无线电力传送装置的制作方法

本发明涉及无线电力传输系统，并且包括用于在设备和车辆的无线充电中使用的感应电力传输磁结构配置和控制。

背景技术：

1、无线电力传送(wpt)可以提供常规物理连接器和电线的方便和稳健的替代。用于无线电力传送的一些应用包括对便携式消费设备(诸如手表和移动电话)再充电，跨移动接点将电力传送到工业传感器和/或致动器，跨组织屏障对植入的医疗设备充电，以及用于电动车辆(ev)的充电和动力传送系统。使用电感耦合的无线系统被称为电感动力传送(ipt)系统。已经提出并迅速开发了这些通常用于电动车辆以实现可靠且方便的无线充电。

2、ipt系统使用磁耦合器操作，一个是一次或发射器磁结构(通常称为一次耦合器或垫)，以使磁场可用于与二次或接收器磁结构(通常称为二次耦合器或垫)耦合。二次耦合器通常是需要电力的设备的一部分或安装在该设备上，例如电动车辆或移动电话。耦合器通常具有至少一个多匝线圈，该多匝线圈被控制以产生或接收通过其传输电力的磁场。为了保证稳健、有效和节省成本的ipt操作，该系统基本上需要具有良好性能，特别是良好线圈性能的耦合器。针对不同的ipt系统，已经对线圈或磁结构的设计进行了深入的研究和优化。

3、然而，对于某些无线应用，特别是对于动态充电，已经出现了各种挑战并且仍然是未决的。在ipt系统中，通过经由一次和二次垫的感应耦合线圈(绕组)之间的互感m的气隙上的电力传送来实现无线充电。现有的ipt磁性结构通常具有复杂的线圈结构，其制造成本高昂。它们还倾向于具有大的电感，当在高频下操作时会引起困难，并且需要补偿电路，这也增加了成本。最后，现有的磁结构通常对未对准非常敏感。

技术实现思路

1、在第一方面，本发明可以说广泛地在于一种无线电力传送设备，该设备包含被配置为磁性地耦合至第二耦合构件的第一耦合构件，第一耦合构件包含：

2、至少一个导电构件，其被配置为提供磁场用于无线电力传送；

3、第一端；以及

4、与第一端相对的第二端，

5、其中：

6、第一耦合构件被提供成层配置；以及

7、所示导电构件从第一端延伸到第二端，并且被配置为在第一端和第二端之间的跨层交替地分布电流。

8、在本发明的实施例中，由每个第一耦合构件产生的磁通量至少基本上设置在第一耦合构件的一侧。

9、在本发明的另一实施例中，第一耦合构件是单极的。

10、在本发明的另一实施例中，第一耦合构件是非极化的。

11、在本发明的又一实施例中，极靠近或位于第一耦合构件的一侧。

12、在又另一实施例中，在至少一个导电构件的每一端处提供分配装置或端接装置，以在与在所述两侧之间延伸的轴线正交的方向上分配穿过装置的电流。

13、在本发明的又另一实施例中，第一耦合构件是发射器，第二耦合构件是接收机。

14、在本发明的又另一实施例中，车辆包含第二耦合构件。

15、在本发明的又另一实施例中，第一耦合构件以阵列布置定位。

16、在本发明的又另一实施例中，该装置被配置为接收与车辆的运动方向平行或正交的激励电流。

17、在本发明的又另一实施例中，激励电流被配置为施加到第一耦合构件的一侧。

18、在本发明的又另一实施例中，第一耦合构件包含可透磁构件。

19、在本发明的又另一实施例中，可透磁构件包含平板或c形配置。

20、在本发明的又另一实施例中，导电构件包含平箔。

21、在本发明的又另一实施例中，平箔由铜制成。

22、在本发明的又另一实施例中，导电构件包含多匝平行的利兹(litz)线。

23、在本发明的又另一实施例中，第二耦合构件竖直且垂直于第一耦合构件定位。

24、在本发明的又另一实施例中，第二耦合构件包含接收线圈。

25、在本发明的又另一实施例中，第二耦合构件包含空芯。

26、在第二方面，本发明可以说广泛地在于一种无线电力传送装置，该装置包含：第一端和与第一端相对的第二端，一个或多个第一耦合构件，一个或多个第一耦合构件被配置为磁性耦合到一个或多个第二耦合构件，每个第一耦合构件包含：

27、至少一个导电构件，其被配置为提供磁场用于所述无线电力传送；

28、其中：

29、一个或多个第一耦合构件中的每一个被提供成层配置；以及

30、至少一个导电构件被配置为使得当电流分量从第一端流向第二端时，没有电流分量沿相反方向流动。

31、在本发明的实施例中，由每个第一耦合构件产生的磁通量至少基本上设置在第一耦合构件的一侧。

32、在本发明的另一实施例中，第一耦合构件是单极的。

33、在本发明的另一实施例中，第一耦合构件是非极化的。

34、在本发明的又一实施例中，极靠近或位于第一耦合构件的一侧。

35、在又另一实施例中，在至少一个导电构件的每一端处提供分配装置或端接装置，以在与在所述两侧之间延伸的轴线正交的方向上分配穿过构件的电流。

36、在本发明的又另一实施例中，一个或多个第一耦合构件是发射器，一个或多个第二耦合构件是接收器。

37、在本发明的又另一实施例中，车辆包含一个或多个第二耦合构件。

38、在本发明的又另一实施例中，一个或多个第一耦合构件以阵列布置定位。

39、在本发明的又另一实施例中，该装置被配置为接收与车辆的运动方向平行或正交的激励电流。

40、在本发明的又另一实施例中，激励电流被配置为施加到一个或多个第一耦合构件的一侧。

41、在本发明的又另一实施例中，一个或多个第一耦合构件包含可透磁构件。

42、在本发明的又另一实施例中，可透磁构件包含平板或c形配置。

43、在本发明的又另一实施例中，导电构件包含平箔。

44、在本发明的又另一实施例中，平箔由铜制成。

45、在本发明的又另一实施例中，导电构件包含多匝平行的利兹线。

46、在本发明的又另一实施例中，一个或多个第二耦合构件竖直地定位并垂直于一个或多个第一耦合构件。

47、在本发明的又另一实施例中，一个或多个第二耦合构件包含接收线圈。

48、在本发明的又另一实施例中，一个或多个第二耦合构件包含空芯。

49、在第三方面，本发明可以说广泛地在于一种无线电力传送装置，该装置包含一个或多个第一耦合构件，一个或多个第一耦合构件被配置为磁性耦合到一个或多个第二耦合构件，每个第一耦合构件包含：

50、至少一个导电构件，其被配置为提供磁场用于无线电力传送；

51、第一端；以及

52、与第一端相对的第二端，

53、其中：

54、一个或多个第一耦合构件中的每一个被提供成层配置；以及

55、至少一个导电构件是从第一侧延伸并终止于第二侧的导电片材。

56、在本发明的实施例中，由每个第一耦合构件产生的磁通量至少基本上设置在第一耦合构件的一侧。

57、在本发明的另一实施例中，第一耦合构件是单极的。

58、在本发明的另一实施例中，第一耦合构件是非极化的。

59、在本发明的又一实施例中，极靠近或位于第一耦合构件的一侧。

60、在又另一实施例中，在至少一个导电构件的每一端处提供分配装置或端接装置，以在与在所述两侧之间延伸的轴线正交的方向上分配穿过构件的电流。

61、在本发明的又另一实施例中，一个或多个第一耦合构件是发射器，一个或多个第二耦合构件是接收器。

62、在本发明的又另一实施例中，车辆包含一个或多个第二耦合构件。

63、在本发明的又另一实施例中，一个或多个第一耦合构件以阵列布置定位。

64、在本发明的又另一实施例中，该装置被配置为接收与车辆的运动方向平行或正交的激励电流。

65、在本发明的又另一实施例中，激励电流被配置为施加到一个或多个第一耦合构件的一侧。

66、在本发明的又另一实施例中，一个或多个第一耦合构件包含可透磁构件。

67、在本发明的又另一实施例中，可透磁构件包含平板或c形配置。

68、在本发明的又另一实施例中，导电构件包含平箔。

69、在本发明的又另一实施例中，平箔由铜制成。

70、在本发明的又另一实施例中，一个或多个第二耦合构件竖直地定位并垂直于一个或多个第一耦合构件。

71、在本发明的又另一实施例中，一个或多个第二耦合构件包含接收线圈。

72、在本发明的又另一实施例中，一个或多个第二耦合构件包含空芯。

73、在第四方面，本发明可以说广泛地在于一种无线电力传送装置，该装置包含一个或多个第一耦合构件，一个或多个第一耦合构件被配置为磁性耦合到一个或多个第二耦合构件，每个第一耦合构件包含：

74、多个纵向传导构件，其被配置提供磁场用于无线电力传送；

75、第一端；以及

76、与第一端相对的第二端，

77、其中：

78、该个或多个第一耦合构件中的每一个被提供成层或垫配置；以及

79、多个纵向传导构件沿正交方向彼此间隔开，并且从第一侧延伸并终止于第二侧。

80、在本发明的实施例中，由每个第一耦合构件产生的磁通量至少基本上设置在第一耦合构件的一侧。

81、在本发明的另一实施例中，第一耦合构件是单极的。

82、在本发明的另一实施例中，第一耦合构件是非极化的。

83、在本发明的又一实施例中，极靠近或位于第一耦合构件的一侧。

84、在又另一实施例中，在至少一个导电构件的每一端处提供分配装置或端接装置，以在与在所述两侧之间延伸的轴线正交的方向上分配穿过装置的电流。

85、在本发明的又另一实施例中，一个或多个第一耦合构件是发射器，一个或多个第二耦合构件是接收器。

86、在本发明的又另一实施例中，车辆包含一个或多个第二耦合构件。

87、在本发明的又另一实施例中，一个或多个第一耦合构件以阵列布置定位。

88、在本发明的又另一实施例中，该装置被配置为接收与车辆的运动方向平行或正交的激励电流。

89、在本发明的又另一实施例中，激励电流被配置为施加到一个或多个第一耦合构件的一侧。

90、在本发明的又另一实施例中，一个或多个第一耦合构件包含可透磁构件。

91、在本发明的又另一实施例中，可透磁构件包含平板或c形配置。

92、在本发明的又另一实施例中，导电构件包含多匝平行的利兹线。

93、在本发明的又另一实施例中，一个或多个第二耦合构件竖直地定位并垂直于一个或多个第一耦合构件。

94、在本发明的又另一实施例中，一个或多个第二耦合构件包含接收线圈。

95、在本发明的又另一实施例中，一个或多个第二耦合构件包含空芯。

96、在第五方面，本发明可以说广泛地在于一种无线功率传送装置，该装置包含一个或多个第一耦合构件，每个第一耦合构件包含被配置为提供用于无线电力传送的磁场的导电构件，其中：

97、一个或多个第一耦合构件被配置为磁性耦合到一个或多个第二耦合构件；以及

98、导电构件仅用于提供激励电流的正向路径。

99、在本发明的实施例中，由每个第一耦合构件产生的磁通量至少基本上设置在第一耦合构件的一侧。

100、在本发明的另一实施例中，一个或多个第一耦合构件是单极的。

101、在本发明的另一实施例中，一个或多个第一耦合构件是非极化的。

102、在本发明的又一实施例中，极靠近或位于第一耦合构件的一侧。

103、在一个实施例中，在导电构件的每一端处提供分配装置或端接装置，以在与在两侧之间延伸的轴线正交的方向上分配穿过装置的电流。

104、在本发明的又另一实施例中，一个或多个第一耦合构件是发射器，一个或多个第二耦合构件是接收器。

105、在本发明的又另一实施例中，车辆包含一个或多个第二耦合构件。

106、在本发明的又另一实施例中，一个或多个第一耦合构件以阵列布置定位。

107、在本发明的又另一实施例中，该装置被配置为接收与车辆的运动方向平行或正交的激励电流。

108、在本发明的又另一实施例中，激励电流被配置为施加到一个或多个第一耦合构件的一侧。

109、在本发明的又另一实施例中，一个或多个第一耦合构件各自包含可透磁构件。

110、在本发明的又另一实施例中，可透磁构件包含平板或c形配置。

111、在本发明的又另一实施例中，导电构件包含平箔。

112、在本发明的又另一实施例中，平箔由铜制成。

113、在本发明的又另一实施例中，导电构件包含多匝平行的利兹线。

114、在本发明的又另一实施例中，一个或多个第二耦合构件竖直地定位并垂直于一个或多个第一耦合构件。在本发明的又另一实施例中，一个或多个第二耦合构件包含接收线圈。

115、在本发明的又另一实施例中，一个或多个第二耦合构件包含空芯。

116、在第六方面，本发明可以说广泛地在于一种无线电力传送系统，系统包含：

117、一个或多个发射垫(transmitting pad)，每个所述发射垫包含导电构件；以及

118、至少一个接收构件，

119、其中：

120、一个或多个发射垫被配置为磁耦合到至少一个接收构件；以及

121、导电构件仅用于提供激励电流的正向路径。

122、在本发明的一个实施例中，一个或多个发射垫是单极的。

123、在本发明的另一个实施例中，极位于发射垫的一侧。

124、在本发明的另一实施例中，所述一个或一个以上发射垫以阵列布置定位。

125、在本发明的又一实施例中，一个或多个发射垫被配置为接收与车辆的运动方向平行或正交的激励电流。

126、在本发明的又一实施例中，激励电流被配置为施加到一个或多个发射构件的一侧。

127、在本发明的另一个实施例中，一个或多个发射垫中的每一个都包括可透磁构件。

128、在本发明的又另一实施例中，可透磁构件包含平板或c形配置。

129、在本发明的又另一实施例中，导电构件包含平箔。

130、在本发明的又另一实施例中，平箔由铜制成。

131、在本发明的又另一实施例中，导电构件包含多匝平行的利兹线。

132、在本发明的又另一实施例中，一个或多个接收构件竖直且垂直于一个或多个发射垫定位。

133、在本发明的又另一实施例中，至少一个接收构件包含接收线圈。

134、在本发明的又另一实施例中，至少一个接收构件包含空芯。

135、在第七方面，本发明可以说广泛地在于一种无线电力传送系统，该系统包含：

136、车辆的至少一个接收构件；以及

137、一个或多个发射垫，其被配置为磁耦合到至少一个接收构件，

138、其中：

139、至少基本上在发射垫的一侧上提供由每个发射垫产生的磁通量；以及

140、至少一个接收构件被定位成至少基本上垂直于一个或多个发射垫。

141、在第八方面，本发明可以说广泛地在于一种无线电力传送系统，该系统包含：

142、车辆的至少一个接收构件；以及

143、一个或多个发射垫，其被配置为磁耦合到至少一个接收构件，

144、其中：

145、至少基本上在发射垫的一侧上提供由每个发射垫产生的磁通量；以及

146、至少一个接收构件包含空芯。

147、在第八方面中，提供了一种无线电力传送耦合装置，包含：

148、至少一个导电构件，其被配置作为第一耦合构件的层，以提供用于无线电力传送的磁场，导电构件具有：

149、第一端；以及

150、与第一端相对的第二端，

151、其中：

152、导电构件沿耦合装置的纵轴从第一端延伸到第二端，并且被配置为在第一和第二端之间跨层分布电流。

153、在第九方面中，提供一种在未经补偿的一次耦合器与经电容器补偿的二次之间进行无线电力传送的方法，其包含通过反射阻抗来完全补偿一次耦合器的电抗。

154、所公开的主题还提供了方法或系统，其可以广义地说是包括在本说明书中单独地或共同地提及或指示的部分、元件和特征，这些部、元件或特征中的两个或更多个的任何或所有组合。在本说明书中提到的具体整数在本发明涉及的领域中具有已知的等同物的情况下，这种已知的等同物被认为并入本说明书中。

155、从下面的描述中，本发明的其它方面将变得显而易见，本发明的其它方面应该在其所有新颖方面中加以考虑。