一種電磁屏蔽層及具有電磁屏蔽層的無線電能傳輸裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及無線充電領域,更具體的說,涉及一種電磁屏蔽層及具有電磁屏蔽層的無線電能傳輸裝置。
【背景技術】
[0002]如圖1所示為磁共振式無線電能傳輸裝置的示意框圖,發射端包括有原邊發射線圈Ls和諧振電容Cs組成的諧振結構,其中,Ls包括激磁電感和漏感部分。接收部分包括有副邊接收線圈Ld和諧振電容Cd組成的諧振結構。為了保證無線功率能夠有效傳輸,通常設置原副邊諧振結構的諧振頻率與系統的工作頻率一致,比如設置為無線充電聯盟(A4WP)標準中規定的6.78MHZ,此時傳輸效率最高。其中,圖1中T為純變壓器。
[0003]在另一方面,為了提高接收端的能量接收效率并且抑制發射端磁場對充電設備的干擾,通常將接收線圈放置在由磁片和銅片構成的屏蔽層上,如圖2所示,由于磁片的磁阻比較小,會吸引磁場,這樣可以使得磁片下方空間中的磁場減弱,從而降低磁場對放置于磁片下方的被充電設備的影響,并且高頻磁場會在銅片上產生渦流,渦流產生的反向磁場進一步抵消干擾磁場對被充電設備的影響,從而最大程度保護被充電設備的。
[0004]然而,當接收端線圈和發射端線圈距離較近的時候,由于磁片的磁阻較低,發射線圈的磁場很容易通過接收端的磁片形成閉合回路,如圖3所示,這樣,發射端線圈周圍磁場的磁力線回路變短,從而導致發射線圈的電感值增大,如變為Ls’,此時補償電容Cs和原邊線圈Ls’不能在系統工作頻率上諧振,將影響能量的傳輸效率。
【發明內容】
[0005]有鑒于此,本發明提出了一種電磁屏蔽層及具有電磁屏蔽層的無線電能傳輸裝置。通過將第一屏蔽層設置為空心區域和實心區域兩部分,使得發射線圈的高頻磁場不容易通過空心區域,從而降低發射線圈在工作過程中的感值變化,有效的提高系統的傳輸效率。
[0006]依據本發明的一種電磁屏蔽層,用以屏蔽空間磁場對用電設備的干擾,包括,
[0007]第一屏蔽層,包括由空心區域和實心區域組成的磁性屏蔽層;
[0008]第二屏蔽層,放置于第一屏蔽層之下,以屏蔽穿過所述第一屏蔽層的磁場,保護用電設備;
[0009]其中,所述空心區域用以增加所述空間磁場的磁阻。
[0010]進一步的,所述空心區域位于所述第一屏蔽層的中心位置,所述實心區域位于所述第一屏蔽層的四周,以包圍所述空心區域。
[0011]進一步的,所述空心區域位于所述第一屏蔽層的中間位置,所述實心區域位于所述第一屏蔽層的兩側位置,以分布在所述空心區域的兩側,
[0012]并且,所述空心區域與所述實心區域的長度相等。
[0013]進一步的,在所述空心區域的兩端位置對稱放置設定大小的磁片,以增加所述實心區域的面積。
[0014]進一步的,所述實心區域位于所述第一屏蔽層的四個端角位置,所述空心區域位于所述第一屏蔽層的剩余位置。
[0015]進一步的,在所述空心區域位置放置至少一個設定大小的磁片,以增加所述實心區域的面積。
[0016]依據本發明的一種具有磁場屏蔽層的無線電能傳輸裝置,包括:
[0017]電能發射端,包括電能發射線圈,所述電能發射線圈接收交流電壓以轉換為高頻發射磁場;
[0018]電能接收端,包括電能接收線圈和電磁屏蔽層,所述電能接收線圈感應所述高頻發射磁場以獲得相應的高頻電壓,所述高頻電壓經整流濾波處理后獲得合適的輸出電壓供給用電設備;
[0019]所述電磁屏蔽層放置于所述電能接收線圈和用電設備之間,所述電磁屏蔽層包括第一屏蔽層和第二屏蔽層,
[0020]所述第一屏蔽層包括由空心區域和實心區域組成的磁性屏蔽層,所述空心區域用以增加所述高頻發射磁場的磁阻,以降低所述電能發射線圈在發射磁場過程中的感值變化;
[0021]所述第二屏蔽層放置于第一屏蔽層之下,以屏蔽穿過所述第一屏蔽層的磁場,保護用電設備。
[0022]進一步的,所述第一屏蔽層的空心區域位于所述第一屏蔽層的中心位置,所述實心區域位于所述第一屏蔽層的四周,以包圍所述空心區域。
[0023]進一步的,所述電能接收線圈位于所述第一屏蔽層的實心區域之上。
[0024]進一步的,所述空心區域位于所述第一屏蔽層的中間位置,所述實心區域位于所述第一屏蔽層的兩側位置,以分布在所述空心區域的兩側,
[0025]并且,所述空心區域與所述實心區域的長度相等。
[0026]進一步的,在所述空心區域的兩端位置對稱放置設定大小的磁片,以增加所述實心區域的面積。
[0027]進一步的,所述實心區域位于所述第一屏蔽層的四個端角位置,所述空心區域位于所述第一屏蔽層的剩余位置。
[0028]進一步的,在所述空心區域位置放置至少一個設定大小的磁片,以增加所述實心區域的面積。
[0029]進一步的,所述第一屏蔽層為鐵氧體磁片層,所述第二屏蔽層為銅片層。
[0030]進一步的,所述第一屏蔽層和所述第二屏蔽層通過粘附的方式相結合。
[0031]從上所述,依據本發明一種電磁屏蔽層及具有電磁屏蔽層的無線電能傳輸裝置,通過將第一屏蔽層(即磁片層)設置為空心區域和實心區域相結合,由于空心區域中空氣的磁阻大于磁片的磁阻,這樣,原邊發射線圈激發的高頻磁場磁力線不容易通過空心區域,可以使得在工作過程中原邊的發射線圈的感值不容易受到磁阻的變化影響,感值保持穩定;同時,在接收線圈的下方區域盡量設置磁片,以保證接收線圈和發射線圈的有效耦合,提高傳輸效率。本發明的電磁屏蔽層通過單層和雙層相結合的屏蔽方式,可有效降低磁片對發射線圈感值的影響,提高系統傳輸效率。
【附圖說明】
[0032]圖1所述為磁共振式無線電能傳輸裝置的示意框圖;
[0033]圖2所示為現有技術中電磁屏蔽結構的示意圖;
[0034]圖3所示為依據圖2中結構的磁場回路示意圖;
[0035]圖4所示為依據本發明的電磁屏蔽結構的第一實施例的結構圖;
[0036]圖5所示為依據圖4所示結構的磁場回路示意圖;
[0037]圖6所示為依據本發明的電磁屏蔽結構的第二實施例的結構圖;
[0038]圖7所示為依據本發明的電磁屏蔽結構的第三實施例的結構圖;
[0039]圖8所示為依據本發明的電磁屏蔽結構的第四實施例的結構圖;
[0040]圖9所示為依據本發明的電磁屏蔽結構的第五實施例的結構圖;
【具體實施方式】
[0041]以下結合附圖對本發明的幾個優選實施例進行詳細描述,但本發明并不僅僅限于這些實施例。本發明涵蓋任何在本發明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。為了使公眾對本發明有徹底的了解,在以下本發明優選實施例中詳細說明了具體的細節,而對本領域技術人員來說沒有這些細節的描述也可以完全理解本發明。
[0042]本發明實施例中,所述電磁屏蔽結構應用于無線電能傳輸裝置中,所述無線電能傳輸裝置包括有電能發射端和電能接收端,所述電能發射端包括電能發射線圈,所述電能發射線圈接收交流電壓以轉換為高頻發射磁場;所述電能接收端括電能接收線圈和電磁屏蔽層,所述電能接收線圈感應所述高頻發射磁場以獲得相應的高頻電壓,所述高頻電壓經整流濾波處理后獲得合適的輸出電壓供給用電設備;所述電磁屏蔽層放置于所述電能接收線圈和用電設備之間,以屏蔽高頻發射磁場對用電設備的干擾。
[0043]為保證能量傳輸的最優化,原邊發射線圈Ls和諧振電容Cs的諧振頻率設置為與系統的工作頻率一致,在原邊發射線圈與副邊接收線圈距離較遠的情況下,發射線圈的感值不會因為電磁屏蔽層的干擾而發生變化,而當原邊發射線圈與副邊接收線圈距離較近,由于磁片的磁阻較低,高頻磁場的磁力線回路變短,使得原邊發射線圈的感值增大,原邊發射線圈和諧振電容諧振頻率偏離系統工作頻率,影響系統傳輸效率。
[0044]本發明實施例中的電磁屏蔽層包括第一屏蔽層和第二屏蔽層,所述第一屏蔽層放置于所述接收線圈之下,所述第二屏蔽層放置于所述第一屏蔽層和用電設備之間,以屏蔽穿過所述第一屏蔽層的磁場,進一步保護用電設備;這里,所述第一屏蔽層以鐵氧體磁片層為例,第二屏蔽層以銅片層為例,所述第一屏蔽層和第二屏蔽層以粘附的方式相結合。
[0045]如圖4所示為依據本發明的電磁屏蔽結構的第一實施例的結構圖,所述磁片層包括由空心區域I和實心區域2,并且,所述空心區域I位于所述磁片層的中心位置,所述實心區域2位于所述磁片的四周,以包圍所述空心區域I。在本實施例中,所述接收線圈放置于所述磁片層的實心區域2之上。
[0046]參考圖5所示為圖4所示結構的磁場回路示意圖,在空心區域位置,由于空氣磁阻大于磁片的磁阻,因此,發射線圈的高頻磁場不容易通過空心區域形成低阻回路,因而減少了發射線圈磁場出現磁力線回路較短的的情況,原邊發射線圈的感值不會因為磁力線回路