电容式无线供电系统的接收器电极技术方案

披露了用于将电力供应到连接在电容式电力传送系统中的负载的各种接收器电极。在一个实施例中，接收器电极包括：连接到第一球形铰链（211）的第一导电板（212），其中所述第一球形铰链耦接到第一接收器电极（210）；以及连接到第二球形铰链（221）的第二导电板（222），其中所述第二球形铰链耦接到第二接收器电极（220），所述第二接收器电极连接到所述电容式电力传送系统的电感器，并且所述第一接收器电极连接到所述负载，所述电感器连接到所述负载从而使所述电容式电力传送系统共振。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电容式无线供电系统的接收器电极此申请要求2011年8月16日提交的美国临时申请号61/523,936、2011年8月16日提交的美国临时申请号61/523,960、2012年3月16日提交的美国临时申请号61/611,687以及2012年5月1日提交的美国临时申请号61/640,896的优先权。
本专利技术总体涉及用于无线电力传送的电容式供电系统，并且更具体来说，涉及在大面积上传送电力的接收器电极结构。
技术介绍
无线电力传送是指在没有任何导线或接触的情况下的电力供应，由此通过无线媒介来执行电子设备的供电。用于无接触供电的一种大众应用是便携式电子设备（例如，移动电话、膝上型计算机等）的充电。一种用于无线电力传送的实施是通过电感式供电系统。在这种系统中，电源（发射器）与设备（接收器）之间的电磁感应允许无接触电力传送。发射器和接收器都配备有电线圈，并且当它们物理上靠近时，电信号从发射器流至接收器。在电感式供电系统中，所产生的磁场集中在线圈内。因此，传送至接收器拾取场的电力在空间上非常集中。这种现象在系统中产生限制系统效率的热点。为了改进电力传送效率，需要用于每个线圈的高品质因数。为此目的，线圈特征应在于电感与电阻的最佳比率、由具有低电阻的材料构成并且使用利兹线制程来制造以减少趋肤效应。此外，线圈应设计成符合复杂的几何形状以避免涡流。因此，需要昂贵的线圈来获得高效的电感式供电系统。用于大面积的无接触电力传送系统的设计将会必需许多昂贵线圈，由此对于这些应用而言，电感式供电系统可能并不可行。电容式耦接是用于无线传送电力的另一种技术。这种技术主要用于数据传送和感测应用中。具有在汽车内的拾取元件的粘在窗户上的汽车收音机天线是电容式耦接的实例。电容式耦接技术也用于电子设备的无接触充电。对于这些应用而言，实施电容式耦接的充电单元在设备的固有共振频率之外的频率下工作。电容式电力传送系统也可以用来在大面积上传送电力，例如，窗户、具有平坦结构的墙壁等等。图1中描绘用于这种电容式电力传送系统100的实例。如图1中所示，这种系统的典型布置包括连接到负载120和电感器130的一对接收器电极111、112。系统100还包括连接到电力驱动器150的一对发射器电极141和142，以及绝缘层160。发射器电极141、142耦接到绝缘层160的一侧并且接收器电极111、112从绝缘层160的另一侧耦接。这种布置在该对发射器电极141、142与接收器电极111、112之间形成电容式阻抗。因此，电力驱动器所产生的电力信号可以从发射器电极141、142无线地传送到接收器电极111、112从而为负载120供电。当电力信号的频率匹配于系统的串联共振频率时，系统效率增加。系统100的串联共振频率是电感器130和/或电感器131的电感值以及该对发射器电极141、142与接收器电极111、112之间的电容式阻抗（图1中的C1和C2）的函数。负载可以是例如LED、LED串、灯等等。作为一个实例，系统100可以用来为安装在墙壁上的照明固定物供电。电容式阻抗（C1和C2）是接收器电极与发射器电极之间的距离的函数。电容值应如下计算：其中A是接收器电极的面积（图1中展示为S1和S2），d是绝缘层160的厚度，并且ε是电介质的介电值。接收器与发射器电极之间的距离并且因此电容式阻抗可以变化，或者可以不变，例如，当绝缘层和/或发射器电极的表面不均匀时（例如，横跨绝缘层的可变厚度，弯曲、松散或可变形状的电极）。在电容式无线系统100中，当电力信号的频率基本上匹配于系统100的串联共振频率时，电力从驱动器150高效地无线传送到负载120。因此，电容式阻抗的波动将使得流过负载120的电流波动。因此，将接收器电极构造成会与发射器电极对齐以确保电容式电力系统中的高效电力传送将会是有利的。
技术实现思路
本文披露的一些实施例包括用于将电力供应到连接在电容式电力传送系统中的负载的制品。该制品包括：连接到第一球形铰链（211）的第一导电板（212），其中该第一球形铰链耦接到第一接收器电极（210）；以及连接到第二球形铰链（221）的第二导电板（222），其中该第一球形铰链耦接到第二接收器电极（220），第二接收器电极连接到电容式电力传送系统的电感器并且第一接收器电极连接到负载，电感器耦接到负载从而使电容式电力传送系统共振。本文披露的一些实施例还包括用于将电力供应到连接在电容式电力传送系统中的负载的制品。该制品包括：柔性口袋（330）；连接到柔性口袋并且连接到负载的第一接收器电极（310）；以及连接到柔性口袋并且连接到电容式电力传送系统的电感器的第二接收器电极（320），电感器连接到负载从而使电容式电力传送系统共振。本文披露的一些实施例还包括用于将接收器机械地固定到电容式电力传送系统的发射器的磁性固定物900。该磁性固定物包括：第一组的多个发射器电极（910-1,910-r），这些电极包括具有第一磁极取向的多个永磁体，第一组的多个发射器电极中的每个发射器电极具有第一电位；第二组的多个发射器电极（920-1,920-r），这些电极包括具有与第一磁极取向相反的第二磁极取向的永磁体，其中第二组的多个发射器电极中的每个发射器电极具有与多个发射器电极中的每个电极的电位相反的电位；具有第一电位并且包括具有第一磁极取向的永磁体的第一接收器电极；以及具有第二电位并且包括具有第二磁极取向的永磁体的第二接收器电极；其中第一接收器电极关于第一组的多个发射器电极中的一个发射器电极取向，并且第二接收器电极关于第二组的多个发射器电极中的一个发射器电极取向，接收器机械地固定到发射器从而允许电力信号从发射器无线地传送到连接于接收器的负载。附图说明认为是本专利技术的主题被具体指出并且在说明书结尾处的权利要求中清楚地要求。本专利技术的以上和其他特征和优点将结合附图从以下详细描述显而易见。图1是电容式电力系统的图。图2是根据一个实施例构造的接收器电极的布置的说明。图3A和3B是根据一个实施例构造为柔性口袋的一部分的接收器电极的说明。图4A和4B是根据一个实施例构造为柔性口袋的一部分的接收器电极的说明。图5是例示柔性口袋接收器的可实践应用的图片。图6、7、8和9是根据各个实施例构造的各个磁性固定物的图。具体实施方式重要的是注意，所披露的实施例仅是本文的新颖教示内容的许多有利使用的实例。一般来说，本申请的说明书中进行的陈述并不必限制各个要求的专利技术中的任一个。此外，一些陈述可以应用于一些专利技术特征而不适用于其他特征。一般来说，除非另有指示，否则单个元件可以是多个并且反之亦然而不损失一般性。图中，相同数字在几个图中指代相同部分。图2展示根据本专利技术的一个实施例构造的一对接收器电极210和220的示意图。接收器电极210和220是如本文详细描述工作的电容式供电系统200的一部分。系统200包括连接到由绝缘层204覆盖的一对发射器电极202和203的电力驱动器201。连接可以是流电或电容式耦接连接。在接收器侧上，接收器电极210和220分别连接到负载205和电感器206。如图2中所描绘的，绝缘层204是具有弯曲形状的薄层。绝缘层204可以是任何绝缘材料，包括例如纸、木材、纺织品、玻璃、去离子水等等。在一个实施例中，选择具有介电常数的材料。绝缘层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.08.16 US 61/523960;2011.08.16 US 61/523936;201.一种用于将电力供应到连接在电容式电力传送系统中的负载的制品，其包括：连接到第一球形铰链（211）的第一导电板（212），其中所述第一球形铰链耦接到第一接收器电极（210）；以及连接到第二球形铰链（221）的第二导电板（222），其中所述第二球形铰链耦接到第二接收器电极（220），其中所述第二接收器电极串联连接到所述电容式电力传送系统的电感器，并且所述第一接收器电极串联连接到所述负载，所述电感器串联连接到所述负载并且被配置成在所述电容式电力传送系统的串联共振频率下共振；其中所述第一球形铰链（211）适于在第一导电板（212）和第一接收器电极（210）之间进行导电，且所述第二球形铰链（221）适于在第二导电板（222）和第二接收器电极（220）之间进行导电。2.如权利要求1所述的制品，其中当电力驱动器所产生的电力信号的频率基本上匹配于所述电感器和形成在发射器电极对（202,203）与所述接收器电极之间的电容性阻抗的串联共振频率时，所述电力信号从耦接到绝缘层（204）的所述发射器电极对（202,203）无线地传送到所述第一和第二接收器电极从而为所述负载供电。3.如权利要求2所述的制品，其中所述第一和第二导电板中的每一个基本上与所述发射器电极对中的一个发射器电极的表面区域重叠，以便减少所述电容性阻抗的波动。4.如权利要求1所述的制品，其中所述第一和第二导电板中的每一个、所述第一和第二球形铰链中的每一个以及所述第一和第二电极中的每一个由包括以下材料中的任一种的导电材料制成：碳、铝、氧化铟锡（ITO）、聚（3,4-乙烯二氧噻吩）（PEDOT）、铜、银以及导电漆。5.一种用于将电力供应到连接在电容式电力传送系统中的负载的制品，其包括：柔性口袋（330）；连接到所述柔性口袋并且串联连接到所述负载的第一接收器电极（310）；以及连接到所述柔性口袋并且串联连接到所述电容式电力传送系统的电感器的第二接收器电极（320），其中所述电感器串联连接到所述负载并且被配置成在所述电容式电力传送系统的串联共振频率下共振；其中所述柔性口袋（330）适于构造接收器电极以无缝地适用于包含发射器电极对的基础设施的表面形状。6.如权利要求5所述的制品，其中当所述柔性口袋适于被压靠到绝缘层（350）上且适用于该绝缘层（350）的形状从而使得接收器电极（310，320）适于与该发射器电极对（360,361）对齐、电力驱动器所产生的电力信号的频率基本上匹配于所述电感器和形成在该发射器电极对（360,361）与所述接收器电极之间的电容性阻抗的串联共振频率时，所述电力信号从耦接到所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：E瓦芬施密特，CTHF利登鲍姆，A森佩尔，OH威廉森，DW范古尔，HT范德詹登，AH伯曼，TJP范登比格拉尔，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：
国别省市：