯削、使用光刻法蚀刻或者由激光器切割)而在软磁性层25中制成。提供狭缝26以在初级线圈7加电时防止出现涡电流。这种涡电流将限制到次级线圈8的能量转移效率且将在软磁性层25中生成热。通过使每两个孔6具有一条狭缝26，限制了狭缝26数量且狭缝26的数量将难以影响软磁性层25的机械强度。图4示出根据本发明的电子模块的基部32的第三实施例的顶视图。基部32包括基板4、具备多个孔6的软磁性层35和多个初级线圈7。在每个孔6与其相邻孔6之间延伸有狭缝26,狭缝26将软磁性层35分成若干片。软磁性层35的片安装于基板4上。由于靠近每个初级线圈7的更大量的狭缝，更好地防止了涡电流。图5示出根据本发明的电子模块的基部42的第四实施例的顶视图。基部42包括基板4、具备多个孔6的软磁性层45和多个初级线圈7。在每个孔6与其相邻孔6之间延伸有狭缝26，狭缝26将软磁性层45分成若干片。软磁性层35的片安装于基板4上。而且，大量相对较短的、径向延伸的狭缝46设于每个孔6的周围。由于狭缝46的原因，进一步减少了不想要的涡电流的出现。这些狭缝46对于永磁体9的功能几乎无影响，这是因为磁通量仍朝着软磁性层45的其余软磁性材料的方向流动。利用狭缝更好地防止了涡电流，在初级线圈7与孔6之间直径差异可更小。
也能在初级线圈7的中心提供软磁性材料，且可使电子模块3具备有位于中央的永磁体9。也能使用正方形线圈或其它形状线圈。在此情况下，孔优选地具有与初级线圈相同的形状。能使得基部2具备非磁性覆盖层来隐藏初级线圈以防止被看到。也能在每个孔中具有多于一个的初级线圈。也能使用多于或少于四个的磁体或使用环形磁体。也能由位于各初级线圈之间且位于初级线圈附近的多个小片的软磁性材料来制成软磁性层。也能使用电磁体而不是一个或多个永磁体，电磁体能由次级线圈加电。 作为LED 12的替代，电子模块3可包括能由次级线圈加电的任何其它类型的电子元件，如OLED或小摄像机、扬声器、传感器、电风扇、无线电设备、天线、IXD显示器等。
权利要求
1.ー种电子设备(I)，其具备至少一基部(2，22，32，42)和电子模块(3)，所述基部(2，22，32，42)包括软磁性层(5，25，35，45)和至少ー初级线圈(7)，而所述电子模块(3)包括至少ー个电子元件(11，12)和适于与所述初级线圈(7)感应交互的至少一次级线圈(8)，其特征在于，所述初级线圈(7)位于所述软磁性层(5，25，35，45)的孔(6)中，而所述电子模块(3)还包括至少ー个磁体(9)，所述磁体(9)适于与所述软磁性层(5，25，35，45)磁性地交互。
2.根据权利要求I所述的电子设备(I)，其特征在于，所述初级线圈(7)和所述孔(6)为圆形，其中所述孔(6)的直径比所述初级线圈(7)直径大至少10%且优选地大至少25%。
3.根据权利要求I或2所述的电子设备(I)，其特征在于，在所述软磁性层(5，25，35，45)中的所述孔(6)为通孔(6)。
4.根据权利要求I或2所述的设备(I)，其特征在于，在所述软磁性层(5，25，35，45)中的所述孔为盲孔。
5.根据前述权利要求中任ー项所述的电子设备(I)，其特征在于，所述软磁性层(5，25，35，45)包括从所述孔(6)延伸的至少一条狭缝(26)。
6.根据前述权利要求中任ー项所述的电子设备(I)，其特征在于，所述软磁性层(5，25，35，45)包括从所述孔(6)在径向延伸的多条狭缝。
7.根据前述权利要求中任ー项所述的电子设备(I)，其特征在于，所述软磁性层(5，25，35，45)具备位于孔(6)中的多个初级线圈(7)，其中所述至少一条狭缝在相邻孔(6)之间延伸。
8.根据前述权利要求中任一项所述的设备(I)，其特征在于，所述初级线圈(7)与所述次级线圈(8)的尺寸大约相同。
9.根据前述权利要求中任ー项所述的电子设备(I)，其特征在于，所述电子模块(3)包括至少ー个永磁体(9)。
10.根据权利要求9所述的电子设备(I)，其特征在于，所述电子模块(3)包括以规则间隔位于所述次级线圈(8)周围的至少三个永磁体(9)。
11.根据权利要求9或10所述的电子设备(I)，其特征在于，三个永磁体(9)以三角形位于所述次级线圈周围。
12.根据权利要求9或10所述的设备(I)，其特征在于，四个永磁体(9)以正方形位于所述次级线圈周围。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的设备(I)，其特征在于，所述永磁体(9)垂直于所述软磁性层(5，25, 35, 45)被磁化。
14.ー种基部(2，22，32，42)，其适用于根据前述权利要求中任一项所述的电子设备⑴。
15.ー种电子模块(3)，其适用于根据前述权利要求中任ー项所述的电子设备(I)中。
全文摘要
一种电子设备(1)，其具备至少一个基部(2,22,32,42)和电子模块(3)。该基部(2,22,32,42)包括软磁性层(5,25,35,45)和至少一初级线圈(7)。电子模块(3)包括至少一个电子元件和适于与初级线圈(7)感应交互的至少一次级线圈(8)。初级线圈(7)位于软磁性层(5,25,35,45)的孔(6)中。电子模块(3)还包括至少一个磁体(9)，磁体(9)适于与软磁性层(5,25,3545)磁性地交互。
文档编号H02J5/00GK102782975SQ201080040264
公开日2012年11月14日 申请日期2010年9月1日 优先权日2009年9月9日
发明者E.瓦芬-施密特, O.H.威廉森, P.J.布雷默 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司