用于无线电容性功率的传输层制造技术

一种功率接收器设备，用于无线地接收来自发射器设备的功率，该发射器设备具有置于表面（330）一侧的发射器电极对（321，322），该功率接收器设备包括：接收器电极对（341，342），其用于与发射器电极对（321，322）电容耦合；以及可变形传输层（371，372），其置于接收器电极对中的每一个电极与所述表面的另一侧之间；其中由功率驱动器（110）生成的功率信号从发射器电极对（321，322）无线地传输至接收器电极对（341，342）以便对功率接收器设备中包括的负载（150）供电。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种功率接收器设备包括：接收器电极对（341，342），其用于与置于表面一侧的发射器电极对（321，322）电容耦合；以及可变形传输层（371，372），其置于接收器电极对中的每一个电极与所述表面的另一侧之间。由功率驱动器（110）生成的功率信号从发射器电极对（321，322）无线地传输至接收器电极对（341，342）以便对功率接收器设备中的负载（150）供电。【专利说明】用于无线电容性功率的传输层本申请主张2011年8月16日提交的美国临时申请N0.61/523，961的利益。本专利技术总体上涉及用于无线功率传输的电容性供电系统，更具体而言，涉及用于从表面进行高效功率传输的发射器与接收器电极之间的传输层。无线功率传输指的是在不使用导线或接触的情况下供应电力。因此，对电子设备的供电通过无线介质来执行。电容性耦合是一种用于无线地传输功率的技术。该技术主要用在数据传输与感测应用中。例如，粘在窗口上的汽车无线电天线与汽车内部的拾取元件电容耦合。该电容耦合技术也用于电子设备的非接触充电。在本说明书结尾处的权利要求书中特别指出且清楚地声明了被认为是本专利技术的主题。本专利技术的前述和其他特征和优点根据以下结合附图进行的详细描述将是清楚明白的。图1为用于无线功率传输的电容性功率传输系统的典型布置。图2A和图2B示出了理想电容器和具有空气层的电容器的概览。图3图不出依照本专利技术实施例的具有可变形传输层的电容性功率传输系统。图4A和图4B图示出依照本专利技术实施例的粗糙表面和弯曲表面上的可变形传输层。图5图示出依照本专利技术实施例如何使用可变形传输层作为介电层的替代物。图6图示出封闭液体(例如水)的传输层。重要的是指出所公开的实施例仅仅是本文的创新教导的许多有利用途的实例。总的说来，本申请的说明书中做出的陈述不一定限制了各个要求保护的专利技术中的任何专利技术。而且，一些陈述可能适用于一些专利技术特征，但是不适用其他专利技术特征。通常，不失一般性，除非另外指明，单数元件可以是复数并且反之亦然。在附图中，贯穿若干视图，相似的附图标记表示相似的部分。一种电容性功率传输系统可以用来在具有平坦结构的诸如窗口、墙壁、地板等等之类的大区域上传输功率。这种电容性功率传输系统的一个实例在图1中被描绘成系统100。如图1中所图示的，这种系统的典型布置包括连接到负载150和电感器160的接收器电极对141、142。系统100也包括连接到功率驱动器110的发射器电极对121、122。也存在绝缘层130。发射器电极121、122布置在绝缘层130的一侧，并且接收器电极141、142布置在绝缘层130的另一侧。功率通过在绝缘层130的任一侧邻近发射器电极121和122放置接收器电极141、142，在这两者之间没有直接接触而供应给负载150。该布置在发射器电极对121,122与接收器电极141、142之间形成电容阻抗。因此，由驱动器控制器110生成的功率信号从发射器电极121、122无线地传输至接收器电极141、142以便向负载150供电。因此，无需机械连接器或者任何电接触以便向负载150供电。在一个实施例中，发射器电极121、122到驱动器110之间的连接借助于电流接触。在另一个实施例中，可以在驱动器110与电极121、122之间应用电容内耦合，由此无需导线连接。该实施例在模块化基础结构中由于易于扩展基础结构而是有利的。图1中所示的系统包括两个可选的电感器112和160，其使功率信号频率与系统的串联谐振频率匹配，从而提高功率传输的效率。驱动器控制器110输出AC电压信号，该电压信号具有与由一系列电容器(Cl和C2)和电感器112、160组成的电路的串联谐振频率基本上相同的频率。电容器(Cl和C2)为发射器电极121、122和接收器电极141、142的电容阻抗(图1中以虚线示出)。电容器(Cl和C2)的电容阻抗以及电感器160的电感在谐振频率下彼此相消，得到低欧姆电路。驱动器控制器110生成其振幅、频率和波形可以被控制的AC信号。输出信号典型地具有数十伏特的振幅以及高达数兆赫兹(MHz)的频率。在一个示例性实施例中，输出信号典型地为50V/400kHzo因此，系统100能够以低功率损耗将功率输送至负载150。作为一个非限制性实例，电感器112和160可以为可调谐电感器(例如回转器调谐类型)。此外，系统100可以包括可变电容器或者一排可开关电容器以便控制电容。在一个实施例中，驱动器110感测其输出处的电压和电流的相位以便确定系统100是否被调谐。在另一个实施例中，电压和电流的相位在接收器电极141、142中测量。在这两个实施例中，当最大电流流经负载150时，系统100是调谐的。换言之，串联谐振频率和信号频率不匹配。所述感测可以在操作频率以及操作频率的高次谐波下执行。负载可以为例如LED、LED串、灯、显示器、计算机、电源充电器、扬声器等等。例如，系统100可以用来对安装在墙壁上的照明灯具供电。绝缘层130为薄层衬底材料，其可以是任何绝缘材料，包括例如空气、纸、木材、织物、玻璃、DI水等等。在一个实施例中，选择具有介电常数的材料。绝缘层130的厚度典型地介于10微米(例如涂料层)与数毫米(例如玻璃层)之间。发射器电极121、122由置于绝缘层130的不与接收器电极141、142相邻的一侧的两个单独的导电材料体组成。例如，如图1中所示，发射器电极121、122处于绝缘层130的底部。在另一个实施例中，发射器电极121、122可以置于绝缘层130的相对侧。发射器电极121、122可以为任何形状，包括例如矩形、圆形、正方形或者其组合。每一个发射器电极的导电材料可以为例如碳、铝、氧化铟锡(ΙΤ0)、诸如PEDOT之类的有机材料、铜、银、导电涂料或者任何导电材料。接收器电极141、142可以是与发射器电极121、122相同的导电材料，或者由不同的导电材料制成。系统100的总电容由对应发射器和接收器电极121、141和122、142的重叠面积以及绝缘层130的厚度和材料性质形成。系统100的电容在图1中被示为Cl和C2。为了允许电谐振，系统100应当也包括电感元件。该元件可以处于作为发射器电极或接收器电极的部分、分布在驱动器110和负载上的一个或多个电感器(例如图1中所示的电感器160和112)，结合到绝缘层130内的电感器，或者其任意组合的形式。在一个实施例中，系统100中利用的电感器可以处于集总线圈的形式。负载150允许AC双向电流流动。在一个实施例中，负载150可以包括局部地生成DC电压的二极管或AC/DC转换器。负载150可以进一步包括用于基于由驱动器110生成的控制信号控制负载150的各种功能或者对这些功能编程的电子器件。为此目的，在一个实施例中，驱动器110生成在AC功率信号上调制的控制信号。例如，如果负载150为LED灯，那么驱动器110的控制信号输出可以用于对LED灯进行调光或者颜色设置。用于对充当负载150的灯进行调光和/或颜色设置的另一个实施例包括使发射器和接收器电极错位，即此时对应电极121/141和122/144不完全彼此重叠。在这种情况下，电路不谐振，由此更少的功率从驱动器110传输至灯(负载150)。其中电路不谐振的状态也称为失谐。用于使系统1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率接收器设备，用于无线地接收来自发射器设备的功率，该发射器设备具有置于表面（330）一侧的发射器电极对（321，322），该功率接收器设备包括：接收器电极对（341，342），其用于与发射器电极对（321，322）电容耦合；以及可变形传输层（371，372），其置于接收器电极对中的每一个电极与所述表面的另一侧之间；其中由功率驱动器（110）生成的功率信号从发射器电极对（321，322）无线地传输至接收器电极对（341，342）以便对功率接收器设备中包括的负载（150）供电。

【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：TJP范登比格拉亚尔，OH维勒姆森，DW范戈尔，E瓦芬施米特，A塞姆佩，LRR德斯梅特，HT范登赞登，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：
国别省市：