一种超薄无线电能传输用的线圈模块及应用制造技术

本发明专利技术公开了一种超薄无线电能传输用的线圈模块及应用，线圈模块包括基材，传输线圈以双线并绕、环向螺旋的方式布设于基材的表面，最内侧的传输线圈与最外侧的传输线圈通过第一连接线连通，次外侧的传输线圈连接能源接口，次内侧的传输线圈通过第二连接线连接能源接口；基材远离传输线圈的一侧从内至外依次设有导磁层、绝缘层和屏蔽导热层。在本发明专利技术中，电磁场被紧紧限制在收发结构之间，侧面磁漏少，柔性好，提高了传输效率和传输功率，工作频率满足实际需求，整体厚度超薄，热量分布均匀。热量分布均匀。热量分布均匀。

【技术实现步骤摘要】
一种超薄无线电能传输用的线圈模块及应用


[0001]本专利技术属于电能传输
，涉及一种超薄无线电能传输用的线圈模块及应用。

技术介绍

[0002]耦合线圈是无线电能传输系统里的核心模组，部分现有技术使用普通PCB板或者柔性FPC材质制作而成，线圈尺寸较大，厚度较厚，制作工艺简单。或者使用冲压方式，是普通绕制线圈托管粘合剂粘连固定的，而且主要是针对移动设备和QI标准。
[0003]目前市场上小型设备电能传输或无线电能传输大多为20KHz的工作频率，但是2021年新国标已经规定只能以120KHz和6.78MHz作为工作频率；现有技术中，相同功率，工作频率为KHz的线圈整体比较大、难集成、高功率。工作频率为MHz的线圈，其他辅助模块设计优化在市场上还没完全量产成熟。存在的技术瓶颈主要是成本高、温度高、功率低（约为10W）、厚度大。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提供一种超薄无线电能传输用的线圈模块，电磁场被紧紧限制在收发结构之间，侧面磁漏少，柔性好，提高了传输效率和传输功率，工作频率满足实际需求，整体厚度超薄，热量分布均匀，解决了现有技术中存在的问题。
[0005]本专利技术另一目的是，提供一种超薄无线电能传输用的线圈模块的应用。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是，一种超薄无线电能传输用的线圈模块，包括基材，传输线圈以双线并绕、环向螺旋的方式布设于基材的表面，最内侧的传输线圈与最外侧的传输线圈通过第一连接线连通，次外侧的传输线圈连接能源接口，次内侧的传输线圈通过第二连接线连接能源接口；基材远离传输线圈的一侧从内至外依次设有导磁层、绝缘层和屏蔽导热层。
[0007]进一步的，所述第一连接线、第二连接线与未连通的传输线圈保持绝缘。
[0008]进一步的，所述基材为柔性的FPC或PCB。
[0009]进一步的，所述基材为的厚度为0.1
‑
0.2mm，传输线圈的厚度为0.1
‑
0.5mm，超薄无线电能传输用的线圈的整体厚度0.2
‑
1mm。
[0010]进一步的，传输距离0.2
‑
40mm。
[0011]进一步的，传输功率小于100W。
[0012]进一步的，工作频率为6.78MHz和120KHz。
[0013]进一步的，所述导磁层为厚度小于0.1mm的导磁吸软片。
[0014]进一步的，所述屏蔽导热层为厚度为0.01
‑
0.05mm的金属箔片、石墨烯或陶瓷。
[0015]一种超薄无线电能传输用的线圈模块在便携移动家用、办公用消费电子设备或医疗电子设备方面的应用。
[0016]本专利技术的有益效果是：
本专利技术实施例提出了多层结构的线圈模块，整体结构厚度0.2
‑
1mm，电磁场被紧紧限制在收发结构之间，侧面磁漏少，EMC（电磁干扰）问题明显降低，传输效率>96%，符合小型设备内部结构和传输功率的需求；此外，柔性好，在散热和电磁辐射上都有极为出色的表现，适用于各种小型消费电子设备，更适合作为便携移动家用、办公用消费电子设备的无线电能传输线圈。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1a是本专利技术实施例的线圈电路分布（宽线圈）。
[0019]图1b是本专利技术另一实施例的线圈电路分布（宽线圈）。
[0020]图1c是本专利技术实施例的线圈电路分布（窄线圈）。
[0021]图2是本专利技术实施例的侧视叠层示意图。
[0022]图3a是本专利技术实施例的传输效率仿真图。
[0023]图3b是本专利技术实施例的传输效率实测图。
[0024]图4是本专利技术实施例的50W磁场分布图。
[0025]图5是本专利技术实施例的热仿真图。
[0026]图中，1.第一连接线，2.基材，3.传输线圈，4.第二连接线，5.导磁层，6.绝缘层，7.屏蔽导热层。
[0027]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]实施例1，一种超薄无线电能传输用的线圈模块，如图1a
‑
1c所示，传输线圈3以双线并绕的方式布设于基材2的表面；传输线圈3在基材2的上表面由内至外或由外至内双线环向螺旋绕制，最内侧的传输线圈3与最外侧的传输线圈3通过第一连接线1连通，次外侧的传输线圈3连接能源接口，次内侧的传输线圈3通过第二连接线4连接能源接口，第一连接线1、第二连接线4与其他传输线圈3保持绝缘；第一连接线1为I型，第二连接线4为L型，传输线圈3尽量绕完基材2的整个可用表面，输出端可以设于在任意角落。
[0029]实施例中传输线圈3为铜皮线圈，铜皮也可以替换为银皮或其它导电金属层；与图1c相比，图1a、1b中传输线圈3更宽，传输距离更远。
[0030]如图2所示，基材2远离传输线圈3的一侧从内至外依次设有导磁层5、绝缘层6和屏蔽导热层7；基材2为柔性的FPC材料或者PCB材料，FPC基材厚度为0.1mm（厂家设置）。实施例中基材2的厚度通过试验确定，采用1~2层FPC基材。一些实施例中，基材2的厚度为0.2mm，厚一点，有利于散热和整体结构刚性支撑；太厚会浪费磁损和成本。
[0031]导磁层5采用厚度小于0.1mm的导磁吸软片（可层叠使用，为常规的导磁材料），作
用是增益与屏蔽。选材不良容易积热，必须经过测试确认，根据产品参数以及具体设计实验为依据。
[0032]屏蔽导热层7采用金属箔片、石墨烯或陶瓷，屏蔽导热层7的厚度为0.01
‑
0.05mm，屏蔽导热层7用于填满剩余空间；实施例中屏蔽导热层7的厚度为0.02mm，屏蔽导热层7与导磁层5的总厚度越厚越好，太薄容易破裂，太厚很沉、成本高。
[0033]传输效率影响的因素包括线圈绕法、圈数、所选择的材料损耗参数（角正切损耗、磁损等等）；本专利技术实施例基材2赋予微损耗，导磁层5赋予微磁损，屏蔽导热层7赋予微电磁损。
[0034]本专利技术实施例适合应用在高密度集成的电子产品内。线圈的效率如图3a
‑
3b所示，图3a为仿真结果，图3b是实测结果；纵坐标的物理含义是S21（传输电压比），不仅拥有非常宽的耦合频率（5.5~10MHz），其有效带宽（S21>0.9）最高可以达到0.9586左右，具备更高的传输效率，保障功率有效传输。
[0035]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超薄无线电能传输用的线圈模块，其特征在于，包括基材（2），传输线圈（3）以双线并绕、环向螺旋的方式布设于基材（2）的表面，最内侧的传输线圈（3）与最外侧的传输线圈（3）通过第一连接线（1）连通，次外侧的传输线圈（3）连接能源接口，次内侧的传输线圈（3）通过第二连接线（4）连接能源接口；基材（2）远离传输线圈（3）的一侧从内至外依次设有导磁层（5）、绝缘层（6）和屏蔽导热层（7）。2.根据权利要求1所述一种超薄无线电能传输用的线圈模块，其特征在于，所述第一连接线（1）、第二连接线（4）与未连通的传输线圈（3）保持绝缘。3.根据权利要求1所述一种超薄无线电能传输用的线圈模块，其特征在于，所述基材（2）为柔性的FPC或PCB。4.根据权利要求1所述一种超薄无线电能传输用的线圈模块，其特征在于，所述基材（2）为的厚度为0.1
‑
0.2mm，传输线圈（3）的厚度为0.1
‑
0.5mm，超薄...

【专利技术属性】
技术研发人员：李谦，
申请(专利权)人：西安电掣风云智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：