[发明专利]用于功率传递系统的介电材料

说明书

技术领域

本发明一般涉及功率传递系统，并且具体来说，涉及基于谐振的无接触功率传递系统。

背景技术

在需要瞬时或持续能量传递但是互连导线不方便的某些应用中，无接触功率传递是期望的。一种无接触功率传递方法是电磁感应方法，该电磁感应方法基于生成主导磁场的初级变压器线圈以及生成对应电压的、位于主变压器线圈附近的次级变压器线圈的原理来工作。次级变压器线圈接收的磁场作为两个线圈之间距离的平方的函数而降低，并且因此初级线圈与次级线圈之间的耦合对于大于数毫米的距离是弱的。

无接触功率传递的另一个方法尝试通过谐振感应耦合来增加感应功率传递的效率。传送器和接收器元件以相同频率谐振，并在谐振频率处出现最大感应。但是，此类谐振感应对于负载和间距变化敏感。

需要有效率的无接触功率传递系统，其可以利用由长于目前可接受的距离分离的线圈来操作，并且当经受未对齐或负载变化时是有效率的。而且，需要一种调整和有效率的材料，其具有高介电特性和低介电损耗因子，以及具有能够以成本效率方式制造并在要求频率范围的功率传递系统中使用的鲁棒设计。

发明内容

简言之，在一个实施例中，提供一种功率传递系统。该功率传递系统包括场聚焦元件，场聚焦元件包括介电材料。该介电材料包括陶瓷材料和聚合物材料。该陶瓷材料包括含钛的氧化物以及该聚合物材料包括树脂。

在一个实施例中，提供一种功率传递系统。该功率传递系统包括耦合到电源的第一线圈和耦合到负载的第二线圈；以及场聚焦元件，该场聚焦元件包括介电材料且设在第一线圈与第二线圈之间。该介电材料包括陶瓷材料和聚合物材料。该陶瓷材料包括含钛的氧化物以及该聚合物材料包括树脂。

在另一个实施例中，提供一种功率传递系统。该功率传递系统包括耦合到电源的第一线圈和耦合到负载的第二线圈；以及包括谐振器的场聚焦元件。该谐振器包括多个层，这些层包含介电层和金属层。该谐振器以瑞士卷(swiss roll)的形式配置，其中相邻介电层由金属层分离，并且介电层包括介电材料。该介电材料包括陶瓷材料和聚合物材料。该陶瓷材料包括含钛的氧化物以及该聚合物材料包括树脂。

在另一个实施例中，提出一种形成功率传递系统的方法。该方法包括形成谐振器。形成谐振器包括如下步骤：部署金属层，混合陶瓷材料和聚合物材料以形成介电材料，在金属层上方沉积介电材料以形成介电层，形成金属层和介电层的瑞士卷结构，以及固化该瑞士卷结构以形成单块瑞士卷结构。

附图说明

当参考附图阅读下文详细描述时，将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点，在所有附图中，相似的符号表示相似部件，其中：

图1图示根据本发明实施例的示范无接触功率传递系统；

图2图示根据本发明多种实施例的场聚焦元件的多个示范结构；

图3图示根据本发明实施例的嵌入材料的多个示范结构；以及

图4图示根据本发明实施例的瑞士卷结构的示例。

具体实施方式

本发明的实施例包括功率传递系统和可以用于功率传递系统的介电材料。

在下文说明书和所附权利要求中，除非上下文明确地另行指出，否则单数形式“一”和“所述”包括多个引用项。

无接触功率传递系统通常由初级线圈与次级线圈之间的短距离功率传递来表征。例如，感应功率传递系统的一个实施例使用初级线圈和次级线圈以在电流隔离的两个电路之间传递功率。当耦合到电源时，在初级线圈周围建立磁场。从初级线圈传递到次级线圈的功率的量与链接次级线圈的主磁场的水平成比例。电变压器使用高磁导率磁芯来链接初级线圈与次级线圈之间的磁场，并由此达到大约至少98%左右的效率。但是，当此类系统配置用于无接触功率传递时，两个线圈之间的气隙会降低磁场耦合。此类降低的耦合影响无接触功率传递系统的效率。

本文公开的某些实施例提供了一种鲁棒的无接触功率传递系统，其具有对负载变化降低的灵敏度，在线圈未对齐期间有效地进行功率传递，以及增强功率传递效率的场聚焦结构。