CN102630359A - 具有旋转天线的无线电力充电器 - Google Patents

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Abstract

示范性实施例是针对无线电力。一种方法可包括响应于在固持器中接纳至少一个可充电电子装置而重新定向至少一个发射天线，以减小与所述至少一个电子装置的接收天线的正交性。所述方法可进一步包括以无线方式将电力从所述至少一个发射天线传递到所述接收天线。

Description

具有旋转天线的无线电力充电器
根据35U.S.C.§119主张优先权
本申请案根据35U.S.C.§119(e)主张以下申请案的优先权：
2009年9月17日申请的标题为“用于无线充电的可摆动磁性谐振天线(SWINGABLE MAGNETICALLY RESONANT ANTENNA FOR WIRELESSCHARGING)”的第61/243,442号美国临时专利申请案，所述申请案的揭示内容在此以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明大体上涉及无线电力，且更具体来说，涉及在无线充电期间的天线定向。
背景技术
通常，每一电池供电装置需要其自身的充电器和电源(其通常为AC电源插座)。当许多装置需要充电时，此变得难以使用。
正开发在发射器与待充电的装置之间使用空中电力发射的方法。这些方法通常落入两个类别中。一个类别是基于发射天线与待充电的装置上的接收天线之间的平面波辐射(还称作远场辐射)的耦合，所述待充电的装置收集所辐射电力且对其整流以用于对电池进行充电。天线通常具有谐振长度以便改进耦合效率。此方法遭受以下事实：电力耦合随着天线之间的距离增加而快速衰退。因此，越过合理距离(例如，＞1米到2米)来充电变得困难。另外，由于系统辐射平面波，所以如果未经由滤波来进行适当控制，则无意的辐射可干扰其它系统。
其它方法是基于嵌入于(例如)“充电”垫或表面中的发射天线与嵌入于待充电的主机装置中的接收天线加上整流电路之间的电感性耦合。此方法具有以下缺点：发射天线与接收天线之间的间隔必须非常接近(例如，几毫米)。尽管此方法确实具有对相同区域中的多个装置同时进行充电的能力，但此区域通常较小，因此用户必须将所述装置定位到特定区域。
在无线电力发射的情况下，需要一种用于以改进的效率将无线电力发射和中继到接收器装置的系统和方法。还需要调整天线的操作特性以适应于不同环境且优化电力传递特性。
发明内容
附图说明
图1展示无线电力传递系统的简化方框图。
图2展示无线电力传递系统的简化示意图。
图3说明用于本发明的示范性实施例中的环形天线的示意图。
图4为根据本发明的示范性实施例的发射器的简化方框图。
图5为根据本发明的示范性实施例的接收器的简化方框图。
图6展示发射电路的用于执行发射器与接收器之间的消息接发的一部分的简化示意图。
图7A说明根据本发明的示范性实施例的汽车控制台，其包括发射天线。
图7B为根据本发明的示范性实施例的汽车控制台的多个固持器和用于与固持器一起插入的可插入套筒的说明。
图8说明根据本发明的示范性实施例的固持器，其包括发射天线。
图9描绘可充电电子装置。
图10说明根据本发明的示范性实施例的固持器内的可充电电子装置，所述固持器包括发射天线。
图11说明根据本发明的示范性实施例的固持器，其包括上面具有至少一个发射天线的可偏转板。
图12说明根据本发明的示范性实施例的固持器，其处于偏转位置。
图13说明根据本发明的示范性实施例的固持器内的可充电电子装置，所述固持器处于偏转位置。
图14说明根据本发明的示范性实施例的固持器内的多个可充电电子装置，所述固持器处于偏转位置。
图15为说明根据本发明的示范性实施例的另一方法的流程图。
具体实施方式
下文结合附图所陈述的详细描述意欲作为对本发明的示范性实施例的描述，且无意表示可实践本发明的仅有实施例。在整个此描述中所使用的术语“示范性”是指“用作一实例、例子或说明”，且应没有必要被解释为比其它示范性实施例优选或有利。所述详细描述出于提供对本发明的示范性实施例的彻底理解的目的而包括特定细节。所属领域的技术人员将容易明白，可在无这些特定细节的情况下实践本发明的示范性实施例。在一些例子中，以方框图形式展示众所周知的结构和装置，以便避免使本文中所呈现的示范性实施例的新颖性模糊不清。
在本文中使用词语“无线电力”以指在不使用物理电磁导体的情况下在从发射器与接收器之间发射的与电场、磁场、电磁场或其它物相关联的任何形式的能量。
图1说明根据本发明的各种示范性实施例的无线发射或充电系统100。将输入电力102提供到发射器104以用于产生用于提供能量传递的辐射场106。接收器108耦合到辐射场106，且产生输出电力110以供耦合到输出电力110的装置(未图示)存储或消耗。发射器104与接收器108两者相隔一距离112。在一个示范性实施例中，根据相互谐振关系来配置发射器104与接收器108，且当接收器108位于辐射场106的“近场”中时，当接收器108的谐振频率与发射器104的谐振频率非常接近时，发射器104与接收器108之间的发射损耗为最小。
发射器104进一步包括用于提供用于能量发射的装置的发射天线114，且接收器108进一步包括用于提供用于能量接收的装置的接收天线118。根据应用和将与其相关联的装置来设计发射天线和接收天线的大小。如所陈述，通过将发射天线的近场中的大部分能量耦合到接收天线而非以电磁波形式将大部分能量传播到远场而进行有效能量传递。当处于此近场中时，可在发射天线114与接收天线118之间形成耦合模式。天线114和118周围的可发生此近场耦合的区域在本文中称作耦合模式区。
图2展示无线电力传递系统的简化示意图。发射器104包括振荡器122、功率放大器124以及滤波器和匹配电路126。所述振荡器经配置以在所要频率下产生信号，所述所要频率可响应于调整信号123来调整。振荡器信号可由功率放大器124以响应于控制信号125的放大量来放大。可包括滤波器和匹配电路126以滤除谐波或其它非所要的频率且使发射器104的阻抗与发射天线114匹配。
接收器108可包括匹配电路132以及整流器和切换电路134以产生DC电力输出来对电池136(如图2中所展示)进行充电或向耦合到接收器的装置(未图示)供电。可包括匹配电路132以使接收器108的阻抗与接收天线118匹配。接收器108与发射器104可在单独通信信道119(例如，蓝牙、紫蜂(zigbee)、蜂窝式等)上通信。
如图3中所说明，示范性实施例中所使用的天线可经配置为“环形”天线150，其在本文中还可称作“磁性”天线。环形天线可经配置以包括空气芯或物理芯(例如，铁氧体芯)。空气芯环形天线可能更可容许放置于所述芯附近的外来物理装置。此外，空气芯环形天线允许其它组件放置于芯区域内。另外，空气芯环可更容易实现接收天线118(图2)在发射天线114(图2)的平面内的放置，在所述平面中，发射天线114(图2)的耦合模式区可更强大。
如所陈述，在发射器104与接收器108之间的匹配或几乎匹配的谐振期间发生发射器104与接收器108之间的有效能量传递。然而，甚至当发射器104与接收器108之间的谐振不匹配时，也可以较低效率传递能量。通过将来自发射天线的近场的能量耦合到驻留于建立了此近场的邻域中的接收天线而非将能量从发射天线传播到自由空间中而发生能量的传递。
环形天线或磁性天线的谐振频率是基于电感和电容。环形天线中的电感一般仅为由所述环形产生的电感，而一般将电容添加到环形天线的电感以在所要谐振频率下产生谐振结构。作为非限制性实例，可将电容器152和电容器154添加到天线以产生产生谐振信号156的谐振电路。因此，对于较大直径的环形天线来说，诱发谐振所需的电容的大小随着环形天线的直径或电感增加而减小。此外，随着环形天线或磁性天线的直径增加，近场的有效能量传递区域增加。当然，其它谐振电路是可能的。作为另一非限制性实例，电容器可并联地放置于环形天线的两个端子之间。另外，所属领域的技术人员将认识到，对于发射天线，谐振信号156可为到环形天线150的输入。此外，进一步预期其它无线电力耦合模式，包括感应和其它紧密耦合形式的电磁能量传播。
图4为根据本发明的一示范性实施例的发射器200的简化方框图。发射器200包括发射电路202和发射天线204。通常，发射电路202通过提供振荡信号将RF电力提供到发射天线204，所述振荡信号导致在发射天线204周围产生近场能量。举例来说，发射器200可在13.56MHz ISM频带下操作。
示范性发射电路202包括：固定阻抗匹配电路206，其用于将发射电路202的阻抗(例如，50欧姆)与发射天线204匹配；以及低通滤波器(LPF)208，其经配置以将谐波发射减少到防止耦合到接收器108(图1)的装置的自干扰的水平。其它示范性实施例可包括不同滤波器拓扑(包括(但不限于)使特定频率衰减同时使其它频率通过的陷波滤波器)，且可包括自适应阻抗匹配，其可基于可测量的发射度量(例如，到天线的输出电力或由功率放大器汲取的DC电流)而变化。发射电路202进一步包括功率放大器210，其经配置以驱动如由振荡器212确定的RF信号。发射电路可包含离散装置或电路，或者可包含集成组合件。来自发射天线204的示范性RF电力输出可为约2.5瓦。
发射电路202进一步包括控制器214，控制器214用于在针对特定接收器的发射阶段(或工作循环)期间启用振荡器212，以用于调整所述振荡器的频率，且用于调整输出电力水平来实施用于经由相邻装置所附接的接收器与相邻装置交互的通信协议。
发射电路202可进一步包括负载感测电路216，其用于检测在由发射天线204产生的近场附近的有效接收器的存在或不存在。举例来说，负载感测电路216监视流动到功率放大器210的电流，所述电流受在由发射天线204产生的近场附近的有效接收器的存在或不存在影响。由控制器214监视对功率放大器210上的加载的改变的检测，以用于确定是否启用振荡器212来用于发射能量以与有效接收器通信。
发射天线204可实施为具有经选择以使电阻性损耗保持较低的厚度、宽度和金属类型的天线带。在常规实施方案中，发射天线204可一般经配置以与较大结构(例如，桌子、垫子、灯或其它较不便携的配置)相关联。因此，发射天线204一般将不需要“若干匝”以便具有实用尺寸。发射天线204的示范性实施方案可为“电学上较小的”(即，波长的分数)且经调谐以通过使用电容器界定谐振频率而在较低的可用频率下谐振。在发射天线204相对于接收天线来说在直径上或边长上(如果为正方形环)可能较大(例如，0.50米)的示范性应用中，发射天线204将不一定需要大量匝来获得合理电容。
发射器200可搜集和追踪关于可与发射器200相关联的接收器装置的行踪和状态的信息。因此，发射器电路202可包括连接到控制器214(在本文中还称作处理器)的存在检测器280、封闭检测器290，或其组合。控制器214可响应于来自存在检测器280和封闭检测器290的存在信号而调整由放大器210递送的电力的量。发射器可经由许多电源接收电力，所述电源例如为用以转换存在于建筑物中的常规AC电力的AC-DC转换器(未图示)、用以将常规DC电源转换成适合于发射器200的电压的DC-DC转换器(未图示)，或发射器可直接从常规DC电源(未图示)接收电力。
图5为根据本发明的示范性实施例的接收器300的简化方框图。接收器300包括接收电路302和接收天线304。接收器300进一步耦合到装置350以用于将所接收的电力提供到装置350。应注意，将接收器300说明为在装置350外部，但其可集成到装置350中。通常，能量无线地传播到接收天线304且接着经由接收电路302而耦合到装置350。
接收天线304经调谐以在与发射天线204(图4)的频率相同的频率或几乎相同的频率下谐振。接收天线304可与发射天线204类似地设计尺寸，或可基于相关联装置350的尺寸来不同地设计大小。举例来说，装置350可为具有比发射天线204的直径或长度小的直径或长度尺寸的便携式电子装置。在此实例中，可将接收天线304实施为多匝天线，以便减小调谐电容器(未图示)的电容值且增加接收天线的阻抗。举例来说，接收天线304可放置于装置350的实质性圆周周围，以便使天线直径最大化并减少接收天线的环匝(即，绕组)的数目和绕组间电容。
接收电路302提供与接收天线304的阻抗匹配。接收电路302包括电力转换电路306，其用于将所接收的RF能源转换成供装置350使用的充电电力。电力转换电路306包括RF-DC转换器308且还可包括DC-DC转换器310。RF-DC转换器308将在接收天线304处所接收的RF能量信号整流成非交变电力，而DC-DC转换器310将经整流的RF能量信号转换成与装置350兼容的能量电位(例如，电压)。预期各种RF-DC转换器，包括部分和全整流器、调节器、桥接器、倍增器以及线性和切换转换器。
接收电路302可进一步包括切换电路312，以用于将接收天线304连接到电力转换电路306或者用于断开电力转换电路306。将接收天线304与电力转换电路306断开不仅中止对装置350的充电，而且还改变发射器200(图2)所“看到”的“负载”。
如上文所揭示，发射器200包括负载感测电路216，负载感测电路216检测提供到发射器功率放大器210的偏置电流的波动。因此，发射器200具有用于确定接收器何时存在于发射器的近场中的机制。
当多个接收器300存在于发射器的近场中时，可能需要对一个或一个以上接收器的加载和卸载进行时间多路复用以使其它接收器能够更有效地耦合到发射器。还可遮盖一接收器以便消除到其它附近接收器的耦合或减少附近发射器上的加载。接收器的此“卸载”在本文中还称为“遮盖”。此外，如下文更完全地解释，由接收器300控制且由发射器200检测的卸载与加载之间的此切换提供从接收器300到发射器200的通信机制。另外，一协议可与所述切换相关联，所述协议使得能够将消息从接收器300发送到发射器200。举例来说，切换速度可为约100微秒。
在一示范性实施例中，发射器与接收器之间的通信涉及装置感测和充电控制机制而非常规双向通信。换句话说，发射器使用所发射信号的开/关键控，以调整近场中的能量是否可用。接收器将这些能量改变解译为来自发射器的消息。从接收器侧，接收器使用接收天线的调谐与解谐来调整正从近场接受多少电力。发射器可检测来自近场的所使用的电力的此差异，且将这些改变解译为来自接收器的消息。
接收电路302可进一步包括用以识别所接收的能量波动的信令检测器和信标电路314，所述能量波动可对应于从发射器到接收器的信息性信令。此外，信令和信标电路314还可用以检测减少的RF信号能量(即，信标信号)的发射并将所述减少的RF信号能量整流成标称电力，以用于唤醒接收电路302内的未供电或电力耗尽的电路，以便配置接收电路302来用于无线充电。
接收电路302进一步包括处理器316，以用于协调本文中所描述的接收器300的处理(包括对本文中所描述的切换电路312的控制)。还可在其它事件(包括检测到将充电电力提供到装置350的外部有线充电源(例如，壁式/USB电力))发生后即刻发生对接收器300的遮盖。除了控制对接收器的遮盖外，处理器316还可监视信标电路314以确定信标状态并提取从发射器发送的消息。处理器316还可调整DC-DC转换器310以获得改进的性能。
图6展示发射电路的用于执行发射器与接收器之间的消息接发的一部分的简化示意图。在本发明的一些示范性实施例中，可在发射器与接收器之间启用用于通信的装置。在图6中，功率放大器210驱动发射天线204以产生辐射场。功率放大器由载波信号220驱动，载波信号220在发射天线204的所要频率下振荡。发射调制信号224用以控制功率放大器210的输出。
发射电路可通过使用功率放大器210上的开/关键控过程来向接收器发送信号。换句话说，当断言发射调制信号224时，功率放大器210将在发射天线204上向外驱动载波信号220的频率。当取消发射调制信号224时，功率放大器将不在发射天线204上向外驱动任何频率。
图6的发射电路还包括负载感测电路216，其将电力供应到功率放大器210且产生接收信号235输出。在负载感测电路216中，电阻器Rs上的电压降形成于电力入信号226与到功率放大器210的电力供应228之间。由功率放大器210消耗的电力的任何改变将导致电压降的改变，电压降的改变将由差动放大器230放大。当发射天线处于与接收器(图6中未展示)中的接收天线的耦合模式中时，由功率放大器210汲取的电流的量将改变。换句话说，如果发射天线204不存在耦合模式谐振，则驱动辐射场所需的电力将为第一量。如果存在耦合模式谐振，则由功率放大器210消耗的电力的量将上升(因为大量电力正耦合到接收天线中)。因此，接收信号235可指示耦合到发射天线235的接收天线的存在且还可检测从接收天线发送的信号。另外，将可在发射器的功率放大器电流汲取中观察到接收器电流汲取的改变，且此改变可用以检测来自接收天线的信号。
无线充电系统由发射模块和接收模块组成。发射模块可将DC信号转换成RF信号并将RF信号递送到磁性谐振天线。接收模块位于待充电装置上且可俘获由发射模块提供的能量，将能量转换成DC信号，并将DC信号递送到位于待充电装置上的可再充电电池。与无线充电系统相关联的挑战中的一者为：接收天线与发射天线不可分离一小距离(例如，1英寸)以上的要求。此外，预期发射天线与接收天线相对平行以确保接收模块与发射模块之间的可接受的电力传递效率。
在一些情况下，不可能平坦地将待充电装置放置于发射垫上。举例来说，交通工具中的固持器(例如，大体上圆形“杯固持器”)为实施无线充电系统的极佳地点。用户可将电话放入杯固持器中且通过嵌入于杯固持器中的发射模块和天线对电话进行充电。问题在于：电话的长度通常比杯固持器底座的直径长，从而导致电话与杯固持器底座成直立关系或成角度关系。很有可能发生以下情况：在至少一个特定定向下，无线充电器可能根本不能够适当地对电话进行充电(例如，如果电话靠近直立位置，则将无法对电话进行充电)。各种解决方案可包括(1)通过工业设计来约束接收器放置，或(2)提供平行地放置接收天线与发射天线的装置(例如，较大发射垫)。
图7A说明(例如)汽车控制台700中或汽车控制台700上的天线702的示范性实施例。虽然说明汽车杯固持器，但本发明的各种示范性实施例还预期配置于交通工具、椅子、皮套、存储位置、管理器等中的任何形式的杯、容器、空腔或其它支撑结构。在这些示范性实施例中，发射天线702最初可作为控制台700的部分(即，交通工具元件)来制造或发射天线702可安置于控制台700上或控制台700中或改装控制台700。此外，参看图7B，杯固持器824(其在下文加以更充分描述)可包含可插入套筒，所述可插入套筒可定位于杯固持器704内，如通过箭头701指示。这些示范性实施例允许用户(即，驾驶员或乘客)在驾驶时以常规的安全方式对电子装置进行充电。在示范性实施例中，杯固持器704处于自然位置，其中许多用户(即，驾驶员或乘客)在驾驶时已放置其便携式电子设备。将杯固持器704转换成无线充电区域允许消费者以自然、便利的方式对其设备进行充电。
作为非限制性实例，天线702可集成于杯固持器704的底座中、放置于杯固持器704的底部中或附接到可移动板(如本文中在下文所描述)，以在其中建立耦合模式区。图8说明杯固持器724和用于促进无线电力充电的驻留元件的更详细透视图。将发射天线722说明为耦合到馈电线726，馈电线726进一步耦合到发射电路(例如，图4的发射电路202)。图8说明围绕大体上次要平面728而配置的发射天线722，次要平面728大体上平行于杯固持器724的底表面平面。虽然本文中未如此限制，但杯固持器倾向于展现大体上圆柱形形式，以用于容纳也展现圆柱体形式的装置(例如，杯子)(其中较高边比圆柱体的底部的直径大)。杯固持器724大体上适应于接纳且固持其它尺寸经类似设定的装置(例如，经配置为手持式的电子装置)。
图9说明示范性手持式电子装置740(例如，图5的充电装置350)，手持式电子装置740的实例包括蜂窝式电话、视听装置等。电子装置740进一步包括耦合到馈电线752的接收天线750，馈电线752进一步耦合到图5的接收电路302。在试图将无线电力耦合效率最大化时，大体上沿着主要平面754配置接收天线750，以便增加由接收天线750形成的循环的面积。由于电子装置740的手持性质，所以电子装置740进一步包括由沿着主要平面754的主要尺寸和沿着次要平面756的次要尺寸界定的形状因子。
图10说明根据本发明的示范性实施例的电子装置740与杯固持器724之间的协作布置。为了进行无线电力充电，按以下布置将电子装置740放置于杯固持器724中：其中，杯固持器724的主要尺寸(即，高度h的尺寸)和次要平面728提供用于将电子装置740保持在与杯固持器724大体上平行的定向中的机械支撑。如参看图10所观测到的，将杯固持器724的发射天线722说明为处于大体上水平平面中，而将电子装置740的接收天线750说明为处于大体上正交平面(即，大体上垂直平面)中。因此，发射天线722与接收天线750之间的大体上正交定向导致发射天线722与接收天线750之间的减小的耦合效率。
图11说明根据本发明的各种示范性实施例的用于以协作方式发射无线电力的杯固持器。如所陈述，在发射天线与接收天线相对平行以确保发射电路与接收电路之间的可接受的电力传递效率时，出现发射器与接收器之间的可接受的无线电力传递效率。在各种操作配置中，归因于杯固持器和手持式电子装置的常规尺寸，使得不可能将待充电电子装置平坦地放置于发射天线表面上。
在图11中，杯固持器824进一步经配置以包括配置于杯固持器824内的可偏转板830。可偏转板830可在杯固持器824内移动且经配置以偏转(即，重新定向)在不与杯固持器824的次要平面828平行的平面中。可偏转板830进一步包括耦合到馈电线826的发射天线822，馈电线826进一步耦合到发射电路(例如，图4的发射电路202)。可偏转平面830致使发射天线822朝向一平面定向，所述平面较不与电子装置中的接收天线的平面正交且较与电子装置中的接收天线的平面平行。
在一个示范性实施例中，可偏转平面830在不使用期间维持从次要平面828延伸，且接着在非可充电装置(例如，杯或其它尺寸经类似设定的装置)的常规接纳期间压缩较接近的次要平面828。可偏转平面830可通过使用一个或一个以上保持装置832而在杯固持器824内维持特定定向，一个或一个以上保持装置832可包含(个别地或组合地)弹簧、液体式减震器(liquid shock)或气体式减震器(gas shock)、磁性组件或其它机械装置(例如，通过使用受重力影响的平衡锤等)。
在另一示范性实施例中，杯固持器824为可插入套筒，其能够改装现有或老式固持器，例如无源固持器(例如，常规杯固持器)。可(例如)从常规车辆DC源(例如，“点烟器”)接收提供到发射电路202的AC或DC输入电力。
在又一示范性实施例中，发射天线822经配置为中继器天线(例如，寄生天线或无源天线)。在此示范性实施例中，由来自发射电路202的馈电线846驱动的激励发射天线844(在此实施例中，馈电线826与发射天线822断开)提供场激励，所述场激励接着在配置为中继器天线的无源发射天线822处再生。在此示范性实施例中，经由将额外天线引入到耦合天线系统中，根据两个天线之间的近场电力传递而传递无线电力，所述额外天线将充当中继器且将增强从发射天线朝向接收天线的电力流。使用耦合到系统中的发射天线和接收天线的一个或一个以上额外天线。这些额外天线包含中继器天线，例如有源天线或无源天线。无源天线可仅包括天线环路和用于调谐天线的谐振频率的电容性元件。除天线环路和一个或一个以上调谐电容器之外，有源元件还可包括用于增加中继近场辐射的强度的放大器。中继器天线可将来自发射天线的耦合模式区重新聚焦和整形以建立围绕中继器天线的第二耦合模式区，所述第二耦合模式区可更好地适合于将能量耦合到接收天线。
图12说明根据本发明的示范性实施例的杯固持器，其处于偏转(即，重新定向)位置。在杯固持器824中，可偏转板830处于相对于次要平面828的偏转状态。举例来说且并非限制，将可偏转板830说明为围绕轴线834旋转或偏转(即，重新定向)，其中可偏转平面830的一部分836在一个方向上(例如，向上)偏转或旋转且可偏转平面830的另一部分838在相反方向上(例如，向下)偏转或旋转。
在其它示范性实施例中，轴线834可能偏移且甚至定位于可偏转板830的一端上，以使得可偏转板830充当“活板门(trap door)”，这是因为大体上整个部分836、838在相同方向上偏转(即，重新定向)或旋转。在另一示范性实施例中，杯固持器824可进一步包括一个或一个以上弹簧842，一个或一个以上弹簧842可用以在可偏转平面830处于非偏转位置时保持可偏转平面830从次要平面828延伸，如上文参看图11所描述。
在又一示范性实施例中，弹簧842可经配置以辅助可偏转板830的部分836、838的偏转(即，重新定向)或阻止可偏转板830的部分836、838的偏转(即，重新定向)。此外，弹簧842可为沿着轴线834围绕枢转点而安装的旋转弹簧。在又一示范性实施例中，可包括一个或一个以上止挡部840，以严格限制偏转板830的过度移动。在又一示范性实施例中，轴线834可从平衡部分836和838充分偏移，以在通过一个或一个以上止挡部840限制偏转板830的旋转不进行过度旋转时，允许重力将未偏转的偏转板830维持在与次要平面828大体上平行的定向中。
图13说明根据本发明的示范性实施例的电子装置740与杯固持器824之间的协作布置。为了进行无线电力充电，将电子装置740放置于杯固持器824中，从而致使偏转板830偏转或受益于偏转板830的偏转(如果偏转是在将电子装置740插入于杯固持器824中之前起始)，偏转板830的偏转致使发射天线822在更紧密地平行于电子装置740中的接收天线750的平面的平面中旋转。如上文所陈述，以相对平行的关系布置充电装置的发射天线822与电子装置740的接收天线750改进了无线电力发射的电力传递效率。
在一个示范性实施例中，偏转板830响应于电子装置740插入到杯固持器824中而部分地偏转(即，重新定向)，其中杯固持器824向插入于其中的电子装置740提供机械支撑。在另一示范性实施例中，偏转板830向杯固持器824内的电子装置740提供机械支撑。然而，如上文所陈述，偏转板830可能并不完全偏转到与接收天线750平行的平面中，甚至发射天线822远离相对于接收天线750的正交关系的部分偏转导致无线电力到电子装置740的改进的耦合和发射。
图14说明根据本发明的示范性实施例的多个电子装置740A、740B与杯固持器924的协作布置。为了进行无线电力充电，将偏转板930配置于杯固持器924内，以实现偏转板930的充分偏转，从而允许插入多个电子装置740A、740B以用于对多个电子装置740A、740B进行无线电力充电。在一个示范性实施例中，偏转板930大体上将杯固持器924相等地分割成用于接纳两个电子装置740A、740B的两个部分。
在其它示范性实施例中，所述部分在杯固持器924内可能不相等以接纳不同大小的装置，例如较大电子装置740A(例如，移动收发器)和较小电子装置740B(例如，媒体播放器)。在其它示范性实施例中，电子装置740的充电可根据时域或其它充电概况而发生。其它示范性实施例还可包括在偏转板930的两侧(未图示)上包括发射天线的偏转板930。
图15为说明根据一个或一个以上示范性实施例的方法950的流程图。方法950可包括响应于在固持器中接纳至少一个可充电电子装置而重新定向至少一个发射天线，以减小与所述至少一个电子装置的接收天线的正交性(由数字952描绘)。方法950可进一步包括以无线方式将电力从所述至少一个发射天线传递到所述接收天线(由数字954描绘)。
已针对用于无线充电的可摆动或可偏转(即，可重新定向)磁性谐振天线描述了本发明的各种示范性实施例。在难以将接收天线放置于固定发射天线上(或与固定发射天线平行)的情况下，本发明的这些示范性实施例提供对无线充电系统的改进。
所属领域的技术人员应理解，可使用多种不同技术和技艺中的任一者来表示信息和信号。举例来说，可通过电压、电流、电磁波、磁场或磁性粒子、光场或光学粒子或其任何组合来表示可在整个上述描述中所参考的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号和码片。
所属领域的技术人员应进一步了解，结合本文中所揭示的示范性实施例而描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤可实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件与软件的此互换性，上文已大体上在其功能性方面描述了各种说明性组件、块、模块、电路和步骤。将此功能性实施为硬件还是软件视特定应用和强加于整个系统的设计约束而定。所属领域的技术人员可针对每一特定应用以不同方式实施所描述的功能性，但此些实施决策不应被解释为会导致偏离本发明的示范性实施例的范围。
可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或其经设计以执行本文中所描述的功能的任何组合来实施或执行结合本文中所揭示的示范性实施例而描述的各种说明性逻辑块、模块和电路。通用处理器可为微处理器，但在替代方案中，处理器可为任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。还可将处理器实施为计算装置的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器、结合DSP核心的一个或一个以上微处理器，或任何其它此类配置。
结合本文中所揭示的示范性实施例而描述的方法或算法的步骤可直接以硬件、以由处理器执行的软件模块，或以所述两者的组合来体现。软件模块可驻留于随机存取存储器(RAM)、快闪存储器、只读存储器(ROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、寄存器、硬盘、可装卸磁盘、CD-ROM或此项技术中已知的任何其它形式的存储媒体中。将示范性存储媒体耦合到处理器，以使得所述处理器可从所述存储媒体读取信息，并可将信息写入到所述存储媒体。在替代方案中，存储媒体可与处理器成一体式。处理器和存储媒体可驻留于ASIC中。ASIC可驻留于用户终端中。在替代方案中，处理器和存储媒体可作为离散组件而驻留于用户终端中。
在一个或一个以上示范性实施例中，可以硬件、软件、固件或其任何组合来实施所描述的功能。如果以软件来实施，则可将所述功能作为一个或一个以上指令或代码而存储于计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体进行传输。计算机可读媒体包括计算机存储媒体与通信媒体两者，通信媒体包括促进将计算机程序从一处传递到另一处的任何媒体。存储媒体可为可由计算机存取的任何可用媒体。以实例且非限制的方式，此计算机可读媒体可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置，或可用于以指令或数据结构的形式载运或存储所要程序代码且可由计算机存取的任何其它媒体。而且，适当地将任何连接称为计算机可读媒体。举例来说，如果使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)或例如红外线、无线电和微波等无线技术从网站、服务器或其它远程源传输软件，则同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或例如红外线、无线电和微波等无线技术包括在媒体的定义中。如本文中所使用，磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中磁盘通常以磁方式再现数据，而光盘用激光以光学方式再现数据。上述各者的组合也应包括在计算机可读媒体的范围内。
提供对所揭示的示范性实施例的先前描述以使得所属领域的技术人员能够制作或使用本发明。所属领域的技术人员将明白对这些示范性实施例的各种修改，且可在不偏离本发明的精神或范围的情况下将本文中所界定的一般原理应用于其它实施例。因此，本发明无意限于本文中所展示的示范性实施例，而将赋予本发明与本文中所揭示的原理和新颖特征一致的最广范围。

Claims (28)

1.一种无线电力充电器，其包含：
固持器，其经配置以接纳包括接收天线的至少一个可充电电子装置；以及
至少一个发射天线，其经配置以在所述固持器内重新定向，以减小与所述接收天线的正交性。
2.根据权利要求1所述的充电器，其中重新定向致使所述至少一个发射天线进行机械偏转。
3.根据权利要求1所述的充电器，其进一步包含用于支撑且重新定向所述至少一个发射天线的偏转器板。
4.根据权利要求3所述的充电器，其中所述偏转器板围绕一轴线枢转。
5.根据权利要求3所述的充电器，其进一步包含用于减小或诱发所述偏转器板的移动的至少一个保持装置。
6.根据权利要求5所述的充电器，其中所述至少一个保持装置进一步经配置以在插入非可充电装置和从所述固持器移除所述非可充电装置时，使所述偏转器板返回以围绕一轴线枢转。
7.根据权利要求4所述的充电器，其中所述偏转器板枢转以在所述固持器中在所述偏转器板的第一侧上接纳所述至少一个可充电电子装置，且还在所述固持器中在所述偏转器板的第二侧上接纳至少第二可充电电子装置。
8.根据权利要求4所述的充电器，其中在所述偏转器板偏转时，所述轴线在所述固持器内大体上对称且大体上相等地划分所述固持器。
9.根据权利要求4所述的充电器，其进一步包含与所述至少第一天线相对地配置于所述偏转器板上的至少第二发射天线。
10.根据权利要求4所述的充电器，其中所述偏转器板在所述轴线的相对侧上展现非对称质量且基于重力而保持于非偏转位置中。
11.根据权利要求1所述的充电器，其中所述至少一个发射天线为中继器天线。
12.根据权利要求1所述的充电器，其中所述固持器被单独供电且可以可改装的方式插入到无源固持器中。
13.根据权利要求1所述的充电器，其中无线电力根据感应和磁谐振中的至少一者而耦合于所述至少一个发射天线与所述接收天线之间。
14.根据权利要求1所述的充电器，其中到所述至少一个发射天线的电力的发射功率电平可基于响应于与所述接收天线的耦合的负载感测而调整。
15.一种用于无线电力充电的方法，其包含：
响应于在固持器中接纳至少一个可充电电子装置而重新定向至少一个发射天线，以减小与所述至少一个电子装置的接收天线的正交性；以及
以无线方式将电力从所述至少一个发射天线传递到所述接收天线。
16.根据权利要求15所述的方法，其进一步包含将偏转器板配置于所述固持器中以用于支撑所述至少一个发射天线。
17.根据权利要求16所述的方法，响应于在所述固持器中接纳所述至少一个电子装置而使所述偏转器板围绕一轴线枢转。
18.根据权利要求16所述的方法，其进一步包含通过耦合到所述固持器的至少一个保持装置而进行减小所述偏转器板的移动或诱发所述偏转器板的移动中的一者。
19.根据权利要求18所述的方法，其进一步包含在插入非可充电装置和从所述固持器移除所述非可充电装置时，保持所述偏转器板围绕一轴线枢转。
20.根据权利要求17所述的方法，其进一步包含在所述固持器中在所述偏转器板的第一侧上接纳所述至少一个可充电电子装置，且在所述固持器中在所述偏转器板的第二侧上接纳至少第二可充电电子装置。
21.根据权利要求16所述的方法，其进一步包含将至少第二发射天线与所述至少第一天线相对地配置于所述偏转器板上。
22.根据权利要求15所述的方法，其中所述至少一个发射天线为中继器天线。
23.根据权利要求15所述的方法，其进一步包含将用于无线电力充电的所述固持器插入到无源固持器中。
24.根据权利要求15所述的方法，其中所述以无线方式传递电力根据感应和磁谐振中的至少一者而发生。
25.根据权利要求15所述的方法，其中可基于响应于与所述接收天线的耦合的负载感测来调整所述以无线方式传递电力的功率电平。
26.一种无线电力充电器，其包含：
用于响应于在固持器中接纳至少一个可充电电子装置而重新定向至少一个发射天线以减小与所述至少一个电子装置的接收天线的正交性的装置；以及
用于以无线方式将电力从所述至少一个发射天线传递到所述接收天线的装置。
27.根据权利要求26所述的无线电力充电器，其进一步包含用于响应于所述在所述固持器中接纳所述至少一个电子装置而使所述固持器中的用于支撑所述至少一个发射天线的偏转器板围绕一轴线枢转的装置。
28.根据权利要求27所述的无线电力充电器，其进一步包含用于通过耦合到所述固持器的至少一个保持装置而减小或诱发所述偏转器板的移动的装置。
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