[发明专利]基于MEMS微加工平面线圈的无线充电装置及其制备方法

说明书

本发明提供一种基于MEMS微加工平面线圈的无线充电装置及其制备方法，包括基座底盒、基座顶盒、接收线圈和发射线圈，其中：发射线圈安装于基座底盒内并与基底底盒内的整流电路、检测电路、控制电路和驱动电路连接；接收线圈安装于基座顶盒内并与基座顶盒内的整流电路、变换器连接；接收线圈和发射线圈均为空心平面线圈，且接收线圈在发射线圈内部；发射线圈和接收线圈采用MEMS微加工技术制备；本发明采用内插式结构，能准确定位，有效提高无线充电效率，降低损耗，减少辐射区域，同时可以防水，抵抗外界机械碰撞，使充电更加安全可靠。

技术领域

本发明涉及一种基于MEMS微加工技术的小功率无线充电装置，尤其涉及可固定定位的内置式无线充电装置及其制备方法。

背景技术

随着科技的迅速发展，推动了数码产品的突飞猛进，而且越来越多的电子设备向着小型化、便携式发展，像运动手环、电动牙刷等。这些产品内置大量的电子系统，并具有相关的供电装置。对于便携式产品来说，尽管采用了低功耗设计方式，但智能系统的功能越复杂，维持这些功能的基础耗电也越大；对于可穿戴智能电子产品来说，由于其本身体积小巧，电池供电一般只能维持几天或更短，如Apple Watch也就能维持18个小时。另外，大部分电子产品的充电器不具备统一性，每一个电子产品都有与之匹配的充电器，不仅浪费大量的资源，增加产品的使用成本，而且还不利于环保。有线充电绕线繁琐，且在高温、高压、潮湿等特殊环境下充电极不安全。因此，具有统一标准的无线充电技术越来越受到人们的关注。

非接触充电式的出现代替了传统的传导充电方法在适应性、安全性与自主充电方面的缺点和不足。但是该技术也有缺点，能量是通过线圈间的交变磁场进行传递，能量会随耦合线圈距离的变化而变化。目前的研究应用大多集中在电车充电、手机充电，充电装置比较笨重、体积大，不便于携带。

针对可穿戴设备无线充电，实用新型专利CN103633706A，公布一种无线充电式电子手环及其无线充电方法，所述电子手环采用无线充电技术设计，具有很好的水密特性，提高了充电环境的适应性。但这种充电方式只针对电子手环，不具有普适性。

发明内容

本发明针对上述无线充电技术存在的问题，提出一种基于MEMS微加工技术的小功率无线充电装置及其制备方法。本发明通过MEMS微加工工艺制备体积小的发射线圈及接收线圈，并设计一种耦合方式，实现可穿戴设备等小功率电子产品的无线充电，并提高充电效率。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

根据本发明的一个方面，提供一种基于MEMS微加工平面线圈的无线充电装置，所述装置包括发射模块与接收模块，其中：

所述的发射模块，包括基座底盒以及安装于基座底盒内部的发射线圈、第一整流电路、控制电路、检测电路和驱动电路；发射线圈与驱动电路、控制电路、检测电路和第一整流电路连接，第一整流电路与外部电源相连；

所述的接收模块，包括基座顶盒以及安装于基座顶盒内部的接收线圈、第二整流电路和变换器；接收线圈与第二整流电路、变换器连接，变换器与外部电子设备通过线路相连；

所述的发射线圈和接收线圈均采用MEMS微加工技术制备，且均为空心平面线圈；所述的发射线圈和接收线圈通过塑料封装成内插结构，封装好后的基座顶部的接收线圈能插入基座底部的发射线圈中，以实现发射线圈与接收线圈的完美定位。

优选地，所述的接收线圈置于发射线圈耦合中心，以提高无线充电效率、降低损耗、减少辐射区域。

优选地，所述的发射线圈和接收线圈分别有一面采用电镀工艺制备铁镍合金薄膜，发射线圈和接收线圈相对的一面无铁镍合金薄膜，从而构成三明治结构，铁镍合金薄膜做磁屏蔽作用。

更优选地，所述的铁镍合金薄膜为图形化的间断条状或矩形阵列结构，以在不影响屏蔽效果的前提下降低工作过程中磁薄膜造成的涡流损耗，提高充电效率。