用于磁耦合式无线电力传送的方法和装置制造方法及图纸

提供发送器磁转子和接收器磁转子，其中，所述发送器磁转子和接收器磁转子中的每一个包括多个磁体。每个磁体具有与旋转轴线垂直的磁化方向，并且至少一些磁化方向与其它磁体的磁化方向不平行。磁体的磁化方向相对于相邻磁体可具有偏离角度。发送器和接收器可关于二等分面对称，并且接收器的磁化方向可以与发送器磁化方向关于与发送器旋转轴线平行的轴线的旋转对应。发送器和接收器中的磁体被定向为减少由于转子之间的磁耦合导致的转子振动。

Method and apparatus for magnetically coupled wireless power delivery

A transmitter, a magnetic rotor, and a receiver magnetic rotor are provided, wherein each of the transmitter magnetic rotor and the receiver magnetic rotor includes a plurality of magnets. Each magnet has a magnetization direction perpendicular to the axis of rotation, and at least some of the magnetization directions are not parallel to the magnetization direction of other magnets. The magnetization direction of the magnet can deviate from the angle of the adjacent magnet. The transmitter and receiver may be symmetrical about the two equal plane, and the magnetization direction of the receiver may correspond to the rotation of the magnetization direction of the transmitter in relation to an axis parallel to the axis of the transmitter rotation. The magnets in the transmitter and receiver are oriented to reduce the rotor vibration due to magnetic coupling between the rotors.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的引用该申请要求2014年8月15日提交的美国临时申请No.62/038102的优先权。该段落中引用的所有申请和专利通过引用合并于此。
本公开涉及用于磁耦合式无线电力传送的方法和装置。
技术介绍
电力可以利用法拉第效应以无线方式从一个地方传递到另一地方，在此，变化的磁场在电隔离的次级电路中产生电流。当前使用的无线电力传送(WPT)的形式包括磁感应充电。在图1的WPT系统10中示出了一种形式的磁感应充电。图1中的WPT系统10包括彼此靠近但通过空气间隙16分离的两个线圈12、14。WPT系统10的一个线圈12充当无线电力发送器，并且另一线圈14充当无线电力的接收器。在发送器线圈12中流过时变电流，其产生时变磁场(如图1中的通量线所示)。该时变磁场在附近接收器线圈14中感生出电流(法拉第定律)，其于是可以用于对可与接收器线圈14电连接的各种设备(未示出)进行充电。在PCT申请No.PCT/CA2010/000252(公开号为WO/2010/096917)中，已经描述了磁耦合技术用于提供多个可变WPT系统，其可以用于对通常在电动(例如以电池操作的)车辆、备用电池、电动(例如以电池操作的)公共汽车、高尔夫球车、运载车辆、船、无人机、货车(这些为非限定性示例)和/或其他进行充电。图2示意性描述了包括PCT/CA2010/000252中所述类型的磁耦合技术的WPT系统20。WPT系统20包括通过空气间隙26分离的无线磁电力发送器22和无线磁电力接收器24。WPT系统20中的电力传送是经由旋转式磁耦合而非经由直接磁感应。在图2的WPT系统20中，发送器22包括永磁体22A，并且接收器24包括永磁体24A。发送器磁体22A关于轴28旋转(和/或枢转)。磁耦合的永磁体22A、24A彼此相互作用(在图2中用箭头表示磁极，将标记“N”用于北极，“S”用于南极)，从而发送器磁体22A关于轴线的运动引起接收器磁体24A关于轴线27的对应移动(例如旋转和/或枢转运动)。与基于磁感应的WPT系统相比，通过使WPT系统20的磁体22A、24A旋转/枢转所生成的时变磁场通常具有更低的频率。在例如图2所示的磁动力耦合式系统中，发送器磁转子与接收器磁转子之间的吸引力随着每个转子绕着其旋转轴线的角位置而变化。在每个转子的完整旋转期间，发送器磁体22A和接收器磁体24A将均以如下方式对准：二者沿着与它们二者的旋转轴线28垂直的轴线受到变化的力(其由发送器磁体22A和接收器磁体24A中的另一个所产生)。该力每360°旋转将到达两个最大值和两个最小值，使得该力以每周期两次(每完整转子旋转两次)而具有周期性。这种力变化可能使得发送器转子和接收器转子振动，由此产生不合乎期望的效果。这些不合乎期望的效果可包括例如：发送器22和接收器24所发出的更高的噪声、更快的转子支撑轴承磨损、转子操作速度的限制和/或向周围结构(例如支撑体、座架等)传递振动。通常期望具有可以改善这些瑕疵中的至少一些的磁动力耦合式电力传送方法和装置。现有技术中的前述示例以及与之有关的限制意图是说明性而非囊括性的。在阅读说明书并且研究附图时，对本领域技术人员将明白现有技术的其它限制。
技术实现思路
结合意在表示示例性和说明性而不是限制范围的系统、工具和方法来描述并且示出以下实施例及其方面。在各个实施例中，减少或消除了以上问题中的一个或多个，而其它实施例涉及其它改进。本专利技术一个方面提供一种磁耦合式无线电力传送系统，包括：无线电力发送器转子，包括均具有磁化方向的多个发送器磁体，所述发送器转子关于发送器轴线可旋转，并且所述多个发送器磁体布置成沿着所述发送器轴线彼此相邻；以及无线电力接收器转子，包括均具有磁化方向的多个接收器磁体，所述接收器转子关于接收器轴线可旋转，并且所述多个接收器磁体布置成沿着所述接收器轴线彼此相邻，所述接收器转子相对于所述发送器转子可定位在电力传送位置中。在所述接收器转子相对于所述发送器转子处于所述电力传送位置时，所述发送器转子和所述接收器转子通过空气间隙间隔开并且以磁方式彼此吸引，从而所述发送器转子的旋转引起所述接收器转子的反向旋转。所述多个发送器磁体中的第一发送器磁体具有第一磁化方向，并且所述多个发送器磁体中的第二发送器磁体具有第二磁化方向，所述第二磁化方向与所述第一磁化方向不平行，从而在所述接收器转子相对于所述发送器转子处于所述电力传送位置中并且所述发送器转子关于所述发送器轴线旋转时，在所述发送器转子关于所述发送器轴线处于第一旋转位置处时所述第一发送器磁体对所述接收器转子的磁吸引最大化，并且所述发送器转子关于所述发送器轴线处于与所述第一旋转位置不同的第二旋转位置处时，所述第二发送器磁体对所述接收器转子的磁吸引最大化。本专利技术另一方面提供一种磁耦合式无线电力传送系统，包括：无线电力发送器，包括均具有磁化方向的多个发送器磁体，所述多个发送器磁体关于发送器轴线可旋转，并且布置成沿着所述发送器轴线彼此相邻；以及无线电力接收器，包括均具有磁化方向的多个接收器磁体，所述多个接收器磁体关于接收器轴线可旋转，并且布置成沿着所述接收器轴线彼此相邻，所述无线电力接收器相对于所述无线电力发送器可定位在电力传送位置中。在所述无线电力接收器相对于所述无线电力发送器处于所述电力传送位置时，所述无线电力发送器和所述无线电力接收器通过空气间隙间隔开并且以磁方式彼此吸引，从而所述无线电力发送器的旋转引起所述无线电力接收器的反向旋转。所述多个发送器磁体中的第一发送器磁体具有第一磁化方向，并且所述多个发送器磁体中的第二发送器磁体具有第二磁化方向，所述第二磁化方向与所述第一磁化方向不平行，从而在所述无线电力接收器相对于所述无线电力发送器处于所述电力传送位置中并且所述多个发送器磁体关于所述发送器轴线旋转时，在第一旋转位置处所述第一发送器磁体对所述无线电力接收器的磁吸引最大化，并且在与所述第一旋转位置不同的第二旋转位置处所述第二发送器磁体对所述无线电力接收器的磁吸引最大化。本专利技术另一方面提供一种磁耦合式无线电力传送系统，包括：发送器转子，还包括至少两个磁体，所述至少两个磁体端到端连接，并且进一步被布置为使得：所述磁体中的每一个的所述磁化方向关于彼此偏离所定义的角度；以及接收器转子，还包括至少两个磁体，所述至少两个磁体端到端连接，并且进一步被布置为使得：所述磁体中的每一个的所述磁化方向关于彼此偏离所定义的角度。本专利技术另一方面提供一种用于将电力从发送器转子无线传送到接收器转子的方法。所述方法包括：提供无线电力发送器转子，其包括均具有磁化方向的多个发送器磁体，所述发送器转子关于发送器轴线可旋转，并且所述多个发送器磁体布置成沿着所述发送器轴线彼此相邻；提供无线电力接收器转子，其包括均具有磁化方向的多个接收器磁体，所述接收器转子关于接收器轴线可旋转，并且所述多个接收器磁体布置成沿着所述接收器轴线彼此相邻。所述方法还包括：使得所述接收器转子接近所述发送器转子；以及使所述发送器转子关于所述发送器轴线旋转，以由此引起所述接收器转子关于所述接收器轴线的反向旋转。所述多个发送器磁体中的第一发送器磁体具有第一磁化方向，并且所述多个发送器磁体中的第二发送器磁体具有第二磁化方向，所述第二磁化方向与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁耦合式无线电力传送系统，包括：无线电力发送器转子，包括均具有磁化方向的多个发送器磁体，所述发送器转子关于发送器轴线可旋转，并且所述多个发送器磁体被布置成沿所述发送器轴线彼此相邻；无线电力接收器转子，包括均具有磁化方向的多个接收器磁体，所述接收器转子关于接收器轴线可旋转，并且所述多个接收器磁体被布置成沿所述接收器轴线彼此相邻，所述接收器转子相对于所述发送器转子可定位在电力传送位置中；其中，在所述接收器转子相对于所述发送器转子处于所述电力传送位置中时，所述发送器转子和所述接收器转子通过空气间隙间隔开并且以磁方式彼此吸引，从而所述发送器转子关于所述发送器轴线的旋转引起所述接收器转子关于所述接收器轴线的反向旋转；以及其中，所述多个发送器磁体中的第一发送器磁体具有第一磁化方向，并且所述多个发送器磁体中的第二发送器磁体具有第二磁化方向，所述第二磁化方向与所述第一磁化方向不平行，从而在所述接收器转子相对于所述发送器转子处于所述电力传送位置中并且所述发送器转子关于所述发送器轴线旋转时，在所述发送器转子关于所述发送器轴线处于第一旋转位置处时所述第一发送器磁体对所述接收器转子的磁吸引最大化，并且所述发送器转子关于所述发送器轴线处于与所述第一旋转位置不同的第二旋转位置处时，所述第二发送器磁体对所述接收器转子的磁吸引最大化。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.15 US 62/038,1021.一种磁耦合式无线电力传送系统，包括：无线电力发送器转子，包括均具有磁化方向的多个发送器磁体，所述发送器转子关于发送器轴线可旋转，并且所述多个发送器磁体被布置成沿所述发送器轴线彼此相邻；无线电力接收器转子，包括均具有磁化方向的多个接收器磁体，所述接收器转子关于接收器轴线可旋转，并且所述多个接收器磁体被布置成沿所述接收器轴线彼此相邻，所述接收器转子相对于所述发送器转子可定位在电力传送位置中；其中，在所述接收器转子相对于所述发送器转子处于所述电力传送位置中时，所述发送器转子和所述接收器转子通过空气间隙间隔开并且以磁方式彼此吸引，从而所述发送器转子关于所述发送器轴线的旋转引起所述接收器转子关于所述接收器轴线的反向旋转；以及其中，所述多个发送器磁体中的第一发送器磁体具有第一磁化方向，并且所述多个发送器磁体中的第二发送器磁体具有第二磁化方向，所述第二磁化方向与所述第一磁化方向不平行，从而在所述接收器转子相对于所述发送器转子处于所述电力传送位置中并且所述发送器转子关于所述发送器轴线旋转时，在所述发送器转子关于所述发送器轴线处于第一旋转位置处时所述第一发送器磁体对所述接收器转子的磁吸引最大化，并且所述发送器转子关于所述发送器轴线处于与所述第一旋转位置不同的第二旋转位置处时，所述第二发送器磁体对所述接收器转子的磁吸引最大化。2.根据权利要求1或在此的任一其它权利要求所述的磁耦合式无线电力传送系统，其中：所述第一发送器磁体和第二发送器磁体彼此轴向相邻；所述第一磁化方向和第二磁化方向关于所述发送器轴线相对于彼此偏离了发送器偏离角度；以及所述多个接收器磁体包括在与所述发送器轴线正交的方向上与所述第一发送器磁体和第二发送器磁体间隔开的第一接收器磁体和第二接收器磁体，所述第一接收器磁体和第二接收器磁体彼此轴向相邻并且具有关于所述接收器轴线相对于彼此偏离了接收器偏离角度的磁化方向。3.根据权利要求2或在此的任一其它权利要求所述的磁耦合式无线电力传送系统，其中，彼此轴向相邻的所述第一发送器磁体和第二发送器磁体包括轴向毗邻的所述第一发送器磁体和第二发送器磁体。4.根据权利要求2或在此任一其它权利要求所述的磁耦合式无线电力传送系统，其中，彼此轴向相邻的所述第一发送器磁体和第二发送器磁体包括在轴向方向上轴向间隔开的所述第一发送器磁体和第二发送器磁体，所述第一发送器磁体和第二发送器磁体之间的空间未被其它磁体占据。5.根据权利要求2至4中的任一项或在此的任一其它权利要求所述的磁耦合式无线电力传送系统，其中：所述多个发送器磁体关于发送器二等分面对称，所述发送器二等分面将所述发送器转子的轴向长度二等分并且与所述发送器轴线正交；以及所述多个接收器磁体关于接收器二等分面对称，所述接收器二等分面将所述接收器转子的轴向长度二等分并且与所述接收器轴线正交。6.根据权利要求5或在此的任一其它权利要求所述的磁耦合式无线电力传送系统，其中，在所述发送器二等分面的第一侧的所述发送器磁体的所述磁化方向是以下之一：随着所述发送器磁体接近所述发送器二等分面而单调增加或单调降低，从而关于所述发送器二等分面的所述第一侧的每对相邻发送器磁体，所述发送器二等分面的所述第一侧的相邻发送器磁体之间的偏离处于同一角方向上。7.根据权利要求2至4中的任一项或在此的任一其它权利要求所述的磁耦合式无线电力传送系统，其中：将所述发送器转子的轴向长度二等分并且与所述发送器轴线正交的发送器二等分面的每一侧上的所述多个发送器磁体中的大多数彼此对称；以及将所述接收器转子的轴向长度二等分并且与所述接收器轴线正交的接收器二等分面的每一侧上的所述多个接收器磁体中的大多数彼此对称。8.根据权利要求2至7中的任一项或在此的任一其它权利要求所述的磁耦合式无线电力传送系统，其中，所述多个发送器磁体具有奇数m个磁体，并且所述偏离角度α根据下式确定：9.根据权利要求2至7中的任一项或在此的任一其它权利要求所述的磁耦合式无线电力传送系统，其中，所述多个发送器磁体具有偶数m个磁体，并且所述偏离角度α根据下式确定：10.根据权利要求1至9中的任一项所述的磁耦合式无线电力传送系统，其中，所述多个接收器磁体包括与所述多个发送器磁体相同数量的磁体，并且所述多个接收器磁体的所述磁化方向与所述无线电力发送器关于二等分轴旋转180°对应，所述二等分轴将所述无线电力发送器的轴向长度二等分并且与所述发送器轴线正交。11.根据权利要求1至9中的任一项所述的磁耦合式无线电力传送系统，其中，所述多个接收器磁体包括与所述多个发送器磁体不同数量的磁体。12.一种磁耦合式无线电力传送系统，包括：无线电力发送器，包括均具有磁化方向的多个发送器磁体，所述多个发送器磁体关于发送器轴线可旋转，并且布置成沿着所述发送器轴线彼此相邻；无线电力接收器，包括均具有磁化方向的多个接收器磁体，所述多个接收器磁体关于接收器轴线可旋转，并且布置成沿着所述接收器轴线彼此相邻，所述无线电力接收器相对于所述无线电力发送器可定位在电力传送位置中；其中，在所述无线电力接收器相对于所述无线电力发送器处于所述电力传送位置时，所述无线电力发送器和所述无线电力接收器通过空气间隙间隔开并且以磁方式彼此吸引，从而所述无线电力发送器关于所述发送器轴线的旋转引起所述无线电力接收器关于所述接收器轴线的反向旋转；以及其中，所述多个发送器磁体中的第一发送器磁体具有第一磁化方向，并且所述多个发送器磁体中的第二发送器磁体具有第二磁化方向，所述第二磁化方向与所述第一磁化方向不平行，从而在所述无线电力接收器相对于所述无线电力发送器处于所述电力传送位置中并且所述多个发送器磁体关于所述发送器轴线旋转时，在第一旋转位置处所述第一发送器磁体对所述无线电力接收器的磁吸引最大化，并且在与所述第一旋转位置不同的第二旋转位置处所述第二发送器磁体对所述无线电力接收器的磁吸引最...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·提克霍莫洛夫，B·贾米森，
申请(专利权)人：ELIX无线充电系统公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA