使用穿透金属物体的直接场的无线功率传输制造技术

一种用于电子设备中的无线功率接收的装置可以包括被配置为容纳电子设备的电子部件的壳体。壳体可以包括非导电支承基底和布置在支承基底上的金属层。该装置可以包括被配置为磁性耦合到外部生成的磁场以针对电子设备的一个或多个电子部件产生功率的功率接收元件。

Wireless power transmission using a direct field that penetrates a metal object

A device for receiving wireless power in an electronic device may include a shell configured to accommodate an electronic component of an electronic device. The shell can include a non conductive support base and a metal layer arranged on the supporting substrate. The device can include a power receiving device configured to be magnetically coupled to an external generated magnetic field to generate power for one or more electronic components of an electronic device.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用穿透金属物体的直接场的无线功率传输相关申请的交叉引用本公开要求于2016年5月27日提交的美国专利申请No.15/167,680的优先权，其也要求于2015年5月29日提交的美国临时申请No.62/168,483的优先权，其二者全部内容通过引用并入本文用于所有目的。
本公开总体上涉及无线功率传输系统。更具体地，本公开涉及具有带有固体金属后盖的壳体的电子设备中的无线功率接收。
技术介绍
除非另有说明，否则上述内容不被认为是本文中描述的权利要求的现有技术，并且不应当被解释为如此。无线功率传输在诸如移动电话、计算机平板电脑等便携式电子设备中日益普及。这样的设备通常需要长的电池寿命和低的电池重量。在不使用电线的情况下对电子设备供电的能力对于便携式电子设备的用户而言是有吸引力的解决方案。无线功率传输为制造商提供了用于开发对由于消费电子设备中的电源的选择有限而导致的问题的解决方案的选项。无线功率传输能力可以改善用户的充电体验。在多设备充电情况下，例如，无线功率传输可以降低总体成本(对于用户和制造商两者)，因为可以消除诸如电源适配器和充电线的常规充电硬件。在从移动手持设备到计算机笔记本电脑的各种设备的工业设计和支持方面，使发射器和/或接收器具有不同的线圈尺寸和形状是灵活的。
技术实现思路
根据本公开的各方面，一种用于无线功率接收的装置可以包括用于容纳电子设备的电子部件的壳体。壳体可以包括用于容纳电子部件的非导电支承基底和布置在支承基底上的金属层。该装置还可以包括被配置为磁性耦合到外部生成的磁场以针对电子设备的一个或多个电子部件产生功率的功率接收元件。在一些实施例中，功率接收元件可以相对于金属层的限定连续的、不间断的、不中断的表面的区域被布置。壳体可以包括被形成为穿过支承基底和金属层的开口。在一些实施例中，金属层可以被配置为使得外部生成的磁场穿透金属层以磁性耦合到功率接收元件。在一些实施例中，功率接收元件可以被配置为磁性耦合到感应磁场，该感应磁场响应于当金属层暴露于外部生成的磁场时在金属层中感应的涡流而从金属层发出。在一些实施例中，金属层的厚度可以不足以向壳体提供结构支承。在一些实施例中，金属层的厚度可以为0.01mm或更小。在一些实施例中，外部生成的磁场的频率可以为300KHz或更小。在一些实施例中，该装置还可以包括由功率接收元件和电容器网络限定的谐振电路。该电路的谐振频率可以等于外部生成的磁场的频率。在一些实施例中，该装置还可以包括与功率接收元件至少部分交叠的铁氧体材料。在一些实施例中，支承基底可以包括凹陷部分，功率接收元件布置在凹陷部分中。在一些实施例中，该装置还可以包括布置在功率接收元件与金属层之间的铁氧体材料。在一些实施例中，该装置还可以包括具有第一部分和第二部分的铁氧体材料，第一部分和第二部分将功率接收元件夹在第一部分与第二部分之间。在一些实施例中，支承基底可以包括碳纤维化合物、碳纳米管材料、陶瓷基材料或玻璃纤维、或者其组合。在一些实施例中，金属层可以包括铜、铝、镁、碳钢、钛或不锈钢、或者其组合中的至少一种。根据本公开的各方面，一种用于电子设备中的无线功率接收的方法可以包括通过布置在非导电支承基底上的金属层将布置在非导电支承基底的表面上的功率接收元件磁性耦合到外部生成的磁场。响应于耦合到外部生成的磁场而在功率接收元件中感应的电压可以被整流以产生DC电压。电子设备可以使用DC电压被供电。在一些实施例中，该方法还可以包括调谐功率接收元件以具有等于外部生成的磁场的频率的谐振频率。根据本公开的各方面，一种用于电子设备中的无线功率接收的装置可以包括被配置为容纳电子设备的电子部件的金属壳体部分和定位在金属壳体部分的内侧的功率接收元件。功率接收元件可以被配置为磁性耦合到响应于在金属壳体部分中感应的涡流而由金属壳体部分生成的磁场，以针对电子设备的一个或多个电子部件产生功率。涡流可以响应于金属壳体部分暴露于外部生成的磁场而被感应。在一些实施例中，功率接收元件可以相对于金属层的限定连续的、不间断的、不中断的表面的区域被布置。在一些实施例中，该装置还可以包括布置在功率接收元件与金属后盖之间的铁氧体材料。在一些实施例中，该装置还可以包括具有第一部分和第二部分的铁氧体材料，第一部分和第二部分将功率接收元件夹在第一部分与第二部分之间。在一些实施例中，金属后盖可以包括铜、铝、镁、碳钢、钛或不锈钢、或者其组合中的至少一种。在一些实施例中，金属后盖的厚度可以为1mm或更小。在一些实施例中，金属壳体部分可以包括非导电支承基底和布置在支承基底上的金属层。金属层的厚度可以不足以向壳体提供结构支承。金属层的厚度可以为0.01mm或更小。外部生成的磁场的频率可以为300KHz或更小。支承基底可以包括碳纤维化合物、碳纳米管材料、陶瓷基材料或玻璃纤维、或者其组合。根据本公开的各方面，一种用于电子设备中的无线功率接收的方法可以包括：响应于将金属后盖暴露于外部生成的磁场，在金属后盖的由包括金属后盖的材料的连续的、不间断的、不中断的部分限定的至少给定区域中感应涡流。该方法可以包括响应于感应的涡流而生成从金属后盖发出的磁场。生成的磁场可以耦合到可以布置在金属后盖的给定区域内的功率接收元件。来自功率接收元件的生成的功率可以被提供给电子设备的一个或多个电子部件。在一些实施例中，该方法还可以包括使用铁氧体材料将生成的磁场耦合到功率接收元件。以下详细描述和附图提供对本公开的性质和优点的更好理解。附图说明关于以下讨论以及特别是附图，强调所示出的细节代表用于说明性讨论目的的示例，并且被呈现用于提供本公开的原理和概念方面的描述。在这方面，除了对于本公开的基本理解所需要的内容之外，没有尝试示出实现细节。结合附图进行的以下讨论使得如何实践根据本公开的实施例对于本领域技术人员来说是显而易见的。在附图中：图1是根据说明性实施例的无线功率传输系统的功能框图。图2是根据说明性实施例的无线功率传输系统的功能框图。图3是根据说明性实施例的包括功率发射或接收元件的图2的发射电路或接收电路的部分的示意图。图4示出了用于容纳电子设备的部件的外壳的示例。图5示出了根据一些实施例的图4所示的外壳的壳体部分。图5A和图5B示出了根据其他实施例的壳体部分。图6示出了根据一些实施例的功率接收元件的配置。图6A和图6B示出了根据其他实施例的功率接收元件的配置。图7示出了用于无线功率传输的布置。图8、图8A和图8B示出了根据一些实施例的无线功率传输的细节。图8C示出了根据其他实施例的无线功率传输。图9A和图9B示出了根据一些实施例的使用铁氧体材料的功率接收元件的配置。图9C和图9D示出了根据其他实施例的使用铁氧体材料的功率接收元件的配置。图10示出了仿真设置。图11A和图11B示出了在激励频率范围的扫频结果。图12示出了发射线圈和功率接收元件中的电流。图13A、图13B、图14A、图14B、图15A和图15B示出了在不同激励频率处的磁通线的方向和磁场强度的各种图。具体实施方式无线功率传输可以是指将与电场、磁场、电磁场等相关联的任何形式的能量从发射器传送到接收器而不使用物理电导体(例如，功率可以通过自由空间来传输)。被输出到无线场(例如，磁场或电磁场)的功率可以由“功率接收元件”接收、捕获或耦合以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电子设备中的无线功率接收的装置，包括：壳体，被配置为容纳所述电子设备的电子部件，所述壳体包括用于容纳所述电子部件的非导电支承基底和布置在所述支承基底上的金属层；以及功率接收元件，所述功率接收元件被配置为磁性耦合到外部生成的磁场以针对所述电子设备的所述电子部件中的一个或多个电子部件产生功率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.29 US 62/168,4831.一种用于电子设备中的无线功率接收的装置，包括：壳体，被配置为容纳所述电子设备的电子部件，所述壳体包括用于容纳所述电子部件的非导电支承基底和布置在所述支承基底上的金属层；以及功率接收元件，所述功率接收元件被配置为磁性耦合到外部生成的磁场以针对所述电子设备的所述电子部件中的一个或多个电子部件产生功率。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述功率接收元件相对于所述金属层的限定连续的、不间断的、不中断的表面的区域被布置。3.根据权利要求2所述的装置，其中所述壳体包括被形成为穿过所述支承基底和所述金属层的开口。4.根据权利要求1所述的装置，其中所述金属层被配置为使得所述外部生成的磁场穿透所述金属层以磁性耦合到所述功率接收元件。5.根据权利要求1所述的装置，其中所述功率接收元件被配置为磁性耦合到感应磁场，所述感应磁场响应于当所述金属层暴露于所述外部生成的磁场时在所述金属层中感应的涡流而从所述金属层发出。6.根据权利要求1所述的装置，其中所述金属层的厚度不足以向所述壳体提供结构支承。7.根据权利要求1所述的装置，其中所述金属层的厚度为0.01mm或更小。8.根据权利要求1所述的装置，其中所述外部生成的磁场的频率为300KHz或更小。9.根据权利要求1所述的装置，还包括谐振电路，所述谐振电路由所述功率接收元件和电容器网络限定并且具有等于所述外部生成的磁场的频率的谐振频率。10.根据权利要求1所述的装置，还包括与所述功率接收元件至少部分交叠的铁氧体材料。11.根据权利要求10所述的装置，其中所述支承基底包括凹陷部分，所述功率接收元件布置在所述凹陷部分中。12.根据权利要求1所述的装置，还包括布置在所述功率接收元件与所述金属层之间的铁氧体材料。13.根据权利要求1所述的装置，还包括具有第一部分和第二部分的铁氧体材料，所述第一部分和所述第二部分将所述功率接收元件夹在所述第一部分与所述第二部分之间。14.根据权利要求1所述的装置，其中所述支承基底包括碳纤维化合物、碳纳米管材料、陶瓷基材料或玻璃纤维、或者其组合。15.根据权利要求1所述的装置，其中所述金属层包括铜、铝、镁、碳钢、钛或不锈钢、或者其组合中的至少一项。16.一种用于电子设备中的无线功率接收的方法，包括：通过布置在非导电支承基底上的金属层将布置在非导电支承基底的表面上的功率接收元件磁性耦合到外部生成的磁场；对响应于耦合到所述外部生成的磁场...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·斯坦德克，郑胜宪，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US