CN107078556A - 用于无线功率传送的分段导电后盖 - Google Patents

用于无线功率传送的分段导电后盖 Download PDF

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Abstract

公开了一种用于无线功率传送的装置。该装置可以包括电子设备的壳体的一部分。壳体的该部分可以至少包括第一导电分段以及与第一导电分段间隔开的第二导电分段。导电材料的线圈可以相对于第一和第二导电分段而被布置。功率接收元件可以包括导电材料的线圈以及第一和第二导电分段中的任一者或两者。

Description

用于无线功率传送的分段导电后盖
技术领域
本公开一般性地涉及无线功率传送，并且特别涉及具有金属后盖的电子设备中的无线功率传送。
相关申请的交叉引用
依据35U.S.C.§119(e)，这一申请享有并要求2014年10月20日提交的美国临时申请No.62/065,888的申请日的权益，其内容出于所有目的以它的整体通过引用并入本文。这一申请还要求2015年6月30日提交的美国申请No.14/788,011的优先权，其内容出于所有目的以它的整体通过引用并入本文。
背景技术
无线功率传送在便携式电子设备(诸如移动电话、计算机平板等)中是一种越来越受欢迎的能力，因为这样的设备通常要求长的电池寿命和低的电池重量。不使用电线而向电子设备供电的能力为便携式电子设备的用户提供了便利的解决方案。例如，无线功率充电***例如可以允许用户对电子设备充电和/或供电而无需物理的电连接，因此减少了电子设备的操作所要求的组件数目并且简化了电子设备的使用。
无线功率传送允许制造商针对由于在消费者电子设备中具有有限功率源所导致的问题而开发创造性的解决方案。无线功率传送可以减少总成本(对于用户和制造商两者)，因为常规的充电硬件(诸如功率适配器和充电弦)可以被去除。在针对从移动手持设备到膝上型计算机的范围广泛的设备的工业设计和支持的方面，在构成无线功率发射器和/或无线功率接收器的组件(例如，磁线圈、充电板等)中具有不同大小和形状上存在灵活性。
发明内容
在本公开的一些方面，一种用于无线功率传送的装置可以包括电子设备的壳体的一部分，其至少具有第一导电分段和第二导电分段，第一和第二导电分段彼此间隔开。该装置可以包括相对于第一和第二导电分段被布置的导电材料的线圈、以及功率接收元件，该功率接收元件包括导电材料的线圈以及第一导电分段或第二导电分段中的至少一个。该功率接收元件可以被配置为耦合到外部生成的磁场来无线地接收功率。
在一些方面，导电材料的线圈可以基本上仅沿着第一和第二导电分段之间的间隔而被布置。在其他方面，导电材料的线圈可以被设置在第一和第二导电分段之间的间隔内。
在一些方面，导电材料的线圈可以电连接至第一导电分段或第二导电分段中的至少一个。
在一些方面，第一导电分段可以构成功率接收元件的至少部分匝。导电材料的线圈可以定义功率接收元件的一个或多个完整匝。第一导电分段可以与导电材料的线圈电连接。在一些方面，第二导电分段可以被第一导电分段包围。
在一些方面，该装置可以进一步包括第一导电分段与第二导电分段之间的电连接。
在一些方面，该装置可以进一步包括多个导电分段，它们包括第一和第二导电分段。该多个导电分段可以通过水平地、垂直地、或对角地延伸的多个缝隙而彼此间隔开。
在一些方面，第一和第二导电分段可以垂直地或水平地被布置。
在一些方面，该装置可以进一步包括被设置在导电材料的线圈的至少一部分与电子设备的电子组件之间的铁氧体材料。铁氧体材料可以相对于电子设备的电子组件被布置以相对于磁场而屏蔽电子组件，这些磁场包括在无线功率传送期间可能出现的外部生成的磁场。
在一些方面，功率接收元件可以进一步包括具有至少一个电容器的电容器网络。功率接收元件可以具有谐振频率，该谐振频率至少由电容器网络的电容、以及导电材料的线圈和第一或第二导电分段中的至少一个的电感所定义。
在一些方面，该装置可以进一步包括电连接至功率接收元件的电池。功率接收元件可以进一步被配置为对电池充电。
在本公开的一些方面，一种用于电子设备中的无线功率传送的装置可以包括多个导电分段，它们构成被配置为包封电子设备的电子组件的壳体的一部分。该多个导电分段可以通过多个缝隙而彼此分离。该装置可以包括相对于该多个导电分段而被布置的导电线圈、以及功率接收元件，该功率接收元件包括该导电线圈和该多个导电分段。功率接收元件可以被配置为耦合到外部生成的磁场来无线地接收功率。
在一些方面，涡流可以响应于外部生成的磁场而形成在多个导电分段中的至少一些导电分段中。导电线圈可以被配置为响应于由涡流生成的第一磁场而生成电流。
在一些方面，导电线圈相对于多个缝隙的布置可以使得导电线圈基本上仅穿过该多个缝隙。
在一些方面，该壳体的该部分可以包括顶部块、中间块、以及底部块。中间块可以包括多个导电分段和多个缝隙。
在一些方面，功率接收元件可以进一步包括多个导电分段中的与导电线圈串联电连接的第一导电分段。第一导电分段可以定义功率接收元件的至少一匝，并且导电线圈可以定义功率接收元件的另外的匝。
在一些方面，该装置可以进一步包括多个导电分段中的与第一导电分段电分离并且被第一导电分段包围的第二导电分段。
在一些方面，多个导电分段中的两个或更多可以串联电连接，并且可以包括功率接收元件的匝的至少一部分。
在一些方面，导电线圈可以跨多个导电分段中的一些导电分段平放。导电线圈可以跨多个缝隙中的一些缝隙而被设置。
在一些方面，多个导电分段中的一些导电分段之间的分离距离是变化的。
在本公开的一些方面，一种用于电子设备中的无线功率传送的方法可以包括：在包括电子设备的壳体的一部分的多个导电分段中磁性地引起涡流的流动。该方法可以包括：在相对于多个导电分段被布置的导电线圈中磁性地引起电流的流动，以及向电子设备中的电子电路提供多个导电分段中的至少一个中的涡流或者导电线圈中的电流中的任一者或两者。
在一些方面，该方法可以进一步包括：将多个导电分段中的涡流和导电线圈中的电流相加，以产生被提供给电子电路的组合电流。
在一些方面，在导电线圈中磁性地引起电流的流动可以包括：耦合到由于多个导电分段中的涡流的流动而出现的磁场。
在一些方面，该方法可以进一步包括：耦合到外部生成的磁场以在多个导电分段中引起涡流的流动。
在一些方面，该方法可以进一步包括：耦合到外部生成的磁场以在导电线圈中引起电流的流动。
在本公开的一些方面，一种用于电子设备中的无线功率传送的装置可以包括用于容纳电子设备的部件，其至少部分地由用于传导第一电流的多个第一部件形成。多个第一部件彼此间隔开。该装置可以进一步包括用于传导与第一电流不同的第二电流的第二部件、以及用于向电子设备中的电子电路提供第一电流或第二电流中的任一者或两者的部件。
在一些方面，该装置可以进一步包括用于组合第一电流和第二电流以形成被提供给电子电路的组合电流的部件。
以下详细描述和附图提供了本公开的性质和优点的更好理解。
附图说明
关于随后的讨论并且特别是关于附图，所强调的是所示出的详情表示用于说明性讨论目的的示例，并且是为了提供对本公开的原理和概念性方面的描述而被提出。就此而言，没有进行示出超过本公开的基本理解所需要的之外的实施方式细节的尝试。结合附图，随后的讨论使得依据本公开的实施例如何可以被实践对本领域的技术人员是明显的。在附图中：
图1是依据说明性实施例的无线功率传送***的功能框图。
图2是依据说明性实施例的无线功率传送***的功能框图。
图3是依据说明性实施例的包括功率发射或接收元件的图2的发射电路***或接收电路***的一部分的示意图。
图4A和4B描绘了用于电子设备的壳体的说明性示例。
图5A、5B和5C图示了依据本公开的用于电子设备的壳体的分段式后盖的示例。
图6A和6B示出了依据本公开的一些实施例的功率接收元件的示例。
图6C和6C1示出了图6B中所示出的功率接收元件的一些细节。
图6D图示了依据本公开的一些实施例的功率接收元件的操作。
图6E图示了磁屏蔽的示例。
图7A和7B图示了依据本公开的一些实施例的功率接收元件。
图7C图示了依据本公开的一些实施例的功率接收元件。
图8A和8B图示了依据本公开的一些实施例的垂直堆叠的功率接收元件的示例。
图9图示了依据本公开的一些实施例的水平配置的功率接收元件的示例。
图10图示了依据本公开的一些实施例的垂直堆叠的功率接收元件的示例。
图11A、11B和11C图示了示出依据本公开的另外方面的示例。
具体实施方式
在以下描述中，出于解释的目的，许多示例和具体细节被阐述以便提供对本公开的透彻理解。然而，对本领域的技术人员将明显的是，如权利要求中所表达的本公开可以单独地或与下面描述的其他特征组合地包括这些示例中的一些或全部特征，并且可以进一步包括本文描述的特征和概念的修改和等价物。
无线功率传送可以是指将与电场、磁场、电磁场或其他方式相关联的任何形式的能量从发射器传送至接收器而不使用物理的电导体(例如，功率可以通过自由空间被传送)。输出到无线场(例如，磁场或电磁场)中的功率可以由“功率接收元件”所接收、所捕获或所耦合以实现功率传送。
图1是依据说明性实施例的无线功率传送***100的功能框图。输入功率102可以从功率源(这一图中未示出)被提供至发射器104，以生成用于执行能量传送的无线(例如，磁或电磁)场105。接收器108可以耦合到无线场105，并且生成输出功率110以用于由耦合到输出功率110的设备(这一图中未示出)进行的存储或消耗。发射器104和接收器108可以以距离112被分离。发射器104可以包括用于向接收器108发射/耦合能量的功率发射元件114。接收器108可以包括用于接收或捕获/耦合从发射器104发射的能量的功率接收元件118。
在一个说明性实施例中，发射器104和接收器108可以根据相互谐振关系而被配置。当接收器108的谐振频率和发射器104的谐振频率基本上相同或非常接近时，发射器104与接收器108之间的传输损耗被减小。如此，可以在更大的距离上提供无线功率传送。谐振电感性耦合技术可以因此在各种距离上并且利用各种电感性功率发射和接收元件配置而允许改进的效率和功率传送。
在某些实施例中，如下面进一步描述的，无线场105可以对应于发射器104的“近场”。近场可以对应于如下区域，在该区域中存在由于功率发射元件114中的电流和电荷造成的强反应场，它们最少地将功率辐射远离功率发射元件114。近场可以对应于处于功率发射元件114的大约一个波长(或其分数)之内的区域。
在某些实施例中，高效能量传送可以通过以下而发生：将无线场105中的能量的大部分耦合至功率接收元件118，而不是将电磁波中的大多数能量传播至远场。
在某些实施方式中，发射器104可以输出时变磁(或电磁)场，其具有与功率发射元件114的谐振频率相对应的频率。当接收器108在无线场105之内时，时变磁(或电磁)场可以在功率接收元件118中引起电流。如上面所描述的，如果功率接收元件118被配置作为谐振电路以在功率发射元件114的频率处谐振，则能量可以高效地被传送。功率接收元件118中所引起的交流(AC)信号可以被整流以产生直流(DC)信号，其可以被提供以对负载充电或供电。
图2是依据另一说明性实施例的无线功率传送***200的功能框图。***200可以包括发射器204和接收器208。发射器204(本文中也称为功率发射单元PTU)可以包括发射电路***206，其可以包括振荡器222、驱动器电路224、前端电路226。振荡器222可以被配置为生成期望频率处的信号，期望频率可以响应于频率控制信号223来调整。振荡器222可以将振荡器信号提供至驱动器电路224。驱动器电路224可以被配置为基于输入电压信号(VD)225，而在例如功率发射元件214的谐振频率处驱动功率发射元件214。驱动器电路224可以是被配置为从振荡器222接收方波并输出正弦波的开关放大器。
前端电路226可以包括滤波器电路以滤除谐波或其他不想要的频率。前端电路226可以包括匹配电路以将发射器204的阻抗匹配于功率发射元件214。如下文将更详细解释的，前端电路226可以包括调谐电路以与功率发射元件214一起创建谐振电路。作为驱动功率发射元件214的结果，功率发射元件214可以生成无线场205来无线地输出足够用于对电池236充电或以其他方式向负载供电的水平的功率。
发射器204可以进一步包括可操作地耦合到发射电路***206的控制器240，其被配置为控制发射电路***206的一个或多个方面或者完成与管理功率传送相关的其他操作。控制器240可以是微控制器或处理器。控制器240可以被实施为专用集成电路(ASIC)。控制器240可以可操作地直接或间接连接到发射电路***206的每个组件。控制器240可以进一步被配置为从发射电路***206的组件中的每个组件接收信息，并且基于所接收的信息执行计算。控制器240可以被配置为针对组件中的每个组件生成可以调整该组件的操作的控制信号(例如，信号223)。如此，控制器240可以被配置为基于由它所执行的操作的结果来调整或管理功率传送。发射器204可以进一步包括被配置为存储数据的存储器(未示出)，该数据例如是诸如用于使得控制器240执行特定功能的指令，特定功能诸如与无线功率传送的管理相关的那些功能。
接收器208(本文中也称为功率接收单元PRU)可以包括接收电路***210，其可以包括前端电路232和整流器电路234。前端电路232可以包括匹配电路***以将接收电路***210的阻抗匹配于功率接收元件218。如下面将会解释的，前端电路232可以进一步包括调谐电路以与功率接收元件218一起创建谐振电路。如图2中所示出的，整流器电路234可以从AC功率输入来生成DC功率输出以对电池236充电。接收器208和发射器204可以另外在单独的通信信道219(例如，蓝牙、Zigbee、蜂窝等)上进行通信。接收器208和发射器204可以替换地经由使用无线场205的特性的带内信令进行通信。
接收器208可以被配置为确定由发射器204发射和由接收器208接收的功率的量是否适合用于对电池236充电。在某些实施例中，发射器204可以被配置为生成具有直接场耦合系数(k)的主导性无辐射场以用于提供能量传送。接收器208可以直接耦合到无线场205，并且可以生成输出功率以用于由耦合至输出或接收电路***210的电池(或负载)236进行的存储或消耗。
接收器208可以进一步包括控制器250，其类似于如上面所描述的发射控制器240而被配置以用于管理无线功率接收器208的一个或多个方面。接收器208可以进一步包括被配置为存储数据的存储器(未示出)，该数据例如是诸如用于使得控制器250执行特定功能的指令，特定功能诸如与无线功率传送的管理相关的那些功能。
如上面所讨论的，发射器204和接收器208可以被分离一段距离，并且可以根据相互谐振关系而被配置以最小化发射器204与接收器208之间的传输损耗。
图3是依据说明性实施例的图2的发射电路***206或接收电路***210的一部分的示意图。如图3中所图示的，发射或接收电路***350可以包括功率发射或接收元件352和调谐电路360。功率发射或接收元件352也可以被称为或被配置作为天线或“环形”天线。术语“天线”一般性地指代一种组件，其可以无线地输出或接收能量以用于耦合至另一“天线”。功率发射或接收元件352在本文中也可以被称为或被配置作为“磁性”天线、或感应线圈、谐振器、或谐振器的一部分。功率发射或接收元件352也可以称为被配置为无线地输出或接收功率的类型的线圈或谐振器。如本文所使用的，功率发射或接收元件352是被配置为无线地输出和/或接收功率的类型的“功率传送组件”的示例。功率发射或接收元件352可以包括空气芯或者物理芯，诸如铁氧体芯(这一图中未示出)。
当功率发射或接收元件352被配置作为具有调谐电路360的谐振电路或谐振器时，功率发射或接收元件352的谐振频率可以基于电感和电容。电感可以简单地是由形成功率发射或接收元件352的线圈或其他电感器所创建的电感。电容(例如，电容器)可以由调谐电路360提供以在所期望的谐振频率处创建谐振结构。作为非限制性示例，调谐电路360可以包括电容器354，并且电容器356可以被添加到发射和/或接收电路***350以创建谐振电路。
调谐电路360可以包括其他组件以与功率发射或接收元件352形成谐振电路。作为另一非限制性示例，调谐电路360可以包括并联放置在电路***350的两个端子之间的电容器(未示出)。更为其他的设计是可能的。在一些实施例中，前端电路226中的调谐电路可以具有与前端电路232中的调谐电路相同的设计(例如，360)。在其他实施例中，前端电路226可以使用不同于前端电路232中的调谐电路设计。
对于功率发射元件，信号358(具有基本上与功率发射或接收元件352的谐振频率相对应的频率)可以被输入至功率发射或接收元件352。对于功率接收元件，信号358(具有基本上与功率发射或接收元件352的谐振频率相对应的频率)可以从功率发射或接收元件352被输出。
电子设备越来越多地将金属后盖包含在电子设备的壳体/外壳的设计中。然而，金属后盖对于无线通信提出了挑战，因为金属可以吸收电磁(EM)辐射。为了适应被用于蜂窝通信和其他形式的无线通信(例如，WiFi、蓝牙等)的天线，金属后盖可以被分成多个块并且天线被定位在块之间的缝隙中。尽管存在金属后盖，这些缝隙也允许EM辐射的发射和接收。
图4A描绘了依据本公开的电子设备40的示意性表示。电子设备40可以是移动计算设备(例如，计算机平板、膝上机等)、移动通信设备(例如，蜂窝电话)、智能电话设备，等等。电子设备40可以包括电子元件42，其被容纳在用于容纳电子设备40的部件(壳体400)之内。壳体400可以包括前盖402和后盖404。
在一些实施例中，前盖402可以包括电子设备40的显示面板组件(例如，发光二极管阵列)。显示面板前盖402可以包括向电子组件42的连接以便驱动显示器，并且可以具有保护性外层，保护性外层可以使定义壳体400的包封体完整。在其他实施例中，电子设备40的显示面板可以与电子组件42合并，并且前盖402可以是被设置在显示面板顶上的一片玻璃或塑料或其他适当材料。
在一些实施例中，后盖404可以被配置作为壳或其他类似结构，其定义电子组件42可以被设置在其内的容积。依据本公开，后盖404可以包括适合的导电的材料。在一些实施例中，后盖404可以整个地是一种或多种导电材料。在其他实施例中，后盖404也可以包括非导电材料，诸如玻璃、塑料等。后盖404的更多细节将在下文被描述。
图4B描绘了依据其他实施例的壳体400’的示意性表示。壳体400’可以包括前盖402’、后盖404’、以及侧部连接器406’。前盖402’可以是如上面所描述的。后盖404’可以被配置作为盖板、面板、或其他这种类似结构。依据本公开，后盖404’可以包括导电的任何适合的材料，并且在一些实施例中可以包括非导电材料。侧部连接器406’可以被配置为通过将前盖402’和后盖404’连接或以其他方式接合在一起来完成壳体400’的包封体。在各种实施例中，侧部连接器406’可以是塑料的或金属的。
图5A-5C图示了依据本公开的后盖500的多个方面。将理解，后盖500和本文所描述的后盖的其他实施例的描述适用于图4A和4B所示出的说明性配置，并且适用于未示出的后盖的其他配置。
参考图5A，在一些实施例中，后盖500可以被划分为若干块：顶部块502、中间块504、以及底部块506。顶部块502可以通过适合的分离件52而与中间块504分离。类似地，分离件54可以将中间块504与底部块506分离。
在一些实施例中，分离件52、54可以是塑料条或其他非导电材料，以便容纳电子设备(例如，40，图4A)中的通信天线(未示出)。通信天线可以提供蜂窝通信、WiFi、全球定位***(GPS)、蓝牙，等等。蜂窝通信可以使用诸如长期演进(LTE)、宽带码分多址(WCDMA)、全球移动***(GSM)、码分多址(CDMA)等的标准。在一些实施例中，顶部块502和底部块506可以为非导电材料，例如以进一步容纳电子设备中的通信天线。在一些实施例中，顶部块502和底部块506中的任一者或两者可以被省略；例如，取决于通信天线的配置，因为不存在通信天线，等等。然而，以下描述将包括顶部块502组件和底部块506组件，同时理解它们在一些实施例中可能存在，并且在其他实施例中任一者或两者可能被省略。
依据本公开，后盖500的一部分可以被分段为若干分段。例如，图5B示出了在一些实施例中后盖500的中间块504可以是导电材料(例如，金属)。中间块504可以被划分为多个导电分段(“金属分段”)504a-504i。图5B示出了中间块504被划分成以3×3网格被布置的九个分段。在其他实施例中，中间块504可以被划分成更多或更少的分段，并且以不同于3×3网格的配置被布置。
导电分段504a-504i可以彼此间隔开。在一些实施例中，例如，缝隙512可以提供导电分段504a-504i之间的物理分离。在一些实施例中，缝隙512中的一些缝隙可以被填充有塑料或以其他方式的非导电材料，其可以将导电分段504a-504i保持在一起。
后盖500的中间块504可以按任意图案被划分。例如，图5B示出了，在一些实施例中，将导电分段504a-504i分离的缝隙512可以水平地和/或垂直地在直线方向上延伸；导电分段504a-504i是矩形的。在其他实施例中，例如，诸如图5C中所示出的，缝隙512’可以沿着对角线延伸。导电分段504a’-504i’可以是规则多边形(例如，五边形、六边形等)或者任意形状的多边形。尽管未示出，但是所理解的是，在更为其他的实施例中，缝隙可以被弯曲以定义具有弯曲侧边的导电分段。
讨论现在将转向对依据本公开的功率接收元件的描述。例如，图6A和6B示出了依据本公开的一些实施例的被配置有功率接收元件610(图6B)的后盖600的说明性示例。后盖600可以包括顶部块602、中间块604、以及底部块606。诸如图5A中所描述的，顶部块602可以通过适合的分离件62与中间块604分离。类似地，分离件64可以将中间块604与底部块606分离。
参考图6A，中间块604可以是导电的。中间块604可以被划分为多个用于传导电流的部件。例如，中间块604可以包括导电分段604a、604b。导电分段604a可以包括开口616，例如，以容纳相机的镜头。依据一些实施例，导电分段604a可以包围或以其他方式环绕导电分段604b。缝隙612可以将导电分段604a与导电分段604b分离。在一些实施例中，缝隙宽度W可以是2mm或3mm。在其他实施例中，缝隙宽度W可以是任何适合的宽度。导电分段604a可以包括间断(break)614。
参考图6B，功率接收元件610可以包括中间块604的导电分段604a、604b和用于传导电流的部件，例如设置在导电分段604a、604b之间的导电材料的线圈(“导电线圈”)622。在一些实施例中，导电线圈622可以包括柔性印刷电路板(PCB)上所形成(印刷，蚀刻等)的导电迹线。柔性PCB可以被放置在缝隙612中。在其他实施例中，导电线圈622可以包括被设置在缝隙612中的电线的线圈。
依据一些实施例，导电线圈622可以沿着将导电分段604a、604b分离的缝隙612而被布置。例如，在一些实施例中，导电线圈622可以被设置在由缝隙612定义的空间内。功率接收元件610可以包括如下的部件，该部件用于将导电分段604a和导电线圈622中所产生的电流提供至电子设备的电子组件(例如，42，图1)。在一些实施例中，例如，功率接收元件610可以连接到输出端子(馈电)624，输出端子624可以连接到电子设备的电子组件(例如，42，图1)并向其提供功率。
图6B中所标识的功率接收元件610的区域6C的附加细节参考图6C被示出。图6C中所示出的附加细节揭示了导电线圈622的一端可以具有通向输出端子之一624a的电连接626a。导电线圈622的另一端可以具有连接626b，其在导电分段604a中所形成的间断614的一侧通向导电分段604a。因为导电分段604a环绕导电分段604b，所以导电分段604a可以被视为与导电线圈622串联连接。因此，从输出端子624a开始，通过跟随导电线圈622两个匝或绕组到电连接626b可以勾画顺时针路径。该顺时针路径在导电分段604a中从电连接626b继续到电连接626c以用于另一匝，电连接626c具有在间断614的另一侧的输出端子624b。因此，导电线圈622可以定义功率接收元件610的两匝，并且导电分段604a可以定义在功率接收元件610中的另外一匝。
图6C1是沿着图6C中的视线A-A所取得的截面视图。在一些实施例中，导电线圈622可以被设置在由缝隙612定义的空间(通道)之内。如图6C1中所示出的，在一些实施例中，导电线圈622可以包括形成在柔性PCB中的迹线。在其他实施例(未示出)中，导电线圈622可以在缝隙612所定义的空间上方沿着缝隙612平放。
图6D图示了在无线功率传送向负载Rload提供功率期间的功率接收元件610。在操作中，因为导电线圈622不被导电分段604a、604b中的任何导电分段所覆盖，所以外部生成的磁场66可以直接耦合到导电线圈622。外部生成的磁场66的直接耦合可以在导电线圈622中引起电流的流动，其进而可以被用来向负载Rload提供功率。另外，导电分段604a中的涡流68的流动可以被产生并且提供给负载Rload。取决于外部生成的磁场66的方向，涡流68的方向可以是顺时针方向或逆时针方向，如图6D中所描绘的。因为导电分段604a与导电线圈622以串联方式连接，所以在导电分段604a中引起的涡流68可以添加至导电线圈622中的电流流动，由此向负载Rload提供组合的电流。
尽管未示出，但是可以提供整流电路(以及可能有用于滤波、转换等的其他接收电路***)来以适合的方式将时变电流流动转换为直流(DC)电平，以能够向电池充电或以其他方式向其他电路***供电。在一些实施例中，一个或多个调谐电容器(未示出)或者其他适合的调谐网络可以连接至导电线圈622以便定义谐振电路，其具有与外部生成的磁场的频率相匹配的谐振频率。
在无线功率传送期间，磁场可能出现在功率接收元件610中，例如，这归因于导电分段604a中可能引起的涡流(例如，68，图6D)的流动。这些磁场可能耦合到电子设备的电子组件(例如，42，图1)，其可能干扰电子组件的恰当操作。因此，如图6E中所描绘的，在一些实施例中，可以提供磁屏蔽632以相对于可能在无线功率传送期间出现的任何磁场来屏蔽电子组件。磁屏蔽632可以包括一层铁氧体；例如，铁氧体带或其他适合的铁氧体材料。磁屏蔽632可以在导电线圈622的顶上被层叠。特别地，磁屏蔽632可以被设置在后盖600的中间块604的内侧。磁屏蔽632可以被定位在导电线圈622与电子组件(未示出)之间，因此相对于在无线功率传送期间可能出现在导电线圈622附近的磁场来屏蔽电子组件。在另一方面，磁屏蔽632提供了用于磁通量以如下方式行进的路径，该方式可以增强该场与导电线圈622和/或导电分段604a的耦合。
图7A示出了依据一些实施例的后盖700。后盖700可以包括顶部块702、中间块704、以及底部块706。诸如图5A中所描述的，顶部块702可以通过适合的分离件72与中间块704分离。类似地，分离件74可以将中间块704与底部块706分离。中间块704可以是导电的并且被划分为导电分段704a-704i。导电分段704a-704i可以通过缝隙712彼此分离。
功率接收元件710可以包括导电分段704a-704i以及跨导电分段704a-704i中的一些导电分段而被设置的导电线圈722。例如，图7A示出了导电线圈722跨导电分段704a-704d和704f-704i平放。在一些实施例中，导电线圈722可以穿过缝隙712以替代沿着缝隙712平放(如例如在图6B中所描绘的)。导电线圈722可以位于中间块704的之下，被设置在电子设备(例如，40，图4A)的内部。
在一些实施例中，导电线圈722可以与导电分段704a-704i的表面间隔开大约0.1mm的距离。在其他实施例中，间隔距离可以是不同的。该间隔可以使用一层非导电材料而被提供。在一些实施例中，在被用于导电线圈722的材料周围形成的绝缘涂层可以用来提供该间隔。
如图7A中所示出的，导电线圈722可以具有两匝。在其他实施例中，导电线圈722可以具有不同的匝数。导电线圈722可以包括输出端子724。在一些实施例中，输出端子724可以连接到整流器电路(未示出)，以便向电子设备的电子组件(例如，42，图4A)提供DC电平。
在操作中，当功率接收单元710被暴露于外部生成的磁场(未示出)时，可以在导电分段704a-704i中引起涡流。图7B图示了可能在导电分段704a-704i中出现的涡流(由箭头表示)的示例。涡流的流动方向取决于外部生成的磁场的方向。缝隙712的缝隙宽度W可以变化以控制导电分段704a-704i中的涡流的形成。在图7B中所图示的示例中，例如，缝隙宽度W可以为0.5mm或1.0mm，但是在其他实施例中可以是不同的。在一些实施例中，缝隙宽度W对于所有的缝隙712可以是相同的。在其他实施例中，缝隙宽度W对于不同的缝隙712可以是不同的。
响应于导电分段704a-704i中的涡流的流动，磁场可能出现在导电分段704a-704i中。这些磁场进而可以在导电线圈722中引起电流的流动，其可以被整流并且经由输出端子724被提供至负载(未示出)。这可以被称为导电线圈722与外部生成的磁场的“间接”耦合。在一些实施例中，一个或多个调谐电容器(未示出)或者其他适合的调谐网络可以连接至导电线圈722以便定义谐振电路，其具有与外部生成的磁场的频率相匹配的谐振频率。
归因于涡流的流动而由导电分段704a-704i产生的磁场可以与外部生成的磁场耦合，以增加功率接收元件710与外部生成的磁场的源(未示出)之间的互耦。图7B图示了缝隙712之间的交点区域732，其中主导耦合可能发生。这是因为从交点周围的涡流(例如，741-744)所生成的磁场相长地被加起来。
图7C示出了依据一些实施例的功率接收元件710’。在一些实施例中，导电线圈722’可以具有较小的周长。更特别地，导电线圈722’可以更接近于缝隙712的交点区域732而被缠绕。交点区域732处的更强磁场可以在导电线圈722’中引起更大的电流流动。在一个方面，交点区域732处的更强磁场可能发生，是因为导电分段704a-704i中的涡流可以沿着更接近于缝隙712的区域而更加被集中。
尽管图7A和7C中未描绘，但是可以在后盖700的内侧提供磁屏蔽体(例如，632，图6E)。更特别地，磁屏蔽体可以被设置在导电线圈722(图7A)、722’(图7C)与电子组件之间，这些电子组件可能被暴露于能够在无线功率传送期间出现的磁场。在一些实施例中，磁屏蔽体可以覆盖后盖700的中间块704的整个内表面。
图8A示出了依据一些实施例的后盖800。后盖800可以包括顶部块802、中间块804、以及底部块806。诸如图5A中所描述的，顶部块802可以通过适合的分离件82与中间块804分离。类似地，分离件84可以将中间块804与底部块806分离。中间块804可以是导电的并且被划分为导电分段804a、804b。导电分段804a、804b可以通过缝隙812分离。开口816可以被提供在导电分段804a中以例如容纳相机镜头。
功率接收元件810可以包括导电分段804a、804b以及跨导电分段804a、804b被设置的导电线圈822。功率接收元件810表示垂直堆叠配置的示例。例如，图8A示出了两元件垂直堆叠的配置。
如图8A中所示出的，导电线圈822可以具有两匝。在其他实施例中，导电线圈822可以具有不同的匝数。在一些实施例中，导电线圈822可以与导电分段804a、804b的表面间隔开大约0.1mm的距离。在其他实施例中，间隔距离可以是不同的。
导电线圈822可以包括输出端子824。在一些实施例中，输出端子824可以连接到整流器电路(未示出)，以便向电子设备的电子组件(例如，42，图4A)提供DC电平。
在操作中，当功率接收单元810被暴露于外部生成的磁场(未示出)时，可以在导电分段804a、804b中引起涡流。缝隙812的宽度可以被增大或减小以控制导电分段804a、804b中的涡流的形成。
响应于涡流的流动，磁场可能出现在导电分段804a、804b中。这些磁场进而可以在导电线圈822中引起电流的流动(间接耦合到外部生成的磁场)，其可以被整流并且经由输出端子824被提供至负载(未示出)。在一些实施例中，一个或多个调谐电容器(未示出)或者其他适合的调谐网络可以连接至导电线圈822以便定义谐振电路，其具有与外部生成的磁场的频率相匹配的谐振频率。
尽管图8A中未描绘，但是可以在后盖800的内侧提供磁屏蔽体(例如，632，图6E)。更特别地，磁屏蔽体可以被设置在导电线圈822与电子组件之间，这些电子组件可能被暴露于能够在无线功率传送期间出现的磁场。
图8B示出了功率接收元件810’，其具有三元件垂直堆叠配置以替代图8A的两元件垂直堆叠配置。后盖800的中间块804可以包括通过缝隙812’分离的三个垂直布置的导电分段804a、804b、804c。功率接收元件810’可以包括导电分段804a-804c以及跨三个垂直布置的导电分段804a、804b、804c缠绕的导电线圈822’。这一实施例的操作类似于图8A中所描述的操作。
图9示出了依据一些实施例的后盖900。后盖900可以包括顶部块902、中间块904、以及底部块906。诸如图5A中所描述的，顶部块902可以通过适合的分离件92与中间块904分离。类似地，分离件94可以将中间块904与底部块906分离。中间块904可以是导电的并且被划分为导电分段904a、904b、904c。导电分段904a-904c可以通过缝隙912分离。开口916可以被提供在导电分段904b中以例如容纳相机镜头。
替代图8A和8B中所示出的垂直堆叠布置，图9示出了功率接收元件910，其具有导电分段904a-904c的水平配置以及水平布置的导电线圈922。导电线圈922可以具有跨导电分段904b的部分、以及沿着缝隙912平放的部分。在一些实施例中，一个或多个调谐电容器(未示出)或者其他适合的调谐网络可以连接到导电线圈922以便定义谐振电路，其具有与用于无线功率传送的外部生成的磁场的频率相匹配的谐振频率。
沿着缝隙912延伸的导电线圈922的垂直部分不被导电分段904a-904c中的任何导电分段所覆盖。因此，当存在外部生成的磁场(未示出)时，外部生成的磁场可以与导电线圈922的这些垂直部分直接耦合以在导电线圈922中引起电流的流动。
尽管图9中未描绘，但是可以在后盖900的内侧提供磁屏蔽体(例如，632，图6E)。更特别地，磁屏蔽体可以被设置在导电线圈922与电子组件之间，这些电子组件可能被暴露于能够在无线功率传送期间出现的磁场。
图10示出了依据一些实施例的后盖1000。后盖1000可以包括顶部块1002、中间块1004、以及底部块1006。诸如图5A中所描述的，顶部块1002可以通过适合的分离件12与中间块1004分离。类似地，分离件14可以将中间块1004与底部块1006分离。中间块1004可以是导电的并且被划分为导电分段1004a、1004b、1004c。导电分段1004a-1004c可以通过缝隙1012分离。开口1016可以被提供在导电分段1004b中以例如容纳相机镜头。
图10中所示出的功率接收元件1010是诸如图8A和8B中所描绘的垂直堆叠配置的另一示例。图10中的功率接收元件1010可以包括垂直堆叠的导电分段1004a-1004c以及导电线圈1022。导电线圈1022可以具有沿着缝隙1012平放的部分1022a、以及沿着导电分段1004a-1004c的外部周边延伸的部分1022b。
功率接收元件1010可以进一步包括连接器1032a、1032b，它们以串联方式将导电分段1004a-1004c连接在一起。例如，连接器1032a可以将导电分段1004a和1004b连接在一起，并且连接器1032b可以将导电分段1004b和1004c连接在一起。串联连接的分段1004a-1004c可以被视为定义功率接收元件1010中的匝的一半。在图10中所描绘的实施例中，对于功率接收元件1010中的总共2.5匝，导电线圈1022定义功率接收元件1010中的两匝。在一些实施例中，一个或多个调谐电容器(未示出)或者其他适合的调谐网络可以连接至导电线圈1022以便定义谐振电路，其具有与用于无线功率传送的外部生成的磁场的频率相匹配的谐振频率。
导电线圈1022不被导电分段1004a-1004c中的任何导电分段所覆盖。因此，当存在外部生成的磁场(未示出)时，外部生成的磁场可以与导电线圈1022直接耦合以在导电线圈1022中引起电流的流动。功率接收元件1010中的所引起的电流的路径包括导电线圈1022以及导电分段1004a、1004b和1004c。功率可以在功率接收元件1010中为方便的任何地方被分接(tap)。
尽管图10中未示出，但是可以在后盖1000的内侧提供磁屏蔽体(例如，632，图6E)。磁屏蔽体可以被设置在导电线圈1022与电子组件之间，这些电子组件可能被暴露于能够在无线功率传送期间出现的磁场。更特别地，磁屏蔽体可以被提供在导电线圈1022的沿着缝隙1012平放的部分1022a上。
图11A示出了依据一些实施例的后盖1100a。后盖1100a可以包括顶部块1102、中间块1104、以及底部块1106。中间块1104可以是导电的，并且类似于图7A中所示出的实施例，图11A示出了中间块1104可以划分为四个导电分段1104a、1104b、1104c、1104d。导电分段1104a-1104d可以通过缝隙1112分离。
功率接收元件1110可以包括导电分段1104a-1104d以及跨导电分段1104a-1104d被设置的导电线圈1122。导电线圈1122可以位于中间块1104之下，被设置在电子设备(例如，40，图4A)的内部。
在操作中，当功率接收单元1110被暴露于外部生成的磁场(未示出)时，可以在导电分段1104a-1104d中引起涡流。响应于涡流的流动，磁场可能由导电分段1104a-1104d产生。类似于图7B(间接耦合到外部生成的磁场)，这些磁场进而可以引起导电线圈1122中的电流的流动，其可以被整流并且被提供至负载(未示出)。在一些实施例中，一个或多个调谐电容器(未示出)或者其他适合的调谐网络可以连接到导电线圈1122以便定义谐振电路，其具有与外部生成的磁场的频率相匹配的谐振频率。
图11B描绘了图11A中所示出的实施例的变化。图11B示出了依据一些实施例的后盖1100b。后盖1100b可以包括顶部块1102、中间块1104’、以及底部块1106。中间块1104’可以是导电的，并且图11B示出了中间块1104’可以被划分为四个导电分段1104a’、1104b’、1104c’、1104d’。功率接收元件1110’可以包括导电分段1104a’-1104d’以及跨导电分段1104a’-1104d’被设置的导电线圈1122。导电线圈1122可以位于中间块1104之下，被设置在电子设备(例如，40，图4A)的内部。
导电分段1104a’-1104d’可以被整形以使得缝隙1112’可以在形状上变化。例如，图11B示出了一种实施例，其中开口区域1132’可以被定义在中间块1104’的中心部分中。开口区域1132’可以通过以下而增大互感：增大每个导电分段1104a’-1104d’中的交点周围的四个涡流的量值和更大的电流路径。在线圈位于开口区域1132’内的另一实施例中，除了上面针对图11A所解释的间接耦合之外，开口区域1132’还允许外部生成的磁场(未示出)与导电线圈1122直接耦合。开口区域1132’可以被覆盖有非导电材料(未示出)，例如，以保护下方的组件免于环境之害。
图11C描绘了图11A中所示出的实施例的又另一变化。图11C示出了依据一些实施例的后盖1100c。后盖1100c可以包括顶部块1102、中间块1104”、以及底部块1106。中间块1104”可以是导电的，并且图11C示出了中间块1104”可以被划分为四个导电分段1104a”、1104b”、1104c”、1104d”。功率接收元件1110”可以包括导电分段1104a”-1104d”以及跨导电分段1104a”-1104d”被设置的导电线圈1122。导电线圈1122可以位于中间块1104之下，被设置在电子设备(例如，40，图4A)的内部。
导电分段1104a”-1104d”可以被整形以使得缝隙1112”可以在形状上变化。例如，图11C示出了一种实施例，其中开口区域1132”可以被定义在中间块1104”的中心部分中。分段1134可以被提供在开口区域1132”中。在一些实施例中，分段1134可以是与导电分段1104a”-1104d”相同的导电材料。尽管分段1134可能阻止外部生成的磁场(未示出)与导电线圈1122的直接耦合，但是与导电分段1104a”-1104d”相同材料的分段1134可以向后盖1100c的设计提供美观的外观。
依据本公开，前述实施例提供了一种用于电子设备中的无线功率传送的方法。参考例如图7A，该方法可以包括：在包括电子设备的壳体(例如，400，图4A)的部分700的多个导电分段704a-704i中磁性地引起涡流的流动；在相对于多个导电分段704a-704i被布置的导电线圈722中磁性地引起电流的流动；以及经由输出724向电子设备中的电子电路提供多个导电分段中的至少一个中的涡流或者导电线圈中的电流中的任一者或两者。
依据本公开，前述实施例提供了一种用于在电子设备中提供无线功率传送的装置的方法。参考例如图7A，该方法可以包括：提供构成被配置为包封电子设备的电子组件的壳体(例如，400，图4A)的部分700的多个导电分段704a-704i，多个导电分段通过多个缝隙712彼此分离；提供相对于多个导电分段704a-704i被布置的导电线圈722；以及提供功率接收元件710，其包括导电线圈722和多个导电分段704a-704i，并且被配置为耦合到外部生成的磁场来无线地接收功率。
导电分段(例如，704a-704i，图7A)中的涡流的形成一般被考虑为非生产性的。然而，依据本公开，涡流可以按建设性的方式被使用，也就是生成磁场(例如，在缝隙712处，图7A)，这些磁场然后可以在导电线圈722中引起电流的流动(上文称为间接耦合)。
上面所描述的方法的各种操作可以由能够执行这些操作的任何适合的部件来执行，诸如各种(多个)硬件和/或软件组件、电路、和/或(多个)模块。一般而言，附图中所图示的任何操作可以由能够执行这些操作的对应功能部件来执行。
上面的描述说明了本公开的各种实施例以及特定实施例的多个方面可以如何被实施的示例。上面的示例不应被认为是仅有的实施例，并且被提出以说明由以下权利要求限定的特定实施例的灵活性和优点。基于上面的公开和以下权利要求，其他的布置、实施例、实施方式和等价物可以被采用，而不偏离由权利要求限定的本公开的范围。

Claims (30)

1.一种用于无线功率传送的装置，包括：
电子设备的壳体的一部分，所述壳体的所述部分至少包括第一导电分段和第二导电分段，所述第一导电分段和所述第二导电分段彼此间隔开；
导电材料的线圈，相对于所述第一导电分段和所述第二导电分段而被布置；以及
功率接收元件，包括导电材料的所述线圈以及所述第一导电分段或所述第二导电分段中的至少一个导电分段，所述功率接收元件被配置为耦合到外部生成的磁场来无线地接收功率。
2.根据权利要求1所述的装置，其中导电材料的所述线圈基本上仅沿着所述第一导电分段与所述第二导电分段之间的间隔而被布置。
3.根据权利要求1所述的装置，其中导电材料的所述线圈被设置在所述第一导电分段与所述第二导电分段之间的间隔内。
4.根据权利要求1所述的装置，其中导电材料的所述线圈电连接到所述第一导电分段或所述第二导电分段中的至少一个导电分段。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一导电分段构成所述功率接收元件的至少部分匝，并且导电材料的所述线圈定义所述功率接收元件的一个或多个完整匝，其中所述第一导电分段与导电材料的所述线圈电连接。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述第二导电分段被所述第一导电分段包围。
7.根据权利要求1所述的装置，进一步包括所述第一导电分段与所述第二导电分段之间的电连接。
8.根据权利要求1所述的装置，进一步包括多个导电分段，所述多个导电分段包括所述第一导电分段和所述第二导电分段，所述多个导电分段通过水平地、垂直地或对角地延伸的多个缝隙而彼此间隔开。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一导电分段和所述第二导电分段垂直地或水平地被布置。
10.根据权利要求1所述的装置，进一步包括被设置在导电材料的所述线圈的至少一部分与所述电子设备的电子组件之间的铁氧体材料。
11.根据权利要求10所述的装置，其中所述铁氧体材料相对于所述电子设备的所述电子组件被布置以相对于磁场而屏蔽所述电子组件，所述磁场包括在无线功率传送期间可能出现的外部生成的磁场。
12.根据权利要求1所述的装置，其中所述功率接收元件进一步包括具有至少一个电容器的电容器网络，所述功率接收元件具有谐振频率，所述谐振频率至少由导电材料的所述线圈以及所述第一导电分段或所述第二导电分段中的至少一个导电分段的电感、以及所述电容器网络的电容所定义。
13.根据权利要求1所述的装置，进一步包括电连接到所述功率接收元件的电池，所述功率接收元件进一步被配置为对所述电池充电。
14.一种用于电子设备中的无线功率传送的装置，包括：
多个导电分段，其构成被配置为包封所述电子设备的电子组件的壳体的一部分，所述多个导电分段通过多个缝隙彼此分离；
导电线圈，相对于所述多个导电分段被布置；以及
功率接收元件，包括所述导电线圈和所述多个导电分段，并且被配置为耦合到外部生成的磁场来无线地接收功率。
15.根据权利要求14所述的装置，其中涡流响应于所述外部生成的磁场而形成在所述多个导电分段中的至少一些导电分段中，其中所述导电线圈被配置为响应于由所述涡流生成的第一磁场而生成电流。
16.根据权利要求14所述的装置，其中所述导电线圈相对于所述多个缝隙的布置使得所述导电线圈基本上仅穿过所述多个缝隙。
17.根据权利要求14所述的装置，其中所述壳体的所述部分包括顶部块、中间块和底部块，其中所述中间块包括所述多个导电分段和所述多个缝隙。
18.根据权利要求14所述的装置，其中所述功率接收元件进一步包括所述多个导电分段中的第一导电分段，所述第一导电分段与所述导电线圈串联电连接，其中所述第一导电分段定义所述功率接收元件的至少一匝，并且所述导电线圈定义所述功率接收元件的另外的匝。
19.根据权利要求18所述的装置，进一步包括所述多个导电分段中的第二导电分段，所述第二导电分段与所述第一导电分段电分离并且由所述第一导电分段包围。
20.根据权利要求14所述的装置，其中所述多个导电分段中的两个或更多导电分段串联电连接，并且包括所述功率接收元件的匝的至少一部分。
21.根据权利要求14所述的装置，其中所述导电线圈跨所述多个导电分段中的一些导电分段平放。
22.根据权利要求21所述的装置，其中所述导电线圈跨所述多个缝隙中的一些缝隙而被设置。
23.根据权利要求14所述的装置，其中所述多个导电分段中的一些导电分段之间的分离距离是变化的。
24.一种用于电子设备中的无线功率传送的方法，包括：
在包括电子设备的壳体的一部分的多个导电分段中磁性地引起涡流的流动；
在相对于所述多个导电分段被布置的导电线圈中磁性地引起电流的流动；以及
向所述电子设备中的电子电路提供所述多个导电分段中的至少一个导电分段中的所述涡流或者所述导电线圈中的所述电流中的任一者或两者。
25.根据权利要求24所述的方法，进一步包括：将所述多个导电分段中的所述涡流和所述导电线圈中的所述电流相加，以产生被提供给所述电子电路的组合电流。
26.根据权利要求24所述的方法，其中在所述导电线圈中磁性地引起电流的流动包括：耦合到由于所述多个导电分段中的涡流的所述流动而出现的磁场。
27.根据权利要求24所述的方法，进一步包括：耦合到外部生成的磁场以在所述多个导电分段中引起涡流的所述流动。
28.根据权利要求24所述的方法，进一步包括：耦合到外部生成的磁场以在所述导电线圈中引起电流的所述流动。
29.一种用于电子设备中的无线功率传送的装置，包括：
用于容纳所述电子设备的部件，至少部分地由用于传导第一电流的多个第一部件形成，所述多个第一部件彼此间隔开；
用于传导与所述第一电流不同的第二电流的第二部件；以及
用于向所述电子设备中的电子电路提供所述第一电流或所述第二电流中的任一者或两者的部件。
30.根据权利要求29所述的装置，进一步包括：用于组合所述第一电流和所述第二电流以形成被提供给电子电路的组合电流的部件。
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