具有内置无线功率传输发射器和接收器装置的瓷砖制造方法及图纸

一种提供有内置无线功率传输技术的瓷砖，使得功率能够从瓷砖的无线功率传输谐振器无线地传输到瓷砖的无线功率接收器装置。无线功率接收器装置包括或电耦合到设置在瓷砖的前表面上的一个或多个电气装置，并对其供电。可以提供一种瓷砖阵列，在这种情况下，每个瓷砖具有无线功率传输谐振器。阵列的瓷砖中的至少一个电耦合到RF电源。每个瓷砖产生的EM场从该瓷砖感应耦合到阵列的最近邻瓷砖。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有内置无线功率传输发射器和接收器装置的瓷砖相关申请的交叉引用本申请是非临时性PCT国际申请，其要求于2018年4月20日提交的、标题为“TILESHAVINGBUILT-INWIRELESSPOWERTRANSFERTRANSMITTERANDRECEIVERDEVICES(具有内置无线功率传输发射器和接收器装置的瓷砖)”、序列号为62/660,448的美国临时申请的申请日的权益并要求其优先权，其全部内容通过引用的方式并入本文。
技术介绍
无线功率传输是不使用人造导体连接电源和电负载而将电能从电源传输到电负载。无线功率传输系统包括发射器和一个或多个接收器装置。发射器电耦合到电源并将功率转换为时变电磁(EM)场。一个或多个接收器装置经由EM场接收功率并将接收到的功率转换回电流以供电负载使用，该电负载是接收器装置的一部分或电耦合到接收器装置。本申请的专利技术人专利技术并先前提交了关于无线功率传输系统的美国非临时申请，该无线功率传输系统包括用于无线功率传输领域的可变形状因数(formfactor)的发射器和接收器装置。例如，2016年10月18日提交的、标题为“WIRELESSPOWERTRANSFERTOMULTIPLERECEIVERDEVICESACROSSAVARIABLE-SIZEDAREA(将无线功率传输到可变大小区域中的多个接收器装置)”、序列号为15/296,704的美国申请公开了这样的发射器和接收器装置，该美国申请的专利技术人与本申请的专利技术人相同。这种可变形状因数的发射器的形状和大小可以改变，以适应实际上任何大小和形状的无线功率传输区域，同时仍然实现特定的特征频率。该发射器被配置为从电耦合到发射器的射频(RF)电源经由由发射器所生成的近EM场而在无线传输功率区域上发射RF功率。在无线功率传输区域中运行的接收器装置被配置为以发射器正运行的特征频率谐振，以便从近EM场接收功率。接收器装置将来自近EM场的接收功率转换为电流，该电流随后可用于为作为接收器装置的一部分或与接收器装置电耦合的电负载供电。上述无线功率传输技术的一种潜在应用是照明应用。例如，接收器装置可以被配置为向一个或多个发光二极管(LED)供应直流(DC)电流，如'704申请中所公开的。在这种情况下，无线功率传输区域可以例如在天花板上横向延伸并且稍微在天花板的上方和下方延伸。包含有LED的接收器装置可以设置在天花板面向地面的一侧上，用于为房间提供照明。与这种照明应用相关联的一个困难在于，在天花板(例如，铝支柱)中、上或上方经常存在导电特征或装置，发射器所生成的EM场可能在这些导电特征或装置中感应出涡电流。这些涡电流可能部分或完全阻挡EM场，从而降低LED照明方案的有效性。类似的困难在照明应用涉及地板、墙壁、庭院、人行道、车道等时可能出现。从本质上讲，该问题可能在安装接收器和照明方案的表面与其中感应出涡电流的导电元件(例如，金属管道、金属支柱、铝制螺柱等)的网络相邻的任何位置出现。尽管已经提出了无线功率照明方案，但是它们仅部分有效，因为它们没有考虑到由EM场内的金属对象中的涡电流引起的问题。例如，凯斯勒(Kesler)等人的第2014/0021798号公开的美国专利申请提出将无线谐振器构建成各种结构，例如墙壁、地板、天花板、隔板、墙壁覆盖物等，但是没有考虑与涡电流相关联的问题。与这种照明应用相关联的另一个困难在于，如果将无线传输技术并入例如形成阵列的地砖或天花板瓷砖中，则EM场由于阵列中不同位置处的瓷砖具有不同数量的最近邻的瓷砖而不均匀。位于瓷砖上的谐振器主要与最近邻的瓷砖感应耦合。因此，具有不同数量的最近邻的瓷砖将具有不同的感应EMF量，这取决于它们是内部瓷砖(四个最近邻)、边缘瓷砖(三个最近邻)还是拐角瓷砖(两个最近邻)。为了在整个阵列上保持均匀的EM场幅值，必须考虑这些差异。提出的无线功率照明方案(包括在Kesler等人中公开的)没有考虑这些差异。因此，如果使用已知的提出的技术创建的阵列完全工作，则不能整体有效。存在对如下照明方案的需求：该照明方案利用无线功率传输技术，并且克服了以上讨论的具有涡电流流的困难及维持均匀EM场的困难。
技术实现思路
根据本文公开的专利技术原理和概念，提供了一种瓷砖，其包括具有前表面和后表面的基板，设置在瓷砖中或瓷砖上的无线功率传输谐振器以及设置在瓷砖中或瓷砖上的无线功率接收器装置。根据另一方面，瓷砖还包括电气装置，该电气装置电耦合到无线功率传输接收器装置并安装在瓷砖的前表面上。该电气装置由无线功率接收器装置供电。根据另一方面，电气装置是电气照明装置。根据另一方面，电气装置是电气检测器装置。根据另一方面，瓷砖是适合用于形成吊顶的吊顶砖(drop-outtile)。根据另一方面，瓷砖还包括射频(RF)电源，该射频(RF)电源电耦合到无线功率传输谐振器并设置在瓷砖上或瓷砖中。根据前述方面中的一个或多个方面，无线功率传输谐振器包括：导电材料的矩形回路，该矩形回路具有分别与瓷砖的第一边、第二边、第三边和第四边相邻延伸的第一段、第二段、第三段和第四段；以及至少第一电容器，电耦合到矩形回路的相对端。矩形回路和至少第一电容器预先选择为确保无线功率传输谐振器以预先选择的特征频率谐振。根据前述方面中的一个或多个方面，无线功率接收器装置以预先选择的特征频率谐振。根据前述方面中的一个或多个，无线功率传输谐振器设置在瓷砖的后表面上。根据另一方面，提供了一种瓷砖的阵列，其被布置为使得每个瓷砖具有至少一个相邻的瓷砖，其中，该阵列的每个瓷砖包括具有前表面和后表面的基板以及设置在相应的瓷砖中或上的第一无线功率传输谐振器。根据瓷砖阵列的一方面，第一无线功率传输谐振器中的至少一个电耦合到第一RF电源，该第一RF电源设置在其上设置有第一无线功率传输谐振器的瓷砖上或瓷砖中。根据瓷砖阵列的一个方面，该阵列的至少第一瓷砖包括：至少第一无线功率接收器装置，其设置在第一瓷砖中或第一瓷砖上；以及电气装置，其电耦合到第一无线功率传输接收器装置并且安装在瓷砖的前表面上。电气装置由第一无线功率传输接收器装置供电。根据瓷砖阵列的一方面，电气装置是电气照明装置。根据瓷砖阵列的另一方面，电气装置是电气检测器装置。根据瓷砖阵列的一个方面，该阵列的每个瓷砖是适合用于形成吊顶的吊顶砖。根据瓷砖阵列的一个或多个前述方面，每个第一无线功率传输谐振器包括：导电材料的矩形回路，该矩形回路具有分别与瓷砖的第一边、第二边、第三边和第四边相邻延伸的第一段、第二段、第三段和第四段；以及至少第一电容器，电耦合到矩形回路的相对端。矩形回路和至少第一电容器预先选择为确保第一无线功率传输谐振器以预先选择的特征频率谐振。根据瓷砖阵列的一个或多个前述方面，每个第一无线功率传输谐振器的预先选择的特征频率至少部分地基于阵列中相应的瓷砖的位置来预先选择。位于阵列的拐角处的瓷砖具有以第一特征频率谐振的第一无线功率传输谐振器。位于阵列的内部的瓷砖具有以第二特征频率谐振的第一无线功率传输谐振器。位于阵列的边本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种瓷砖，包括：/n基板，具有前表面和后表面；/n无线功率传输谐振器，设置在所述瓷砖中或所述瓷砖上；以及/n无线功率接收器装置，设置在所述瓷砖中或所述瓷砖上。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180420 US 62/660,4481.一种瓷砖，包括：
基板，具有前表面和后表面；
无线功率传输谐振器，设置在所述瓷砖中或所述瓷砖上；以及
无线功率接收器装置，设置在所述瓷砖中或所述瓷砖上。


2.根据权利要求1所述的瓷砖，还包括：
电气装置，电耦合到所述无线功率传输接收器装置并且安装在所述瓷砖的所述前表面上，所述电气装置由所述无线功率接收器装置供电。


3.根据权利要求2所述的瓷砖，其中，所述电气装置是电气照明装置。


4.根据权利要求2所述的瓷砖，其中，所述电气装置是电气检测器装置。


5.根据权利要求1所述的瓷砖，其中，所述瓷砖是适合用于形成吊顶的吊顶砖。


6.根据权利要求1或2中任一项所述的瓷砖，其中，所述瓷砖还包括：
射频RF电源，电耦合到所述无线功率传输谐振器，所述RF电源设置在所述瓷砖上或所述瓷砖中。


7.根据权利要求1或2中的任一项所述的瓷砖，其中，所述无线功率传输谐振器包括：
导电材料的矩形回路，具有分别与所述瓷砖的第一边、第二边、第三边和第四边相邻延伸的第一段、第二段、第三段和第四段；以及
至少第一电容器，电耦合到所述矩形回路的相对端，其中，所述矩形回路和所述至少第一电容器被预先选择为确保所述无线功率传输谐振器以预先选择的特征频率谐振。


8.根据权利要求1至7中的任一项所述的瓷砖，其中，所述无线功率接收器装置以所述预先选择的特征频率谐振。


9.根据权利要求1至8中的任一项所述的瓷砖，其中，所述无线功率传输谐振器设置在所述瓷砖的所述后表面上。


10.一种瓷砖的阵列，被布置为使得每个瓷砖具有至少一个相邻的瓷砖，所述阵列的每个瓷砖包括：
基板，具有前表面和后表面；以及
第一无线功率传输谐振器，设置在相应的瓷砖中或相应的瓷砖上。


11.根据权利要求10所述的阵列，其中，第一无线功率传输谐振器中的至少一个电耦合到第一射频RF电源，所述第一RF电源设置在其上设置有第一无线功率传输谐振器中的该一个无线功率传输谐振器的瓷砖上或瓷砖中。


12.根据权利要求11所述的阵列，其中，所述阵列的至少第一瓷砖包括：
至少第一无线功率接收器装置，设置在所述第一瓷砖中或所述第一瓷砖上；以及
电气装置，电耦合到所述第一无线功率传输接收器装置并且安装在所述瓷砖的所述前表面上，所述电气装置由所述第一无线功率传输接收器装置供电。


13.根据权利要求12所述的阵列，其中，所述电气装置是电气照明装置。


14.根据权利要求12所述的阵列，其中，所述电气装置是电气检测器装置。


15.根据权利要求12所述的阵列，其中，每个瓷砖是适合用于形成吊顶的吊顶砖。


16.根据权利要求10至15中的任一项所述的阵列，其中，所述第一无线功...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·A·莫法特，
申请(专利权)人：爱泽达恩技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US