无线功率系统技术方案

本发明专利技术题为“无线功率系统”。功率系统具有无线功率发射设备和无线功率接收设备。功率发射设备和功率接收设备中的线圈被用于发射和接收无线功率信号。线圈可以包括罐型芯线圈、8字形线圈、螺线管和其他线圈。螺线管阵列可以在无线功率发射设备中的充电表面下方延伸。阵列中的螺线管可以彼此分开小的间隙。螺线管可以具有矩形轮廓、六边形轮廓、或其他形状。罐型芯线圈可以具有带有容纳线绕组的圆形凹槽或其他合适形状凹槽的磁性材料。8字形线圈可以具有带有相应的逆时针和顺时针线绕组的相邻的第一磁芯和第二磁芯。磁体和其他对准结构可以被用于帮助将发射设备和接收设备中的线圈对准。

Wireless power system

The invention is entitled \wireless power system\. The power system has wireless power transmitting equipment and wireless power receiving equipment. The coils in the power transmitting device and the power receiving device are used for transmitting and receiving wireless power signals. The coil may include a can core coil, an 8-shaped coil, a solenoid, and other coils. The solenoid array can extend below the charging surface in the wireless power transmitting device. The solenoids in the array can be separated from each other by small gaps. Solenoids can have rectangular, hexagonal, or other shapes. The can core coil may have a circular groove or other magnetic material with a groove of suitable shape for accommodating the wire winding. The zigzag coil may have adjacent first and second cores with corresponding counter clockwise and clockwise needle wire windings. Magnets and other alignment structures can be used to help align the coils in the transmitting and receiving devices.

【技术实现步骤摘要】
无线功率系统本专利申请要求于2019年3月18日提交的美国专利申请No.16/357,040以及于2018年5月8日提交的临时专利申请No.62/668,611的权益，这些专利申请据此全文以引用方式并入本文。
本文整体涉及功率系统，并且更具体地，涉及无线功率系统。
技术介绍
便携式电子设备诸如蜂窝电话、腕表设备、平板电脑、无线耳塞和其他便携式设备使用电池。这些设备中的电池可以利用电池充电系统来充电。为了提高用户的便利性，已经提供了无线功率系统，其允许便携式电子设备中的电池以无线方式充电。
技术实现思路
功率系统具有无线功率发射设备和无线功率接收设备。功率发射设备和功率接收设备中的线圈被用于发射和接收无线功率信号。发射线圈和接收线圈之间的良好耦接促进无线功率传送效率。发射设备和接收设备中的功率发射线圈的实施方案可以包括罐型芯线圈、多芯线圈诸如围绕相应的磁芯具有顺时针和逆时针绕组的8字形线圈、螺线管、和其他线圈。在一些实施方案中，螺线管阵列可以在无线功率发射设备(诸如充电垫)中的充电表面下方延伸。阵列中的螺线管可以彼此分开小的间隙。螺线管可以具有矩形轮廓、六边形轮廓、或其他形状。与无线功率接收线圈重叠的螺线管的群集可以被一起驱动以产生无线功率信号。相邻的螺线管可以同相地被驱动，或者在一些配置中可以彼此异相地被驱动。在一些实施方案中，罐型芯线圈具有带有凹槽的磁性材料的芯。在凹槽中形成线绕组。凹槽可以具有旋转对称的形状诸如圆形形状，或者可以具有其他合适的形状。在一些实施方案中，发射设备和接收设备中的磁体和其他对准结构帮助将发射设备和接收设备中的线圈对准。在一些实施方案中，接收设备可以具有用于从无线功率发射设备中的对应8字形线圈接收功率的8字形线圈以及在从无线功率发射设备中的非8字形线圈接收功率时使用的由单环路线匝形成的非8字形线圈。附图说明图1为根据实施方案的例示性无线功率系统的示意图。图2为根据实施方案的例示性无线功率发射电路系统的示意图。图3为根据实施方案的例示性无线功率接收电路系统的图示。图4A为根据实施方案的具有用于接收无线功率的线圈的例示性无线功率接收设备的后视图。图4B为根据实施方案的由四个芯的群集形成的例示性线圈的顶视图。图5为根据实施方案的用于无线功率系统的例示性线圈的侧视图。图6为根据实施方案的例示性无线功率系统的图示，其中无线功率发射设备电磁耦接到无线功率接收设备，并且其中发射设备和接收设备具有带有8字形线图案的相应线圈。图7和图8为根据实施方案的延伸跨无线功率发射设备中平面充电表面的例示性线圈阵列的部分的透视图。图9和图10为根据实施方案的无线功率发射设备中的例示性线圈阵列的部分的顶视图。图11为根据实施方案的两个相邻线圈的部分的横截面侧视图。图12为根据实施方案的无线功率发射系统中正在传送无线功率的具有罐型芯的示例性配合线圈对的横截面侧视图。具体实施方式便携式电子设备具有电池。在对电池进行充电中可以使用有线和无线充电系统。例如，用户可以将设备诸如腕表设备和蜂窝电话放在无线充电垫上以对这些设备进行无线充电。在图1中示出了例示性无线功率系统。无线功率系统8(有时称为无线充电系统)具有被用于供应无线功率的无线功率发射装备。无线功率被用于对电子设备中的电池充电以及为其他设备部件供应功率。如图8所示，无线功率系统8包括电子设备10。电子设备10包括提供功率的电子设备(例如，充电垫、充电盘、充电座、平板电脑和其他具有无线功率发射能力的便携式电子设备、等)。电子设备10也包括接收功率的电子设备。这些功率接收设备可以包括例如便携式电子设备，诸如蜂窝电话、无线耳塞和腕表设备(作为示例)。功率可以被用于对功率接收设备中除了电池之外的电路系统供电，并且可以被用于为功率接收设备中的电池充电。因为电池充电是所接收功率的常见用途，所以系统8中的无线功率传送操作有时被称为电池充电操作。如果需要，功率也可以被提供给接收设备以操作接收设备中的显示器或其他电路系统，而不进行电池充电。充电可以通过将功率从功率发射设备诸如设备12传送给功率接收设备诸如设备24来执行。功率可以无线地(例如，利用感应式充电)在设备12和设备24之间传送。在图1的示例中，功率正利用无线功率信号44而被无线地传送。在系统8的操作期间，无线功率发射设备12将功率无线地发射给一个或多个无线功率接收设备诸如设备24。无线功率接收设备可以包括电子设备，诸如腕表、蜂窝电话、平板电脑、膝上型计算机、耳塞、用于耳塞和其他设备的电池盒、平板电脑笔和其他输入-输出设备(例如，附件设备)、可穿戴设备、或其他电子装备。无线功率发射设备可以是电子设备诸如具有接收要充电的便携式设备的充电表面(例如，平面充电表面)的无线充电垫、具有无线功率发射电路系统的平板电脑或其他便携式电子设备(例如，具有无线功率发射电路系统的设备24中的一者)、或其他无线功率发射设备。无线功率接收设备使用来自无线功率发射设备的功率用于为内部部件供电以及用于为内部电池充电。如图1所示，无线功率发射设备12包括控制电路系统16。无线功率接收设备24包括控制电路系统30。系统8中的控制电路系统诸如控制电路系统16和控制电路系统30(和/或其他设备10中的控制电路系统)在控制系统8的操作中被使用。此控制电路系统可包括与微处理器、功率管理单元、基带处理器、数字信号处理器、微控制器和/或具有处理电路的专用集成电路相关联的处理电路系统。处理电路系统在设备12和24中实现期望的控制和通信特征。例如，处理电路系统可以在以下操作中被使用：选择线圈、调节线圈驱动信号的相位和量值、确定功率发射水平、处理传感器数据和其它数据、处理用户输入、处置在设备12和24之间的协商、发送和接收带内和带外数据、进行测量，开始和停止充电操作、打开和关断设备10、将设备10置于低功率休眠模式中、以及以其他方式控制系统8的操作。系统8中的控制电路系统可被配置为使用硬件(例如，专用硬件或电路系统)、固件和/或软件在系统8中执行操作。用于在系统8中执行操作的软件代码存储在控制电路系统8中的非暂态计算机可读存储介质(例如，有形计算机可读存储介质)上。该软件代码可有时被称为软件、数据、程序指令、指令、或代码。非暂态计算机可读存储介质可包括非易失性存储器诸如非易失性随机存取存储器(NVRAM)、一个或多个硬盘驱动器(例如，磁盘驱动器或固态驱动器)、一个或多个可移动闪存驱动器、或其它可移动介质等。存储在非暂态计算机可读存储介质上的软件可以在设备10的处理电路系统(例如控制电路系统16和/或30)上执行。处理电路系统可包括具有处理电路系统的专用集成电路、一个或多个微处理器、中央处理单元(CPU)、或其它处理电路系统。功率发射设备12可以是独立的功率适配器(例如，包括功率适配器电路系统的无线充电垫)，可以是通过缆线耦接到功率适配器或其它装备的无线充电垫，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种被配置为接收由无线功率发射设备所发射的无线功率信号的便携式电子设备，所述便携式电子设备包括：/n具有第一芯和第二芯的8字形线圈，所述第一芯具有逆时针线绕组，所述第二芯具有顺时针线绕组，其中所述8字形线圈被配置为接收所述无线功率信号；和/n耦接到所述8字形线圈的整流器电路系统，其中所述整流器电路系统被配置为由所接收的所述无线功率信号产生直流功率。/n

【技术特征摘要】
20180508 US 62/668,611;20190318 US 16/357,0401.一种被配置为接收由无线功率发射设备所发射的无线功率信号的便携式电子设备，所述便携式电子设备包括：
具有第一芯和第二芯的8字形线圈，所述第一芯具有逆时针线绕组，所述第二芯具有顺时针线绕组，其中所述8字形线圈被配置为接收所述无线功率信号；和
耦接到所述8字形线圈的整流器电路系统，其中所述整流器电路系统被配置为由所接收的所述无线功率信号产生直流功率。


2.根据权利要求1所述的便携式电子设备，还包括被配置为将所述8字形线圈与所述无线功率发射设备中的对应无线功率发射线圈对准的对准结构。


3.根据权利要求2所述的便携式电子设备，其中所述对准结构包括至少一个磁体。


4.根据权利要求2所述的便携式电子设备，其中所述无线功率发射设备具有位于所述无线功率发射线圈的相对侧上的发射设备磁体，并且其中所述对准结构包括被配置为与所述发射设备磁体对准的一对接收设备磁体。


5.根据权利要求1所述的便携式电子设备，还包括被配置为接收所述无线功率信号的具有单环路线绕组的线圈。


6.根据权利要求1所述的便携式电子设备，还包括：
外壳；
耦接到所述外壳的显示器；和
与所述显示器重叠的具有单环路线绕组的线圈。


7.根据权利要求6所述的便携式电子设备，其中具有所述单环路线绕组的所述线圈和所述8字形线圈与所述显示器的不同相应部分重叠。


8.根据权利要求1所述的便携式电子设备，其中所述第一芯和所述第二芯与被配置为将磁场从所述第二芯引导到所述第一芯中的磁性材料层重叠。


9.根据权利要求8所述的便携式电子设备，其中所述磁性材料层具有50微米至300微米的厚度。


10.根据权利要求1所述的便携式电子设备，其中所述无线功率发射设备具有带有第一数量的线匝的发射线圈，其中所述8字形线圈在...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·M·皮恩崔克，Z·穆萨欧，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国;US