CN108292855A - 金属背盖中经耦合的谐振器 - Google Patents

金属背盖中经耦合的谐振器 Download PDF

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Abstract

公开了电子设备，电子设备具有电子组件以及被配置为容纳电子组件的金属壳体。功率接收元件可以靠近金属壳体的边缘被设置在金属壳体上。当金属壳体暴露于外部生成的磁场时，功率接收元件可以与从金属壳体的边缘发出的磁场耦合，以从外部生成的磁场无线地接收功率。

Description

金属背盖中经耦合的谐振器
技术领域
本公开涉及无线功率传递，并且具体涉及具有金属背盖的电子设备中的无线功率传递。
背景技术
无线功率传递在诸如移动电话、计算机平板电脑等的便携式电子设备中变得越来越受到欢迎。这样的设备通常需要长电池寿命和低电池重量。无需使用导线为电子设备供电的能力对于便携式电子设备的用户来说是有吸引力的解决方案。由于消费者电子设备中的电源选择有限，所以无线功率传递为制造商提供了解决问题的选择。
无线功率传递能力可以改进用户的充电体验。例如，在多个设备充电情况下，因为可以消除诸如电源适配器和充电弦杆等的常规的充电硬件，(对于用户和制造商)无线功率传递可以降低总体成本。在工业设计方面，在发射器和/或接收器上具有不同线圈尺寸和形状、并且支持从移动手持设备到计算机膝上型电脑的各种设备具有灵活性。
针对便携式电子设备的设计可以包括金属外壳或壳体，以容纳显示屏以及包括电子器件的电子装置。金属材料是其美学品质和结构支撑的设计选择。但是，金属会阻碍电磁辐射，从而影响无线通信。因此，包括金属背盖的外壳设计可以包括穿过金属背盖的金属部分形成的开口，或者并入非金属部分。同样，金属壳体可以降低无线功率传递的效率。解决方案可以包括在背盖中制作附加的切口或减少背盖中的金属的量，但这会影响电子设备的结构和美学品质。
发明内容
根据本公开的一些方面，电子设备可以包括电子组件以及被配置为容纳电子组件的金属壳体。功率接收元件可以被设置在金属壳体的边缘附近的金属壳体上。当金属壳体暴露于外部生成的磁场时，功率接收元件可以被配置为与从金属壳体的边缘发出的磁场耦合，以从外部生成的磁场产生无线地接收的功率。
在一些方面，电子设备可以包括整流器电路，整流器电路电连接到功率接收元件并且被配置为对在功率接收元件中感生的电压进行整流，以生成无线地接收的功率。
在一些方面，功率接收元件可以被设置在金属壳体的边缘的一侧上。金属壳体的边缘可以位于金属壳体的顶部、底部或侧面处。
在一些方面，功率接收元件可以环绕金属壳体的周边。电子设备还可以包括显示侧以及在显示侧上的透明盖。功率接收元件可以设置在透明盖附近。
在一些方面，金属壳体可以包括在金属壳体的周边处的切口。金属壳体的边缘的至少一部分可以位于切口处。电子设备可以进一步包括一个或多个天线，一个或多个天线被配置用于无线通信并且通过金属壳体的切口被暴露。
在一些方面，电子设备可以进一步包括被配置为磁耦合到功率接收元件的附加功率接收元件。在一些方面，功率接收元件可以比附加功率接收元件更靠近金属壳体的周边。在一些方面，功率接收元件的一部分可以跨越金属壳体的边缘。
根据本公开的一些方面，用于无线功率传输的方法可以包括：在被配置为容纳电子设备中感生涡电流，响应于在金属壳体中感生的涡电流，使用沿金属壳体的周边布置的功率接收元件，磁耦合到金属壳体的周边处发生的磁场。可以从功率接收元件中感生的电压生成用于电子设备的无线地接收的功率。
在一些方面，方法可以进一步包括磁耦合到从金属壳体的周边处的边缘发出的磁场的磁通线。
在一些方面，金属壳体的周边可以位于金属壳体的顶部、底部或侧面处。
在一些方面，方法可以进一步包括磁耦合到在金属壳体的圆周周边处发出的磁场。
在一些方面，方法还可以包括使用附加的功率接收元件，磁耦合到从功率接收元件发出的磁场。方法可以进一步包括对附加功率接收元件进行调谐，以使得谐振频率基本上等于用于感生涡电流的外部生成的磁场的频率。
在一些方面，方法可以进一步包括使用外部生成的磁场照射金属壳体，以在金属壳体中感生涡电流。
在一些方面，方法还可以包括将功率接收元件的谐振频率设置为基本上等于外部生成的磁场的频率。
在一些方面，方法可以进一步包括以与外部生成的磁场的频率基本上相等的频率来操作功率接收元件。
在一些方面，方法可以进一步包括对功率接收元件中感应的电压进行整流，以生成无线地接收的功率。
根据本公开的一些方面，电子设备可包括用于容纳包括电子设备的组件的部件、用于磁耦合到外部生成的磁场来无线地接收功率的部件、用于磁耦合的部件可以被布置在用于容纳的部件的边缘附近。电子设备还可以包括用于从用于磁耦合的装置产生无线地接收的功率的装置。
以下详细描述和附图提供对本公开的本质和优点的更好理解。
附图说明
关于下面的讨论、特别是附图，需要强调的是，所示的细节表示用于示例性讨论目的的示例，并且提供了对本公开的原理和概念方面的描述。为此，除了对本公开的基本理解所需要的之外，没有尝试示出实现细节。结合附图进行的讨论使得本领域技术人员更加明白如何实践根据本公开的实施例。附图中相同或相似的元件可以由相同的附图标记标识。在附图中：
图1是根据示例性实施例的无线功率传输***的功能框图。
图2是根据示例性实施例的无线功率传输***的功能框图。
图3是根据示例性实施例的图2中包括功率发射或接收元件的发射电路或接收电路的一部分的示意图。
图4、图4A、图4B和图4C图示了根据本公开的一些实施例的电子设备的涡电流形成和其他方面的示例。
图5A和图5B图示了根据本公开的功率接收元件的不同(备选)布置。
图6和图6A图示了根据本公开的一些实施例的用于功率接收元件和电子设备的其他方面的一个放置示例。
图7、图7A、图7B、图7C和图7D图示了根据本公开的一些实施例的功率接收元件和电子设备的其他方面的一个示例。
图8A、图8B和图8C图示了根据本公开的一些实施例的功率接收元件和电子设备的其他方面的一个示例。
图9、图9A和图9B图示了根据本公开的一些实施例的功率接收元件和电子设备的其他方面的一个示例。
图10A、图10B和图10C图示了根据本公开的一些实施例的功率接收元件和电子设备的其他方面的一个示例。
具体实施方式
无线功率传递可以指代在不使用物理电导体的情况下，将与电场、磁场、电磁场或其他方面相关的任何形式的能量从发射器传递到接收器(例如，可以通过自由空间传递功率)。输出到无线场(例如，磁场或电磁场)的功率可以被“功率接收元件”接收、捕获或耦合来实现功率传递。
图1是根据示例性实施例的无线功率传递***100的功能框图。可以从电源(该图中未示出)将输入功率102提供给发射器104，以生成用于执行能量传递的无线(例如，磁或电磁)场105。接收器108可以被耦合到无线场105并且生成输出功率110，以供耦合到输出功率110的设备(在该图中未示出)存储或消耗。发射器104和接收器108可以分开距离112。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。
在一个示例性实施例中，发射器104和接收器108可以根据相互谐振关系来进行配置。当接收器108的谐振频率和发射器104的谐振频率基本相同或非常接近时，发射器104和接收器108之间的传递损耗减小。如此，可以在更大的距离上提供无线功率传递。谐振电感耦合技术因此可以允许在各种距离并使用各种感应功率发射和接收元件配置来提高效率和功率传递。
在某些实施例中，无线场105可以对应于发射器104的“近场”。近场可以对应于其中存在由功率发射元件114中的电流和电荷产生的最小化地将功率从功率发射元件114辐射出去的强反应场区域。近场可对应于功率发射元件114的大约一个波长(或其一部分)内的区域。
在某些实施例中，有效的能量传递可以通过将无线场105中的大部分能量耦合到功率接收元件118而不是将电磁波中的大部分能量传播到远场来发生。
在某些实现中，发射器104可以输出具有对应于功率发射元件114的谐振频率相对应的频率的时变磁场(或电磁)场105。当接收器108在无线场105内时，时变磁场(或电磁)场可以在功率接收元件118中感生电流。如上所述，如果功率接收元件118被配置为以在功率发射元件114的频率处谐振的谐振电路，则能量可以是高效传输的。在功率接收元件118中感生的交流(AC)信号可被整流，以产生可提供来对负载充电或为负载供电的直流(DC)信号。
图2是根据另一示例性实施例的无线功率传输***200的功能框图。***200可以包括发射器204和接收器208。发射器204(在本文中也称为功率传输单元PTU)可以包括发射电路206，发射电路206可以包括振荡器222、驱动器电路224和前端电路226。振荡器222可以被配置为在期望的频率处生成振荡器信号，可以响应于频率控制信号223而对期望的频率进行调整。振荡器222可以向驱动器电路224提供振荡器信号。驱动器电路224可以被配置为基于输入电压信号(VD)225在例如功率发射元件214的谐振频率处来驱动功率发射元件214。驱动器电路224可以是被配置为从振荡器222接收方波并且输出正弦波的开关放大器。
前端电路226可以包括被配置为滤除谐波或其他不需要的频率的滤波器电路。前端电路226可以包括被配置为将发射器204的阻抗匹配到功率发射元件214的阻抗的匹配电路。如将在下面更详细地解释的，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，以在足以对电池236充电或以其他方式为负载供电的电平无线地输出功率。
发射器204可以进一步包括控制器240，控制器240可操作地耦合到发射电路206并被配置为控制发射电路206的一个或多个方面，或者实现与管理功率传输相关的其他操作。控制器240可以是微控制器或处理器。控制器240可以被实现为专用集成电路(ASIC)。控制器240可以可操作地直接或间接地连接到发射电路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的每个组件接收信息并且基于所接收的信息来执行计算。控制器240可以被配置为针对每个组件生成可以调节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其执行的操作的结果来调节或管理功率传输。发射器204可以进一步包括被配置为存储数据(例如，用于使得控制器240执行特定功能(例如，与无线功率传输的管理有关的功能)的指令)的存储器(未示出)。
接收器208(在本文中也称为功率接收单元PRU)可以包括接收电路210，接收电路210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，匹配电路被配置为将接收电路210的阻抗匹配到功率接收元件218的阻抗。如下面将解释的，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创建谐振电路。如图2所示，整流器电路234可以从AC功率输入生成DC功率输出，以对电池236充电。接收器208和发射器204可以另外地在单独的通信信道219(例如，蓝牙、Zigbee、蜂窝等)上通信。接收器208和发射器204可以备选地使用无线场205的特性、经由带内信令进行通信。
接收器208可以被配置为确定由发射器204发射并且由接收器208接收的功率的量是否适合于对电池236充电。在某些实施例中，发射器204可以被配置为生成主要非辐射场，其具有用于提供能量传输的直接场耦合系数(k)。。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用于由耦合到输出或接收电路210的电池(或负载)236存储或消耗。
接收器208还可以包括控制器250，其与如以上针对管理无线功率接收器的一个或多个方面所描述的发射控制器240类似地配置。接收器208还可以包括存储器(未示出)，存储器被配置为存储数据(例如，用于使得控制器250执行特定功能(例如，与管理无线功率传输有关的功能)的指令)。
如上所述，发射器204和接收器208可以分开一段距离并且可以根据相互谐振关系来进行配置，以最小化发射器与接收器之间的传输损耗。
图3是根据示例性实施例的图2的发射电路206或接收电路210的一部分的示意图。如图3所示，发射或接收电路350可以包括功率发射或接收元件352以及调谐电路360。功率发射或接收元件352也可以被称为或被配置为天线或“回路”天线。术语“天线”通常是指可以无线地输出或接收用于耦合到另一天线的能量的部件。功率发射或接收元件352在本文中也可被称为或被配置为“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也可以被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“功率传输部件”的示例。功率发射或接收元件352可以包括空气芯或诸如铁氧体芯的物理芯(在该图中未示出)。
当功率发射或接收元件352被配置为具有调谐电路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的线圈和/或其他电感器创建的电感。电容(例如，电容器)可以由调谐电路360提供以在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和电容器356，其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)。可以是其他设计。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中的设计的调谐电路设计。
对于功率发射元件，具有基本上与功率发射或接收元件352的谐振频率对应的频率的信号358可以是功率发射或接收元件352的输入。对于功率接收元件，具有基本上与功率发射或接收元件352的谐振频率对应的频率的信号358可以是来自功率发射或接收元件352的输出。尽管本文所公开的方面可以整体涉及谐振无线功率传输，但是本领域普通技术人员将理解，本文所公开的方面可以用于无线功率传输的非谐振实现。
图4和图4A示出了根据本公开的被配置为无线地接收功率的电子设备40(例如，图1的接收器108)。电子设备40的背侧46可以包括用于容纳包括电子设备的组件的部件。在一些实施例中，例如，电子设备40可以包括金属壳体(金属背盖)42，其被配置为容纳电子设备40的电子组件(电子器件)44。电子组件44可以包括处理器、存储器、通信电子器件、触敏显示器、电池等。电子设备40的显示器侧48可以包括透明盖(未示出)。
在一些实施例中，金属壳体42的背侧46可具有出于美学原因而设计的非常少的开口或狭槽。例如，图4示出了金属壳体42，金属壳体42具有用于相机透镜的开口42a，但是在其他方面是未破损的表面。在一些实施例中，金属壳体42的设计可以不包括任何开口(例如，图5A、图5B)；例如为了在电子设备40的背侧46上呈现更加洁净的外观。
根据本公开，电子设备40可以包括用于磁耦合到外部生成的磁场的部件。在一些实施例中，例如，电子设备40可以包括设置在金属壳体42的内侧上的功率接收元件400。图4A示出了沿图4中的视图线A-A的截面视图。在一些实施例中，功率接收元件400可以设置在金属壳体42的周边处。如图4A中可见，功率接收元件400的一部分可以在金属壳体42的周边处沿边缘402设置。
参考图4B和图4C，在操作中，如图4B所描绘的，当金属壳体被照射或以其他方式暴露于外部生成的磁场(例如，图1的时变磁场105)时，外部生成的磁场可在金属壳体42中感生涡电流。本领域普通技术人员将理解，涡电流将倾向于分布在金属壳体42内，使得电流密度在表面附近最大并且随着金属壳体42中更大的深度而减小。该行为被称为趋肤效应。涡电流大部分在金属壳体42的“表皮”内流动、在外表面和称为“趋肤深度”的水平之间流动。趋肤深度被定义为表面以下、电流密度减少表面处的电流密度的1/e的深度。趋肤深度根据金属壳体42的材料而变化。趋肤深度也随着外部生成的磁场的频率(激发频率)而变化，并且特别地趋肤深度与频率成反比。例如，与涡电流可以更深地形成到金属壳体42中的较低频率(例如，150KHz)相比，以兆赫频率(例如，6.78MHz)形成涡电流可以被限制为更接近金属壳体42的表面。在6.78MHz时，趋肤深度可以很小，使得涡电流基本上仅在金属壳体42的表面上流动。
如果趋肤深度足够深地进入金属壳体42中，则涡电流又可以感生从金属壳体42的内表面发出的磁场。如图4C所描绘的，例如，磁通量(磁力线)FA可以从金属壳体42的边缘402发出，并且诸如FB、FC的磁通量可以从金属壳体42远离边缘402的区域发出。
功率接收元件400可以磁耦合到磁通量FA、FB、FC。作为耦合的结果，可以在功率接收元件400中感生电压。电子器件44(图4A)可以包括用于产生无线地接收的功率的部件。在一些实施例中，例如，电路44a可以连接到功率接收元件400，以将所感生的电压进行整流来产生无线地接收的功率，然后可以将功率用于为电子设备40中的其他电子器件44供电。电路44a可以是整流器电路。在一些实施例中，电路44a可以包括调谐电路(例如，图3的360)，被配置为将功率接收元件400的谐振频率调谐到外部生成的磁场的频率(例如，图1的时变磁场105)。因此，尽管金属壳体42不具有允许功率接收元件400直接耦合到外部生成的磁场的开口，但功率接收元件400仍然可以通过由金属壳体42感生的磁场Hcase(FA、FB、FC)从外部磁场无线地接收功率。进一步注意到，当在功率接收单元400与外部生成的磁场的源(例如，图2的功率发射单元204)之间发生谐振时，即使具有低耦合系数k(例如，k可以是0.1或更小)，功率也可以被有效地传输。
金属壳体42的边缘402处的涡电流的流动很大程度上与趋肤深度无关，因为大部分涡电流在其中流动的金属壳体42的表皮在边缘402处暴露。相反，在远离边缘402的金属壳体42的内表面处涡电流的流动非常易受趋肤效应的影响，并且根据诸如厚度、材料和激发频率等因素可能比周边小得多。因此，从边缘402发出的磁通量FA可以大于从金属壳体42远离边缘402的区域发出的磁通量FB、FC。例如，不论激励频率(例如，外部生成的磁场的激励频率)是150KHz还是6.78MHz，涡电流均可以在边缘402处形成，因为表皮在边缘402处暴露。另一方面，由于小的趋肤深度磁通量FB、FC在6.78MHz下可能不显著，导致在金属壳体42远离边缘402的区域中很少涡电流或没有涡电流，而磁通量FB、FC在150KHz其中趋肤深度更大的情况下可能更显著。
与较弱的磁通量FB、FC相比，金属壳体42的边缘402处的较强的磁通量FA可以在功率接收元件400中感生更多的电压。根据本公开，如图4和图4A所示，功率接收元件400的至少一部分可以靠近金属壳体42的边缘402设置，为了耦合到磁通量FA(从而增加功率接收元件400和金属壳体42之间的互感)，并因此增加可以从外部生成的磁场无线地接收的功率的量。
图4示出了设置在金属壳体42的上(顶部)周边处的功率接收元件400。在各种实施例中，功率接收元件400可以设置在沿金属壳体42的周边的其他位置。例如，图5A示出了在一些实施例中设置在金属壳体52的底部周边处的功率接收元件500a。金属壳体52示出了不具有穿过金属壳体的背侧形成的开口的金属壳体的一个示例；描绘徽标来提供顶部/底部参考。在其他实施例中，图5B示出了设置在金属壳体52的侧(可以是右侧或左侧)周边处的功率接收元件500b。功率接收元件500b可以具有比功率接收元件500a更大的长度，并且因此可以耦合到从金属壳体52的侧周边处的边缘发出的更多的磁通量。
图6示出了根据本公开的一些实施例的从前(显示器)侧观看的电子设备60。图6A示出了沿图6中的视线A-A截取的截面图。在一些实施例中，电子设备60可以包括金属壳体62来容纳电子器件64。电子器件64可以包括处理器、存储器、通信电子器件、触敏显示器、电池等。如图6所示，电子设备60的前侧可以包括透明盖68，以将电子器件64包围在金属壳体62中。
电子设备60可以包括功率接收元件600。在一些实施例中，功率接收元件600可以布置在金属壳体62的外周边周围或以其他方式围绕金属壳体62的外周边。功率接收元件600可以具有包括多个匝或绕组的线圈。功率接收元件600可以被布置为靠近或邻近透明盖68、靠近金属壳体62的边缘602。如上所述，功率接收元件600与边缘602的接近允许增加功率接收元件600和金属壳体62之间的互感，并且因此增加功率接收元件600中所感生的电压。
图7示出了根据本公开的一些实施例的电子设备70。图7A、图7B、图7C示出了沿图7中的相应视线A-A、视线B-B和视线C-C截取的截面图。在一些实施例中，电子设备70可以包括金属壳体72来容纳电子器件74，电子器件74包括处理器、存储器、通信电子器件、触敏显示器、电池等。如图7所示，电子设备70的前(显示器)侧可以包括透明盖78，以将电子器件74包围在金属壳体72中。
在一些实施例中，金属壳体72可以具有切口72a。切口72a可以用于使得通信天线(未示出)穿过金属壳体72暴露。非导电(例如，塑料)帽塞76可以包围通信天线。除了边缘702之外，切口72a可以暴露金属壳体72的附加边缘702a。
图7示出了在一些实施例中，功率接收元件700可以布置在金属壳体72的周边周围。图7C的截面图示出了功率接收元件700可以设置在透明盖78附近、靠近金属壳体72的边缘702。图7B示出了功率接收元件700的部分700a，当功率接收元件700的部分700a沿由切口72a形成的边缘702a布置时，部分700a可以从电子设备70的前侧朝向电子设备70的背侧(图7D)缠绕。因此，切口72可以提供对电子设备70中的通信天线(未示出)的无线电接入，并且经由功率接收元件700提供到可以从边缘702a发出的附加磁通量的磁耦合。
图8A、图8B和图8C示出了根据本公开的一些实施例的电子设备80。图8A示出了从设备的前侧观看的电子设备80，而图8B示出了从设备的背侧观看的电子设备80。图8C示出了沿图8A中的视线C-C截取的截面图。在一些实施例中，电子设备80可以包括金属壳体82来容纳电子器件84(图8C)，电子器件84可以包括处理器、存储器、通信电子器件、触敏显示器、电池等。如图8A和图8C所示，电子设备80的前(显示器)侧可以包括透明盖88，以将电子器件84包围在金属壳体82中。
电子设备80可以包括功率接收元件800。功率接收元件800可以设置在金属壳体82的周边周围、靠近金属壳体82的边缘802。
例如，金属壳体82可以包括切口82a，以支持如上所述的通信天线(未示出)的使用。切口82a可以在金属壳体82中限定附加边缘802a。不导电帽塞86可以包围通信天线。
根据本公开的一些实施例，电子设备80可以包括功率接收元件810。功率接收元件810的第一部分810a可以围绕金属壳体82靠近功率接收元件800的周边设置。功率接收元件810的第二部分810b可以从电子设备80的前侧朝向电子设备80的背侧(图8B)沿边缘802a缠绕。
如上所述，由于在被外部生成的磁场照射时而在金属壳体82中感生的涡电流，功率接收元件800可以耦合到从金属壳体82的边缘802发出的磁通量。可以在功率接收元件800中感生电流，进而可以生成从功率接收元件800发出的磁场。功率接收元件810可以耦合到由功率接收元件800生成的磁场，该磁场可以在功率接收元件810中感生电压。连接到功率接收元件810的电路84a可以对所感生的电压进行整流来产生输出电压Vout。在一些实施例中，电路84a可以包括调谐电路，以对功率接收元件810的频率进行调谐，用于与外部生成的磁场谐振。
根据本公开的一些实施例，功率接收元件800可以连接到调谐电路84b，以对功率接收元件800的频率进行调谐，以与外部生成的磁场(例如，图1的时变磁场)谐振。例如，调谐电路84b可以是电容器，以限定与外部生成的磁场频率相等的谐振频率。在其他实施例中，功率接收元件800的谐振频率可以被调谐为略微不与外部生成的磁场谐振。在一些实施例中，调谐电路84b可以被省略。功率接收元件800因此可以提供阻抗转换。例如，与外部生成的磁场的频率谐振的功率接收元件800可以向生成外部磁场的充电单元(未示出)反射高输入阻抗，这是不期望的。因此，将功率接收元件800调谐为(例如，使用调谐电路84b)略微不与外部生成的磁场谐振可以减轻高输入阻抗。尽管未示出，但是可以包括一个或多个另外的功率接收元件来用于附加的阻抗转换。
在一些实施例中，铁氧体材料片822可以设置在功率接收元件800、810与电子器件84之间。铁氧体822可以将电子器件84从由功率接收元件800、810生成的任何磁场屏蔽，以防止在电子器件84中感生潜在的破坏性电压或电流。在其他实施例中，铁氧体822可以被省略。
图9示出了根据本公开的一些实施例的电子设备90的背侧。在一些实施例中，电子设备90可以包括金属壳体92来容纳设备主体90a。图9A示出了省略了帽塞96的金属壳体92的内侧。金属壳体92可以不延伸电子设备90的整个高度，留下设备主体90a未被金属壳体92容纳的部分。设备主体90a的未被容纳的部分可以被非导电帽塞96包围。电子设备90的未被容纳的部分可以容纳一个或多个通信天线(未示出)来提供无阻传输并接收无线电波。
电子设备90可以包括功率接收元件900。在根据本公开的一些实施例中，功率接收元件900在不与边缘902相交的情况下，可以布置在金属壳体92的边缘902附近。作为示例，图4A示出了布置在金属壳体42的边缘的一侧上、靠近边缘402但不与边缘402交叉的功率接收元件400。另一方面，图9示出了在一些实施例中，功率接收元件900可以被布置为靠近边缘902并且跨过边缘902或与边缘902交叉。例如，功率接收元件900可以被布置为使得功率接收元件900的一部分在边缘902的一侧上延伸并且功率接收元件900的另一部分在边缘902的另一侧上延伸。
图9B示出了在一些实施例中，设备主体90a的暴露的部分可位于底部。功率接收元件900可以朝向电子设备90的底部进行布置，使得功率接收元件900的一部分在金属壳体92的边缘902的一侧上继续，并且功率接收元件900的另一部分在边缘902的另一侧上继续。
在操作中，电子设备90可以被外部生成的磁场照射。例如，电子设备90可以放置在无线充电单元(例如，图1的发射器104)的充电表面上。响应于外部生成的磁场，可以在金属壳体92中感生涡电流。所感生的涡电流反过来可以产生可以从金属壳体92的边缘902发出的磁通量。功率接收元件900可以耦合到磁通量，磁通量可以在功率接收元件900中感生电压和电流流动。功率接收元件900中所感生的电压可以被整流器电路(例如，图4的44a)整流，以产生无线地接收功率。
图10A和图10B示出了根据本公开的一些实施例的电子设备10。电子设备10可以包括金属壳体12来容纳电子设备10的组件(未示出)。在一些实施例中，金属壳体12可以包括天线区段12a、12b以及主体区段12c。天线区段12a、12b可以与主体区段12c电分离。例如，天线区段12a可以通过间隙18a与主体区段12c间隔开。类似地，天线区段12b可以通过间隙18b与主体区段12c间隔开。在一些实施例中，金属壳体12可以仅包括单个天线区段(例如，12a)。图10C示出了在一些实施例中，天线区段12a可以包括若干单独的天线区段12a-1来限定附加天线。类似地，天线区段12b可以包括若干单独的天线区段12b-1来限定附加天线。单独的天线区段12a-1、12b-1可以彼此电分离，并且被配置用于诸如蜂窝通信、GPS通信、WiFi通信等的不同功能。
电子设备10可以包括功率接收元件1000。在一些实施例中，如图10A所示，功率接收元件1000可以跨越或以其他方式穿过金属壳体12的上边缘1002a。在其他实施例(未示出)中，功率接收元件1000可以跨越或以其他方式穿过金属壳体12的下边缘1002b。图10B示出了在一些实施例中，电子设备10可以包括第二功率接收元件1000'。
在操作中，图10A中示出的电子设备10可以被外部生成的磁场照射。例如，电子设备10可以放置在无线充电单元(例如，图1的发射器104)的充电表面上。响应于外部生成的磁场，可以在金属壳体12中感生涡电流。所感生的涡电流反过来可以产生可以从金属壳体12的边缘1002a发出的磁通量。功率接收元件1000可以耦合到磁通量，磁通量可以在功率接收元件1000中感生电压和电流流动。功率接收元件1000中所感生的电压可以被整流器电路(例如，图4的44a)整流，以产生无线地接收的功率。参考图10B，如果电子设备10包括第二功率接收元件1000'，附加的无线地接收的功率可以由该附加功率接收元件1000'产生。在一些实施例中，例如，功率接收元件1000和1000'可以串联连接在一起，并且被单个整流器电路(未示出)整流。在其他实施例中，每个功率接收元件1000和1000'可以具有相应的整流器电路(未示出)。整流器输出可以被组合来限定无线地接收功率的单个源，或者整流器输出可以各自用作功率源。
以上描述示出了本公开的各种实施例以及如何实现特定实施例的各方面的示例。以上示例不应被认为是仅有的实施例，并且被呈现来图示由所附权利要求限定的特定实施例的灵活性和优点。基于以上公开内容和所附权利要求，可以在不脱离由权利要求限定的本公开的范围的情况下，采用其他布置、实施例、实现和等同物。

Claims (22)

1.一种电子设备，包括：
电子组件；
金属壳体，被配置为容纳所述电子组件；以及
功率接收元件，所述功率接收元件靠近所述金属壳体的边缘被设置在所述金属壳体上，并且被配置为当所述金属壳体暴露于外部生成的磁场时与从所述金属壳体的所述边缘发出的磁场耦合，以从所述外部生成的磁场无线地接收功率。
2.根据权利要求1所述的电子设备，进一步包括所述电子组件中的整流器电路，所述整流器电路电连接到所述功率接收元件并且被配置为对在所述功率接收元件中感生的电压进行整流，以生成无线地接收的功率。
3.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述功率接收元件被设置在所述金属壳体的所述边缘的一侧上。
4.根据权利要求3所述的电子设备，其中所述金属壳体的所述边缘位于所述金属壳体的顶部、底部或侧面处。
5.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述功率接收元件环绕所述金属壳体的周边。
6.根据权利要求5所述的电子设备，进一步包括显示器侧以及所述显示器侧上的透明盖，其中所述功率接收元件被设置在所述透明盖附近。
7.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述金属壳体包括在所述金属壳体的周边处的切口，其中所述金属壳体的所述边缘的至少一部分位于所述切口处。
8.根据权利要求7所述的电子设备，进一步包括一个或多个天线，所述一个或多个天线被配置用于无线通信并且通过所述金属壳体的所述切口被暴露。
9.根据权利要求1所述的电子设备，进一步包括附加功率接收元件，所述附加功率接收元件被配置为磁耦合到所述功率接收元件功率。
10.根据权利要求9所述的电子设备，其中所述功率接收元件比所述附加功率接收元件更靠近所述金属壳体的所述周边。
11.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述功率接收元件的一部分跨越所述金属壳体的所述边缘。
12.一种用于无线功率传递的方法，包括：
在被配置为容纳电子设备的金属壳体中感生涡电流；
响应于在所述金属壳体中感生的所述涡电流，使用沿所述金属壳体的周边布置的功率接收元件，磁耦合到在所述金属壳体的所述周边处发出的磁场；以及
响应于磁耦合到从所述金属壳体的所述周边发出的所述磁场，从在所述功率接收元件中感生的电压生成用于所述电子设备的无线接收的功率。
13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括磁耦合到从所述金属壳体的所述周边处的边缘发出的所述磁场的磁通线。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述金属壳体的所述周边位于所述金属壳体的顶部、底部或侧面处。
15.根据权利要求12所述的方法，进一步包括磁耦合到在所述金属壳体的圆周周边处发出的磁场。
16.根据权利要求12所述的方法，进一步包括使用附加功率接收元件磁耦合到从所述功率接收元件发出的磁场。
17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括对所述附加功率接收元件进行调谐，以使得谐振频率基本上等于用于感生所述涡电流的外部生成的磁场的频率。
18.根据权利要求12所述的方法，进一步包括使用外部生成的磁场照射所述金属壳体，以在所述金属壳体中感生所述涡电流。
19.根据权利要求17所述的方法，进一步包括将所述功率接收元件的谐振频率设置为基本上等于所述外部生成的磁场的频率。
20.根据权利要求17所述的方法，进一步包括以与所述外部生成的磁场的频率基本上相等的频率来操作所述功率接收元件。
21.根据权利要求12所述的方法，进一步包括对在所述功率接收元件中感生的电压进行整流，以生成所述无线地接收的功率。
22.一种电子设备，包括：
用于容纳包括所述电子设备的组件的部件；
用于磁耦合到外部生成的磁场来无线地接收功率的部件，用于磁耦合的所述部件被布置在用于容纳的所述部件的边缘附近；以及
用于从用于磁耦合的所述部件无线地接收功率的部件。
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