[发明专利]反绕感应电源

说明书

技术领域

本发明涉及电源并且更特别地涉及能够将功率供应给各种便携式设备的无接触式电源。

背景技术

无接触式电源在没有机械连接的情况下将电能传递到一个或多个便携式设备。典型的无接触式电源通过初级线圈来驱动时变电流以创建时变电磁场。一个或多个便携式设备能够各自包括次级线圈。当次级线圈被放置在时变电磁场的附近时，该场在次级线圈中感生交流电，从而将功率从无接触式电源传递到便携式设备。

为了增加从无接触式电源到便携式设备的功率传递，通常期望增加初级线圈与次级线圈之间的耦合系数。同时，能够期望相对于初级线圈跨越多个位置和定向来将功率提供给次级线圈。这些目标常常是相冲突的。也就是说，实现高耦合系数能够使便携式设备局限于无接触式电源上的单个位置，然而最大化空间自由度能够降低耦合系数，并且因此降低功率传递至不合需要的水平。

稍微不同地说，使用耦合电磁场的无接触式电力系统在商业应用中已变得越来越普通。已经证明，通过感应耦合线圈传递功率的任何系统的效率与这些线圈的中心点平面之间的空间分离成反比。然而，子系统放置的空间自由度在维持发射机和接收机子系统的线圈之间的高效能量传递时的非凡预期已成为这个技术的主要聚焦区域。实现这个挑战一直是无接触式电力系统研究的主题。一些研究者的方法通过小线圈的选择性组合来允许任意定位的感知。这个方法能够要求大量线圈和对应的控制电子装置将功率供应给任意大的区域。另一方法将功率输送到任意大的区域但能够要求非常高的质量因数的电感器。此外，这种类型的系统解决方案可能难以在能量到处于发射机生成的场中的任意设备中的传递中控制。

许多附加的无接触式电源已试图将某种程度的空间自由度提供给便携式设备，同时还维持初级和次级线圈之间的可接受的耦合系数。例如，一个已知的无接触式电源包括彼此平行对准的垂直定向的初级线圈的阵列。也就是说，初级线圈被定向与垂直于功率传递表面的对应中心轴线处于肩并肩关系。正交的次级线圈能够被纵长地定位在阵列中的第一和第二初级线圈之上，让中心轴线平行于功率传递表面。第一初级线圈能够被通电带有第一极性，然而第二初级线圈能够被通电带有第二极性。两个初级线圈在被次级线圈占据的区中生成合作磁通量。如果便携式设备沿着无接触式电源被移动，则一个或多个不同的初级线圈能够被通电以再次提供具有相反极性的两个基础初级线圈。

不管上述系统的优点，这样的阵列对于制造而言可能是昂贵的，并且取决于每个初级线圈在阵列中的高度能够包括高层(high-profile)横截面。此外，将初级线圈的阵列缠绕并且将其组装在这个布置中的过程在一些应用中可能是成本高昂的。因此，仍然存在对用于将功率提供给一个或多个便携式设备的改进无接触式电源的持续需要。此外，仍然存在对跨越功率传递表面上的多个位置和定向将功率供应给一个或多个便携式设备的低成本无接触式电源的持续需要。

发明内容

一种具有用于生成合作磁通量在其间的区的两个或更多个同轴且间隔开的初级线圈的无接触式电源。具有次级线圈的便携式设备能够被定位最接近合作磁通量的这个区以从无接触式电源接收无线功率。例如，间隔开的初级线圈能够被绕公共轴线在交替方向上缠绕并且同相地驱动，或者能够被绕公共轴线在单一方向上缠绕并且彼此异相约180度地驱动。

在一个实施例中，所述无接触式电源包括从单个反绕电导体缠绕的第一和第二初级线圈。第一初级线圈能够被在第一方向上缠绕一匝或多匝，而第二初级线圈能够被在第二方向上缠绕一匝或多匝，其中每个线圈被绕公共轴线缠绕。第一和第二初级线圈能够被彼此间隔开以定义通常在其间的功率传递区。第一和第二线圈合作以当被时变电流驱动时在第一和第二线圈之间的区中提供累积磁通量。

在另一实施例中，所述无接触式电源包括在公共轴线周围并且在公共方向上缠绕以定义通常在其间的功率传递区的第一和第二初级线圈。第一和第二初级线圈能够各自被电力地连接到电源。电源能够彼此异相约180度地驱动第一和第二初级线圈以在通常在第一和第二初级线圈之间的区中提供合作磁通量。例如，第一和第二初级线圈可以被连接到相同的驱动器但具有相反极性，或者可以被连接到单独的驱动器。