用于感应电能传输系统的发射器技术方案

一种感应电能传输发射器，其包括用于容纳待通电的设备的壳体。壳体具有一个或更多个侧壁以及用于在壳体内产生交变磁场的一个或更多个线圈。一个或更多个线圈的密度随着离一个或更多个侧壁的端部的距离而变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于感应电能传输系统的发射器
本专利技术属于感应电能传输(IPT)系统的领域。更具体地，本专利技术涉及一种用在这种系统中的具有新颖配置的电能发射器。
技术介绍
IPT系统是已有技术(例如，电动牙刷的无线充电)和正开发技术(例如，在“充电垫”上的手持设备的无线充电)的公知领域。通常，初级侧从发射线圈或多个发射线圈产生时变磁场。这个磁场在合适的接收线圈中感应出交流电，然后该交流电可以用于对电池充电，或者为设备或其他负载供电。在某些情况下，发射器线圈或接收器线圈可以与电容器连接以创建谐振电路，该谐振电路可以以相对应的谐振频率来增加电能吞吐量或效率。在IPT系统设计中必须克服的基本问题是确保有效的电能传输。改善性能的一种方法是要求发射器线圈和接收器线圈的精确对准，诸如使用专用充电座的电动牙刷的无线充电的情况。然而，需要精确对准破坏了某些IPT系统的关键目标之一，即，对设备的简单充电和供电(用户参与最少)。另一种类型的IPT系统是充电(或供电)板。通常，这些系统提供被配置为产生磁场的表面，使得当合适的设备被放置在表面上时，通过在设备内部合适的接收器线圈布置来获取电能。存在已知的各种发射线圈配置。在一个示例中，单个线圈被放置在表面之下，并且与表面共面。线圈可以很小，因此接收器线圈仍然必须相当好地对准以实现电能传输。可选地，线圈可以很大，覆盖表面的整个区域。在这种情况下，一个或更多个接收器可以放置在表面上的任何地方。这对于给设备充电或供电来讲给予了更多的自由度(即，用户只需将设备放在垫上的任何位置)。然而，由这种配置产生的磁场不均匀，并且磁场朝向线圈的中心会尤其更弱。因此，接收器线圈根据它们在表面上的位置而获得不同量的电能。第三种类型的IPT系统是充电(或供电)壳体。通常，这些系统提供具有发射器线圈的盒体，发射器线圈被包含在盒体的侧壁和/或基底中。线圈在盒体内产生磁场，使得当设备被放置在盒体内时，通过在设备内的合适的接收器线圈布置来获取电能。线圈可以是线圈阵列，或大线圈，或两者的组合。然而，会出现与充电板相同的缺点。即，场在整个体积中是不均匀的，朝向中心尤其更弱。因此，即使在设备被放置在壳体的中心时，为了确保足够的电能传输，初级侧上的电能也必须更高，这导致损耗增加和效率降低。在所有上述情形中，已知的是，由高磁导率材料(诸如铁氧体)制成的层/芯可以包括在发射器或接收器中，以改善在磁场之上的能量的传输。本专利技术的目的是提供一种产生电能传输特性得到改善的磁场的发射器，或者至少为公众提供有用的选择。
技术实现思路
根据一个示例性实施例，提供一种感应电能传输发射器，其包括：壳体，用于容纳待通电的设备，具有一个或更多个侧壁；一个或更多个线圈，用于在壳体内产生交变磁场，一个或更多个线圈的密度随着离一个或更多个侧壁的端部的距离而变化；以及驱动电路，用于驱动一个或更多个线圈。根据另一个示例性实施例，提供一种感应电能传输发射器，其包括：壳体，用于容纳待通电的设备，具有基底部分和从基底部分凸出的一个或更多个侧壁；一个或更多个线圈，用于在壳体内产生交变磁场，一个或更多个线圈的密度最初随着离基底部分的距离的增加而减小，然后随着离基底部分的距离的进一步增加而增加；以及驱动电路，用于驱动一个或更多个线圈。根据另一个示例性实施例，提供一种感应电能发射器，其包括：一个或更多个线圈，用于产生交变磁场；驱动电路，用于驱动一个或更多个线圈；以及一个或更多个导磁层，与一个或更多个线圈相关联，其中一个或更多个导磁层的组合厚度变化。根据又一个示例性实施例，提供一种感应电能发射器，其包括：一个或更多个线圈，用于产生交变磁场；驱动电路，用于驱动一个或更多个线圈；以及一个或更多个导磁层，与一个或更多个线圈相关联，其中一个或更多个导磁层的磁导率变化。公认的，在不同的权限下，术语“包含”及其变型可以具有排他的意思或包括的意思。为了本说明书的目的，除非另外说明，否则这些术语旨在具有包括的意思，即，它们将被认为表示包括使用直接引用的所列组件，以及可能还包括其他未指定的组件或元件。在本说明书中对任何现有技术的引用不构成承认这些现有技术形成公知常识的一部分。附图说明并入说明书中并且构成说明书一部分的附图示出了本专利技术的实施例，并且附图与上面给出的本专利技术的一般描述以及下面给出的实施例的详细描述一起用于解释本专利技术的原理。图1示出根据本专利技术的第一方面的实施例的发射器的视图；图2示出根据图1所示的本专利技术的第一方面的另一个实施例的发射器的视图；图3示出图1所示的发射器的截面图；图4示出对由两个不同发射器产生的磁场线进行比较的示意图；图5示出根据本专利技术的另一方面的实施例的发射器的视图；图6示出根据本专利技术的另一方面的实施例的发射器的视图；图7示出图6所示的发射器的截面图；图7a示出根据图6所示的方面的实施例的发射器的一部分的截面图；图8示出图6所示的发射器的另一个实施例的截面图；图9示出由图6的发射器产生的磁场线的示意图；图10示出根据本专利技术的另一方面的发射器的截面图；图11示出对由两个不同发射器产生的磁场线进行比较的示意图；图12示出根据本专利技术的另一方面的发射器的截面图；图13示出对由两个不同发射器产生的磁场线进行比较的示意图；图14示出根据图12所示的本专利技术的方面的另一个实施例的发射器的截面图；以及图15示出用于驱动本专利技术的实施例的发射器的驱动电路的示意图。具体实施方式线圈布置参考图1，示出根据本专利技术的实施例的用于IPT系统的发射器1。发射器采用带有侧壁3和基底部分4的充电壳体2的形式。发射器包括在壳体内部产生时变磁场的线圈5。放置在壳体内的设备6包括接收器线圈7，其与时变磁场感应耦合并且产生可以用于对设备充电或供电的电流。线圈被壳体的侧壁所包含，并且围绕与基底部分共面的壳体的周圈而缠绕，如图1中的虚线所示。发射器1连接到合适的电源8，并且驱动电路(未示出)被配置为驱动所述线圈，使得其产生磁场。驱动电路被配置为使得线圈5产生适合于特定应用的时变磁场。这种驱动电路对本领域技术人员来讲是已知的，本专利技术在这方面不受限制。能够接收感应传输电能的设备在本领域中是公知的，本专利技术不限于任何特定类型。在优选实施例中，该设备包括与基底部分共面的接收器线圈，因为这将使电能传输最大化，其中磁场的磁通量垂直于基底部分。图1所示的壳体2的形状采用矩形棱柱的形式，然而本专利技术在这方面不受限制。本领域技术人员将理解如何使本专利技术应用为限定壳体的各种三维体积。举例来说，图2示出其中壳体是具有单个连续侧壁10的圆柱体形式的发射器9。在该示例中，线圈11大体上是圆形的并且围绕壳体的周圈而缠绕，如图2中的虚线所示。在本专利技术的优选实施例中，壳体包括基底部分4。如将在后面描述的，在基底部分中包含导磁层(诸如铁氧体层)可以显著地改善电能传输。然而，壳体2并非必须包括基底部分。本领域技术人员将知道如何可以使本专利技术适用于不包括基底部分的充电壳体。参考图3，示出图1所示的发射器1的垂直截面。该视图示出侧壁3、基底部分4、线圈5以及设备6。壳体可以可选地包括合适的外层12(例如，塑料外壳)，外层12包围发射器的内部工作结构，赋予发射器更有吸引力和流线型的外观。线圈被布置成使得线圈的密度(为每单位高度的环的数量)通常随着高度而增加。这导致更多的环本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种感应电能传输发射器，包括：a.壳体，用于容纳待通电的设备，具有基底部分和从基底部分凸出的一个或更多个侧壁；b.一个或更多个线圈，用于在壳体内产生交变磁场，所述一个或更多个线圈的密度最初随着离基底部分的距离的增加而减小，然后随着离基底部分的距离的进一步增加而增加；以及c.驱动电路，用于驱动所述一个或更多个线圈。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.26 US 62/055,9241.一种感应电能传输发射器，包括：a.壳体，用于容纳待通电的设备，具有基底部分和从基底部分凸出的一个或更多个侧壁；b.一个或更多个线圈，用于在壳体内产生交变磁场，所述一个或更多个线圈的密度最初随着离基底部分的距离的增加而减小，然后随着离基底部分的距离的进一步增加而增加；以及c.驱动电路，用于驱动所述一个或更多个线圈。2.如权利要求1所述的感应电能传输发射器，其中，所述一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：劳伦斯·伯纳多·德拉·克鲁兹，
申请(专利权)人：鲍尔拜普罗克西有限公司，
类型：发明
国别省市：新西兰,NZ