无线电场功率传输系统和方法技术方案

一种用于通过下述来无线地传输功率的方法和系统：使具有至少两个导体的发射器天线和发射器线圈以启动频率谐振；将发射器天线和发射器线圈调谐到其谐振频率；在至少两个导体所限定的三维体之内产生电场；使具有包括两个板的接收器天线的接收器位于该三维体中；使电势差积聚在两个板上；使接收器天线以谐振频率谐振；使来自接收器天线的功率聚集。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无线电场功率传输系统和方法
本专利技术通常涉及无线功率传输，并且特别涉及一种无线电场功率传输系统和方法。
技术介绍
各种各样的辐射或远场以及非辐射或近场能量或功率传送技术已为大家熟知。例如，诸如在无线电和蜂窝通信系统以及家庭计算机网络中所使用的使用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，这类辐射能量传送是低效的，因为仅拾取提供的或辐射的功率的很小部分，即在接收器的方向上且与接收器相重叠的部分。绝大多数的功率辐射在其它方向上并且丢失在自由空间中。这种低效能量传送可以适用于数据传输，但是当为了执行诸如例如向电子设备供电或充电这样的工作而试图传送可用量的电能时这不是切实可行的。提高一些辐射能量传送方案的传送效率的一个方法是使用定向天线以约束并使辐射能束优选地指向接收器。然而，这些定向辐射方案典型地需要发射器与接收器之间的视距不可中断并且在移动发射器和/或接收器的情况下需要潜在的复杂跟踪和转向机构。另外，该定向辐射方案当适度地发射高的功率量时可能会对穿过或横穿辐射能束的物体或人造成危害。通常被称为感应或传统感应的已知非辐射或近场功率传输系统不(有意地)辐射功率，而是使用穿过初级线圈的振荡电流以产生用于对附近接收或次级线圈中的电流进行感应的振荡磁近场。这种性质的感应方案已证明适度地传输大量功率，然而只能在非常短的距离，并且在初级线圈与次级线圈之间有非常小的偏差容限。变压器和接近充电器是利用该已知短距离、近场能量传送方案的设备的示例。PCT申请公开No.WO2009/089146公开了一种包括发射器和接收器的无线功率传输系统。该发射器包括射频能量产生器、第一发射板、以及第二发射板。第一发射板可操作地耦合到射频能量产生器。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、以及第二接收板。第一接收板可操作地耦合到整流器。第一接收板被配置成电容性地耦合到第一发射板并且第二接收板被配置成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No.20110198939公开了一种发射器的实施例，该发射器包括其包括扁平线圈的基本上二维高Q谐振器结构以及可操作地连接到该谐振器结构的阻抗匹配结构。该发射器被配置成将功率无线地发射到另一个高Q谐振器。美国专利申请公开No.20090206675公开了一种装置，该装置用于通过使用环绕任何集合的带电导体的库仑场来在缓慢变化的体系(regime)下输送来自远处的电能和/或信息。设备是由相距短距离的能量生成和消耗设备组成的，并且既不使用电磁波的传播也不使用感应并且无法简化为电容器的简单布置。该设备是按照振荡不对称电偶极子之间的交互作用的形式模制的，所述振荡不对称电偶极子是由放置在两个电极之间的高频高电压发生器(1)或高频高电压负载(5)组成的。偶极子彼此施加相互影响。该设备适合于向工业和家用电气装置供电并且尤其适合于向在环境中移动的且用于对信息的短距离非辐射传输的低功率设备供电。虽然无线功率传输技术已为大家熟知，但是期望改进。因此，本专利技术的目的是提供一种新颖的无线电场功率传输系统和方法。
技术实现思路
因此，在一个方面中，提供了一种无线电场功率传输系统，该系统包括：发射器；连接到发射器的发射器天线，该发射器天线包括用于限定其之间的三维体(volume)的至少两个导体；以及至少一个接收器，其中当至少一个接收器在该三维体之内时发射器天线经由电场耦合来无线地传输功率。根据另一个方面，提供了一种用于无线地发射功率的方法，该方法包括：使包括用于限定三维体的至少两个导体的发射器天线以发射器谐振频率振荡；在该三维体中产生电场；使包括两个板的接收器天线位于该三维体中；以及使接收器天线以发射器谐振频率振荡。根据又一个方面，提供了一种用于无线地传输功率的方法，该方法包括：使包括至少两个导体的发射器天线和发射器线圈以启动频率谐振；将发射器天线和发射器线圈调谐到其谐振频率；在至少两个导体所限定的三维体之内产生电场；使具有包括两个板的接收器天线的接收器位于该三维体中；使电势差积聚在两个板上；使接收器天线以谐振频率谐振；使来自接收器天线的功率聚集。根据又一个方面，提供了一种用于无线地发射功率的发射器，该发射器包括：天线，用于创建电场，该天线包括用于限定其之间的三维体的至少两个导体；连接到天线的线圈；以及连接到线圈的谐振器，用于使线圈和天线以谐振频率谐振，该谐振器包括自动频率调谐电路，所述自动频率调谐电路用于将谐振器自动调谐到谐振频率。天线可以包括横向间隔以限定三维体的至少两个大致平行的板。天线可以包括用于限定三维体的六个导体。天线可以是近场天线。每个导体可以是导电胶带的形式。线圈可以是使用绞合线构成的。线圈可以是环形螺旋形、柱形螺旋形、扁平螺旋形、或者盘形线圈。自动频率调谐电路可以进一步包括被配置成对送至天线的信号提升的电路。该电路可以包括电压增益、电流增益、以及功率放大器中的至少一个。功率放大器可以是推挽式功率放大器。自动频率调谐电路可以进一步包括延迟线路，该延迟线路被配置成使自动频率调谐电路之内的信号延迟。该延迟线路可以是包括串联连接的互补金属氧化物半导体(CMOS)反相器的有源反相器延迟链。自动频率调谐电路可以进一步包括去耦合电路，该去耦合电路被配置成使发射器的输出信号去耦合。该去耦合电路可以包括平衡不平衡转换器。自动频率调谐电路可以进一步包括电流感测电路，该电流感测电路被配置成提供反馈信号。自动频率调谐电路可以进一步包括振荡器，该振荡器被配置成将启动信号注入到自动频率调谐电路之中。该谐振器可以进一步包括修改电路，该修改电路被配置成当状况发生时对发射器的输出信号进行修改。该修改电路可以当状况发生时对输出信号的功率水平进行调节。该修改电路可以当状况发生时切断发射器的输出。在一个实施例中，提供了一种包括本方面的发射器的交通工具。在另一实施例中，提供了一种包括本方面的发射器的桌子。在另一实施例中，提供了一种包括本方面的发射器的容器。该容器可以被屏蔽以防止电磁场(EMF)泄漏。当靠近容器时电场强度增大。根据再一方面，提供了一种用于接收无线发射的功率的接收器，该接收器包括：天线，该天线包括两个导体；连接到天线的线圈；连接到线圈的谐振器，用于使线圈和天线以谐振频率谐振，该谐振器包括自动频率调谐电路，该自动频率调谐电路用于将谐振器自动调谐到谐振频率。该导体可以在容纳线圈和谐振器的壳体之外。该导体可以是板或导轨。该导轨可以是矩形且平行。导轨可以是金属的。线圈可以是由绞合线或电感器构成的。线圈可以是环形螺旋形、柱形螺旋形、扁平螺旋形、或者盘形线圈。谐振器可以进一步包括修改电路，该修改电路被配置成当状况发生时对接收器所接收到的信号进行修改。该修改电路可以当状况发生时对接收器所接收到的信号进行调节。修改电路可以是电压转换器和/或整流器。接收机可以进一步包括阻抗匹配电路。该阻抗匹配电路可以包括平衡不平衡转换器。在一个实施例中，提供了一种用于接收无线发射的功率的背包，该背包包括本方面的接收器。该背包可以进一步包括连接到接收器的电池充电器。该背包可以进一步包括连接到接收器的至少一个可再充电的电池，该可再充电的电池被配置成当在电池充电器中不存在电池时进行充电。在另一实施例中，提供了一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线电场功率传输系统，包括：发射器，所述发射器包括发射器天线，所述发射器天线包括用于限定其之间的三维体的至少两个导体；以及至少一个接收器，其中，当所述至少一个接收器在所述三维体之内时，所述发射器天线经由电场耦合来无线地传输功率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.07 US 61/532,0921.一种无线电场功率传输系统，包括：发射器，所述发射器包括发射器天线和与发射器天线分离的高质量因子线圈，所述发射器天线包括用于限定三维体的至少两个导电板，所述至少两个导电板被配置成与所述线圈谐振，以在所述三维体中产生谐振无线功率近电场；以及至少一个接收器，其中，当所述至少一个接收器在所述三维体之内时，所述发射器天线经由谐振无线功率近电场耦合来无线地传输功率。2.一种用于无线地发射功率的方法，所述方法包括：提供发射器天线和与发射器天线分离的高质量因子线圈，所述发射器天线包括用于限定三维体的至少两个导电板；使所述线圈和所述至少两个导电板以发射器谐振频率谐振；经由高质量因子谐振，在所述三维体中产生谐振无线功率近电场；使包括两个接收器导电板的接收器天线位于所述三维体中；以及使所述接收器天线以所述发射器谐振频率振荡。3.一种用于无线地传输功率的方法，所述方法包括：提供发射器天线和与所述发射器天线分离的高质量因子线圈，所述发射器天线包括用于限定三维体的至少两个导电板；使所述至少两个导电板和所述线圈以启动频率谐振；将所述导电板和所述线圈调谐到所述导电板和所述线圈的谐振频率；在所述至少两个导电板所限定的三维体之内产生谐振无线功率近电场；使具有接收器天线的接收器位于所述三维体中，所述接收器天线包括两个接收器导电板；使电势差积聚在所述两个接收器导电板上；使所述接收器天线以所述谐振频率谐振；以及使来自所述接收器天线的功率聚集。4.一种用于无线地发射功率的发射器，所述发射器包括：天线，用于创建谐振无线功率近电场，所述天线包括限定三维体的至少两个导电板；连接到所述天线的高质量因子线圈，所述线圈与所述天线是分离的；以及连接到所述线圈的谐振器，用于使所述线圈和所述至少两个导电板以谐振频率谐振，以经由谐振无线功率近电场耦合来传输功率，所述谐振器包括自动频率调谐电路，所述自动频率调谐电路被配置成对所述发射器进行自动调谐。5.根据权利要求4所述的发射器，其中所述至少两个导电板大致平行并且横向间隔以限定所述三维体。6.根据权利要求4所述的发射器，所述天线包括用于限定所述三维体的六个导电板。7.根据权利要求4所述的发射器，其中所述天线是近场天线。8.根据权利要求4所述的发射器，其中每个导电板是由导电胶带形成的。9.根据权利要求4所述的发射器，其中所述线圈是使用绞合线构成的。10.根据权利要求4所述的发射器，其中所述线圈是环形螺旋形、柱形螺旋形、扁平螺旋形、或者盘形线圈。11.根据权利要求4所述的发射器，其中所述自动频率调谐电路进一步包括被配置成对送至所述天线的信号进行提升的电路。12.根据权利要求11所述的发射器，其中被配置成对送至所述天线的信号进行提升的所述电路包括下述中的至少一个：电压增益、电流增益、以及功率放大器。13.根据权利要求12所述的发射器，其中所述功率放大器是推挽式功率放大器。14.根据权利要求4所述的发射器，其中所述自动频率调谐电路进一步包括延迟线路，所述延迟线路被配置成：使所述自动频率调谐电路之内的信号延迟。15.根据权利要求14所述的发射器，其中所述延迟线路是有源反相器延迟链，所述有源反相器延迟链包括串联连接的互补金属氧化物半导体反相器。16.根据权利要求4所述的发射器，其中所述自动频率调谐电路进一步包括去耦合电路，所述去耦合电路被配置成：使所述发射器的输出信号去耦合。17.根据权利要求16所述的发射器，其中所述去耦合电路包括平衡不平衡转换器。18.根据权利要求4所述的发射器，其中，所述自动频率调谐电路进一步包括电流感测电路，所述电流感测电路被配置成...

【专利技术属性】
技术研发人员：纳格什·波鲁，默罕默德·贾汉吉尔·阿拉姆，谢赫·莫米姆·伊斯兰，尼马·苏丹尼，
申请(专利权)人：索雷斯能源公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA