用于低损失无线功率发射的系统和方法技术方案

本文描述用于低损失无线功率发射的系统和方法。在一个方面中，用于发射无线功率的发射线圈包括第一和第二螺旋线圈。每一螺旋线圈包括多个匝。所述第一螺旋线圈的中心到所述第一螺旋线圈的最外匝界定第一横截面，且所述第二螺旋线圈的中心到所述第二螺旋线圈的最外匝界定第二横截面。沿着所述第一横截面的所述第一螺旋线圈和沿着所述第二横截面的所述第二螺旋线圈的部分具有相对于接收线圈的互感，其大于沿着所述第一和第二横截面的最大互感的65％。所述第二螺旋线圈相对于所述第一螺旋线圈相反缠绕。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体涉及无线功率。更特定来说，本专利技术针对用于低损失无线功率发射的发射线圈。
技术介绍
经由可再充电电池对增加数目和种类的电子装置供电。此类装置包含移动电话、便携式音乐播放器、膝上型计算机、平板计算机、计算机外围装置、通信装置(例如，蓝牙装置)、数码相机、助听器等。虽然电池技术已改进，但电池供电的电子装置愈加需要且消耗更大量功率。如此，这些装置一直需要再充电。可再充电装置通常经由通过实体上连接到电源的电缆或其它类似连接器的有线连接而充电。电缆和类似连接器可有时不方便或麻烦且具有其它缺点。能够在待用于对可再充电电子装置充电或向电子装置提供功率的自由空间中转移功率的无线充电系统可克服有线充电解决方案的一些缺陷。如此，有效且安全地将功率转移到电子装置的无线功率转移系统和方法是合乎需要的。
技术实现思路
所附权利要求书的范围内的系统、方法和装置的各个实施方案各自具有若干方面，其中任何单一者均不仅仅负责本文描述的合乎需要的属性。在不限制所附权利要求书的范围的情况下，本文描述一些显著特征。本说明书中描述的标的物的一个或一个以上实施方案的细节在附图和下文的描述中陈述。从描述内容、图式和权利要求书将了解其它特征、方面和优点。注意，以下图式的相对尺寸可能未按比例绘制。本专利技术的一个方面提供一种用于发射无线功率的发射线圈，其包括第一螺旋线圈和第二螺旋线圈。所述第一螺旋线圈包含多个匝。第一螺旋线圈的中心到第一螺旋线圈的最外匝界定第一横截面。第二螺旋线圈包含多个匝。第二螺旋线圈的中心到第二螺旋线圈的最外匝界定第二横截面。沿着第一横截面的第一螺旋线圈和沿着第二横截面的第二螺旋线圈的部分具有相对于接收线圈的互感，其大于沿着第一和第二横截面的最大互感的65%。第二螺旋线圈相对于第一螺旋线圈相反缠绕。本专利技术的另一方面提供一种用于发射无线功率的方法。所述方法包含用电流驱动包含多个匝的第一螺旋线圈。第一螺旋线圈的中心到第一螺旋线圈的最外匝界定第一横截面。所述方法进一步包含用电流驱动包含多个匝的第二螺旋线圈。第二螺旋线圈的中心到第二螺旋线圈的最外匝界定第二横截面。沿着第一横截面的第一螺旋线圈和沿着第二横截面的第二螺旋线圈的部分具有相对于接收线圈的互感，其大于沿着第一和第二横截面的最大互感的65%。第二螺旋线圈相对于第一螺旋线圈相反缠绕。【附图说明】图1是根据示范性实施例的示范性无线功率转移系统的功能框图。图2是根据各个示范性实施例可在图1的无线功率转移系统中使用的示范性组件的功能框图。图3是根据示范性实施例包含发射或接收线圈的图2的发射电路或接收电路的一部分的示意图。图4是根据示范性实施例可在图1的无线功率转移系统中使用的发射器的功能框图。图5是根据示范性实施例可在图1的无线功率转移系统中使用的接收器的功能框图。图6是根据各个方面的单一开关装置差分驱动放大器的示意图。图7说明根据各个方面的示范性驱动电路。图8说明包含无线发射器和无线接收器的示范性无线功率系统。图9和10说明根据各个方面用于平面电压协同定位的示范性双线圈布置。图11说明根据各个方面的示范性线圈布局。图12说明根据各个方面的另一示范性线圈布局。图13说明示范性线圈布置的横截面。图14是用于示范性线圈布置的正规化互感与位置的曲线图。图15是用于另一示范性线圈布置的正规化互感与位置的曲线图。图中说明的各个特征可能未按比例绘制。因此，各个特征的尺寸可为清晰起见任意扩大或缩小。另外，一些图式可能未描绘给定系统、方法或装置的所有组件。最后，贯穿说明书和图式，可使用相同参考数字表示相同特征。【具体实施方式】下文结合附图陈述的详细描述希望作为本专利技术的示范性实施例的描述，且不希望表示其中可实践本专利技术的仅有实施例。贯穿本描述中使用的术语“示范性”表示“充当实例、例子或说明”，且不一定解释为与其它示范性实施例相比为优选或有利的。所述详细描述出于提供对本专利技术的示范性实施例的透彻理解的目的而包含特定细节。可在没有这些特定细节的情况下实践本专利技术的示范性实施例。在一些情况下，以框图形式展示众所周知的结构和装置以免混淆本文中所呈现的示范性实施例的新颖性。以无线方式转移功率可指代在不使用物理电导体的情况下将与电场、磁场、电磁场或其它相关联的任何形式的能量从发射器转移到接收器(例如，可经由自由空间转移功率)输出到无线场(例如，磁场)中的功率可由“接收线圈”接收、俘获或耦合以实现功率转移。图1是根据本专利技术的示范性实施例的示范性无线功率转移系统100的功能框图。输入功率102可从电源(未图示)提供到发射器104用于产生场105，以便在足以为装置(未图示)充电或供电的功率电平下提供能量转移。接收器108可耦合到场105且产生输出功率110，用于由耦合到输出功率110的装置存储或消耗。发射器104与接收器108两者隔开距离112。在一个示范性实施例中，发射器104和接收器108根据相互谐振关系配置。当接收器108的谐振频率与发射器104的谐振频率大体相同或非常接近时，发射器104与接收器108之间的发射损失最小。如此，可与可需要大线圈(要求线圈非常接近(例如，毫米))的纯感应解决方案相比，在较大距离上提供无线功率转移。谐振感应耦合技术可因此允许各种距离上以及利用多种感应线圈配置的情况下改进的效率和功率转移。接收器108可在接收器108位于发射器104产生的能量场105中时接收功率。场105对应于其中发射器104输出的能量可由接收器105俘获的区。在一些情况下，场105可对应于发射器104的“近场”，如下文进一步描述。发射器104可包含用于输出能量发射的发射线圈114。接收器108进一步包含用于从能量发射接收或俘获能量的接收线圈118。近场可对应于其中存在源自发射线圈114中的电流和电荷的强反应场(其最小程度辐射功率离开发射线圈114)的区。在一些情况下，近场可对应于发射线圈114的约一个波长(或其分数)内的区。发射和接收线圈114和118根据待与之相关联的应用和装置设定大小。如上文描述，可通过将发射线圈114的场105中的能量的大部分耦合到接收线圈118而非将电磁波中的大部分能量传播到远场来发生有效能量转移。当定位在场105内时，可在发射线圈114与接收线圈118之间形成“耦合模式”。发射和接收线圈114和118周围的其中可发生此耦合的区域在本文中称为耦合模式区。图2是根据本专利技术的各个示范性实施例可在图1的无线功率转移系统100中使用的示范性组件的功能框图。发射器204可包含发射电路206，其可包含振荡器222、驱动器电路224和滤波器与匹配电路226。振荡器222可经配置以在所要频率(例如，468.75KHz、6.78MHz或13.56MHz)下产生信号，所述所要频率可响应于频率控制信号223调整。振荡器信号可提供到驱动器电路224，驱动器电路224经配置以在例如发射线圈214的谐振频率下驱动发射线圈214。驱动器电路224可为经配置以从振荡器222接收方波且输出正弦波的开关放大器。举例来说，驱动器电路224可为类E放大器。还可包含滤波器与匹配电路226以滤出谐波或其它不想要的频率，且使发射器204的阻抗与发射线圈214匹配。接收器208可包含接收电路210，其可包含匹配电路232和整流器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将无线功率发射到接收线圈的发射线圈，所述发射线圈包括：第一螺旋线圈，其包括多个匝，所述第一螺旋线圈的中心到所述第一螺旋线圈的最外匝界定第一横截面；以及第二螺旋线圈，其包括多个匝，所述第二螺旋线圈的中心到所述第二螺旋线圈的最外匝界定第二横截面，沿着所述第一横截面的所述第一螺旋线圈和沿着所述第二横截面的所述第二螺旋线圈的部分具有相对于接收线圈的互感，其大于沿着所述第一和第二横截面的最大互感的65％，所述第二螺旋线圈相对于所述第一螺旋线圈相反缠绕。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.16 US 61/576,885;2012.09.12 US 13/612,6331.一种用于将无线功率发射到接收线圈的发射线圈，所述发射线圈包括: 第一螺旋线圈，其包括多个匝，所述第一螺旋线圈的中心到所述第一螺旋线圈的最外匝界定第一横截面；以及 第二螺旋线圈，其包括多个匝，所述第二螺旋线圈的中心到所述第二螺旋线圈的最外匝界定第二横截面，沿着所述第一横截面的所述第一螺旋线圈和沿着所述第二横截面的所述第二螺旋线圈的部分具有相对于接收线圈的互感，其大于沿着所述第一和第二横截面的最大互感的65%，所述第二螺旋线圈相对于所述第一螺旋线圈相反缠绕。2.根据权利要求1所述的发射线圈，其中所述第二螺旋线圈位于所述第一螺旋线圈上方或下方。3.根据权利要求1所述的发射线圈，其中所述第二螺旋线圈与所述第一螺旋线圈交织。4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的发射线圈，其中所述第二螺旋线圈的总长度是与所述第一螺旋线圈的总长度相同的长度，且所述第二螺旋线圈大体上定形为所述第一螺旋线圈的反射。5.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的发射线圈，其中所述接收线圈包括第一接收线圈和第二接收线圈。6.根据权利要求1到5中任一权利要求所述的发射线圈，其中所述第二螺旋线圈大体上位于与所述第一螺旋线圈共同的平面上且具有与所述第一螺旋线圈共同的中心， 所述第一和第二横截面大体上位于共同平面上，且 沿着所述第一或第二螺旋线圈的所述第一或第二横截面从所述共同中心到特定匝的中心的匝距离是以下各项的函数:从所述共同中心到所述第一或第二螺旋线圈的所述最外匝的距离、对应于所述第一或第二螺旋线圈的匝之间的间隔的第一值、所述第一和第二螺旋线圈的匝的总数之和，以及对应于所述特定匝的第一数目。7.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的发射线圈，其中所述第一和第二螺旋线圈电耦合到驱动器电路，大体上位于共同平面上且经配置以用无线方式在足以对接收器装置充电或供电的电平下发射功率。8.根据权利要求1到7中任一权利要求所述的发射线圈，其中用于所述第一和第二螺旋线圈的输入信号经配置以处在6.5兆赫到7兆赫的频率范围内。9.根据权利要求1到8中任一权利要求所述的发射线圈，其中所述第一和第二螺旋线圈的每一匝经配置以具有大于5毫米的最小匝半径的匝半径。10.一种用于将无线功率发射到接收线圈的方法，所述方法包括: 用电流驱动包括多个匝的第一螺旋线圈，所述第一螺旋线圈的中心到所述第一螺旋线圈的最外匝界定第一横截面；以及 用电流驱动包括多个匝的第二螺旋线圈，所述第二螺旋线圈的中心到所述第二螺旋线圈的最外匝界定第二横截面，沿着所述第一横截面的所述第一螺旋线圈和沿着所述第二横截面的所述第二螺旋线圈的部分具有相对于接收线圈的互感，其大于沿着所述第一和第二横截面的最大互感的65%，所述第二螺旋线圈相对于所述第一螺旋线圈相反缠绕。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述第二螺旋线圈位于所述第一螺旋线圈上方或下方。12.根据权利要求10所述的方法，其中所述第二螺旋线圈与所述第一螺旋线圈交织。13.根据权利要求10到12中任一权利要求所述的方法，其中所述第二螺旋线圈的总长度是与所述第一螺旋线圈的总长度相同的长度，且所述第二螺旋线圈大体上定形为所述第一螺旋线圈的反射。14.根据权利要求10到13中任一权利要求所述的方法，其中所述接收线圈包括第一接收线圈和第二接收线圈。15.根据权利要求10到14中任一权利要求所述的方法，其中所述第二螺旋线圈大体上位于与所述第一螺旋线圈共同的平面上且具有与所述第一螺旋线圈共同的中心， 所述第一和第二横截面大体上位于共同平面上，且 沿着所述第一或第二螺旋线圈的所述第一或第二横截面从所述共同中心到特定匝的中心的匝距离是以下各项的函数:从所述共同中心到所述第一或第二螺旋线圈的所述最外匝的距离、对应于所述第一或第二螺旋线圈的匝之间的间隔的第一值、所述第一和第二螺旋线圈的匝的总数之和，以及对应于所述特定匝的第一数目。16.根据权利要求10到15中任一权利要求所述的方法，其中所述第一和第二螺旋线圈电耦合到驱动器电路，大体上位于共同平面上且经配置以用无线方式在足以对接收器装置充电或供电的电平下发射功率。17.根据权利要求10到16中任一权利要求所述的方法，其中用于所述第一和第二螺旋线圈的输入信号经配置以处在6.5兆赫到7兆赫的频率范围内。18.根据权利要求10到17中任一权利要求所述的方法，其中所述第一和第二螺旋线圈的每一匝经配置以具有大于5毫米的最小匝半径的匝半径。19.一种用于将无线功率发射到接收线圈的设备，所述设备包括: 用于用电流驱动包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯里尼瓦·卡斯图里，阿施施·古普塔，迈克尔·K·麦克法兰，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US