1.本发明涉及一种具有较大通风口的磁吸式无线充电器，尤其是无线充电器的
磁铁与
线圈模组的设计方式。
背景技术：
2.随着美国苹果公司发布magsafe类型无线充电系统的手机、无线充电器、无线充电移动电源，移动电子领域就朝着magsafe类型的充电策略前进。
3.因此出现了多种应用于交通设备尤其是民用汽车内部的magsafe类无线充电器，通过磁铁吸附的方式将手机吸附、悬挂并进行无线充电。
4.但是这类产品因为采用了嵌套在类环形磁铁内环的传统的圆饼型发射线圈模组，并且为了外观的美观而采用了厚度较高的表面外壳，因此导致了两个问题：
5.1，圆饼型发射线圈模组遮盖了手机内无线充电接收线圈模组，而导致手机内无线充电线圈在充电时产生的较高热量被遮蔽而难以向空气耗散，造成手机内部温度明显升高，从而触发了手机对于手机内锂电池的限温充电机制，从而大幅度降低充电速度。
6.2，较厚的表面外壳大幅度降低类环形磁铁吸附手机的磁吸力，因此在较为颠簸的路面上就存在较高比例的手机因振动而脱离无线充电器并掉落的事故。
7.因此需要发明一种新型车内使用的无线充电器，同时解决上述两个问题。
技术实现要素：
8.本发明通过采用完全暴露在外的完整环形磁铁组件，实现了最大程度提高磁吸力的目的；然后采用宽度很窄的类长条形无线充电发射用线圈模组嵌套在磁铁组件内环，实现线圈模组长边的两侧与磁铁组件之间具有较大的通风孔，让手机内无线充电接收线圈模组产生的热量可以快速传递到空气中实现降温而让手机保持高速快充。
9.具体技术路线是本发明
所述无线充电器具有第一
壳体，固定在所述第一壳体上的磁铁组件和线圈模组，以及还有与所述线圈模组电连接的电能转换电路模块；所述第一壳体上设计有至少一个通风口，所述通风口设置在所述磁铁组件与所述线圈模组之间；所述线圈模组包括螺旋线圈和第一软磁材料，所述第一软磁材料设置在所述螺旋线圈远离无线充电方向的一侧；所述螺旋线圈在所述螺旋线圈的径向平面上投影的第一外轮廓具有＞1.4的长宽比，且所述螺旋线圈的中心孔在所述螺旋线圈的径向平面上投影的第一内轮廓具有＞2的长宽比；所述磁铁组件具有单块环形磁铁单环或者采用环形分布的多块磁铁单元组合，所述磁铁组件设置在所述螺旋线圈的短边的外侧，且所述磁铁组件在所述螺旋线圈的径向平面上的投影环绕着所述螺旋线圈在所述螺旋线圈的径向平面上的投影且无交叠；所述螺旋线圈的在所述螺旋线圈的径向平面上的投影的外轮廓的长边与所述长边径向外侧方向上所述磁铁组件在所述螺旋线圈的径向平面上的投影的内轮廓之间的内切圆的直径大于6mm；所述磁铁组件朝向无线充电方向的一侧具有两个异性磁极a和b，所述磁极a相比所述磁极b更加靠近所述螺旋线圈轴心，所述磁极a与所述磁极b的分界线上任一点到
所述螺旋线圈轴心的距离范围是23~27mm；所述电能转换电路模块具有为所述线圈模组提供无线充电所需交流电的能力。
10.更具体地描述是所述第一外轮廓的短边包括与长边相接的半径为r小弧形和两个所述小弧形之间半径为r的大弧形，所述第一外轮廓长为l和宽为w、所述第一内轮廓的长为a和宽为b、长边的线圈径向厚度为x=(l-a)/2和短边的线圈径向厚度y=(w-b)/2，且（π*r+arcsin ((w-2*r)/l)*l）/(a+b)的范围是0.9~1.2，所述π是圆周率的数值，同时所述螺旋线圈还具有轴向上厚度t；所述第一软磁材料在所述螺旋线圈的径向平面上的投影的第二外轮廓的长d的范围是(l+1)~60mm、宽e的范围是w~(w+1)mm。
11.根据实际研发，发明人发现l=40-42mm、w=24-26mm、a=22-24mm、b=8-10mm且线圈匝数在10~15之间是最优的设计。
12.为了再进一步提高本发明无线充电器的线圈模组覆盖范围内手机无线充电接收线圈模组的散热性能，所述螺旋线圈朝向无线充电方向的一侧面所在平面与所述磁铁组件朝向无线充电方向一侧面所在的平面之间的距离d1的范围是0~3 mm，从而实现了所述螺旋线圈与手机无线充电接收线圈模组外侧的外壳表面之间存在一个空气可以自由流动的区域，因此散热效果更好。
13.由于磁铁组件具有较高的脆性，因此所述第一壳体内还设置有一缓冲装置，所述缓冲装置设置在所述磁铁组件的径向外侧或者径向内侧或者径向内外两侧；所述缓冲装置在朝向无线充电方向的一侧面所在平面比所述磁铁组件朝向无线充电方向一侧面所在的平面更加远离第一软磁材料。当手机等设备因磁吸力而快速撞上磁铁组件时，所述缓冲装置能吸收动能避免磁铁组件损坏。而且所述缓冲装置一般具有很强的摩擦系数，可以大幅度提高手机等设备与磁铁组件之间侧向滑动的摩擦力。
14.由于车内的乘客有需要一边充电一边使用手机的需求，因此本发明所述无线充电器还具有第二壳体，所述第一壳体与所述第二壳体通过结合部实现临时固定。具体实现方式有两种：
15.1.所述结合部为磁吸型结合部；所述第二壳体上设置有位置与所述磁铁组件匹配的第三软磁材料，在所述第一壳体以合适方式靠近所述第二壳体时，所述磁铁组件通过磁吸力吸附所述第三软磁材料并完成临时固定。
16.2.所述结合部具有弹簧卡槽结构；所述第二壳体具有可按压活动的弹簧卡槽，所述第一壳体具有匹配的机械结构，所述第一壳体以合适的方式插入所述弹簧卡槽后，所述弹簧卡槽自动卡紧所述第一壳体的机械结构完成固定，当用户通过按压所述弹簧卡槽的弹簧后，所述弹簧卡槽释放所述第一壳体的机械结构实现所述第一壳体与所述第二壳体分离。
17.为了降低充电区域的温度，本发明所述无线充电器采用emc型分离式架构，具有稳定电势涡流阻尼器和高频低阻功率电缆，所述稳定电势涡流阻尼器为相对磁导率＜10的连续导体，并且与所述电能转换电路模块上一稳定电平vee通过高频低阻导体，或者高频低阻电路，或者高频低阻导体与电路实现电连接；所述稳定电势涡流阻尼器设置在所述螺旋线圈的任意侧面，或者设置在所述第一软磁材料远离所述螺旋线圈的一面，或者所述两种设置方式的组合；所述高频低阻功率电缆用于电连接所述电能转换电路模块的第一交流电传输端与所述螺旋线圈的引线，以及所述高频低阻功率电缆内一导体电连接所述稳定电势涡
流阻尼器和所述电能转换电路模块上一稳定电平vee。
18.通过上述技术路线，可以达到的有益效果是：
19.1.磁吸力明显增强，大幅度降低手机与无线充电器分离而脱落的风险。
20.2.手机的散热面积大幅度增加，空气对流散热效果明显提升，手机保持低温高速充电。
21.3.通过emc型分离式架构再进一步降低充电区域的温升，非常有利于一边充电一边使用手机的需求。
附图说明
22.图1是本发明的第一实施例。
23.图2是本发明的第二实施例。
24.图3是本发明的第三实施例。
25.图4是本发明的第四实施例。
26.图5是本发明的第五实施例。
27.图6是本发明的第六实施例。
28.图7是图1的沿ss线的剖面图。
29.图8是图2的沿ss线的剖面图。
30.图9是图3的沿ss线的剖面图。
31.图10是图4的沿ss线的剖面图。
32.图11是图5的沿tt线的剖面图。
33.图12是图6的沿tt线的剖面图。
34.图13是本发明的线圈模组的第一实施例。
35.图14是本发明的线圈的第一实施例。
36.图15是本发明的第一软磁材料的第一实施例。
具体实施方式
37.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，并不限定本发明的应用范围，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图将本发明应用于其他类似场景；如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词语并非特指单数，也可以包括复数。一般来说，术语“包括”或“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。
38.在图1和图7中，线圈模组1具有螺旋线圈11和第一软磁材料12，固定在磁铁组件2的内环范围内，并与磁铁组件2共同固定在第一壳体3内。螺旋线圈11的两个长边与磁铁组件2之间的有两个开窗101，开窗101的内切圆102的直径＞6mm。螺旋线圈11的引线电连接到电能转换电路模块6上。磁铁组件2的磁铁单元21包括磁铁单体211和第二软磁材料212，以
及磁铁单元21上磁极a与磁极b的分割线上任一点到螺旋线圈11轴心的距离d在23~27mm之间。并且在ss剖面视图上，螺旋线圈11朝向无线充电方向一侧的侧面与磁铁单体211朝向无线充电方向一侧的侧面基本处于同一平面内，且图7中箭头虚线是用于示意空气流动的方向。
39.基于图1中实施例进行优化，在图2和图8中，螺旋线圈11朝向无线充电方向的一侧面所在平面与磁铁单体211朝向无线充电方向一侧面所在的平面之间的距离d1的范围是0~3 mm。从而形成空气可以流动的区域。图8中箭头虚线是用于示意空气流动的方向。
40.基于图2中实施例进行优化，在图3和图9中，磁铁组件2的外侧设置了缓冲装置4，缓冲装置4在朝向无线充电方向的一侧面所在平面比磁铁组件2朝向无线充电方向一侧面所在的平面更加远离第一软磁材料21。
41.基于图3中实施例进行优化，在图4和图10中，加入了稳定电势涡流阻尼器5和高频低阻功率电缆6，稳定电势涡流阻尼器5设置在第一软磁材料21的一侧，并通过高频低阻功率电缆7内的导体与电能转换电路模块6上一稳定电平vee电连接。
42.基于图4中实施例进行优化，在图5和图11中，磁铁组件2背向无线充电方向的一侧有至少两个区域没有第二软磁材料212，因此当第一壳体3靠近第二壳体8时，没有第二软磁材料212范围的磁铁单体211就可以通过磁力吸附在第二壳体8的第三软磁材料812上实现临时固定。
43.基于图4中实施例进行优化，在图6和图12中，第一壳体3上设计有特殊的机械结构31，第二壳体8上设计有匹配的弹簧卡槽82结构，通过弹簧卡槽82卡住机械结构31实现第一壳体3与第二壳体8的临时固定。
44.图13中，是螺旋线圈11和第一软磁材料12组合完成的形态。图14中，螺旋线圈11的尺寸满足（π*r+arcsin ((w-2*r)/l)*l）/(a+b)的范围是0.9~1.2，所述π是圆周率的数值，同时d的范围是(l+1)~60mm。图15中，第一软磁材料12的宽度e的范围是w~(w+1)mm。
技术特征：
1.一种无线充电器，其特征是，具有第一壳体，固定在所述第一壳体上的磁铁组件和线圈模组，以及还有与所述线圈模组电连接的电能转换电路模块；所述第一壳体上设计有至少一个通风口，所述通风口设置在所述磁铁组件与所述线圈模组之间；所述线圈模组包括螺旋线圈和第一软磁材料，所述第一软磁材料设置在所述螺旋线圈远离无线充电方向的一侧；所述螺旋线圈在所述螺旋线圈的径向平面上投影的第一外轮廓具有＞1.4的长宽比，且所述螺旋线圈的中心孔在所述螺旋线圈的径向平面上投影的第一内轮廓具有＞2的长宽比；所述磁铁组件具有单块环形磁铁单环或者采用环形分布的多块磁铁单元组合，所述磁铁组件设置在所述螺旋线圈的短边的外侧，且所述磁铁组件在所述螺旋线圈的径向平面上的投影环绕着所述螺旋线圈在所述螺旋线圈的径向平面上的投影且无交叠；所述螺旋线圈的在所述螺旋线圈的径向平面上的投影的外轮廓的长边与所述长边径向外侧方向上所述磁铁组件在所述螺旋线圈的径向平面上的投影的内轮廓之间的内切圆的直径大于6mm；所述磁铁组件朝向无线充电方向的一侧具有两个异性磁极a和b，所述磁极a相比所述磁极b更加靠近所述螺旋线圈轴心，所述磁极a与所述磁极b的分界线上任一点到所述螺旋线圈轴心的距离范围是23~27mm；所述电能转换电路模块具有为所述线圈模组提供无线充电所需交流电的能力。2.如权利要求1所述一种无线充电器，其特征是，所述第一外轮廓的短边包括与长边相接的半径为r小弧形和两个所述小弧形之间半径为r的大弧形，所述第一外轮廓长为l和宽为w、所述第一内轮廓的长为a和宽为b、长边的线圈径向厚度为x=(l-a)/2和短边的线圈径向厚度y=(w-b)/2，且（π*r+arcsin ((w-2*r)/l)*l）/(a+b)的范围是0.9~1.2，所述π是圆周率的数值，同时所述螺旋线圈还具有轴向上厚度t；所述第一软磁材料在所述螺旋线圈的径向平面上的投影的第二外轮廓的长d的范围是(l+1)~60mm、宽e的范围是w~(w+1)mm。3.如权利要求1所述一种无线充电器，其特征是，所述螺旋线圈朝向无线充电方向的一侧面所在平面与所述磁铁组件朝向无线充电方向一侧面所在的平面之间的距离d1的范围是0~3 mm。4.如权利要求1所述一种无线充电器，其特征是，所述磁铁组件朝向无线充电方向的一侧面暴露在所述第一壳体外。5.如权利要求4所述一种无线充电器，其特征是，所述第一壳体内还设置有一缓冲装置，所述缓冲装置设置在所述磁铁组件的径向外侧或者径向内侧或者径向内外两侧；所述缓冲装置在朝向无线充电方向的一侧面所在平面比所述磁铁组件朝向无线充电方向一侧面所在的平面更加远离第一软磁材料。6.如权利要求1所述一种无线充电器，其特征是，还具有第二壳体，所述第一壳体与所述第二壳体通过结合部实现临时固定。7.如权利要求6所述一种无线充电器，其特征是，所述结合部为磁吸型结合部；所述第二壳体上设置有位置与所述磁铁组件匹配的第三软磁材料，在所述第一壳体以
合适方式靠近所述第二壳体时，所述磁铁组件通过磁吸力吸附所述第三软磁材料并完成临时固定。8.如权利要求6所述一种无线充电器，其特征是，所述结合部具有弹簧卡槽结构；所述第二壳体具有可按压活动的弹簧卡槽，所述第一壳体具有匹配的机械结构，所述第一壳体以合适的方式插入所述弹簧卡槽后，所述弹簧卡槽自动卡紧所述第一壳体的机械结构完成固定，当用户通过按压所述弹簧卡槽的弹簧后，所述弹簧卡槽释放所述第一壳体的机械结构实现所述第一壳体与所述第二壳体分离。9.如权利要求1所述一种无线充电器，其特征是，具有稳定电势涡流阻尼器和高频低阻功率电缆，所述稳定电势涡流阻尼器为相对磁导率＜10的连续导体，并且与所述电能转换电路模块上一稳定电平vee通过高频低阻导体，或者高频低阻电路，或者高频低阻导体与电路实现电连接；所述稳定电势涡流阻尼器设置在所述螺旋线圈的任意侧面，或者设置在所述第一软磁材料远离所述螺旋线圈的一面，或者所述两种设置方式的组合；所述高频低阻功率电缆用于电连接所述电能转换电路模块的第一交流电传输端与所述螺旋线圈的引线，以及所述高频低阻功率电缆内一导体电连接所述稳定电势涡流阻尼器和所述电能转换电路模块上一稳定电平vee。
技术总结
一种无线充电器，其特征是，具有第一壳体，固定在所述第一壳体上的磁铁组件和线圈模组，以及还有与所述线圈模组电连接的电能转换电路模块；所述第一壳体上设计有至少一个通风口，所述通风口设置在所述磁铁组件与所述线圈模组之间。模组之间。模组之间。
技术研发人员：
邢益涛
受保护的技术使用者：
邢益涛
技术研发日：
2022.02.18
技术公布日：
2022/11/17
