[发明专利]使来自无线功率磁谐振器的功率产量最大化

说明书

本申请案主张2007年9月19日申请的第60/973,711号临时申请案的优先权，所述临时申请案的整个揭示内容以引用的方式并入本文中。

背景技术

在不使用电线来引导电磁场的情况下需要从源向目的地转移电能。先前尝试的困难已导致低效率以及所递送功率的量不适当。

我们的先前申请案和临时申请案描述了无线功率转移，所述申请案包含(但不限于)2008年1月22日申请的题目为“无线设备和方法(Wireless Apparatus and Methods)”的第12/018,069号美国专利申请案，所述美国专利申请案的整个揭示内容以引用的方式并入本文中。

所述系统可使用优选为谐振天线的发射天线和接收天线，所述天线大体上例如在5％-10％谐振、15％谐振或20％谐振内谐振。天线优选具有小尺寸以允许其配合到其中用于天线的可用空间可能有限的移动手持式装置中。可通过在发射天线的近场中存储能量而不是将能量以行进电磁波的形式发送到自由空间中来在两个天线之间实行有效的功率转移。可使用具有高质量因数的天线。放置两个高Q天线以使得其类似于松散耦合变压器而起作用，其中一个天线将功率感应到另一天线中。所述天线优选具有大于1000的Q。

发明内容

本申请案描述经由电磁场耦合从功率源到功率目的地的能量转移。

实施例描述形成将输出和功率转移维持在政府机构允许的电平处的系统和天线。

附图说明

现在将参看附图详细描述这些和其它方面，在附图中：

图1展示基于磁波的无线功率发射系统的框图。

具体实施方式

图1中展示基本实施例。功率发射器组合件100从源(例如，AC插头102)接收功率。频率产生器104用以将能量耦合到天线110(此处为谐振天线)。天线110包含电感性回路111，其以电感性方式耦合到高Q谐振天线部分112。谐振天线包含N数目个线圈回路113，每一回路具有半径R_A。电容器114(此处展示为可变电容器)与线圈113串联，从而形成谐振回路。在所述实施例中，电容器是与线圈完全分离的结构，但在某些实施例中，形成线圈的电线的自电容可形成电容114。

频率产生器104可优选经调谐到天线110，且还经选择以获得FCC顺应性。

此实施例使用多向天线。115展示在所有方向上输出的能量。在天线的大部分输出不是电磁辐射能量而是较为静止的磁场的意义上，天线100是非辐射性的。当然，来自天线的部分输出将实际上辐射。

另一实施例可使用辐射性天线。

接收器150包含与发射天线110相距距离D放置的接收天线155。接收天线类似地为具有线圈部分和电容器的高Q谐振线圈天线151，其耦合到电感性耦合回路152。耦合回路152的输出在整流器160中整流，且施加于负载。所述负载可为任何类型的负载，例如为例如灯泡等电阻性负载，或者例如电器、计算机、可再充电电池、音乐播放器或汽车等电子装置负载。

能量可通过电场耦合或磁场耦合而转移，但本文主要描述磁场耦合作为一实施例。

电场耦合提供电感性加载的电偶极，其为开路电容器或介电圆盘。外来物体可能对电场耦合提供相对强的影响。磁场耦合可为优选的，因为磁场中的外来物体具有与“空白”空间相同的磁性质。

所述实施例描述使用电容性加载的磁偶极的磁场耦合。此偶极由形成线圈的至少一个回路或匝的电线回路与将天线电加载到谐振状态中的电容器串联形成。

有两种不同种类的限制置于这种类型的发射上：基于生物学效应的限制，以及基于管理效应的限制。后种效应仅仅是用以避免干扰其它发射。

生物学限制是基于高于其可能发生不利健康影响的阈值。还添加了安全容限。管理效应是基于避免干扰其它设备以及干扰相邻频带来设定的。

所述限制通常是基于密度限制(例如，瓦/平方厘米)、磁场限制(例如，安/米)和电场限制(例如，伏/米)来设定的。所述限制是通过用于远场测量的自由空间的阻抗来叙述的。

FCC是USA的无线通信监管团体。适用的管理标准是FCC CFR标题47。FCC还在§15.209中指定用于电场的辐射发射限制。这些限制在表I中展示且等效H场限制在表2中展示。

^**除了在段落(g)中提供外，来自根据此章节操作的有意辐射器的基本发射不应位于频带54-72MHz、76-88MHz、174-216MHz或470-806MHz内。然而，根据这部分的其它章节(例如，章节15.231和15.241)准许在这些频带内的操作。

表I