无线充电线圈的制作方法

1.本实用新型涉及充电技术领域，特别涉及一种无线充电线圈。


背景技术：

2.智能电子设备的无线充电方式使消费者摆脱了“线”的束缚，随放随充的充电方式也更加便捷。通常，不同类型的电子设备的形状大小差异较大，导致电子设备用于无线充电的接收端线圈的尺寸差异也较大，所以，一台发射盘很难同时支持接收端线圈尺寸差异大的不同设备。目前，大多数厂商的做法就是简单地将多个充电设备进行叠加，比如，将手机充电器和手表充电器以“1+1”的方式简单地组合拼装在一起，存在体积较大、成本较高的问题。因此，开发一款可以兼容不同尺寸接收端线圈的发射端线圈是解决这一问题的有效且经济的方法。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的是提出一种无线充电线圈，旨在兼容对不同类型的电子设备的无线充电，克服现有充电器简单叠加拼装导致的体积较大和成本较高的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提出的无线充电线圈，包括：第一线圈；第二线圈，第二线圈与第一线圈层叠设置，且第一线圈和第二线圈至少外径尺寸不同。
5.可选地，第一线圈和第二线圈并联。
6.可选地，第一线圈和第二线圈串联。
7.可选地，第一线圈的内径在17
㎜
至23
㎜
之间，第一线圈的外径在53
㎜
至59
㎜
之间；第二线圈的内径在9
㎜
至15
㎜
之间，第二线圈的外径在27
㎜
至33
㎜
之间。
8.可选地，第一线圈的内径为20
㎜
，第一线圈的外径为56
㎜
；第二线圈的内径为12
㎜
，第二线圈的外径为30
㎜
。
9.可选地，第一线圈由第一导线卷绕而成，第二线圈由第二导线卷绕而成，且第一导线的一端和第二导线的一端焊接。
10.可选地，第一线圈和第二线圈由同一根导线卷绕而成。
11.可选地，第一线圈和第二线圈通过在两层fpcb上蚀刻铜箔制成。
12.可选地，无线充电线圈还包括：第三线圈，第三线圈与第一线圈以及第二线圈层叠设置，且第一线圈、第二线圈和第三线圈至少外径尺寸均不同。
13.可选地，无线充电线圈还包括：屏蔽片，第一线圈和第二线圈均设于屏蔽片上。
14.可选地，屏蔽片的材质为铁氧体或纳米晶。
15.本实用新型技术方案中，通过设置第一线圈和第二线圈至少外径尺寸不同，使得第一线圈和第二线圈的尺寸能够与不同电子设备的接收端线圈的尺寸适配，从而兼容对不同类型的电子设备的无线充电；同时，第一线圈和第二线圈由于叠设而结构紧凑，可一同安装在充电器壳体内，使得形成的充电器整体的尺寸小巧，而且方便制作，可节省生产成本，从而克服现有充电器简单叠加拼装导致的体积较大和成本较高的问题，并能提升用户的使
用体验。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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示出的结构获得其他的附图。
17.图1为本实用新型无线充电线圈一实施例的结构示意图；
18.图2为图1无线充电线圈的前视图；
19.图3为现有技术的15w接收端线圈的结构示意图；
20.图4为现有技术的智能手表接收端线圈的结构示意图；
21.图5为现有技术的a11发射端线圈的结构示意图；
22.图6为现有技术的mp
‑
a2发射端线圈的结构示意图；
23.图7为现有技术的mp
‑
a9发射端线圈的结构示意图；
24.图8为现有技术的mp
‑
a13发射端线圈的结构示意图；
25.图9为现有技术的5w
‑
1接收端线圈的结构示意图；
26.图10为现有技术的5w
‑
2接收端线圈的结构示意图；
27.图11为现有技术的8w接收端线圈的结构示意图；
28.图12为现有技术的12w接收端线圈的结构示意图；
29.图13为不同发射端线圈与15w接收端线圈的互感随中心偏移的变化示意图；
30.图14为本实施例无线充电线圈上侧4mm处的磁场分布示意图；
31.图15为mp
‑
a2线圈上侧4mm处的磁场分布示意图。
32.附图标号说明：
33.标号名称标号名称100无线充电线圈20第二线圈10第一线圈30屏蔽片
34.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
35.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
36.需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
37.另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一
个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
38.本实用新型提出一种无线充电线圈100。
39.在本实用新型实施例中，如图1至2所示，该无线充电线圈100，包括：第一线圈10；第二线圈20，第二线圈20与第一线圈10层叠设置，且第一线圈10和第二线圈20至少外径尺寸不同。
40.具体地，第一线圈10呈圆盘状，且第一线圈10因环绕形成有一个中空内心，因此第一线圈10具有同心设置的内环边缘和外环边缘，第二线圈20 叠设于第一线圈10上，二者可同心设置，同样地，第二线圈20呈圆盘状，且第二线圈20因环绕形成有一个中空内心，因此第二线圈20具有同心设置的内环边缘和外环边缘。其中，第一线圈10的外径与第二线圈20的外径的尺寸大小不同，而对于第一线圈10的内径以及第二线圈20的内径的尺寸大小，本实用新型不作具体限制，也即第一线圈10的内径与第二线圈20的内径的尺寸大小可以相同，也可以不同。
41.本实施例技术方案中，第一线圈10和第二线圈20分别适用于对不同类型的电子设备的接收端线圈发射电磁信号，以在接收端线圈形成电流，对电子设备进行充电，故第一线圈10的外径与第二线圈20的外径的具体尺寸大小需根据实际情况进行设置。比如，第一线圈10可用于对手机进行充电，第二线圈20可用于对智能手表进行充电，由于手机的接收端线圈的尺寸大于智能手表的接收端线圈的尺寸，因此，可以将第一线圈10的外径设置成大于第二线圈20的外径，以使第一线圈10的尺寸与手机的接收端线圈的尺寸适配，并使第二线圈20的尺寸与智能手表的接收端线圈的尺寸适配，如此，第一线圈10和第二线圈20组成的无线充电线圈100，既可适于对手机进行充电，也可同时适于对智能手表进行充电，从而兼容对不同类型的电子设备的充电。
42.同时，第一线圈10和第二线圈20由于叠设而结构紧凑，可一同安装在充电器壳体内，使得形成的充电器整体的尺寸小巧，而且方便制作，可节省生产成本，从而克服现有充电器简单叠加拼装导致的体积较大和成本较高的问题，并能提升用户的使用体验。
43.作为一种实施方式，第一线圈10和第二线圈20并联。
44.第一线圈10和第二线圈20作为发射端线圈的一部分，需要通入电流以产生磁场，而第一线圈10和第二线圈20接入电路的方式，可以是二者并联于电路中，如此，可通过电路分别控制第一线圈10和第二线圈20通入电流，在对不同电子设备充电时，选择第一线圈10和第二线圈20中的对应线圈通入电流，对该电子设备进行充电，能够节省电能，从而节省充电器能耗。
45.作为一种实施方式，第一线圈10和第二线圈20串联。
46.第一线圈10和第二线圈20作为发射端线圈的一部分，需要通入电流以产生磁场，而第一线圈10和第二线圈20接入电路的方式，可以是二者串联于电路中，如此，在无线充电架构中，第一线圈10和第二线圈20在实质上只是一个线圈，在接入电路时，只需一组谐振电容，不需要设置额外的线圈选择电路，不会增加电路的复杂度，与普通的单线圈方案成本差别不大，不会增加成本。
47.在本实用新型的一实施例中，第一线圈10的内径在17
㎜
至23
㎜
之间，第一线圈10
的外径在53
㎜
至59
㎜
之间；第二线圈20的内径在9
㎜
至15
㎜
之间，第二线圈20的外径在27
㎜
至33
㎜
之间。
48.请参阅图3和4，图3为15w接收端线圈，常用在手机中，图4为某品牌智能手表接收端线圈，两者尺寸差异大，用目前主流的发射端线圈(均包括屏蔽片以及设于屏蔽片上的发射线圈)比如a11(如图5所示)，mp
‑
a2 (如图6所示)，mp
‑
a9(如图7所示)或者mp
‑
a13(如图8所示)，不能同时兼容两者的无线充电。以qi协议主流发射端方案中的mp
‑
a2(如图6所示)方案为例，分析qi协议方案对手表无线充电的兼容性。结果表1所示：从表中可以看出，mp
‑
a2方案与智能手表线圈的耦合系数小，不兼容智能手表的无线充电。
49.请参阅表2和3，表2为本实施例的无线充电线圈100方案与不同的接收端线圈的耦合参数，表3为主流发射端线圈与不同功率接收端线圈的耦合参数。其中，不同功率接收端线圈(均包括屏蔽片以及设于屏蔽片上的接收线圈)包括5w
‑
1接收端线圈(如图9所示)、5w
‑
2接收端线圈(如图10所示)、 8w接收端线圈(如图11所示)、12w接收端线圈(如图12所示)、15w 接收端线圈(如图3所示)。从表2可以看出本实施例无线充电线圈100和智能手表接收端rx线圈的耦合参数与智能手表专用tx线圈和智能手表接收端rx线圈的耦合几乎完全一致，因此本实施例无线充电线圈100方案能够兼容智能手表的无线充电；对比表2和表3，针对qi协议中推荐的不同功率的接收端rx线圈，本实施例无线充电线圈100方案表现出了较好的兼容性。本实施例无线充电线圈100与不同功率的接收端rx线圈的耦合参数(包括自感和互感)满足目前主流发射端线圈和不同功率的接收端rx线圈的耦合参数，因此本实施例无线充电线圈100方案能够兼容目前主流发射端的无线充电设备。请参阅图13，图13示出的是不同发射端tx线圈方案与15w接收端rx 线圈的互感随中心偏移的变化情况(图中a表示本实施例无线充电线圈，b表示a11接收端线圈，c表示mp
‑
a2接收端线圈，d表示mp
‑
a9接收端线圈， e表示mp
‑
a13d接收端线圈)，从图中可以看出本实施例的无线充电线圈100 方案互感变化曲线的下降斜率高于mp
‑
a9和mp
‑
a13，并小于a11和mp
‑
a2，即本实施例的无线充电线圈100方案的充电自由度优于a11和mp
‑
a2，略差于mp
‑
a13和mp
‑
a9。
[0050][0051]
表1
[0052][0053]
表2
[0054][0055]
表3
[0056]
进一步地，第一线圈10的内径为20
㎜
，第一线圈10的外径为56
㎜
；第二线圈20的内径为12
㎜
，第二线圈20的外径为30
㎜
。
[0057]
本实施例中，第一线圈10的尺寸与手机的接收端线圈的尺寸适配，第二线圈20的尺寸与智能手表的接收端线圈的尺寸适配，于是，第一线圈10主要用于对手机进行充电，第二线圈20主要用于对智能手表进行充电，如此，第一线圈10和第二线圈20组成的无线充电线圈100，既可适于对手机进行充电，也可同时适于对智能手表进行充电，也即本实施例的充电器可兼容对手机和智能手表进行充电。请参阅图14和15，图14示出的是本实施例无线充电线圈100上侧4mm处的磁场分布情况，图15示出的是mp
‑
a2方案线圈上侧4mm处的磁场分布情况。从图中可以看出，mp
‑
a2方案中间强磁场区域范围大，因此对小尺寸的接收端线圈耦合弱；而本实施例无线充电线圈100方案的磁场分布更加集中，对大尺寸接收端线圈耦合较强，同时对小尺寸的接收端线圈也能保持较强的耦合。
[0058]
可选地，第一线圈10由第一导线卷绕而成，第二线圈20由第二导线卷绕而成，且第一导线的一端和第二导线的一端焊接。
[0059]
第一线圈10和第二线圈20串联时，第一线圈10和第二线圈20的制作方式，可以是第一线圈10和第二线圈20分别绕制后再焊接在一起。具体地，通过第一导线在平面内螺旋卷绕形成盘状结构，从而得到第一线圈10，通过第二导线在平面内螺旋卷绕形成盘状结构，从而得到第二线圈20，然后，第一导线和第一导向相互接近的一端焊接固定，第一导线的另一端以及第二导线的另一端分别形成输入端和输出端。
[0060]
可选地，第一线圈10和第二线圈20通过在两层fpcb上蚀刻铜箔制成。
[0061]
第一线圈10和第二线圈20串联时，第一线圈10和第二线圈20的制作方式，可以是第一线圈10和第二线圈20一次制作成型。具体地，通过两层柔性印刷电路板(flexible printed circuit board，fpcb)叠设，利用fpcb上的走线，通过对电路板上的铜箔进行刻蚀形成一匝一匝的线圈结构，可一次制作完整的无线充电线圈100。制作完成后，fpcb基板可以保留，对第一线圈10和第二线圈20起到支撑作用，也可以抽离。fpcb上蚀刻铜箔属于本领域的成熟工艺，此处不再赘述。
[0062]
作为一种实施方式，无线充电线圈100还包括：第三线圈，第三线圈与第一线圈10以及第二线圈20层叠设置，且第一线圈10、第二线圈20和第三线圈至少外径尺寸均不同。
[0063]
容易理解的是，基于上述发明构思，可以在第一线圈10和第二线圈20 叠设的基础上，再次叠加第三线圈或者更多的线圈，从而使得本实施例的无线充电线圈100能够兼容更多类型的电子设备的无线充电。也即是说，叠设的不同尺寸的发射端线圈的数量可以根据实际需要进行确定，本实用新型对此不作限制。
[0064]
在本实用新型的一实施例中，请参阅图1至2，无线充电线圈100还包括：屏蔽片30，
第一线圈10和第二线圈20均设于屏蔽片30上。
[0065]
为了防止外界信号对无线充电线圈100的电路造成电磁干扰，本实施例在第一线圈10和第二线圈20的底部设置有屏蔽片30，屏蔽片30可屏蔽外界的电磁信号，从而保证本实施例无线充电线圈100充电的稳定性和可靠性。
[0066]
进一步地，屏蔽片30的材质为铁氧体或纳米晶。
[0067]
其中，铁氧体是一种新型的非金属磁性材料，一般是指铁族的和其他一种或多种适当的金属元素的复合氧化物，属于半导体，它是作为磁性介质而被利用，适于用作屏蔽材料。而纳米晶材料是指由纳米级尺寸(1～10nm)的晶体所组成的材料，由于晶体极细，故晶界可占整个材料的50％或更多。以纳米晶软磁材料为基础制成的磁场屏蔽材料，有着高磁导率、轻薄且易加工等诸多优势。
[0068]
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。