[发明专利]选择性可控电磁屏蔽

说明书

技术领域

本发明涉及电磁屏蔽，并且更特别地涉及用于提供对电磁屏蔽的选择性控制的系统和方法。

背景技术

近年来，在商业和住宅背景下实现无线功率传输系统的努力已广泛增加。无线电力系统提供了用于大范围电动设备的消除电源/充电线的前景，所述电动设备不仅包括手持式电子装置，诸如蜂窝电话、媒体播放器、无线耳机和个人数字助理，而且包括较高功率设备，诸如器械、工具和电动车辆。有效的感应功率传输已变成增加科学兴趣的领域，因为其能够解决与传统有线或接触式功率传输相关联的某些问题。这些包括但不限于在如水下和地下应用的地方中的腐蚀、机械摩擦、混乱和不切实际。通过全部用高级功率电子装置实现的电磁感应、电路频率谐振的最优化，此无线能量传输得以改善。此技术的组成部分中的一个是入射电磁场到精确位置的精确输送，在那里其被转换成功率而不将这些场低效地广播到周围区域中。感应无线功率传输系统在不需要有线或任何直接电接触的情况下使用电磁场来将功率从电源传输到远程设备。给定电磁场的性质的情况下，许多常规无线电力系统利用无线电源与远程设备之间的相对紧密对准来提供改善的性能。这已导致无线功率传输系统的开发，其中，将远程设备放置在特定位置上或与特定位置相距相对小的距离内。例如，已知在无线电源（例如初级设备）中和远程设备（例如次级设备）中使用并行平面螺旋线圈，其在功率传输期间以面对面关系同心地对准。在这些类型的系统中，初级设备和次级设备通常具有类似尺寸。在某些已知解决方案中，无线电源在外壳或坞（dock）中，具有迫使便携式设备被放置在特定目标位置上和特定取向上的特征表面。虽然提供了有效的功率传输，但这些类型的系统缺少在某些应用中可能期望的期望量的位置自由度。

虽然消除电源/充电线本身是显著且有意义的优点，但是如果减少或消除了对无线电源与远程设备之间的紧密对准的需要，则无线功率传输可能甚至更有吸引力。从用户角度出发，可能期望能够将便携式设备放置在充电表面的边界内的随机位置上和随机取向上。如果目标区域基本上大于次级设备，因此允许来自特定放置和取向的自由度，则对于用户而言可能是甚至更加期望的。带着这个想法，已经开发了许多无线功率传输系统以提供在远程设备与无线功率传输源对准方面的增加的空间自由度。例如，已知使用大初级线圈来向位于大初级线圈的直径内的一个或多个较小次级线圈发送功率。虽然提供了增加的空间自由度，但大初级线圈可能增加杂散电磁场并使寄生损耗显著增加。利用充电表面内的大线圈，线圈可能在整个充电表面上发射杂散电磁场。杂散电磁场可以与放置在充电表面上的一个或多个远程设备内的金属以及可能放置在充分接近于无线电源之内的其他金属物体相交互。例如，杂散电磁场可以促使远程设备内的金属加热，从而将远程设备加热。作为另一示例，杂散电磁场可以将接近于无线电源放置的钥匙、硬币或其他金属物体加热。为了提供对杂散电磁场的影响的某些限制，电源和/或远程设备可以具有能够指引电磁场的形状的附加磁通量引导材料。这些材料可以被布置成帮助在有或没有远程设备的情况下限制场影响金属。作为示例，可以将通量引导材料放置在线圈与电池或印刷电路板之间，以减少/消除磁场对电池或印刷电路板的影响。

用于提供增加的空间自由度的另一常规选项是通过使用感应线圈，其在充电表面后面、下面或上面移动以与便携式设备自对准。在这些解决方案中，线圈可以通过磁吸引自动地或通过电动化机构或通过手动调整或机制进行移动。这些类型的系统可能包括相对复杂的机械和/或机电系统，其可能显著地增加成本并产生可靠性问题。例如，机械组件涉及移动部分趋向于比纯电子系统更可能失效。基于磁吸引的系统可能具有将随吸引磁体的强度和移动初级设备所需的力的量而变化的有限移动范围。除成本和可靠性问题之外，电动化系统要求用于初级设备移动至适当位置中的时间。手动调整的系统要求人的干预，并且因此可能不如其将在如果可以将远程设备随机地放置在大的区域内并遗忘的情况下那样方便。

在其他常规系统中，通过使用在充电表面后面、下面或上面的线圈阵列，实现了位置自由度。这些阵列可以包括固定、离散充电位置，诸如具有被布置成允许多个设备并排地充电的两个或多个初级线圈的充电板。在阵列的其他实施例中，可以存在多层线圈，其以允许次级设备在充电器上的较不离散定位的方式进行重叠。阵列型系统要求多个线圈，并且因此可能实现起来更加昂贵。其还可能涉及相对复杂的控制，诸如附加电子硬件，以便确定阵列中的哪个或哪些线圈将进行激励，并选择性地将该线圈切换至适当的配置以向远程设备提供功率。