[发明专利]感应传输系统

说明书

技术领域

本发明涉及感应电功率传输。更具体地，本发明涉及提供感应功率出口以经感应功率接收器以无线方式向电负载提供功率。

背景技术

如本领域已知的，感应功率耦合使能量无需连接导线即可从电源传到电负载。电源经电线连接到初级线圈，及跨初级线圈施加振荡电势，从而感生振荡磁场。振荡磁场可在靠近初级线圈置放的次级线圈中感生振荡电流。这样，电能可通过电磁感应从初级线圈传到次级线圈，而两个线圈无需传导连接。当电能从初级线圈传到次级线圈时，线圈对称为感应耦合。当次级线圈与初级线圈感应耦合时，经电线与前述次级线圈串联连接的电负载可从经电线连接到初级线圈的电源吸取能量。

感应型功率出口可优选为更普通的传导功率插座，因为它们提供无缝功率传输并使对拖尾导线的需要最小化。

已提出了低功率感应电功率传输系统。一种这样的例子在授予Hui的美国专利7,164,255中描述。在Hui的系统中，扁平感应电池充电装置使电子设备能进行充电。该系统包括具有充电表面的扁平充电模块，将要充电的设备放在充电表面上。在充电模块内，提供与充电表面平行的至少一、优选一批初级绕组。初级绕组与将要充电的设备内的次级绕组感应耦合。

前述系统在足以对电池进行充电的相对低的功率提供感应耦合。然而，应意识到，在扩展区域以很大程度上均匀的方式连续传输能量的基本单元如Hui的充电表面不适合与高能系统一起使用，如那些需要对计算机、灯泡、电视等供电的系统。

与高功率感应传输系统相关联的能量损耗通常大于低功率系统如Hui的充电表面中的损耗。此外，在低功率系统中，多余热量可容易地消散，而解耦合的高功率初级线圈或其环境可变得危险性地热。

此外，高功率初级线圈中的振荡电压产生振荡磁场。在次级线圈与初级线圈感应耦合的情形下，因而发生的磁链导致功率由次级线圈吸取。在没有次级线圈吸取功率的情形下，振荡磁场导致高能电磁波在所有方向辐射，这可能具有不合需要的副作用，如从信用卡擦除数据，及可能对旁观者尤其对具有起搏器的旁观者有害。

授予Sabo的、题为“Alignment independent and self aligning inductive power transfer system”的美国专利6,803,744描述了用于对无绳装置进行再充电的感应功率传输设备。Sabo的设备包括多个用作变压器的初级线圈的电感器。变压器的次级线圈安排在前述无绳装置内。当无绳装置紧邻功率传输设备置放且相应线圈对准时，功率经变压器从功率传输设备感应传输给无绳装置。

Sabo的系统的电感器安排成阵列并经开关连接到电源，开关用于有选择地启动相应电感器。之所以提供这些选择使用的开关是为了节约功率及消除讨厌的电磁场。因此，′744指出了电磁泄露的问题及当次级线圈在有效范围内时每一初级线圈仅需要从电源加电。此外，′744中描述的功率接收单元体积大及对于与小的电子设备一起使用不切实际。

因此，需要一种实用的感应功率传输系统以安全和方便地将功率按能量有效的方式从感应功率出口无线传到感应功率接收器。本发明满足了这种需要。

发明内容

本发明的目标是提供传输系统，其包括用于将功率感应传输给至少一感应功率接收器的至少一感应功率出口、用于使功率接收器与功率出口对准的至少一对准机构、及用于将控制信号从功率接收器传给功率出口的至少一信号传输系统。通常，感应功率出口包括经驱动器有线连接到电源的至少一初级感应线圈，前述驱动器用于在高频率跨初级感应线圈提供振荡电压，及包括初级铁磁芯。感应功率接收器包括用于与初级感应线圈耦合的至少一次级感应线圈，次级感应线圈有线连接到功率调节器。信号传输系统包括与功率接收器相关联的信号发射器和与功率出口相关联的信号检测器。

可选地，对准机构包括与功率出口相关联的第一元件和与功率接收器相关联的第二磁元件。通常，信号发射器包括光发射器，及信号检测器包括光检测器。可选地，功率调节器包括用于将来自感应功率出口的AC输入转换为用于对电设备供电的DC输出的整流器。本发明的另一目标是提出用于从感应功率出口感应接收功率的感应功率接收器。可选地，本发明系统包括选自下组的功率转换器：变压器、DC-DC转换器、AC-DC转换器、AC-AC转换器、回扫变压器、回扫转换器、全桥转换器、半桥转换器和正向转换器。