多相无线电场功率传送系统、发送器和接收器技术方案

一种发送器，包括：多相射频(RF)转换器，被配置为输出多个正弦RF功率信号；以及多相谐振器，被配置为接收该多个正弦RF功率信号，并在多个相位处以谐振频率谐振多个电感器和电容电极，以经由谐振电场耦合来传送功率。以经由谐振电场耦合来传送功率。以经由谐振电场耦合来传送功率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多相无线电场功率传送系统、发送器和接收器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2019年7月17日提交的美国临时申请号62/875,043的权益，其全部内容通过引用并入本文


[0003]本公开总体上涉及无线功率传送，尤其涉及无线电场功率传送系统及其发送器和接收器。

技术介绍

[0004]已知多种无线功率传送系统。典型的无线功率传送系统包括电连接到无线功率发送器的电源和电连接到负载的无线功率接收器。在磁感应系统中，该发送器具有电感器，该电感器将电能从该电源传送到该接收器的电感器。由于该发送器和接收器的电感器之间的磁场的耦合，功率传送得以发生。这些磁感应系统的范围是有限的，并且该发送器和接收器的电感器必须处于最佳对准状态，以实现有效的功率传送。还存在谐振磁系统，其中由于该发送器和接收器的电感器之间的磁场的耦合得以传送功率。然而，在谐振磁系统中，使用至少一个电容器谐振该电感器。谐振磁系统中的功率传送的范围比磁感应系统中的功率传送范围大，并且校正了对准问题。虽然电磁能量是在磁感应系统和谐振磁系统中产生的，但是大部分功率传送是经由该磁场发生的。经由电感应或谐振电感应传送的功率很少(如果有的话)。
[0005]在电感应系统中，该发送器和接收器具有电容电极。由于该发送器和接收器的电容电极之间的电场的耦合，功率传送得以发生。类似于谐振磁系统，存在谐振电系统，其中使用至少一个电感器谐振该发送器和接收器的电容电极。与电感应系统相比，谐振电系统具有更大的功率传送的范围，并且校正了对准问题。虽然电磁能量是在电感应系统和谐振电系统中产生的，但大部分功率传送是经由该电场发生的。经由磁感应或谐振磁感应传送的能量很少(如果有的话)。
[0006]尽管无线功率传送技术是已知的，但仍需要改进。因此，本公开的目的是提供一种新颖的无线电场功率传送系统、用于该系统的发送器和接收器以及无线发送功率的方法。

技术实现思路

[0007]应了解，提供本公开内容是为了以简化形式介绍一些概念，这些概念将在下文实施例的详细说明中进一步描述。该
技术实现思路
不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。
[0008]因此，在一个方面，提供了一种发送器，包括：多相射频(RF)转换器，被配置为输出多个正弦RF功率信号；以及多相谐振器，被配置为接收该多个正弦RF功率信号，并在多个相位处以谐振频率谐振多个电感器和电容电极，以经由谐振电场耦合来传送功率。
[0009]在一个或多个实施例中，该电容电极是多重旋转对称的。在一个或多个实施例中，该多重旋转对称的轴围绕该电容电极的曲率的中心垂直于该电容电极的主面。
[0010]在一个或多个实施例中，该多相RF转换器包括多相RF逆变器，该多相RF逆变器包括多个晶体管，每个晶体管电连接到该多相发送谐振器的电感器。
[0011]在一个或多个实施例中，该发送器还包括电连接到该多相RF转换器的电源，其中RF电源被配置为输出直流电(DC)功率信号。
[0012]在一个或多个实施例中，该多相发送谐振器是平衡的。
[0013]在一个或多个实施例中，该多相发送谐振器包括三个电感器和三个电容电极。
[0014]另一方面，提供一种接收器，包括：多相谐振器，其包括多个电感器和电容电极，被配置为以谐振频率谐振，以经由谐振电场耦合提取功率，并输出多个正弦射频(RF)功率信号，其中该多个电感器和电容电极在多个相位处谐振；以及多相整流器，被配置为接收该多个正弦RF功率信号并输出直流电(DC)功率信号。
[0015]在一个或多个实施例中，该电容电极是多重旋转对称的。在一个或多个实施例中，该多重旋转对称的轴围绕该电容电极的曲率的中心垂直于该电容电极的主面。
[0016]在一个或多个实施例中，该多相整流器包括多对二极管，每对二极管电连接到该多相接收谐振器的电感器。
[0017]在一个或多个实施例中，该接收器还包括负载，该负载被配置为接收由该多相整流器输出的该DC功率信号。
[0018]在一个或多个实施例中，该多相接收谐振器是平衡的。
[0019]在一个或多个实施例中，该多相接收谐振器包括三个电感器和三个电容电极。
[0020]另一方面，提供了一种系统，包括：发送器，包括：多相射频(RF)转换器，被配置为输出多个正弦RF功率信号；以及多相发送谐振器，被配置为接收该多个正弦RF功率信号，并在多个相位处以谐振频率谐振多个发送电感器和发送电容电极，以经由谐振电场耦合来传送功率；以及接收器，包括：多相接收谐振器，包括多个接收电感器和接收电容电极，被配置为以该谐振频率谐振，以经由谐振电场耦合来提取功率并输出该多个正弦RF功率信号，其中该多个接收电感器和接收电容电极在多个相位处谐振；以及多相整流器，被配置为接收该多个正弦RF功率信号并输出直流电(DC)功率信号。
[0021]在一个或多个实施例中，该发送电容电极是多重旋转对称的。在一个或多个实施例中，该多重旋转对称的轴围绕该电容电极的曲率的中心垂直于该电容电极的主面。
[0022]在一个或多个实施例中，该接收电容电极是多重旋转对称的。在一个或多个实施例中，该多重旋转对称的轴围绕该电容电极的曲率的中心垂直于该电容电极的主面。
[0023]在一个或多个实施例中，该多相RF转换器包括多相RF逆变器，该多相RF逆变器包括多个晶体管，每个晶体管电连接到该多相发送谐振器的电感器。
[0024]在一个或多个实施例中，该发送器还包括电连接到该多相RF转换器的电源，其中该电源被配置为输出直流电(DC)功率信号。
[0025]在一个或多个实施例中，该多相发送谐振器是平衡的。
[0026]在一个或多个实施例中，该多相发送谐振器包括三个发送电感器和三个发送电容电极。
[0027]在一个或多个实施例中，该多相整流器包括多对二极管，每对二极管电连接到该多相接收谐振器的电感器。
[0028]在一个或多个实施例中，该接收器还包括负载，该负载被配置为接收由该多相整
流器输出的DC功率信号。
[0029]在一个或多个实施例中，该多相接收谐振器是平衡的。
[0030]在一个或多个实施例中，该多相接收谐振器包括三个接收电感器和三个接收电容电极。
[0031]另一方面，提供了一种经由电场耦合来无线传送功率的方法，该方法包括：在所描述的任一发送器的多相射频(RF)转换器处，将输入功率信号转换为多个正弦RF功率信号；在该发送器的多相谐振器处接收该多个正弦RF功率信号；谐振该发送器的多相谐振器的发送电感器和电容电极对，以生成电场；以及由所述任一接收器的多相RF谐振器来提取功率，该接收器的多相RF谐振器位于所生成的电场内。
[0032]在一个或多个实施例中，该方法还包括：将接收的正弦RF功率信号输出给该接收器的多相整流器；以及将接收的正弦RF功率信号整流为整流信号。
[0033]在一个或多个实施例中，该整流信号是直流电(DC)功率信号。
[0034]在一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种发送器，包括：多相射频(RF)转换器，被配置为输出多个正弦RF功率信号；以及多相谐振器，被配置为接收所述多个正弦RF功率信号，并且在多个相位处以谐振频率谐振多个电感器和电容电极，以经由谐振电场耦合来传送功率。2.根据权利要求1所述的发送器，其中所述电容电极是多重旋转对称的。3.根据权利要求2所述的发送器，其中所述多重旋转对称的轴围绕所述电容电极的曲率的中心垂直于所述电容电极的主面。4.根据权利要求1至3中任一项所述的发送器，其中所述多相RF转换器包括多相RF逆变器，所述多相RF逆变器包括多个晶体管，每个晶体管电连接到所述多相发送谐振器的电感器。5.根据权利要求1至4中任一项所述的发送器，还包括电连接到所述多相RF转换器的电源，其中所述电源被配置为输出直流电(DC)功率信号。6.根据权利要求1至5中任一项所述的发送器，其中所述多相发送谐振器是平衡的。7.根据权利要求1至6中任一项所述的发送器，其中所述多相发送谐振器包括三个电感器和三个电容电极。8.一种接收器，包括：多相谐振器，包括多个电感器和电容电极，所述多个电感器和电容电极被配置为以谐振频率谐振，以经由谐振电场耦合来提取功率，并输出多个正弦射频(RF)功率信号，其中所述多个电感器和电容电极在多个相位处谐振；以及多相整流器，被配置为接收所述多个正弦RF功率信号并输出直流(DC)功率信号。9.根据权利要求8所述的接收器，其中所述电容电极是多重旋转对称的。10.根据权利要求9所述的发送器，其中所述多重旋转对称的轴围绕所述电容电极的曲率的中心垂直于所述电容电极的主面。11.根据权利要求8至10中任一项所述的接收器，其中所述多相整流器包括多对二极管，每对二极管电连接到所述多相接收谐振器的电感器。12.根据权利要求8至11中任一项所述的接收器，还包括负载，其被配置为接收由所述多相整流器输出的所述DC功率信号。13.根据权利要求8至12中任一项所述的接收器，其中所述多相接收谐振器是平衡的。14.根据权利要求8至13中任一项所述的接收器，其中所述多相接收谐振器包括三个电感器和三个电容电极。15.一种系统，包括：发送器，包括：多相射频(RF)转换器，被配置为输出多个正弦RF功率信号；以及多相发送谐振器，被配置为接收所述多个正弦RF功率信号，并在多个相位处以谐振频率谐振多个发送电感器和发送电容电极，以经由谐振电场耦合来传送功率；以及接收器，包括：多相接收谐振器，包括多个接收电感器和接收电容电极，所述接收电感器和接收电容电极被配置为以所述谐振频率谐振，以经由谐振电场耦合来提取功率并输出所述多个正弦RF功率信号，其中所述多个接收电感器和接收电容电极在所述多个相位处谐振；以及
多相整流器，被配置为接收所述多个正弦RF功率信号并输出直流(DC)功率信号。16.根据权利要求15所述的系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：A巴特莱特，C劳斯，H特比亚尼安，
申请(专利权)人：索雷斯能源公司，
类型：发明
国别省市：