[发明专利]无线电场电力传输系统、其发射器与接收器以及无线传送电力的方法

说明书

技术领域

本申请总体上涉及无线电力传输，并且具体地，涉及无线电场电力传输系统、其发射器和接收器以及无线地传送电力的方法。

背景技术

已知各种辐射或远场以及非辐射或近场、能量或电力传送技术。例如，使用诸如在无线电和蜂窝通信系统和家庭计算机网络中使用的那些低方向性天线的辐射无线信息传送可以被认为是无线能量传送。如将理解的，这种类型的辐射能量传送是低效的，因为仅拾取了供应的或辐射的电力的小部分，即在接收器的方向上并且与接收器重叠的部分。绝大多数的电力在其它方向辐射，并在自由空间中丢失。这种低效的能量传送对于数据传输可以是可接受的，但是当试图传送有用量的电能以用于做功，例如为电气或电子设备供电或充电时，这是不实用的。一种改进一些辐射能量传送方案的传送效率的方式是使用定向天线来限制并优先地朝向接收器引导辐射能量束。然而，这些定向辐射方案通常需要在发射器和接收器之间的不间断视线，以及在移动发射器和/或接收器的情况下的潜在复杂的跟踪和操纵机制。此外，当发送适度到高电力能量束时，这种定向辐射方案可能对与辐射能量束交叉或相交的物体或人造成危险。

已知的非辐射或近场无线电力传输系统，经常被称为感应或传统感应，不(有意地)辐射电力，而是使用通过初级线圈的交流电流，以生成在近旁接收或次级线圈中感应电流的交变磁近场。这种性质的感应方案已经证明了能够发射适度到大量的电力，但是仅在非常短的距离上，并且在初级线圈和次级线圈之间具有非常小的偏移公差。电变压器和接近充电器是利用这种已知的短程近场能量传送方案的设备的示例。

PCT申请公开号WO 2009/089146公开了一种包括发射器和接收器的无线电力传输系统。发射器包括射频能量生成器、第一发射板和第二发射板。第一发射板可操作地耦合到射频能量生成器。第二发射板可操作地耦合到地。接收器包括整流器、第一接收板和第二接收板。第一接收板可操作地耦合到整流器。第一接收板被配置为电容性地耦合到第一发射板，并且第二接收板被配置为电容性地耦合到第二发射板。第二接收板可操作地耦合到地。

美国专利申请公开号20110198939公开了一种发射器，其包括大体上二维高Q谐振器结构，其包括平面线圈以及可操作地连接到谐振器结构的阻抗匹配结构。发射器被配置为无线地向另一个高Q谐振器发射电力。

美国专利申请公开号20090206675公开了用于通过在慢速变化的状态下使用围绕任何一组带电导体的库仑场而从远处传输电能和/或信息的设备。设备由位于间隔很短的距离的能量产生和消耗设备组成，并且既不使用电磁波的传播也不使用感应，并且不能简化为电容器的简单布置。设备以振荡的不对称电偶极子之间的相互作用的形式建模，其由放置在两个电极之间的高频高压生成器或高频高压负载组成。偶极子对彼此施加相互影响。设备适用于为工业和家用电气设备供电，特别适用于为在环境中移动的低功率设备供电以及信息的短距离无辐射传输。

虽然无线电力传输技术是已知的，但是需要改进。因此，目的是提供一种新颖的无线电场电力传输系统、其发射器和接收器以及无线地发射电力的方法。

发明内容

因此，在一个方面，提供一种无线电场电力传输系统，包括：发射器，其包括发射谐振器和发射电容性平衡-不平衡变换器(balun)；以及至少一个接收器，其包括接收谐振器和接收电容性平衡-不平衡变换器，其中，经由电场耦合：发射电容性平衡-不平衡变换器被配置为向发射谐振器传送电力，作为响应，发射谐振器被配置为向接收谐振器传送电力，并且接收电容性平衡-不平衡变换器被配置为从接收谐振器提取电力。

根据另一方面，提供一种无线地传送电力的方法，方法包括：经由电场耦合从源经由发射电容性平衡-不平衡变换器向发射谐振器传递电力；作为响应，经由电场耦合从发射谐振器向接收谐振器传送电力；以及经由电场耦合经由接收电容性平衡-不平衡变换器从接收谐振器提取电力。

根据另一方面，提供一种用于无线地传送电力的发射器，发射器包括：电容性平衡-不平衡变换器，其被配置为接收交变信号且作为响应而生成电场；以及发射谐振器，其响应于由电容性平衡-不平衡变换器生成的电场，被配置为谐振并生成到接收器的电场。