感应功率传输系统技术方案

本发明专利技术题为“感应功率传输系统”。感应功率传输(IPT)系统可包括感应功率发射器和感应功率发射器上方的IPT导向器单元，该感应功率发射器具有生成IPT场的至少一个功率发射线圈。IPT导向器单元可包括低磁阻元件，诸如被配置成将IPT场从感应功率发射器引导至在IPT导向器单元上保持在适当位置的感应功率接收器的磁芯(例如，通过IPT导向器单元的外壳)。虽然IPT导向器单元将IPT场从感应功率发射器引导到感应功率接收器，从感应功率发射器进入低磁阻元件的IPT场的平均方向和密度可不同于离开低磁阻元件向所述感应功率接收器的IPT场的平均方向和密度。

Induction Power Transmission System

The invention relates to an inductive power transmission system. The inductive power transmission (IPT) system includes an IPT guide unit above the inductive power transmitter and an inductive power transmitter, which has at least one power transmitting coil to generate an IPT field. The IPT steering unit may include a low magnetoresistance element, such as a core (e.g., through the housing of the IPT steering unit) configured to guide an IPT field from an inductive power transmitter to an inductive power receiver at an appropriate position on the IPT steering unit. Although the IPT guider unit guides the IPT field from the inductive power transmitter to the inductive power receiver, the average direction and density of the IPT field from the inductive power transmitter to the low reluctance element may be different from the average direction and density of the IPT field from the low reluctance element to the inductive power receiver.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】感应功率传输系统
本专利技术属于感应或无线功率传输领域。更具体地，但并非排他性地，本专利技术涉及用于改善感应功率传输的系统。
技术介绍
感应功率传输(IPT)技术是一个日益发展的领域，IPT系统现在在各种应用和各种配置中得到利用。一种此类应用是在无线功率发射设备诸如所谓的“充电垫”或“充电席”中使用IPT系统。此类充电垫通常将提供平坦的充电表面，便携式电子设备(诸如智能电话)可放置在所述平面上以无线地充电或供电。此类便携式电子设备通常具有平坦的外表面，并且当平面外表面被放置到充电垫的平面充电表面上并与之平行时充电。然而，在实践中，对于置于充电垫上不同取向或者具有非平坦外表面的便携式电子设备，可能难以确保满意的无线充电效率。因此，可能有利的是提供用于对便携式电子设备进行无线充电或供电的改进的无线功率发射设备。
技术实现思路
根据一个示例性实施方案，提供了一种感应功率传输系统，其包括：感应功率发射器，该感应功率发射器具有被配置为产生感应功率传输(IPT)场的至少一个功率发射线圈；以及IPT导向器单元，所述IPT导向器单元能够相对于所述感应功率发射器移动，所述IPT导向器单元包括低磁阻元件，所述低磁阻元件被配置为将所述IPT场从所述感应功率发射器引导至具有至少一个功率接收线圈的感应功率接收器，使得进入所述低磁阻元件的所述IPT场的所述平均方向基本上不同于离开所述低磁阻元件的所述IPT场的所述平均方向。根据另一实施方案，提供了一种感应功率传输系统，其包括：感应功率发射器，该感应功率发射器具有被配置为产生感应功率传输(IPT)场的至少一个功率发射线圈；具有配置为与感应功率发射器成预先确定的特殊关系的至少一个功率接收线圈的感应功率接收器；以及位于感应功率发射器和感应功率接收器之间的IPT导向器单元，其包括被配置为将IPT场从感应功率发射器引导至感应功率接收器的低磁阻元件，其中IPT导向器单元能够相对于感应功率发射器和感应功率接收器中的至少一者旋转。附图说明图1是根据实施方案的感应功率传输系统的框图。图2示出了根据实施方案的具有IPT导向器单元的感应功率传输系统的示例性应用。图3示出了根据实施方案的具有IPT导向器单元的示例性构型的感应功率传输系统的另一示例性应用。图4A和图4B是根据实施方案的IPT导向器单元的一个示例性构型的分离视图。图5是根据实施方案的具有IPT导向器单元的感应功率传输系统的框图。图6A是根据实施方案的低磁阻元件的一个实施例的分离视图。图6B为根据实施方案的感应功率传输系统的剖视图，其包括图6A的低磁阻元件。图7A-图7C是根据实施方案的示例性低磁阻元件的分离视图。图8A-图8C是根据实施方案的IPT导向器单元的另一个示例性构型的分离视图。图9A和图9B是根据实施方案的IPT导向器单元的低磁阻元件的示例性构型的概念性视图。图10示出了根据实施方案的具有IPT导向器单元的感应功率传输系统的另一示例性应用。图11和图12是根据实施方案的图10的IPT导向器单元的分离视图。图13A为根据实施方案的显微镜的主体管的一部分的分离视图。图13B为根据实施方案的图13A的主体管的剖视图。图14A为根据实施方案的关节臂的一部分的分离视图。图14B为根据实施方案的图14A的关节臂的剖视图。具体实施方式使用感应功率传输(IPT)技术(诸如无线充电垫或充电席)操作的无线功率传输设备可包括具有平行于充电垫的平面充电表面布置的一个或多个功率发射线圈的发射器。发射器可驱动发射线圈，使得发射线圈在平面充电表面的紧邻位置产生时间变化磁场。当便携式电子设备被放置在平面充电表面之上或附近时，时间变化磁场可在与设备相关联的适合接收器(例如结合到设备本身中的接收器)的接收线圈中引起交流电。然后可使用所接收的功率来对设备上的电池充电或对设备或一些其他负载供电。与充电垫设计相关的一个问题是确保充电垫和设备之间的感应功率传输效率对于接收线圈相对于发射线圈的不同取向是令人满意的。对于平面或平坦设备，诸如智能电话，设备通常将简单地放置在充电表面上，因此与设备相关联的接收线圈(其通常与设备的平面共面)将处于平行于发射线圈的平面中。由于发射线圈与接收线圈之间的共面关系的结果，耦合最大化并且功率传输效率令人满意。然而，对于非平面或任意形状的设备，诸如可穿戴电子设备，与设备相关联的接收线圈更有可能相对于发射线圈成任意角度或取向，因为设备本身可能不平坦地坐置在充电表面上。如果用户希望在充电/供电期间对设备进行定向以便于使用，则对于平面设备也可能发生这种情况，例如，用户可将设备以与充电表面成角度的方式支撑，使得设备的屏幕可与之交互。因此，在不要求设备设计者提供“平坦”外表面以用于与接收线圈耦合或不迫使使用者不偏离其设备相对于充电表面的共面取向的情况下，如果不小心，感应功率传输效率可显著降低，从而限制充电垫的适用用途。与充电垫设计相关的另一个问题是能够以高效且高性价比的方式同时对多个设备进行充电或供电。一些设计使用对应于充电垫的整个充电表面的单个大发射线圈。在这种情况下，可将一个或多个设备放置在充电垫的充电表面上的任何位置。这允许在用户可将设备放置在充电垫上的位置方面获得更多的自由度。然而，大发射线圈产生的磁场可能不是均匀的，具有朝向充电表面中心的“弱点”，并且未改善任意接收线圈取向的问题。此外，由于整个充电表面被“供电”，充电表面的未被充电的设备覆盖的任何部分都可能存在安全隐患。充电垫可包括用于对多个设备充电的发射线圈阵列。为了提供高效和安全的功率传输，充电垫可使用合适的检测机构来检测设备的位置，并且可激活最接近的发射线圈。尽管这允许在用户可放置设备的位置上获得更大的自由度，例如单个线圈设计，相邻发射线圈之间的边界可由于相邻线圈的抵消效应而导致弱点，从而接收器未接收足够的功率，并且未改善任意接收线圈取向的问题。IPT系统的另一种用途是在需要将电力从电源传输到两个移动部件之间的负载的设备件中。一个此类实施例为显微镜，可能需要将电力向下传输到显微镜的主体管以向邻近物镜的灯提供电力。主体管可包括两个部分，其中一个相对于另一个旋转(例如，用于提供聚焦机构)，从而抑制传统有线连接的使用。又如，设备件可包括关节臂(诸如可用于机器人)，其中可能需要将功率从臂的一端处的电源传输至另一端处的附件。可能不总是可能或期望具有有线连接(例如，如果关节臂需要完全的运动自由度)。IPT系统可用于通过在一个部件中提供源发射器和在另一个部件中提供负载接收器而在两个移动部件之间的接合处传输功率。源发射线圈和负载接收线圈可被定位成使得无论部件的相对位置如何，源发射器和负载接收器之间存在良好的耦合。在更复杂的设备件中，可存在一系列多于两个的部件，因此可存在多于一个的接合点(例如，可存在固定部分，中间部分和末端部分，其中每个部分均能够相对于另一个移动)。根据上述实施例，显微镜的主体管可分为三个部分以提供两个聚焦机构(例如，粗聚焦和细聚焦)。关节臂可具有两个接合点，以提供更大程度的运动。应当理解，这使得更难以将电力直接从源发射器(即，位于固定部分中的发射器)传输到负载接收器(即，位于末端部分中的接收器)，这是由于诸如增大的距离或发射和接收线圈的相对取向的增大的可变性的因素。在此类接合点之间传输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种感应功率传输系统，包括：感应功率发射器，所述感应功率发射器具有至少一个功率发射线圈，所述至少一个功率发射线圈被配置为生成感应功率传输(IPT)场；以及IPT导向器单元，所述IPT导向器单元与所述感应功率发射器相邻，其中所述IPT导向器单元包括磁芯，所述磁性被配置为将所述IPT场从所述感应功率发射器引导至具有至少一个功率接收线圈的感应功率接收器，并且其中，当所述IPT导向器单元引导所述IPT场时，进入所述磁芯的所述IPT场的平均方向不同于离开所述磁芯的所述IPT场的平均方向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.19 US 62/436,0861.一种感应功率传输系统，包括：感应功率发射器，所述感应功率发射器具有至少一个功率发射线圈，所述至少一个功率发射线圈被配置为生成感应功率传输(IPT)场；以及IPT导向器单元，所述IPT导向器单元与所述感应功率发射器相邻，其中所述IPT导向器单元包括磁芯，所述磁性被配置为将所述IPT场从所述感应功率发射器引导至具有至少一个功率接收线圈的感应功率接收器，并且其中，当所述IPT导向器单元引导所述IPT场时，进入所述磁芯的所述IPT场的平均方向不同于离开所述磁芯的所述IPT场的平均方向。2.根据权利要求1所述的感应功率传输系统，其中所述IPT导向器单元被配置为接收在所述感应功率发射器的表面上。3.根据权利要求2所述的感应功率传输系统，其中所述IPT导向器单元被配置为保持所述感应功率接收器。4.根据权利要求1所述的感应功率传输系统，其中所述IPT导向器单元包括另外的功率接收线圈，所述另外的功率接收线圈被配置为从所述IPT场接收功率并向负载提供所述功率。5.根据权利要求4所述的感应功率传输系统，其中所述负载包括与所述IPT导向器单元相关联的电子指示器。6.根据权利要求1所述的感应功率传输系统，其中所述IPT导向器单元包括外壳。7.根据权利要求6所述的感应功率传输系统，其中所述磁芯能够相对于所述外壳旋转。8.根据权利要求1所述的感应功率传输系统，其中所述磁芯包括初级进入表面和初级出口表面，其中当所述IPT导向器单元引导所述IPT场时，所述初级进入表面处的IPT场的平均密度不同于所述磁芯的初级出口表面处的IPT场的平均密度。9.根据权利要求8所述的感应功率传输系统，其中所述初级出口表面被取向为相对于所述初级进入表面成非平行角，并且其中所述磁芯具有选自由以下项组成的组的形状：截棱锥形状和截头圆锥体形状。10.根据权利要求1所述的感应功率传输系统，其中所述磁芯包括铁氧体。11.一种感应功率传输系统，包括：感应功率发射器，所述感应功率发射器具有至少一个功率发射线圈，所述至少一个功率发射线圈被配置为生成感应功率传输(IPT)场；感应功率接收器，所述感应功率接收器具有至少一个功率接收线圈；以及IPT导向器...

【专利技术属性】
技术研发人员：任赛宁，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国,US