使用堆叠谐振器的无线功率传输制造技术

无线功率传输系统可以包括主谐振器和一个或多个次谐振器。至少一个次谐振器与主谐振器处于重叠关系。由主谐振器生成的电磁(EM)场可以耦合到次谐振器，从而在次谐振器中引发电流。由次级谐振器生成的EM场与来自主谐振器的EM场相互作用以生成合成EM场。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用堆叠谐振器的无线功率传输相关申请的交叉引用本申请要求2014年10月30日提交的美国申请No.14/528,634的申请日的权益，其全部内容通过引用并入本文用于所有目的。
本公开通常涉及无线功率。更具体地，本公开涉及与使用堆叠谐振器的无线功率传输相关的设备、系统和方法。
技术介绍
无线功率传输是正在发展的技术，并且应用在许多电子器件和系统中。此外，即使非电子对象也可配置有无线功率能力。例如，房屋中的墙壁或天花板可以装备有线圈，以便为灯具、诸如电视机、台式计算机、计算机监视器等的消费电子产品提供功率。无线功率传输是指在电源(例如，功率发射单元，PTU)和电负载(例如，功率接收单元PRU)之间没有硬线连接的情况下电能从PTU到PRU的传送。一种常见的技术被称为谐振电感耦合，其中在被调谐为以相同频率谐振的紧密间隔的线圈(“谐振器”)之间实现电能的无线传送。PTU中的线圈(发射线圈)可以由时变信号驱动以生成电磁(EM)场。磁场将感应地耦合到诸如智能电话、计算机平板电脑等的电子设备(PRU)中的附近线圈(接收器线圈)。在接收器线圈中感应出电流，然后可以使用该电流来对在PRU中的电池充电或向PRU提供功率。然而，不同的电子器件可能需要特定的谐振器设计来考虑尺寸、高度、感应电压范围、阻抗范围等，以便提供有效的功率输送。其他设计考虑包括电磁干扰(EMI)效应。制造商可能必须考虑操作和安全规定，这些规定对以下项设了限制：EMI对附近的电子器件的影响、对人类的比吸收率(SAR)等等。这些考虑往往会对PTU中谐振器的设计造成约束。
技术实现思路
根据本公开的方面的无线充电系统可以包括主谐振器和至少一个次谐振器。次谐振器可以在主谐振器的至少一部分上方延伸。次谐振器可以响应于与主谐振器生成的主磁场的耦合而生成次磁场。合成磁场可以通过主磁场和次磁场之间的相互作用而出现。在一些方面，次谐振器在主谐振器的至多一部分上方延伸。在其他方面，次谐振器的至多一部分在主谐振器上方延伸。在一些方面，无线充电系统还可以包括第三谐振器。第三谐振器可以没有在主谐振器上方延伸的部分。在其他方面，第三谐振器的任何部分都没有在次谐振器上方延伸。在另外的方面，第三谐振器的一部分在次谐振器的一部分上方延伸。在另一方面，第三谐振器可以在主谐振器和次谐振器的至少一部分上方延伸。在一些方面，次谐振器可以包括电容性元件，以将次谐振器配置为具有与主谐振器大致相同的谐振频率。根据本公开的其他方面，无线充电系统可以包括导电材料的主回路和导电材料的多个次回路。每个次回路的至少一部分可以与主回路处于重叠关系。当所述主回路由时变信号驱动时，次回路可以与由主回路生成的磁场耦合，并且因此生成合成EM场，包括修改由主谐振器生成的磁场。根据本公开的其他方面，无线充电系统可以包括发射线圈和多个寄生线圈。至少一个寄生线圈可以与发射线圈处于重叠关系，其中从发射线圈生成的主磁场可以耦合到寄生线圈，从而生成相应的次磁场，所述次磁场与主磁场相互作用以生成用于将功率传输到接收器设备的合成磁场。根据本公开的方面，无线充电装置可以包括用于与由主谐振器生成的主磁场耦合的部件。用于耦合的部件可以被配置为生成次磁场作为与主磁场耦合的结果。用于耦合的部件可以与主谐振器共同延伸，使得主磁场和次磁场之间的相互作用可以生成具有不同于主磁场的场分布的合成磁场。该装置还可以包括用于相对于主磁场支撑用于耦合的部件的部件。附图说明关于随后要进行的讨论且特别是附图，强调所示的细节代表了用于说明性讨论的示例，并且为了提供本公开的原理和概念方面的描述的原因而呈现。在这方面，除了对本公开的基本理解所需要的内容之外，并未试图示出实施细节。随后结合附图进行的讨论对于本领域技术人员来说可以理解如何实现根据本公开的实施例。在附图中：图1是根据本公开的无线功率传输系统的功能框图。图2是根据本公开的无线功率传输系统的功能框图。图3是包括发射天线或接收天线的图2的发射电路或接收电路的一部分的示意图。图4A和图4B示出了本公开的涉及充电面积的方面。图5A、图5B和图5C示出了本公开的涉及场高度的方面。图6A、图6B和图6C示出了本公开的涉及场分布的方面。图7示出了根据本公开的谐振器的实施例。图8A和图8B示出了根据本公开的谐振器的实施例。图9A和图9B示出了根据本公开的谐振器的配置。图10A和图10B示出了根据本公开的堆叠的示例。图11、图12、图12A、图12B、图13、图13A和图14示出了根据本公开的堆叠结构的说明性示例。具体实施方式在下面的描述中，为了解释的目的，阐述了许多示例和具体细节，以便提供对本公开的透彻理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，在权利要求中表达的本公开可以包括这些实施例中的一些或全部特征、单独地或与下面描述的其它特征组合，并且还可以包括本文所述的特征和概念的等同物和改型。无线功率传输可以指将与电场、磁场、电磁场或其它方式相关联的任何形式的能量从发射器传输到接收器而不使用物理电导体(例如，功率可以通过自由空间传输)。输出到无线场(例如，磁场或电磁场)中的功率可以由“接收天线”接收、捕获或耦合以实现功率传输。图1是根据本公开的无线功率传输系统100的功能框图。可以从电源(图中未示出)向发射器104提供输入功率102，以生成用于执行能量传输的无线(例如，磁或电磁)场105。接收器108可以耦合到无线场105并且生成用于由耦合到输出功率110的设备(图中未示出)存储或消耗的输出功率110。发射器104和接收器108二者可以隔开距离112。在一些实施例中，发射器104和接收器108可以根据相互谐振关系来配置。当接收器108的谐振频率和发射器104的谐振频率基本上相同或非常接近时，发射器104和接收器108之间的传输损耗可以是最小的。因此，与可能涉及非常接近(例如，有时在毫米内)的大型天线线圈的纯感应解决方案形成对比，可以在较大的距离上提供无线功率传输。因此，谐振感应耦合技术可以允许在各种距离上以及在各种感应线圈配置中的改善的效率和功率传输。当接收器108位于由发射器104生成的无线场105中时，接收器108可以接收功率。无线场105对应于其中由发射器104输出的能量可被接收器108捕获的区域。无线场105可以对应于发射器104的“近场”，如将在下面进一步描述的。发射器104可以包括用于向接收器108传送能量的发射天线或线圈114。接收器108可以包括用于接收或捕获从发射器104传送的能量的接收天线或线圈118。近场可以对应于其中存在由发射线圈114中、远离发射线圈114而最小程度地辐射功率的电流和电荷生成的强反应场的区域。近场可以对应于在发射线圈114的大约一个波长(或其一部分)内的区域。如上所述，通过将无线场105中的大部分能量耦合到接收线圈118、而不是将电磁波中的大部分能量传播到远场，可以发生有效的能量传输。当定位于无线场105内时，可能在发射线圈114和接收线圈118之间形成“耦合模式”。发射天线114和接收天线118周围可能发生该耦合的区域在本文中称为耦合模式区域。图2是根据一些实施例的无线功率传输系统200的功能框图。系统200包括发射器204和接收器208。发射器204(此处也称为功率传输单元PTU本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种与主谐振器一起操作的装置，所述主谐振器基本设置在第一平面上，所述主谐振器耦合到电源，所述装置包括：至少一个次谐振器，基本上设置在第二平面上并且与所述主谐振器的至少一部分共同延伸，所述至少一个次谐振器与所述主谐振器电气隔离，所述至少一个次谐振器被配置为当与所述主谐振器生成的主磁场耦合时生成次磁场，使得合成磁场从所述主磁场和所述次磁场之间的相互作用而产生。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.30 US 14/528,6341.一种与主谐振器一起操作的装置，所述主谐振器基本设置在第一平面上，所述主谐振器耦合到电源，所述装置包括：至少一个次谐振器，基本上设置在第二平面上并且与所述主谐振器的至少一部分共同延伸，所述至少一个次谐振器与所述主谐振器电气隔离，所述至少一个次谐振器被配置为当与所述主谐振器生成的主磁场耦合时生成次磁场，使得合成磁场从所述主磁场和所述次磁场之间的相互作用而产生。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个次谐振器具有相对于所述主线圈的配置和布置，使得所述合成磁场具有比由所述主谐振器单独产生的磁场更均匀的场分布。3.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个次谐振器具有相对于所述主线圈的配置和布置，使得所述合成磁场具有与由所述主谐振器单独产生的磁场相比范围不同的场分布。4.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个次谐振器具有相对于所述主线圈的配置和布置，使得所述合成磁场具有场分布，所述场分布具有与由所述主谐振器单独产生的磁场的最大高度不同的最大高度。5.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个次谐振器至多只在所述主谐振器的一部分上方延伸。6.根据权利要求1所述的装置，其中所述主谐振器和所述至少一个次谐振器限定比单独所述主谐振器的周界大的周界。7.根据权利要求1所述的装置，还包括设置在第三平面上的第三谐振器，其中所述第三谐振器不与所述主谐振器重叠，所述第三谐振器被配置为当与所述主谐振器生成的所述主磁场耦合时生成第三磁场，其中所述合成磁场进一步是所述主磁场、所述次磁场和所述第三磁场之间的相互作用的结果。8.根据权利要求7所述的装置，其中所述第三谐振器不与所述至少一个次谐振器重叠。9.根据权利要求1所述的装置，其中所述主谐振器设置在主衬底上，并且所述至少一个次谐振器设置在次衬底上，所述主衬底和所述次衬底被堆叠。10.根据权利要求1所述的装置，还包括设置在第三平面上的第三谐振器，所述第三谐振器与所述主谐振器和所述至少一个次谐振器处于重叠关系。11.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个次谐振器包括与其串联连接的电容性元件。12.根据权利要求11所述的装置，其中所述电容性元件的尺寸被定制为使得所述至少一个次谐振器的谐振频率与所述主谐振器的谐振频率基本上相同。13.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑胜宪，F·卡罗博兰特，
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