TWI623951B - 感應式與共振式雙用無線電力傳送端線圈 - Google Patents
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Abstract
一種無線電力傳送端線圈包括有感應式線圈及共振式線圈，其中感應式線圈呈螺旋狀分布在一平面上，共振式線圈則環繞在感應式線圈的外圍，且共振式線圈中有至少一跨越線段由感應式線圈的上方或下方跨越穿過感應式線圈。使得共振式線圈的中心區域，即感應式線圈的位置範圍仍有共振式線圈所產生的磁場，如此可使共振式電力傳送端線圈的中心區域不會有磁通量弱化的情形發生。
Description
本發明係關於一種感應式與共振式雙用無線電力傳送端線圈；特別關於一種無線電力傳輸系統中的感應式與共振式雙用電力傳送線圈，可增強共振式線圈中心位置處磁場的磁通量。
已知之無線電力傳輸具有二種技術，一種是感應式，另一種是共振式。其中感應式無線電力傳輸系統，如第1圖所示，具有建構容易、價格低廉的優點，目前有超過200家供應商提供超過400種的產品問市；缺點是傳送端與接收端之間僅能一對一傳輸，傳送端線圈10與接收端線圈11兩者之間需對正，且距離不能超過5mm，在已知感應式無線電力傳輸係統會在線圈的底部加設一鐵芯板12，以增加電力傳送磁場的磁通量。
而共振式無線電力傳輸系統如第2圖所示，其的優點是可一對多傳輸，即單一的傳送端能同時對多個接收端傳輸電力，且傳送端線圈20與接收端線圈21兩者之間不需要
相互對正，距離可以超過50mm，只要接收端線圈21能夠在傳送端線圈20所產生磁場的磁通線22範圍內，接收端線圈21可自由擺放位置不受限制。但缺點是價格較感應式高，且建構共振式系統較感應式系統困難得多。
因此，本案發明人經過不斷研究，終於設計出一種感應式與共振式雙用的無線電力傳送端線圈，可以使用在感應式電力傳輸系統，或者使用在共振式電力傳輸系統中，或者感應式與共振式同時使用的無線電力傳送端線圈。
本發明之主要技術特徵在於提供一種無線電力傳送端線圈，包括有感應式線圈及共振式線圈，其中感應式線圈呈螺旋狀分布在一平面上，共振式線圈則環繞在感應式線圈的外圍，且共振式線圈中有至少一跨越線段由感應式線圈的上方或下方跨越穿過感應式線圈。使得共振式線圈的中心區域，即感應式線圈的位置範圍仍有共振式線圈所產生的磁場，如此可使共振式電力傳送端線圈的中心區域不會有磁通量弱化的情形發生。
本發明之次一技術特徵在於提供上述無線電力傳送端線圈，其中感應式線圈及共振式線圈可以是由銅線捲繞而成，或者可以是由印刷電路板蝕刻而成，或者一種用銅線捲繞搭配另一種用印刷電路板。
本發明之另一技術特徵在於提供上述無線電力
傳送端線圈，其中感應式線圈具有複數組，堆疊於該平面上。
本發明之又一技術特徵在於提供上述無線電力傳送端線圈，其中跨越線段可由共振式線圈的最內圈與最外圈連接形成，或者可由共振式線圈的最內圈形成。
本發明之再一技術特徵在於提供上述無線電力傳送端線圈，其中跨越線段穿過部分的共振式線圈至共振式線的最外圈，或者突出共振式線的最外圈。
10‧‧‧傳送端線圈
11‧‧‧接收端線圈
12‧‧‧鐵芯板
20‧‧‧傳送端線圈
21‧‧‧接收端線圈
22‧‧‧磁通線
30‧‧‧感應式線圈
31‧‧‧共振式線圈
32‧‧‧鐵芯板
33‧‧‧跨越線段
34‧‧‧平面基板
第1圖係已知感應式無線電力傳輸系統。
第2圖係已知共振式無線電力傳輸系統。
第3圖係本發明感應式與共振式雙用線圈示意圖。
第4圖係第3圖雙用線圈的磁通量量測示意圖。
第5圖係本發明雙用線圈之一實施例平面示意圖。
第6圖係第5圖的立體示意圖。
第7圖係本發明雙用線圈另一實施例平面示意圖。
第8圖係第7圖的立體示意圖。
第9圖係本發明雙用線圈再一實施例平面示意圖。
第10圖係本發明雙用線圈又一實施例之剖面示意圖。
第11圖係本發明雙用線圈還一實施例之剖面示意圖。
由於共振式無線電力傳輸系統與感應式無線電
力傳輸系統各自具有其優點，因此如第3圖所示，本案發明人將感應式線圈30與共振式線圈31結合，設計出一種雙用的無線電力傳送端線圈，在第3圖中感應式線圈30呈螺旋狀地分布在一平面上，共振式線圈31則在同一平面上，環繞在感應式線圈30的外圍，換言之，感應式線圈30是在共振式線圈31的中心區域，如此在感應式無線電力傳輸系統或是共振式無線電力傳輸系統中都可使用本發明的雙用線圈，或者兩種系統可以同時使用，而不會相互干擾。
但經過本案發明人實際測試後發現，在共振式無線電力傳輸系統中，共振式線圈31所產生磁場的磁通量(Magnetic Flux Power)，如第4圖為第3圖雙用線圈的磁通量量測示意圖所示，在共振式線圈31的中心區域，即感應式線圈30所在的位置處，會產生磁通量弱化的現象，如第4圖的圓虛線位置處所示。主要是因為共振式線圈31的中心區域是放置感應式線圈30，在傳輸共振式無線電力時，因中心區域沒有共振式線圈31來產生磁場，所以相對有共振式線圈31的區域來說，中心區域磁場的磁通量相對較弱。
因此本案發明人再次改良，請一併參閱第5圖及第6圖所示，第5圖為本發明雙用線圈之一實施例平面示意圖，第6圖為第5圖的立體示意圖。在本實施例中，感應式線圈30是由銅線捲繞成螺旋狀，底部置放一鐵芯板32，位於一平面上，同樣地，共振式線圈31也是由銅線捲繞，環繞在感
應式線圈30的外圍，但共振式線圈31中有至少一跨越線段33是經過共振式線圈31的中心區域的，如第6圖所示，跨越線段33是由感應式線圈30的上方跨越穿過感應式線圈30。
在第5及6圖的實施例中，共振式線圈31是呈螺旋狀地環繞分布在感應式線圈30的外圍，且跨越線段33是由共振式線圈31的最內圈與最外圈連接形成。跨越線段33更跨越穿過部分的共振式線圈31，至突出共振式線圈31的最外圈。
請一併參閱第7圖及第8圖所示，第7圖為本發明雙用線圈的另一實施例平面示意圖，第8圖為第7圖的立體示意圖。在本實施例中，共振式線圈31是由外圈至內圈多次交叉地環繞分布在感應式線圈的外圍，且跨越線段33是由該共振式線圈31的最內圈所形成，同樣地，跨越線段33不止跨越感應式線圈30的上方，更跨越穿過部分的共振式線圈31，達到共振式線圈31的最外圈。
請參閱第9圖所示，為本發明雙用線圈的再一實施例平面示意圖，在本實施例中，感應式線圈30可以有多組堆疊排列在共振式線圈的中心區域，如圖中所示是共有三組感應式線圈30，呈一上二下品字狀地堆疊排列在一平面上，同樣地，共振式線圈31環繞在三組品字狀感應式線圈30的外圍。而在其他實施例中，感應式線圈30可以由多層印刷電路板蝕刻成多組堆疊排列的螺旋狀線路，如三組呈品字堆疊排列的螺旋狀線路。
請參閱第10圖及第11圖所示，第10圖為印刷電路板共振式線圈之一實施例剖面示意圖，第11圖為印刷電路板共振式線圈之另一實施例剖面示意圖。在第10圖的實施例中，感應式線圈30為銅線捲繞而成，置放於一平面基板34上，而共振式線圈31則為多層印刷電路板的蝕刻線路製成，再置放於感應式線圈30的上方。在本實施例中，共振式線圈30的印刷電路板可以與EMI屏蔽電路、NFC電路、電容式感測器或耦合天線等電路板共用一塊印刷電路。
或者如第11圖的實施例，共振式線圈31為多層印刷電路板的蝕刻線路製成一平面基板34，同樣地，共振式線圈30的印刷電路板可與EMI屏蔽電路、NFC電路、電容式感測器或耦合天線等電路板共用一塊印刷電路。感應式線圈30則放置於平面基板34的上方，因此共振式線圈31是位於感應式線圈30的下方，跨越線段33亦是由感應式線圈30的下方跨越穿過感應式線圈30。
綜上所述，本發明感應式與共振式雙用無線電力傳送線圈的技術內容及技術特點已揭示如上，然而本發明所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，在不背離後附申請專利範圍所界定之發明精神和範圍內，本發明之教示及揭示可作種種實施例中的替換及修飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
Claims (10)
- 一種無線電力傳送端線圈，包括：至少一感應式線圈，呈至少一螺旋狀地分布於一平面上；及一共振式線圈，係於該平面上環繞於該感應式線圈的外圍；其中，該共振式線圈中有至少一跨越線段由該感應式線圈的上方或下方跨越穿過該感應式線圈。
- 根據申請專利範圍第1項之無線電力傳送端線圈，其中該感應線圈是由一銅線捲繞成螺旋狀，或是由印刷電路板蝕刻成一螺旋線路製成。
- 根據申請專利範圍第1項之無線電力傳送端線圈，其中該共振式線圈是由一銅線捲繞而成，且該跨越線段係由該感應式線圈的上方跨越穿過該感應式線圈。
- 根據申請專利範圍第1項之無線電力傳送端線圈，其中該共振式線圈是由一多層印刷電路板蝕刻線路製成，且該跨越線段係為不同層印刷電路板由該感應式線圈的下方跨越穿過該感應式線圈。
- 根據申請專利範圍第1項之無線電力傳送端線圈，其中該感應式線圈具有複數組，堆疊於該平面上。
- 根據申請專利範圍第5項之無線電力傳送端線圈，其中該些感應式線圈係由一銅線捲繞成複數組螺旋狀，或是由多層印刷電路板蝕刻成複數組堆疊的螺旋狀線路。
- 根據申請專利範圍第1項之無線電力傳送端線圈，其中該平面係為一EMI屏蔽電路板、NFC電路板、電容式感測器電路板或一耦合天線電路板所形成。
- 根據申請專利範圍第1項之無線電力傳送端線圈，其中該共振式線圈係呈螺旋狀地環繞分布於該感應式線圈的外圍，且該跨越線段係由該共振式線圈的最內圈與最外圈連接形成。
- 根據申請專利範圍第1項之無線電力傳送端線圈，其中該共振式線圈係由外圈至內圈多次交叉地環繞分布於該感應式線圈的外圍，且該跨越線段是由該共振式線圈的最內圈形成。
- 根據申請專利範圍第1項之無線電力傳送端線圈，其中該跨越線段係更跨越穿過部分的該共振式線圈至該共振式線圈的最外圈，或突出該共振式線圈的最外圈。
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