CN112787416A - 用作无线电能传输的线圈组件和无线充电中继装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开用作无线电能传输的线圈组件和无线充电中继装置。用作无线电能传输的线圈组件包括至少一形成电感的线圈层、平板电容器和粘于线圈层以及平板电容器上起绝缘作用的绝缘层；无线充电中继装置包括至少一形成电感的线圈层、平板电容器、粘于线圈层以及平板电容器上起绝缘作用的绝缘层和分别粘于最外层的绝缘层外面的第一隔磁片层和第二隔磁片层。本发明相比于采用独立电容的传统方案，电容需额外贴片，导致产品一致性不高并存在潜在的失效风险，本发明由于采用平板电容与线圈进行谐振，可减少物料种类和精简生产步骤，更容易实现生产和保持参数的一致性。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其无线充电技术，更具体地，涉及用作无线电能传输的线圈组件以及无线充电中继装置。
背景技术
在无线电能传输***中，为了***功率、效率、传输距离等参数，通常需要让***工作在谐振点附近。现有技术中的解决办法是在除基本的发射线圈和接收线圈外，再通过串联、并联或其他复合方式连接若干个额外的电感、电容以形成谐振。如图1所示，以最基本的串联-串联型无线电能传输拓扑为例，除发射线圈Lp、接收线圈Ls外，还串联了发射端谐振电容Cp与接收端谐振电容Cs用于谐振。原边谐振频率
副边谐振频率
***工作频率f通常选取在两个谐振频率附近。具体实施时，线圈一般有漆包线绕制、利兹线绕制、FPC线圈等方式，电容通常采用额外的MLCC(片式多层陶瓷电容器)、CBB(聚丙烯电容)等分立电容器。通过绕制工艺生产线圈存在电感精度低、厚度高等缺点。采用分立电容器同样会带来厚度和体积等问题。
发明内容
本发明的目的之一是提供用作无线电能传输的线圈组件。
本发明的目的之二是提供无线充电中继装置。
本发明的技术方案如下：
用作无线电能传输的线圈组件，包括至少一形成电感的线圈层、平板电容器和粘于线圈层以及平板电容器上起绝缘作用的绝缘层。
具体的，包括依次叠放的至少两线圈层和粘于线圈层之间以及线圈层外面的绝缘层；所述两或两个以上的线圈层形成电感，两个或两以上线圈层之间形成平板电容器。
具体的，包括至少一线圈层、至少两平板层和粘于线圈层与线圈层之间、线圈层与平板层之间、平板层与平板层之间以及线圈层外面、平板层外面的绝缘层；所述线圈层形成电感，所述两或两以上相邻的平板层形成平板电容器。
上述线圈层为一层由铜箔构成的螺旋状的线圈；所述绝缘层由绝缘材料构成，可以选用聚酰亚胺、聚酯或树脂等材料。
上述平板层由一整层铜箔构成，用于形成平板电容。
无线充电中继装置，包括至少一形成电感的线圈层、平板电容器、粘于线圈层以及平板电容器上起绝缘作用的绝缘层和分别粘于最外层的绝缘层外面的第一隔磁片层和第二隔磁片层。
具体的，包括依次叠放的至少两线圈层、粘于线圈层之间和线圈层外层的绝缘层以及分别粘于最外层的绝缘层外面的第一隔磁片层和第二隔磁片层。
具体的，包括至少两线圈层、至少两平板层和粘于线圈层与平板层之间、平板层与平板层之间以及线圈层外面的绝缘层、分别粘于最外层的绝缘层外面的第一隔磁片层和第二隔磁片层；所述线圈层处于所述平板层外侧。
上述第一隔磁片层为外直径略大于相邻线圈层、内直径小于相邻线圈层的环形隔磁片层；所述第二隔磁片层为直径小于相邻线圈层的圆形隔磁片层。
进一步的，还包括粘于第一隔磁片层外面的印刷层和粘于第二隔磁片层外面的双面胶。
本发明的有益效果：
1.相比于采用独立电容的传统方案，电容需额外贴片，导致产品一致性不高并存在潜在的失效风险，本发明由于采用平板电容与线圈进行谐振，可减少物料种类和精简生产步骤，更容易实现生产和保持参数的一致性；
2.本发明的线圈组件没有额外的电子器件，可减少厚度，有利于电子产品的薄型化设计要求。
附图说明
图1为现有技术中串联-串联型无线电能传输***原理图；
图2为本发明用作无线电能传输的线圈组件结构图；
图3为本发明用作无线电能传输的线圈组件另一种结构图；
图4为本发明无线充电中继装置结构图；
图5为本发明无线充电中继装置另一种实施例的结构图。
图中：1-线圈层，2-绝缘层，3-平板层，4-环形隔磁片层，5-印刷层，6-圆形隔磁片层，7-双面胶。
具体实施方式
为了更好的说明本发明，现结合实施例及附图作进一步的说明。
实施例1
如图2所示，用作无线电能传输的线圈组件包括依次粘在一起的绝缘层2、线圈层1、绝缘层2、线圈层1和绝缘层2。本发明中两个线圈层1分别形成电感，同时，两个线圈层1同时也能形成平板电容器参与谐振，用于无线电能传输。进一步的，当线圈层1的数量大于两层时，线圈层1分别形成电感，同时，线圈层1也能形成平板电容器参与谐振，用于无线电能传输。
具体的，线圈层1为一层由铜箔构成的螺旋状的线圈；绝缘层2由绝缘材料构成，可以选用聚酰亚胺、聚酯或树脂等材料。
具体设计时，平板电容C可根据
计算。其中e为极板问绝缘材料的电介质，单位F/m，S为极板面积单位m2，d为极板间距，单位m。具体实施时，电容量可以通过调整绝缘材料的材质、厚度、平板面积等方式进行调节。线圈的电感L影响因素较多，与线圈的匝数、内外径有关，可利用有限元仿真软件进行仿真计算。
实施例2
如图3所示，用作无线电能传输的线圈组件包括依次粘在一起的绝缘层2、线圈层1、绝缘层2、平板层3、绝缘层2、平板层3和绝缘层2。本发明中线圈层1用于形成电感，两个平板层3交叠部分形成平板电容器，用于无线电能传输。进一步的，平板层3数量大于两层时，线圈层1形成电感；多个平板层3交叠部分形成平板电容器，用于无线电能传输。
具体的，线圈层1为一层由铜箔构成的螺旋状的线圈；绝缘层2由绝缘材料构成，可以选用聚酰亚胺、聚酯或树脂等材料。
具体设计时，平板电容c可根据
计算。其中e为极板问绝缘材料的电介质，单位F/m，S为极板面积单位m2，d为极板间距，单位m。具体实施时，电容量可以通过调整绝缘材料的材质、厚度、平板面积等方式进行调节。线圈的电感L影响因素较多，与线圈的匝数、内外径有关，可利用有限元仿真软件进行仿真计算。
实施例3
如图4所示，无线充电中继装置包括依次粘在一起的环形隔磁片层4、绝缘层2、线圈层1、绝缘层2、线圈层1、绝缘层2和圆形隔磁片层6；优选的，两线圈层2完全相同；环形隔磁片层4的外直径略大于线圈内直径小于线圈层1；圆形隔磁片层6的直径小于线圈层1。
进一步的，还包括粘于环形隔磁片层4外面的印刷层5，印刷层5用来印刷图案。
进一步的，还包括粘于圆形隔磁片层6外面的双面胶7，双面胶7可用来将无线充电中继装置固定于桌面上或墙上。
实施例4
如图5所示，无线充电中继装置包括依次粘在一起的环形隔磁片层4、绝缘层2、线圈层1、绝缘层2、平板层3、绝缘层2、平板层3、绝缘层2、线圈层1、绝缘层2和圆形隔磁片层6；优选的，环形隔磁片层4的外直径略大于线圈层、内直径小于线圈层1；圆形隔磁片层6的直径小于线圈层1。进一步的，平板层3数量可大于两层和线圈层1可大于两层时，需满足环形隔磁片层4与线圈层1之间仅粘有绝缘层2，同时，圆形隔磁片层6与线圈层之间仅粘有绝缘层2；也可作为无线充电中继装置。
进一步的，还包括粘于环形隔磁片层4外面的印刷层5，印刷层5用来印刷图案。
进一步的，还包括粘于圆形隔磁片层6外面的双面胶7，双面胶7可用来将无线充电中继装置固定于桌面上或墙上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.用作无线电能传输的线圈组件，其特征在于：包括至少一形成电感的线圈层、平板电容器和粘于线圈层以及平板电容器上起绝缘作用的绝缘层。
2.根据权利要求1所述用作无线电能传输的线圈组件，其特征在于：包括依次叠放的至少两线圈层和粘于线圈层之间以及线圈层外面的绝缘层；所述两或两个以上的线圈层形成电感，两个或两以上线圈层之间形成平板电容器。
3.根据权利要求1所述用作无线电能传输的线圈组件，其特征在于：包括至少一线圈层、至少两平板层和粘于线圈层与线圈层之间、线圈层与平板层之间、平板层与平板层之间以及线圈层外面、平板层外面的绝缘层；所述线圈层形成电感，所述两或两以上相邻的平板层形成平板电容器。
4.根据权利要求1至3任一项所述无线电能传输的线圈组件，其特征在于：所述线圈层为一层由铜箔构成的螺旋状的线圈；所述绝缘层由绝缘材料构成，可以选用聚酰亚胺、聚酯或树脂等材料。
5.根据权利要求3所述无线电能传输的线圈组件，其特征在于：所述平板层由一整层铜箔构成，用于形成平板电容。
6.无线充电中继装置，其特征在于：包括至少一形成电感的线圈层、平板电容器、粘于线圈层以及平板电容器上起绝缘作用的绝缘层和分别粘于最外层的绝缘层外面的第一隔磁片层和第二隔磁片层。
7.根据权利要求6所述无线充电中继装置，其特征在于：包括依次叠放的至少两线圈层、粘于线圈层之间和线圈层外层的绝缘层以及分别粘于最外层的绝缘层外面的第一隔磁片层和第二隔磁片层。
8.根据权利要求6所述无线充电中继装置，其特征在于：包括至少两线圈层、至少两平板层和粘于线圈层与平板层之间、平板层与平板层之间以及线圈层外面的绝缘层、分别粘于最外层的绝缘层外面的第一隔磁片层和第二隔磁片层；所述线圈层处于所述平板层外侧。
9.根据权利要求6至8任一项所述无线充电中继装置，其特征在于：所述第一隔磁片层为外直径略大于相邻线圈层、内直径小于相邻线圈层的环形隔磁片层；所述第二隔磁片层为直径小于相邻线圈层的圆形隔磁片层。
10.根据权利要求6所述无线充电中继装置，其特征在于：还包括粘于第一隔磁片层外面的印刷层和粘于第二隔磁片层外面的双面胶。
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