反绕感应电源制造技术

提供了一种无接触式电源。所述无接触式电源包括用于生成合作磁通量通常在其间的区的两个或更多个初级线圈（110，120）。具有次级线圈（114）的便携式设备能够被定位接近磁通量的这个区以从所述无接触式电源接收无线功率。间隔开的初级线圈能够被绕公共轴线在交替方向上缠绕并且同相地驱动，或者能够被绕公共轴线在单一方向上缠绕并且异相约180度地驱动。所述无接触式电源能够在可调整的阵列中包括多个初级线圈以适应各自具有不同的次级线圈配置和功率消耗需要的多个便携式设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】反绕感应电源
本专利技术涉及电源并且更特别地涉及能够将功率供应给各种便携式设备的无接触式电源。
技术介绍
无接触式电源在没有机械连接的情况下将电能传递到一个或多个便携式设备。典型的无接触式电源通过初级线圈来驱动时变电流以创建时变电磁场。一个或多个便携式设备能够各自包括次级线圈。当次级线圈被放置在时变电磁场的附近时，该场在次级线圈中感生交流电，从而将功率从无接触式电源传递到便携式设备。为了增加从无接触式电源到便携式设备的功率传递，通常期望增加初级线圈与次级线圈之间的耦合系数。同时，能够期望相对于初级线圈跨越多个位置和定向来将功率提供给次级线圈。这些目标常常是相冲突的。也就是说，实现高耦合系数能够使便携式设备局限于无接触式电源上的单个位置，然而最大化空间自由度能够降低耦合系数，并且因此降低功率传递至不合需要的水平。稍微不同地说，使用耦合电磁场的无接触式电力系统在商业应用中已变得越来越普通。已经证明，通过感应耦合线圈传递功率的任何系统的效率与这些线圈的中心点平面之间的空间分离成反比。然而，子系统放置的空间自由度在维持发射机和接收机子系统的线圈之间的高效能量传递时的非凡预期已成为这个技术的主要聚焦区域。实现这个挑战一直是无接触式电力系统研究的主题。一些研究者的方法通过小线圈的选择性组合来允许任意定位的感知。这个方法能够要求大量线圈和对应的控制电子装置将功率供应给任意大的区域。另一方法将功率输送到任意大的区域但能够要求非常高的质量因数的电感器。此外，这种类型的系统解决方案可能难以在能量到处于发射机生成的场中的任意设备中的传递中控制。许多附加的无接触式电源已试图将某种程度的空间自由度提供给便携式设备，同时还维持初级和次级线圈之间的可接受的耦合系数。例如，一个已知的无接触式电源包括彼此平行对准的垂直定向的初级线圈的阵列。也就是说，初级线圈被定向与垂直于功率传递表面的对应中心轴线处于肩并肩关系。正交的次级线圈能够被纵长地定位在阵列中的第一和第二初级线圈之上，让中心轴线平行于功率传递表面。第一初级线圈能够被通电带有第一极性，然而第二初级线圈能够被通电带有第二极性。两个初级线圈在被次级线圈占据的区中生成合作磁通量。如果便携式设备沿着无接触式电源被移动，则一个或多个不同的初级线圈能够被通电以再次提供具有相反极性的两个基础初级线圈。不管上述系统的优点，这样的阵列对于制造而言可能是昂贵的，并且取决于每个初级线圈在阵列中的高度能够包括高层(high-profile)横截面。此外，将初级线圈的阵列缠绕并且将其组装在这个布置中的过程在一些应用中可能是成本高昂的。因此，仍然存在对用于将功率提供给一个或多个便携式设备的改进无接触式电源的持续需要。此外，仍然存在对跨越功率传递表面上的多个位置和定向将功率供应给一个或多个便携式设备的低成本无接触式电源的持续需要。
技术实现思路
一种具有用于生成合作磁通量在其间的区的两个或更多个同轴且间隔开的初级线圈的无接触式电源。具有次级线圈的便携式设备能够被定位最接近合作磁通量的这个区以从无接触式电源接收无线功率。例如，间隔开的初级线圈能够被绕公共轴线在交替方向上缠绕并且同相地驱动，或者能够被绕公共轴线在单一方向上缠绕并且彼此异相约180度地驱动。在一个实施例中，所述无接触式电源包括从单个反绕电导体缠绕的第一和第二初级线圈。第一初级线圈能够被在第一方向上缠绕一匝或多匝，而第二初级线圈能够被在第二方向上缠绕一匝或多匝，其中每个线圈被绕公共轴线缠绕。第一和第二初级线圈能够被彼此间隔开以定义通常在其间的功率传递区。第一和第二线圈合作以当被时变电流驱动时在第一和第二线圈之间的区中提供累积磁通量。在另一实施例中，所述无接触式电源包括在公共轴线周围并且在公共方向上缠绕以定义通常在其间的功率传递区的第一和第二初级线圈。第一和第二初级线圈能够各自被电力地连接到电源。电源能够彼此异相约180度地驱动第一和第二初级线圈以在通常在第一和第二初级线圈之间的区中提供合作磁通量。例如，第一和第二初级线圈可以被连接到相同的驱动器但具有相反极性，或者可以被连接到单独的驱动器。在又一个实施例中，所述无接触式电源包括支承彼此间隔开的第一多个初级线圈的通常平面的线轴(bobbin)。所述第一多个初级线圈中的至少两个能够被彼此异相约180度选择性地驱动以在通常在各初级线圈之间的区中提供累积磁通量。平面线轴还能够支承通常与所述第一多个初级线圈垂直的第二多个初级线圈。视需要，所述第二多个初级线圈中的至少两个能够被彼此异相约180度选择性地驱动以提供累积磁通量在其间的区，可选地与由所述第一多个初级线圈所提供的磁通量协作。在再一个实施例中，提供了用于形成无接触式电源的方法。所述方法包括：在第一方向上缠绕导电元件一匝或多匝以提供第一初级线圈；在第二方向上缠绕导电元件一匝或多匝以提供第二初级线圈；以及电力地将导电元件的第一和第二端部分连接到电源。所述电源能够用时变电流驱动导电元件以在通常在相反地缠绕的初级线圈之间的区中生成磁通量。在另一实施例中，提供了用于形成无接触式电源的方法。所述方法包括：将具有第一和第二端部分的导电元件缠绕两匝或更多匝；在相邻匝之间切断导电元件以提供两个单独的初级线圈；以及电力地将单独的初级线圈连接到电源但具有相反极性或者连接到彼此异相180度操作的单独电源。所述电源或多个电源能够通过相邻初级线圈在反向方向上生成时变电流以生成合作磁通量通常在各线圈之间的区。在另一实施例中，提供了用于玩具车辆的轨道段。所述轨道段包括与轨道表面相邻布置的第一或第二间隔开的初级线圈。第一和第二初级线圈能够在反向方向上被驱动以提供合作磁通量通常在其间的区。玩具车辆能够包括相对于第一和第二初级线圈正交的次级线圈。次级线圈能够将功率提供给能量存储设备，所述能量存储设备进而能够将功率提供给内部电机。轨道段能够与初级线圈一致地循环以将连续功率提供给玩具车辆而不管它在轨道上的位置如何。在再一个实施例中，所述无接触式电源包括被适配成选择性地给两个或更多个初级线圈通电以在被便携式设备占据的区中提供磁通量的驱动电路。驱动电路被进一步适配成检测已通电初级线圈之中的不平衡电流状态，并且然后用基本上类似的电流值来驱动已通电初级线圈。驱动电路能够可选地调整通电初级线圈之中的干线电压、相位滞后、占空比、驱动频率和/或阻抗以在通电初级线圈之中实现基本上类似的电流值。在又一个实施例中，所述驱动电路包括第一可调整的干线电压驱动器和第二可调整的干线电压驱动器。第一驱动器能够用时变驱动电流给第一初级线圈通电，而第二驱动器能够用基本上相同的时变驱动电流给第二初级线圈通电。驱动电路能够进一步包括第一和第二电流传感器以检测通电初级线圈之中的电流值中的发散。驱动电路能够通过成比例地增加或者减少第一和第二驱动器中的一个的输出来补偿电流值中所检测到的发散。本专利技术的实施例因此能够提供用于将功率供应给便携式设备的改进无接触式电源。通过在各初级线圈之间的各区中生成累积磁通量，所述无接触式电源将改进的功率传递提供给便携式设备。所述无接触式电源还能够提供可调整阵列以提供空间自由度并且以适应具有不同的次级配置的便携式设备。此外，当与现有方法相比时本专利技术的实施例能够被以降低的成本制造。本专利技术的实施例还能够根据功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将功率提供给至少一个远程设备的无接触式电源，包括：第一感应初级线圈，其用来当被用第一时变电流驱动时提供电磁通量，所述第一感应初级线圈定义第一中心线轴线；第二感应初级线圈，其用来当被用第二时变电流驱动时提供电磁通量，所述第二感应初级线圈定义第二中心线轴线；以及功率传递表面，其用来在其上接收所述至少一个远程设备，其中所述第一和第二感应初级线圈是在所述功率传递表面下方，并且其中所述中心线轴线通常与所述功率传递表面平行，所述第一和第二感应初级线圈可操作来在所述功率传递表面通常在所述第一和第二感应初级线圈之间的区中定义累积磁通量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.04.08 US 61/473,515;2011.04.28 US 61/479,9261.一种无接触式供电系统，包括：包括感应次级线圈的远程设备；初级线圈阵列，包括多于两个的水平布置的感应初级线圈；驱动电路，被适配成选择性地驱动所述初级线圈阵列的第一感应初级线圈和所述初级线圈阵列的第二感应初级线圈，其中所述第一感应初级线圈当被用第一时变电流驱动时提供电磁通量，所述第一感应初级线圈定义第一中心线轴线；其中所述第二感应初级线圈当被用第二时变电流驱动时提供电磁通量，所述第二感应初级线圈定义与第一中心线轴线同轴的第二中心线轴线；以及功率传递表面，其用来在其上接收所述远程设备，其中所述第一和第二感应初级线圈是在所述功率传递表面下方，并且其中所述第一和第二中心线轴线与所述功率传递表面平行，所述第一和第二感应初级线圈可操作来在所述功率传递表面在所述第一和第二感应初级线圈之间的区中定义累积磁通量；其中所述远程设备的感应次级线圈与所述第一和第二感应初级线圈正交，并且被定位在所述第一和第二感应初级线圈之间。2.根据权利要求1所述的无接触式供电系统，其中所述第一感应初级线圈被绕第一方向缠绕而所述第二感应初级线圈被绕不同于所述第一方向的第二方向缠绕。3.根据权利要求2所述的无接触式供电系统，其中所述第一和第二感应初级线圈被电力地串联耦合，借此所述第一和第二时变电流是相等的。4.根据权利要求1所述的无接触式供电系统，驱动电路进一步包括：第一驱动器，其被电力地耦合到所述第一感应初级线圈以生成所述第一时变电流；以及第二驱动器，其被电力地耦合到所述第二感应初级线圈以生成所述第二时变电流，其中所述第一和第二时变电流是异相的。5.根据权利要求1所述的无接触式供电系统，进一步包括铁磁芯元件，其中所述第一和第二感应初级线圈被绕所述铁磁芯元件缠绕。6.根据权利要求1所述的无接触式供电系统，进一步包括在所述功率传递表面对面的抗磁元件，其中所述第一和第二感应初级线圈被定位于其间。7.根据权利要求1所述的无接触式供电系统，进一步包括具有第一和第二通道的线轴，其中所述第一和第二感应初级线圈分别在所述第一和第二通道内被绕所述线轴缠绕。8.根据权利要求7所述的无接触式供电系统，其中所述线轴是平面的。9.根据权利要求1所述的无接触式供电系统，进一步包括与同轴的所述第一和第二感应初级线圈正交的同轴的第三和第四感应初级线圈。10.根据权利要求1所述的无接触式供电系统，其中：所述远程设备可沿着所述功率传递表面上的多个位置定位。11.一种用于将无线功率提供给远程设备的方法，包括：提供包括感应次级线圈的远程设备；提供无接触式电源，所述无接触式电源包括：用来在其上面接收所述远程设备的功率传递表面，以及第一初级线圈阵列，在所述功率传递表面下方并且包括多于两个的水平布置的感应初级线圈；以及用相应的时变电流来驱动所述第一初级线圈阵列的第一和第二感应初级线圈以在所述第一初级线圈阵列中的第一和第二感应初级线圈之间的区中给所述远程设备提供第一累积磁通量，其中在用第一时变电流来驱动时所述第一感应初级线圈提供第一电磁通量，所述第一感应初级线圈定义第一中心线轴线，其中在用第二时变电流来驱动时所述第二感应初级线圈提供第二电磁通量，所述第二感应初级线圈定义与所述第一中心线轴线同轴的第二中心线轴线；并且其中所述感应次级线圈与所述第一和第二感应初级线圈正交，并且被定位在所述第一和第二感应初级线圈之间。12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：测量所述第一和第二感应初级线圈中的电流或电压；以及将所述第一和第二感应初级线圈驱动至平衡状态，在所述平衡状态中所述第一和第二感应初级线圈中的每一个中的所述电流或所述电压是相等的。13.根据权利要求12所述的方法，其中驱动至平衡状态包括改变所述第一和第二感应初级线圈中的一个中的所述时变电流的幅度、占空比以及频率中的一个。14.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：测量所述第一和第二感应初级线圈中的电流或电压；以及将所述第一和第二感应初级线圈驱动至不平衡状态，在所述不平衡状态中所述第一和第二感应初级线圈中的每一个中的所述电流或所述电压是不同的。15.根据权利要求14所述的方法，其中驱动至不平衡状态包括改变所述第一和第二感应初级线圈中的一个中的所述时变电流的幅度、占空比以及频率中的一个。16.根据权利要求11所述的方法，其中驱动步骤包括：用第一时变电流来驱动所述第一感应初级线圈；用第二时变电流来驱动所述第二感应初级线圈；改变所述第一和第二时变电流中的至少一个的相位以控制提供给所述远程设备的所述第一累积磁通量。17.根据权利要求11所述的方法，其中：所述第一和第二感应初级线圈被绕所述第一中心线轴线在相同的方向上缠绕；并且所述相应的时变电流是异相的。18.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一感应初级线圈被绕所述第一中心线轴线在第一方向上缠绕，而所述第二感应初级线圈被绕所述第一中心线轴线在第二方向上缠绕。19.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：提供缠绕在与所述第一中心线轴线垂直的中心线轴线周围的具有多个感应初级线圈的第二初级线圈阵列；以及用相应的时变电流来驱动所述第二初级线圈阵列的多个感应初级线圈的第一和第二感应初级线圈以在被所述远程设备占据的区中生成第二累积磁通量。20.根据权利要求19所述的方法，进一步包括提供用于在其上接收所述远程设备的功率传递表面，所述第一初级线圈阵列和第二初级线圈阵列在所述功率传递表面下方。21.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一时变电流包括第一幅度以及所述第二时变电流包括不同于所述第一幅度的第二幅度。22.一种无接触式供电系统，其包括：包括感应次级线圈的远程设备以及无接触式电源；其中无接触式电源包括：功率传递表面以在其上接收所述远程设备，在所述功率传递表面下方而且定义与所述功率传递表面平行的中心线轴线的具有多于两个的水平布置的同轴感应初级线圈的初级线圈阵列，以及驱动电...

【专利技术属性】
技术研发人员：MJ诺尔康克，JK施万内克，DW巴曼，NW库伊文霍文，BC米斯，CJ摩尔，
申请(专利权)人：捷通国际有限公司，
类型：
国别省市：