位于无线功率发射器和接收器中间的铁氧体屏蔽件及使用其的方法
相关申请的交叉引用
1.本专利申请要求于2021年4月29日提交的美国临时申请号为63/181,938的权益，通过引用其整体并入本文。
技术领域
2.本发明总体上涉及一种用于为消费者电子设备中的电池进行充电的无线功率传输系统，具体地涉及位于无线功率传输系统的无线功率发射器和无线功率接收器中间的铁氧体屏蔽件。
背景技术：3.无线功率传输系统(诸如由加利福尼亚州库比蒂诺的苹果公司开发的无线功率传输系统)在充电设备的无线功率发射器中使用磁体阵列，该磁体阵列与安装在消费者电子设备中的无线功率接收器中的对应磁体阵列对接。发射器和接收器中的磁体具有兼容的极化，该极化使接收器与发射器适当地对准并提供接收器对于发射器的物理保持力。这提供了接收器中的接收器线圈与发射器中的源线圈之间的最佳对准，从而允许发射器与接收器之间的最大功率传输。
4.如果与缺乏磁体阵列并且具有比接收器线圈更大的源线圈的替代发射器一起使用，那么接收器中的磁体阵列可能会导致接收器的不期望的发热。这种发热是由于(位于源线圈产生的磁场中的)接收器或包含该接收器的消费者电子设备中的磁铁和其他未屏蔽部件中的友好金属损耗。
技术实现要素：5.根据一些方面，适配器设备被配置成将包括围绕无线功率接收器中的接收器线圈布置的第一磁体阵列的无线功率接收器与缺乏围绕无线功率发射器中的源线圈布置的对应磁体阵列的无线功率发射器对接。适配器设备包括基板和铁氧体屏蔽件，该铁氧体屏蔽件由磁性材料形成并且被配置为放置在无线功率接收器和无线功率发射器之间。
6.根据另一方面，一种将具有围绕无线功率接收器中的接收器线圈布置的第一磁体阵列的无线功率接收器与缺乏围绕无线功率发射器中的源线圈布置的对应磁体阵列的无线功率发射器对接的方法包括：提供无线功率发射器并且提供无线功率接收器。该方法还包括提供适配器设备，该适配器设备具有平坦基板和在无线功率接收器和无线功率发射器之间的、嵌入所述平坦基板内的铁氧体屏蔽件。
7.根据另一方面，无线功率充电设备包括无线功率发射器和与该无线功率发射器对接的适配器设备。无线功率发射器包括多个源线圈。适配器设备包括基板和嵌入该基板内的铁氧体屏蔽件，该铁氧体屏蔽件定位成与多个源线圈中的至少一些源线圈重叠。
附图说明
8.现在将通过示例的方式参考附图描述本发明，其中：
9.图1是根据一些实施例的无线功率发射器的源线圈和放置在该源线圈上的铁氧体屏蔽件的示意性俯视图；以及
10.图2是根据一些实施例的包含图1的铁氧体屏蔽件的适配器设备和图1的源线圈的示意性横截面图。
具体实施方式
11.本公开针对当具有第一配置类型的无线功率接收器与具有第二配置类型的无线功率发射器一起使用时出现的问题。例如，具有围绕无线功率接收器中的接收器线圈布置的磁体阵列的无线功率接收器在与缺少围绕无线功率发射器中的源线圈布置的对应磁体阵列的无线功率发射器一起使用时的过热和/或经历减少的能量传递的问题可以通过将铁氧体屏蔽件放置在发射器与接收器之间的接口附近来解决。
12.标准无线功率发射器100被设计成提供大的充电区域以补偿发射器100中的一个或多个源线圈104与接收器中的接收器线圈之间的不精确对准。如图1所示，这些发射器100典型地包括通常由铁氧体或具有类似电磁特性的其他材料制成的磁屏蔽件102和一个或多个铜利兹线源线圈104。例如，在图1所示的实施例中，发射器100包括磁屏蔽件102和一个或多个源线圈104a、104b和104c(统称为源线圈104)，源线圈104产生用于将功率无线传输到位于无线功率接收器(未示出)中的接收器线圈(未示出)的磁场。尽管无线功率发射器100与无线功率接收器之间存在某些失准，与多个源线圈104相关联的表面区域确保了接收器线圈被定位成接收充电功率。然而，在一些情况下，无线功率接收器包括磁体阵列，该磁体阵列被用来与位于无线功率发射器中的补充磁体阵列相互作用以确保无线功率接收器和无线功率发射器之间的对准。在这种情况下，与源线圈104相关联的大表面积和由源线圈104产生的磁场将由于接收器中的磁体和其他未屏蔽部件中的涡流损耗而在接收器中引起发热。在一些实施例中，在发射器100和接收器(未示出)之间提供适配器设备以防止由源线圈104产生的磁场在具有磁体阵列的无线功率接收器中造成不必要的干扰和发热，该磁体阵列否则将出于对准目的被用来提供与具有对应磁体阵列的无线功率发射器对准。
13.如图1所示，铁氧体屏蔽件或环106添加在发射器100与接收器对接的表面附近，使得当接收器被放置在发射器100上或附近以进行充电时铁氧体屏蔽件106被定位在源线圈104和接收器(未示出)之间。铁氧体屏蔽件106将源线圈104产生的磁场分流或引导到接收器中的磁体阵列附近的区域中，在该区域中没有接收器屏蔽以最小化涡流损耗。在一些实施例中，铁氧体屏蔽件106至少部分地与源线圈104中的一个或多个重叠。例如，在图1所示的实施例中，铁氧体屏蔽件106重叠或部分覆盖源线圈104a和104c，从而分流或引导由源线圈104a和104c产生的磁场以防止与接收器(未示出)相关联的磁体阵列中的涡流损耗。在一些实施例中，铁氧体屏蔽件106被定位成允许来自源线圈104b的磁场正常地被引导到接收器中。在一些实施例中，铁氧体屏蔽件106被包括作为发射器100的一部分在其他实施例中，铁氧体屏蔽件106被包括作为适配器设备110(在图2中示出)的一部分，该适配器设备110可以选择性地附接到发射器100或接收器(未示出)以提供所期望的屏蔽效果。
14.图2是根据一些实施例的发射器100和适配器设备110的横截面图。发射器100包括
一个或多个源线圈104和围绕源线圈104的磁屏蔽件102。在图2所示的实施例中，适配器设备110包括铁氧体屏蔽件106、基板108和磁屏蔽件112。在其他实施例中，适配器设备110可以仅采用铁氧体屏蔽件106。如横截面图所示，铁氧体屏蔽件106和磁屏蔽件112都被封装在基板108中，并且基板108是由介电材料形成的平坦基板。如图1所示，铁氧体屏蔽件106可以是环形的并且可以与源线圈104中的一个或多个重叠或覆盖源线圈104中的一个或多个，同时留下源线圈104中的一个与接收器(未示出)正常交互。在一些实施例中，磁屏蔽件112靠近铁氧体屏蔽件106定位。例如，磁屏蔽件112可以与铁氧体屏蔽件106同轴定位。在一些实施例中，磁屏蔽件112定位在基板108中，使得当接收器放置在发射器100上或附近时，磁屏蔽件112被插入在铁氧体屏蔽件106和无线功率接收器(未示出)中的磁体阵列之间。
15.适配器设备110可以被配置为附接到接收器(未示出)的盖或外壳。在其他实施例中，适配器设备110可以被配置为附接到发射器100的盖或外壳。
16.以此方式，适配器设备110中的铁氧体屏蔽件106将(多个)源线圈104产生的磁场分流或引导到接收器中的磁体阵列附近的区域中，在该区域中没有接收器屏蔽以最小化涡流损耗。铁氧体屏蔽件106还可以与接收器中的磁体阵列一起提供小的磁吸引力。这种吸引力可能小于发射器所产生的吸引力，发射器使用磁体阵列来实现与接收器的对准，但当在水平应用中使用时，吸引力可以仍然足以引导并维持源线圈与接收器线圈之间的充分的对准。适配器设备110还可以包括嵌入在基板108中的定向磁体(未示出)，该定向磁体可以与接收器中的对应定向磁体对接以有助于在发射器上对准接收器。
17.在一些实施例中，适配器设备110附接到诸如移动电话之类的消费者电子设备，使得铁氧体屏蔽件106、磁屏蔽件112和消费者电子设备中的无线功率接收器的接收器线圈之间的最佳对准可以被维持。适配器设备110提供了一种简单且价廉的方式以允许缺乏围绕源线圈104的磁体阵列的无线功率发射器100与具有围绕接收器线圈(未示出)布置的磁体阵列的接收器(未示出)对接。当与缺乏围绕接收器线圈布置的磁体阵列的接收器一起使用时，铁氧体环106对无线功率传输具有可忽略的影响。
18.适配器设备110的适用性并不仅限于与具有磁体阵列的无线功率接收器一起使用，而是还可以用于改善与不包含足够高磁导率、低电导率屏蔽材料(例如，铁氧体、纳米晶)的任何无线功率接收器的充电性能，以完全屏蔽接收器的导电部分(即，友好金属；例如电池、金属支架、pcb)免受无线功率发射器产生的磁场的影响。当无线功率发射器使用比无线功率接收器中的接收器线圈覆盖更大区域的源线圈时，适配器设备110特别有用。
19.尽管已经根据本发明的优选实施例描述了本发明，然而并不旨在受限于此，而是仅受所附权利要求书中所阐述的范围限制。例如，上述实施例(和/或其多个方面)可以彼此组合地使用。另外，可以做出许多修改以将特定情况或材料配置成本发明的教导，而不脱离本发明的范围。本文所描述的各种组件的尺寸、材料类型、取向以及各种部件的数量和位置旨在限定某些实施例的参数，并且绝不是限制性的，而仅仅是原型实施例。
20.在看了上述描述后，在权利要求书的精神和范围内的许多其他实施例和修改对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，本发明的范围应当参考所附权利要求书以及此类权利要求书的等同例的完整范围来确定。
21.如本文中使用的，“一个或多个”包括由一个要素执行的功能，由多于一个要素例如以分布式方式执行的功能，由一个要素执行的若干功能，由若干要素执行的若干功能，或
上述情况的任何组合。
22.同样将会理解，虽然在一些实例中，术语第一、第二等在本文中用于描述各种要素，但这些要素不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个要素与另一个要素。例如，第一接触件可以被称为第二接触件，并且类似地，第二接触件可以被称为第一接触件，而没有背离各种所描述的实施例的范围。第一接触件和第二接触件两者都是接触件，但它们并非相同的接触件。
23.在本文中各种所描述的实施例的描述中使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，而不旨在是限制性的。如在对各种所描述的实施例的描述和所附权利要求中所使用的，单数形式“一(a)”、“一(an)”和“所述(the)”旨在也包括复数形式，除非上下文明确指示其他的含义。还将理解的是，本文所使用的术语“和/或”是指并且包含相关联的所列项目中的一个或更多个的所有可能的组合。将进一步理解的是，术语“包括”、“包括有”、“包含”和/或“包含有”当在本说明书中使用时指明所陈述的特征、整数、步骤、操作、要素和/或部件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、要素、部件和/或其群组的存在或添加。
24.如本文中所使用的，取决于上下文，术语“如果(if)”可选地被解释为表示“当...时”或“在
…
后“或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，取决于上下文，短语“如果被确定”或“如果检测到[所陈述的状况或事件]”被可选地解释为表示“在确定
…
后”或“响应于确定”或“在检测到[所陈述的状况或事件]后”或“响应于检测到[所陈述的状况或事件]”。
[0025]
附加地，尽管本文中可以使用法则或取向的术语，但这些要素不应受这些术语的限制。除非另有说明，否则所有法则或取向的术语用于将一个要素与另一个要素区分开的目的，并且除非另有说明，否则不表示任何特定顺序、操作顺序、方向或取向。
技术特征：1.一种适配器设备，配置成将无线功率接收器与无线功率发射器对接，所述无线功率接收器具有围绕该无线功率接收器中的接收器线圈布置的第一磁体阵列，所述无线功率发射器缺乏围绕该无线功率发射器中的源线圈布置的对应磁体阵列，所述适配器设备包括：基板；以及铁氧体屏蔽件，所述铁氧体屏蔽件由磁性材料形成并且被配置为放置在所述无线功率接收器与所述无线功率发射器之间。2.如权利要求1所述的适配器设备，其中所述基板是由介电材料形成的平坦基板。3.如权利要求1所述的适配器设备，其中所述基板被配置成将所述铁氧体屏蔽件定位在围绕所述无线功率接收器中的接收器线圈布置的所述磁体阵列上。4.如权利要求1所述的适配器设备，进一步包括：第二磁屏蔽件，所述第二磁屏蔽件在靠近所述铁氧体屏蔽件的位置嵌入所述基板中并且与所述铁氧体屏蔽件同轴布置。5.如权利要求1所述的适配器设备，其中所述铁氧体屏蔽件至少部分地与所述源线圈中的一个或多个重叠。6.一种将无线功率接收器与无线功率发射器对接的方法，所述无线功率接收器具有围绕该无线功率接收器中的接收器线圈布置的第一磁体阵列，所述无线功率发射器缺乏围绕该无线功率发射器中的源线圈布置的对应磁体阵列，所述方法包括：提供所述无线功率发射器；提供所述无线功率接收器；以及提供适配器设备，该适配器设备具有平坦基板和在所述无线功率接收器与所述无线功率发射器之间的、嵌入所述平坦基板内的铁氧体屏蔽件。7.如权利要求6所述的方法，其中所述平坦基板由介电材料形成。8.如权利要求7所述的方法，其中所述适配器设备附接至所述无线功率发射器。9.如权利要求7所述的方法，其中所述适配器设备还包括第二磁屏蔽件，所述第二磁屏蔽件嵌入所述平坦基板内以使得所述第二磁屏蔽件位于靠近所述铁氧体屏蔽件并且与所述铁氧体屏蔽件同轴布置。10.一种无线功率充电设备，包括：无线功率发射器，具有多个源线圈；以及适配器设备，用于与所述无线功率发射器对接，所述适配器设备包括：基板；以及嵌入所述基板中的铁氧体屏蔽件，所述铁氧体屏蔽件定位成与所述多个源线圈中的至少一些重叠。11.如权利要求10所述的无线功率充电设备，其中所述基板是由介电材料形成的平坦基板。12.如权利要求10所述的无线功率充电设备，其中所述基板被配置成将所述铁氧体屏蔽件定位成靠近磁体阵列，该磁体阵列围绕与所述无线功率充电设备对接的无线功率接收器中的接收器线圈布置。13.如权利要求10所述的无线功率充电设备，其中所述适配器设备还包括第二磁屏蔽件，所述第二磁屏蔽件在靠近所述铁氧体屏蔽件的位置嵌入所述基板中并且与所述铁氧体
屏蔽件同轴布置。
技术总结适配器设备被配置成在包括围绕无线功率接收器中的接收器线圈布置的第一磁体阵列的无线功率接收器与缺乏围绕无线功率发射器中的源线圈布置的对应磁体阵列的无线功率发射器之间进行对接。适配器设备包括基板和铁氧体屏蔽件，该铁氧体屏蔽件由磁性材料形成并且被配置为放置在无线功率接收器和无线功率发射器之间。器之间。器之间。
技术研发人员：小乔治
受保护的技术使用者：安波福技术有限公司
技术研发日：2022.04.29
技术公布日：2022/11/1
