技术领域

[0001] 本发明涉及一种无线充电发射装置， 尤其涉及无线充电中传导高频交流电能量 的高频交流输电线， 以及无线充电装置的模块空间分配。

背景技术

[0002] 无线充电器的技术实现， 一般采用直流转交流， 让交流电驱动发射线圈传递交 变电磁能给接收线圈， 然后再将感应到的交流电转直流给接收设备供 电， 如申 请号为 CN200510030239和 CN201110020352的专利文献所展示。

[0003] 在无线充电发射器产品的具体实现上， 一般分为直流电源模块、 直流电源输电 线、 无线充电发射电路模块、 发射线圈模块四个部分， 其中所述直流电源模块 一般为适配器、 大容量电池， 所述直流电源输电线为只适合传导功率直流电 与 低频信号交流电的常规电线， 比如 USB线。 而所述无线充电发射电路模块与所述 发射线圈模块两个部分一般会安装在同一个外 壳内， 或者个极少情况下是安装 在分成两个或多个部分的但是紧密机械连接在 一起的一组外壳内， 这样便于生 产与安装， 符合现有无线充电发射器的架构设计需求， 具有实际操作性。 如 CN2 01220552440所揭示的就是现有绝大多数无线充电� ��射器产品的实现方式。 还有 某些无线充电发射器产品将直流电源模块与无 线充电发射电路模块、 发射线圈 模块组装在一个外壳内， 没有采用直流电源输电线， 如 CN201220725129所揭示

[0004] 由于所述无线充电发射电路模块在直流转交流 过程中， 效率往往低于 90%， 因 此会造成一定的功率损失以及不少的热量， 一般不小于 1W， 相当于 2个小灯泡的 热量。 这在实际使用无线充电的过程中， 外壳会向无线充电接收设备传递大量 的热量， 造成接收设备温度比用导线直接充电吋候的温 度高很多， 影响产品的 寿命以及降低产品的可靠性， 同吋导致许多潜在的用户不敢使用无线充电器 ， 担心会造成危险比如接收设备过热爆炸。

[0005] 为了解决上述问题， 现阶段的无线充电发射器产品在设计吋， 必须考虑所述热 量的传递、 散发， 以尽量传递到接收设备的热量， 首先增加了外壳设计的费用 以及制作过程中的物料成本。 因此根据热力学的原理， 现有无线充电发射器产 品无法同吋实现小尺寸、 超薄厚度和极低的发热温度。 因此现有的无线充电发 射器的厚度不能低于 5mm， 外壳内部容积不小于 32000mm3 (比烟盒大） ， 而同 吋在进行无线充电吋候接收设备的温升高于 25°C (最高可以有 40摄氏度以上） ， 也导致许多无线充电发射器产品采用"增加散� �孔、 大面积使用散热硅胶、 在外 壳表面设计凹凸增加空气散热"等技术， 不仅效果不理想、 增加成本， 而且影响 了产品美观， 以及最为关键的是非常占用空间， 影响用户的日常使用。

[0006] 比如无线充电器放在饭桌上、 茶几上、 书桌上进行使用， 是此类产品推出者最 希望用户做的， 这样能够让用户随吋随地进行充电， 同吋增加自己的收益， 促 进社会生活进步。 但是实际中， 由于现有无线充电器产品厚度、 尺寸的原因， 而且无线充电发射器产品必须放置在用户手臂 活动范围内， 因此用户在日常生 活中很容易不小心"推动、 压到、 打翻"无线充电器， 不仅阻碍用户而且容易损坏 ； 同吋无线充电器还会影响其他日常生活， 比如"占据太多位置， 导致没有进行 无线充电吋候没有地方放茶杯， 或者挡着橡皮擦"这类事情。 因此解决无线充电 器的尺寸和厚度， 才能让无线充电器融入生活的方方面面。 但是要做到这一点 ， 采用当前的技术是根本做不到的。

[0007] 比如让家具厂在各种桌子上加入无线充电发射 器产品， 如果采用现有的无线充 电发射器技术实现， 必须在桌面上挖很大的空腔， 将无线充电器埋进去， 如 CN2 01320440252所揭示， 同吋采用比较贵的技术进行安装和装饰， 使得一个加入无 线充电发射器功能的桌子成本是普通桌子的好 几倍， 根本不具有市场推广价值 ， 更何况还有好多领域根本无法挖空腔。 而且暂吋还没有看到更合适的方案能 够让无线充电器的厚度或尺寸能够被忽略。 因此， 采用现有技术的无线充电器 不具有大范围的推广性， 因此也就不具有社会进步的意义。

[0008] 实际和潜在的销售量决定了生产成本与售价， 当前情况根本无法大规模推广无 线充电器产品， 只能在极小范围内被爱好者接受， 这也是现有无线充电器产品 比传统有线充电器零售价高出十倍甚至数十倍 ， 无法快速广泛推广的核心原因 技术问题

[0009] 无线充电器的核心部分主要是无线充电发射电 路模块、 无线充电线圈模块两个 部分。 如果将所述两部分在同一个外壳内放置， 就会占据很大的体积和厚度； 而且在工作过程中， 无线充电发射电路模块、 无线充电线圈模块两个部分都会 产生大量热量， 尤其是无线充电发射电路模块由于包含 DC/AC等功率电路， 产 生的热量是十分集中的， 而所述产生的热量都将集中在同一个外壳内， 并且会 直接传递给紧贴的无线充电接收设备从而让用 户感觉到很高的温度升高。

[0010] 由于无线充电发射电路模块必然会产生大量的 热量， 因为只有让其不接触外壳

， 尤其是上表面外壳， 才能让用户感觉到的温度有所降低。 这导致传统的无线 充电器只能是厚尺寸、 高热量的， 进而导致一系列用户使用中的不便与心理担 忧。

[0011] 而参考常见的茶杯垫与插线充电器， 可以得出一个结论： 无线充电器需要有效 降低厚度和充电吋候的温度， 才能提高无线充电的使用方便性和使用舒适性 。 问题的解决方案

技术解决方案

[0012] 本发明是鉴于上述课题而完成的， 其目的是将无线充电器的厚度降低到与茶杯 垫接近甚至更薄， 以便于任意环境下的使用， 同吋将充电吋候的温度降低到接 近插线充电器的效果， 以提升用户的心理安全感与使用舒适度。

[0013] 为了达成上述目标， 首先需要对无线充电器产品进行热学分析， 计算出无线充 电器中各个模块产生的热量。 经过计算机仿真， 发现无线充电发射电路模块产 生的热量大约占了 70%到 80%， 并且电路板的发热区域集中在直流转交流的大 功 率区域。

[0014] 因此， 首先必须将无线充电发射电路模块设计成远离 无线充电的区域， 也就是 远离无线充电的发射线圈模块。 从而大幅度降低充电区域的总发热量。

[0015] 为了达成上述目的， 本发明的特征在于通过加入一段很长的高频交 流输电线， 连接上述无线充电发射电路模块与上述发射线 圈模块， 将无线充电发射电路模 块与发射线圈模块在空间上远距离分离， 实现无线充电发射电路模块与发射线 圈模块可以安装在两个外壳内， 而且无线充电发射电路模块可以放置在远离用 户日常接触的地方， 这样无线充电发射电路模块产生的热量就不会 传递给接收 设备了。

[0016] 需要根据无线充电发射电路模块转换出来的高 频交流大功率能量， 设计一种能 够传递这种能量的导线。 由于功率大， 因此导线截面积必须大， 否则自身电阻 也会很大， 限制了传递的功率； 并且交流的频率非常高， 因此必须考虑导体的 趋附效应， 因此导线的粗细要小于一定的数值。

[0017] 两者综合后， 得出的可实施导线有两类， 一种是多股漆包线， 且每根漆包线直 径小于或等于工作频率的趋肤深度的一倍， 另一种就是绝缘金属扁平窄带， 且 绝缘金属扁平窄带的厚度小于或等于工作频率 的趋肤深度的一倍。

[0018] 如此实现的导线， 就能够传递高频交流大功率能量， 作为高频交流输电线， 将 无线充电发射电路模块转换出来的高频交流大 功率能量传递给发射线圈模块进 行使用了。

[0019] 本发明提出如下的技术方案：

[0020] 一种无线充电发射装置， 包括无线充电发射电路模块、 高频交流输电线和发射 线圈模块三部分， 其特征在于

[0021] 所述无线充电发射电路模块安装在能量转换部 分外壳内， 所述发射线圈模块安 装在能量发射部分外壳内， 所述能量转换部分外壳与能量发射部分外壳为 两个 独立的不相连接的外壳；

[0022] 所述无线充电发射电路模块与发射线圈模块通 过所述高频交流输电线进行电连 接， 从而实现无线充电发射电路模块将高频交流能 量传递给发射线圈模块进行 发射， 实现无线能量的传输；

[0023] 所述无线充电发射电路模块能够将外界输入的 能量转换为用于无线充电的高频 交流能量， 并且具有两个或以上的无线能量输出端， 用于输出高频交流能量； [0024] 所述高频交流输电线能够传递用于无线充电的 高频交流电能量， 其长度是所述 无线充电发射电路模块的长度的 2倍或以上， 并且采用适合高频交流能量的材料 以及组成结构；

[0025] 所述发射线圈模块具有一个或多个发射线圈子 模块， 因此有两个或以上的线圈 接线端， 用于输入高频交流电能量， 并且向外发射以实现无线能量输出。 发明的有益效果

有益效果

[0026] 本发明的有益效果是新型无线充电器在充电吋 温度升高远低于传统无线充电器 ， 与插线充电器基本一致。 而且可以在产品的结构与外壳设计上大幅度简 化， 轻松实现非常薄的厚度、 非常小的尺寸， 这样一来就可以做出不会影响用户日 常生活的无线充电器产品， 真正为用户提供方便， 促进社会发展， 因此是真正 具有实际推广意义的无线充电器， 这样就会产生数亿规模的无线充电器销售量

[0027] 在实际的产品中， 新型的无线充电发射器的无线充电区域可以实 现小于 2mm的 厚度， 这比硬币还要薄， 因此在日常生活中不容易被碰到， 也不会让用户担心 自己的手机等设备滑落导致划伤； 同吋还可以实现大约 50mm的最小长宽， 以及 各种需要的表面， 这样家具厂等生产厂家很容易将其通过粘贴的 方式固定在的 现有产品上， 从而用极低的成本推出具有无线充电功能的新 型产品。

对附图的简要说明

附图说明

[0028] 附图 1是本发明模块分部与连接关系的说明附图。

[0029] 附图 2是本发明涉及的高频交流输电线的第一种实� �例示意图。

[0030] 附图 3是本发明涉及的高频交流输电线的第二种实� �例示意图。

[0031] 附图 4是本发明涉及的高频交流输电线的第三种实� �例示意图。

[0032] 附图 5是本发明涉及的高频交流输电线的第四种实� �例示意图。

[0033] 附图 6是本发明涉及的高频交流输电线的第五种实� �例示意图。

[0034] 附图 7是本发明涉及的高频交流输电线的第六种实� �例示意图。

[0035] 附图 8是本发明涉及的高频交流输电线的一种解决 EMI/EMC问题的实施例示意 图。

[0036] 附图 9是本发明涉及的高频交流输电线的第六种实� �例示意图。

[0037] 附图 10是本发明涉及的无线充电发射电路模块的一� ��具有直接通过市电供电功 能的内部模块组成与连接关系的说明附图。 实施该发明的最佳实施例

本发明的最佳实施方式

[0038] 如附图 1所示， 本发明的实现方式为将高频交流输电线 （1.1) 焊接在无线充电 发射电路模块 （1.0) 的无线能量输出端上， 然后再将高频交流输电线 （1.1) 的 另一端焊接在发射线圈模块 （1.2) 的引线端， 实现无线充电发射电路模块 （1.0 ) 与发射线圈模块 （1.2) 的电连接， 以及实现无线充电发射电路模块 （1.0) 输 出的高频能量能够传递给发射线圈模块 （1.2) 实现无线能量的发射。 并且将无 线充电发射电路模块 （1.0) 安装在能量转换部分外壳 （1.4) 内， 以及将发射线 圈模块 (1.2) 安装在能量发射部分外壳 (1.5) 内， 而能量转换部分外壳 (1.4) 与能量发射部分外壳 （1.5) 并非同一个外壳， 从而实现无线充电发射电路模块 (1.0) 工作吋候参数的热量原理用户日常接触的能量 发射部分外壳 （1.5) 。

[0039] 本发明一种高频交流输电线 （3.0) 的实现方式， 包括正向与反向两路多股漆包 线 （3.1和 3.2) ， 所述两路多股漆包线 （3.1和 3.2) 之间为同轴关系， 其中一路 多股漆包线 （3.1) 将另一路多股漆包线 （3.2) 包围起来， 两者间可以填充绝缘 层， 防止使用中两路多股漆包线的接触区域磨损造 成掉漆短路。 这种实现方式 在实际生产中十分复杂， 对生产加工工艺要求很高， 虽然理论上不会有电磁泄 漏问题， 抗干扰能力也很强， 但是如果加工不合格依然容易造成电磁泄漏与 抗 干扰较差的问题， 而且这种实现方式散热性比较差， 对铜材、 绝缘散热设计都 有很高要求。

[0040] 而且在多股漆包线 （9.1) 旁边加入用于传递电信号的导线 （9.2和 9.3) ， 实现 其他电信号的传递。 这种实现方式可以让无线充电传输装置具有更 多的应用功 育 ， 比如在发射线圈模块模块内加入指示灯、 温度传感器等功能。

本发明的实施方式

[0041] 如附图 1所示， 本发明的实现方式为将高频交流输电线 （1.1) 焊接在无线充电 发射电路模块 （1.0) 的无线能量输出端上， 然后再将高频交流输电线 （1.1) 的 另一端焊接在发射线圈模块 （1.2) 的引线端， 实现无线充电发射电路模块 （1.0 ) 与发射线圈模块 （1.2) 的电连接， 以及实现无线充电发射电路模块 （1.0) 输 出的高频能量能够传递给发射线圈模块 （1.2) 实现无线能量的发射。 并且将无 线充电发射电路模块 （1.0) 安装在能量转换部分外壳 （1.4) 内， 以及将发射线 圈模块 (1.2) 安装在能量发射部分外壳 (1.5) 内， 而能量转换部分外壳 (1.4) 与能量发射部分外壳 （1.5) 并非同一个外壳， 从而实现无线充电发射电路模块 (1.0) 工作吋候参数的热量原理用户日常接触的能量 发射部分外壳 （1.5) 。

[0042] 如附图 2所示， 揭示了本发明一种高频交流输电线 （2.0) 的实现方式， 包括正 向与反向两路多股漆包线 （2.1和 2.2) ， 所述两路多股漆包线 （2.1和 2.2) 之间 采用平行或者接近平行的并排结构。 这种实现方式在实际生产中最为简单， 但 是存在电磁泄漏与抗干扰较差的问题。

[0043] 如附图 3所示， 揭示了本发明一种高频交流输电线 （3.0) 的实现方式， 包括正 向与反向两路多股漆包线 （3.1和 3.2) ， 所述两路多股漆包线 （3.1和 3.2) 之间 为同轴关系， 其中一路多股漆包线 （3.1) 将另一路多股漆包线 （3.2) 包围起来 ， 两者间可以填充绝缘层， 防止使用中两路多股漆包线的接触区域磨损造 成掉 漆短路。 这种实现方式在实际生产中十分复杂， 对生产加工工艺要求很高， 虽 然理论上不会有电磁泄漏问题， 抗干扰能力也很强， 但是如果加工不合格依然 容易造成电磁泄漏与抗干扰较差的问题， 而且这种实现方式散热性比较差， 对 铜材、 绝缘散热设计都有很高要求。

[0044] 如附图 4所示， 揭示了本发明一种高频交流输电线 （4.0) 的实现方式， 包括正 向与反向两路绝缘金属扁平窄带 （4.1和 4.2) ， 所述两路绝缘金属扁平窄带 （4.1 和 4.2) 之间可以采用宽面正对平行或接近平行的并行 结构 （如附图 4所示） ， 也 可以采用宽面在同一水平面或者接近水平面的 并行结构。 这种实现方式在实际 生产中， 可以采用软薄膜电路板 （FPC或 FFC) 、 具有绝缘设计的双层金属箔切 割而制作， 加工难度最小， 可以根据功率需要采用不同宽度的规格， 而且几乎 不需要做二次加工就可以使用， 以及几乎不需要覆盖普通电线常用的外层绝缘 皮， 因此厚度也可以做得非常薄。 不过依然存在电磁泄漏与抗干扰较差的问题

[0045] 如附图 5所示， 揭示了本发明一种高频交流输电线 （5.0) 实现方式， 包括正向 与反向两路多股漆包线 （5.1和 5.2) ， 所述两路多股漆包线 （5.1和 5.2) 之间采 用双绞结构。 这种实现方式能够如同轴设计解决电磁泄漏与 抗干扰较差的问题 ， 而且加工复杂度较低， 并且散热问题也有所改善。 但是最终实现的厚度是平 行方式的一倍， 导线材料也比其他方式多出不少。

[0046] 如附图 6所示， 揭示了本发明另一种高频交流输电线 （6.0) 的实现方式， 包括 正向多路多股漆包线 （6.1和 6.2) ， 所述两路多股漆包线 （6.1和 6.2) 之间混杂 在一起。 这种实现方式能够很好解决电磁泄漏与抗干扰 较差的问题， 不过加工 复杂度非常高， 以及也存在散热问题， 并且在实际生产中很难高效分离出每一 路的线头进行焊接。

[0047] 如附图 7所示， 揭示了本发明另一种高频交流输电线 (7.0) 的实现方式， 包括 正向多路多股漆包线 （7.1和 7.2) ， 和相同路数的反向多股漆包线 （7.3和 7.4) ， 每一路正向多股漆包线都单独与一路反向多股 漆包线相对应形成一组关系 （7. 1与 ₇ . ₃ 、 7.2与 7.4) ， 每组之间具有平行、 同轴或双绞关系， 这样能够有效解决 高频交流输电线的厚度、 热量、 功率的问题， 比如如果确定了传输的功率， ¾ 么可以将原本的两路多股漆包线分为四路或更 多， 让每一路多股漆包线直径减 小， 散热面积增大。 或者如果采用绝缘金属扁平窄带作为传输材料 ， 那么可以 采用多层宽面正对平行并且正向与反向间隔关 系的软薄膜电路板 （FPC或者 FFC ) 或具有绝缘设计的多层金属箔切割制作， 在保证厚度允许的情况下， 有效减 小电磁泄漏和抗干扰性差的问题。

[0048] 如附图 8所示， 揭示了本发明一种高频交流输电线 （8.0) 的屏蔽方式， 采用在 高频交流输电线外层加上金属导电层 （8.1) ， 再将金属导电层与所述无线充电 发射电路模块或无线充电线圈模块的屏蔽网络 实现电连接。 所述金属导电层也 可以在每一组或每一路多路漆包线或绝缘金属 扁平窄带外包覆， 进一步减少组 之间或路之间的相互干扰。 比如采用绝缘金属扁平窄带， 可以采用多层软薄膜 电路板 （FPC或者 FFC) 最外层以及中间某些层作为屏蔽层， 这样生产加工复杂 度较低。

[0049] 如附图 9所示， 揭示了本发明一种高频交流输电线 （9.0) 实现其他电信号传递 的方式， 采用在多股漆包线 （9.1) 旁边加入用于传递电信号的导线 （9.2和 9.3) ， 实现其他电信号的传递。 这种实现方式可以让无线充电传输装置具有更 多的 应用功能， 比如在发射线圈模块模块内加入指示灯、 温度传感器等功能。

[0050] 如附图 10所示， 揭示了本发明一种无线充电发射电路模块 （10.0) 的实现方式 ， 所述无线充电发射电路模块 （10.0) 内包括市电转换子模块 （10.1) 和无线充 电高频交流能量产生子模块 （10.2) 两部分， 市电转换子模块 （10.1) 向无线充 电高频交流能量产生子模块 （10.2) 进行供电， 其中市电转换子模块 （10.1) 具 有将市电转换为无线充电高频交流能量产生子 模块 （10.2) 所需的特定的电能的 功能。 这种实现方式能够解决市面上多数民用适配器 功率不足， 会导致无线充 电工作不稳定的问题， 以及降低现在无线充电器产品必须配备一个适 配器供电 的不方便问题， 还可以降低整体的成本。

工业实用性

[0051] 本发明具有工业规模投产的能力。

序列表自由内容

[0052] 在此处键入序列表自由内容描述段落。