用于無線充電裝置的感應(yīng)線圈結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于無線充電裝置的感應(yīng)線圈結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種具有良好電感及電阻特性的感應(yīng)線圈結(jié)構(gòu)，可用于無線充電裝置以提升無線充電裝置的效率。
【背景技術(shù)】
[0002]在感應(yīng)式電源供應(yīng)器中，供電端發(fā)送電力的方式是由開關(guān)電路推動諧振電容及具有電感特性的供電線圈所構(gòu)成的諧振電路，以在諧振電路上振蕩而產(chǎn)生弦波，此弦波通過線圈發(fā)送能量至受電端。受電端也包括由受電線圈及諧振電容所構(gòu)成的諧振電路，用來接收供電端傳送的能量，以達(dá)到無線電力傳送的目的。
[0003]一般來說，諧振電路是由互相串聯(lián)的線圈及電容所構(gòu)成，在供電端，當(dāng)諧振電路兩端(全橋驅(qū)動模式)或其中一端(半橋驅(qū)動模式)輸入開關(guān)電源信號時(shí)，會在諧振電路上產(chǎn)生振蕩。理想上，諧振電路的電感值及電容值都具有極大值，因此輸入諧振電路的開關(guān)電源信號的直流成分及交流成分都不會在諧振電路兩端產(chǎn)生短路現(xiàn)象，使得信號能量有效地傳送到受電端。然而，雖然市面上可取得的電容都具有足夠的電容值，但線圈可能因?yàn)榇旨?xì)、長度或繞制方式的不同，而呈現(xiàn)大小不一的電感值。當(dāng)電感值過小時(shí)，開關(guān)電源信號的交流成分會直接穿過線圈，形同短路現(xiàn)象，因而在諧振電路及驅(qū)動電路中產(chǎn)生瞬間的大電流，此短路現(xiàn)象容易造成電路燒毀。此外，瞬間電流也可能在線圈信號的電壓上產(chǎn)生較大的鏈波，隨之而來的是產(chǎn)生電磁干擾(Electronic Magnetic Interference，EMI)的問題。另一方面，由于諧振電路運(yùn)作時(shí)會有電流通過，且諧振電路中的線圈往往存在內(nèi)阻，當(dāng)電流通過線圈上的內(nèi)阻時(shí)會造成能量的損耗。
[0004]因此，目前的線圈設(shè)計(jì)方式都是以提升電感值并降低電阻值為主要目的。常見的提升電感值的方式為增加線圈的圈數(shù)以及將線圈與磁導(dǎo)體搭配使用；而常見的降低電阻值的方式則是使用較粗的線圈，并盡可能減少線圈的長度。在相同繞線面積之下，使用較粗的線圈也代表了線圈的繞線長度受到限制。在此情況下，如何在電感值及電阻值當(dāng)中取舍而得出較佳的線圈長度，以及如何設(shè)計(jì)線圈的繞線方式以有效地與磁導(dǎo)體進(jìn)行搭配，已成為業(yè)界亟欲努力的目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明的主要目的即在于提供一種用于無線充電裝置的感應(yīng)線圈結(jié)構(gòu)，以解決上述問題。通過本發(fā)明的感應(yīng)線圈結(jié)構(gòu)，可在不影響電阻值的情況之下大幅提升電感量，或是在保有一定程度電感量的情況之下大幅降低電阻值，進(jìn)而提升感應(yīng)線圈的效率。
[0006]本發(fā)明公開了一種感應(yīng)線圈結(jié)構(gòu)，用于一無線充電裝置，所述感應(yīng)線圈結(jié)構(gòu)包括至少一第一線圈，設(shè)置在一感應(yīng)線圈的一第一層；至少一第二線圈，設(shè)置在所述感應(yīng)線圈的一第二層；一第一磁導(dǎo)體，位于所述至少一第一線圈與所述至少一第二線圈之間，其中，所述第一磁導(dǎo)體的一第一面疊合所述至少一第一線圈，所述第一磁導(dǎo)體的一第二面疊合所述至少一第二線圈；以及一第二磁導(dǎo)體，疊合在所述至少一第二線圈中的一第二線圈上未疊合所述第一磁導(dǎo)體的一面；其中，所述第一磁導(dǎo)體包括一開孔，而用來繞制所述至少一第一線圈中的一第一線圈的一導(dǎo)線從所述第一層通過所述開孔而延伸至所述第二層，以繞制所述至少一第二線圈中的一第二線圈。
[0007]本發(fā)明還公開了一種感應(yīng)線圈結(jié)構(gòu)，用于一無線充電裝置，所述感應(yīng)線圈結(jié)構(gòu)包括多個(gè)線圈，分別設(shè)置在一感應(yīng)線圈的多層中的第一層至第N層；(N-1)個(gè)夾層磁導(dǎo)體，其中每一夾層磁導(dǎo)體分別位于所述感應(yīng)線圈的所述多層中相鄰兩層之間，并疊合在設(shè)置在所述相鄰兩層的線圈之間；以及一底層磁導(dǎo)體，疊合在位于第N層的一線圈上未面對第(N-1)層的一面；其中，在所述(N-1)個(gè)夾層磁導(dǎo)體中，位于所述感應(yīng)線圈的第i層與第(i+1)層之間的一第一夾層磁導(dǎo)體包括一開孔，而用來繞制位于第i層的所述多個(gè)線圈中的一第一線圈的一導(dǎo)線通過所述開孔而延伸至第(i+1)層，以繞制位于第(i+1)層的所述多個(gè)線圈中的一第二線圈。
【附圖說明】
[0008]圖1為一線圈的示意圖。
[0009]圖2為一 α型線圈的示意圖。
[0010]圖3Α、3Β為本發(fā)明實(shí)施例一感應(yīng)線圈的示意圖。
[0011]圖4為本發(fā)明實(shí)施例另一感應(yīng)線圈的結(jié)構(gòu)分解不意圖。
[0012]圖5為本發(fā)明實(shí)施例一 N層感應(yīng)線圈的結(jié)構(gòu)分解不意圖。
[0013]其中，附圖標(biāo)記說明如下:
[0014]10線圈
[0015]T_1、T_2、Τ_3、Τ_4線端
[0016]20α型線圈
[0017]200磁導(dǎo)體
[0018]30,40,50感應(yīng)線圈
[0019]302,402,404上層線圈
[0020]304,406下層線圈
[0021]306、408、M_1 ?M_ (N-1)夾層磁導(dǎo)體
[0022]308、410、Μ_Ν底層磁導(dǎo)體
[0023]310開孔
[0024]312,314片體
[0025]322,324缺口
[0026]ff_Uff_2導(dǎo)線
[0027]C_1 ?C_N線圈
【具體實(shí)施方式】
[0028]請參考圖1，圖1為一線圈10的示意圖。如圖1所示，線圈10包括繞線所構(gòu)成的感應(yīng)面與線端T_1、T_2，線端Τ_1、Τ_2可與電容串聯(lián)或并聯(lián)以形成諧振電路，信號及能量則通過開關(guān)電源電路輸入諧振電路兩端或其中一端。導(dǎo)線上存在有內(nèi)阻，內(nèi)阻的大小會隨著導(dǎo)線的長度增加而上升，若欲提升電感量而增加線圈繞制的圈數(shù)時(shí)，內(nèi)阻也會隨之而提高，造成較大的能量損耗。
[0029]線圈10為一種常見的線圈，其是由內(nèi)而外進(jìn)行繞制，再通過熱熔或化學(xué)溶劑方式黏合，以形成片狀的螺旋形結(jié)構(gòu)，片狀的表面即可用來進(jìn)行感應(yīng)。然而，在線圈10的結(jié)構(gòu)之下，導(dǎo)線的一端(線端τ_1)位于螺旋外側(cè)，而另一端(線端Τ_2)須從螺旋內(nèi)側(cè)以貼齊片狀表面的方式拉出。此結(jié)構(gòu)至少有兩項(xiàng)缺點(diǎn):在機(jī)構(gòu)上，若線端乙2拉出的部分與感應(yīng)物位于同側(cè)時(shí)，線端Τ_2會在線圈與感應(yīng)物之間形成一條線寬的厚度，而影響線圈的感應(yīng)效果；若線端Τ_2拉出的部分與感應(yīng)物位于相反兩側(cè)時(shí)，則此線圈無法完全貼合磁導(dǎo)體。另一方面，由于繞制線圈的導(dǎo)線每一部分都會產(chǎn)生磁場，這些磁場會交互作用而發(fā)送能量，然而，線端Τ_2直接拉出的部分會形成多余的磁場，而影響線圈本身運(yùn)作的電磁場，造成感應(yīng)效率下降。
[0030]為解決上述問題，業(yè)界發(fā)展出一種α型繞線法。請參考圖2，圖2為一 α型線圈20的示意圖。如圖2所示，α型線圈20包括兩層彼此疊合的螺旋形結(jié)構(gòu)，導(dǎo)線從線端T_1進(jìn)入線圈并由外而內(nèi)繞行第一層，隨后在第一層內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)入第二層，再由內(nèi)而外繞行第二層，最后由第二層外側(cè)的線端T_2輸出。
[0031]在圖2中，α型線圈20疊合在一磁導(dǎo)體200上。一般來說，線圈制造商可在線圈不需進(jìn)行感應(yīng)的一側(cè)加上磁導(dǎo)體，以提升線圈的感應(yīng)效率。磁導(dǎo)體可產(chǎn)生磁傳導(dǎo)、磁反射及磁阻隔等效應(yīng)。其中，磁傳導(dǎo)可增加線圈的電感量，磁反射可將線圈發(fā)射的能量反射至欲進(jìn)行感應(yīng)的一側(cè)，磁阻隔可阻擋線圈發(fā)射的能量。因此，若磁導(dǎo)體疊合在線圈不需進(jìn)行感應(yīng)的一側(cè)時(shí)，可將線圈能量反射至感應(yīng)物以提升感應(yīng)效率，同時(shí)避免多余的能量穿透至后端而對后端電路造成不良影響。此外，當(dāng)磁導(dǎo)體疊合在線圈上時(shí)，也可傳導(dǎo)線圈運(yùn)作時(shí)產(chǎn)生的熱能，而產(chǎn)生散熱效果。
[0032]本發(fā)明對α型線圈進(jìn)行改良，使磁導(dǎo)體對線圈的包覆程度更高，以更有效地實(shí)現(xiàn)磁導(dǎo)體所帶來的優(yōu)點(diǎn)，即，更有效地提升電感量并加強(qiáng)散熱效果。
[0033]請參考圖3Α、3Β，圖3Α、3Β為本發(fā)明實(shí)施例一感應(yīng)線圈30的示意圖。以結(jié)構(gòu)分解而言，如圖3Α所示，感應(yīng)線圈30包括一上層線圈302、一下層線圈304、一夾層磁導(dǎo)體306及一底層磁導(dǎo)體308。在感應(yīng)線圈30中，一線端!1」位于上層線圈302的外側(cè)，而一線端Τ_2位于下層線圈304的外側(cè)，而上層線圈302的導(dǎo)線與下層線圈304的導(dǎo)線在線圈內(nèi)側(cè)相連，因此不存在如線圈10的一線端需從內(nèi)側(cè)拉出的問題。根據(jù)感應(yīng)線圈30的結(jié)構(gòu)，上層線圈302設(shè)置在感應(yīng)線圈30的上層，其上無任何阻隔，可用來發(fā)送能量。下層線圈304設(shè)置在感應(yīng)線圈30的下層，由夾層磁導(dǎo)體306及底層磁導(dǎo)體308對其進(jìn)行包覆。夾層磁導(dǎo)體306位于上層線圈302及下層線圈304之間，更明確來說，夾層磁導(dǎo)體306的一面與上層線圈3