[发明专利]具有自闭合磁路的磁结构

说明书

一种结构，包括由多个第一金属块形成的第一金属迹线，所述多个第一金属块中的每个包括在第一上层中形成的上部、在第一下层中形成的下部以及在所述第一上层和所述第一下层之间形成的多个第一互连，其中所述多个第一金属块形成具有第一环形形状的第一磁通路径。本发明通过相较于现有绕组结构具有更好的磁通及磁通分布的绕组结构，提高了无线电力传输系统的性能。

本申请是申请号为201680062570.0的专利申请的分案申请。原申请的发明名称为《具有自闭合磁路的磁结构》，申请日为2016年10月26日。

技术领域

本发明涉及一种绕组结构，并且，在特定的实施例中，涉及一种无线电力传输系统的绕组结构。

背景技术

许多功率电感，包括那些用于功率转换器、EMI滤波器、无线电力传输(WPT)系统中的发射线圈和接收线圈中的，都需要在1MHz到几百MHz的高频范围内工作。为了获得更好的效率，这种电感器的绕组需要仔细设计。由于磁性材料的性能在较高频率下不佳，可能不得不使用空芯电感器。然而，空芯电感器的电感值通常很小。

现有空心电感器通常体积大且功耗高。而且，现有空心电感器可能会对附近元件造成严重的磁干扰。尤其是，使用现有空芯电感器时，空芯电感器和周边元件之间的相互作用可能产生严重的磁干扰问题，诸如磁干扰会扰乱周边元件的工作及会增加由于相邻金属元件、金属迹线等类似物内的感应涡流造成的能量损失。

图1示出了现有空芯电感器或线圈的各种不同的实施方式。图1的(A)示出了一包括单匝线圈且位于一印刷电路板(PCB)上的空芯电感器。所述单匝线圈可以由一导线或一PCB的迹线形成。众所周知，电流流过空芯电感器的单匝线圈可以产生磁场。

图1的(B)和(C)示出了一具多匝线圈的空心电感器。所述多匝线圈由导线或PCB迹线形成。如图1的(B)和图1的(C)所示，每匝线圈是形成于PCB的一层或多层中的环形或螺旋形。这些环形或螺旋形的线圈可以由金属迹线或金属块形成。此外，如有必要，可以使用过孔或其他合适的连接元件来连接位于PCB不同层中的金属迹线。

图1所示的电感器结构可以提供所需的电感值。然而，由电感器结构产生的磁场的很大一部分可能会位于绕组区域之外。图2示出了图1所示的电感器的磁通分布。如图2所示，磁通的很大一部分位于图1的(A)所示的电感器结构的周围区域，特别是在线圈上方或下方的空间。由于图1所示的绕组结构不是自闭合的，因此所述电感器产生的磁通会位于所述电感器的外部。电感器外部的磁场会对附近的金属或其他元件造成磁干扰，从而产生不必要的能量损失。

因此，有必要提供一种减少空心磁性件对周边元件(如金属元件)的影响的电感器或线圈结构，尤其是线圈上方或下方的空间。这种减少对周边元件的影响的空心电感器也可以应用于无线电力传输系统中的发射线圈和接收线圈，其中磁场应尽可能地被约束在一通电区域。

发明内容

本发明优选实施例提供了一种具有更好磁耦合的绕组结构，能够解决或克服上述或其他问题并基本达成技术效果。

根据一个实施例，一种结构包括由多个第一金属块形成的第一金属迹线，所述多个第一金属块中的每个包括在第一上层中形成的上部、在第一下层中形成的下部以及在所述第一上层和所述第一下层之间形成的多个第一互连，其中所述多个第一金属块形成具有第一环形形状的第一磁通路径。

根据另一个实施例，一种系统包括：发射线圈，所述发射线圈具有第一绕组结构，所述第一绕组结构包括由多个第一金属块形成的第一金属迹线，其中每个第一金属块包括在第一上层中形成的上部、在第一下层中形成的下部以及在所述第一上层和所述第一下层之间形成的多个第一互连；接收线圈，所述接收线圈具有与所述发射线圈类似的绕组结构，其中所述接收线圈被配置为与所述发射线圈磁耦合；和有开口的金属板，放在所述发射线圈和所述接收线圈之间。