無線充電線圈的制作方法
【專利摘要】本文提供了一種無線充電線圈。更具體地，本文提供了一種無線充電線圈，其包括：第一沖壓線圈，其具有第一螺旋跡線，第一螺旋跡線限定在各繞組之間的第一間距；以及第二沖壓線圈，其具有第二螺旋跡線，第二螺旋跡線限定在各繞組之間的第二間距，第一沖壓線圈和第二沖壓線圈為共平面關(guān)系，第一沖壓線圈被定位在第二沖壓線圈的第二間距內(nèi)，并且第二沖壓線圈被定位在第一沖壓線圈的第一間距內(nèi)，第一線圈和第二線圈電氣連接；以及粘合劑，其覆蓋并圍繞第一沖壓線圈和第二沖壓線圈以將各線圈結(jié)合在一起并使各線圈絕緣。
【專利說明】
無線充電線圈
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本公開內(nèi)容涉及無線充電線圈和用于制造其的方法。更具體地，本公開內(nèi)容涉及雙線并繞的串聯(lián)連接的無線充電線圈。
【背景技術(shù)】
[0002]無線功率傳輸是通過電磁感應(yīng)(感應(yīng)功率)和/或共振頻率方法對電功率從(傳輸功率的)基站到(消耗功率的)移動設(shè)備的傳輸。無線功率傳輸在移動設(shè)備中并且尤其是在智能電話中變得日益流行。針對感應(yīng)充電技術(shù)的流行標(biāo)準(zhǔn)是由無線功率聯(lián)盟開發(fā)的Qi接口標(biāo)準(zhǔn)，其具有允許對電功率在各電子設(shè)備之間的無線傳輸?shù)娜舾蓞f(xié)議。其他標(biāo)準(zhǔn)可以利用電磁感應(yīng)或共振頻率來對設(shè)備進(jìn)行無線充電。移動設(shè)備(或任何其他電子設(shè)備)必需滿足特定要求和性能標(biāo)準(zhǔn)以便為Qi兼容的。
[0003]消費(fèi)者一般想要他們的移動設(shè)備小而薄且供電能力強(qiáng)且高效，這通常是相互矛盾的目標(biāo)。更具體地，充電線圈必須改變材料厚度來降低電阻并提高效率。另外，使這些目標(biāo)最大化能夠?qū)е滦阅芎椭圃煜拗啤?br>[0004]將期望但尚未開發(fā)的是一種用于在各電子設(shè)備之間的無線功率傳輸?shù)母〉那腋咝У臒o線充電線圈。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本公開內(nèi)容涉及無線充電線圈和用于制作其的方法。更具體地，本公開內(nèi)容涉及平面雙線并繞的串聯(lián)連接的無線充電線圈。該線圈具有比傳統(tǒng)無線充電線圈更薄的厚度(例如低剖面)、增大的密度(例如，高填充因數(shù))以及更高的效率(例如，更低的電阻)。
【附圖說明】
[0006]本公開內(nèi)容的前述特征將從結(jié)合附圖進(jìn)行的下面的詳細(xì)描述變得顯而易見，在附圖中:
[0007]圖1是示出用于制造無線充電線圈的處理步驟的示意圖；
[0008]圖2是具有系桿(tiebar)的第一沖壓線圈的示意圖；
[0009]圖3是具有系桿的第二沖壓線圈的示意圖；
[0010]圖4是在已經(jīng)去除了第一沖壓線圈和第二沖壓線圈的系桿之后的組裝的線圈的示意圖；
[0011]圖5是具有附接的跳線的組裝的無線充電線圈的示意圖；
[0012]圖6是圖5的部分A的特寫視圖；
[0013]圖7是包括無線充電線圈和NFC天線的電氣部件組件的示意圖；
[0014]圖8是具有平面雙線線圈的組裝的無線充電線圈的示意圖；
[0015]圖9是圖8的無線充電線圈的部分的橫截面視圖；
[0016]圖10是具有堆疊的雙線線圈的組裝的無線充電線圈的示意圖；
[0017]圖11是圖10的無線充電線圈的部分的橫截面視圖；
[0018]圖12是電氣部件組件的透視圖；
[0019]圖13是圖12的電氣部件組件的分解圖；
[0020]圖14是共振線圈的透視圖；
[0021 ]圖15是共振線圈組件的透視圖；
[0022]圖16是折疊的沖壓共振線圈的透視圖；
[0023]圖17是圖16的線圈的部分打開的透視圖；
[0024]圖18是圖16的線圈的完全打開的透視圖；
[0025]圖19是低剖面電氣部件組件的分解圖；并且
[0026]圖20是圖19的填充材料的透視圖；
[0027]圖21是示出用于制造具有粘合劑的無線充電線圈的處理步驟的示意圖；
[0028]圖22是當(dāng)被施加到第一層壓板時第一沖壓線圈的部分橫截面視圖；
[0029]圖23是在第一層壓板與第二層壓板之間定位的組裝的線圈的部分橫截面視圖；
[0030]圖24是組裝的線圈的部分橫截面視圖；
[0031 ]圖25是圖24的組裝的線圈的部分俯視圖；并且
[0032]圖26是本公開內(nèi)容的組裝的線圈的俯視圖。
【具體實施方式】
[0033]本公開內(nèi)容涉及無線充電線圈和制作其的方法。如下面結(jié)合圖1-7更詳細(xì)地所討論的，沖壓金屬無線充電線圈包括以雙線的方式連接的一系列并聯(lián)跡線(trace)。換言之，無線充電線圈包括平行的、緊密間距的并且串聯(lián)連接的第一線圈和第二線圈，使得第一線圈和第二線圈具有平行電流。第一線圈和第二線圈能夠是堆疊的或平面的并且串聯(lián)連接和/或并聯(lián)連接以滿足性能要求(例如，電氣要求、功率要求等)。無線充電線圈能夠用在任何電池供電的設(shè)備中，尤其是在移動設(shè)備(例如，智能電話、平板電腦、手表等)中。無線充電線圈能夠被制作為Qi兼容的，但是能夠被調(diào)節(jié)以符合任何無線傳輸協(xié)議。具有大量導(dǎo)電材料(例如銅)的無線充電線圈能夠通過改變(例如增大)線圈的厚度而被定位在給定空間內(nèi)，這提高能量可用性。與其他無線充電線圈相比，本文描述的無線充電線圈展示增大的磁性耦合有效性(例如，磁場強(qiáng)度)并且因此以更高的效率傳輸能量。
[0034]圖1是示出用于制造本公開內(nèi)容的無線充電線圈的處理步驟10的示意圖。在步驟12中，金屬片被沖壓以形成具有系桿的第一線圈。金屬片能夠為適合于無線功率傳輸?shù)母鞣N材料中的任何材料(例如，銅、銅合金、鋁、鋁合金等)。在步驟14中，對金屬片(例如，相同金屬片或不同金屬片)進(jìn)行沖壓以形成具有系桿的第二線圈。在步驟16中，對第一線圈進(jìn)行沖壓以去除系桿。在步驟18中，對第二線圈進(jìn)行沖壓以去除系桿。在步驟20中，將第一線圈和第二線圈被組裝在一起。在步驟22中，將組裝的線圈施加到鐵氧體襯底。在步驟24中，跳線(例如，引線)被附接以將第一線圈和第二線圈串聯(lián)電連接(例如，第一線圈的內(nèi)部端經(jīng)由跳線與第二線圈的外部端電連接)。
[0035]上述步驟能夠被互換、被合并或被完全省略。例如，線圈能夠被沖壓而無需首先形成系桿，和/或第一線圈和第二線圈能夠被直接施加到鐵氧體(而無需首先被組裝)等。此夕卜，線圈能夠被光化學(xué)蝕刻或機(jī)械加工而非沖壓，或者通過任何其他適當(dāng)?shù)闹圃旃に噥碇谱鳌?br>[0036]圖2是具有系桿的第一沖壓線圈30的視圖。第一線圈30能夠為大致矩形的平面螺旋跡線31，盡管跡線31能夠形成任何適當(dāng)?shù)男螤?例如，圓形的平面螺旋)。線圈30的尺寸能夠取決于線圈30的應(yīng)用而變化(例如，如在移動設(shè)備、可穿戴設(shè)備、汽車、等等中所使用的)。線圈30能夠具有任何適當(dāng)?shù)暮穸?，例如?.003英寸與0.020英寸之間，等等，但是對于更高供電的應(yīng)用能夠更厚。線圈30能夠具有任何適當(dāng)?shù)目傮w尺寸，例如寬度在0.25英寸與4英寸之間，和/或高度在0.25英寸與4英寸之間。跡線31還能夠具有任何適當(dāng)?shù)某叽纭＠?，跡線31的寬度能夠在0.005英寸與0.250英寸之間。該尺寸能夠取決于移動設(shè)備的物理要求和性能要求(例如，所要求的頻率)而變化。線圈30能夠由用于無線功率傳輸?shù)娜魏芜m當(dāng)?shù)牟牧?例如，銅、銅合金、招、招合金、回火銅合金(例如，C110)、等等)制成。
[0037]線圈30的跡線31繞一中心旋轉(zhuǎn)任何次數(shù)(例如，5次、1次、等等)，以便符合任何感應(yīng)或共振功率要求。跡線31螺旋前進(jìn)以在線圈30的中心形成內(nèi)部部分32。結(jié)果，線圈30具有內(nèi)部端34和外部端36。在跡線31之間的間距38被配置為足夠?qū)?例如，0.0285英寸)以容納(下面更詳細(xì)地描述的)第二沖壓線圈。系桿40能夠被定位在這些間距38中的多個位置處以例如在線圈30在各位置之間或在各站點之間的運(yùn)輸期間維持線圈30的大體形狀(例如，防止形狀的解繞或變形)。外部端36能夠以一定角度(例如大致九十度角)朝外延伸。內(nèi)部端34和外部端36能夠被設(shè)置朝向線圈50的相同側(cè)，但是能夠處于線圈50中的各種位置中的任何位置處。
[0038]圖3是具有系桿的第二沖壓線圈50的視圖。第二線圈50共享圖2中示出的第一線圈的大多數(shù)相同特征和特性。第二線圈50能夠為大致矩形的平面螺旋跡線51，盡管跡線51能夠形成任何適當(dāng)?shù)男螤?例如，圓形的平面螺旋)。線圈50的尺寸能夠取決于線圈50的應(yīng)用而變化(例如，如在移動設(shè)備、可穿戴設(shè)備、汽車、等等中所使用的)。線圈50能夠具有任何適當(dāng)?shù)暮穸龋缭?.003英寸與0.020英寸之間等，但是對于更高供電的應(yīng)用能夠更厚。線圈50能夠具有任何適當(dāng)?shù)目傮w尺寸，例如寬度在0.25英寸與4英寸之間，和/或高度在0.25英寸與4之間。跡線51還能夠具有任何適當(dāng)?shù)某叽?。例如，跡線51的寬度能夠在0.005英寸與
0.250英寸之間。尺寸能夠取決于移動設(shè)備的物理要求和性能尺寸(例如，所要求的頻率)而變化。線圈50能夠由擁有無線功率傳輸?shù)娜魏芜m當(dāng)?shù)牟牧?例如，銅、銅合金、鋁、鋁合金、回火銅合金(例如，C110)等)制成。
[0039 ]線圈50的跡線51繞一中心旋轉(zhuǎn)任何次數(shù)(例如，5次、1次、等等)，以便符合任何感應(yīng)或共振功率要求。跡線51螺旋前進(jìn)以在線圈50的中心形成內(nèi)部部分52。結(jié)果，線圈50具有內(nèi)部端54和外部端56。在跡線51之間的間距58被配置為足夠?qū)?例如，0.0285英寸)以容納(上文描述的)第一沖壓線圈30。系桿60能夠被定位在這些間距58中的多個位置處以例如在線圈50在各位置之間或在各站點之間的運(yùn)輸期間維持線圈50的大體形狀(例如，防止形狀的解繞或變形)。外部端56不像(但是能夠)第一線圈30那樣朝外延伸。內(nèi)部端54和外部端56能夠被設(shè)置朝向線圈50的相同側(cè)，但是能夠處于線圈50中的各種位置中的任何位置處。
[0040]圖4是在已經(jīng)去除了第一沖壓線圈130和第二沖壓線圈150的系桿之后的組裝的線圈170的視圖。如所示出的，第一線圈130和第二線圈150裝入到彼此中。更具體地，第一線圈130裝入到在第二線圈150的跡線151之間形成的間距中，并且相反，第二線圈150裝入到在第一線圈130的跡線131之間形成的間距中。然而，當(dāng)組裝時，在第一線圈130的跡線131與第二線圈150的跡線151之間存在小間隙(例如，0.003英寸、0.004英寸、等等)，如下面更詳細(xì)地進(jìn)行討論的。結(jié)果，與第一線圈130和第二線圈150—起，一起形成平行平面螺旋。如所示出的，第一線圈130的內(nèi)部端134鄰近第二線圈150的內(nèi)部端154，并且第一線圈130的外部端136鄰近第二線圈150的外部端156。然而，各端能夠距離彼此任何相對距離。該沖壓方法能夠?qū)τ诮M裝的線圈170具有至少大約0.003英寸的平均間距寬度變化。最大方差和最小方差取決于組裝的線圈170尺寸(例如，總體高度和寬度)。
[0041]跡線130、131的嚴(yán)格公差和矩形橫截面形狀能夠得到大于當(dāng)前工業(yè)線圈(例如，繞組線圈、蝕刻線圈、等等)(例如，65%)的填充率(例如，85%)。例如，由沖壓實現(xiàn)的矩形橫截面形狀(見下面的圖9)提供比圓線纜(例如，圓銅線纜)的圓形橫截面形狀可能更高的填充率。更具體地，與具有0.006厚度和0.003間距間隙的矩形橫截面的沖壓線圈相比，0.010英寸直徑絕緣圓線纜(具有0.0005英寸絕緣的0.009直徑)能夠提供65 %填充率。另外，無線充電線圈170能夠在比其他當(dāng)前工業(yè)線纜(例如Litz線纜)更高的環(huán)境溫度下進(jìn)行操作，并且不易于通過振動、沖擊或加熱而退化。這部分是因為無線充電線圈170由單片導(dǎo)體(例如，不是多股線纜)制成。這能夠與Litz線纜的單股線進(jìn)行比較，其具有不能夠經(jīng)受更高溫度的個體線股中的每個分離的絕緣材料。
[0042]圖5是具有附接的跳線的組裝的無線充電線圈270的視圖。盡管未示出，但是跳線能夠附接到第一外部端236。如所示出的，第一線圈230的內(nèi)部端234由第一跳線274電連接到第二線圈250的外部端256。這些端234、256相對彼此靠近，并且被設(shè)置在線圈270的相同側(cè)上以允許短跳線274。第二跳線276之后用于將第二線圈的內(nèi)部端254與移動設(shè)備電路電連接。外部端236和內(nèi)部端254相對靠近并且被設(shè)置朝向線圈270的相同側(cè)以提供短跳線276并用于便于與電子設(shè)備的電接線。結(jié)果是串聯(lián)連接的一對平行的緊密間距的線圈230、250，使得第一跡線230和第二跡線250具有平行電流(例如，每個跡線的電流處于相同的順時針或反時針方向)。
[0043]當(dāng)與電子設(shè)備的其他部件完全組裝時，組裝的線圈270的內(nèi)部部分272(例如，由塑料和膠水)被絕緣以確保恰當(dāng)?shù)男阅?。取決于電氣要求，組裝的無線充電線圈270能夠具有任何數(shù)量的繞組。無線充電線圈270能夠用在任何電池供電的設(shè)備(例如智能電話)中。組裝的線圈270能夠具有任何適當(dāng)?shù)目傮w尺寸(例如，1.142英寸寬和1.457英寸高等)。線圈長度能夠具有任何適當(dāng)?shù)拈L度(例如，48.459英寸)。
[0044]圖6是圖5的部分A的近視圖。如所示出的，在第一線圈230的跡線231與第二線圈250的跡線251之間存在很小的間隙278(例如，空隙)(例如，0.003英寸、0.004英寸、等等)，盡管能夠在角落處存在增大的間隙280以說明跡線231、251中的彎曲(例如，使得間隙增加備選)。這些嚴(yán)格公差能夠得到比當(dāng)前工業(yè)方法更大的填充率。
[0045]組裝的無線充電線圈270能夠以取決于充電線圈270的尺寸和在充電線圈的構(gòu)造中使用的(一種或多種材料)的多個不同的值提供直流(DC)電阻(歐姆)、交流(AC)電阻和/或AC/DC電阻比率。這些值能夠被調(diào)節(jié)以實現(xiàn)高AC/DC比率以滿足感應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。線圈尺寸能夠被改變以實現(xiàn)取決于所需要的性能特性而變化的電阻。例如，對于使用Cl 10合金的0.232歐姆的電阻，跡線230、250能夠具有0.0001234英寸2的橫截面(例如，0.005英寸厚和0.0246英寸寬，或者0.004英寸厚和0.0308英寸寬，等等)，并且對于使用CllO合金的0.300歐姆的電阻，跡線230、250能夠具有0.0000953英寸2的橫截面(例如，0.005英寸厚和0.019英寸寬，或者0.004英寸厚和0.0238英寸寬，等等)。與其他當(dāng)前工業(yè)方法(例如，印刷電路板(PCB)蝕刻線圈)相比，沖壓的無線充電線圈270能夠?qū)崿F(xiàn)高跡線厚度和/或高總體縱橫比。
[0046]圖7是包括無線充電線圈370的電氣部件組件390的視圖。更具體地，無線充電線圈370附接到鐵氧體襯底392并且與具有接觸槳的近場通信(NFC)天線394相關(guān)聯(lián)。無線充電線圈370和NFC天線394能夠具有將無線充電線圈370和NFC天線394連接到移動設(shè)備的電路的接觸墊(例如，金)。組件包括將線圈370的各個端進(jìn)行連接的第一跳線374、第二跳線376和第三跳線377，如上文更詳細(xì)地解釋的。在無線充電線圈370和NFC天線394上能夠存在膜(例如，清晰塑料)，其中跳線374、376、377在膜的頂部并且僅僅在連接點處穿過膜。這防止無意地使線圈370的任何電氣連接短路。備選地，能夠使跳線374、376、377絕緣，使得不需要膜。為了使間距最小化，無線充電線圈370在具有延伸到NFC天線394的外部的跳線376、377的NFC天線394內(nèi)。然而，NFC天線394和跳線376、377能夠被放置在相對于NFC天線394的任何位置處。
[0047]組件的總厚度能夠取決于各種可能的需要和要求而變化。例如，對于大約0.36mm的總無線充電線圈厚度，跳線能夠為0.05-0.08mm厚，膜能夠為0.03mm厚，NFC天線394和線圈370能夠為0.08mm厚，并且鐵氧體392能夠為0.2mm厚。
[0048]圖8是具有平面雙線線圈的組裝的無線充電線圈470的示意圖。如上文所討論的，無線充電線圈470包括第一線圈430(例如，跡線)和第二線圈450(例如，跡線)。組裝的線圈470以上文參考圖1-7討論的方式來制造和操作。第一線圈430和第二線圈450能夠具有任何期望厚度，以便滿足不同的功率要求。第一線圈430和第二線圈450能夠串聯(lián)連接或并聯(lián)連接。
[0049]第一線圈430和/或第二線圈450的寬度能夠沿線圈的長度而變化以優(yōu)化組裝的無線充電線圈470的性能。類似地，第一線圈430和第二線圈450的厚度能夠隨線圈的長度而改變。例如，第一線圈430的寬度(和/或厚度)能夠從第一端434朝向第一線圈430的中間逐漸增大(或變窄)，并且該寬度(和/或厚度)能夠類似地從線圈430的中間到第二端436逐漸地變窄(或增大)(例如，寬窄寬的螺旋線圈)，由此改變貫穿的橫截面面積。根據(jù)期望的性能特性，能夠使用寬度(例如，橫截面)或厚度的任何變化，和/或這些尺寸能夠在線圈的各部分上被維持恒定。
[0050]額外地(或備選地)，在線圈的各繞組之間的間距能夠被改變以優(yōu)化無線充電線圈470的性能。例如，在各跡線之間的間隙寬度能夠朝向第一線圈430的外部變寬并且朝向第一線圈430的內(nèi)部變窄(或者相反)。類似地，在組裝的線圈470中的第一線圈430與第二線圈450之間的距離還能夠被改變以優(yōu)化性能。另外，線圈的邊緣的幾何結(jié)構(gòu)能夠被改變(例如，成為扇形，成為堞形，等等)，以便減小渦流電流。
[0051 ]圖9是圖8的無線充電線圈的部分的橫截面視圖。第一線圈430包括截面414-424，并且第二線圈450包括截面402-412。如所示出的，第一線圈430的橫截面從第一線圈430的第一端到第二端逐漸變寬并且之后變窄。結(jié)果，截面414和424是最窄的(例如，0.025英寸)，跟著是截面404和422(例如，0.030英寸)，并且截面418和420是最寬的(例如，0.035英寸)。以相同的方式，第二線圈450的橫截面從第二線圈450的第一端到第二端逐漸變寬并且之后變窄。結(jié)果，截面402和412是最窄的，并且截面406和408是最寬的。能夠以其他方式類似地改變天線的橫截面的尺寸的變化。
[0052]圖10是具有堆疊的雙線線圈的組裝的無線充電線圈570的示意圖。如上文所討論的，無線充電線圈570包括第一線圈530和第二線圈550。組裝的線圈570以上文參考圖1-7討論的方式以及圖8-9中討論的方式來制造和操作，除了第一線圈530和第二線圈550是堆疊的而非平面的。第一線圈530包括第一端534和第二端536，并且第二線圈550包括第一端554和第二端556。另外，改變第一線圈530相對于第二線圈550的偏斜或偏移(例如，堆疊距離)能夠影響無線充電線圈570的性能。第一線圈530和第二線圈550能夠串聯(lián)連接或并聯(lián)連接。
[0053]圖11是圖10的無線充電線圈的部分的橫截面視圖。該線圈570類似于圖8-圖9的線圈，包括具有截面514-524的第一線圈530和具有截面502-512的第二線圈550，除了第一線圈530和第二線圈550是堆疊的而非平面的。
[0054]圖12-圖13是示出電氣部件組件690的視圖。更具體地，圖12是電氣部件組件690的透視圖。電氣部件組件690包括鐵氧體屏蔽692、在鐵氧體屏蔽692上定位的壓力敏感粘合劑(PSA)層602、被定位在其之間的組裝的線圈670(例如，雙線線圈)以及在PSA層602上定位的跳線 674、676。
[0055]圖13是圖12的電氣部件組件690的分解圖。雙線線圈670包括與具有內(nèi)部端654和外部端656的第二線圈650相互連接的具有內(nèi)部端634和外部端636的第一線圈630。為了便于使用和組裝，內(nèi)部端和外部端處在組裝的線圈670的相同側(cè)上(例如，使距離最小化以將各端進(jìn)行電連接)。
[0056]鐵氧體屏蔽692包括第一孔696和第二孔698，其被定位為與第一線圈630的內(nèi)部端634和第二線圈650的內(nèi)部端654的放置相關(guān)(例如，當(dāng)線圈670被放置到鐵氧體屏蔽692上時)。盡管孔696、698被示出為圓形，但是能夠使用任何形狀和大小的開口(例如，一個矩形開口，等等)。這些孔696、698方便電氣部件組件690的組裝和焊接。
[0057]PSA層602和鐵氧體屏蔽692大小彼此類似，并且盡管示出為矩形，但是兩者都能夠具有任何形狀(例如，圓形)ISA層固定組裝的線圈670與鐵氧體屏蔽692的相對放置。PSA層602能夠在一側(cè)或兩側(cè)上具有粘合劑，并且能夠包括與在一側(cè)或兩側(cè)上的粘合劑無關(guān)的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜區(qū)604 JET膜區(qū)604方便電氣部件組件690的組裝和焊接。
[0058]PSA層602包括PET膜區(qū)604中的第一孔606和第二孔608，其的位置與第一線圈630的內(nèi)部端634和第二線圈650的內(nèi)部端654的放置(以及鐵氧體襯底692的第一孔696和第二孔698)相關(guān)。盡管孔606、608被示出為圓形，但是能夠使用任何形狀和大小的開口(例如，一個矩形開口)。孔606、608提供通過PSA層602的訪問以將跳線674、676與組裝的線圈670的內(nèi)部端634、654電連接。PET膜區(qū)604方便跳線674、676到組件690的附接。
[0059]圖14是共振線圈730的透視圖。共振線圈730能夠為大致矩形的平面螺旋跡線731，盡管跡線731能夠形成任何適當(dāng)?shù)男螤?。共振線圈730包括內(nèi)部端734和外部端736。跡線731被沖壓在金屬條或金屬片(例如，銅、鋁、等等)上。線圈730的尺寸能夠取決于線圈730的應(yīng)用而變化。線圈730能夠具有任何適當(dāng)?shù)暮穸?，并且具有任何適當(dāng)?shù)目傮w尺寸。跡線731還能夠具有任何適當(dāng)?shù)某叽纭３叽缒軌蛉Q于物理要求和性能要求而變化。線圈730能夠由用于無線功率傳輸?shù)娜魏芜m當(dāng)?shù)牟牧?例如，銅、銅合金、鋁、鋁合金、回火銅合金(例如，Cl 10)、等等)制成。歸因于性能要求，在跡線731的繞組之間的間隙對于共振線圈比對于其他類型的感應(yīng)線圈更大。
[0060]沖壓提供用于具有高產(chǎn)量的大批量生產(chǎn)的可擴(kuò)展過程。沖壓跡線731不易于解繞并且能夠允許更厚的跡線。這與其他現(xiàn)有技術(shù)相比是有利的。例如，將線圈(例如，銅)纏繞成表面上的特定圖樣是困難的，并且繞線能夠被解繞。另外，蝕刻銅是昂貴的并且能夠限于最大厚度(例如，0.004英寸厚)。
[0061]共振線圈730的跡線731包括第一側(cè)737和與第一側(cè)737偏離跡線731的角度部分741的第二側(cè)739。角度部分741彼此對齊(例如沿線B-B進(jìn)行)，并且在相同方向成一角度。換言之，角度部分741全部朝向線圈730的特定側(cè)(例如，朝向線A-A的一側(cè))成一角度，使得線圈730的第一部分737(例如，上部分)相對于線圈730的第二部分739(例如，下部分)被移位。
[0062]圖15是包括來自圖14的第一共振線圈730的共振線圈組件790的透視圖。共振線圈組件790包括第一線圈730和第二線圈750，其彼此相同(其使制造成本最小化)。共振線圈組件790能夠被層壓使得第一線圈730和第二線圈750例如通過粘合劑(例如，熱激活的，壓力敏感的，等等)被層壓到膜702 (例如，PET膜)以提供在下游操作中的更多的穩(wěn)定性。第一線圈730能夠粘合到膜702的一側(cè)，并且第二線圈750能夠粘合到膜702的相反側(cè)。
[0063]第一線圈730包括外部端736和內(nèi)部端734，并且第二線圈750包括外部端756和內(nèi)部端754。第一線圈730和第二線圈750能夠具有精確相同的大小和形狀的線圈，除了第二線圈750繞線D-D被旋轉(zhuǎn)180度。以這種方式，第一線圈730的跡線731被定位在由第二線圈750的跡線751的繞組形成的間隙之間(并且反之亦然)，除了在沿線D-D的每個線圈的角度部分處，其中各跡線彼此交叉。第一線圈730的內(nèi)部端734能夠鄰近第二線圈750的內(nèi)部端754(并且與其電連接)，并且第一線圈730的外部端736能夠鄰近第二線圈750的外部端756。
[0064]圖16-圖18是沖壓共振線圈870的視圖。圖16是折疊的沖壓共振線圈870的透視圖。線圈870包括連接器片871、其端在連接點873處連接到連接器片871的邊緣的第一線圈部分830的第一跡線集合831以及其端在連接點873處連接到連接器片871的相同邊緣的第二線圈部分850的第二跡線集合851。為了創(chuàng)建沖壓共振線圈870，(單個)金屬片被沖壓以形成第一跡線集合831和第二跡線集合851(例如，使得第一跡線集合831和第二跡線集合851中的每個跡線的弧在相同方向上取向)。第一跡線集合831和第二跡線集合851的各端之后連接到連接器片871 (例如絕緣材料)的相同邊緣。連接器片871促進(jìn)各跡線集合831、851到彼此的接線以及促進(jìn)沖壓共振線圈870到電子電路的連接。第一跡線集合831和第二跡線集合851的各端之后例如通過使用一系列跳線和/或跡線接線到彼此。例如，跳線和/或跡線能夠處于連接器片871中并且能夠與連接器片平行地延伸(并且垂直于第一跡線集合831和第二跡線集合851)。
[0065]圖17是圖16的線圈870的部分打開的透視圖。如所示出的，第一線圈部分830的的第一跡線集合831在連接點873處被彎曲。圖18是圖16的線圈870的完全打開的透視圖。如所示出的，第一線圈部分830的第一跡線集合831繼續(xù)在連接點873處被彎曲，直到第一線圈部分830關(guān)于第二線圈部分850是平面的。對跡線的彎曲能夠?qū)е略谄渫獗砻嫔系臄嗔?，在這種情況下，超聲焊接能夠用于確保電連接性。備選地，第一跡線集合831和第二跡線集合851能夠連接到連接器片871的相對邊緣，使得能夠不需要彎曲。沖壓(和彎曲)以這種方式減小生成的廢料的量，由此增大材料利用率。
[0066]圖19是低剖面電氣部件組件990的分解圖。更具體地，低剖面電氣部件組件990包括襯底992 (例如，PET層)、填充材料層933 (例如，橡膠、泡沫、硬度計、等等)、線圈930 (例如，共振線圈)以及保護(hù)層902。保護(hù)層902能夠是部分半透明的并且能夠包括調(diào)整片(tab)(例如，用于施加或去除)。
[0067]圖20是圖19的填充材料933的透視圖。填充材料933包括大小和形狀對應(yīng)于線圈930的大小和形狀的凹槽935。以這種方式，線圈930被嵌入在填充材料933中，這保護(hù)線圈形狀彎曲和/或變形。這種組件方便處置線圈930以用于后續(xù)操作。
[0068]圖21是示出用于制造具有粘合劑(例如，膠水)的無線充電線圈的處理步驟1000的示意圖。在步驟1002中，金屬片被沖壓以形成具有系桿的第一線圈。在步驟1004中，金屬片被沖壓以形成具有系桿的第二線圈。在步驟1006中，將第一線圈施加到具有粘合到其的粘合劑的第一層壓板(例如，塑料襯底、Transilwrap)。在步驟1008中，將第二線圈施加到具有粘合到其的粘合劑的第二層壓板(例如，塑料襯底、Transi Iwrap)。在步驟1010中，對第一線圈進(jìn)行沖壓以去除系桿。在步驟1012中，對第二線圈進(jìn)行沖壓以去除系桿。因此，由于塑料層壓板上的粘合層的結(jié)果，第一線圈和第二線圈被固定在恰當(dāng)?shù)牡胤街?。在步驟1014中，將具有粘合到其的層壓板的第一線圈與具有粘合到其的層壓板的第二線圈進(jìn)行組裝。更具體地，如上文所討論的，具有螺旋跡線的第一線圈裝入到在第二線圈的跡線之間形成的間距中，并且相反，第二線圈裝入到在第一線圈的跡線之間形成的間距中，由此形成組裝的線圈。結(jié)果，組裝的線圈被定位(例如，被夾)在第一層壓板與第二層壓板之間。
[0069]在步驟1016中，將熱壓施加到組裝的線圈以使粘合層從第一層壓板和第二層壓板移位并對其進(jìn)行設(shè)置。更具體地，施加的熱應(yīng)當(dāng)足夠熱以熔化粘合劑(例如，超過220-250°F)，但是不熱到足夠熔化塑料層壓板。施加的壓力將第一線圈推向第二層壓板，使得在第二線圈的跡線之間定位的第二層壓板的粘合劑被移位并被壓迫在第一線圈的第一跡線與第二線圈的第二跡線之間的間距之間。(例如，利用熱和/或壓力)將第一線圈和第二線圈擠壓在一起將粘合劑迀移到在各跡線之間的間距中(例如，以使它們彼此絕緣)。這覆蓋或涂覆第一線圈和第二線圈的跡線，并將第一線圈結(jié)合到第二線圈。壓力、熱和持續(xù)時間能夠取決于用于制造組裝的線圈的期望的循環(huán)時間而變化。要指出，這種過程能夠?qū)е庐?dāng)被組裝在一起時第一線圈與第二線圈的平面偏移。
[0070]圖22是當(dāng)被施加到第一層壓板1123時第一沖壓線圈1130的部分橫截面視圖。第一層壓板1123包括被施加到其表面的粘合層1127。當(dāng)?shù)谝粵_壓線圈1130被施加到第一層壓板1123時，一些粘合劑1127被移位到各側(cè)，使得經(jīng)移位的粘合劑1127對著第一層壓板1123的跡線1131的各側(cè)積聚。因此，在第一沖壓線圈1130的跡線1131的各側(cè)和下面的粘合劑1127防止跡線1131相對于第一層壓板1123移動。
[0071]圖23是在第一層壓板1123與第二層壓板1125之間定位的組裝的線圈的部分橫截面視圖。如上文所描述的，當(dāng)被組裝時，具有第一跡線1131的第一線圈1130裝入到在第二線圈1150的第二跡線1151之間形成的間距中，并且相反，第二線圈1150裝入到在第一線圈1130的第一跡線1131之間形成的間距中，由此形成組裝的線圈1170。結(jié)果，組裝的線圈1170被定位(例如，被夾)在第一層壓板1123與第二層壓板1125之間。這使第一粘合劑1127在第一線圈1130的第一跡線1131之間移位，并且使第二粘合劑1129在第二線圈1150的第二跡線1151之間移位。
[0072]當(dāng)?shù)谝徽澈蟿?127和第二粘合劑1129(例如，通過壓力和/或加熱)被設(shè)置時，粘合劑(例如，通過熔化)覆蓋跡線1131、1151的表面，并且用作用于跡線1131、1151的絕緣體和穩(wěn)定裝置。換言之，第一線圈1130和第二線圈1150結(jié)合在一起。這防止跡線1131、1151的相對移動，其防止第一沖壓線圈1130接觸第二沖壓線圈1150并使組裝的線圈1170短路。作為示例，對于0.0225英寸的總厚度，第一沖壓線圈1130和第二沖壓線圈1150能夠均為0.0125英寸厚，并且每個粘合層1127、1129能夠為0.0055英寸厚。在已經(jīng)施加了壓力和/或加熱之后，總厚度能夠為0.0205英寸，其中總粘合移動為0.002英寸。
[0073]圖24-圖25是組裝的線圈1170的部分視圖。更具體地，圖24是組裝的線圈1170的部分橫截面視圖，并且圖25是圖24的組裝的線圈1170的部分俯視圖。如上文詳細(xì)描述的，第一沖壓線圈1030包括平面螺旋跡線1031，其螺旋前進(jìn)以在線圈1030的中心形成內(nèi)部部分1032。組裝的線圈1170包括(如上文所討論的)具有螺旋跡線1131的第一線圈，其裝入到在第二線圈1150的跡線1151之間形成的間距中，并且相反，第二線圈1150裝入到在第一線圈1130的跡線1131之間形成的間距中。因此，第一線圈1130和第二線圈1150形成平行平面螺旋。
[0074]如上文所討論的，具有第一粘合層的第一層壓板1123(例如，Transilwrap)被施加到第一沖壓線圈1130，并且具有第二粘合層的第二層壓板1125(例如，Transi Iwrap)被施加到第二沖壓線圈1150。結(jié)果，第一沖壓線圈1130和第二沖壓線圈1150被定位在第一層壓板1123與第二層壓板1125之間。當(dāng)?shù)谝痪€圈1130和第二線圈1150彼此組裝在一起時，粘合劑1127(為清楚染成黑色)被移位以填充在第一跡線1131與第二跡線1151之間的間距。
[0075]圖25示出當(dāng)?shù)谝痪€圈1130和第二線圈1150被組裝時粘合劑1127的移位。更具體地，粘合劑1127(為清楚染成黑色)被示出在第一跡線1131與第二跡線1151之間。另外，在示出的具體示例中，已經(jīng)在左側(cè)第一跡線和第二跡線1131a、1151a上比在右側(cè)跡線1131b、1151b上施加更多壓力。結(jié)果，已經(jīng)在右側(cè)上比在左側(cè)上使更少的粘合劑1127移位，由此使右側(cè)跡線1151b比左側(cè)跡線1151a更不可見(由于染黑色的粘合劑1127)。
[0076]圖26是本公開內(nèi)容的組裝的線圈1270的俯視圖。如上文所討論的，組裝的線圈1270包括:具有第一螺旋跡線1031的第一線圈1030，第一螺旋跡線1031具有內(nèi)部端1034和外部端1036;具有第二螺旋跡線1051的第二線圈1050，第二螺旋跡線1051具有內(nèi)部端1054和外部端1056;第一跳線1277，其附接到第一線圈1230的外部端1236;第二跳線1274，其附接到第一線圈1230的內(nèi)部端1234和第二線圈1250的外部端1256;以及第三跳線1276，其附接到第二線圈1250的內(nèi)部端1254。第一螺旋線圈1030和第二螺旋線圈1050形成內(nèi)部部分1272。
[0077]層壓板1227(例如，膜、粘合膜、塑料膜、等等)覆蓋包括內(nèi)部部分1272的組裝的線圈1270。如上文所解釋的，層壓板1227的粘合層使第一線圈1230和第二線圈1250穩(wěn)定并使它們絕緣。這防止第一線圈1230和第二線圈1250的相對移動并防止第一線圈1230和第二線圈1250意外地彼此接觸并且使組裝的線圈1270短路。
[0078]層壓板1227能夠限定一個或多個開孔(cutout)。更具體地，層壓板1227能夠限定內(nèi)部開孔1223以提供對(例如，暴露)第一線圈1230的第一內(nèi)部端1234和第二線圈1250的第二內(nèi)部端1254的訪問。層壓板1227還能夠限定外部開孔1225以提供對(例如，暴露)第一線圈1230的第一外部端1236和第二線圈1250的第二外部端1256的訪問。第一開孔1223能夠延伸到基本上內(nèi)部部分1272。組裝的線圈1270(以及其第一線圈1230和第二線圈1250)能夠是任何材料和/或樣式的(例如，A6樣式線圈)。
[0079]對于上文討論的實施例中的任何實施例，無線充電線圈(例如，雙線線圈)能夠被構(gòu)造并且之后取決于電氣要求，(例如，在不同地點和/或時間)(無論是堆疊的還是平面的)無線充電線圈的第一線圈和第二線圈能夠串聯(lián)或并聯(lián)電連接到彼此。
[0080]已經(jīng)詳細(xì)描述了系統(tǒng)和方法，要理解前述描述不旨在限制其精神和范圍。將理解，本文描述的本公開內(nèi)容的實施例僅僅是示例性的，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本公開內(nèi)容的精神和范圍的情況下進(jìn)行任何變型和修改。所有這樣的變型和修改，包括上文討論的那些，旨在被包含在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種無線充電線圈，包括: 第一沖壓線圈，其具有第一螺旋跡線，所述第一螺旋跡線限定在各繞組之間的第一間距；以及 第二沖壓線圈，其具有第二螺旋跡線，所述第二螺旋跡線限定在各繞組之間的第二間距， 所述第一沖壓線圈和所述第二沖壓線圈為共平面關(guān)系，所述第一沖壓線圈被定位在所述第二沖壓線圈的所述第二間距內(nèi)，并且所述第二沖壓線圈被定位在所述第一沖壓線圈的所述第一間距內(nèi)，第一線圈和第二線圈電氣連接;以及 粘合劑，其覆蓋并圍繞所述第一沖壓線圈和所述第二沖壓線圈以將所述線圈結(jié)合在一起并使所述線圈絕緣。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線充電線圈，還包括第一層壓板和第二層壓板，其中，所述第一沖壓線圈和所述第二沖壓線圈被定位在所述第一層壓板與所述第二層壓板之間。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線充電線圈，其中，所述第一沖壓線圈和所述第二沖壓線圈串聯(lián)連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線充電線圈，其中，所述第一沖壓線圈和所述第二沖壓線圈并聯(lián)連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線充電線圈，其中，所述第一沖壓線圈包括內(nèi)部端和外部端，所述內(nèi)部端與所述外部端被布置在所述第一沖壓線圈的相同側(cè)上。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無線充電線圈，還包括第一跳線，所述第一跳線附接到所述第一線圈的所述外部端。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無線充電線圈，其中，所述第二沖壓線圈包括內(nèi)部端和外部端，并且還包括第二跳線，所述第二跳線附接到所述第一線圈的所述內(nèi)部端和所述第二線圈的所述外部端。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無線充電線圈，還包括第三跳線，所述第三跳線附接到所述第二線圈的所述內(nèi)部端。9.一種制作無線充電線圈的方法，包括: 對金屬片進(jìn)行沖壓以形成第一線圈，所述第一線圈具有第一螺旋跡線，所述第一螺旋跡線限定在各繞組之間的第一間距； 經(jīng)由第一層壓板的粘合劑將第一沖壓線圈施加到第一層壓板； 對金屬片進(jìn)行沖壓以形成第二線圈，所述第二線圈具有第二螺旋跡線，所述第二螺旋跡線限定在各繞組之間的第二間距； 經(jīng)由第二層壓板的粘合劑將第二沖壓線圈施加到第二層壓板； 插入所述第一沖壓線圈和所述第二沖壓線圈以形成平面線圈組件，所述平面線圈組件具有第一沖壓線圈和第二沖壓線圈，其中，所述第一沖壓線圈被定位在所述第二沖壓線圈的所述第二間距內(nèi)，并且所述第二沖壓線圈被定位在所述第一沖壓線圈的所述第一間距內(nèi)，并且所述第一沖壓線圈和所述第二沖壓線圈被定位在所述第一層壓板與所述第二層壓板之間； 對所述平面線圈組件進(jìn)行加熱且施壓以使所述第一層壓板和所述第二層壓板的所述粘合劑移位并將所述第一層壓板和所述第二層壓板的所述粘合劑設(shè)置為圍繞所述第一線圈和所述第二線圈并將所述第一線圈和所述第二線圈結(jié)合在一起。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，由熱壓施加的熱量使所述粘合劑熔化但是未使所述層壓板熔化。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，由熱壓施加的壓力使在所述第一線圈的第一跡線與所述第二線圈的第二跡線之間的所述粘合劑移位并壓迫所述粘合劑以使所述線圈絕緣。12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，對所述金屬片進(jìn)行沖壓形成具有系桿的所述第一線圈。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括對所述第一線圈進(jìn)行沖壓以去除所述系桿。14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述第一沖壓線圈和所述第二沖壓線圈串聯(lián)連接。15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述第一沖壓線圈和所述第二沖壓線圈并聯(lián)連接。16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的無線充電線圈，其中，所述第一沖壓線圈包括內(nèi)部端和外部端，所述內(nèi)部端與所述外部端被布置在所述第一沖壓線圈的相同側(cè)上。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的無線充電線圈，還包括第一跳線，所述第一跳線附接到所述第一線圈的所述外部端。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的無線充電線圈，其中，所述第二沖壓線圈包括內(nèi)部端和外部端，并且還包括第二跳線，所述第二跳線附接到所述第一線圈的所述內(nèi)部端和所述第二線圈的所述外部端。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的無線充電線圈，還包括第三跳線，所述第三跳線附接到所述第二線圈的所述內(nèi)部端。
【文檔編號】H01F27/28GK105934804SQ201480074077
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2014年11月25日
【發(fā)明人】亞瑟·庫爾茨, 伯納德·迪奇, 約書亞·庫爾茨
【申請人】A.K.沖壓有限公司