高功率防磁漏手机无线充电系统及磁力定位系统

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域，特别是高功率防磁漏手机无线充电系统及磁力定位系统。

背景技术

随着无线充电技术的快速发展，越来越多的消费电子产品已经携带有无线充电功能，特别是在手机领域，无线充电已经成为顶级旗舰系列的必备选项。无线充电技术的基本原理为电力输出端产生一个电磁信号，利用电磁互感技术将能量传输到电力接收端，再储存至电池之中。

目前最广泛应用的无线充电系统设计采用平面线圈形式，在该设计方案中，安装在手机内部的电力接收端为平面线圈形式，紧贴手机后壳内测，为减少电磁场对手机内部电子元件的影响以及提升无线充电效率，在接收线圈与手机内部之间设有电磁屏蔽材料，一般选择为非晶、纳米晶或铁氧体。外部的电力输出端的设计相近，也为线圈加屏蔽材料形式。

上述方案优势在于手机电力接收端厚度较小，线圈加屏蔽材料整体厚度介于0.3-0.5mm，有利于控制空间利用。但该设计也有部分缺陷，其一为充电效率相对较低，由于该设计方案中磁力线处于非闭合状态，有一定了漏磁问题，易造成能量流失，影响传输效率，此外，漏磁部分会影响手机内部电子元件的工作，损耗其工作寿命；其二为影响散热设计，由于导体材料会屏蔽电磁能量传输，因此输出端和接收端的线圈之间不能有导体材料，这项要求很大程度上限制了金属及石墨等散热材料的应用，进而影响手机整体的热管理设计。上述两点设计缺陷决定了目前的方案不适合高功率无线充电，在高功率下能量流失更多，产生热量增加，由于散热能量有限，因此会使温度急剧升高，影响使用安全及用户体验。

发明内容

根据本发明需要解决的技术问题，本发明提供了高功率防磁漏手机无线充电系统及磁力定位系统。

为实现上述目的，本发明的高功率防磁漏手机无线充电系统及磁力定位系统，包括安装在手机内部的电力接收系统以及外部的电力输出系统，所述电力接收系统由第二磁芯、第二螺线管、第一导磁片和第二导磁片组成，所述第二磁芯芯体上缠绕第二螺线管，且所述第二磁芯两端凸起端分别固定第一导磁片与第二导磁片，所述第一导磁片与第二导磁片另一面与接收端壳体内壁相连；所述电力输出系统由第一磁芯和第一螺线管组成，所述第一螺线管缠绕于第一磁芯芯体上，且所述第一磁芯两端凸起端与输出端壳体内壁相连。

进一步地，所述第一磁芯两端凸起端高度相等并与两端之间芯体呈垂直状，所述第二磁芯两端凸起端高度相等并与两端之间的芯体呈垂直状。

更进一步地，所述第一磁芯与第二磁芯的材质为铁氧体、非晶和纳米晶带材中的任意一种，并且在30kHz-300kHz频率下具有大于500的磁导率，以及饱和磁感大于200mT。

更进一步地，所述第一导磁片和第二导磁片中心处开有放置孔，所述放置孔与第二磁芯两端凸起端形状相同，所述第一导磁片和第二导磁片的厚度小于0.2mm。

更进一步地，所述第一导磁片和第二导磁片的材质为铁氧体、非晶和纳米晶带材中的任意一种，并且在30kHz-300kHz频率下具有大于2000的磁导率，以及饱和磁感大于1000mT。

更进一步地，所述第一导磁片和第二导磁片的形状为圆形、等边矩形以及等边三角形中的任意一种。

另一方面，本发明还提供一种磁力定位系统，包括前述的高功率防磁漏手机无线充电系统、若干第一磁力块和若干第二磁力块，所述第一磁力块和第二磁力块分别环绕第二磁芯和第一磁芯周围，并分别固定在接收端壳体和输出端壳体内壁上。

进一步地，所述第一磁力块的S极与接收端壳体内壁固定，所述第二磁力块的N极与输出端壳体内部固定。

有益效果：本发明的高功率防磁漏手机无线充电系统及磁力定位系统，在该设计中，工作状态下磁力线呈闭合状态，漏磁较小，无线充电效率得到大幅提升，导磁片的存在增强了接收端对磁场的接收能力，同时减少了漏磁对手机内部电子元件的影响，特别在高功率无线充电状态下，较高的效率有助于控制发热；此外，该设计传输点面积相对较小，对散热材料的使用限制较少，有助于手机产品整体的热管理设计，对提升手机产品的用户体验有极大的帮助。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明电力接收系统与电力输出系统工作示意图。

图2为本发明电力接收系统与电力输出系统拆解示意图。

图3为本发明接收端壳体内部磁力块示意图。

图4为本发明输出端壳体内部磁力块示意图。

图中：1为第一磁芯；2为第一螺线管；3为第二磁芯；4为第二螺线管；5为接收端壳体；6为输出端壳体；7为第一导磁片；8为第二导磁片；9为第一磁力块；10为第二磁力块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

如图1-4所示，电力接收系统由第二磁芯3、第二螺线管4、第一导磁片7和第二导磁片8组成，第二磁芯3芯体上缠绕第二螺线管4，且第二磁芯3两端凸起端分别固定第一导磁片7与第二导磁片8，第一导磁片7与第二导磁片8另一面与接收端壳体5内壁相连；电力输出系统由第一磁芯1和第一螺线管2组成，第一螺线管2缠绕于第一磁芯1芯体上，且第一磁芯1两端凸起端与输出端壳体6内壁相连。

由上述描述可知，将电力接收系统和电力输出系统中传统的平面线圈变为螺线管式，并在螺线管的磁芯增加导磁片，使得传输点和接收点的面积相对较小，对散热材料的使用限制较少，而且导磁片不仅可以增强对磁场的接受能力，还能减少磁漏对手机内部电子元件的影响。

本实施例中的第一磁芯1两端凸起端高度相等并与两端之间芯体呈垂直状，第二磁芯3两端凸起端高度相等并与两端之间的芯体呈垂直状，由上述描述可知，第一磁芯1与第二磁芯3形状相同，两端均设置有凸起端，通过凸起端进行传输和接收。凸起端进行传输和接收是因为此种方式下传输点面积相对较小，对散热材料的使用限制较少。

具体的，第一磁芯1与第二磁芯3的材质为铁氧体、非晶和纳米晶带材中的任意一种，并且在30kHz-300kHz频率下具有大于500的磁导率，以及饱和磁感大于200mT。由上述描述可知，第一磁芯1和第二磁芯3因为其材质性能，应选用铁氧体、非晶、纳米晶带材其中的一种，同时还应该满足在30kHz-300kHz频率下，具有大于500的磁导率，以及饱和磁感大于200mT。满足前述的条件后，在高功率情况下才能稳定、安全的进行电力传输。

本实施例中的第一导磁片7和第二导磁片8中心处开有放置孔，放置孔与第二磁芯3两端凸起端形状相同，第一导磁片7和第二导磁片8的厚度小于0.2mm。由上述描述可知，第一导磁片7和第二导磁片8中心放置孔固定在第二磁芯3两端凸起端，通过第一导磁片7和第二导磁片8增强了接收端对磁场接收能力的同时，还减少了磁漏对内部电子元件的影响以及高功率状态下更好的散热性，厚度的控制有利于内部空间的利用。具体地，第一导磁片7和第二导磁片8的形状为圆形、等边矩形以及等边三角形中的任意一种。由上述描述可知，圆形、等边矩形以及等边三角形更加容易制作成型，减少了加工难度。

本实施例中的第一导磁片7和第二导磁片8的材质为铁氧体、非晶和纳米晶带材中的任意一种，并且在30kHz-300kHz频率下具有大于2000的磁导率，以及饱和磁感大于1000mT。由上述描述可知，在输出端和接收端之间设置第一导磁片7和第二导磁片8，因为较大的磁导率可以增加接受能力，减少磁漏。

另一方面，本发明还提供磁力定位系统，包括前述的高功率防磁漏手机无线充电系统、若干个第一磁力块9和若干个第二磁力块10，第一磁力块9和第二磁力块10分别环绕第二磁芯3和第一磁芯1周围，并分别固定在接收端壳体5和输出端壳体6内壁上。具体的，第一磁力块9有若干个且环绕均布在第二磁芯3周围，第二磁力块10有若干个且环绕均布在第一磁芯1周围，第一磁力块9和第二磁力块10的数量相同。当输出端壳体6与接收端壳体5叠合时，可通过第一磁力块9及第二磁力块10快速叠合，并确保接收端和输出端准确对接。

优选的实施方式：

如图1和图2所示，电力接收系统中第二螺线管4选择线径为0.5mm的漆包线在第二磁芯3表面缠绕，共20圈，第二磁芯3选择铁氧体材料，该铁氧体在100kHz频率下的磁导率为1000，饱和磁感为450mT，主体呈条状，长100mm，截面为5mm*5mm的正方形，两端翘起，高度为2mm，形成两个5mm*5mm的电力接收点，在电力接收点安装有导磁片，导磁片在该实例中选择圆形，半径10mm，整体厚度0.1mm，材质为纳米晶，在100kHz下磁导率大于2000，饱和磁感为1000mT。该电力接收端在100kHz下感值为15-18uH；电力输出系统中第一螺线管2使用线径为1mm的漆包线缠绕，共40圈，第一磁芯1与接收端第二磁芯3材质及形状相同，两横截面向下，形成两输出点。

上述两结构在工作状态下如图1所示，电力接收系统接收点固定于接收端壳体5内壁上，电力输出系统输出点固定于输出端壳体6内壁上，使用时将接收端壳体5放置在输出端壳体6上，接收点与输出点对应进行充电。

在上述实施例的基础上，该设计方案在接收端壳体5和输出端壳体6内加入磁力定位系统，如图3和4所示，在接收端壳体5内壁上固定有8枚磁铁，对称分布在第二磁芯3两侧，S极向外；在输出端壳体6内壁上固定有8枚磁铁，对称分布在第一磁芯1两侧，N极向外；接收端壳体5和输出端壳体6磁铁位置对应，磁力定位系统工作后，两个输出点与两个接收点可以快速准确对接。

工作状态下，在电力输出端的第一螺线管2上施加频率为100kHz的交流电，在第一磁芯1内部形成交变的电磁场，该电磁场通过输出点传递给接收点，在电力接收端的第二磁芯3内部感应相同频率的交变电磁场，并在第二螺线管4形成交流电压，完成电力传输。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另一个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上举例仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围。