[發明專利]一種具有電磁屏蔽效能的無線電能傳輸裝置

在審

• 申請號: 201710853100.2
• 申請日: 2017-09-20
• 公開（公告）號: CN107492440A
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 林先其;李立江;黃登祥
• 申請（專利權）人: 成都瑞德星無線技術有限公司
• 主分類號: H01F27/28
• 分類號: H01F27/28;H01F27/36;H01F27/40;H01F38/14;H02J50/12;H02J50/70
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙)51220
• 代理人: 譚新民

技術領域

本發明屬于無線能量傳輸技術領域，特別是涉及一種具有電磁屏蔽效能的無線電能傳輸裝置。

背景技術

無線能量傳輸技術是當前最活躍的研究方向之一，由于其方便可靠，安全高效的特點，在小型電子設備、電動交通工具、植入性醫療、智能家居等方面具有非常廣闊的應用前景和發展空間。無線能量傳輸裝置包括發射線圈和接收線圈，其工作原理是：發射線圈將高頻電信號轉化為磁場能量并在一定空間內均勻分布，接收線圈在此空間范圍內感應耦合到磁場能量將產生高頻感應電動勢，后端通過整流穩壓器為負載設備提供電能，進而完成無線電能傳輸。

傳統的無線能量傳輸裝置在靠近金屬之后，由于收發線圈周圍的強磁場作用，金屬體將會產生感應渦流，渦流不僅會在金屬體內產生熱效應損耗能量，如果是金屬外殼的用電設備還可能影響其正常工作，另外渦流還會在空間產生反向磁場，將會與收發線圈的磁場產生抵消效果，進一步地削弱收發線圈之間的耦合系數，傳輸距離和傳輸效率。

為了使無線能量傳輸裝置很好地適用于任何金屬場合，同時增大發射線圈和接收線圈之間的耦合系數，可以在發射線圈和接收線圈后面加上高磁導率的鐵氧體磁片，它相對于高頻磁場呈現低阻抗的特點，可以有效地給磁場提供回路，導引磁場的傳播路徑，使磁場沿著鐵氧體磁片在收發線圈之間的空間內匯聚，增大了耦合系數。這樣通過鐵氧體磁片后泄露的磁場將大大減小，由于金屬在交變磁場中將產生渦流效應，在鐵氧體后放置一塊金屬屏蔽片，泄露的磁場將產生渦流，并在空間激勵起反向磁場，與泄露磁場相抵消，能進一步地屏蔽掉未經鐵氧體導引的部分剩余磁場，可以很好的保證電子設備不受線圈泄露磁場的影響。為了實現上述目的寧波微鵝電子科技有限公司公開了一種電磁屏蔽結構及具有電磁屏蔽結構的電能傳輸裝置(寧波微鵝電子科技有限公司，電磁屏蔽結構及具有電磁屏蔽結構的電能傳輸裝置，中國發明專利，申請號201510382163.5，申請日期2015.07.02)通過設置適當的磁片層和銅片層，并將磁片彎折成特定結構把金屬屏蔽層盡可能多的包裹起來實現電磁屏蔽效果。但是他們在裝置的傳輸效率和屏蔽效果之間難以二者同時兼顧，他們的屏蔽裝置表現出傳輸效率低的缺點，同時由于磁片層與銅片層外形結構的堆疊和包裹的特性導致該電磁屏蔽裝置體積較大，加工復雜等缺點。

發明內容

本發明的目的是在于克服上述技術存在的不足，在無線供電時，隔離高頻磁場對用電設備的影響，有效增加收發線圈之間的耦合系數，并且在做到屏蔽效果的同時能保證無線電能傳輸裝置依然擁有極高的傳輸效率，提供一種具有電磁屏蔽效能的無線電能傳輸裝置，保證其在任何使用場合下實現高效的能量傳輸，對周圍設備不產生影響，同時實現其結構的集成化、輕量化、平面化和低成本化。

本發明的目的及解決其技術問題是采用如下技術方案：一種具有電磁屏蔽效能的無線電能傳輸裝置，包括第一電路板，第二電路板，收發端磁屏蔽板，金屬屏蔽板；收發電路板，磁屏蔽板，金屬屏蔽板從上至下依次層疊并通過絕緣膠粘接在一起。

進一步的，所述第一電路板由印制在第一介質基片上表面激勵線圈，金屬連接線和印制在第一介質基板下表面呈平面螺旋結構的輻射線圈以及貫穿介質基板的兩個金屬化通孔組成，并配合焊接在上表面的相應位置上的兩個匹配電容和一個諧振電容構成完整收發電路，所述的第二電路板由上下均無任何電路結構的純介質基板構成，其根據收發線圈之間磁強的不同而厚度取值不同。

進一步的，所述的第一電路板與第二電路板的外邊框長寬一致，厚度各異；磁屏蔽板其外邊框長寬大于第一電路板與第二電路板外邊框長寬的1.2倍，其厚度取值為0.1mm到1mm，相對磁導率值位于100到300之間；所述的金屬屏蔽板其外邊框長寬大于第一電路板與第二電路板外邊框長寬，但是小于磁屏蔽板的外邊框長寬。

綜上所述，本發明的一種具有電磁屏蔽效能的無線電能傳輸裝置，在常規的收發線圈之后依次加純介質基板，磁屏蔽板，金屬屏蔽板，一定厚度的純介質基板可以將磁場縱向拉伸，通過選取高磁導率，低損耗的磁屏蔽材料，可以有效地為高頻磁場提供一條低阻抗通路，導引磁場的傳播路徑，使收發線圈之間的磁場更加匯聚，有效地增加了耦合系數，金屬屏蔽板由于受到泄露磁場的作用產生渦流效應并產生反向磁場，進一步地抵消泄露磁場，保證該裝置后的用電設備的正常使用。

本發明與現有技術相比，具有以下優點和有益效果：