[发明专利]用于无线功率传输的大面积功率发射器

说明书

提供了用于无线功率传输的方法和系统。该方法包括：将第一可变形状因子发射器和第二可变形状因子发射器分别适配成至少第一组交叉耦合段和第二组交叉耦合段，第一组交叉耦合段和第二组交叉耦合段在预定的无线功率传输区域内或附近设置，并且在空间上彼此以预选的空间偏移量发生偏移，该预选的空间偏移量使第一组交叉耦合段和第二组交叉耦合段之间的感应耦合最小化；从分别电耦合到第一组交叉耦合段和第二组交叉耦合段的第一射频(RF)电源和第二RF电源，经由可变形状因子发射器的近电磁场而跨预定的无线功率传输区域传输RF功率，使得与近电磁场相关联的磁场以具有预选形状的图案旋转。

相关申请的交叉引用

本申请是PCT申请，其要求于2018年8月24日提交的第16/111,889号、题为“LargeArea Power Transmitter For Wireless Power Transfer(用于无线功率传输的大面积功率发射器)”的美国专利申请以及2018年2月4日提交的第16/266,886号、题为“Large AreaPower Transmitter For Wireless Power Transfer(用于无线功率传输的大面积功率发射器)”的优先权和申请日的权益，这两个美国专利申请的全部内容均通过引用的方式并入本文。

背景技术

无线功率传输是将电能从电源传输到电力负载而不使用人造导体将电源连接到电力负载。无线功率传输系统包括发射器和一个或多个接收器装置。发射器连接到电源并将功率转换为时变电磁场。一个或多个接收器装置经由电磁场接收功率并将接收的功率转换回电流以供电力负载使用。

发明内容

通常，在一个方面，本发明涉及一种用于无线功率传输的方法，其包括：将可变形状因子发射器适配成在预定的无线功率传输区域内或附近设置的至少多个交叉耦合段；从RF电源并且至少部分地基于特征频率，经由可变形状因子发射器的近电磁场而跨预定的无线功率传输区域传输RF功率；并且其中，基于由多个交叉耦合段中的相邻交叉耦合段感生的相反方向的磁场，减小了由于可变形状因子发射器的远电磁场而引起的无线功率传输的辐射损失。

在另一方面，多个交叉耦合段中的每一个包括多个侧部，并且相邻交叉耦合段的相邻侧部被配置为在相反的旋转方向上传导电流。

在另一方面，该方法还包括在多个交叉耦合段的至少一部分中设置多个锁相放大器作为RF电源。

在另一方面，多个交叉耦合段根据无尽结图案在预定的无线功率传输区域内或附近设置。

在另一方面，预定的无线功率传输区域包括超过对应于可变形状因子发射器的特征频率的波长的尺寸。

在另一方面，该方法还包括：使用一串分布式电容器形成多个交叉耦合段中的一个或多个；以及至少经由多个导线段将多个电容器串联连接成一串分布式电容器；其中，多个电容器中的每一个包括预定电容，其中，多个导线段中的每一个包括预定的段长度和每单位长度的预定电感，并且其中，特征频率至少取决于预定电容和每单位长度的预定电感。

在另一方面，该方法还包括：在预定的无线功率传输区域内设置多个接收器装置，其中，经由可变形状因子发射器从RF电源传输的RF功率的一部分被多个接收器装置接收，并且其中，特征频率基本上独立于多个接收器装置的数量或布置。

在另一方面，一种用于无线功率传输的发射器，包括多个交叉耦合段，其在预定的无线功率传输区域内或附近设置并且被配置为：从RF电源并且至少部分地基于特征频率，经由发射器的近电磁场而跨预定的无线功率传输区域传输RF功率；以及基于由多个交叉耦合段中的相邻交叉耦合段感生的相反方向的磁场，减小由于发射器的远电磁场而引起的无线功率传输的辐射损失。

在发射器的另一方面，多个交叉耦合段中的每一个包括多个侧部，并且相邻交叉耦合段的相邻侧部被配置为在相反的旋转方向上传导电流。

在发射器的另一方面，RF电源包括多个锁相放大器，其设置在多个交叉耦合段的至少一部分中。