[发明专利]近程有效无线功率传送

说明书

本申请案主张2008年4月21日申请的第61/046,757号临时申请案的优先权，所述临时申请案的整个内容以引用的方式并入本文中。

背景技术

我们先前的申请案和临时申请案，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(其整个揭示内容以引用的方式并入本文中)，描述了发射器与接收器之间的无线功率传送。

发射和接收天线优选为谐振天线，其为大体上谐振的，例如10％的谐振、15％的谐振或20％的谐振以内。天线可具有小尺寸以允许其配合到用于天线的可用空间可能有限的移动手持装置中。一实施例描述针对正在发射和接收的功率的特定特性和环境的高效率天线。

一个实施例通过将能量存储在发射天线的近场中而不是以行进电磁波的形式将能量发送到自由空间中而在两个天线之间使用有效的功率传送。此实施例增加了天线的质量因数(Q)。这可减小辐射电阻(R_r)和损耗电阻(R_l)。

发明人注意到由此系统提出的许多解决方案包含在一距离下的功率递送，例如在从功率发射器到接收器的数英寸或英尺上的功率递送。在我们的共同待决申请案中揭示的技术允许以合理的效率(例如在3英尺与5英尺之间)和从5％到40％的效率来递送功率。

发明内容

然而，注意到许多用户和/或制造商实际上偏好较高的功率递送效率，且希望以近距离接受此功率递送。举例来说，许多人偏好超过90％有效的功率递送解决方案，即使所述功率递送解决方案使用起来不太方便。发明人注意到已用于在一距离下的功率递送的谐振可实际上用以当在紧密接触情形中使用时产生非常高的效率。

一方面描述一种磁耦合谐振系统，其包含抵靠其接纳待被提供功率的装置的第一垫表面。所述装置使用磁耦合谐振以第一功率传送效率向所述垫表面上的装置提供功率。以低于所述第一效率的第二功率传送效率向不在所述第一表面上的其它装置提供功率，所述其它装置例如为远离所述垫例如少于12英寸或少于3英尺的装置。

所述装置和垫可各自使用具有天线的磁谐振电路，所述天线由经调谐到适当频率的由线圈形成的电感器和单独电容器形成。

本申请案揭示使用这些技术来形成无线桌面。无线桌面可用以对例如通信终端、蜂窝式电话或基于计算机的外围装置等个人电子装置充电，这些被充电装置是使用无线能量传送技术在无电线的情况下被供电或被再充电或两者。

附图说明

图1展示具有被无线供电项目的无线桌面；

图2展示等效电路；

图3A到3F展示具有和不具有折页(foldout)的垫上的单个接收器；

图4展示单个接收器的效率；

图5A到5D展示具有多个接收器的垫；

图6展示多个接收器的传送效率；

图7展示使用寄生的共面场耦合；以及

图8展示桌面寄生。

具体实施方式

一实施例使用利用磁场天线的耦合磁性谐振。实施例可在任一频率下操作，但两个实施例可在LF(例如，135kHz)或HF(例如，13.56MHz)下但以近距离来操作。一个实施例使用与电容器串联的环形线圈作为天线。在一个实施例中，接收器部分(例如，便携式装置)既定直接放置于垫上。在此实施例中，发射器与接收器之间存在相对小的固定距离。所述固定距离例如可通过垫的材料和外壳的材料的厚度来设定。此在形成发射器与接收器的线圈之间可小于一厘米或小于10mm。所述距离将为恒定的，因此所述项目在被抵靠垫按压时始终距天线相同的距离。

所述固定距离取决于垫的几何形状和被充电项目的几何形状。在实施例中，天线可经调谐为在所述恒定距离处具有最大响应。此调谐以及本说明书中描述的其它调谐操作可经计算且随后通过例如试错法(trial and error)来优化。

然而，不同于其它近距离充电系统，此系统还可对位于与天线相距一距离(例如，数英寸或英尺)处的项目充电。天线在一距离下充电时不太有效，但仍将在所述距离下提供功率。这允许对未直接放置于充电垫上的项目充电-不同于除了在极为特定的固定距离和/或定向下之外本质上完全不提供任何电荷的纯感应系统。

这产生了某些优点，包含在将装置放置于充电垫上时使用较小精度的能力。即使装置未放置于垫上，其仍将从附近以较低电平接收充电。即使当装置未精确放置于垫上时，较低电平电荷也可例如在0.05瓦与0.25瓦之间。