CN114303298A - 用于电子设备的磁性对准*** - Google Patents

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Abstract

磁性对准***可包括初级环形磁性对准部件和次级环形磁性对准部件。该初级对准部件可包括：具有第一磁性取向的内部环形区域、具有与该第一磁性取向相反的第二磁性取向的外部环形区域，以及设置在该初级内部环形区域和该初级外部环形区域之间的非磁化中心环形区域。该次级对准部件可具有带有径向分量的磁性取向。

Description

用于电子设备的磁性对准***
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年9月27日提交的美国临时申请No.62/907,332和2020年8月5日提交的美国临时申请No.63/061,752的权益。这两个临时申请的公开内容以引用方式并入本文以用于所有目的。
背景技术
本公开整体涉及消费电子设备，并且更具体地涉及有利于例如出于在设备之间实现有效的无线电力传输的目的而在两个(或更多个)设备之间建立和保持期望的对准的磁性对准部件和***。
便携式电子设备(例如，移动电话、媒体播放器、电子手表等等)在其电池中存储有电荷时操作。一些便携式电子设备包括可充电电池，其可通过物理连接(诸如通过充电线)将便携式电子设备耦接到电源来再充电。然而，使用充电线对便携式电子设备中的电池进行充电要求便携式电子设备被物理地拴系到电源插座。另外，使用充电线要求该移动设备具有被配置为与充电线的连接器(通常为插头连接器)配合的连接器(通常是插座连接器)。插座连接器包括便携式电子设备中的腔，该腔提供灰尘和湿气可经由其侵入并损坏设备的通道。此外，便携式电子设备的用户不得不将充电缆线物理地连接到插座连接器，以便对电池进行充电。
为了避免此类不足，已研发出在无需充电线的情况下利用电磁感应对便携式电子设备进行充电的无线充电技术。例如，可通过仅将设备搁置在无线充电器设备的充电表面上来对一些便携式电子设备进行再充电。利用交流电驱动设置在充电表面下方的发射器线圈，该发射器线圈可产生时变磁通量，该时变磁通量在便携式电子设备中的对应接收器线圈中感应出电流。所感应出的电流可被电子设备用于对其内部电池进行充电。一些便携式电子设备已被设计成不仅无线地接收电力，还无线地将电力传输到其他便携式电子设备，诸如附件设备。
发明内容
除了其他因素之外，无线电力传输的效率取决于发射器线圈和接收器线圈之间的对准。例如，发射器线圈和接收器线圈可在它们同轴对准时表现最佳。在便携式电子设备具有无引导特征部的平坦表面的情况下，找到适当的对准可能是困难的。通常通过试误法来实现对准，该试误法需要用户移动设备和充电器的相对位置并且观察对充电性能的影响。以这种方式建立最佳对准可能是耗时的。此外，不存在表面特征部可使得难以保持最佳对准。例如，如果便携式电子设备和/或充电器在充电期间被推撞，则便携式电子设备和/或充电器可能移位成不对准。出于这些和其他原因，用于在电子设备之间建立和保持对准的改进技术将是期望的。
根据本文所述的实施方案，便携式电子设备和附件设备可包括互补磁性对准部件，该互补磁性对准部件有利于附件设备与便携式电子设备的对准以及/或者附件设备与便携式电子设备的附接。磁性对准部件可包括环形磁性对准部件，在一些实施方案中，该环形磁性对准部件可围绕感应充电发射器和接收器线圈。在本文所用的命名中，“初级”环形磁性对准部件是指在无线充电器设备或其他终端附件中使用的环形磁性对准部件。“次级”环形磁性对准部件是指在便携式电子设备中使用的环形磁性对准部件。“辅助”环形磁性对准部件是指在充电穿透附件中使用的环形磁性对准部件。
在一些实施方案中，磁性对准***还可包括旋转磁性对准部件，该旋转磁性对准部件有利于以优选旋转取向对准两个设备。旋转磁性对准部件可包括例如设置在环形对准部件的外侧的一个或多个磁体。应当理解，具有环形对准部件的任何设备可具有或也可不具有旋转对准部件，并且旋转对准部件可取决于设备的类型被归类为初级对准部件、次级对准部件或辅助对准部件。
在一些实施方案中，磁性对准部件可被固定在设备外壳内的适当位置中。另选地，可使设备中的任何或所有磁性对准部件(包括环形和/或旋转对准部件)能够在轴向和/或侧向方向上移动。能够移动的磁性对准部件可允许磁体(例如，轴向地)移动成彼此更接近以增加保持设备对准的磁力，或者移动远离彼此以减小保持设备对准的磁力。
以下具体实施方式连同附图将提供对本发明的实质和优点的更好理解。
附图说明
图1示出了根据一些实施方案的结合了磁性对准***的无线充电***的简化表示。
图2A示出了根据一些实施方案的磁性对准***的透视图，并且图2B示出了穿过图2A的磁性对准***截取的横截面。
图3A示出了根据一些实施方案的磁性对准***的透视图，并且图3B示出了穿过图3A的磁性对准***截取的横截面。
图4示出了根据一些实施方案的次级对准部件的简化俯视图。
图5A示出了根据一些实施方案的磁性对准***的透视图，并且图5B示出了穿过图5A的***的一部分截取的轴向横截面视图。
图5C至图5E示出了根据一些实施方案的具有径向磁性取向的弓形磁体的示例。
图6A和图6B示出了根据一些实施方案的不同磁性对准***的力分布曲线的曲线图。
图7示出了根据一些实施方案的次级对准部件的简化俯视图。
图8A示出了根据一些实施方案的磁性对准***的透视图，并且图8B和图8C示出了穿过图8A的***的不同部分截取的轴向横截面视图。
图9A和图9B示出了根据各种实施方案的次级对准部件的简化俯视图。
图10示出了根据一些实施方案的次级对准部件的简化俯视图。
图11示出了根据一些实施方案的具有间隙的环形对准部件的示例。
图12A和图12B示出了根据一些实施方案的结合了磁性对准部件的示例性便携式电子设备。
图13示出了根据一些实施方案的结合了磁性对准部件的无线充电器设备的简化视图。
图14A示出了根据一些实施方案的包括与无线充电器设备对准的便携式电子设备的***的简化透视图，并且图14B示出了图14A的***的简化局部横截面视图。
图15是示出根据一些实施方案的包括可通过磁性对准***对准在一起的设备的示例性无线充电***的框图。
图16示出了根据一些实施方案的结合了具有环形对准部件和旋转对准部件的磁性对准***的便携式电子设备和附件的示例。
图17A和图17B示出了根据一些实施方案的旋转对准的示例。
图18A和图18B示出了根据一些实施方案的具有“z极”构型的旋转对准部件的透视图和顶视图。
图19A和图19B示出了根据一些实施方案的具有“四极”构型的旋转对准部件的透视图和顶视图。
图20A和图20B示出了根据一些实施方案的具有“环形设计”构型的旋转对准部件的透视图和顶视图。
图21A和图21B示出了根据一些实施方案的具有“三极”构型的旋转对准部件的透视图和顶视图。
图22示出了根据各种实施方案的针对具有旋转对准部件的磁性对准***的扭矩随角旋转变化的曲线图。
图23示出了根据一些实施方案的具有对准***的便携式电子设备，该对准***具有多个旋转对准部件。
图24示出了根据一些实施方案的结合了磁性对准***的无线充电***的简化表示。
图25A示出了根据一些实施方案的磁性对准***的透视图，并且图25B示出了穿过图25A的磁性对准***截取的横截面。
图26A示出了根据一些实施方案的磁性对准***的透视图，并且图26B示出了穿过图26A的磁性对准***截取的横截面。
图27示出了根据一些实施方案的结合了磁性对准部件的附件设备的简化后视图。
图28A示出了根据一些实施方案的包括与附件设备和无线充电器设备对准的便携式电子设备的***的简化透视图，并且图28B示出了图28A的***的简化局部横截面视图。
图29是示出根据一些实施方案的包括可通过磁性对准***对准在一起的设备的示例性无线充电***的框图。
图30A至图30C示出了根据本发明的实施方案的移动磁体。
图31A和图31B示出了根据本发明的实施方案的移动磁性结构。
图32A和图32B示出了根据本发明的实施方案的移动磁性结构。
图33至图35示出了根据本发明的实施方案的移动磁性结构。
图36示出了第一电子设备中的第一磁体与第二电子设备中的第二磁体之间的法向力。
图37示出了第一电子设备中的第一磁体与第二电子设备中的第二磁体之间的剪切力。
图38A和图38B示出了根据本发明的实施方案的与高摩擦表面结合的移动磁体。
图39A和图39B示出了根据本发明的实施方案的与高摩擦表面结合的移动磁体。
图40A和图40B示出了根据本发明的实施方案的与高摩擦表面结合的移动磁体。
图41A和图41B示出了根据本发明的实施方案的与高摩擦表面结合的另一个移动磁体。
图42示出了根据本发明的实施方案的另一个移动磁体结构的剖面侧视图。
图43是图42的移动磁体结构的局部透明视图。
图44是图42的电子设备的另一个剖面侧视图。
图45和图46示出了与第二电子设备接合的图42的电子设备。
图47A和图47B示出了根据本发明的实施方案的用于约束电子设备中磁体的运动的结构。
图48A和图48B示出了根据本发明的实施方案的用于约束电子设备中磁体的运动的结构。
图49A和图49B示出了根据本发明的实施方案的用于约束电子设备中的磁体的运动的结构。
具体实施方式
本文描述了磁性对准***及其部件的各种实施方案。磁性对准***可包括环形对准部件，其中每个环形对准部件可包括具有特定磁性取向或磁性取向模式的磁体环(或单个环形磁体)，使得“初级”环形对准部件可吸引并保持互补的“次级”环形对准部件。磁性对准部件可被结合到各种设备中，并且一个设备中的磁性对准部件可将具有互补磁性对准部件的另一个设备吸引成期望的对准并且/或者将另一个设备保持为期望的对准。(通过磁性对准***对准的设备可被称为彼此“附接”)。
出于本说明书的目的，可区分许多不同类别的设备。如本文所用，“便携式电子设备”通常是指便携的、消耗电力的并且提供与用户的至少一些交互的任何电子设备。便携式电子设备的示例包括：智能电话和其他移动电话；平板电脑；膝上型计算机；可穿戴设备(例如，智能手表、耳机、耳塞)；以及用户可携带或穿戴的任何其他电子设备。其他便携式电子设备可包括机器人设备、遥控设备、个人护理器具等。
“附件设备”(或“附件”)通常是指结合便携式电子设备使用以增强便携式电子设备的功能和/或美观性的设备。许多类别的附件可结合磁性对准。例如，一类附件包括无线充电器附件。如本文所用，“无线充电器附件”(或“无线充电器设备”或仅“无线充电器”)是可使用无线电力传输技术向便携式电子设备提供电力的附件。“电池组”(或“外部电池”)是一种类型的无线充电器附件，该类型的无线充电器附件包括电池以存储可传输到便携式电子设备的电荷。在一些实施方案中，电池组还可无线地从另一个无线充电器附件接收电力。参考无线充电器附件提供和/或接收电力的能力，无线充电器附件也可被称为“有源”附件。其他附件是不提供或不接收电力的“无源附件”。例如，一些无源附件是可覆盖便携式电子设备的一个或多个表面以提供保护(例如，防止由便携式电子设备与其他物体的碰撞引起的损坏)、进行美学增强(例如，具有装饰性颜色等)和/或进行功能增强(例如，结合了各种类型的存储袋、电池、读卡器或传感器的壳体)的“壳体”。壳体可具有多种形状因数。例如，“托盘”可指具有后面板的壳体，该后面板覆盖便携式电子设备的后表面和侧面表面，以将便携式电子设备固定在托盘中，而使前表面(其可包括显示器)暴露。“套筒”可指具有前面板和具有开口端(或“喉口部”)的后面板的壳体，便携式电子设备可***该开口端中，使得设备的前表面和后表面被覆盖；在一些情况下，套筒的前面板可包括窗口，通过该窗口可见到便携式电子设备的显示器的一部分(或全部)。“对开件”可指具有保持部分和覆盖件的壳体，该保持部分覆盖便携式电子设备的至少后表面(有时还覆盖一个或多个侧面表面)，该覆盖件可闭合以覆盖显示器或打开以暴露显示器。应当理解，并非所有壳体都是无源附件。例如，除了保护特征和/或美学特征之外，“电池壳体”还可包括电池组；电池壳体通常可成形为托盘、套筒或对开件。有源壳体的其他示例可包括结合了读卡器、传感器、电池或增强便携式电子设备的功能的其他电子部件的壳体。
在本说明书中，有时要在“充电穿透附件”和“终端附件”之间进行区分，该“充电传递附件”是可定位在便携式电子设备和无线充电器设备之间而不干扰无线充电器设备和便携式电子设备之间的无线电力传输的附件，该“终端附件”是不为充电穿透附件的附件。无线充电附件通常是终端附件，但并非所有终端附件都为便携式电子设备提供无线充电。例如，一些终端附件可以是被设计成将便携式电子设备保持在特定位置的“安装”附件。安装的示例包括可将便携式电子设备保持在期望位置和/或取向的三脚架、充电座、其他支架或安装架(这些示例可以是或可以不是可调节的)。此类附件可包括或可不包括无线充电能力。
根据本文所述的实施方案，便携式电子设备和附件设备可包括互补磁性对准部件，该互补磁性对准部件有利于附件设备与便携式电子设备的对准以及/或者附件设备与便携式电子设备的附接。磁性对准部件可包括环形磁性对准部件，在一些实施方案中，该环形磁性对准部件可围绕感应充电发射器和接收器线圈。(将显而易见的是，环形磁性对准部件也可在不具有感应充电线圈的设备中使用。)在本文所用的命名中，“初级”环形磁性对准部件是指在无线充电器设备或其他终端附件中使用的环形磁性对准部件。“次级”环形磁性对准部件是指在便携式电子设备中使用的环形磁性对准部件。“辅助”环形磁性对准部件是指在充电穿透附件中使用的环形磁性对准部件。(在本公开中，当上下文清楚时，可省略形容词诸如“环形”、“磁性”、“初级”、“次级”和“辅助”。)初级环形对准部件和次级环形对准部件具有互补的磁性取向，使得初级环形对准部件和次级环形对准部件可彼此吸引并且使包含这些部件的设备附接成期望的对准。例如，初级环形对准部件可具有“四极”磁性构型，该“四极”磁性构型具有：具有在第一轴向方向上的磁极性的内部环形区域、具有在与第一方向相反的第二轴向方向上的磁极性的外部环形区域，以及在内部环形区域和外部环形区域之间的中心非磁化区域。次级环形对准部件可具有径向磁性构型(例如，其中北极精确地或近似地径向向内或径向向外取向；下文描述了示例)。当对准时，初级环形对准部件和次级环形对准部件可形成闭合磁回路，使得DC磁通量主要包含在磁体内。另选地，次级环形对准部件还可具有与初级环形对准部件的四极磁性构型匹配的四极磁性构型。辅助环形对准部件可作为“中继器”操作，并且可具有与初级环形对准部件的四极构型匹配的四极构型。
在一些实施方案中，磁性对准***还可包括旋转磁性对准部件，该旋转磁性对准部件有利于以优选旋转取向对准两个设备。旋转磁性对准部件可包括例如设置在环形对准部件的外侧的一个或多个磁体。旋转对准部件的磁体可具有互补取向，使得两个设备中的旋转对准部件可彼此吸引并且以期望的旋转取向附接包含这些部件的两个设备。例如，旋转对准部件可具有四极构型，该四极构型具有：具有在第一轴向方向上的磁极性的(例如，沿着矩形磁体的一侧延伸的)第一磁化区域、具有在与第一方向相反的第二轴向方向上的磁极性的(例如，沿着矩形磁体的相对侧延伸的)第二磁化区域，以及中心非磁化区域。又如，旋转对准部件可具有三极构型，该三极构型具有：具有在第一轴向方向上的磁极性的(例如，沿着矩形磁体的一侧延伸的)第一磁化区域、具有也在第一轴向方向上的磁极性的(例如，沿着矩形磁体的相对侧延伸的)第二磁化区域、具有在与第一方向相反的第二轴向方向上的磁极性的中心磁化区域，以及在中心磁化区域与第一磁化区域和第二磁化区域中的每一者之间的非磁化区域。可替换其他磁性构型。应当理解，具有环形磁性对准部件的任何设备可具有或也可不具有旋转磁性对准部件，并且旋转对准部件可例如取决于设备的类型被归类为初级对准部件、次级对准部件或辅助对准部件。
在一些实施方案中，磁性对准部件可被固定在设备外壳内的适当位置中。另选地，可使设备中的任何或所有磁性对准部件(包括环形和/或旋转对准部件)能够在轴向和/或侧向方向上移动。能够移动的磁性对准部件可允许磁体(例如，轴向地)移动成彼此更接近以增加保持设备对准的磁力，或者移动远离彼此以减小保持设备对准的磁力。
因此，虽然以下描述集中于结合了部件的各种组合的具体示例，但应当理解，任何设备都可具有环形磁性对准部件，该环形磁性对准部件可以是例如本文所述的初级磁性对准部件、次级磁性对准部件或辅助环形磁性对准部件中的任一者。此外，具有环形磁性对准部件的任何设备还可具有旋转磁性对准部件，该旋转磁性对准部件可以是例如本文所述的旋转磁性对准部件中的任一个旋转磁性对准部件。
1.初级环形磁性对准部件和次级环形磁性对准部件
1.1.对磁性对准***的概述
图1示出了根据一些实施方案的结合了磁性对准***106的无线充电***100的简化表示。便携式电子设备104被定位在无线充电器设备102的充电表面108上。便携式电子设备104可以是消费电子设备(诸如智能电话、平板电脑、可穿戴设备等)，或者是期望进行无线充电的任何其他电子设备。无线充电器设备102可以是被配置为生成时变磁通量以在适当配置的接收设备中感应出电流的任何设备。例如，无线充电器设备102可以是无线充电垫、圆盘、充电座等。无线充电器设备102可包括或接入电源，诸如电池电力或标准AC电力。
为了实现无线电力传输，便携式电子设备104和无线充电器设备102可分别包括感应线圈110和112，感应线圈110和112可操作以在便携式电子设备和无线充电器设备之间传输电力。例如，感应线圈112可以是生成时变磁通量114的发射器线圈，并且感应线圈110可以是响应于时变磁通量114而在其中感应出电流的接收器线圈。所接收的电流可用于对便携式电子设备104的电池进行充电，以向便携式电子设备104的部件提供操作电力，并且/或者根据需要用于其他目的。(如本文所用，“无线电力传输”和“感应电力传输”通常是指在第一设备的导电线圈中生成时变磁场以在第二设备的导电线圈中感应出电流的过程。)
为了实现有效的无线电力传输，期望对准感应线圈112和110。根据一些实施方案，磁性对准***106可提供这种对准。在图1所示的示例中，磁性对准***106包括设置在无线充电器设备102的表面内或表面上的初级磁性对准部件116以及设置在便携式电子设备102的表面内或表面上的次级磁性对准部件118。初级对准部件116和次级对准部件118被配置为将彼此磁性吸引到对准位置中，在该对准位置中，感应线圈110和112彼此对准以提供有效的无线电力传输。
根据本文所述的实施方案，磁性对准***的磁性对准部件(包括初级对准部件或次级对准部件)可由布置成环形构型的弓形磁体形成。在一些实施方案中，每个磁体可使其磁极性在期望方向上取向，使得初级磁性对准部件和次级磁性对准部件之间的磁性吸引力提供期望的对准。在一些实施方案中，弓形磁体可包括具有在第一方向上取向的磁极性的第一磁性区域和具有在与第一方向不同(例如，相反)的第二方向上取向的磁极性的第二磁性区域。如将描述的，不同构型可提供不同程度的磁场泄漏。
1.2.具有单一轴向磁性取向的磁性对准***
图2A示出了根据一些实施方案的磁性对准***200的透视图，并且图2B示出了穿过磁性对准***200跨图2A所指示的切割平面截取的横截面。磁性对准***200可以是图1的磁性对准***106的具体实施。在磁性对准***200中，对准部件全部具有在相同方向上(沿着环形构型的轴线)取向的磁极性。为了便于描述，“轴向”方向(也被称为“纵向”或“z”方向)被限定为平行于磁性对准***200的旋转对称轴线201，并且横切平面(也被称为“侧向”或“x”或“y”方向)被限定为垂直于轴线201。术语“近侧侧面”或“近侧表面”在本文中用于指当磁性对准***对准时朝向另一个对准部件取向的一个对准部件的侧面或表面，并且术语“远侧侧面”或“远侧表面”用于指与近侧侧面或表面相对的侧面或表面。(术语“顶部”和“底部”可参考附图中所示的特定视图使用，而没有其他意义)。
如图2A所示，磁性对准***200可包括初级对准部件216(其可以是图1的初级对准部件116的具体实施)和次级对准部件218(其可以是图1的次级对准部件118的具体实施)。初级对准部件216和次级对准部件218具有环形形状，并且也可被称为“环形”对准部件。可根据需要选择特定尺寸。在一些实施方案中，初级对准部件216和次级对准部件218可各自具有约54mm的外径以及约4mm的径向宽度。初级对准部件216和次级对准部件218的外径和径向宽度不需要完全相等。例如，次级对准部件218的径向宽度可略小于初级对准部件216的径向宽度，并且/或者次级对准部件218的外径也可略小于初级对准部件216的径向宽度，使得当对准时初级对准部件216的内侧和外侧延伸超过次级对准部件218的对应内侧和外侧。初级对准部件216和次级对准部件218的厚度(或轴向尺寸)也可根据需要进行选择。在一些实施方案中，初级对准部件216具有约1.5mm的厚度，而次级对准部件218具有约0.37mm的厚度。
初级对准部件216可包括多个扇区，每个扇区可由一个或多个初级弓形磁体226形成，并且次级对准部件218可包括多个扇区，每个扇区可由一个或多个次级弓形磁体228形成。在所示的示例中，初级磁体226的数量等于次级磁体228的数量，并且每个扇区包括恰好一个磁体，但这不是必需的。初级磁体226和次级磁体228可在横切平面中具有弓形(或弯曲)形状，使得当初级磁体226(或次级磁体228)彼此端对端地相邻定位时，初级磁体226(或次级磁体228)形成如图所示的环形结构。在一些实施方案中，初级磁体226可在接合部230处彼此接触，并且次级磁体228可在接合部232处彼此接触。另选地，小间隙或间距可将相邻的初级磁体226或次级磁体228分开，因此在制造期间提供更大程度的公差。
在一些实施方案中，初级对准部件216还可包括设置在初级磁体226的远侧表面上的环形屏蔽件214(也被称为DC磁屏蔽件或DC屏蔽件)。在一些实施方案中，屏蔽件214可形成为单个环形材料件，并且粘附到初级磁体226以将初级磁体226固定到适当位置中。屏蔽件214可由具有高磁导率的材料诸如不锈钢形成，并且可使磁场重新定向以防止这些磁场传播超过初级对准部件216的远侧侧面，从而保护位于初级对准部件216的远侧侧面之外的敏感电子部件使其免受磁干扰。
初级磁体226和次级磁体228(以及本文所述的所有其他磁体)可由磁性材料(诸如，NdFeB材料、其他稀土磁性材料或可被磁化以产生持续磁场的其他材料)制成。在一些实施方案中，磁体可镀有NiCuNi或类似材料的薄层(例如，7μm至13μm)。每个初级磁体226和每个次级磁体228可具有整体式结构，该整体式结构具有单个磁性区域，该单个磁性区域具有在轴向方向上对准的磁极性，如图2B中的磁极性指示符215、217所示。例如，每个初级磁体226和每个次级磁体228可以是已被打磨并成形为具有轴向磁性取向的弓形结构的条形磁体。(显而易见的是，术语“磁性取向”是指磁体或磁化区域的磁极性的取向方向。)在所示的示例中，初级磁体226具有朝向近侧表面取向的北极和朝向远侧表面取向的南极，而次级磁体228具有朝向近侧表面取向的南极和朝向远侧表面取向的北极。在其他实施方案中，磁性取向可反向，使得初级磁体226的南极朝向近侧表面取向，北极朝向远侧表面取向，而次级磁体228的北极朝向近侧表面取向，南极朝向远侧表面取向。
如图2B所示，初级磁体226和次级磁体228的轴向磁性取向可生成磁场240，该磁场在初级磁体226和次级磁体228之间施加吸引力，从而有利于其中设置有初级对准部件216和次级对准部件218的相应电子设备之间的对准(例如，如图1所示)。虽然屏蔽件214可使磁场240中的一些磁场重新定向为远离初级磁体226下方的区域，但是磁场240仍然可传播到与初级磁体226和次级磁体228侧向相邻的区域。在一些实施方案中，磁场240的侧向传播可导致磁场泄漏到其他磁敏部件。例如，如果具有铁磁屏蔽件的感应线圈被放置在环形初级对准部件216(或次级对准部件218)的内部(或内侧)区域中，则磁场240的泄漏可能使铁磁屏蔽件饱和，这可能降低无线充电性能。
应当理解，磁性对准***200是例示性的，并且其变型形式和修改形式是可能的。例如，虽然初级对准部件216和次级对准部件218各自被示出为由八个弓形磁体构成，但其他实施方案可使用不同数量的磁体，诸如16个磁体、36个磁体或任何其他数量的磁体，并且初级磁体的数量不需要等于次级磁体的数量。在其他实施方案中，初级对准部件216和/或次级对准部件218可各自由单个整体式环形磁体形成；然而，将磁性对准部件216和218分段成弓形磁体可改善制造情况，因为(对于一些类型的磁性材料而言)较小的弓形段可能比单个整体式环形磁体更不易碎，并且更不容易产生由于在制造期间施加在磁性材料上的物理应力而引起的损耗。
1.3.具有闭环构型的磁性对准***
如上文参考图2B所述，具有单个轴向磁性取向的磁性对准***可能产生磁场的侧向泄漏，这可不利地影响电子设备的其他部件的性能。因此，一些实施方案提供了具有减少磁场泄漏的“闭环”构型的磁性对准***。现在将描述示例。
图3A示出了根据一些实施方案的磁性对准***300的透视图，并且图3B示出了穿过磁性对准***300跨图3A所指示的切割平面截取的横截面。磁性对准***300可以是图1的磁性对准***106的具体实施。在磁性对准***300中，对准部件具有被配置为如下所述的“闭环”构型的磁性部件。
如图3A所示，磁性对准***300可包括初级对准部件316(其可以是图1的初级对准部件116的具体实施)和次级对准部件318(其可以是图1的次级对准部件118的具体实施)。初级对准部件316和次级对准部件318具有环形形状，并且也可被称为“环形”对准部件。可根据需要选择特定尺寸。在一些实施方案中，初级对准部件316和次级对准部件318可各自具有约54mm的外径以及约4mm的径向宽度。初级对准部件316和次级对准部件318的外径和径向宽度不需要完全相等。例如，次级对准部件318的径向宽度可略小于初级对准部件316的径向宽度，并且/或者次级对准部件318的外径也可略小于初级对准部件316的径向宽度，使得当对准时初级对准部件316的内侧和外侧延伸超过次级对准部件318的对应内侧和外侧。初级对准部件316和次级对准部件318的厚度(或轴向尺寸)也可根据需要进行选择。在一些实施方案中，初级对准部件316具有约1.5mm的厚度，而次级对准部件318具有约0.37mm的厚度。(本文的所有数值均为示例并且可根据需要改变)。
初级对准部件316可包括多个扇区，每个扇区可由多个初级磁体326形成，并且次级对准部件318可包括多个扇区，每个扇区可由多个次级磁体328形成。在所示的示例中，初级磁体326的数量等于次级磁体328的数量，并且每个扇区包括恰好一个磁体，但这不是必需的；例如，如下所述，扇区可包括多个磁体。初级磁体326和次级磁体328可在横切平面中具有弓形(或弯曲)形状，使得当初级磁体326(或次级磁体328)彼此端对端地相邻定位时，初级磁体326(或次级磁体328)形成如图所示的环形结构。在一些实施方案中，初级磁体326可在接合部330处彼此接触，并且次级磁体328可在接合部332处彼此接触。另选地，小间隙或间距可将相邻的初级磁体326或次级磁体328分开，因此在制造期间提供更大程度的公差。
在一些实施方案中，初级对准部件316还可包括设置在初级磁体326的远侧表面上的环形屏蔽件314(也被称为DC磁屏蔽件或DC屏蔽件)。在一些实施方案中，屏蔽件314可形成为单个环形材料件，并且粘附到初级磁体326以将初级磁体326固定到适当位置中。屏蔽件314可由具有高磁导率和/或高磁饱和值的材料诸如不锈钢或低碳钢形成，并且可使磁场重新定向以防止这些磁场传播超过初级对准部件316的远侧侧面，从而保护位于初级对准部件316的远侧侧面之外的敏感电子部件使其免受磁干扰。
初级磁体326和次级磁体328可由磁性材料(诸如，NdFeB材料、其他稀土磁性材料或可被磁化以产生持续磁场的其他材料)制成。每个次级磁体328可具有单个磁性区域，该单个磁性区域具有磁极性(如图3B中的磁极性指示符317所示)，该磁极性在横切平面中在径向方向上具有分量。如下所述，磁性取向可在相对于轴线301的径向方向上或在横切平面中具有径向分量的另一个方向上。每个初级磁体326可包括具有相反磁性取向的两个磁性区域。例如，每个初级磁体326可包括：具有在第一轴向方向上的磁性取向(如图3B中的极性指示符353所示)的内部弓形磁性区域352、具有在与第一方向相反的第二轴向方向上的磁性取向(如图3B中的极性指示符355所示)的外部弓形磁性区域354，以及不具有磁性取向的中心非磁化区域356。通过抑制磁场直接穿过中心区域356，中心非磁化区域356可将内部弓形区域352与外部弓形区域354磁性地分开。具有由非磁化区域分开的且具有相反磁性取向的区域的磁体在本文中有时被称为具有“四极”构型。
在一些实施方案中，每个次级磁体328可由已被打磨并成形为弓形结构的磁性材料制成，并且可例如使用磁化器来产生在横切平面中具有径向分量的磁性取向。类似地，每个初级磁体326可由已被打磨并成形为弓形结构的单个磁性材料件制成，并且可将磁化器应用于弓形结构，以在该结构的内部弓形区域内在一个方向上引起轴向的磁性取向，并且在该结构的外部弓形区域内在相反方向上引起轴向的磁性取向，同时使中心区域去磁化或避免在中心区域中产生磁性取向。在一些另选的实施方案中，每个初级磁体326可以是具有提供内部弓形磁性区域352和外部弓形磁性区域354的两个弓形磁性材料件的复合结构；在此类实施方案中，中心非磁化区域356可由弓形非磁性(或去磁化)材料件形成，或者形成为由内部弓形磁性区域352和外部弓形磁性区域354的侧壁限定的气隙。DC屏蔽件314可由具有高磁导率和/或高磁饱和值的材料(诸如不锈钢或低碳钢)形成，并且可镀有例如5μm至10μm的哑光Ni。另选地，DC屏蔽件314可由具有(在次级磁体328的相反方向上的)径向磁性取向的磁性材料形成。在一些实施方案中，可完全省略DC屏蔽件314。
如图3B所示，次级磁体328的磁极性(由指示符317示出)可被取向成使得当初级对准部件316和次级对准部件318对准时，次级磁体328的南极朝向内部弓形磁性区域352的北极(由指示符353示出)取向，而次级磁体328的北极朝向外部弓形磁性区域354的南极(由指示符355示出)取向。因此，内部弓形磁性区域352、次级磁体328和外部弓形磁性区域356的相应磁性取向可生成磁场340，该磁场在初级磁体326和次级磁体328之间施加吸引力，从而有利于其中设置有初级对准部件316和次级对准部件318的相应电子设备之间的对准(例如，如图1所示)。屏蔽件314可使磁场340中的一些磁场重新定向为远离初级磁体326下方的区域。此外，围绕中心非磁化区域356形成的“闭环”磁场340可具有紧密且紧凑的场线，该场线不会杂散初级磁体326和次级磁体328的外部，直到磁场240杂散在图2B中的初级磁体226和次级磁体228的外部。因此，在减少了对杂散磁场的担忧的情况下，磁敏部件可相对靠近初级对准部件316放置。因此，与磁性对准***200相比，磁性对准***300可有助于减小初级对准部件316在其中定位的设备的总体尺寸，并且还可有助于减小磁场340在相邻部件或设备(诸如，定位在次级对准部件318内侧的感应接收器线圈)中产生的噪声。
虽然每个初级磁体326包括两个磁性取向相反的区域，但应当理解，这两个区域可以但不需要提供相等的磁场强度。例如，外部弓形磁化区域354可比内部弓形磁化区域352的极化程度更强。根据初级磁体326的特定具体实施，可使用各种技术来产生不对称的极化强度。例如，内部弓形区域352和外部弓形区域354可具有不同的径向宽度；增加磁性区域的径向宽度会增加该区域的场强，这是由于增加了磁性材料的体积。在内部弓形区域352和外部弓形区域354为离散磁体的情况下，可使用具有不同磁强度的磁体。
在一些实施方案中，在外部弓形区域354比内部弓形区域352的极化程度更强的情况下，具有不对称极化可产生朝向外极的通量“下沉”效果。这种效果在各种情况下可能是期望的。例如，当初级磁体326设置在无线充电器设备内并且无线充电器设备用于对具有感应接收器线圈但不具有次级(或任何)环形磁性对准部件的“传统”便携式电子设备进行充电时，来自初级环形对准部件的(DC)磁通量可进入围绕感应接收器线圈的铁氧体屏蔽件。DC磁通量可促使铁氧体屏蔽件饱和并且降低充电性能。提供具有在外部弓形区域处比在内部弓形区域处更强的场的初级环形对准部件可有助于将DC磁通量拉离铁氧体屏蔽件，这可在具有环形磁性对准部件的无线充电器设备用于对缺少环形磁性对准部件的便携式电子设备进行充电时改善充电性能。
应当理解，磁性对准***300是例示性的，并且其变型形式和修改形式是可能的。例如，虽然初级对准部件316和次级对准部件318各自被示出为由八个弓形磁体构成，但是其他实施方案可使用不同数量的磁体，诸如16个磁体、18个磁体、32个磁体、36个磁体或任何其他数量的磁体，并且初级磁体的数量不需要等于次级磁体的数量。在其他实施方案中，次级对准部件318可由单个整体式环形磁体形成。类似地，初级对准部件316可由具有如上所述的适当磁化模式的单个整体式环形磁性材料件形成，或者初级对准部件316可由整体式内部环形磁体和整体式外部环形磁体形成，其中环形气隙或非磁性材料区域设置在内部环形磁体和外部环形磁体之间。在一些实施方案中，使用多个弓形磁体的构造可改善制造情况，因为较小的弓形磁体比单个整体式环形磁体更不易碎，并且更不容易产生由于制造期间施加在磁性材料上的物理应力而引起的损耗。还应当理解，各种磁性对准部件或单独磁体的磁性取向不需要与侧向方向和轴向方向精确地对准。磁性取向可具有为穿过初级对准部件和次级对准部件的磁场提供闭环路径的任何角度。
1.4.闭环磁性对准***的磁性取向
1.4.1.径向对称取向
如上所述，在具有闭环磁性取向的磁性对准***(诸如磁性对准***300)的实施方案中，次级对准部件318可具有带有径向分量的磁性取向。例如，在一些实施方案中，次级对准部件318可具有在径向取向上的磁极性。图4示出了根据一些实施方案的次级对准部件418的简化俯视图。与次级对准部件318类似，次级对准部件418可由弓形磁体428a至428h形成，这些弓形磁体具有如由磁极性指示符417a至417h所示的径向的磁性取向。在该示例中，每个弓形磁体428a至428h具有朝向径向向外侧取向的北磁极和朝向径向向内侧取向的南磁极；然而，该取向可反向，并且每个弓形磁体428a至428h的北磁极可朝向径向向内侧取向，而南磁极朝向径向向外侧取向。
图5A示出了根据一些实施方案的磁性对准***500的透视图。磁性对准***500(其可以是磁性对准***300的具体实施)包括具有径向向外的磁性取向(例如，如图4所示)的次级对准部件518和互补的初级对准部件516。在该示例中，磁性对准***500包括在扇区中的两个扇区之间的间隙517；然而，间隙517是任选的，并且磁性对准***500可以是完整的环形结构。还示出了部件502，其可包括例如感应线圈组件或位于初级磁性对准部件516或次级磁性对准部件518的中心区域内的其他部件。磁性对准***500可具有类似于磁性对准***300(如图3B所示)的闭环构型，并且可包括弓形扇区501，每个弓形扇区可由一个或多个弓形磁体制成。在一些实施方案中，磁性对准***500的闭环构型可减少或防止可能影响部件502的磁场泄漏。
图5B示出了穿过弓形扇区501中的一个弓形扇区截取的轴向横截面视图。弓形扇区501包括初级磁体526和次级磁体528。如取向指示符517所示，次级磁体528具有在径向向外方向上取向的磁极性，即，北磁极朝向磁性对准***500的径向向外侧。与上述初级磁体326类似，初级磁体526包括内部弓形磁性区域552、外部弓形磁性区域554和中心非磁化区域556(其可包括例如气隙或非磁性或非磁化材料区域)。内部弓形磁性区域552具有轴向取向的磁极性，使得北磁极朝向次级磁体528(如指示符553所示)，而外部弓形磁性区域554具有相反的磁性取向，其中南磁极朝向次级磁体528取向(如指示符555所示)。如上文参考图3B所述，图5B所示的磁性取向的布置导致初级磁体526和次级磁体528之间的磁性吸引力。在一些实施方案中，磁极性可反向，使得次级磁体528的北磁极朝向磁性对准***500的径向向内侧取向，初级磁体526的外部弓形区域554的北磁极朝向次级磁体528取向，并且内部弓形区域552的北磁极远离次级磁体528取向。
当初级对准部件516和次级对准部件518对准时，初级对准部件516和次级对准部件518的磁极性的径向对称布置和方向相等允许次级对准部件518在侧向平面中在顺时针或逆时针方向上(相对于初级对准部件516)自由旋转，同时沿着轴线保持对准。
如本文所用，“径向”取向不需要是精确或完全径向的。例如，图5C示出了根据一些实施方案的次级弓形磁体538。次级弓形磁体538具有完全径向的磁性取向，如箭头539所指示。每个箭头539指向磁体538的曲率中心；如果箭头539向内延伸，将会汇聚在曲率中心处。然而，实现这种完全径向的磁化需要磁体538内的磁畴相对于相邻磁畴倾斜地取向。对于一些类型的磁性材料，完全径向的磁性取向可能是不切实际的。因此，一些实施方案使用近似于图5C的完全径向取向的“伪径向”的磁性取向。图5D示出了根据一些实施方案的具有伪径向的磁性取向的次级弓形磁体548。磁体548具有垂直于连接弓形磁体548的内部拐角552、553的基线551的磁性取向，由箭头549示出。如果箭头549向内延伸，将不会汇聚。因此，磁体548中的相邻磁畴彼此平行，这能够在磁性材料诸如NdFeB中容易地实现。然而，磁性对准***中的总体效果可类似于图5C所示的完全径向的磁性取向的效果。图5E示出了根据一些实施方案的由磁体548构成的次级环形对准部件558。磁性取向箭头549已延伸到环形对准部件558的中心点561。如图所示，磁场方向可以是近似径向的，其中近似的接近度取决于磁体548的数量和环形对准部件558的内半径。在一些实施方案中，18个磁体548可提供伪径向取向；在其他实施方案中，可使用更多或更少的磁体。应当理解，本文对具有“径向”的磁性取向的磁体的所有引用包括伪径向的磁性取向和近似但不完全径向的其他磁性取向。
在一些实施方案中，次级对准部件518中的径向磁性取向(例如，如图5B所示)在次级对准部件518和初级对准部件516之间(同样地围绕磁性对准***的整个圆周)提供了磁力分布。径向的磁性取向还可导致更大的磁导率，这允许次级对准部件518抵抗去磁化，并且在两个部件对准时增强轴向方向上的吸引力并改善侧向方向上的剪切力。
图6A和图6B示出了根据一些实施方案的不同磁性对准***的力分布曲线的曲线图。具体地，图6A示出了具有类似尺寸并使用类似类型磁体的不同磁性对准***在轴向(z)方向上的垂直吸引(法向)力的曲线图600。曲线图600具有表示距对准中心的位移的水平轴线，其中0表示对准位置并且负值和正值表示在相反方向上距对准位置的位移(为任意单位)；以及示出随在侧向平面中的位移变化的法向力(F法向)(也为任意单位)的垂直轴线。出于本说明书的目的，F法向被定义为轴向方向上初级对准部件和次级对准部件之间的磁力；F法向>0表示吸引力，而F法向<0表示排斥力。曲线图600示出了三种不同类型的磁性对准***的法向力分布曲线。第一种类型的磁性对准***使用“中心”对准部件，诸如沿着轴线放置的一对互补圆盘状磁体；中心磁性对准***的代表性法向力分布曲线被示出为线601(点-划线)。第二种类型的磁性对准***(例如，图2A和图2B的磁性对准***200)使用具有轴向的磁性取向的环形对准部件；这种环形轴向磁性对准***的代表性法向力分布曲线被示出为线603(虚线)。第三种类型的磁性对准***(例如，图5A和图5B的磁性对准***500)使用具有闭环磁性取向且径向对称的环形对准部件；径向对称的闭环磁性对准***的代表性法向力分布曲线被示出为线605(实线)。
类似地，图6B示出了不同磁性对准***在横切方向上的侧向(剪切)力的曲线图620。使用与曲线图600相同的惯例，曲线图620具有表示在相反方向上距对准中心的侧向位移的水平轴线，以及示出随方向变化的剪切力(F剪切)(为任意单位)的垂直轴线。出于本说明书的目的，F剪切被定义为在侧向方向上初级对准部件和次级对准部件之间的磁力；F剪切>0表示沿着位移轴线朝向左侧的力，而F剪切<0表示沿着位移轴线朝向右侧的力。曲线图620示出了与曲线图600相同的三种类型的磁性对准***的剪切力分布曲线：中心磁性对准***的代表性剪切力分布曲线被示出为线621(点-划线)；环形轴向磁性对准***的代表性剪切力分布曲线被示出为线623(虚线)示出；并且径向对称的闭环磁性对准***的代表性法向力分布曲线被示出为线625(实线)。
如图6A所示，当初级对准部件和次级对准部件处于对准位置(水平轴线上的0)时，每种类型的磁性对准***实现在轴向方向上最强的磁性吸引力(即，法向力)，如相应的峰611、613和615所示。虽然在所有***的对准位置中实现了最强的吸引法向力，但是峰的量值取决于磁性对准***的类型。具体地，径向对称的闭环磁性对准***(例如，图5的磁性对准***500)在处于对准位置时提供比其他类型的磁性对准***更强的磁性吸引力。该强吸引法向力可克服微小的不对准并且可有助于将设备保持在对准位置，从而可实现在初级对准部件和次级对准部件之间更准确且更稳固的对准，这继而可在便携式电子设备和在其内实现磁性对准***的无线充电器设备之间提供更准确且更稳固的对准。
如图6B所示，在初级对准部件和次级对准部件恰好位于对准位置的侧向外部(例如，与对准位置分开-2和+2个单位)时，获得最强的剪切力，如相应的峰631a至631b、633a至633b和635a至635b所示。这些剪切力用于朝向对准位置推动对准部件。类似于法向力，剪切力的峰强度取决于磁性对准***的类型。具体地，径向对称的闭环磁性对准***(例如，图5的磁性对准***500)在恰好位于对准位置外部时提供比其他类型的磁性对准***更高量值的剪切力。该强剪切力可提供触觉反馈(有时被描述为“扣合”感觉)以帮助用户识别这两个部件何时对准。此外，与法向力类似，剪切力可克服由于摩擦力引起的微小的不对准，并且可实现初级对准部件和次级对准部件之间更准确且更稳固的对准，这继而可在便携式电子设备和在其内实现磁性对准***的无线充电器设备之间提供更准确且稳固的对准。
根据磁体的特定构型，可使用各种设计选择来增加闭环磁性对准***的扣合感觉。例如，减少磁性对准部件附近的区域中的设备中的磁性材料的量(例如，该减少实现的方式是：通过使用较少的材料或通过增加磁性对准部件和另一种磁性材料之间的距离)可减少杂散场并增加磁性对准部件的感知“扣合”效果。又如，(例如，通过增加材料的量)增加对准磁体的磁场强度可增加剪切力和法向力两者。又如，初级环形对准部件中磁化区域的宽度(和/或每个区域中磁场的相对强度)可基于次级环形对准部件的特定磁性取向模式(例如，次级环形对准部件是具有图5C的完全径向的磁性取向还是具有图5D的伪径向的磁性取向)来优化。另一个考虑因素可以是包含初级对准部件和次级对准部件的设备的表面之间的摩擦系数；较低的摩擦减小了对由环形磁性对准部件施加的剪切力的阻力。
径向对称的闭环磁性对准***(例如，图5A和图5B的磁性对准***500)可提供在轴向方向和侧向方向上准确且稳固的对准。此外，由于径向对称，对准***不具有在侧向平面中围绕轴线的优选旋转取向；无论已对准的电子设备的相对旋转取向如何，剪切力分布都可以是相同的。
1.4.2.交替的径向取向
在一些实施方案中，闭环磁性对准***可被设计成提供一个或多个优选旋转取向。图7示出了根据一些实施方案的次级对准部件718的简化俯视图。次级对准部件718包括扇区728a至728h，这些扇区具有如由磁极性指示符717a至717h所示的径向的磁性取向。扇区728a至728h中的每个扇区可包括一个或多个次级弓形磁体。在该示例中，扇区728b、728d、728f和728h中的次级磁体各自具有朝向径向向外侧取向的北磁极和朝向径向向内侧取向的南磁极，而扇区728a、728c、728e和728g中的次级磁体各自具有朝向径向向内侧取向的北磁极和朝向径向向外侧取向的南磁极。换句话讲，次级对准部件718的相邻扇区728a至728h中的磁体具有交替的磁性取向。
互补的初级对准部件可具有磁性取向相应地交替的扇区。例如，图8A示出了根据一些实施方案的磁性对准***800的透视图。磁性对准***800包括具有交替的径向磁性取向(例如，如图7所示)的次级对准部件818和互补的初级对准部件816。为了显露内部结构，未示出磁性对准***800的弓形部分中的一些弓形部分；然而，应当理解，磁性对准***800可以是完整的环形结构。还示出了部件802，其可包括例如感应线圈组件或位于初级环形对准部件816和/或次级环形对准部件818的中心区域内的其他部件。磁性对准***800可以是类似于上述磁性对准***300的闭环磁性对准***，并且可包括具有交替的磁性取向的弓形扇区801b、801c，其中每个弓形扇区801b、801c在初级环形对准部件816和次级环形对准部件818中的每一者中包括一个或多个弓形磁体。在一些实施方案中，磁性对准***800的闭环构型可减少或防止可能影响部件802的磁场泄漏。与磁性对准***500类似，磁性对准***800可包括两个扇区之间的间隙803。
图8B示出了穿过弓形扇区801b中的一个弓形扇区的轴向横截面视图，并且图8C示出了穿过弓形扇区801c中的一个弓形扇区截取的轴向横截面视图。弓形扇区801b包括初级磁体826b和次级磁体828b。如取向指示符817b所示，次级磁体828b具有在径向向外方向上取向的磁极性，即，北磁极朝向磁性对准***800的径向向外侧。与上述初级磁体326类似，初级磁体826b包括内部弓形磁性区域852b、外部弓形磁性区域854b和中心非磁化区域856b(其可包括例如气隙或非磁性或非磁化材料区域)。内部弓形磁性区域852b具有轴向取向的磁极性，使得北磁极朝向次级磁体828b(如指示符853b所示)，而外部弓形磁性区域854b具有相反的磁性取向，其中南磁极朝向次级磁体828b取向(如指示符855b所示)。如上文参考图3B所述，图8B所示的磁性取向的布置导致初级磁体826b和次级磁体828b之间的磁性吸引力。
如图8C所示，弓形扇区801c具有相对于弓形扇区801b“反向”的磁性取向。弓形扇区801c包括初级磁体826c和次级磁体828c。如取向指示符817c所示，次级磁体828c具有在径向向内方向上取向的磁极性，即，北磁极朝向磁性对准***800的径向向内侧。与上述初级磁体326类似，初级磁体826c包括内部弓形磁性区域852c、外部弓形磁性区域854c和中心非磁化区域856c(其可包括例如气隙或非磁性或非磁化材料区域)。内部弓形磁性区域852c具有轴向取向的磁极性，使得南磁极朝向次级磁体828c(如指示符853c所示)，而外部弓形磁性区域854c具有相反的磁性取向，其中北磁极朝向次级磁体828c取向(如指示符855c所示)。如上文参考图3B所述，图8C所示的磁性取向的布置导致初级磁体826c和次级磁体828c之间的磁性吸引力。
当次级对准部件818与初级对准部件816对准并且对准部件816、818中的一者相对于另一者围绕公共轴线旋转时，如图7和图8A至图8C所示的磁极性的交替布置可产生“棘轮”的感觉。例如，当次级对准部件816相对于初级对准部件816旋转时，每个径向向外的磁体828b交替地接近初级对准部件816的互补磁体826b从而产生吸引磁力，或者交替地接近初级对准部件816的反互补磁体826c从而产生排斥磁力。如果初级磁体826b、826c和次级磁体828b、828c在任何给定取向上都具有相同的角大小和间距，则每对磁体将经历类似的净(吸引或排斥)磁力，使得对准在旋转取向上是稳定且稳固的，互补磁体对826b、828b和826c、828c在该旋转取向上处于接近状态。在其他旋转取向中，可经历朝向稳定旋转取向的扭矩。
在图7和图8A至图8C所示的示例中，每个扇区包括一个磁体，并且磁性取向的方向在每个磁体之间进行交替。在一些实施方案中，扇区可包括具有相同磁性取向方向的两个或更多个磁体。例如，图9A示出了根据一些实施方案的次级对准部件918的简化俯视图。类似于上述次级对准部件818，次级对准部件918包括具有径向向外的磁性取向的次级磁体928b和具有径向向内取向的次级磁体928c。在该示例中，磁体被布置成使得一对向外取向的磁体928b(其形成第一扇区901)与一对向内取向的磁体928c(其形成与第一扇区901相邻的第二扇区903)相邻。交替扇区的模式(其中每个扇区两个磁体)围绕次级对准部件918的圆周重复。类似地，图9B示出了根据一些实施方案的另一个次级对准部件918’的简化俯视图。次级对准部件918’包括具有径向向外的磁性取向的次级磁体928b和具有径向向内取向的次级磁体928c。在该示例中，磁体被布置成使得一组四个径向向外的磁体928b(其形成第一扇区911)与一组四个径向向内的磁体928c(其形成与第一扇区911相邻的第二扇区913)相邻。交替扇区的模式(其中每个扇区四个磁体)围绕次级对准部件918’的圆周重复。尽管未在图9A和图9B中示出，但是根据图8A至图8C，应当显而易见的是次级对准部件918或918’的互补初级对准部件的结构。尽管提供稳定对准的旋转取向的数量将不同，但是图9A和图9B的对准部件的剪切力分布可类似于上述棘轮分布。
1.4.3.其他磁性取向
在其他实施方案中，可通过改变初级对准部件和/或次级对准部件内的不同扇区的磁性取向来产生各种力分布。仅作为一个示例，图10示出了根据一些实施方案的次级对准部件1018的简化俯视图。次级对准部件具有扇区1028a至1028h，该扇区具有如由磁极性指示符1017a至1017h所示的扇区依赖性磁性取向。在该示例中，次级对准部件1018可被视为由二等分线1001二等分，该二等分线限定次级对准部件1018的两个半部。在第一半部1003中，扇区1028e至1028h具有径向向外取向的磁极性，类似于上述示例。
在第二半部1005中，扇区1028a至1028d具有基本上平行于二等分线1001取向而不是径向取向的磁极性。具体地，扇区1028a和1028b具有在平行于二等分线1001的第一方向上取向的磁极性，而扇区1028c和1028d具有在与扇区1028a和1028b的磁极性的方向相反的方向上取向的磁极性。互补的初级对准部件可具有内部环形区域、外部环形区域和中心非磁化区域，从而提供如上所述的闭环磁性取向，该内部环形区域具有朝向次级对准部件1018取向的磁北极，该外部环形区域具有远离次级对准部件1018取向的磁北极。次级对准部件1018中的磁性取向的不对称布置可修改剪切力分布，使得次级对准部件1018在朝向第二半部1005(在附图中向上)的方向上产生的抵抗运动的剪切力比在朝向第一半部1003(在附图中向下)的方向上产生的更小。在一些实施方案中，可在初级对准部件安装在充电座中并且次级对准部件安装在与充电座对接的便携式电子设备中的情况下，使用这种非对称布置。假设次级环形对准部件1018在便携式电子设备中取向成使得半环形1005朝向便携式电子设备的顶部，非对称剪切力可有利于以下动作：使便携式电子设备向下滑动以与充电座对接或向上滑动以将其从充电座移除，同时仍然提供吸引力以将便携式电子设备牵拉为与充电座成期望的对准。
在上述实施方案中，次级环形磁性对准部件具有在横切平面中大致对准的磁性取向。在一些另选的实施方案中，次级环形磁性对准部件可替代地具有与图3A和图3B的初级环形磁性对准部件316的四极构型类似的四极构型，并且在次级弓形磁体的远侧表面上具有或不具有DC屏蔽件(如果存在，则其可类似于图3A和3B的DC屏蔽件314)。在初级对准部件和次级对准部件两者中使用四极磁性构型可提供闭环DC磁通量路径和强烈的“扣合”感觉；然而，可能需要增加次级磁性对准部件的厚度以容纳四极磁体和DC屏蔽件，这可增加容纳次级磁性对准部件的便携式电子设备的总体厚度。为了减小厚度，可省略在次级对准部件的远侧表面上的DC屏蔽件；然而，省略DC屏蔽件可导致进入相邻部件的通量泄漏增加。
应当理解，前述示例是例示性的而非限制性的。如果给定磁性对准***的初级对准部件和次级对准部件具有朝向期望对准位置施加力的互补磁性取向，则初级对准部件和/或次级对准部件的扇区可包括具有在任何期望方向取向并且为任何组合的磁极性的磁性元件。磁性取向的不同组合可产生不同的剪切力分布，并且可基于期望的剪切力分布(例如，强烈扣合)、对DC通量泄漏到其他部件中的避免以及其他设计考虑因素来进行对磁性取向的选择。
1.5.具有间隙的环形磁性对准部件
在上述示例中，初级对准部件和次级对准部件具有环形形状。如上所述(例如，参考图3A)，环可以是完全闭合的。在其他实施方案中(例如，如图5A和图8A所示)所示，初级环形对准部件或次级环形对准部件可包括一个或多个间隙，其中每个间隙可以是不存在磁性材料(或实际上不存在任何材料)的环部分。
图11示出了根据一些实施方案的具有间隙的对准部件1118(其可以是初级环形磁性对准部件或次级形磁性对准部件)的示例。如图所示，对准部件1118可包括形成环形形状的多个弓形磁体1128。在该实施方案中，通过省略弓形磁体1128中的一个弓形磁体来在两个磁体之间产生间隙1101。更一般地，可使用各种技术来产生间隙诸如间隙1101。例如，可选择每个弓形磁体所对着的角度
Figure BDA0003523849360000251
使得
Figure BDA0003523849360000252
不为整数。因此，间隙1101的尺寸可等于或小于(或大于)弓形磁体1128的尺寸。在磁性对准***的各种实施方案中，间隙诸如间隙1101可形成在次级对准部件和初级对准部件中的任一者或两者中，并且初级对准部件和次级对准部件之间的间隙的尺寸、数量和位置可不同。为了提供可靠的磁性对准，间隙1101或其他间隙的尺寸可被限制为例如20°的弧度或更小。
在一些实施方案中，间隙诸如间隙1101可提供用于电连接到位于对准部件1118内侧的内部区域1103中的部件的便利路径。例如，如上所述，感应线圈(或其他电子部件)可设置在内部区域1103中，并且对准部件1118中的间隙1101可为感应线圈(或其他部件)与位于对准部件1118外侧的电池(或其他部件)之间的电连接提供便利路径。应当理解，也可通过在磁体1128上方或下方布线连接路径(进入或离开图11的平面的路径)来进行电连接；然而，在磁体上方或下方布线连接路径可导致其中设置有对准部件1118的设备的厚度增加。
应当理解，间隙诸如间隙1101可包括在初级对准部件、次级对准部件或两者中。在其中间隙被设置在初级对准部件和次级对准部件两者中的一些实施方案中，间隙的存在可以产生优选旋转取向的方式来改变剪切力分布。产生优选取向的程度可取决于间隙的大小和磁体的特定构型。
1.6.结合了磁性对准部件的便携式电子设备
图12A和图12B示出了根据一些实施方案的结合了磁性对准部件的便携式电子设备的简化后视图。在所示的示例中，便携式电子设备结合具有径向磁性取向的次级磁性对准部件，这可允许更薄的设备轮廓；然而，应当理解，便携式电子设备可替代地结合初级磁性对准部件。
图12A示出了作为根据一些实施方案的可结合磁性对准部件的便携式电子设备的示例的智能电话1200。智能电话1200可支持各种计算和通信活动，并且可从机载电池(未示出)汲取操作电力。在一些实施方案中，可使用无线电力传输来对电池进行再充电。例如，智能电话1200可包括线圈组件1210，该线圈组件可被配置为用于无线电力传输的感应接收器线圈。此类时变磁场可由无线充电器设备(图12A中未示出)中的发射器线圈提供。除此之外或替代地，线圈组件1210可能够作为用于无线电力传输的感应发射器线圈来操作，并且可能够操作以生成时变磁场，该时变磁场可用于对附件设备诸如无线头戴式耳机、外部电池或另一个便携式电子设备(例如，另一个智能电话)进行充电。线圈组件1210可包括耦接到电力存储设备(例如，电池)或电力消耗设备的感应接收器线圈(例如，导电线的缠绕线圈)。在一些实施方案中，线圈组件1210还可包括放置在线圈的远侧表面、内部环形表面和/或外部环形表面上方的电磁屏蔽件(例如，一片或多片铁氧体)。
为了实现最佳无线充电性能，期望将线圈1210与发射(或接收)设备中的线圈对准。环形磁性对准部件1218可以是例如上述次级磁性对准部件中的任一个次级磁性对准部件的具体实施，并且可包括具有接合部1232的磁体1228的环形布置，该接合部可以是气隙或相邻磁体彼此接触的表面。磁体1228的磁极性可在侧向平面中在不同方向上取向，例如，在如上参考图4所述的径向方向上取向。在所示的示例中，磁性对准部件1218包括间隙1201，该间隙可提供电连接路径，以用于线材(或导电迹线)连接在线圈1210和磁性对准部件1218外侧的部件之间。线圈1210可被优化以支持设备之间的无线电力传输。
在一些实施方案中，磁性对准部件诸如部件1218可被修改以适配不同尺寸的便携式电子设备，同时保持环的恒定外径和径向宽度。以举例的方式，图12B示出了作为根据一些实施方案的可结合磁性对准部件的便携式电子设备的另一个示例的智能电话1200’。与图12A的智能电话1200类似，智能电话1200’可支持多种计算和通信活动，并且可从机载电池(未示出)汲取操作电力。智能电话1200和智能电话1200’之间的一个区别可在于智能电话1200’具有比智能电话1200更小的形状因数。例如，智能电话1200’可比智能电话1200更窄(在x方向上)和/或更短(在y方向上)。然而，可能期望具有不同形状因数的这些智能电话与相同的无线充电器设备和/或其他附件进行互操作。因此，智能电话1200’可包括可与智能电话1200的无线充电线圈1210相同的无线充电线圈1210’。
为了提供线圈1210’与另一个设备中的线圈的对准，智能电话1200’可包括磁性对准部件1218’。磁性对准部件1218’可以是例如上述次级磁性对准部件中的任一个次级磁性对准部件的具体实施，并且可包括具有接合部1232’的弓形磁体1228’的环形布置，该接合部可以是气隙或相邻磁体1228’彼此接触的表面。磁体1228’的磁极性可在侧向平面中在不同方向上取向，例如，在如上所述的径向方向上取向。
在所示的示例中，为了适应智能电话1200’的较窄宽度，磁性对准部件1218’包括沿直径相对的间隙1201a、1201b。除了减小磁性对准部件1218’的宽度(在x方向上)之外，间隙1201a和/或1201b还可提供电连接路径，以用于线材(或导电迹线)连接在线圈1210’和磁性对准部件1218’外侧的部件之间。在一些实施方案中，与间隙1201a、1201b相邻的弓形磁体部分1228’可具有倾斜拐角1229a至1229b和1231a至1231b，这可进一步减小对准部件1218’的宽度而不减小外径。
应当理解，智能电话1200和1200’仅是示例，并且具有一系列不同形状因数的各种便携式电子设备可容纳具有给定直径和宽度的环形对准部件。此外，虽然图12A和图12B示出了智能电话1200、1200’的后部上的对准部件1218、1218’和线圈1210、1210’，但应当理解，这些部件可在智能电话1200、1200’的后外壳内，并且后外壳可以是不透明的，使得对准部件1218、1218’和线圈1210、1210’不需要对用户可见。
1.7.结合了磁性对准部件的无线充电器设备
图13示出了根据一些实施方案的结合了磁性对准部件的无线充电器设备1300的简化视图。在所示的示例中，无线充电器设备结合了初级对准部件；然而，应当理解，无线充电器设备可替代地结合次级磁性对准部件。
无线充电器设备1300可支持用于对便携式电子设备(诸如图12A的智能电话1200或图12B的智能电话1200’)进行充电的感应电力传输。在该示例中，无线充电器设备1300具有围绕发射器线圈组件1312的外壳1302。尽管图13中未示出，但应当理解，发射器线圈组件1312可包括具有可(例如，经由缆线1304)连接到外部电源的线材的感应发射器线圈。在一些实施方案中，发射器线圈组件1312还可包括电磁屏蔽件(例如，放置在发射器线圈的远侧表面、内部环形表面和/或外部环形表面上方的一块或多块铁氧体以及/或者放置在发射器线圈的近侧表面上方的薄层金属)以减小寄生电场。用于控制发射器线圈的控制电路可根据需要设置在外壳1302内或其他地方。初级磁性对准部件1316围绕发射器线圈组件1312设置。
无线充电器设备1300的部件可包封在外壳1302中，该外壳可由铝、塑料、陶瓷或其他耐用材料制成。外壳1302被示出为圆盘形；然而，也可使用其他形状。例如，外壳1302可以是矩形、椭圆形或提供充电表面的任何其他形状。在一些实施方案中，外壳1302可以是两件式外壳，该两件式外壳包括用于无线充电器设备1300的远侧表面和侧面表面的壳体以及覆盖发射器线圈组件1312的近侧表面的顶盖。顶盖(图13中未示出)可由陶瓷或能够透过电磁场的其他材料制成，而壳体可由铝、塑料或其他材料制成。可使用适当的粘合剂将顶盖和壳体密封在一起。尽管图13示出了无线充电器设备1300的内部的视图，但应当理解，外壳1302可以是不透明的。外壳1302可包括开口以允许缆线1304连接到发射器线圈组件1312。在一些实施方案中，缆线1304的一端受控地耦接到发射器线圈组件1312的电子部件，而缆线1304的另一端(未示出)联接到插头连接器(例如，USB A型连接器或USB-C连接器)，该插头连接器可用于经由适配器从电网或其他电源汲取电力。
为了实现最佳无线充电性能，期望将线圈组件1312的发射器线圈与接收设备诸如智能电话1200中的对应线圈对准。磁性对准部件1316可以是例如上述初级磁性对准部件中的任一个初级磁性对准部件的具体实施，并且可包括具有相邻磁体1326之间的接合部1330的磁体1326的环形布置，该接合部可以是气隙或相邻磁体1326彼此接触的表面。磁体1326可提供如上所述的闭环构型；例如，每个磁体1326可包括：具有在第一方向上的轴向磁性取向的内部弓形区域、具有在与第一方向相反的第二方向上的轴向磁性取向的外部弓形区域，以及不具有明显磁性取向的中心弓形区域。在所示的示例中，磁性对准部件1316包括间隙1301，该间隙可提供电连接路径，以用于线材(或导电迹线)连接在线圈组件1312和缆线1304之间，而不增加无线充电器设备1300的轴向厚度。线圈组件1312可被优化以支持设备之间的无线电力传输。
在各种实施方案中，初级磁性对准部件1316可用于促进无线充电器设备1300与具有不同形状因数的各种不同便携式电子设备(例如，包括便携式电子设备1200和便携式电子设备1200’)之间的对准。无论任一设备的任何其他尺寸如何，只要与初级磁性对准部件1316对准的便携式电子设备包括具有与初级对准部件1316匹配的环形形状和与初级对准部件1316互补的磁场取向的互补次级对准部件，初级对准部件1316就可有利于无线充电器设备1300与便携式电子设备的对准。还应当理解，无线充电器设备1300的一些实施方案可用于对不具有磁性对准部件的便携式电子设备进行充电；然而，在此类情况下，初级对准部件1316可能不会促进与便携式电子设备的最佳对准，并且用户将需要使用其他技术(例如，基于充电性能的手动调整或将设备放置在保持设备的支架中，使得其相应的充电线圈对准)来对准设备。
1.8.具有磁性对准的无线充电***
图14A示出了根据一些实施方案的包括与(图13的)无线充电器设备1300对准的(图12A的)便携式电子设备1200的***1400的简化透视图。在图14A中，使用虚线示出了无线充电器设备1300的部分，以避免模糊其他细节。如图所示，无线充电器设备1300可被放置成其充电(或近侧)表面抵靠便携式电子设备1200的后(或近侧)表面1403。当设备放置在该布置中时，便携式电子设备1200中的次级对准部件1218可吸引无线充电器设备1300的初级磁性对准部件1316并将其保持为对准，使得无线充电器设备1300的发射器线圈组件1312与便携式电子设备1200的线圈组件1210对准。如图所示，无线充电器设备1300可具有围绕由初级磁性对准部件1316和次级磁性对准部件1218的中心限定的轴线的任何旋转取向；例如，次级磁性对准部件1218中的间隙1201不需要与初级磁性对准部件1316中的间隙1301对准。
图14B示出了根据一些实施方案的***1400的简化局部横截面视图。便携式电子设备1200具有后外壳1402(其可由能够透过电磁场和DC磁场的材料诸如玻璃或塑料制成)和前外壳1404(其可包括触摸屏显示器)。线圈组件1210可包括感应接收器线圈1410(其可由例如缠绕成线圈的绞合线材制成)和屏蔽件1412(其可包括例如铁磁屏蔽件)。次级磁体1428形成次级磁性对准部件1218的一部分并且可具有在径向向内方向上取向(如箭头所示)的磁场。应当理解，尽管图14A中示出了对准部件1218，但是后外壳1402可以是不透明的，并且对准部件1218不需要对用户可见。
无线充电器设备1300具有外壳1302，该外壳包括形成外壳1302的远侧表面和侧面表面的单件式壳体1406以及形成外壳1302的近侧表面的顶盖1408。如上所述，壳体1406和顶盖1408可由相同材料或不同材料制成，并且顶盖1408可由能够透过AC电磁场和DC磁场的材料制成。发射器线圈组件1312可包括感应发射器线圈1416(其可由例如缠绕成线圈的绞合线材制成)和电磁屏蔽件1415(其可包括例如铁磁屏蔽件)。初级磁体1426形成初级磁性对准部件1316的一部分并且可包括：具有在第一轴向方向上取向的磁场的内部弓形区域1452、具有在与第一轴向方向相反的第二轴向方向上取向的磁场的外部弓形区域1454，以及非磁化中心弓形区域1456。如上所述，DC屏蔽件1414可设置在初级磁体1426的远侧表面上。应当理解，尽管图14A中示出了对准部件1316，但是外壳1302可以是不透明的，并且对准部件1316不需要对用户可见。
当对准时，初级磁体1426和次级磁体1428产生闭环磁通量，如线1440所示。磁通量1440可将初级环形对准部件1318和次级环形对准部件1216吸引成对准，使得初级环形对准部件1318和次级环形对准部件1216的相应中心沿着公共轴线对准。由于发射器线圈1416固定在与初级对准部件1316同心的位置中，并且接收器线圈1410固定在与次级对准部件1218同心的位置中，因此沿着公共轴线对准初级环形对准部件1318和次级环形对准部件1216的结果是发射器线圈1416和接收器线圈1410也沿着公共轴线对准，从而实现有效的无线电力传输。例如，可用交流电驱动发射器线圈1416以生成时变磁场，该时变磁场在接收器线圈1416中感应出时变电流。电磁屏蔽件(例如，屏蔽件1415和1412)可将AC场限制为紧邻线圈1416和1410。
具体地，一些实施方案在次级磁体1428和接收器线圈组件1210之间设置间隙区域1411，由于围绕线圈1410的电磁屏蔽件1412，该间隙区域可经历低DC磁通量并且还可经历低AC电磁场。类似地，一些实施方案在初级磁体1426和发射器线圈组件1312之间设置间隙区域1413，由于围绕发射器线圈1416的电磁屏蔽件1418，该间隙区域可经历低DC磁通量并且还可经历低AC电磁场。需注意，当使用图2所示类型的z极磁性对准***时，可产生类似的间隙区域；然而，充电线圈和磁体之间将需要更大的空间。
如可参考图14B理解的，次级对准部件1218中的每个次级对准磁体1428可具有薄的轴向尺寸，使得次级对准部件1218不会增加便携式电子设备1200的厚度。例如，每个次级对准磁体1428的轴向厚度可小于或等于接收器线圈组件1210(包括线圈1410和屏蔽件1412)的厚度。初级对准部件1426可具有较厚的轴向尺寸，该轴向尺寸例如占据壳体1406和顶盖1408之间的所有轴向空间。在一些实施方案中，初级对准部件1426还可具有略大于次级对准部件1428的径向宽度的径向宽度。
图15是示出根据一些实施方案的示例性无线充电***1500的框图，该示例性无线充电***包括可通过磁性对准***1506对准在一起的便携式电子设备1504(其可以是例如便携式电子设备1200或本文所述的任何其他便携式电子设备)和无线充电器设备1502(其可以是例如无线充电器设备1300或本文所述的任何其他无线充电器设备)。磁性对准***1506可包括无线充电器设备1502内的初级对准部件1516和便携式电子设备1504内的次级对准部件1518。可根据本文所述的实施方案中的任一个实施方案来构造初级对准部件1516和次级对准部件1516。便携式电子设备1504还可包括耦接到存储器库1542的计算***1541。计算***1541可包括被配置为执行存储在存储器库1542中的指令以执行用于操作便携式电子设备1504的各种功能的控制电路。控制电路可包括一个或多个可编程集成的逻辑电路，诸如微处理器、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、现场可编程门阵列(FPGA)等。
计算***1541还可耦接到用户界面***1543、通信***1544和传感器***1545，以使得便携式电子设备1504能够执行一个或多个功能。例如，用户界面***1543可包括显示器、扬声器、麦克风、用于启用触觉反馈的致动器以及一个或多个输入设备，诸如按钮、开关、用于使显示器成为触敏的电容式屏幕等。通信***1544可包括无线通信部件、近场通信(NFC)部件、蓝牙部件和/或Wi-Fi部件，以使得便携式电子设备1504能够拨打电话、与无线附件进行交互并且访问Internet。传感器***1545能够包括光传感器、加速度计、陀螺仪、温度传感器、磁力仪和可测量外部实体和/或环境的参数的任何其他类型的传感器。
所有这些电子部件都需要电源来运行。因此，便携式电子设备1504还包括电池1546，该电池可释放所储存的能量以为便携式电子设备1504的电子部件供电。为了补充被释放以为电子部件供电的能量，便携式电子设备1504包括充电电路1547和感应线圈1510，该感应线圈可从耦接到外部电源1522的无线充电器设备1502接收电力。
无线充电器设备1502可包括用于生成能够在便携式电子设备1504的线圈1510中感应出电流的时变磁通量的发射器线圈1512。所感应出的电流可被充电电路1547用于对电池1546进行充电。无线充电器设备1502还可包括耦接到通信***1522和无线充电电路1523的计算***1521。无线充电电路可包括用于将具有第一组电压和频率特性的标准AC电力(例如，标准AC壁式电力)转换为适用于操作线圈1510的AC电力的电路部件。包括整流器(AC至DC转换器)、升压电路(DC至DC升压电路)、逆变器(DC至AC转换器)等的合适电路部件是本领域已知的。计算***1521可包括逻辑电路(诸如微处理器、微控制器、FPGA等)，该逻辑电路被配置为控制无线充电器设备1502的操作，诸如控制无线充电电路1523以将从外部电源1522接收的电力用于生成时变磁通量从而在线圈1510中感应出电流来对便携式电子设备1504进行充电。在一些实施方案中，计算***1521可实现符合(由无线电力联盟公布的)Qi无线充电标准的功能。
在一些实施方案中，实现计算***1521和无线充电电路1523的部件可设置在保持线圈1512和初级对准部件1516的外壳内(例如，在图13和图14A至图14B的圆盘形外壳1302内)。在其他实施方案中，实现计算***1521和无线充电电路1523的部件中的一些或全部部件可设置在其他地方，例如，设置在图13和图14A中的缆线1304的远侧端部处。例如，实现计算***1521的逻辑电路可设置在外壳1302内，而无线充电电路1532设置在缆线1304的远侧端部处的插头连接器的保护罩中。(在这种情况下，缆线1304可为无线充电器设备1300提供AC电力。)又如，实现计算***1521的逻辑电路和实现无线充电电路1523的部分的电路部件可设置在外壳1302内，而实现无线充电电路1523的其他部分的电路部件设置在缆线1304的远侧端部处的插头连接器的保护罩中。例如，逆变器可设置在外壳1302内，而整流器和升压电路设置在保护罩中。(在这种情况下，缆线1304可为无线充电器设备1300提供DC电力)。
虽然参考特定块描述了***1500，但应当理解，定义这些块是为了描述方便，并非意在暗示组件部分的特定物理布置。各个块不必对应于物理上不同的部件，并且可使用相同物理部件来实施多个块的各个方面。可以例如通过对处理器进行编程或提供适当的控制电路来配置块以执行各种操作，并且根据初始配置的获得方式，各个块可能是可重新配置的或不可重新配置的。本发明的实施方案可在各种装置中实现，该装置包括使用电路和软件的任何组合来实现无线充电操作和/或需要设备之间的物理对准的其他操作的电子设备。
2.旋转对准部件
在上述各种实施方案中，磁性对准***可在侧向平面中提供稳固的对准，并且可提供或可不提供旋转对准。例如，图5A至5B的径向对称的磁性对准***500可不限定优选旋转取向。图8A至图8C的径向交替的磁性对准***800可限定多个同样优选的旋转取向。对于一些应用，诸如便携式电子设备与无线充电器圆盘或垫的对准，旋转取向可能不是问题。在其他应用中，诸如便携式电子设备在充电座或其他安装附件中的对准，可能期望特定的旋转对准。因此，在一些实施方案中，可利用定位在环形磁性对准部件的外侧并且与环形磁性对准部件间隔开的一个或多个旋转对准部件来增强环形磁性对准部件。旋转对准部件可有助于将设备引导成相对于彼此的目标旋转取向。
图16示出了根据一些实施方案的具有环形对准部件和旋转对准部件的磁性对准***的示例。图16示出了便携式电子设备1604和附件1602的相应近侧表面。在该示例中，磁性对准***的初级对准部件包括在附件设备1602中，并且磁性对准***的次级对准部件包括在便携式电子设备1604中。便携式电子设备1604可以是例如智能电话，该智能电话的前表面提供触摸屏显示器并且其后表面被设计成支持无线充电。附件设备1602可以是例如支撑便携式电子设备1604使得其显示器对于用户可见并且用户可访问其显示器的充电座。例如，附件设备1602可支撑便携式电子设备1604，使得显示器是垂直的或处于便于观看和/或触摸的倾斜角度。在所示的示例中，附件设备1602以“纵向”取向支撑便携式电子设备1604(显示器的较短侧位于顶部和底部处)；然而，在一些实施方案中，附件设备1602可以“横切”取向支撑便携式电子设备1604(显示器的较长侧位于顶部和底部处)。附件设备1602还可安装在转座、万向支架等上，从而允许用户通过调节附件设备1602的取向来调节便携式电子设备1604的取向。
如上所述，磁性对准***的部件可包括设置在附件1602中的初级环形对准部件1616以及设置在便携式电子设备1604中的次级环形对准部件1618。初级环形对准部件1616可与上述初级对准部件中的任一个初级对准部件类似或相同。例如，初级环形对准部件1616可由布置成环形构型的弓形磁体1626形成。尽管图16中未示出，但可在初级环形对准部件1616中设置一个或多个间隙，例如，通过省略弓形磁体1626中的一个或多个弓形磁体或者通过在相邻弓形磁体1626之间的一个或多个接合部1630处设置间隙。在一些实施方案中，每个弓形磁体1626可包括：具有第一磁性取向(例如，在第一方向上轴向取向)的内部弓形区域、具有与第一磁性取向相反的第二磁性取向(例如，在与第一方向相反的方向上轴向取向)的外部弓形区域，以及内部区域和外部区域之间的中心非磁化弓形区域(如上所述，非磁化中心区可包括气隙或非磁性材料)。在一些实施方案中，初级环形对准部件1616还可包括在弓形磁体1626的远侧侧面上的DC屏蔽件(未示出)。
同样，次级环形对准部件1618可与上述初级对准部件中的任一个初级对准部件类似或相同。例如，次级环形对准部件1618可由布置成环形构型的弓形磁体1628形成。尽管图16中未示出，但可在次级环形对准部件1618中设置一个或多个间隙，例如，通过省略一个或多个弓形磁体1628或者通过在相邻磁体1628之间的一个或多个接合部1632处设置间隙。如上所述，弓形磁体1628可提供径向取向的磁极性。例如，次级环形对准部件1618的所有扇区可具有径向向外的磁性取向或径向向内的磁性取向，或者次级环形对准部件1618的一些扇区可具有径向向外的磁性取向，而次级环形对准部件1618的其他扇区具有径向向内的磁性取向。
如上所述，初级环形对准部件1616和次级环形对准部件1618可提供剪切力，该剪切力促进在侧向平面中的对准，使得初级环形对准部件1616的中心点1601与次级环形对准部件1618的中心点1603对准。然而，初级环形对准部件1616和次级环形对准部件1618可能不提供有利于任何特定旋转取向(诸如纵向取向)的扭矩力。
因此，在一些实施方案中，除了环形对准部件之外，磁性对准***还可结合一个或多个旋转对准部件。旋转对准部件可包括一个或多个磁体，该一个或多个磁体提供围绕(对准的)环形对准部件的公共轴线的扭矩，使得可以可靠地建立优选的旋转取向。例如，如图16所示，初级旋转对准部件1622可设置在初级环形对准部件1616的外侧并且与初级环形对准部件间隔开，而次级旋转对准部件1624设置在次级环形对准部件1618的外侧并且与次级环形对准部件间隔开。次级旋转对准部件1624可定位成与次级环形对准部件1618的中心点1603相距固定距离(y0)并且居中于便携式电子设备1604的侧边缘之间(如由相距任一侧边缘的距离x0所指示)。类似地，初级旋转对准部件1622可定位成与初级环形对准部件1616的中心点1601相距相同的距离y0，并且以生成扭矩曲线的旋转角度定位，当次级旋转对准部件1624与初级旋转对准部件1622对准时，该扭矩曲线有利于便携式电子设备1604相对于附件1602具有期望的取向。应当指出的是，相同的距离y0可应用于具有不同形状因数的各种便携式电子设备中，使得单个附件可与一系列便携式电子设备兼容。较长的距离y0可增大朝向优选旋转对准的扭矩；然而，最大距离y0可能受到设计考虑因素的限制，诸如受到结合了相互兼容的磁性对准***的一系列便携式电子设备中的最小便携式电子设备的尺寸的限制。
根据一些实施方案，初级旋转对准部件1622和次级旋转对准部件1624中的每一者可使用一个或多个磁体(例如，稀土磁体诸如NdFeB)来实现，该一个或多个磁体中的每个磁体已各自被磁化，使得其磁极性在期望方向上取向。在图16的示例中，磁体具有矩形形状；然而，可替换其他形状(例如，圆形形状)。旋转对准部件1622和1624的磁性取向可以是互补的，使得当旋转对准部件1622和1624的近侧表面彼此靠近时，施加吸引磁力。该吸引磁力可有助于将便携式电子设备1604和附件1602旋转成优选旋转取向，旋转对准部件1622和1624的近侧表面在该优选旋转取向上彼此对准。下文描述了可用于提供期望吸引力的旋转对准部件1622和1624的磁性取向的示例。在一些实施方案中，初级旋转对准部件1622和次级旋转对准部件1624可具有相同的侧向(xy)尺寸和相同的厚度。可基于期望的磁场强度和/或扭矩、其中要部署旋转对准部件的设备的尺寸以及其他设计考虑因素来选择尺寸。在一些实施方案中，侧向尺寸可为约6mm(x方向)×约16mm(y方向)，并且厚度可为约0.3mm至约1.5mm；可基于要对准的设备的尺寸来选择特定尺寸。在一些实施方案中，给定设备的旋转对准部件的厚度可被选择成与该设备中的环形对准部件的厚度匹配。在一些实施方案中，初级旋转对准部件1622和次级旋转对准部件1624中的每一者可使用彼此相邻定位的两个或更多个矩形磁性材料块来实现。如在其他实施方案中，例如由于制造公差，相邻磁体之间可存在小间隙。
图17A和图17B示出了根据一些实施方案的旋转对准的示例。在图17A中，附件1602放置在便携式电子设备1604的后表面上，使得初级环形对准部件1616和次级对准部件1618在侧向平面中彼此对准，使得在所示视图中，初级环形对准部件1616的中心点1601覆盖次级环形对准部件1618的中心点1603。存在相对旋转，使得旋转对准部件1622和1624不对准。在该构型中，旋转对准部件1622和1624之间的吸引力可朝向目标旋转取向推动便携式电子设备1604和附件1602。在图17B中，旋转对准部件1622和1624之间的吸引磁力已使得便携式电子设备1604和附件1602与便携式电子设备1604的平行于附件1602的侧面的侧面进行了目标旋转对准。在一些实施方案中，旋转对准部件1622和1624之间的吸引磁力还可有助于将便携式电子设备1604和附件1602保持为固定的旋转对准。
旋转对准部件1622和1624可具有各种磁性取向模式。只要旋转对准部件1622和1624的磁性取向彼此互补，当使设备被侧向对准并接近目标旋转取向时，就可存在朝向目标旋转取向的扭矩。图18A至21B示出了根据各种实施方案的用于旋转对准部件的磁性取向的示例。虽然仅针对一个旋转对准部件示出了磁性取向，但应当理解，互补的旋转对准部件的磁性取向可与所示的磁性取向互补。
图18A和图18B示出了根据一些实施方案的具有“z极”构型的旋转对准部件1824的透视图和顶视图。应当理解，该透视图并非按任何特定比例绘制，并且侧向(xy)尺寸和轴向(z)厚度可根据需要变化。如图18A所示，旋转对准部件1824可具有沿着轴向方向的均匀磁性取向，如箭头1805所指示。因此，如图18B所示，北磁极(N)可最靠近旋转对准部件1824的近侧表面1803。互补的z极对准部件可具有均匀的磁性取向，其中南磁极最靠近近侧表面。z极构型可提供可靠的对准。
其他构型可为用户提供可靠的对准以及更强或更显著的“时钟旋转”感觉。在本上下文中，“时钟旋转感觉”是指围绕环形对准部件的公共轴线的用户可感知扭矩，该用户可感知扭矩朝向目标旋转对准推动并且/或者抵抗距目标旋转对准的小位移。扭矩随旋转角度的更大变化可提供更显著的时钟旋转感觉。以下是用于旋转对准部件的磁化构型的示例，这些示例可提供比图18A和图18B的z极构型更显著的时钟旋转感觉。
图19A和图19B示出了根据一些实施方案的具有“四极”构型的旋转对准部件1924的透视图和顶视图。应当理解，该透视图并非按任何特定比例绘制，并且侧向(xy)尺寸和轴向(z)厚度可根据需要变化。如图19A所示，旋转对准部件1924具有第一磁化区域1925和第二磁化区域1927；该第一磁化区域具有沿着轴向方向的磁性取向，使得北磁极(N)最靠近旋转对准部件1924的近侧(+z)表面1903(如由箭头1905所指示)；该第二磁化区域具有与第一区域的磁性取向相反的磁性取向，使得南磁极(S)最靠近近侧表面1903(如由箭头1907所指示)。在磁化区域1925和1927之间是未被磁化的中心区域1929。在一些实施方案中，旋转对准部件1924可由暴露于磁化器以产生区域1925、1927、1929的单个磁性材料件形成。另选地，旋转对准部件1924可使用其间具有非磁性材料或气隙的两个磁性材料件形成。如图19B所示，旋转对准部件1924的近侧表面可具有一个具有“北”极性的区域和另一个具有“南”极性的区域。互补的四极旋转对准部件可在近侧表面处具有南极性和北极性的对应区域。
图20A和图20B示出了根据一些实施方案的具有“环形设计”构型的旋转对准部件2024的透视图和顶视图。应当理解，该透视图并非按任何特定比例绘制，并且侧向(xy)尺寸和轴向(z)厚度可根据需要变化。如图20A所示，旋转对准部件2024具有环形外部磁化区域2025和内部磁化区域2027；该环形外部磁化区域具有沿着轴向方向的磁性取向，使得北磁极(N)最靠近旋转对准部件2024的近侧(+z)表面2003(如箭头2005所示)；该内部磁化区域具有与第一区域的磁性取向相反的磁性取向，使得南磁极(S)最靠近近侧表面2003。在磁化区域2025和2027之间是未被磁化的中性环形区域2029。在一些实施方案中，旋转对准部件2024可由暴露于磁化器以产生区域2025、2027、2029的单个磁性材料件形成。另选地，旋转对准部件2024可使用其间具有非磁性材料或气隙的两个或更多个磁性材料件形成。如图20B所示，旋转对准部件2024的近侧表面可具有环形外部区域和内部区域，该环形外部区域具有“北”极性，该内部区域具有“南”极性。互补的环形设计旋转对准部件的近侧表面可具有南极性的环形外部区域和北极性的内部区域。
图21A和图21B示出了根据一些实施方案的具有“三极”构型的旋转对准部件2124的透视图和顶视图。应当理解，该透视图并非按任何特定比例绘制，并且侧向(xy)尺寸和轴向(z)厚度可根据需要变化。如图21A所示，旋转对准部件2124具有中心磁化区域2125和外部磁化区域2127、2129；该中心磁化区域具有沿着轴向方向的磁性取向，使得南磁极(S)最靠近旋转对准部件2124的近侧(+z)表面2103(如箭头2105所示)；这两个外部磁化区域具有与中心区域2125的磁性取向相反的磁性取向，使得北磁极(N)最靠近近侧表面2103(如箭头2107、2109所示)。在中心磁化区域2125和外部磁化区域2127、2129中的每一者之间是未被强磁化的中性区域2131、2133。在一些实施方案中，旋转对准部件2124可由暴露于磁化器以产生区域2125、2127、2129的单个磁性材料件形成。另选地，旋转对准部件2124可使用期间具有非磁性材料或气隙的三个(或更多个)磁性材料件形成。如图21B所示，近侧表面可具有中心区域，该中心区域具有“南”极性，在该近侧表面两侧存在具有“北”极性的外部区域。互补的三极旋转对准部件的近侧表面可具有北极性的中心区，在该近侧表面两侧存在南极性的外部区域。
应当理解，图18A至图21B中的示例是例示性的，并且可使用其他构型。对旋转对准部件的磁化模式的选择可和与旋转对准部件一起使用的环形对准部件的磁化模式无关。
在一些实施方案中，可基于优化的扭矩曲线来进行对旋转对准部件的磁化模式的选择。例如，如上所述，当接近期望的旋转对准时，可能期望向用户提供显著的时钟旋转感觉。时钟旋转感觉可以是围绕由环形对准部件限定的旋转轴线的扭矩的结果。扭矩量取决于多种因素，包括轴线和旋转对准部件之间的距离(图16中的距离y0)、旋转对准部件的长度(在如图16所定义的y方向上)、旋转对准部件的磁场的强度(其可取决于旋转对准部件的尺寸)、已对准的表面之间的摩擦系数以及环形对准部件是否朝向优选旋转取向施加了任何扭矩。
图22示出了根据各种实施方案的针对图16所示类型的对准***并且针对旋转对准部件的不同磁化构型的扭矩随角旋转(以度为单位)变化的曲线图。角旋转被定义为使得零度对应于目标旋转对准(其中旋转对准部件1622和1624的近侧表面最接近，例如，如图17B所示)。扭矩被定义为使得正(负)值指示减小(增大)旋转角度的方向上的力。为了生成扭矩曲线，假设环形对准部件1616和1618是旋转对称的，并且不围绕由中心点1601和1603限定的z轴线施加扭矩。考虑了三种不同的磁化构型。线2204对应于图19A和图19B的四极构型。线2205对应于图20A和图20B的环形设计构型。线2206对应于图21A和图21B的三极构型。如图所示，与四极构型(线2204)相比，环形设计(线2205)和三极构型(线2206)在扭矩方面提供了更尖的峰，并且因此为用户提供了更显著的时钟旋转感觉。此外，三极构型提供了更强的峰扭矩，并且因此提供了比环形设计构型更显著的时钟旋转感觉。(与其他构型相比，三极构型还可提供减少的通量泄漏。)应当理解，图22中的数值是例示性的，并且在具体实施方案中，扭矩可取决于除了磁化构型之外的各种其他因素，诸如磁体体积、纵横比和距环形对准部件中心的距离y0。
在图16所示的示例中，单个旋转对准部件在距环形对准部件中心的距离y0处放置在环形对准部件的外侧。这种布置允许单个磁性元件生成扭矩，该扭矩在为用户对准设备时产生显著的时钟旋转感觉。在一些实施方案中，其他布置指示也是可能的。例如，图23示出了根据一些实施方案的具有对准***2300的便携式电子设备2304，该对准***具有多个旋转对准部件。在该示例中，对准***2300包括环形对准部件2318和定位在围绕环形对准部件2318周边的各个位置处的一组旋转对准部件2324。在该示例中，存在以大约90度的角间隔定位的四个旋转对准部件2324。在其他实施方案中，可使用不同数量和间距的旋转对准部件。每个旋转对准部件2324可具有上述磁化构型中的任一种磁化构型，包括z极、四极、三极或环形设计构型或不同构型。另外，不同的旋转对准部件2324可具有彼此不同的磁化构型。应当指出的是，旋转对准部件2324可被放置成靠近环形对准部件2318的周边，并且较大数量的磁性部件可利用较短的杠杆臂来提供足够的扭矩。互补的旋转对准部件可围绕任何类型的环形对准部件(例如，如本文所述的初级对准部件、次级对准部件或环形对准部件)的外周边设置。
应当理解，旋转对准部件的前述示例是例示性的，并且其变型形式和修改形式是可能的。在一些实施方案中，可提供旋转对准部件作为环形对准部件的任选辅助件，并且具有环形对准部件和旋转对准部件两者的设备可与具有互补的环形对准部件的任何其他设备侧向地对准，而不管其他设备是否具有旋转对准部件。因此，例如，图16的便携式电子设备1604可与附件1602(其具有环形对准部件1616和旋转对准部件1622两者)旋转地对准并且与具有环形对准部件1616但不具有旋转对准部件1622的另一个附件(诸如图4的无线充电器设备400)侧向地对准。在后一种情况下，可实现侧向对准，例如以支持有效的无线充电，但可能不存在优选的旋转对准，或者可使用非磁性特征部(例如，机械保持特征部诸如凸缘、夹具、凹口等)来实现旋转对准。旋转磁性对准部件可与任何类型的环形磁性对准部件(例如，如下所述的初级环形磁性对准部件、次级环形磁性对准部件或辅助环形磁性对准部件)一起使用。
3.初级环形磁性对准部件、次级环形磁性对准部件和辅助环形磁性对准部件
3.1.对三部件磁性对准***的概述
在一些实施方案中，磁性对准***可对准多于两个设备。现在将描述具有三个环形对准部件(被称为初级环形磁性对准部件、次级环形磁性对准部件和辅助环形磁性对准部件)的磁性对准***的示例。应当理解，在本部分中描述的初级环形磁性对准部件和次级环形磁性对准部件可与上述初级环形磁性对准部件和次级环形磁性对准部件相同，并且一对给定的初级环形磁性对准部件和次级环形磁性对准部件可与辅助环形磁性对准部件一起使用或不与辅助环形磁性对准部件一起使用。还应当理解，需要对准的***可包括多于三个设备，并且可提供附加的辅助环形对准部件以有利于多于三个设备的对准。
图24示出了根据一些实施方案的结合了三部件磁性对准***2406的无线充电***2400的简化表示。无线充电***2400包括便携式电子设备2404、无线充电器设备2402以及定位在便携式电子设备2404和无线充电器设备2402之间的附件2420。便携式电子设备2404可以是消费电子设备(诸如智能电话、平板电脑、可穿戴设备等)，或者是期望进行无线充电的任何其他电子设备。无线充电器设备2402可以是被配置为生成时变磁通量以在适当配置的接收设备中感应出电流的任何设备。例如，无线充电器设备2402可以是无线充电垫、圆盘、充电座等。无线充电器设备2402可包括或接入电源，诸如电池电力或标准AC电力。
为了实现无线电力传输，便携式电子设备2404和无线充电器设备2402可分别包括感应线圈2410和2412，感应线圈2410和2412可操作以在便携式电子设备和无线充电器设之间传输电力。例如，感应线圈2412可以是生成时变磁通量2414的发射器线圈，并且感应线圈2410可以是响应于时变磁通量2414而在其中感应出电流的接收器线圈。所接收的电流可用于对便携式电子设备2404的电池进行充电，以向便携式电子设备2404的部件提供操作电力，并且/或者根据需要用于其他目的。在一些实施方案中，无论是否存在附件2420，无线充电器设备2402和便携式电子设备2404之间的无线电力传输均可发生。
附件2420可以是与便携式电子设备2404一起使用以保护、增强和/或补充便携式电子设备2404的美观和/或功能的附件。例如，附件2420可以是保护壳体、外部电池组、相机附件或任何其他充电穿透附件。在一些实施方案中，附件2420可包括一个或多个无线充电线圈2438。例如，附件2420可以是便携式外部电池组，该便携式外部电池组可附接到便携式电子设备2404并与便携式电子设备携带在一起。在一些实施方案中，附件2420可操作无线充电线圈2438作为接收器线圈以(例如，通过无线充电器设备2402)对其机载电池进行充电，或者作为发射器线圈以向便携式电子设备2404提供电力。在一些实施方案中，附件2420可包括单独的发射器和接收器线圈2438。根据当前状况，附件2420可操作线圈2438以传输电力或接收电力和存储电力。在其他实施方案中，附件2420可以是“无电力”或“无源”附件诸如不包含有源电路的壳体，并且可省略无线充电线圈2438。在此类情况下，附件2420可被设计成不抑制无线充电器设备2402和便携式电子设备2404之间的无线电力传输。例如，附件2420的相关部分可由材料诸如塑料、皮革或透得过时变磁通量2414的其他材料制成。
为了实现有效的无线电力传输，期望对准感应线圈2412和2410(以及存在线圈2438的实施方案中的线圈2438)。根据一些实施方案，磁性对准***2406可提供这种对准。在图24所示的示例中，磁性对准***2406包括设置在无线充电器设备2402的表面内或表面上的初级磁性对准部件2416、设置在便携式电子设备2402的表面内或表面上的次级磁性对准部件2418以及设置在附件2420的表面内或表面上的辅助磁性对准部件2470。初级磁性对准部件2416、次级磁性对准部件2418和辅助磁性对准部件2470被配置为将彼此磁性吸引到对准位置中，在该对准位置中，感应线圈2410和2412(和/或2438，如果存在)彼此对准以提供有效的无线电力传输。
磁性对准***2406可实现模块化，因为各种类型的附件2420(如果附件2420包括辅助对准部件2470)可与初级磁性对准部件2416和/或次级磁性对准部件2418对准。例如，在(例如，在附件2420是保护壳体的)一些实施方案中，附件2420可在固定位置中机械联接到便携式电子设备2404，使得辅助磁性对准部件2420与次级磁性对准部件2418对准，并且便携式电子设备2404可完全或部分地依赖于辅助磁性对准部件2470来与无线充电器设备2402的初级对准部件2418对准。因此，当附件2420定位在无线充电器设备2402的充电表面2408上使得初级对准部件2416与辅助对准部件2470对准时，便携式电子设备2404的次级对准部件2418也与初级对准部件2470对准，并且支持有效的无线电力传输。
又如，在附件2420是外部电池的一些实施方案中，辅助对准部件2470可吸引到次级对准部件2418并与次级对准部件对准，使得可使用感应线圈2438和感应线圈2410将来自附件2420内的内部电源(未示出)的电力无线传输到便携式电子设备2404。磁性对准***2406的模块化还可使得无线充电器设备2402能够与便携式电子设备2404和附件2420堆叠。例如，辅助对准部件2470可吸引次级对准部件2418并与次级对准部件对准，并且同时可吸引初级对准部件2416并与初级对准部件对准。因此，当便携式电子设备2404、附件2420和无线充电器设备2402全部堆叠在一起时，电力可从无线充电器设备2402无线传输到附件2420(例如，以对附件2420的内部电池进行充电)并且从附件2420无线传输到便携式电子设备2404。可同时执行这两种电力传输；即，在附件2420向便携式电子设备2404提供电力的同时，无线充电器设备2402可向附件2420提供电力。在一些实施方案中，为了实现同时电力传输，附件2420可包括两个感应线圈2438，一个用于接收电力，一个用于传输电力。在其他实施方案中，可顺序地执行电力传输；例如，无线充电器设备2402可向附件2402提供电力，并且在无线充电器设备2402未提供电力时，附件2402可向便携式电子设备2404提供电力。
图24是例示性的而非限制性的。例如，虽然图24示出了堆叠在一起的三个设备，但应当理解，可应用相同的原理来形成具有四个或更多个设备的***。例如，无线充电***可包括耦接到保护壳体的便携式电子设备，该保护壳体附接到外部电池并与外部电池磁性对准，该外部电池附接到无线充电器设备并与无线充电器设备磁性对准。相应设备内的所有感应线圈可对准在一起，并且无线电力可在无线充电器设备和外部电池之间、电池和便携式电子设备之间以及/或者无线充电器设备和便携式电子设备之间传输。应当理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，任何数量的设备可堆叠在一起。
根据本文所述的实施方案，磁性对准***的对准部件(包括初级对准部件、次级对准部件或辅助对准部件)可由布置成环形构型的弓形磁体形成。在一些实施方案中，每个磁体可使其磁极性在期望方向上取向，使得初级对准部件、次级对准部件和辅助对准部件之间的磁性吸引力提供期望的对准。在一些实施方案中，弓形磁体可包括具有在第一方向上取向的磁极性的第一磁性区域和具有在与第一方向不同的第二方向上取向的磁极性的第二磁性区域。如将描述的，不同构型可提供不同程度的磁场泄漏。
3.2.具有单一轴向磁性取向的磁性对准***
图25A示出了根据一些实施方案的磁性对准***2500的透视图，并且图25B示出了穿过磁性对准***2500跨图25A所指示的切割平面截取的横截面。磁性对准***2500可以是图24的磁性对准***2406的具体实施。在磁性对准***2500中，对准部件全部具有在相同方向上(沿着环形构型的轴线)取向的磁极性。
如图25A所示，磁性对准***2500可包括初级对准部件2516(其可以是图24的初级对准部件2416的具体实施)、次级对准部件2518(其可以是图24的次级对准部件2418的具体实施)和辅助对准部件2570(其可以是上述辅助对准部件2470的具体实施)。初级对准部件2516、次级对准部件2518和辅助对准部件2570具有环形形状，并且也可被称为“环形”对准部件。可根据需要选择特定尺寸。在一些实施方案中，尺寸可类似于上文在部分1中给出的示例性值。
初级对准部件2516可包括多个扇区，每个扇区可由一个或多个初级弓形磁体2526形成。次级对准部件2518可包括多个扇区，每个扇区可由一个或多个辅助弓形磁体2528形成。辅助对准部件2470可包括多个扇区，每个扇区可由一个或多个辅助弓形磁体2572形成。在所示示例中，初级磁体2526的数量等于次级磁体2528的数量并且等于辅助磁体2570的数量，并且每个扇形包括恰好一个磁体，但这不是必需的。初级磁体2526、次级磁体2528和辅助磁体2572可在横切平面中具有弓形(或弯曲)形状，使得当初级磁体2526(或次级磁体2528或辅助磁体2572)彼此端对端地相邻定位时，初级磁体2526(或次级磁体2528或辅助磁体2572)形成环形结构，如图所示。在一些实施方案中，初级磁体2526可在接合部2530处彼此接触，次级磁体2528可在接合部2532处彼此接触，并且辅助磁体2572可在接合部2574处彼此接触。另选地，小间隙或间距可将相邻的初级磁体2526或相邻的次级磁体2528或相邻的辅助磁体2572分开，因此在制造期间提供更大程度的公差。
在一些实施方案中，初级对准部件2516还可包括设置在初级磁体2526的远侧表面上的环形屏蔽件2514。在一些实施方案中，屏蔽件2514可形成为单个环形材料件，并且粘附到初级磁体2526以将初级磁体2526固定到适当位置中。屏蔽件2514可由具有高磁导率和/或高磁饱和值的材料诸如不锈钢或低碳钢形成，并且可使磁场重新定向以防止这些磁场传播超过初级对准部件2516的远侧侧面，从而保护位于初级对准部件2516的远侧侧面之外的敏感电子部件使其免受磁干扰。
初级磁体2526、次级磁体2528和辅助磁体2572可由磁性材料(诸如，NdFeB材料、其他稀土磁性材料或可被磁化以产生持续磁场的其他材料)制成。每个初级磁体2526、每个次级磁体2528和每个辅助磁体2572可具有整体式结构，该整体式结构具有单个磁性区域，该单个磁性区域具有在轴向方向上对准的磁极性，如图25B中的磁极性指示符2515、2517、2519所示。例如，每个初级磁体2526、每个次级磁体2528和每个辅助磁体2572可以是已被打磨并成形为具有轴向磁性取向的弓形结构的条形磁体。在所示示例中，初级磁体2526使其北极朝向近侧表面取向，南极朝向远侧表面取向，次级磁体2528使其南极朝向近侧表面取向，北极朝向远侧表面取向，并且辅助磁体2572具有对应的磁性取向，使得辅助磁体2572的北极朝向次级磁体2528的近侧表面取向，并且辅助磁体2572的南极朝向初级磁体2526的近侧表面取向。在其他实施方案中，磁性取向可反向成使得初级磁体2526使其南极朝向近侧表面取向，北极朝向远侧表面取向，而次级磁体2528使其北极朝向近侧表面取向，南极朝向远侧表面取向表面，并且辅助磁体2572具有对应的磁性取向，使得辅助磁体2572的南极朝向次级磁体2528的近侧表面取向，辅助磁体2572的北极朝向初级磁体2526的近侧表面取向。
如图25B所示，初级磁体2526、辅助磁体2572和次级磁体2528的轴向磁性取向可生成磁场2540，这些磁场在初级磁体2526和辅助磁体2572之间以及在辅助磁体2572和次级磁体2528之间施加吸引力，从而有利于其中设置有初级对准部件2516、辅助对准部件2570和次级对准部件2518的相应设备之间的对准(例如，如图24所示)。虽然屏蔽件2514可使磁场2540中的一些磁场重新定向为远离初级磁体2526下方的区域，但是磁场2540仍然可传播到与初级磁体2526和次级磁体2528侧向相邻的区域。在一些实施方案中，磁场2540的侧向传播可导致磁场泄漏到其他磁敏部件。例如，如果具有铁磁屏蔽件的感应线圈被放置在环形初级对准部件2516(或次级对准部件2518)的内部(或内侧)区域中，则磁场2540的泄漏可能使铁磁屏蔽件饱和，这可能降低无线充电性能。
应当理解，磁性对准***2500是例示性的，并且其变型形式和修改形式是可能的。例如，虽然初级对准部件2516、辅助对准部件2570和次级对准部件2518各自被示出为由八个弓形磁体构成，但其他实施方案可使用不同数量的磁体，诸如16个磁体、36个磁体或任何其他数量的磁体，并且初级磁体的数量不需要等于次级磁体的数量。类似地，辅助磁体的数量不需要等于初级磁体的数量或次级磁体的数量。在其他实施方案中，初级对准部件2516和/或次级对准部件2518和/或辅助对准部件2570可各自由单个整体式环形磁体形成；然而，将对准部件2516、2518和2570分段成弓形磁体可以改善制造情况，如上问参考图3A和图3B所述。
3.3.具有闭环磁性构型的磁性对准***
如上文参考图25B所述，具有单个轴向磁性取向的磁性对准***可能产生磁场的侧向泄漏，这可不利地影响电子设备的其他部件的性能。因此，一些实施方案提供了具有减少磁场泄漏的闭环磁性构型的磁性对准***。现在将描述示例。
图26A示出了根据一些实施方案的磁性对准***2600的透视图，并且图26B示出了穿过磁性对准***2600跨图26A所指示的切割平面截取的横截面。磁性对准***2600可以是图24的磁性对准***2406的具体实施。在磁性对准***2600中，对准部件具有被配置为如下所述的“闭环”构型的磁性部件。
如图26A所示，磁性对准***2600可包括初级对准部件2616(其可以是图24的初级对准部件2416的具体实施)，次级对准部件2618(其可以是图24的次级对准部件2418的具体实施)和辅助对准部件2670(其可以是图24的辅助对准部件2470的具体实施)。初级对准部件2616、次级对准部件2618和辅助对准部件2670具有环形形状，并且也可被称为“环形”对准部件。可根据需要选择特定尺寸。在一些实施方案中，尺寸可类似于上文在部分1中给出的示例性值。
初级对准部件2616可包括多个扇区，每个扇区可由多个初级磁体2626形成；次级对准部件2618可包括多个扇区，每个扇区可由多个次级磁体2628形成；并且辅助对准部件2670可包括多个扇区，每个扇区可由多个辅助磁体2672形成。在所示示例中，初级磁体2626的数量等于次级磁体2628的数量并且等于辅助磁体2672的数量，并且每个扇形包括恰好一个磁体，但这不是必需的。初级磁体2626、次级磁体2628和辅助磁体2672可在横切平面中具有弓形(或弯曲)形状，使得当初级磁体2626(或次级磁体2628或辅助磁体2672)彼此端对端地相邻定位时，初级磁体2626(或次级磁体2628或辅助磁体2672)形成环形结构，如图所示。在一些实施方案中，相邻的初级磁体2626可在接合部2630处彼此接触，相邻的次级磁体2628可在接合部2632处彼此接触，并且相邻的辅助磁体2672可在接合部2680处彼此接触。另选地，小间隙或间距可将相邻的初级磁体2626或相邻的次级磁体2628或相邻的辅助磁体2672分开，因此在制造期间提供更大程度的公差。
在一些实施方案中，初级对准部件2616还可包括设置在初级磁体2626的远侧表面上的环形屏蔽件2614。在一些实施方案中，屏蔽件2614可形成为单个环形材料件，并且粘附到初级磁体2626以将初级磁体2626固定到适当位置中。屏蔽件2614可由具有高磁导率的材料诸如不锈钢形成，并且可使磁场重新定向以防止这些磁场传播超过初级对准部件2616的远侧侧面，从而保护位于初级对准部件2616的远侧侧面之外的敏感电子部件使其免受磁干扰。在一些实施方案中，辅助对准部件2670不包括类似的屏蔽件，使得可提供与初级对准部件2616的更强磁性吸引力。
初级磁体2626、次级磁体2628和辅助磁体2672可由磁性材料(诸如，NdFeB材料、其他稀土磁性材料或可被磁化以产生持续磁场的其他材料)制成。每个次级磁体2628可具有单个磁性区域，该单个磁性区域具有磁极性(如图26B中的磁极性指示符2617所示)，该磁极性在横切平面中在径向方向上具有分量。如下所述，磁性取向可在相对于轴线2601的径向方向上或在横切平面中具有径向分量的另一个方向上。每个初级磁体2626可包括具有相反磁性取向的两个磁性区域。例如，每个初级磁体2626可包括：具有在第一轴向方向上的磁性取向(如图26B中的极性指示符2653所示)的内部弓形磁性区域2652、具有在与第一方向相反的第二轴向方向上的磁性取向(如图26B中的极性指示符2655所示)的外部弓形磁性区域2654，以及不具有磁性取向的中心非磁化区域2656。通过抑制磁场直接穿过中心区域2656，中心非磁化区域2656可将内部弓形区域2652与外部弓形区域2654磁性地分开。类似地，每个辅助磁体2672可包括具有相反磁性取向的两个磁性区域。例如，每个辅助磁体2672可包括：具有在第一轴向方向上的磁性取向(如图26B中的极性指示符2673所示)的内部弓形磁性区域2674、具有在与第一方向相反的第二轴向方向上的磁性取向(如图26B中的极性指示符2675所示)的外部弓形磁性区域2676，以及不具有磁性取向的中心非磁化区域2678。通过抑制磁场直接穿过中心区域2678，中心非磁化区域2678可将内部弓形区域2674与外部弓形区域2676磁性地分开。
在一些实施方案中，每个次级磁体2626可由已被打磨并成形为弓形结构的磁性材料制成，并且可例如使用磁化器来产生在横切平面中具有径向分量的磁性取向。类似地，每个初级磁体2626可由已被打磨并成形为弓形结构的单个磁性材料件制成，并且可将磁化器应用于弓形结构，以在该结构的内部弓形区域内在一个方向上引起轴向的磁性取向，并且在该结构的外部弓形区域内在相反方向上引起轴向的磁性取向，同时使中心区域去磁化或避免在中心区域中产生磁性取向。在一些另选的实施方案中，每个初级磁体2626可以是具有提供内部弓形磁性区域2652和外部弓形磁性区域2654的两个弓形磁性材料件的复合结构；在此类实施方案中，中心非磁化区域2656可由弓形非磁性(或去磁化)材料件形成，或者形成为由内部弓形磁性区域2652和外部弓形磁性区域2654的侧壁限定的气隙。可用于形成初级磁体2626的任何制造技术也可用于形成辅助磁体2672。因此，每个辅助磁体2672可由已被打磨并成形为弓形结构的单个磁性材料件制成，并且可将磁化器应用于弓形结构，以在该结构的内部弓形区域内在一个方向上引起轴向的磁性取向，并且在该结构的外部弓形区域内在相反方向上引起轴向的磁性取向，同时使中心区域去磁化或避免在中心区域中产生磁性取向。在一些另选的实施方案中，每个辅助磁体2672可以是具有提供内部弓形磁性区域2674和外部弓形磁性区域2676的两个弓形磁性材料件的复合结构；在此类实施方案中，中心非磁化区域2678可由弓形非磁性(或去磁化)材料件形成，或者形成为由内部弓形磁性区域2674和外部弓形磁性区域2676的侧壁限定的气隙。应当理解，在一些实施方案中，可将一种制造技术用于初级磁体2626，而可将不同的制造技术用于辅助磁体2672；例如，每个辅助磁体2672可以是整体的，而每个初级磁体2626是复合结构。只要各种磁体的磁场如所描述的那样对准，就可提供设备之间的对准。此外，如上文参考3A和图3B所述，四极初级弓形磁体或辅助弓形磁体的内部弓形磁性区域和外部弓形磁性区域可具有但不需要具有相等的磁场强度；可应用如上所述的不对称极化。
如图26B所示，初级磁体2626的内部弓形磁性区域2652和辅助磁体2672的内部弓形磁性区域2674可具有相同的磁性取向，如极性指示符2653和2673所示。类似地，初级磁体2626的外部弓形磁性区域2654和辅助磁体2672的外部弓形磁性区域2676可具有相同的磁性取向，如极性指示符2655和2675所示。该构型在初级磁体2626和辅助磁体2672之间产生磁性吸引力，这可有利于这两个磁体之间的对准。次级磁体2628的磁极性(由指示符2617示出)可被取向成使得当次级磁性对准部件2618与辅助磁性对准部件2670对准时，次级磁体2628的南极朝向辅助磁体2672的内部弓形磁性区域2674的北极(并且还朝向初级磁体2626的内部弓形磁性区域2652的北极)取向，而次级磁体2628的北极朝向辅助磁体2672的外部弓形磁性区域2676的南极(并且还朝向初级磁体2626的外部弓形磁性区域2654的南极)取向。
因此，内部弓形磁性区域2652、2674、次级磁体2628和外部弓形磁性区域2676、2678的相应磁性取向可产生磁场2640，这些磁场在初级磁体2626和辅助磁体2672之间以及在辅助磁体2672和次级磁体2628之间施加吸引力，从而有利于其中设置有初级对准部件2616、辅助对准部件2670和次级对准部件2618的相应电子设备之间的对准(例如，如图24所示)。初级磁体2626的远侧表面处的屏蔽件2614可使磁场2640中的一些磁场重新定向为远离初级磁体2626下方的区域。此外，围绕中心非磁化区域2656和2678形成的“闭环”磁场2640可具有紧密且紧凑的场线，该场线不会杂散在初级磁体2626、辅助磁体2672和次级磁体2628外部，直到图25B中磁场2540杂散在初级磁体2526、辅助磁体2572和次级磁体2528外部。因此，在减少了对杂散磁场的担忧的情况下，磁敏部件可相对靠近初级对准部件2616放置。因此，与磁性对准***2500相比，磁性对准***2600可有助于减小初级对准部件2616在其中定位的设备的总体尺寸，并且还可有助于减小磁场2640在相邻部件(诸如，定位在次级对准部件2618内侧的感应接收线圈)中产生的噪声。
应当理解，磁性对准***2600是例示性的，并且其变型形式和修改形式是可能的。例如，虽然初级对准部件2616、辅助对准部件2672和次级对准部件2618各自被示出为由八个弓形磁体构成，但其他实施方案可使用不同数量的磁体，诸如16个磁体、36个磁体或任何其他数量的磁体，并且初级磁体的数量不需要等于次级磁体的数量。类似地，辅助磁体的数量不需要等于初级磁体的数量或次级磁体的数量。在其他实施方案中，次级对准部件2618可由单个整体式环形磁体形成。类似地，初级对准部件2616和/或辅助对准部件2672可各自由具有如上所述的适当磁化模式的单个整体式环形磁性材料件形成，或者初级对准部件2616和/或辅助对准部件2672可各自由整体式内部环形磁体和整体式外部环形磁体形成，其中环形气隙或非磁性材料区域设置在内环形磁体和外环形磁体之间。然而，使用多个弓形磁体的构造可改善制造情况，因为较小的弓形磁体比单个整体式环形磁体更不易碎，并且更不容易产生由于制造期间施加在磁性材料上的物理应力而引起的损耗。还应当理解，各种部件或单独磁体的磁性取向不需要与侧向和轴向方向精确地对准。磁性取向可具有为穿过初级对准部件和次级对准部件的磁场提供闭环路径的任何角度。
3.4.闭环磁性对准***的磁性取向
上文参考图4、图5、图7、图8A至图8C、图9A至图9B或图10所述的磁性取向中的任一个磁性取向也可应用于包括辅助对准部件的***。可使辅助磁体的磁性取向与对应的初级磁体的磁性取向匹配。
3.5.具有间隙的环形磁性对准部件
在上述示例中，初级磁性对准部件、次级磁性对准部件和辅助磁性对准部件具有环形形状。如上所述(例如，参考图3A)，环可以是完全闭合的。在其他实施方案中，环可包括一个或多个间隙，其中每个间隙可以是不存在磁性材料(或任何材料)的环部分。上文参考图11描述了具有间隙的示例性磁性对准部件，并且应当理解，辅助对准部件也可包括一个或多个间隙，例如，以容纳其中存在辅助磁性对准部件的附件设备的形状因数和/或容纳可能存在于附件设备中的电子电路部件。此外，不同设备中的兼容环形对准部件可在间隙的数量、尺寸和/或位置方面不同。
3.6.结合了磁性对准部件的附件设备
图27示出了根据一些实施方案的结合了辅助磁性对准部件的附件设备2700的简化后视图。在所示的示例中，附件设备结合了辅助对准部件；然而，应当理解，附件设备可替代地结合初级磁性对准部件或次级磁性对准部件。
附件设备2700可以是例如便携式电子设备诸如图12A的智能电话1200的保护壳体或美学壳体。因此，附件设备2700可具有外壳2702，该外壳的尺寸可与智能电话1200相同(或略大于该智能电话)。在一些实施方案中，外壳2702可成形为覆盖智能电话1200的侧面表面和后表面而使智能电话1200的前(显示器)表面暴露的托盘。外壳2702(或其部分)可由塑料、橡胶、硅树脂、皮革和/或其他材料制成。辅助对准部件2770可设置在外壳2702内的某个位置中，使得当智能电话1200以优选取向***附件设备2700中时，辅助对准部件2770与智能电话1200的次级对准部件1218同轴对准。
辅助对准部件2770可以是例如上述辅助对准部件中的任一个辅助对准部件的具体实施并且可包括具有接合部2780的磁体2772的环形布置，该接合部可以是气隙或相邻磁体彼此接触的接合部。磁体2772可具有如上所述的四极构型；例如，每个磁体2772可包括：具有在第一方向上的轴向磁性取向的内部弓形区域、具有在与第一方向相反的第二方向上的轴向磁性取向的外部弓形区域，以及不具有明显磁性取向的中心弓形区域。尽管图27中未示出，但辅助磁性对准部件2770可包括相邻磁体2772之间的一个或多个间隙。在一些实施方案中，间隙可提供电连接路径，以用于线材(或导电迹线)连接在辅助磁性对准部件2770内侧和外侧的区域之间，并且在一些实施方案中，间隙可被布置成允许外壳2702具有减小的侧向尺寸以与具有较小形状因数的智能电话一起使用。例如，间隙模式可与图12B的智能电话1200’的磁性对准部件1218’的间隙模式匹配。
在所示的示例中，附件设备2700是其功能可以是保护和/或美观的无源设备。因此，可能期望使附件设备2700较薄并且提供平滑的内表面和外表面。在一些实施方案中，磁体2772可具有薄的轴向尺寸，使得附件设备2700可具有平滑的表面和期望的薄度。附件设备2700可具有多种形状和特征。例如，附件设备2700可为覆盖智能电话1200的侧面表面和后表面而使智能电话1200的前(显示器)表面暴露的托盘。另选地，附件设备2700可包括可在智能电话1200的前表面上方折叠并展开以允许访问显示器的覆盖件。又如，附件设备2700可形成为在一端(例如，顶端或侧面)具有开口的套筒，以允许智能电话1200在不使用时***套筒中并且从套筒移除以供使用。
在所示的示例中，附件设备2700可以是不包含电力消耗部件的无源设备。因此，环形对准部件2770内侧的区域2711可由与周围外壳2702相同的材料制成，从而为附件设备2700提供连续的后表面。另选地，区域2711的一部分或全部可不含材料，从而允许智能电话1200的后表面的对应部分暴露。在一些实施方案中，附件设备2700的外壳2702(或其部分)可由透明材料制成，使得可通过附件设备2700看到智能电话1200的后表面(或其部分)。在不存在透明磁性材料的情况下，不透明材料的环形区域可设置在磁性对准部件2770上方，使得各个磁体不可见。不透明材料可具有针对期望的美学效果而选择的一种或多种颜色。
在一些实施方案中，附件2700可以是有源设备。例如，附件2700可包括可向智能电话1200提供电力的外部电池。因此，中心区域2711可包括一个或多个无线充电线圈，该一个或多个无线充电线圈可如上文参考图24的附件2420所述那样布置和操作。
3.7.具有磁性对准的无线充电***
图28A示出了根据一些实施方案的包括与(图27的)附件设备2700和(图13的)无线充电器设备1300对准的(图12A的)便携式电子设备1200的***2800的简化透视图。在图28A中，使用虚线示出了无线充电器设备1300和附件设备2700的部分，以避免模糊其他细节。如图所示，可例如通过将便携式电子设备1200***附件设备2700中来将附件设备2700放置成与便携式电子设备1200相邻，并且无线充电器设备1300可被放置成使其充电(或近侧)表面抵靠附件设备2700的后(或近侧)表面2803。当设备放置在该布置中时，便携式电子设备1200中的次级对准部件1218与附件设备2700的辅助对准部件2770和无线充电器设备1300的初级对准部件1316对准。因此，附件设备2700中的辅助对准部件2770和便携式电子设备120中的次级对准部件1218可吸引无线充电器设备1300的初级磁性对准部件1316并将其保持为对准，使得无线充电器设备1300的发射器线圈组件1312与便携式电子设备1200的线圈组件1210对准。如图所示，无线充电器设备1300可具有围绕由初级磁性对准部件1316和次级磁性对准部件1218的中心限定的轴线的任何旋转取向；例如，次级磁性对准部件1218中的间隙1201不需要与初级磁性对准部件1316中的间隙1301对准。
图28B示出了根据一些实施方案的***2800的简化局部横截面视图。便携式电子设备1200具有后外壳2802(其可由能够透过电磁场和DC磁场的材料诸如玻璃或塑料制成)和前外壳2804(其可包括触摸屏显示器)。线圈组件1210可包括感应接收器线圈2810(其可由例如缠绕成线圈的绞合线材制成)和屏蔽件2812(其可包括例如铁磁屏蔽件)。次级磁体2828形成次级磁性对准部件1218的一部分并且可具有在径向向内方向上取向(如箭头所示)的磁场。应当理解，尽管图28A中示出了次级对准部件1218，但是后外壳2802可以是不透明的，并且次级对准部件1218不需要对用户可见。
无线充电器设备1300具有外壳1302，该外壳包括形成外壳1302的远侧表面和侧面表面的单件式壳体2806以及形成外壳1302的近侧表面的顶盖2808。如上所述，壳体2806和顶盖2808可由相同材料或不同材料制成，并且顶盖2808可由能够透过AC电磁场和DC磁场的材料制成。发射器线圈组件1312可包括感应发射器线圈2816(其可由例如缠绕成线圈的绞合线材制成)和电磁屏蔽件2814(其可包括例如铁磁屏蔽件)。初级弓形磁体2826形成初级磁性对准部件1316的一部分并且可包括：具有在第一轴向方向上取向的磁场的内部弓形区域2852、具有在与第一轴向方向相反的第二轴向方向上取向的磁场的外部弓形区域2854，以及非磁化中心弓形区域2856。如上所述，屏蔽件2814可以设置在初级磁体2826的远侧表面上。应当理解，尽管图28A中示出了初级对准部件1316，但是外壳1302可以是不透明的，并且初级对准部件1316不需要对用户可见。
附件设备2700具有后外壳2702，该后外壳包括(形成后表面2803的)后层2805和在表面2809处接触便携式电子设备1200的后外壳2802的前层2807。后层2805和前层2807可根据需要由相同材料或不同材料制成。辅助弓形磁体2872形成辅助对准部件2770的一部分并且可包括：具有在第一轴向方向上取向的磁场的内部弓形部分2874、具有在与第一轴向方向相反的第二轴向方向上取向的磁场的外部弓形部分2876，以及非磁化中心弓形部分2878。应当理解，尽管图28A中示出了辅助对准部件2770，但后外壳2702可以是不透明的，并且辅助对准部件2770不需要对用户可见。
当对准时，初级磁体2826、辅助磁体2872和次级磁体2828产生闭环磁通量，如线2840所示。磁通量2840可将初级环形对准部件1318、辅助环形对准部件2770和次级环形对准部件1216吸引成对准，使得初级环形对准部件1318、辅助环形对准部件2770和次级环形对准部件1216的相应中心沿着公共轴线对准。由于发射器线圈2816固定在与初级对准部件1316同心的位置中，并且接收器线圈2810固定在与次级对准部件1218同心的位置中，因此沿着公共轴线对准初级环形对准部件1318、辅助环形对准部件2770和次级环形对准部件1216的结果是发射器线圈2816和接收器线圈2810也沿着公共轴线对准，从而实现有效的无线电力传输。例如，可用交流电驱动发射器线圈2816以生成时变磁场，该时变磁场在接收器线圈2816中感应出时变电流。电磁屏蔽件(例如，屏蔽件2814和2812)可将AC场限制为紧邻线圈2816和2812。此外，在附件设备2700包括一个或多个无线充电线圈的实施方案中，此类无线充电线圈也可沿着公共轴与线圈2816和2810对准。
一些实施方案在次级磁体2828和线圈组件1210之间设置间隙区域2811，由于围绕线圈2810的电磁屏蔽件2812，该间隙区域可经历低DC磁通量并且还可经历低AC电磁场。类似地，一些实施方案在初级磁体2826和发射器线圈组件1312之间设置间隙区域2813，由于围绕发射器线圈2816的电磁屏蔽件2818，该间隙区域可经历低DC磁通量并且还可经历低AC电磁场。
如可参考图28B理解的，次级对准部件1218中的弓形磁体2828可具有薄的轴向尺寸，使得次级对准部件1218不会增加便携式电子设备1200的厚度。例如，每个次级对准磁体2828的轴向厚度可小于或等于接收器线圈组件1210(包括线圈2810和屏蔽件2812)的厚度。初级对准磁体2826可具有较厚的轴向尺寸，该轴向尺寸例如占据壳体2806和顶盖2808之间的所有轴向空间。
类似地，辅助对准部件2770中的每个弓形磁体2872可具有薄的轴向尺寸，使得附件设备2700的总体厚度可保持较小。后层2805和前层2807可以是平面层。层2805和2807之间未被辅助对准磁体2872占据的空间可以是气隙，或者该空间的部分或全部可填充有材料。在一些实施方案中，表面2803和2809不会由于辅助对准磁体2872的存在而引起平坦度的局部偏差。在一些实施方案中，附件设备2700(或其后外壳元件)可形成为其中已嵌入辅助对准部件2770的单个材料件。辅助对准磁体2872和初级对准磁体2826可具有相同的径向宽度；在一些实施方案中，辅助对准磁体2872和初级对准磁体2826的径向宽度可略大于次级对准磁体2828的径向宽度。
应当理解，辅助对准部件2770是任选的，并且不具有辅助对准部件的充电穿透附件可被定位在便携式电子设备1200和无线充电器设备1300之间。根据附件的厚度和材料组成，初级环形对准部件1316和次级环形对准部件1218仍然可经历足以提供线圈2816和2810之间的可靠对准的吸引力。然而，对于DC磁体，吸引力随着磁体之间距离的增加而急剧减小，因此对准可能不太牢固。因此，辅助对准部件2770可用作“中继器”，该“中继器”减小相邻磁体之间的距离并因此增加朝向对准推动的磁力。
图29是示出根据一些实施方案的示例性无线充电***2900的框图，该示例性无线充电***包括可通过磁性对准***2908对准在一起的便携式电子设备2904(其可以是例如便携式电子设备1200或本文所述的任何其他便携式电子设备)、无线充电器设备2902(其可以是例如无线充电器设备1300或本文所述的任何其他无线充电器设备)和附件设备2906(其可以是例如附件设备2800或本文所述的任何其他附件设备)。磁性对准***2908可包括无线充电器设备2902内的初级对准部件2916、便携式电子设备2904内的次级对准部件2918以及附件设备2906内的辅助对准部件2970。可根据本文所述的实施方案中的任一个实施方案来构造初级对准部件2916、次级对准部件2918和辅助对准部件2970。便携式电子设备2904可包括耦接到存储器库2942的计算***2941。计算***2941可包括被配置为执行存储在存储器库2942中的指令以执行用于操作便携式电子设备2904的各种功能的控制电路。控制电路可包括一个或多个可编程集成的逻辑电路，诸如微处理器、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、现场可编程门阵列(FPGA)等。
计算***2941还可耦接到用户界面***2943、通信***2944和传感器***2945，以使便携式电子设备2904能够执行一个或多个功能。例如，用户界面***2943可包括显示器、扬声器、麦克风、用于启用触觉反馈的致动器以及一个或多个输入设备，诸如按钮、开关、用于使显示器成为触敏的电容式屏幕等。通信***2944可包括无线通信部件、NFC部件、蓝牙部件和/或Wi-Fi部件，以使得便携式电子设备2904能够拨打电话、与无线附件进行交互并且访问Internet。传感器***2945能够包括光传感器、加速度计、陀螺仪、温度传感器、磁力仪和可测量外部实体和/或环境的参数的任何其他类型的传感器。
所有这些电子部件都需要电源来运行。因此，便携式电子设备2904还包括电池2946，该电池可释放所储存的能量以为便携式电子设备2904的电子部件供电。为了补充被释放以为电子部件供电的能量，便携式电子设备2904包括充电电路2947和感应线圈2910，该感应线圈可从耦接到外部电源2922的无线充电器设备2902接收电力。
无线充电器设备2902可包括用于生成能够在便携式电子设备2904的线圈2910中感应出电流的时变磁通量的发射器线圈2912。所感应出的电流可被充电电路2947用于对电池2946进行充电。无线充电器设备2902还可包括耦接到通信***2922和无线充电电路2923的计算***2921。无线充电电路可包括用于将具有第一组电压和频率特性的标准AC电力(例如，标准AC壁式电力)转换为适用于操作线圈2910的AC电力的电路部件。包括整流器(AC至DC转换器)、升压电路(DC至DC升压电路)、逆变器(DC至AC转换器)等的合适电路部件是本领域已知的。计算***2921可包括逻辑电路(诸如微处理器、微控制器、FPGA等)，该逻辑电路被配置为控制无线充电器设备2902的操作，诸如控制无线充电电路2923以将从外部电源2922接收的电力用于生成时变磁通量从而在线圈2910中感应出电流来对便携式电子设备2904进行充电。在一些实施方案中，计算***2921可实现符合(由无线电力联盟公布的)Qi无线充电标准的功能。
在一些实施方案中，实现计算***2921和无线充电电路2923的部件可设置在保持线圈2912和初级对准部件2916的外壳内(例如，在图13和图14A至图14B的圆盘形外壳1302内)。在其他实施方案中，实现计算***2921和无线充电电路2923的部件中的一些或全部部件可设置在其他地方，例如，设置在图13和图14A中的缆线1304的远侧端部处。例如，实现计算***2921的逻辑电路可设置在外壳1302内，而无线充电电路2932设置在缆线1304的远侧端部处的插头连接器的保护罩中。(在这种情况下，缆线1304可为无线充电器设备1300提供AC电力。)又如，实现计算***2921的逻辑电路和实现无线充电电路2923的部分的电路部件可设置在外壳1302内，而实现无线充电电路2923的其他部分的电路部件设置在缆线1304的远侧端部处的插头连接器的保护罩中。例如，逆变器可设置在外壳1302内，而整流器和升压电路设置在保护罩中。(在这种情况下，缆线1304可为无线充电器设备1300提供DC电力)。
如上所述，附件设备2906可以是无源附件，诸如便携式电子设备1002的保护壳体，并且不需要包括除了辅助对准部件2970之外的任何部件。在一些实施方案中，附件设备2906可以是有源设备。例如，附件设备2906可包括耦接到存储器库2962和通信***2963的计算***2961。计算***2961可执行存储在存储器库2962中的指令，以使用通信***2963执行一个或多个功能。在一些实施方案中，计算***2961可被配置为通过通信***2963将关于便携式电子设备2904的用户界面主题的数据从存储器库2962发送到便携式电子设备2904，使得便携式电子设备2904可使用该数据来修改其用户界面。例如，附件设备2906可以是其上具有汽车图片的保护壳体，并且存储器库2962具有被存储以用于将用户界面配置为包括具有汽车相关图标、动画和/或声音的汽车主题的信息。因此，当附件设备2906安装在便携式电子设备2902上时，计算***2941可从附件设备2906接收汽车主题用户界面，并且可根据所接收的汽车主题数据修改用户界面***2943(例如，改变所显示的内容，改变播放以发信号通知事件的声音等)。在一些实施方案中，附件设备2906还可包括无线充电部件2964，该无线充电部件可有助于便携式电子设备2904和无线充电器设备2902之间的无线充电。例如，无线充电部件2964可包括可帮助引导磁通量穿过附件设备2906的磁性材料块。或者，无线充电部件2964可包括一对电感器线圈，其中邻近无线充电器设备2902定位的一个电感器线圈可接收磁通量，该磁通量可被中继到邻近便携式电子设备2904定位的另一个电感器线圈，使得所接收的通量可被重新传输到便携式电子设备2904。在一些实施方案中，附件设备2906可包括电池(未示出)，以第一时间存储从无线充电器设备2902接收的电力，从而在稍后递送给便携式电子设备2904。
虽然参考特定块描述了***2900，但应当理解，定义这些块是为了描述方便，并非意在暗示组件部分的特定物理布置。各个块不必对应于物理上不同的部件，并且可使用相同物理部件来实施多个块的各个方面。可以例如通过对处理器进行编程或提供适当的控制电路来配置块以执行各种操作，并且根据初始配置的获得方式，各个块可能是可重新配置的或不可重新配置的。本发明的实施方案可在各种装置中实现，该装置包括使用电路和软件的任何组合来实现无线充电操作和/或需要设备之间的物理对准的其他操作的电子设备。
4.具有能够移动的磁性对准部件的***
在上述实施方案中，假设(尽管不是必需的)磁性对准部件(包括环形磁性对准部件，并且在适用的情况下，旋转磁性对准部件)相对于设备外壳(或壳体)固定在适当位置并且不在轴向或侧向方向上移动。这提供了固定的磁通量。在一些实施方案中，可能期望磁性对准部件中的一个或多个磁性对准部件在轴向方向上移动。例如，在本发明的各种实施方案中，可能期望限制由这些磁性结构提供的磁通量。限制磁通量可有助于防止在用户可能将各种签帐卡和支付卡与结合了这些磁性结构中的一个磁性结构的电子设备一起携带的情况下这些签帐卡和支付卡去磁化。但是在一些情况下，可能期望增加该磁通量，以便增加电子设备和附件或第二电子设备之间的磁性吸引力。另外，可能期望磁性对准部件中的一个或多个磁性对准部件侧向移动。例如，电子设备和附接结构或无线设备可在侧向方向上彼此偏移。磁性对准部件侧向移动的能力可补偿该偏移并改善设备之间的耦接，具体地在线圈与磁性对准部件一起移动的情况下的耦接。因此，本发明的实施方案可提供其中这些磁性结构的磁体中的一些或全部磁体能够改变位置或以其他方式移动的结构。在下图中示出了具有移动磁体的磁性结构的示例。
图30A至图30C示出了根据本发明的实施方案的移动磁体的示例。在该示例中，第一电子设备3000可以是无线充电器设备或具有磁体3010(其可以是例如本文所述的环形或旋转磁性对准部件中的任一者)的其他设备。在图30A中，移动磁体3010可容纳在第一电子设备3000中。第一电子设备3000可包括设备壳体3030、磁体3010和屏蔽件3020。磁体3010可位于与非移动屏蔽件3020相邻的第一位置(未示出)。在该位置中，磁体3010可与设备壳体3030分开。因此，设备壳体3030的表面处的磁通量3012可相对较低，从而保护磁性设备和磁存储信息，诸如存储在支付卡上的信息。当第一电子设备3000中的磁体3010被吸引到第二电子设备(未示出)中的第二磁体(未示出)时，磁体3010可移动，例如其可移动远离屏蔽件3020以与设备壳体3030相邻，如图所示。在磁体3010位于该位置的情况下，设备壳体3030的表面处的磁通量3012可相对较高。磁通量3012的这种增加可有助于将第二电子设备吸引到第一电子设备3000。
利用这种构型，可获取大量的磁性吸引力以供磁体3010与屏蔽件3020分开。因此，本发明的这些和其他实施方案可包括被分成屏蔽件部分和返回板部分的屏蔽件。例如，在图30B中，线3060可用于指示屏蔽件3020被分成屏蔽件3040和返回板3050。
在图30C中，移动磁体3010可容纳在第一电子设备3000中。第一电子设备3000可包括设备壳体3030、磁体3010、屏蔽件3040和返回板3050。在不存在磁性吸引力的情况下，磁体3010可位于第一位置(未示出)，使得屏蔽件3040可与返回板3050相邻。同样，在该构型中，设备壳体3030的表面处的磁通量3012可相对较低。当磁体3010和第一电子设备被吸引到第二电子设备(未示出)中的第二磁体(未示出)时，磁体3010可移动，例如其可移动远离返回板3050以与设备壳体3030相邻，如图所示。在该构型中，屏蔽件3040可与返回板3050分开，并且可增加设备壳体3030的表面处的磁通量3012。如前所述，磁通量3012的这种增加可有助于将第二电子设备吸引到第一电子设备3000。
在本发明的这些和其他实施方案中，可使用各种外壳和结构来引导移动磁体。另外，各种表面可与这些移动磁体结合使用。这些表面可以是刚性的。另选地，这些表面可以是顺应性的并且至少在一定程度上是柔性的。下图示出了示例。
图31A和图31B示出了根据本发明的实施方案的移动磁性结构。在该示例中，第一电子设备3100可以是无线充电器设备或具有第一磁体3110(其可以是例如本文所述的环形或旋转磁性对准部件中的任一者)的其他设备。图31A示出了第一电子设备3100中的移动第一磁体3110。第一电子设备3100可包括第一磁体3110、保护表面3112、外壳3120和3122、顺应性结构3124、屏蔽件3140和返回板3150。在该图中，第一磁体3110未被吸引到第二磁体(未示出)，并且因此屏蔽件3140被磁性吸引到或附接到返回板3150。在该位置中，顺应性结构3124可以是伸展的或松弛的。顺应性结构3124可由弹性体、硅橡胶开孔泡沫、硅橡胶、聚氨酯泡沫或其他泡沫或其他可压缩材料形成。
在图31B中，已使第二电子设备3160接近第一电子设备3100。第二磁体3170可吸引第一磁体3110，从而使得屏蔽件3140和返回板3150分开。外壳3120和3122可压缩顺应性结构3124，从而允许第一电子设备3100的保护表面3112朝向第二电子设备3160的外壳3180移动或移动成与该外壳相邻。第二磁体3170可通过外壳3190或其他结构保持在第二电子设备3160中的适当位置。当从第一电子设备3100移除第二电子设备3160时，第一磁体3110和屏蔽件3140可被磁性吸引到返回板3150，如图31A所示。
图32A和图32B示出了根据本发明的实施方案的移动磁性结构。在该示例中，第一电子设备3200可以是无线充电器设备或具有第一磁体3210(其可以是例如本文所述的环形或旋转磁性对准部件中的任一者)的其他设备。图32A示出了第一电子设备3200中的移动第一磁体3210。第一电子设备3200可包括第一磁体3210、柔韧表面3212、外壳部分3220和3222、屏蔽件3240和返回板3250。在该图中，第一磁体3210未被吸引到第二磁体，因此屏蔽件3240磁性附接或被磁性吸引到返回板3250。在该位置，柔韧表面3212可以是松弛的。柔韧表面3212可由弹性体、硅橡胶开孔泡沫、硅橡胶、聚氨酯泡沫或其他泡沫或其他可压缩材料形成。
在图32B中，已使第二电子设备3260接近第一电子设备3200。第二磁体3270可吸引第一磁体3210，从而使得屏蔽件3240和返回板3250彼此分开。第一磁体3210可朝向第二电子设备3260拉伸柔韧表面3212，从而允许第一电子设备3200的第一磁体3210朝向第二电子设备3260的外壳3280移动。第二磁体3270可通过外壳3290或其他结构保持在第二电子设备3260中的适当位置。当从第一电子设备3200移除第二电子设备3260时，第一磁体3210和屏蔽件3240可被磁性吸引到返回板3250，如图32A所示。
图33至图35示出了根据本发明的实施方案的移动磁性结构。在该示例中，第一电子设备3300可以是无线充电器设备或具有第一磁体3310(其可以是例如本文所述的环形或旋转磁性对准部件中的任一者)的其他设备。在图33中，第一磁体3310和屏蔽件3340可被磁性吸引或附接到第一电子设备3300中的返回板3350。第一电子设备3300可至少部分地容纳在设备壳体3320中。在图34中，第二电子设备3360的外壳3380可在方向3385上跨第一电子设备3300的设备壳体3320的表面侧向移动。第二电子设备3360中的第二磁体3370可开始吸引第一电子设备3300中的第一磁体3310。该磁性吸引力3315可通过克服屏蔽件3340和返回板3350之间的磁性吸引力3345来使得第一磁体3310和屏蔽件3340被拉离返回板3350。在图35中，第二电子设备3360中的第二磁体3370已变得与第一电子设备3300中的第一磁体3310对准。第一磁体3310和屏蔽件3340已被拉离返回板3350，从而减小磁性吸引力3345。第一磁体3310已移动成在设备壳体3320附近或与其相邻，从而增加对第二电子设备3360中的第二磁体3370的磁性吸引力3315。
如图33至图35所示，当第一磁体3310和屏蔽件3340被拉离返回板3350时，第一电子设备3300中的第一磁体3310与第二电子设备3360中的第二磁体3370之间的磁性吸引力可增大。这在下图中以图形方式示出。
图36示出了第一电子设备中的第一磁体和第二电子设备中的第二磁体之间的法向力，该法向力随第一磁体和第二磁体之间的侧向偏移而变化。如图33至图36所示，在第一磁体3310和第二磁体3570之间具有较大偏移的情况下，第一磁体3310和屏蔽件3340可保持为附接到第一电子设备3300中的返回板3350，并且磁性吸引力3315可为最小。克服该磁性吸引力所需的剪切力在此处被示出为曲线3610。如图34所示，当第一磁体3310和第二磁体3370之间的偏移或侧向距离减小时，第一磁体3310和屏蔽件3340可被拉离返回板3350或与返回板分开，从而增大第一磁体3310和第二磁体3370之间的磁性吸引力3315。这在此处被示出为中断部分3620。如图35所示，当第一磁体3310和第二磁体3370对准时，磁性吸引力3315沿着曲线3630增大至最大值3640。曲线3610和曲线3630之间的差异可示出由于第一磁体3310能够轴向移动引起的电话或其他电子设备(诸如第二电子设备3360)和可附接无线充电设备或其他附件设备(诸如第一电子设备3300)之间的磁性吸引力的增大。还应当指出的是，在该示例中，第一磁体3310不在侧向方向上移动，但在其他示例中，第一磁体能够进行此类移动。在第一磁体3310能够在侧向方向上移动的情况下，曲线3630可具有从零偏移到可通过第一磁体3310的一系列可能的侧向移动来克服的偏移的平坦峰。
图37示出了第一电子设备中的第一磁体和第二电子设备中的第二磁体之间的剪切力，该剪切力随第一磁体和第二磁体之间的侧向偏移而变化。在第一磁体3310和第二磁体3360之间没有偏移的情况下，不存在相对于第一磁体3310移动第二磁体3370的剪切力，如图33所示。当偏移增大时，剪切力(即，试图重新对准磁体的力)可沿着曲线3740增大。在中断部分3710处，第一磁体3310和屏蔽件3340可返回到返回板3350(如图33至图42所示)，从而将磁性剪切力减小至点3720。随着偏移增大，磁性剪切力可沿着曲线3730继续减小。曲线3730和曲线3740之间的差异可示出由于第一磁体3310能够轴向移动引起的电话或其他电子设备(诸如第二电子设备3360)和可附接无线充电设备或其他附件设备(诸如第一电子设备3300)之间的磁性吸引力的增大。还应当指出的是，在该示例中，第一磁体3310不在侧向方向上移动，但在其他示例中，第一磁体能够进行此类移动。在第一磁体3310能够在侧向方向上移动的情况下，曲线3730可保持为零，直到第二磁体3370的侧向移动克服第一磁体3310的该一系列可能的侧向移动。
在本发明的这些和其他实施方案中，可能期望进一步增打该剪切力。因此，本发明的实施方案可提供各种高摩擦或高静摩擦表面、吸盘、销或其他结构以增加该剪切力。下图示出了示例。
图38A和图38B示出了根据本发明的实施方案的与高摩擦或高静摩擦表面结合的移动磁体。在该示例中，第一电子设备3800可以是无线充电器设备或具有第一磁体3810(其可以是例如上述环形磁性对准部件中的任一个环形磁性对准部件)的其他设备。在图38A中，第一磁体3810和屏蔽件3840可被磁性吸引或附接到第一电子设备3800中的返回板3850。第一电子设备3800可容纳在设备壳体3820中。设备壳体3820的表面的一些或全部可具有涂层、层或其他结构3822。结构3822可提供高摩擦或高静摩擦表面。在图38B中，第一磁体3810和屏蔽件3840可被吸引到第二电子设备(未示出)中的第二磁体(未示出)。如前所述，第一磁体3810和屏蔽件3840与返回板3850分开可提供增加的磁通量以将第二电子设备相对于第一电子设备3800保持在适当位置。结构3822可增大第一电子设备3800和第二电子设备之间在侧向或剪切方向上的摩擦力或静摩擦力。
图39A和图39B示出了根据本发明的实施方案的与高摩擦或高静摩擦表面结合的移动磁体。在该示例中，第一电子设备3900可以是无线充电器设备或具有第一磁体3910(其可以是例如本文所述的环形或旋转磁性对准部件中的任一者)的其他设备。在图39A中，第一磁体3910和屏蔽件3940可被磁性吸引或附接到第一电子设备3900中的返回板3950。第一电子设备3900可容纳在设备壳体3920中。设备壳体3920的表面的一些或全部可具有涂层、层或其他结构3922，在该示例中，在第一磁体3910上方具有此类结构。结构3922可提供高摩擦或高静摩擦表面。在图39B中，第一磁体3910和屏蔽件3940可被吸引到第二电子设备(未示出)中的第二磁体(未示出)。这可导致第一磁体3910和屏蔽件3940与返回板3850分开，从而使结构3922变形，该结构可以是柔韧的或顺应性的。如前所述，第一磁体3910可提供增加的磁通量以将第二电子设备相对于第一电子设备3900保持在适当位置。结构3922可增大第一电子设备3900和第二电子设备之间在侧向或剪切方向上的摩擦力或静摩擦力。
图40A和图40B示出了根据本发明的实施方案的与高摩擦表面结合的移动磁体。在该示例中，第一电子设备4000可以是无线充电器设备或具有第一磁体4010(其可以是例如上述初级环形磁性对准部件中的任一个初级环形磁性对准部件)的其他设备。在图40A中，第一磁体4010和屏蔽件4040可被磁性吸引或附接到第一电子设备4000中的返回板4050。第一电子设备4000可容纳在设备壳体4020中。设备壳体4020的表面的一些或全部可具有涂层、层或其他结构4022，在该示例中，在第一电子设备4000的顶表面上方具有此类结构。结构4022可提供高摩擦或高静摩擦表面。在图40B中，第一磁体4010和屏蔽件4040可被吸引到第二电子设备(未示出)中的第二磁体(未示出)。第一磁体4010和屏蔽件4040与返回板4050分开可向上推动由结构4022形成的顶表面，其中该顶表面可使第二电子设备与高摩擦表面接合。如前所述，第一磁体4010可提供增加的磁通量以将第二电子设备相对于第一电子设备4000保持在适当位置。结构4022可增大第一电子设备4000与第二电子设备之间在侧向或剪切方向上的摩擦力或静摩擦力。
图41A和图41B示出了根据本发明的实施方案的与高摩擦或高静摩擦表面结合的另一个移动磁体。在该示例中，第一电子设备4100可以是无线充电器设备或具有第一磁体4110(其可以是例如上述环形磁性对准部件中的任一个环形磁性对准部件)的其他设备。在图41A中，第一磁体4110和第一屏蔽件4150可固定在第一电子设备4100的设备壳体4120中的适当位置。设备壳体4120的表面的一些或全部可具有涂层、层或其他结构4122。结构4122可提供高摩擦或高静摩擦表面。第一电子设备4100还可包括可附接到滑动机构4190的移动第二磁体4191和第二屏蔽件4192。在图41B中，当第二电子设备(未示出)与第一电子设备4100接触时，滑动机构4190可被压下，从而使第二磁体4191移动远离第二屏蔽件4192和设备壳体4120的顶表面。第二磁体4191的极性可与第一磁体4110的极性相反，使得当滑动机构4190被压下时，设备壳体4120的顶表面处的净磁通量增加。结构4122可增大第一电子设备4100和第二电子设备之间在侧向或剪切方向上的摩擦力或静摩擦力。
图43是图42的移动磁体结构的局部透明视图。第一电子设备4200可容纳在设备壳体4220中。如前所述，第一电子设备4200可包括感应充电部件、近场通信部件或用于部件4278的其他电子电路。返回板4250(在图42中示出)可附接到横梁4270。
图44是图42的电子设备的另一个剖面侧视图。第一电子设备4200可容纳在设备壳体4220中。如前所述，第一电子设备4200可包括感应充电部件、近场通信部件或用于部件4278的其他电子电路。返回板4250可附接到横梁4270。第一磁体4210和屏蔽件4240可被吸引或附接到返回板4250。高摩擦或高静摩擦结构4222可覆盖第一电子设备4200的顶表面的一些或全部。横梁4270可附接到返回板4250，可锚定在点4274处，并且可具有在设备壳体4220的顶表面上方延伸的顶端4272。
图45和图46示出了与第二电子设备接合的图42的电子设备。在图45中，第二电子设备4280可包括第二磁体4290。第二电子设备4280可与第一电子设备4200接合。第一电子设备4200可包括第一磁体4210、屏蔽件4240和返回板4250。返回板4250可附接到横梁4270。横梁4270可包括可在设备壳体4220的顶表面上方延伸的顶端4272。顶端4272可在第二电子设备4280与第一电子设备4200对准或几乎对准之前防止第二电子设备4280与第一电子设备4200的高摩擦或高静摩擦结构4222接合。横梁4270可在点4274处附接到设备壳体4220。第一电子设备4200可包括部件4278。
在图46中，第二电子设备4280可与第一电子设备4200对准。当这种情况发生时，第一磁体4210和屏蔽件4240可与返回板4250分离。这可增加第二电子设备4280中的第二磁体4290和第一电子设备4200中的第一磁体4210之间的磁通量。由于这增加了磁性吸引力，因此顶端4272可被压入设备壳体4220中，从而进一步推动返回板4250远离屏蔽件4240。高摩擦或高静摩擦结构4222可与第二电子设备4280接合以增加将第二电子设备4280与第一电子设备4200分离所需的剪切力。
在本发明的这些和其他实施方案中，可将各种结构用于约束电子设备中磁体的移动。下图示出了示例。
图47A和图47B示出了根据本发明的实施方案的用于约束电子设备中磁体的运动的结构。在该示例中，第一电子设备4700可以是无线充电器设备或具有第一磁体4710(其可以是例如上述环形磁性对准部件中的任一个环形磁性对准部件)的其他设备。在图47A中，磁体4710、屏蔽件4740和结构4770可由电子设备4700中的设备壳体4720容纳。结构4770可包括可适配在突片4724中的凹口4772。在图47B中，磁体4710连同其屏蔽件4740和结构4770一起移动。当屏蔽件4740与返回板4750分离时，凹口4772接纳突片4724。这可约束电子设备4700中磁体4710的运动。电子设备4700可包括顶部设备壳体部分4722。突片4724可形成为顶部设备壳体部分4722的一部分或与顶部设备壳体部分分开形成。
图48A和图48B示出了根据本发明的实施方案的用于约束电子设备中磁体的运动的结构。在该示例中，第一电子设备4800可以是无线充电器设备或具有第一磁体4810(其可以是例如上述环形磁性对准部件中的任一个环形磁性对准部件)的其他设备。在图48A中，磁体4810、屏蔽件4840和返回板4850可容纳在电子设备4800的设备壳体4820中。顶部设备壳体部分4822可包括引导件4824。引导件4824可约束电子设备4800中磁体4810的运动。在图48B中，磁体4810和屏蔽件4840已与返回板4850分离并且已经由引导件4824引导到适当位置中。引导件4824可包括一个或多个倒角边缘4825。同样，引导件4824可与电子设备4800的顶部设备壳体部分4822一起形成或与顶部设备壳体部分分开形成。
图49A和图49B示出了根据本发明的实施方案的用于约束电子设备中磁体的运动的结构。在该示例中，第一电子设备4900可以是无线充电器设备或具有第一磁体3010(其可以是例如上述环形磁性对准部件中的任一个环形磁性对准部件)的其他设备。在图49A中，磁体4910、屏蔽件4940和返回板4950可容纳在电子设备4900的设备壳体4920中。磁体4910和屏蔽件4940可由结构4970支撑。结构4970可通过致动器4972附接到锚定件4974。致动器4972可在每个端部处具有铰链4973和4975以允许结构4970相对于锚定件4974移动。锚定件4974可附接到顶部设备壳体部分4922或设备壳体4920，或者形成为顶部设备壳体部分或设备壳体的一部分。在图49B中，磁体4910和屏蔽件4940已与返回板4950分离。致动器4972已改变位置，但继续将结构4970连接到锚定件4974。锚定件4974可附接到顶部设备壳体部分4922或设备壳体4920，或者形成为顶部设备壳体部分或设备壳体的一部分。
5.附加实施方案
虽然已参考具体实施方案对本发明进行了描述，但本领域的技术人员将会理解，变型形式和修改形式是可能的。例如，尽管环形对准模块被描述为由形成扇区的弓形磁体制成，但应当理解，如果磁体相对于环形结构的尺寸足够小，则梯形或正方形磁体可近似于弓形磁体的性能。磁性对准部件可具有任何尺寸，并且环形磁性对准部件可在或不在旋转对准的情况下使用。磁性对准部件可与如上所述的感应充电线圈一起使用以有利于线圈的对准，或者磁性对准部件可存在于不具有感应充电线圈的设备中。此外，具有围绕感应充电线圈的磁性对准部件的便携式电子设备可由不具有磁性对准部件的无线充电器设备进行充电，并且相反地，具有磁性对准部件的无线充电器设备可用于对具有感应充电线圈但不具有磁性对准部件的便携式电子设备进行充电。在这些情况下，磁性对准部件可能不利于设备之间的对准，但不会干扰无线电力传输。
此外，虽然便携式电子设备已被描述为无线地接收电力，但本领域的技术人员将会理解，感应电力线圈可能够操作以无线地传输和接收电力，并且在一些实施方案中，便携式电子设备可能够被重新配置为作为用于无线电力传输的发射器或接收器来操作。
此外，虽然设想本文所述类型的磁性对准部件可用于促进发射器线圈和接收器线圈之间的对准以用于设备之间的无线电力传输，但磁性对准部件的使用不受此限制，并且磁性对准部件可在各种情况下用于保持一个设备与另一个设备相对对准，而不管设备中的任一者或两者是否具有无线充电线圈。因此，例如，可将便携式电子设备保持在特定位置和取向的三脚架(或其他类型的支架)可包括用于将便携式电子设备保持在适当位置的初级环形磁性对准部件(和旋转对准部件)；除了机械保持特征部之外或代替机械保持特征部，可使用磁性对准部件来将便携式电子设备固定到三脚架。
因此，设想了设备的生态***。生态***可包括具有各种形状因数的各种便携式电子设备，诸如智能电话、平板电脑或可对电池电力进行操作并且可经由无线电力传输来接收电力的其他设备。生态***还可包括各种无线充电器设备，诸如圆盘、垫、充电座等。生态***还可包括可插置在便携式电子设备和无线充电器设备之间的“充电穿透”附件(诸如壳体)；充电穿透附件被设计成允许磁通量穿过附件的***部分，以允许在存在附件时进行无线充电。在这种生态***中，每个便携式电子设备可被制造成包括次级环形磁性对准部件(例如，其具有如上所述的径向或横切磁性取向)，该次级环形磁性对准部件具有在整个生态***上恒定的尺寸(径向宽度和外径)。每个无线充电器设备可被制造成包括与便携式电子设备的次级环形磁性对准部件互补的初级环形磁性对准部件(例如，具有如上所述的四极构型)，从而允许无线充电器设备能够与不同的便携式电子设备互换使用。每个充电穿透附件可被制造成包括与初级环形磁性对准部件和次级环形磁性对准部件互补的辅助环形磁性对准部件，同样允许无线充电器设备能够与不同的充电穿透附件(和便携式电子设备)互换使用。
此类生态***还可包括其他无源附件设备(即，不包括感应充电线圈的附件设备)，该其他无源附件设备可被设计成使用磁性对准部件附接到便携式电子设备，但不支持充电穿透操作。示例包括三脚架或其他支架、可容纳***的可附接附件壳体或在无线电力传输期间易受去磁化影响的其他磁化物品或者旨在与未充电的便携式电子设备一起使用的其他附件。此类附件设备可被制造成包括次级环形磁性对准部件或辅助环形磁性对准部件，并且可包括或可不包括旋转对准部件。
此类生态***还可包括“改装”附件设备，该“改装”附件设备可用于为最初被制造成没有磁性对准部件的便携式电子设备提供磁性对准能力。改装附件可具有一个或多个机械保持特征部(例如，成形为托盘的壳体的侧面和唇缘)，该机械保持特征部保持智能电话(或其他便携式电子设备)与附件的外壳的固定相对对准。附件可包括次级磁性对准部件(其与生态***的次级对准部件的规格匹配)，并且次级磁性对准部件可被定位在改装附件中，使得当便携式电子设备由机械保持特征部保持在适当位置时，感应充电线圈在次级磁性对准部件内居中。这种附件可允许被制造成没有磁性对准部件的便携式电子设备在与磁性对准生态***中的设备一起使用时享有磁性对准的益处。
应当理解，在给定生态***内，包括环形对准部件的任何或全部设备还可包括如上所述的旋转对准部件。例如，在生态***内，具有足够大以容纳次级环形对准部件外侧的旋转对准部件的次级环形对准部件的所有便携式电子设备可具有旋转对准部件。根据形状因数和预期用途，具有初级对准部件或辅助对准部件的设备可能具有或可能不具有旋转对准部件。
还应当理解，一些设备可包括多个环形对准部件。例如，无线充电器设备可被设计成具有彼此间隔开的两个或更多个单独的无线充电线圈，以允许同时对多个便携式电子设备进行充电。每个无线充电线圈可具有周围的初级环形对准部件，并且每个初级对准部件可具有相关联的旋转对准部件。
在一些实施方案中，包括环形对准部件的对准模块可被封装以便于安装到附件设备、无线充电器设备或便携式电子设备中。例如，对准模块可包括如上所述在包封结构(或外壳)中的初级环形磁性对准部件、次级环形磁性对准部件或辅助环形磁性对准部件，该包封结构保护磁体并将这些磁体保持在适当位置。在一些实施方案中，旋转磁性对准部件可与环形磁性对准部件一起被包括。包封结构可以是例如塑料结构，该塑料结构的至少一部分可为透明的。又如，对准模块可包括在环形对准部件内居中的无线充电线圈(例如，发射器线圈)。包封结构可提供用于与无线充电线圈进行电连接的暴露的电触点。此类对准模块可由一个实体制造并销售给不同的实体以结合到诸如壳体、无线充电座等的设备中。
本文所述的与设备的检测和信息交换相关的各种特征部可使用专用部件和/或可编程处理器和/或其他可编程设备的任何组合来实现。本文所述的各种过程可以任何组合方式在同一处理器或不同处理器上实现。在部件被描述为被配置为执行某些操作的情况下，可例如通过设计电子电路以执行操作、通过对可编程电子电路(诸如微处理器)进行编程以执行操作或其任何组合来实现此类配置。此外，虽然上述实施方案可能参考了具体硬件部件和软件部件，但本领域的技术人员应当理解，也可使用硬件部件和/或软件部件的不同组合，并且被描述为正在硬件中实现的特定操作也可能在软件中被实现，反之亦然。可在各种计算机可读存储介质上对结合本文所述的各种特征的计算机程序进行编码和存储；合适的介质包括磁盘或磁带、光学存储介质诸如光盘(CD)或DVD(数字通用光盘)、闪存存储器，以及其他非暂态介质。可将用程序代码编码的计算机可读介质与兼容的电子设备封装在一起，或者该程序代码可独立于电子设备提供(例如，经由互联网下载或作为单独封装的计算机可读存储介质)。此外，关于通过设备进行的或设备之间的信息或数据的任何收集或交换，众所周知，使用个人可识别信息应遵循公认为满足或超过维护用户隐私的行业或政府要求的隐私政策和做法。具体地，应管理和处理个人可识别信息数据，以使无意或未经授权的访问或使用的风险最小化，并应当向用户明确说明授权使用的性质。
本发明的实施方案包括但不限于以下中的任一项。
在一些实施方案中，电子设备(例如，便携式电子设备)可包括：具有接口表面的外壳；感应线圈，所述感应线圈设置在所述外壳内并且具有垂直于所述接口表面的轴线，所述感应线圈被配置为通过所述接口表面无线地传输电力；以及环形磁性对准部件，该环形磁性对准部件设置在外壳内、与感应线圈同轴并且在该感应线圈的外侧。环形磁性对准部件可具有在径向方向上的磁性取向。环形磁性对准部件可包括多个弓形磁体，并且弓形磁体中的每个弓形磁体可具有在径向向内(或径向向外)方向上取向的磁极性。环形磁性对准部件可包括间隙，并且连接到感应线圈的导电路径可穿过该间隙。环形磁性对准部件可包括在环形磁性对准部件的相对侧上的第一间隙和第二间隙。电池可设置在外壳内，并且感应线圈可耦接到电池。感应线圈可被配置为通过接口表面无线地接收和/或传输电力。
在一些实施方案中，电子设备(例如，无线充电器设备)可包括：具有充电表面的外壳；感应线圈，所述感应线圈设置在所述外壳内并且具有垂直于所述充电表面的轴线，所述感应线圈被配置为通过所述充电表面无线地传输电力；以及环形磁性对准部件，该环形磁性对准部件设置在外壳内、与感应线圈同轴并且在该感应线圈的外侧。环形磁性对准部件可包括：具有在第一轴向方向上取向的磁极性的内部弓形区域；具有在与所述第一轴向方向相反的第二轴向方向上取向的磁极性的外部弓形区域；以及设置在内部弓形区域和外部弓形区域之间的非磁化中心弓形区域。环形磁性对准部件可包括多个弓形磁体，并且每个弓形磁体可具有：具有在第一轴向方向上取向的磁极性的第一区域、具有在第二轴向方向上取向的磁极性的第二区域，以及在第一区域和第二区域之间的非磁化区域。环形磁性对准部件可包括间隙，并且连接到感应线圈的导电路径可穿过该间隙。感应线圈可被配置为通过充电表面无线地传输和/或接收电力。
在一些实施方案中，与便携式电子设备一起使用的附件可包括：外壳，该外壳具有第一接口表面和与第一接口表面相对的第二接口表面；环形磁性对准部件，该环形磁性对准部件设置在外壳内并且具有垂直于第一接口表面和第二接口表面的轴线。环形磁性对准部件可包括：具有在第一轴向方向上取向的磁极性的内部弓形区域；具有在与所述第一轴向方向相反的第二轴向方向上取向的磁极性的外部弓形区域；以及设置在内部弓形区域和外部弓形区域之间的非磁化中心弓形区域。环形磁性对准部件可包括多个弓形磁体。每个弓形磁体可具有：具有在第一轴向方向上取向的磁极性的第一区域、具有在第二轴向方向上取向的磁极性的第二区域，以及在第一区域和第二区域之间的非磁化区域。环形磁性对准部件可包括间隙。环形磁性对准部件可包括在环形磁性对准部件的相对侧上的第一间隙和第二间隙。
在一些实施方案中，磁性对准***可包括：由被布置成环形构型的多个初级弓形磁体形成的且限定轴线的初级对准部件；以及由被布置成环形构型的多个次级弓形磁体形成的次级对准部件。每个初级弓形磁体可包括：具有沿着轴线在第一方向上的磁性取向的初级内部弓形磁性区域；具有在与第一方向相反的第二方向上的磁性取向的初级外部弓形磁性区域；以及设置在初级内部弓形区域和初级外部弓形区域之间的非磁化初级中心弓形区域。每个次级弓形磁体具有在相对于次级对准部件的中心的径向方向上的磁性取向。初级对准部件可设置在围绕第一感应充电线圈的第一电子设备中，并且次级对准部件可设置在围绕第二感应充电线圈的第二电子设备中；当初级对准部件和次级对准部件沿着公共轴线对准时，第一感应充电线圈和第二感应充电线圈也可沿着公共轴线对准。
在一些实施方案中，电子设备(例如，便携式电子设备)可包括：具有接口表面的外壳；感应线圈，所述感应线圈设置在所述外壳内并且具有垂直于所述接口表面的轴线，所述感应线圈被配置为通过所述接口表面无线地传输电力；环形磁性对准部件，该环形磁性对准部件设置在外壳内、与感应线圈同轴并且在该感应线圈的外侧，该环形磁性对准部件具有在径向方向上的磁性取向；以及旋转对准部件，该旋转对准部件包括设置在环形磁性对准部件的外周边之外的磁体。旋转对准部件可包括具有至少两个不同区域的磁体，该至少两个不同区域具有相反的磁性取向。在这些和其他实施方案中，磁体可在横切于由环形磁性对准部件限定的轴线的平面中具有矩形形状。例如，具有相反的磁性取向的该至少两个不同区域可包括：沿着矩形形状的第一长边延伸并且具有第一磁性取向的第一区域；以及沿着矩形形状的第二长边延伸并且具有与第一磁性取向相反的第二磁性取向的第二区域。又如，具有相反的磁性取向的该至少两个不同区域可包括：沿着矩形形状的第一长边延伸并且具有第一磁性取向的第一区域；沿着矩形形状的第二长边延伸并且具有第一磁性取向的第二区域；以及沿着矩形形状延伸并且定位在第一区域和第二区域之间的中间位置的第三区域，该第三区域具有与第一磁性取向相反的第二磁性取向。在这些和其他实施方案中，环形磁性对准部件可包括多个弓形磁体，每个弓形磁体具有在径向向内方向上取向的磁极性。在这些和其他实施方案中，电池可设置在外壳内，并且感应线圈可耦接到电池。在这些和其他实施方案中，感应线圈可被配置为通过接口表面无线地接收和/或传输电力。
在一些实施方案中，电子设备(例如，无线充电器设备)可包括：具有充电表面的外壳；感应线圈，所述感应线圈设置在所述外壳内并且具有垂直于所述充电表面的轴线，所述感应线圈被配置为通过所述充电表面无线地传输电力；环形磁性对准部件，该环形磁性对准部件设置在外壳内、与感应线圈同轴并且在该感应线圈的外侧；以及旋转对准部件，该旋转对准部件包括设置在环形磁性对准部件的周边之外的磁体。在这些和其他实施方案中，环形磁性对准部件可包括：具有在第一轴向方向上取向的磁极性的内部弓形区域；具有在与所述第一轴向方向相反的第二轴向方向上取向的磁极性的外部弓形区域；以及设置在内部弓形区域和外部弓形区域之间的非磁化中心弓形区域。在这些和其他实施方案中，旋转对准部件可包括具有至少两个不同区域的磁体，该至少两个不同区域具有相反的磁性取向。例如，磁体可在横切于由环形磁性对准部件限定的轴线的平面中具有矩形形状，具有相反的磁性取向的该至少两个不同区域可包括：沿着矩形形状的第一长边延伸并且具有第一磁性取向的第一区域；以及沿着矩形形状的第二长边延伸并且具有与第一磁性取向相反的第二磁性取向的第二区域。又如，磁体可在横切于由环形磁性对准部件限定的轴线的平面中具有矩形形状，具有相反的磁性取向的该至少两个不同区域可包括：沿着矩形形状的第一长边延伸并且具有第一磁性取向的第一区域；沿着矩形形状的第二长边延伸并且具有第一磁性取向的第二区域；以及沿着矩形形状延伸并且定位在第一区域和第二区域之间的中间位置的第三区域，该第三区域具有与第一磁性取向相反的第二磁性取向。在这些和其他实施方案中，环形磁性对准部件可包括多个弓形磁体。每个弓形磁体可具有：具有在第一轴向方向上取向的磁极性的第一区域、具有在第二轴向方向上取向的磁极性的第二区域，以及在第一区域和第二区域之间的非磁化区域。在这些和其他实施方案中，感应线圈可被配置为通过充电表面无线地传输电力。
在一些实施方案中，与便携式电子设备一起使用的附件可包括：外壳，该外壳具有第一接口表面和与第一接口表面相对的第二接口表面；环形磁性对准部件，该环形磁性对准部件设置在外壳内并且具有垂直于第一接口表面和第二接口表面的轴线；以及旋转对准部件，该旋转对准部件包括设置在环形磁性对准部件的周边之外的磁体。在这些和其他实施方案中，环形磁性对准部件可包括：具有在第一轴向方向上取向的磁极性的内部弓形区域；具有在与所述第一轴向方向相反的第二轴向方向上取向的磁极性的外部弓形区域；以及设置在内部弓形区域和外部弓形区域之间的非磁化中心弓形区域。在这些和其他实施方案中，旋转对准部件包括具有至少两个不同区域的磁体，该至少两个不同区域具有相反的磁性取向。例如，磁体可在横切于由环形磁性对准部件限定的轴线的平面中具有矩形形状，具有相反的磁性取向的该至少两个不同区域可包括：沿着矩形形状的第一长边延伸并且具有第一磁性取向的第一区域；以及沿着矩形形状的第二长边延伸并且具有与第一磁性取向相反的第二磁性取向的第二区域。又如，磁体可在横切于由环形磁性对准部件限定的轴线的平面中具有矩形形状，具有相反的磁性取向的该至少两个不同区域可包括：沿着矩形形状的第一长边延伸并且具有第一磁性取向的第一区域；沿着矩形形状的第二长边延伸并且具有第一磁性取向的第二区域；以及沿着矩形形状延伸并且定位在第一区域和第二区域之间的中间位置的第三区域，该第三区域具有与第一磁性取向相反的第二磁性取向。在这些和其他实施方案中，环形磁性对准部件可包括多个弓形磁体。每个弓形磁体可具有：具有在第一轴向方向上取向的磁极性的第一区域、具有在第二轴向方向上取向的磁极性的第二区域，以及在第一区域和第二区域之间的非磁化区域。
因此，尽管已相对于具体实施方案描述了本发明，但是应当理解，本发明旨在覆盖以下权利要求书范围内的所有修改形式和等同形式。

Claims (41)

1.一种电子设备，所述电子设备包括：
外壳，所述外壳具有接口表面；
感应线圈，所述感应线圈设置在所述外壳内并且具有垂直于所述接口表面的轴线，所述感应线圈被配置为通过所述接口表面无线地传输电力；以及
环形磁性对准部件，所述环形磁性对准部件设置在所述外壳内、与所述感应线圈同轴并且在所述感应线圈的外侧，所述环形磁性对准部件具有在径向方向上的磁性取向。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述环形磁性对准部件包括多个弓形磁体。
3.根据权利要求2所述的电子设备，其中所述弓形磁体中的每个弓形磁体具有在径向向内方向上取向的磁极性。
4.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述环形磁性对准部件包括间隙。
5.根据权利要求4所述的电子设备，其中连接到所述感应线圈的导电路径穿过所述间隙。
6.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述环形磁性对准部件包括位于所述环形磁性对准部件的相对侧上的第一间隙和第二间隙。
7.根据权利要求1所述的电子设备，还包括设置在所述外壳内的电池，其中所述感应线圈耦接到所述电池。
8.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述感应线圈被配置为通过所述接口表面无线地接收电力。
9.一种电子设备，所述电子设备包括：
外壳，所述外壳具有充电表面；
感应线圈，所述感应线圈设置在所述外壳内并且具有垂直于所述充电表面的轴线，所述感应线圈被配置为通过所述充电表面无线地传输电力；以及
环形磁性对准部件，所述环形磁性对准部件设置在所述外壳内、与所述感应线圈同轴并且在所述感应线圈的外侧，所述环形磁性对准部件包括：
具有在第一轴向方向上取向的磁极性的内部弓形区域；
具有在与所述第一轴向方向相反的第二轴向方向上取向的磁极性的外部弓形区域；以及
设置在所述内部弓形区域和所述外部弓形区域之间的非磁化中心弓形区域。
10.根据权利要求9所述的电子设备，其中所述环形磁性对准部件包括多个弓形磁体。
11.根据权利要求10所述的电子设备，其中每个弓形磁体具有：具有在所述第一轴向方向上取向的磁极性的第一区域、具有在所述第二轴向方向上取向的磁极性的第二区域，以及位于所述第一区域和所述第二区域之间的非磁化区域。
12.根据权利要求9所述的电子设备，其中所述环形磁性对准部件包括间隙。
13.根据权利要求12所述的电子设备，其中连接到所述感应线圈的导电路径穿过所述间隙。
14.根据权利要求9所述的电子设备，其中所述感应线圈被配置为通过所述充电表面无线地传输电力。
15.一种用于与便携式电子设备一起使用的附件，所述附件包括：
外壳，所述外壳具有第一接口表面和与所述第一接口表面相对的第二接口表面；
环形磁性对准部件，所述环形磁性对准部件设置在所述外壳内并且具有垂直于所述第一接口表面和所述第二接口表面的轴线，所述环形磁性对准部件包括：
具有在第一轴向方向上取向的磁极性的内部弓形区域；
具有在与所述第一轴向方向相反的第二轴向方向上取向的磁极性的外部弓形区域；以及
设置在所述内部弓形区域和所述外部弓形区域之间的非磁化中心弓形区域。
16.根据权利要求15所述的附件，其中所述环形磁性对准部件包括多个弓形磁体。
17.根据权利要求16所述的附件，其中每个弓形磁体具有：具有在所述第一轴向方向上取向的磁极性的第一区域、具有在所述第二轴向方向上取向的磁极性的第二区域，以及位于所述第一区域和所述第二区域之间的非磁化区域。
18.根据权利要求15所述的附件，其中所述环形磁性对准部件包括间隙。
19.根据权利要求15所述的附件，其中所述环形磁性对准部件包括位于所述环形磁性对准部件的相对侧上的第一间隙和第二间隙。
20.一种磁性对准***，所述磁性对准***包括：
初级对准部件，所述初级对准部件由以环形构型布置的多个初级弓形磁体形成，所述环形构型限定轴线，每个初级弓形磁体包括：
具有在沿着所述轴线的第一方向上的磁性取向的初级内部弓形磁性区域；
具有在与所述第一方向相反的第二方向上的磁性取向的初级外部弓形磁性区域；以及
设置在所述初级内部弓形区域和所述初级外部弓形区域之间的非磁化初级中心弓形区域；以及
次级对准部件，所述次级对准部件由以环形构型布置的多个次级弓形磁体形成，每个次级弓形磁体具有相对于所述次级对准部件的中心在径向方向上的磁性取向。
21.根据权利要求20所述的磁性对准***，其中所述初级对准部件设置在围绕第一感应充电线圈的第一电子设备中，并且所述次级对准部件设置在围绕第二感应充电线圈的第二电子设备中，并且其中当所述初级对准部件和所述次级对准部件沿公共轴线对准时，所述第一感应充电线圈和所述第二感应充电线圈也沿所述公共轴线对准。
22.一种电子设备，所述电子设备包括：
外壳，所述外壳具有接口表面；
感应线圈，所述感应线圈设置在所述外壳内并且具有垂直于所述接口表面的轴线，所述感应线圈被配置为通过所述接口表面无线地传输电力；
环形磁性对准部件，所述环形磁性对准部件设置在所述外壳内、与所述感应线圈同轴并且在所述感应线圈的外侧，所述环形磁性对准部件具有在径向方向上的磁性取向；以及
旋转对准部件，所述旋转对准部件包括设置在所述环形磁性对准部件的外周边之外的磁体。
23.根据权利要求22所述的电子设备，其中所述旋转对准部件包括具有至少两个不同区域的磁体，所述至少两个不同区域具有相反的磁性取向。
24.根据权利要求23所述的电子设备，其中所述磁体在横切于由所述环形磁性对准部件限定的轴线的平面中具有矩形形状，并且其中具有相反的磁性取向的所述至少两个不同区域包括：
沿着所述矩形形状的第一长边延伸并且具有第一磁性取向的第一区域；以及
沿着所述矩形形状的第二长边延伸并且具有与所述第一磁性取向相反的第二磁性取向的第二区域。
25.根据权利要求23所述的电子设备，其中所述磁体在横切于由所述环形磁性对准部件限定的轴线的平面中具有矩形形状，并且其中具有相反的磁性取向的所述至少两个不同区域包括：
沿着所述矩形形状的第一长边延伸并且具有第一磁性取向的第一区域；
沿着所述矩形形状的第二长边延伸并且具有所述第一磁性取向的第二区域；以及
沿着所述矩形形状延伸并且定位在所述第一区域和所述第二区域之间的中间位置的第三区域，所述第三区域具有与所述第一磁性取向相反的第二磁性取向。
26.根据权利要求22所述的电子设备，其中所述环形磁性对准部件包括多个弓形磁体，每个弓形磁体具有在径向向内方向上取向的磁极性。
27.根据权利要求22所述的电子设备，还包括设置在所述外壳内的电池，其中所述感应线圈耦接到所述电池。
28.根据权利要求22所述的电子设备，其中所述感应线圈被配置为通过所述接口表面无线地接收电力。
29.一种电子设备，所述电子设备包括：
外壳，所述外壳具有充电表面；
感应线圈，所述感应线圈设置在所述外壳内并且具有垂直于所述充电表面的轴线，所述感应线圈被配置为通过所述充电表面无线地传输电力；
环形磁性对准部件，所述环形磁性对准部件设置在所述外壳内、与所述感应线圈同轴并且在所述感应线圈的外侧，所述环形磁性对准部件包括：
具有在第一轴向方向上取向的磁极性的内部弓形区域；
具有在与所述第一轴向方向相反的第二轴向方向上取向的磁极性的外部弓形区域；以及
设置在所述内部弓形区域和所述外部弓形区域之间的非磁化中心弓形区域；以及
旋转对准部件，所述旋转对准部件包括设置在所述环形磁性对准部件的周边之外的磁体。
30.根据权利要求29所述的电子设备，其中所述旋转对准部件包括具有至少两个不同区域的磁体，所述至少两个不同区域具有相反的磁性取向。
31.根据权利要求30所述的电子设备，其中所述磁体在横切于由所述环形磁性对准部件限定的轴线的平面中具有矩形形状，并且其中具有相反的磁性取向的所述至少两个不同区域包括：
沿着所述矩形形状的第一长边延伸并且具有第一磁性取向的第一区域；以及
沿着所述矩形形状的第二长边延伸并且具有与所述第一磁性取向相反的第二磁性取向的第二区域。
32.根据权利要求30所述的电子设备，其中所述磁体在横切于由所述环形磁性对准部件限定的轴线的平面中具有矩形形状，并且其中具有相反的磁性取向的所述至少两个不同区域包括：
沿着所述矩形形状的第一长边延伸并且具有第一磁性取向的第一区域；
沿着所述矩形形状的第二长边延伸并且具有所述第一磁性取向的第二区域；以及
沿着所述矩形形状延伸并且定位在所述第一区域和所述第二区域之间的中间位置的第三区域，所述第三区域具有与所述第一磁性取向相反的第二磁性取向。
33.根据权利要求29所述的电子设备，其中所述环形磁性对准部件包括多个弓形磁体。
34.根据权利要求33所述的电子设备，其中每个弓形磁体具有：具有在所述第一轴向方向上取向的磁极性的第一区域、具有在所述第二轴向方向上取向的磁极性的第二区域，以及位于所述第一区域和所述第二区域之间的非磁化区域。
35.根据权利要求29所述的电子设备，其中所述感应线圈被配置为通过所述充电表面无线地传输电力。
36.一种用于与便携式电子设备一起使用的附件，所述附件包括：
外壳，所述外壳具有第一接口表面和与所述第一接口表面相对的第二接口表面；
环形磁性对准部件，所述环形磁性对准部件设置在所述外壳内并且具有垂直于所述第一接口表面和所述第二接口表面的轴线，所述环形磁性对准部件包括：
具有在第一轴向方向上取向的磁极性的内部弓形区域；
具有在与所述第一轴向方向相反的第二轴向方向上取向的磁极性的外部弓形区域；以及
设置在所述内部弓形区域和所述外部弓形区域之间的非磁化中心弓形区域；以及
旋转对准部件，所述旋转对准部件包括设置在所述环形磁性对准部件的周边之外的磁体。
37.根据权利要求36所述的附件，其中所述旋转对准部件包括具有至少两个不同区域的磁体，所述至少两个不同区域具有相反的磁性取向。
38.根据权利要求37所述的附件，其中所述磁体在横切于由所述环形磁性对准部件限定的轴线的平面中具有矩形形状，并且其中具有相反的磁性取向的所述至少两个不同区域包括：
沿着所述矩形形状的第一长边延伸并且具有第一磁性取向的第一区域；以及
沿着所述矩形形状的第二长边延伸并且具有与所述第一磁性取向相反的第二磁性取向的第二区域。
39.根据权利要求37所述的附件，其中所述磁体在横切于由所述环形磁性对准部件限定的轴线的平面中具有矩形形状，并且其中具有相反的磁性取向的所述至少两个不同区域包括：
沿着所述矩形形状的第一长边延伸并且具有第一磁性取向的第一区域；
沿着所述矩形形状的第二长边延伸并且具有所述第一磁性取向的第二区域；以及
沿着所述矩形形状延伸并且定位在所述第一区域和所述第二区域之间的中间位置的第三区域，所述第三区域具有与所述第一磁性取向相反的第二磁性取向。
40.根据权利要求36所述的附件，其中所述环形磁性对准部件包括多个弓形磁体。
41.根据权利要求40所述的附件，其中每个弓形磁体具有：具有在所述第一轴向方向上取向的磁极性的第一区域、具有在所述第二轴向方向上取向的磁极性的第二区域，以及位于所述第一区域和所述第二区域之间的非磁化区域。
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