[发明专利]用于三维无方向性的无线电力传送的方法和装置

说明书

技术领域

本公开涉及使用磁共振的无线电力传递系统。

背景技术

到电子设备的无线电力传递，也称为无线能量传递或无线充电，正在变为全球标准。与有线电力传递相比较，无线电力传递(WPT)的好处可以概述如下：

便利：用户将不需要随身携带多个有线充电器来对诸如膝上计算机、移动电话、平板计算机、笔记本等等之类的设备充电。而是，无线充电器可以位于诸如会议室、咖啡店桌子、航空站等候处、家中等等之类的区域，并且用户可以通过简单地将设备接近无线充电器放置来对他们的电子设备充电，而不用必须使用有线连接。WPT系统的标准化将允许从相同的无线充电器对可能具有不同实现和模式的多个设备充电，导致通用的充电标准。

实用性：在诸如会议室、咖啡店、航空站等候处等等之类的区域中可用的物理电源插座的数目是有限的，因而限制了得以使用它们的用户的数目。无线电力传递系统克服了这个问题，并且同时向多个用户提供快速和简单的充电。

透明度：无线电力可以穿透各种物体，诸如木材、塑料、纸和布，使得对于物理有线连接既不推荐也不可能的位置可以进行电力传递，所述位置诸如植入设备、水下、充电的同时移动等等。

绿色：无线电力传递符合国际电信联盟(International Telecommunication Union)——一个联合国部门——提出的通用充电解决方案(Universal Charging Solution，UCS)。实质上，UCS推荐对所有未来的手持机不论实现和模式如何都使用相同的充电器，从而使得在备用能量消耗中缩减50％，消除51,000吨多余的充电器，并且随之每年减少13.6百万吨温室气体排放(来源：国际电信联盟的网站)。

发明内容

提供一种装置。所述装置包括：发送谐振器，包括被配置为在近场区中生成(非辐射)磁场的至少两个环谐振器，所述至少两个环谐振器被布置为使得由每个环谐振器产生的磁场基本上与在所述区的给定部分或特定部分处的另一个生成的磁场正交。具体地说，所述至少两个环谐振器方向上基本彼此垂直。所述装置还包括：电力分配器，被配置为将信号利用加权系数分为供应给所述至少两个环谐振器的至少两个子信号。

提供另一装置。所述装置包括：接收机谐振器，包括在外部非辐射磁场存在的情况下能够谐振的至少两个环谐振器，所述至少两个环谐振器被布置为使得由每个接收到的磁场基本上与由另一个接收到的磁场正交。具体地说，所述至少两个环谐振器方向上基本彼此垂直。电力组合器被配置为组合从所述至少两个环谐振器接收到的子信号。

提供了一种方法。所述方法包括：通过偏移在所述两个环谐振器中的至少一个中的信号的相位来控制在近场区中的磁场的偏振，以使得相对于在近场区中生成的磁场的偏振来优化接收到的电力。所述方法还包括：组合从所述至少两个环谐振器生成的子信号。

附图说明

为了更全面地理解本公开及其优点，现在参考以下结合附图的描述，附图中同样的参考标记表示同样的部分：

图1a和图1b示出两个环之间的互感，作为Rx环绕其中心的旋转角φ的函数；

图2示出根据本公开的实施例的无线电力传递系统的框图；

图3示出根据本公开的实施例的在线性偏振模式下操作的发射机和接收机；

图4描绘线性偏振的磁场如何在直线上，但是取决于谐振器周围的空间中的位置以不同的方向随时间振荡；

图5示出根据本公开的实施例的在椭圆极化模式下操作的发射机和接收机；

图6描绘根据本公开的实施例，在椭圆极化模式下，由在空间中的固定位置，即r＝r₀处的场向量的尖端描绘轨迹的椭圆；

图7示出根据本公开的实施例的谐振器阵列；

图8示出根据本公开的实施例用于时间延迟激励的示范性相移电路；

图9示出根据本公开的实施例的使用发送与接收谐振器的无线传递系统；和

图10描绘根据本公开的实施例的、使用相移器和不使用相移器的谐振器的系统的互感M。

具体实施方式

下面讨论的图1到图10以及本专利文件中用于描述本公开的原理的各种实施例仅仅是例示的方式，而不应当以任何方式解释为限制本公开的范围。本领域技术人员将理解，本公开的原理可以以任意适当布置的无线电力传送系统实现。

电感和电容耦合技术