本发明专利技术公开了感应电力输送设备。发送器生成第一时变磁场。接收器与发送器以间隙隔开，但设置有第一时变磁场。该接收器包括：导体；位于第一时变磁场中并被支撑以响应于第一时变磁场移动的接收器磁体。导体和接收器彼此相对定位为使得接收器磁体的移动在导体附近建立第二时变磁场，从而在导体中感生电流。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过利用从永磁体获得的场增强、从一个位置到另一位置的低频感应电力传输。
技术介绍
已知电力(power，功率)可利用法拉第效应(Faraday effect)从一个地点无线输送到另一地点，其中变化的磁场使得电流在电隔离的次级电路中流动。只要建立变化的磁场的初级线圈和受变化的磁场作用的次级线圈之间高度地有效耦合，则这样的电力传输相当有效。通常，这样的耦合是通过将线圈置于彼此非常接近来实现的，但在某些情况下，这样的设置是不可能的或不理想的。如果线圈以同一频率以高Q 值共振(其为应用于生物医学植入的经皮电源、并针对用于诸如移动电话的小设备所研究的现象)，则即使不是非常接近，线圈耦合效率也可以相当高。Q值远高于100是不切实际的，且即使在需要采用RF频率的情况下也不切实际，其有潜在的问题，因为缺少与时变场(time-varying field)相关的可能的医学副作用的长期流行病学研究。通常，有强有力的证据表明低频磁场是无害的。因此，期望以较低频率实现高电力传输效率。前述现有技术的实例及对于其的相关限制是示例性的，而非排他性的。在阅读了本说明书并研究了附图后，现有技术的其他限制对本领域技术人员来说是显而易见的。附图说明示例性实施方式以附图中的参考标号而示出。这里公开的实施方式和附图应当作是例示性的而非限制性的。图1是相对线圈移动的磁体的现有技术示意图，包括流经线圈的电流。图2是AC发电机的现有技术示意图。图3是两个线圈(例如变压器的线圈)之间的感应电力传输的现有技术示意图。图4示意性地示出了使用旋转磁体来增强两个线圈之间的感应电力传输。图5示意性地示出了根据本专利技术特定实施方式的包括扭转振荡永磁体 (torsionally oscillatory permanent magnet)的感应电力接收器。图6示意性地示出了根据本专利技术特定实施方式的包括旋转可移动永磁体的感应电力接收器。图7A和图7B分别示出了根据本专利技术特定实施方式的包括机械驱动永磁体的感应电力发送器和包括电磁驱动永磁体的感应电力发送器。图8A示意性地示出了由空气间隙隔开的电力发送器和接收器。图8B示意性地示出了由非磁性障碍物隔开的电力发送器和接收器。图9A和图9B分别是接近于线圈的可旋转磁体的侧视图和前视图，其中以小间隙将磁体与线圈隔开。图10示意性地示出了 3相电力传输系统。图11示出了根据另一个实施方式的接收器，其中接收器的磁体机械耦合到发电机。图12示出了在发送器中使用霍尔效应传感器确定各种类型的操作信息。图13示意性地示出了根据当前优先实施方式的电力传输系统的截面图。具体实施例方式给出以下全部说明书的具体细节是为了为本领域技术人员提供更透彻的理解。然而，已知的元件可能没有详细示出或描述从而避免不必要地模糊本专利技术。因此，应注意，描述和附图应当作是说明性的，而非限制性的。在详细说明本专利技术的实施方式之前，应该理解本专利技术的应用不限于下面描述中给出和附图中所示的操作性部件的构造和配置的细节。本专利技术可以有其他实施方式并可以不同方式实施或执行。而且，应理解，这里使用的措辞和术语是用于描述而不能当作限制。这里使用“包括”和“包含”及其变形体旨在涵盖其后列出的项及其等价物。除非有另外的具体叙述，应理解这里所述的步骤和方法可以不同顺序来执行。如图1中所示，已知变化的磁场，如在电导体14的线圈12附近由具有偶极矢量 IOA的偶极磁体10的振荡移动产生的磁场，将感生交流电流(AC) i从而在导体14中流动。 该概念采用在大多数发电机中。传统发电机16在图2中示意性地示出，其中，磁体10通常由具有高磁导率的软铁18的月牙形片包围，从而为磁场线提供返回路径。如果软铁18通过线圈12，则增强磁通量，因此产生流经线圈的交流电流i。图3示意性地示出了两个线圈12A、12B (如变压器20的线圈)之间感应电力传输的构造。已知流经“发送器”线圈12A的交流电流I1 (例如频率为60Hz)在发送器线圈12A 附近生成变化的磁场，且该变化的磁场感生具有相同频率的交流电流i2从而在附近的“接收器”线圈12B中流动，但电力传输效率低。如同图2中的发动机16，变压器20可包括具有高磁导率材料(例如软铁)的芯(core) 22，其用于增强发送器线圈12A产生并由接收器线圈12B经受的磁通量。图4示意性地示出了根据本专利技术特定实施方式的无接触电力传输系统观，其使用旋转磁体30以增强发送器线圈32和接收器线圈34之间的感应电力传输。磁体30和接收器线圈34可形成接收器36 (以虚线轮廓示出)的部件，其中磁体30被支撑在与接收器线圈34较近的位置。接收器36可置于由发送器线圈32中AC电流I1建立的时变磁场中。接收器36也可与发送器线圈32以相对显著的间隙42隔开。如下面更详细的解释，与和已知变压器中的感应电力传输相关的间隙相比，间隙42可较大。而且，不同于传统的变压器，间隙42可以是、且对于最有效的操作也应该是没有(或具有有限量的)高磁导率材料和/或电导材料。在所示的实施方式中，磁体30包括在页面平面内以磁性偶极矢量30A取向的永久偶极磁体，且被支撑以允许关于延伸进入或离开页面的旋转轴38旋转(如曲线箭头40所示)。例如，磁体30可由包括钕或铁氧体的永磁体提供，其中钕具有较高的每单位体积偶极强度；铁氧体具有不导电从而可避免磁体自身中的涡流损耗。还可以是许多其他磁性材料， 其在某些情况下可提供成本、偶极密度、质量密度、导电率、张力强度等的有利组合，且实际上，采用结合不同磁性以及可能的非磁性材料的混合构造从而根据不同应用中不同标准的等级(ranking)优化整体性能是有利的。安装磁体30可以被安装以利用低摩擦旋转轴承 (未示出)而旋转移动。在其他实施方式中，磁体30可被支撑以振荡移动，在该情况下轴 38可以是振荡轴38。在这样的振荡实施方式中，磁体30可用一个以上弹性的柔性安装件 (mount)(例如，弹簧、弹性元件、其他合适构造的偏置元件(偏压元件，bias element)等) 安装。通过以与由发送器线圈32中电流I1建立的时变磁场同步的旋转或振荡，磁体30可显著增加发送器线圈32和接收器线圈34之间的电力传输效率，有效地放大发送到接收线圈的电力。旋转/振荡磁体30的电力(功率)放大效果是违反直觉的，这是由于以下两个原因。第一，许多本领域技术人员最初都不正确地推断，由于能量守恒，不会发生这样增大的电力传输效率。然而该推断是不正确的，因为接收器36(即，接收器线圈34和磁体30)中的电力增加是从发送器(即，发送器线圈3 提取的增加的电力而获得的。第二，对于利用高磁导率材料(如，图2中发电机16中所示的软铁18和图3中变压器20的磁芯22)的磁耦合具有深入了解的许多本领域技术人员会不正确地假定不会发生这样增大的电力传输效率，因为公知的是，与高磁导率材料的磁耦合不能通过如图4所示的显著间隙42而良好地实现。更特别地，许多本领域技术人员会将图4中所示的旋转/振荡永磁体30当作类似于高磁导率的磁性材料(因为永磁体和高磁导率材料具有这样的特性，即其磁化易于取向——即使通过弱磁场)。然而，通过包括高磁导率材料(如变压器20的磁芯22中使用的(图4))的感应耦合器，间隙的效果完全不同，这本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种接收器，用于从第一时变磁场提取能量，所述接收器包括：导体；以及接收器磁体，其位于所述第一时变磁场内，并被支撑以响应于所述第一时变磁场而移动；其中，所述导体和所述接收器彼此相对定位为使得所述接收器磁体的移动在所述导体附近建立第二时变磁场，从而在所述导体中感生电流。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：洛恩·A·怀特海德，
申请(专利权)人：英属哥伦比亚大学，
类型：发明
国别省市：CA
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