CN104092313B - 感应电源 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种感应电源。在一个方面，本发明提供无线电源，其具有用于机械地将远程装置与所述电源互相连接的柱塞。所述柱塞可延伸/可收缩，以便与所述远程装置相互配合。在第二方面，本发明提供带有可移动的初级线圈的无线电源，当所述远程装置相对于所述充电表面设置在不同的位置的范围内时，可移动的初级线圈允许所述初级线圈与所述次级线圈之间的紧密的对准。所述可移动的初级线圈例如可通过钉、柱塞或磁体与所述远程装置联接。或者，可手动地调节所述可移动的初级线圈的位置。在第三方面，本发明提供具有绕公共轴线设置的多个充电台的充电碗。各充电台可包括允许在所述远程装置在所述充电表面上的定位中的一些自由度的可移动的初级线圈。在第四方面，本发明提供具有可手动地移动的初级线圈的无线电源。

Description

感应电源

发明背景

本发明涉及无线电源(wireless power supply)，并且更具体地涉及感应电源。

随着便携式电子器件的广泛的和连续增长的使用，对无线电源系统有着不断增长的需要，这种系统能在不需要直接有线连接的情况下充电和/或为电子装置供电。有线连接存在多种问题，这些问题使他们不方便、累赘和美学上使人不愉快。或许最明显地，有线连接要求物理地插接和拔出所述装置，会有乱糟糟的难看的花线，要求匹配花线上的插头和远距离处的装置并且用一根花线一次仅能为一个装置充电。进一步地，对于常规的成对的充电器，要求使用者保有和储存和所拥有的装置一样多的有线DC电源。

无线电源系统已被证明相对于有线连接具有显著的改进。无线电源系统消除了对将电子装置连接到电源线的需要并且因此消除了许多与有线连接关联的问题。许多常规的无线电源系统依靠感应电能转移(即使用电磁场的电能转移)以在没有电线的情况下传送电能。典型的感应电能转移系统包括使用初级线圈以无线地传送变化电磁场形式的能量的感应电源和使用次级线圈以将电磁场中的能量转换为电能的远程装置。为了给感应电能转移系统提供最佳效率，通常希望在初级线圈和次级线圈之间提供适当的对准。对准通常通过使用托架(cradle)或其它的类似的结构得以实现。例如，初级线圈可围绕用以紧密地接收远程装置的包含次级线圈的部分的杯形插座(receptacle)的外部定位。当远程装置被放置在杯中时，这两个线圈通过机械的相互配合变为紧密地对准。尽管有助于提供对准，但是这个方法需要将远程装置小心翼翼地放置在托架内和实质上排除了电子装置相对于电源的运动。它还可能限制感应电源与特别地构造成适配在杯或托架中的单个的装置一起使用。它还限制了与多个包括次级线圈的装置的可交换性的容易度。通过限定，在充电器中的杯状插座将提供与其被设计用于的次级装置的紧密的相互配合。然而，对于其它的装置，它可能提供松配合或者太小以至于根本不允许任何配合的插座。

在另一个常规的应用中，电子装置设置有匹配的无线充电器。在这个构造中，无线充电器包括向上延伸的固定钉以提供接收电子装置的安装结构用于充电。装置限定构造成紧密地配合在该钉上方的空处。在使用中，通过将装置放置在无线充电器上使得空处配合在该钉的上方而将装置对接在无线充电器上。在这个构造中，当远程装置被适当地对接在无线充电器上时，将初级线圈和次级线圈被定位成提供适当的对准。尽管这个构造提供在电子装置和它的匹配的无线充电器之间好的对准，它可能存在各种的问题。例如，将钉固定并且因此不为远程装置提供任何的运动自由度。进一步地，固定的钉一直从充电表面延伸(甚至当远程装置不出现时)，因而干扰了充电表面为其它目的的应用。

在又一个常规的应用中，磁体用于将初级线圈和次级线圈吸引成紧密的对准。例如，在一个常规的应用中，初级线圈耦合初级磁体并且被松配合在充电表面的下方的空处中。当带有次级磁体的远程装置放置在充电表面上而与初级磁体足够接近时，初级磁体和次级磁体的磁引力移动初级磁体经过空处而与次级磁体形成对准。这个，进而，吸引初级线圈和次级线圈紧形成密的对准。尽管提供一些改进，磁引力的力可能不足以在空处内移动初级磁体和初级线圈。在远程装置最初放置在充电表面上的位置使得初级磁体和次级磁体还没有处于紧密的对准时尤其如此。进一步地，因为允许初级磁体和初级线圈在空处内自由的移动，所以当最初将远程装置放置在充电表面上时，他们的位置可能未知。这个可能使得更难于一开始就将两个磁体放在一起。

发明内容

本发明提供具有用于机械地将远程装置和电源互相连接的柱塞的无线电源。在一个实施例中，柱塞在收缩位置和延伸位置之间可移动地安装在充电表面内，在收缩位置中柱塞可与充电表面平齐，在延伸位置中柱塞从充电表面伸出以与远程装置相互配合。远程装置可设置有形状被设计为用于容纳柱塞的插座。

在一个实施例中，柱塞和远程装置都设有磁体，这些磁体使得柱塞在远程装置接近柱塞放置时延伸。在这个实施例中，例如可通过螺旋弹簧，将柱塞偏置在收缩位置，并且在远程装置的磁体被足够接近柱塞内的磁体地放置时柱塞可延伸。

在一个实施例中，柱塞可包括当柱塞被延伸时激活无线电源的开关。开关可向无线电源指示远程装置可能位于接收电能的适当位置。无线电源可通过从"待机"状态中唤醒，并供电或试图确定有效的远程装置的存在(例如远程装置适于接收来自无线电源的电能)而响应。

在一个实施例中，初级线圈设置在柱塞内，以便柱塞的延伸使初级线圈与次级线圈更紧密的对准。例如，初级线圈可以是装入柱塞的尖端的电线线圈，例如Litz点线。当柱塞延伸时，初级线圈可朝向远程装置延伸以提供更紧密的对准。

在第二方面，本发明提供具有可移动的初级线圈的无线电源，当远程装置相对于充电表面被设置在不同的位置的范围内时，可移动的初级线圈允许初级线圈和次级线圈之间的紧密的对准。

在一个实施例中，无线电源包括安装在充电表面中且具有至少一个运动自由度的柱塞。在这个实施例中，初级线圈可以与柱塞相互连接以便初级线圈随柱塞一起移动。在一个实施例中，初级线圈相对于柱塞同轴地设置。相应地，在使用中，初级线圈与柱塞一起行进以保持与安装在柱塞上的远程装置的次级线圈的紧密的对准。柱塞在从充电表面突出的位置可以是可收缩的(如上所述)或固定的。应该注意的是，围绕柱塞的360度旋转或运动自由度是与这个设计相关联的固有的自由度。可分别地在360度旋转的任何部分中获得无线电能。

在一个实施例中，可移动的初级线圈通过一个或更多的磁体耦合到远程装置。在这个实施例中，初级线圈可移动地安装在无线电源内并被耦合到磁体，以便磁体的运动导致初级线圈的运动。在这个实施例中，远程装置设有磁体，当远程装置被放置得足够接近时该磁体将吸引初级磁体，并吸引初级线圈与次级线圈对准。可将初级线圈/初级磁体的组合偏置在原位置(home position)。作为原位置的举例，可以为这样的位置：该位置允许使用者放置并允许在放置期间在预期运动的已知区或区域内的柱塞接合。

在一个实施例中，初级线圈枢转地安装在连杆臂上，连杆臂给初级线圈提供沿着两个轴线的运动。在这个实施例中，连杆臂一端可枢转地安装在框架。初级线圈可容纳在大奖章形件(medallion)内，该大奖章形件枢转地安装在连杆臂的自由端。当连杆臂的枢转运动与大奖章形件的枢转运动结合时，初级线圈自由地沿着两个轴线移动。可通过弹簧将连杆臂偏置在原位置。

在第三方面，本发明提供具有设置在公共轴线周围的多个充电台的充电碗。各充电台可包括倾斜的充电表面，倾斜的充电表面将远程装置保持在直立的位置并减少在相同数量的装置被置于一个平面上而充电时所要求的占地面积。

在一个实施例中，各充电台包括可移动的初级线圈，可移动的初级线圈允许在远程装置在充电表面上定位中的一些自由度。在一个实施例中，可移动的初级线圈包括柱塞，该柱塞机械地将远程装置耦合到初级线圈以便初级线圈沿着充电表面与远程装置一起移动。在替代性的实施例中，可移动的初级线圈和远程装置包括将初级线圈和远程装置耦合的磁体。磁体可将初级线圈吸引成与远程装置中的次级线圈对准，并且当远程装置在充电表面上被移动时可保持初级线圈和次级线圈对准。

在一个实施例中，各充电台包括单独的无线电源电路。在这个实施例中，充电台可基本上彼此独立地操作。在替代性的实施例中，充电台包括至少二个接收来自公共的无线电源电路的电能的充电台。公共的无线电源电路可具有足够的电能以同时地向多个初级线圈供电或例如通过多路传输方案(multiplexing scheme)可交替地向单独的初级线圈供电。

在一个方面，本发明提供简单的和有效的机械结构，其用于帮助在无线电源的初级线圈和远程装置的次级线圈之间的改进的对准。在那些包括可延伸的柱塞的实施例中，当不使用时，柱塞可收缩并因此不会阻断充电表面。当充电表面是桌面或者是在不充电时可用于其它目的的其它表面时，这是特别有益的。当使用不接受柱塞的运动并且能够保持平齐的装置时，这也是有利的。在柱塞磁力接合但不能移动的应用中，感应连接仍是非常实用的，且给使用者的反馈是积极的。这个属性允许这些装置可直接地互换，除了运动接合电源的情况。其它的感测和方法能够用于可相互操作的表面。用磁体使柱塞延伸/收缩是方便的和可靠的，因为它不需要直接的使用者的相互作用。在那些初级线圈设置在柱塞内的实施例中，柱塞的运动可用于提供改进的耦合和因此提供改进的性能。利用柱塞的运动以激活电源的实施例，可提供减少的电能消耗，因为仅当柱塞被延伸时他们才为远程装置供电。使用移动的初级线圈，在远程装置位于充电表面上时，为该远程装置提供了运动自由度。在远程装置和初级线圈(例如借助柱塞)之间的机械耦合，提供初级线圈的可靠的物理运动。在另一个方面，本发明提供允许以减少的占地面积对多个装置无线供电的充电碗。充电碗包括围绕公共轴线布置的倾斜的充电表面。

本发明的这些和其它的目的、优点和特性将通过参考本实施例和附图的描述更完全地理解和领悟。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的无线电源的透视图，显示柱塞在收缩位置。

图2是柱塞在延伸位置的无线电源和远程装置的透视图。

图3是无线电源的分解透视图。

图4是显示柱塞在收缩位置的电源的剖视图。

图5是显示柱塞在延伸位置的电源和远程装置的剖视图。

图6是显示柱塞在收缩位置的第一替代性的电源的透视图。

图7是显示柱塞在延伸位置的第一替代性的电源的透视图。

图8是显示柱塞在收缩位置的第一替代性的电源的剖视图。

图9是显示柱塞在延伸位置的第一替代性的电源的剖视图。

图10是具有常开开关的第二替代性的电源的剖视图。

图11是具有常闭开关的第二替代性的电源的剖视图。

图12是根据第三替代性的实施例的电源的代表性的俯视图。

图13是图12的电源的代表性的正视图。

图14是设置在图12的电源上的远程装置的透视图。

图15是图12的电源的代表性的剖视图。

图16是替代性的活动屏门轨道(tambour track)的代表性的俯视图。

图17是图16的活动屏门轨道的代表性的端视图。

图18是远程装置定位在倾斜的充电表面上的代表性的侧视图。

图19是远程装置定位在垂直的充电表面上的代表性的侧视图。

图20是远程装置的代表性的侧视图。

图21是远程装置定位在垂直的充电表面上和显示带有芯的柱塞经过初级线圈和次级线圈的代表性的侧视图。

图22是带有发光环的充电表面的代表性的俯视图。

图23是带有发光环的充电表面的代表性的端视图。

图24是根据本发明的一方面的充电碗的透视图。

图25是充电碗电子器件的示意图示。

图26是充电碗的分解透视图。

图27是充电碗框架的部分分解透视图。

图28是安装有所有线圈运动组件的充电碗框架的透视图。

图29是框架安装在充电盖上的底部分解透视图。

图30是基座安装在框架/充电盖上的底部局部分解透视图。

图31是检查孔盖板(access plate)安装在框架/充电盖/基座上的底部局部分解透视图。

图32是线圈运动组件的前透视图。

图33是线圈运动组件的后透视图。

图34是线圈运动组件的分解透视图。

图35是充电盖的一部分的分解透视图。

图36是充电盖的一部分的透视图。

图37是带有移动钉的替代性的充电碗的透视图。

图38是安装有线圈运动组件的替代性的充电碗的框架的透视图。

图39是显示柱塞收缩位置的第二替代性的充电碗的一部分的透视图。

图40是显示柱塞延伸位置的第二替代性的充电碗的一部分的透视图。

图41是带有可延伸/可收缩柱塞的线圈运动组件的大奖章形件的透视图。

图42是带有可延伸/可收缩柱塞的线圈运动组件的大奖章形件的分解透视图。

图43是通过在图34中的收缩的柱塞截取的横截面剖视图。

图44是又一个替代性的无线电源的透视图。

图45是图44的无线电源在移走盖的情况下的透视图。

图46是图44的无线电源在移走盖的情况下的俯视平面图。

图47是替代性的无线电源结合在汽车仪表盘内的透视图。

图48是显示远程装置在一个充电台上的图47的无线电源的透视图。

图49是图47的无线电源从仪表盘移走的后透视图。

图50是图47的无线电源的局部-分解后透视图。

图51是具有在未锁定位置的滑动托架(carriage)锁定机构的无线电源的实施例的局部分解透视图。

图52是具有在未锁定位置的滑动托架锁定机构的无线电源的实施例的局部分解透视图。

具体实施例

根据本发明的实施例的无线电源10显示在图1中。无线电源10一般地包括壳体11，壳体包含电源电路12，包括用于产生感应电场的初级线圈14。壳体12包括充电表面16，远程装置，例如便携式电子装置(例如膝上型电脑100)，能够可移动地放置在充电表面16上面，以接收无线充电/电能。无线电源10包括设置在充电表面16中的柱塞(plunger)18。柱塞18相对于充电表面16可延伸/可收缩。柱塞18可被延伸以提供与远程装置机械相互连接并且对准远程装置的结构，以及当没有装置放置在无线电源10上时被收缩以提供大致平齐的充电表面16。电子装置100可包括适于与柱塞18相互配合的插孔106(参见图5)。在图示的实施例中，柱塞16通过包含在柱塞18和电子装置100中的磁体的操作而延伸和收缩。尽管本发明示出为与构造成对膝上型计算机100充电/供电的系统相关，但是本发明很适合用于对各种各样的电子装置，例如移动电话、个人数字助理、媒体播放器、遥控器、显示屏、监视器和个人游戏系统，以及其它的耗电装置，例如家用电器，厨房电器和工具充电。

如上所述，无线电源10包括电源电路12(参见图1)。本发明的各种实施例基本上可包含任何无线电源电路。然而，在图示的实施例中，本发明包含从Ada，Michigan的Fulton Innovations可获得的eCoupled_TM感应电源技术。在一个实施例中，本发明包括自适应感应电源系统，它能够基于被供电的一个装置或者多个装置的需要，来改变通过感应耦合供应的电能量。自适应感应电源系统可具有在操作开始时以正确的幅值向电子装置供应电能，以及连续监视电源电路并且根据需要做出实时的调节的能力。这个技术允许电源电路适应远程装置的电能需求的变化。例如，电源电路可具有以下能力：调节例如频率，占空比和电能幅值等特征；适应不同的装置，包括不同装置的组合；以及调节初级线圈和次级线圈之间的不对准。通过引用将给Baarman等人的美国专利6，436，299；给Kuennen等人的美国专利6，825，620；给Baarman的美国专利7，212，414；给Baarma的美国公开2004/0150934号和给Baarman的美国公开2004/0130915号结合于本文中。本发明可包括具有以下能力的电源系统：识别远程装置和证实它从电源系统接收电能的能力。通过引用将给Baarman等人的美国公开2007/0042729号；给Baarman的美国临时申请60/883，127号；和给Baarman的美国临时申请60/883，125号结合于本文中。这个技术可允许电源系统调整自己从而以峰值效率与大量装置—甚至是具有显著不同的电能需求的装置—一起运转。尽管不作要求，但是前述的eCoupled_TM技术提供设计灵活性并且允许系统向多个装置供电。本发明还可包括多相感应电源，例如三相感应电源。多相感应电源系统可提高效率、降低成本和降低电源系统所产生的热量。通过引用将Baarman的于2007年9月28日提交的标题为"多相感应电源系统"("Multiphase Inductive Power Supply System")的美国临时申请60/976，137号结合于本文中。

尽管没有详细地图示，电源电路12一般地包括将墙壁电源(例如AC主电源)转换为适合于产生理想的电磁场的电信号的电路。部分地由于远程装置的电能需求、初级线圈和次级线圈的特性以及在电源和远程装置之间电磁耦合的特性，理想的电磁场可随不同的应用而改变。电源电路12可包括控制器和振荡子电路，例如串联谐振振荡子电路。控制器可包括产生适当的电信号并将适当的电信号应用于振荡子电路以便振荡子电路产生理想的电磁场所需的电路和程序。振荡子电路一般地包括电容器和初级线圈。电容器的值可随不同的应用而变化，例如，以调节振荡子电路的谐振频率。初级线圈可以是电线线圈(例如Litz电线)或能够响应于供应到振荡子电路的电能而产生适合的电磁场的其它电路部件。例如，初级线圈可以是根据美国序列号60/975，953的印刷电路板线圈，美国序列号60/975，953的标题为"印刷电路板线圈"("Printed Circuit Board Coil")，由Baarman等人于2007年9月28日提交，并且作为一个整体通过引用结合于此。可将控制器编程以周期性地"脉冲(ping)"初级线圈以通过测量来自初级线圈的反射阻抗来检测待充电的装置的存在。当检测到装置时，控制器可打开并根据其操作算法驱动初级线圈。控制器还可开启指示灯(如果其存在的话)以提供控制器正在供电的可视的指示。

如上所述，无线电源10可包括壳体11。图示的实施例的壳体11包括充电表面16，便携式电子装置，例如膝上型电脑100可移动地放置于充电表面16上以无线地接收可用于对便携式装置充电和/或供电的电能。壳体11可设计成嵌入工作表面，例如柜台面或桌面。或者，壳体11可设计成作为独立装置而运转。如果装在工作表面中，那么可将壳体11安装成充电表面16与工作表面平齐。无线电源10还可包括设置在充电表面16内的柱塞18。此实施例的柱塞18相对于充电表面16可延伸/可收缩。柱塞18可被延伸以提供与电子装置(参见图2)的机械相互连接，并且当没有装置被放置在无线电源10(参见图1)上时，可被收缩以提供大致平齐的充电表面16。为了方便电源10和装置100之间的紧密的对准，装置100可包括适于与柱塞18(参见图5)紧密地相互配合的插孔106。

图3显示无线电源10的一部分的底部分解透视图。如显示的那样，无线电源10包括壳体11、初级线圈14、初级铁氧体20、柱塞弹簧22、柱塞18、初级磁体24、柱塞帽26和组件盖28。壳体11可由各种各样的材料制造。例如，壳体11可由塑料注射成型。壳体11可包括充电表面16和用于将壳体11安装到支撑结构，例如桌面或柜台面的宽凸缘40。在图示的实施例中，壳体11包括柱塞颈42，柱塞颈42限定构造成紧密地容纳柱塞18的中心开口44。可选择柱塞颈42的长度以设定柱塞18在"延伸"的方向上行进的范围。柱塞颈42可包括构造成如在下文中更详细地描述地容纳柱塞弹簧22的内台肩46。如显示的那样，此实施例的内台肩46具有足够的深度以容纳压缩的柱塞弹簧22(如显示在图5中的那样)，其允许柱塞18在延伸时直接地接合柱塞颈42。

在这个实施例中，初级线圈14是电线线圈，例如Litz电线。可选择初级线圈14的大小、形状和其它的特性以匹配应用。初级线圈14可通过其它类型的能够产生足够的电磁场的初级线圈替代。例如，如上所述，初级线圈可替代性地为印刷电路板线圈，例如公开在美国序列号60/975，953，标题为"印刷电路板线圈"("Printed Circuit Board Coil")中的印刷电路板线圈。

图示的实施例的电源10包括初级铁氧体20，以帮助控制由初级线圈14产生的电磁场。例如，初级铁氧体20构造成将周围的电子器件与电磁场屏蔽开并且还提高感应耦合的性能。图示的铁氧体20为具有底座48和颈50的大致环形。底座48构造为与初级线圈14大致一起延伸。如显示在图4中的那样，颈50构造成装入初级线圈14的中心内。初级铁氧体20可由任何适合的铁氧体材料制造。初级铁氧体的大小、形状和构造可根据需要随不同的应用而改变，并且在那些不需要它的应用中可得以除去。一般地希望最小化初级线圈的顶部和充电表面之间的距离。在图示的实施例中，这个距离约小于0.1’’，但是在一些应用中这个距离可更大。

在这个实施例中，柱塞弹簧22设置在柱塞18和壳体11之间以将柱塞18偏压在收缩位置。弹簧22基本上可位于能够偏压柱塞18在期望位置的任何位置。尽管它基本上可以是任何能够将偏压力施加到柱塞18的部件，但是柱塞弹簧22可以是同心地装上柱塞18的螺旋弹簧。若需要时，柱塞弹簧22可由塑料或其它的非铁材料制造。柱塞弹簧22的大小，强度和其它的特性可随不同的应用根据各种问题而变化，例如理想的强度，耐久性和柱塞动作的范围。

图示的柱塞18一般地包括带有开口端54和封闭端56的中空的圆柱体52，和设置在开口端54上的保持凸缘58。如显示的那样，可使封闭端56成方形，或可使其逐渐变细，以便插入远程装置100的插孔106内。保持凸缘58构造成保持柱塞18在壳体11内并且与柱塞弹簧22相互作用。圆柱体52在横截面上为大致环形，但是必要时可具有不同的横截面。例如，可选择圆柱体52的横截面的形状以决定远程装置和柱塞18之间的特定的对准。在图示的实施例，环形的横截面允许远程装置关于柱塞18的基本上无约束的旋转自由度。作为一种选择，具有方形横截面的柱塞可用于要求远程装置被放置在四个位置中的一个上。其它的举例包括矩形横截面用于两个位置，六边形用于六个位置，五边形用于五个位置和八边形用于八个位置。在又一个举例，水滴状或非对称横截面可用于要求远程装置被放置在单个的位置上。在图示的实施例中，电源10包括与单个的远程装置相互配合的单个柱塞18。需要时，电源10可包括两个或更多与单个的装置相互配合的柱塞。例如，电源10可包括两个柱塞，两个柱塞与单个的远程装置的两个插孔相互配合(未显示)。两个柱塞可协作以确保电源10和远程装置之间特定的对准。

在图示的实施例中，柱塞18通过磁性力致动。更具体地，图示的实施例包括设置在柱塞18中的初级磁体24和设置在便携式装置100中的次级磁体104。当使次级磁体104移至与初级磁体24足够对准时，磁引力使柱塞18延伸进入插孔106内。图示的实施例的初级磁体24是装入柱塞18内的圆盘形永久磁体。然而，初级磁体24可具有其它的形状并且可设置在它可以与次级磁体104相互作用以延伸柱塞18的其它位置。图示的实施例的初级磁体24可以是永久性的稀土磁体。然而，它基本上可以是，能够提供理想的柱塞18致动的任何磁体。需要时，初级磁体24可以是粘结磁体，粘结磁体在磁场存在的情况下更不易受加热影响。

图示的实施例的电源10包括同心地装入柱塞18的开口端内的柱塞帽26。柱塞帽26可固定在柱塞18内的适当的位置。例如，柱塞帽26可通过摩擦力配合、卡合，紧固件或胶黏剂固定在适当的位置。此外，柱塞帽26保持初级磁体24在柱塞18内的适当位置并且与组件盖28相互作用以引导柱塞的往返运动(在下面更详细地描述)。

组件盖28大致为平面板，其构造成保持电源10的部件在适当的位置。组件盖28可通过螺钉(未显示)或其它的紧固件固定。组件盖28可选择性地用卡合或其它方式固定到壳体11。图示的实施例的组件盖28限定柱塞开口60，柱塞开口60构造成可滑动地容纳柱塞帽26。柱塞开口60可紧密地容纳柱塞帽26以当柱塞18延伸或收缩时机械地引导柱塞18的运动。

本发明适合使用于提供电能给基本上任何能够无线地接收电能的远程装置。在图示的实施例中，电源10产生电磁场并且因此适合使用于提供电能给能够借助电磁场接收电能的远程装置。在一些图示中，远程装置100显示为膝上型计算机，并且在其它的图示中，它显示为普通的便携式电子装置。远程装置100包括次级线圈，例如电线线圈102。次级线圈102可具有与初级线圈14相一致的内和外径。如上所述，远程装置100限定构造成紧密地容纳柱塞18的插孔106。可使插孔106成方形(如显示在图5中的那样)，或者其在口部可为倾斜的以便柱塞18的插入。在图示的实施例，柱塞18构造成通过磁体的相互作用延伸和收缩。相应地，远程装置100包括次级磁体104，在这个实施例，次级磁体104相邻插孔106的末端设置。远程装置100还可包括次级铁氧体108。次级铁氧体108可以是圆盘形并且可以具有足够的直径以覆盖次级线圈102。尽管没有显示，但是远程装置100还包括用于接收产生在次级线圈102中的电能和使用所述电能以给远程装置100充电或供电的电路。取决于电源电路12的性质，远程装置100可包括更复杂的电路，例如能够传递用在供电过程中的信息(例如电能需求信息或实时电能接收信息)的通讯电路或能够传递数据到远程装置和/或传递来自远程装置的数据的通讯电路。

图4和5是电源10的代表性的图示，显示柱塞18在收缩位置(图4)和在延伸位置(图5)。如显示在图4中的那样，将柱塞弹簧22安装在壳体11和柱塞18的保持凸缘58之间。柱塞弹簧22保持柱塞18在收缩位置直到次级磁体104与柱塞18足够接近从而使在初级磁体24和次级磁体104之间的吸引力克服弹簧22。初级磁体24设置在柱塞本体52在封闭端56的中空的中心内，在那里它将接近远程装置100上的次级磁体104。现在参阅图5，远程装置100放置在充电表面16上，以便插孔106与柱塞18对准。如显示的那样，初级磁体24和次级磁体104之间的吸引力已经延伸柱塞18使得柱塞弹簧22压缩进入内台肩46中。延伸的柱塞18紧密地安装在插孔106内以机械地将次级线圈102和初级线圈14对准。

在显示在图6-9中的替代性的实施例中，无线电源10'包括设置在柱塞18'内的初级线圈14'。除如这里描述的和显示在相应的附图中的以外，无线电源10'基本上与无线电源10相同。这些图显示包含在壳体11'中的柱塞18'在收缩(图6和8)位置和在延伸(图7和9)位置。如同无线电源10，无线电源10'的柱塞18'构造成利用磁体延伸超出充电表面16'和收缩至与充电表面16'平齐的对准。如显示的那样，柱塞18'包括足够大小的中空本体52'以容纳初级线圈14'。在这个实施例中，电源10'可包括也装入柱塞18'内的初级铁氧体20'和初级磁体24'。初级线圈14'、初级铁氧体20'和初级磁体24'通过柱塞帽26'固定在柱塞18'的本体52'中。

在显示在图10-11中的替代性的实施例中，无线电源10"包括与柱塞18"联接的开关90以仅当柱塞18"延伸时激活电源10"。除如这里描述的和显示在相应的图中的以外，这个实施例的无线电源10"基本上与无线电源10相同。在这个实施例中，基于开关90的位置可使控制电路启用(enable)或停用(disable)。在一些实施例中，在以其它方式维持电源10的操作的同时，"启用"和"停用"电源10"可包括激励或去激励初级线圈14"。例如，控制电路可包括具有以下能力的控制器：适当时确定开关90的位置和使电能能够/不能够供应到初级线圈14"。或者，开关90可直接控制电源10"，例如，通过当柱塞18"收缩时阻止电能流到电源10"。在显示在图11中的实施例中，充电表面可以在柱塞的顶部表面上继续。墙面和颜色、木纹理和其它的处理可以被应用来防止这些柱塞变得显眼和允许柱塞融入周围环境中。

在这个实施例中，开关90定位在壳体11"中并且联接到柱塞帽26"，其与柱塞18"一起移动。更具体地，这个实施例的柱塞帽26"机械连接到开关90以便于柱塞帽26"的运动导致开关90的机械的致动。开关90可以是例如显示在图10中的"常开"开关，或例如显示在图11中的"常闭"开关。开关可选择地为霍尔效应开关、簧片开关或其它能够感应柱塞18"运动的开关。霍尔效应开关、簧片开关或其它的感应开关可感应初级磁体24"的运动。

包括可延伸/可收缩柱塞的任何实施例的无线电源可包括用于柱塞的自动延伸和收缩的系统。例如，电源电路可具有确定远程装置何时出现然后延伸柱塞的能力，以及确定远程装置何时移走然后收缩柱塞的能力。在一个实施例中，通过周期性地脉冲振荡电路和直接地或间接地评估在振荡电路中的电能，电源确定远程装置何时出现。远程装置出现在足够接近初级线圈的范围内将导致振荡电路中电能的增加。例如，无线电源可包括传感器，例如在振荡电路中的电流传感器或电压传感器。在这个举例中，闲置电源(例如当前不供电到远程装置的电源)可周期性地将电能的短脉冲应用于振荡电路和使用传感器测量指示振荡电路中电量的特性。电源可被预编程为带有被确定为指示远程装置(或潜在的远程装置)的出现的阈值。一旦传感器读数满足或超出这个阈值，无线电源可延伸柱塞。当阈值不再满足时，例如，因为测量的特性由于远程装置的移走已降值，柱塞可收缩。在包括电源和远程装置之间的通讯的实施例中，如果在充电表面上的物体未能发送指示它是有效的远程装置的信息，那么电源可收缩柱塞。作为另一个举例，远程装置可具有触发在电源内的开关的能力。例如，远程装置可具有能够触发电源内的簧片开关、霍尔效应传感器或其它磁-可致动开关的磁体。当开关被远程装置的出现致动时，无线电源可延伸柱塞。当开关再次通过远程装置的移走致动时，无线电源可收缩柱塞。尽管没有显示，自动化的柱塞延伸/收缩机构可包括螺线管、马达或另一个适合的电的，机械的或机电的机构。

本发明的第二方面显示在图12-17中。在这个方面，电源210包括钉218和可移动地安装在充电表面216内的初级线圈214。一旦远程装置100放置在钉218上，当远程装置100在充电表面216上移动时，钉218和初级线圈214将与远程装置100一起移动。这个便于初级线圈214和次级线圈104之间的紧密的对准，同时提供远程装置100在充电表面216上的空间自由度。

本发明的这个方面的一个实施例显示在图12-15中。在这个实施例中，钉218在单个方向上可沿着充电表面216移动。无线电源210包括壳体211、电源电路212、初级线圈(例如初级线圈214)、充电表面216、钉218和可移动的活动屏门表面250。钉218安装在活动屏门表面250内以便于钉218与活动屏门表面250一起移动。充电表面216包括用于操作性地保持活动屏门表面250的轨道252。活动屏门轨道252和活动屏门表面250为一般常规的并且因此将不详细地描述。只想说活动屏门表面250包括多个板条（或其它相似的部件），这些板条沿着它们的纵向边互相铰接地连接。活动屏门表面250的侧边可滑动地装入活动屏门轨道252内以便活动屏门表面250可沿着轨道252移动。现在参阅图15，轨道252是弯曲的以便活动屏门表面250可滚动到它自己的下方。充电表面216限定沿着活动屏门轨道252定位的狭缝254。钉218可以是经过充电表面216上的狭缝254从活动屏门表面250伸出的固定的部件。钉218关于充电表面216延伸的距离可随不同的应用而改变，但是大致为安全地接收远程装置100的足够的距离。或者，如在图15中表示的那样，钉218可延伸和可收缩，例如，如同电源10的柱塞18那样通过磁体的操作。初级线圈214可安装到活动屏门表面250的内部以与钉218一起移动。例如，初级线圈214能够以与钉218同轴对准的方式安装。尽管不显示，必要时，电源210可包括初级铁氧体。在使用中，随着将插孔106装到钉218上，远程装置100被放置在充电表面216上。这对准了初级线圈214和次级线圈104以提供改进的无线电能转移。在远程装置100放置在钉218上之后，在活动屏门表面250移动的方向上，远程装置100可以沿着充电表面216来回地移动。当远程装置100移动时，钉218与远程装置100一起移动，由此移动初级线圈214以当远程装置100移动时保持在初级线圈214和次级线圈104之间的紧密的对准。

如上所述，电源210提供可沿着单个的方向移动的钉218。必要时，钉218可设置有附加的自由度。例如，如显示在图16-17中的那样，活动屏门表面250'可构造成允许钉218的横向的和纵向的运动。如显示的那样，这个实施例的活动屏门表面250'可包括相对于相邻板条261横向自由移动的板条260。这个可通过在可移动的板条260和它的相邻板条261之间提供舌状物和槽接合来实现，如显示在图17中的那样。钉218可安装在可移动的板条260中以便它可以在整个的活动屏门表面250'沿着活动屏门轨道移动时纵向地移动并且它可以在可移动的板条260相对于活动屏门表面250'的其余部分横向地移动时横向地移动。

在显示在图1-5的实施例中，电源10包括大致沿着水平面延伸的充电表面16，例如桌面或工作台面。电源10还较好地适合于以不同的取向使用。例如，如在图18-21中表示的那样，电源10(和/或充电表面16)能够以不同的角度倾斜以允许它使用在各种各样的应用中，例如固定视频监视器或观察器到墙壁上，固定灯到墙壁上，固定便携式电子装置到车辆中的仪器盘上或固定遥控器到设备的表面上。图18显示远程装置100定位在倾斜的充电表面16上，例如汽车仪表盘。在这个实施例(和其它的实施例)中，柱塞18可通过不能够延伸/收缩的固定的钉所替代。图19显示远程装置100定位在垂直的充电表面16，例如墙壁上。图20显示意图放置在图21的电源10上的远程装置100。图21的电源10包括具有电磁磁芯材料19的柱塞18，其通过黑阴影(black shaded)区域表示。如显示的那样，一旦柱塞18延伸，磁芯材料19横跨初级线圈14和次级线圈104之间的间隙以提供电磁磁芯材料的益处。在这些实施例中，柱塞18和插孔106相互作用以将远程装置支撑在充电表面16上。为了提高柱塞18和插孔106之间的互相连接，柱塞18和插孔106可设置有互补轮廓。例如，柱塞18的尖端可包括突起而插孔106可包括相应的底切(undercut)(未显示)。作为另一个举例，柱塞18能够以一角度面向充电表面16并且插孔106能够以相应的角度(未显示)被限定。在这个实施例中，钉被设计为保持装置在垂直或半-垂直的位置。通过将插孔放置在选定的装置的重心上将允许以适合的取向悬挂或允许该装置沿适合的方向受重力作用。当小于垂直的表面被使用时，使用材料的表面摩擦力可能变得重要。Teflon表面或处理可用于允许装置自由地移动并且在其它的应用中与橡胶类似的表面或处理可选择来抵制或阻止运动。还应该注意小底切或唇状物可精细设置在插孔中。相反的细节可设计在钉上以在装置的重量将装置移动至在钉的上部上的底切中后，允许钉和插孔更好的固定在垂直或半垂直的位置上。(未显示)在另一个实施例中，柱塞本体和柱塞可以是铁氧体以更好地将电能从初级线圈耦合到次级线圈。铁氧体柱塞组件可包括可移动的铁氧体柱塞和缠在铁氧体柱塞周围以与柱塞一起移动的线圈。

充电表面16可设置有指示器以显示无线电源10的出现和/或在充电表面16内的柱塞18的位置。例如，如显示在图22-23中的那样，电源10可包括发光环70。发光环70可围绕柱塞18同轴地设置，并且基本上可由任何半透明的或透明的材料制造。LED或其它光源71可相邻发光环70地定位在壳体11中以照亮发光环70(参见图23)。充电表面16可包括其它形式的标记，例如其它形式的照明、特定的外形、印刷的材料或图形。

在另一个方面，本发明提供能够无线地供应电能给多个远程装置的多台式充电碗400(例如参见图24和37)。电能可被远程装置使用以用于基本上任何目的，包括对蓄电池(或者其它的电能存储装置，例如超级电容器)充电或向远程装置供电。在图示的实施例中，充电碗400包括五个充电台402a-e。充电台的数量可随不同的应用而改变。充电碗400可包括能够供应电能到各种充电台的基本上任何无线电源电路。在显示在图25的实施例中，各充电台402a-e包括独立的控制器408a-e(参见图31)，因而给每个充电台402a-e提供基本上独立的操作。所有的控制器408a-e接收来自单个的DC电源401的DC电能。这个方法实质上消除了对协调单独的充电台402a-e的操作的任何需要。图25显示在充电碗400的一个实施例中的电路的表示。在这个表示中，单个的充电台402a的元件和远程装置100更详细地显示。其余的四个充电台402b-e较不详细地显示，但是应该理解的是它们能够反映充电台402a的细节。或者，所有的充电台402a-e可通过单个的控制器(未显示)供电。例如，充电碗可包括具有足够的供电能力以同时地对所有的充电台充电(未显示)的单个控制器。作为另一个举例，充电碗可包括单个的控制器，其不具有同时对所有的台充电的足够的电能，但相反地，利用各种各样的配电算法(未显示)中的任何一种供应电能到充电台。示范性配电算法包括：(1)在时间片中提供少量电能(slug)给各被占用的充电台以便随着时间的过去所有装置接收大体上相等的电能量，(2)在时间片中提供少量电能给各被占用的充电台，这些时间片的长度根据不同的装置的电能需求而变化，(3)按照远程装置被放置到充电碗中的顺序一次一个地对远程装置完全充电或(4)在被占用的充电台之间划分并同时地供应可用的电能。列出的配电算法意图为示范性的并且不意图限制本发明到任何特定的配电算法。

在图示的实施例中，充电碗400包括可移动的初级线圈404a-e，可移动的初级线圈404a-e向远程装置100提供位置自由度同时维持初级线圈404a-e和次级线圈102之间的紧密的对准。在图24-36的实施例中，将初级线圈404a-e和次级线圈102通过磁体耦合成紧密的对准。然而，在图37-43中图示的实施例中，将初级线圈和次级线圈利用柱塞/钉机械地联接(如以下更详细地描述)。

图24-36的充电碗400适合用于向使用电能的大量装置供电。用于与充电碗400一起使用的远程装置100不需要包括插孔106，并且次级磁体104可在被消除的插孔106的位置被同轴地定位在次级线圈102的中心内。

现在参阅图26，充电碗400一般地包括基座410、框架412、充电盖414、帽416和检查孔盖板418。电源电路可安装到基座410和/或框架412。例如，单独的印刷电路板组件(PCBA)控制器408a-e可安装到各框架板430a-e(以下描述)的背面以控制相应的充电台402a-e(参见图31)的操作。所有的五个PCBA控制器408a-e可接收来自安装到基座410和/或框架412的单个的AC/DC电源401(参见图25)的电能。在此情况下，框架412支撑初级线圈404a-e和线圈运动组件406a-e(参见图27和28)。充电盖414覆盖框架412和提供五个单独的充电表面403a-e(参见图29)。将充电盖414的形状确定为限定在各充电表面403a-e的底座处的架426a-e。架426a-e可当远程装置100被放置在充电表面403a-e上时支撑远程装置100。基座410为框架412提供底座并且可包括脚428用以在支撑表面上支撑充电碗400(参见图30)，例如桌面或工作台面上。检查孔盖板418关闭充电碗400的底部并可被移走以提供到电源电路的入口(参见图31)。帽416关闭充电碗400的顶部。可将帽416的形状确定为限定瓶、杯或盘，或可设置有其它的实用性(参见图24和26)。

现在参阅图27和28，框架412一般地包括四个梯形板430a-e，这些梯形板沿着他们的侧面连接在一起以粗略地限定五侧面截头棱锥。板430a-e可包括用于附接各种部件到板430a-e的多个螺钉凸出物。例如，螺钉凸出物431a用于将控制器408固定到各板的背面，螺钉凸出物431b用于固定导向板432a-e(以下描述)，螺钉凸出物431c用于固定主要的枢轴螺钉436(以下描述)以及螺钉凸出物431d用于固定电线夹具螺钉(未标号)。板430a-e可限定开口以允许电线从板430a-e的背面上的控制器408延伸到初级线圈458a-e。在图示的实施例中，将导向板432a-e安装在各板430a-e上，例如，通过螺钉或其它的紧固件。

在图示的实施例中，线圈运动组件406a-e安装到各板430a-e在相应的导向板432a-e的上面。线圈运动组件406a-e允许初级线圈458移动以保持与远程装置100对准。为简单起见，单个的线圈运动组件406a显示在图27中。当完全地装配时，单独的线圈运动组件406b-e安装到各导向板432b-e(参见图28)的表面。通过主要的枢轴螺钉436，线圈运动组件406a枢转地安装到框架412。将主要的枢轴螺钉436经过主要的枢轴垫圈438和主要的枢轴套管440安装，并可被直接地拧入螺钉凸出物431c中和/或通过螺母(未显示)固定在板430a的相反的侧面上。线圈运动组件406a可通过扭转弹簧442或其它的偏置部件被偏置在中心或原位置上。如显示的那样，可将扭转弹簧442装上主要的枢轴套管440上。当没有远程装置100出现时，扭转弹簧442使得线圈运动组件406a回复到已知的"原"位置。因为线圈运动组件406a-e的开始位置已知，当远程装置100放置在充电表面403a-e中的任何一个表面上时，这个可以便于远程装置100和初级线圈458a-e之间的最初的对准。

在图24-34的实施例中，线圈运动组件406a-e通过位于线圈运动组件406a-e和远程装置100中的磁体与远程装置100耦合。单个的线圈运动组件406a的前和后透视图分别地显示在图32和33。线圈运动组件406a的分解透视图显示在图34中。其余的线圈运动组件406b-e实质上与线圈运动组件406a相同并且因此将不单独地描述。如可能最佳的显示在图34中的那样，线圈运动组件406a一般地包括连杆臂450、大奖章形件452、铁氧体板454、初级磁体456和初级线圈458。图示的连杆臂450在一端限定枢轴箍464而在另一端限定枢轴孔466。连杆臂450还可包括电线路由耳片468a-b，通过这些耳片可将电线从电源电路路由到初级线圈458。

大奖章形件452包括U形夹460、大致圆形的壳体468和接线环470。将多个球轴承472装入大奖章形件452的前和后部以方便其在充电碗400内的平滑且容易的运动。后球轴承472装入限定在凸出物480的末端上的轴承座474(参见图33)内。前球轴承472装入凹陷在大奖章形件452的前表面内的轴承座474(参见图34)内。在使用中，后球轴承472沿着导向板432a的前表面行进而前球轴承472沿着充电表面403a的后部行进。球轴承的数量、大小和位置可根据应用而改变。必要时，球轴承可被消除或由其它低-摩擦力结构，例如PTFE滑块或其相似的低摩擦力材料替代。连杆臂450通过大奖章形件的枢轴螺钉462枢转地固定到U形夹460。将大奖章形件的枢轴套管464装上大奖章形件的枢轴螺钉462以便大奖章形件452相对于连杆臂450的枢转运动。如可能最佳的显示在图33中的那样，大奖章形件452可包括在它背面上的电线路由槽476和电线螺钉478。在这个位置，可将来自初级线圈458的电线连接到来自控制电路的电线。

将铁氧体板454、初级磁体456和初级线圈458装入大奖章形件452的圆形壳体468内。在图示的实施例中，铁氧体板454的直径稍微小于壳体468的内直径。铁氧体板454可限定电线狭缝476以使电线路由到初级线圈458或从初级线圈458路由电线。初级线圈458可具有稍微小于壳体468的内直径的外直径和大小足以容纳初级磁体456的内直径。

在使用中，在线圈运动组件406a-e和框架412之间的枢轴连接与在连杆臂450和大奖章形件452之间的枢轴连接协作地给初级线圈458提供宽范围的运动。当远程装置100放置在充电台402a-e上时，次级磁体104和初级磁体456通过磁引力吸引在一起。磁引力克服弹簧442的偏压并将初级线圈458移动成与次级线圈102对准。球轴承472方便大奖章形件452在充电台402a-e内的平滑和容易的运动。一旦通过磁体耦合，在线圈运动组件406a-e的运动限制内，远程装置100可自由地在充电表面上移动而不会丧失初级线圈458和次级线圈102之间的对准。

在图示的实施例中，各充电台402a-e包括指示灯422a-e(例如LED)以传达充电台400的状态。光源422a-e可简单地传达台是开还是关，或它可提供更详尽的信息。例如，灯422a-e能够以不同的方式闪耀或改变颜色/亮度以指示不同的状态。必要时，灯422a-e可以规定的方式闪烁以传达信息，例如不同的误差状况。在图示的实施例中，各充电台402a-e包括灯管424a-e。灯管424a-e暴露在相应的充电表面403a-e的下方的使用者可容易地看见的位置。现在参见图35和36，用于充电台402a的灯管424a可固定在相应的架426a的下表面，例如，通过螺钉或其它的紧固件。其余的灯管424b-e可相似地安装在相应的架426b-e的下方。

在本发明的这个方面的替代性的实施例中，线圈运动组件机械地联接到远程装置(而不是如以上描述的磁力地耦合)。如显示在图37-43中的那样，充电碗600可包括在各充电台602a-e中的可移动的钉656a-e。钉656a-e可以装入远程装置100的插孔106内从而以与上面关于无线电源10的所描述的实质上相同的方式机械地将远程装置100联接到初级线圈658a-e。除如下面描述和显示在相应的图中的以外，这个实施例基本上与充电碗400相同。

在这个实施例中，充电碗600一般地包括基座610、框架612、充电盖614、帽616和检查孔盖板(未显示)。框架612支撑初级线圈658a-e和线圈运动组件606a-e。充电盖614覆盖框架612并提供五个单独的充电表面603a-e。帽616关闭充电碗600的顶部。检查孔盖板(未显示)关闭充电碗600的底部，如以上参照充电碗400所示。

图38显示在充电盖614移走的情况下的充电碗600。如能够看到的那样，钉656a-e安装在线圈运动组件606a-e的中心。除初级磁体456a-e由钉656a-e替代以外，线圈运动组件606a-e大致与线圈运动组件406a-e相同。钉656a-e不动地固定到大奖章形件652a-e并且延伸足够的距离以装入远程装置100的插孔106内。以上结合充电碗400描述的连杆，允许大奖章形件652并且因此允许钉656a-e在充电表面603a-e的下方移动。各充电表面603a-e限定钉656a-e被装入的狭缝605a-e。狭缝605a-e允许钉656a-e的向上/向下移动。

必要时，在充电表面603a-e的表面中的狭缝605a-e可在向左/向右方向上加宽以使钉656a-e能向左/向右运动。线圈运动组件606a-e的连杆，除如以上描述的向上/向下之外，还允许钉656a-e向左/向右移动。

图37和38的实施例显示固定的钉656a-e。必要时，固定的钉656a-e可由可延伸/可收缩的柱塞656a-e'替代。出于公开的目的，结合在图39－43示出的单个的充电台602a'描述了这个替代性的实施例。其余的充电台602b-e'基本上与充电台602a'相同并且因此将不单独地描述。如在先前描述的柱塞实施例中的那样，柱塞656a'可收缩(参见图39)到提供相对平的充电表面603a'或延伸(参见图40)到提供用于将远程装置100机械地联接到初级线圈658a'的结构。

这个实施例的线圈运动组件606a-e'基本上与以上描述的线圈运动组件606a-e的相同，除柱塞656a-e'安装在大奖章形件652a'中以用于往返运动以外。现在参见图41-43，各线圈运动组件包括通过连杆臂可移动地安装到框架的大奖章形件652a'。大奖章形件652a'包括限定中心开口681的管形柱塞颈680'。柱塞656a'可移动地位于在柱塞颈680'内，它的本体657从大奖章形件652a'的前侧突出和它的保持凸缘683设置在大奖章形件652a'的后侧上。在这个实施例中，柱塞656a'为中空的柱塞并且内装有将与远程装置100中的次级磁体104相互作用以延伸柱塞656a'的初级磁体686a'。螺旋弹簧682a'位于柱塞656a'和大奖章形件652a'之间以偏置柱塞656a'在收缩位置上。插头帽684a'装入柱塞颈680'的嘴口以固定柱塞656a'。初级线圈658a'和初级铁氧体654a'设置在大奖章形件652a'的圆形壳体658a'内，如以上结合大奖章形件452描述的那样。

图43是充电碗600'的一部分的剖视图，显示单个的充电台602a'的一部分的内部构造。这个图示显示充电表面603a'和线圈运动组件606a'。如显示的那样，线圈运动组件606a'相邻充电表面603a'设置，柱塞656a'贯穿充电表面603a'上的狭缝605a'延伸。在这个具体的实施例中，柱塞656a'构造成保持在狭缝605a'中并且当在收缩位置时位于与充电表面平齐的位置。尽管没有显示，多个球轴承可在大奖章形件674'和充电表面603a'之间被置于轴承座676中(参见图43)。

无线电源的另一个替代性的实施例显示在图44-46中。在这个实施例中，无线电源700一般地包括壳体711、电源电路712、初级线圈714和初级磁体724(参见图45和46)。壳体711包括盖713和底座715。盖713限定能够容纳用于无线地接收来自电源700的电能的远程装置的远程装置支撑表面716。初级线圈714可在远程装置支撑表面716的下方移动(如通过图44的线A表示的那样)以允许初级线圈714如期望的那样移动以提供在初级线圈714和放置在表面716上的远程装置的次级线圈(未显示)之间的紧密对准。在图示的实施例中，初级线圈714和初级磁体724支撑在载体702上，载体702可沿着形成在底座715上的滚道704移动。如显示的那样，载体702通过轮706或其它的轴承支撑在滚道704上。尽管轴承的数量可改变，但是图示的实施例包括四个轴承。这个实施例的载体702用于以充分小的阻力移动使得初级磁体724能够将初级线圈714吸引成与远程装置(未显示)中的次级线圈对准。例如，初级磁体724可与位于远程装置（未示出）中的次级磁体或与磁体吸引子(例如一块金属)相互作用。或者，远程装置可包括次级磁体并且电源可包括磁体吸引子。在图示的实施例中，初级磁体724和次级磁体(未显示)分别地位于初级线圈和次级线圈(未显示)的中心附近。相应地，当初级磁体724和次级磁体(未显示)通过磁引力吸引在一起时，它使得初级线圈714和次级线圈(未显示)移动至同轴的对准。电源700可包括用于使载体702(和因此初级线圈714和初级磁体724)返回到原位置的弹簧708或其它的偏置构件。例如，图示的实施例的电源包括"C"-形弹簧708，"C"-形弹簧708定位在载体702和壳体711(或相对于壳体固定的一些其它的部件)之间。弹簧708促使载体702朝向滚道704的一端抵靠在止动器717上。相应地，在这个实施例中，当载体702返回到与止动器717接合时到达原位置。尽管弹簧力可随不同的应用而改变，但是弹簧708选择成具有在载体702的运动的理想范围内被初级磁体724和/或次级磁体(或者磁体吸引子)的磁引力克服的力。

在使用中，使用者可以将远程装置放置在表面716上的一个位置，以便它的次级磁体(或者磁体吸引子)变成通过磁力耦合到初级磁体。例如，这个可以通过将远程装置放置在次级磁体(或者磁体吸引子)与初级磁体724粗略的对准的一个位置上而发生。然后远程装置可滑动到在表面716上的理想的位置并且磁引力将使得初级线圈714连同远程装置一起移动，由此维持在初级线圈714和次级线圈(未显示)之间的紧密的对准。

电源的进一步替代性的实施例显示在图47-49中。在这个实施例中，经过控制器的手动操作，例如控制旋钮，初级线圈可被移动。出于公开的目的，参照集成到汽车仪表盘中的无线电源来对这个实施例进行描述。然而，它没有被限制于使用在汽车应用中。它可结合于基本上任何其它的应用中。例如，手动可定位的初级线圈可结合于桌面充电器，例如充电垫或充电碗，或者它可直接地结合于工作表面，例如案面，桌面或台面。两个电源台802a和802b可通过单独的电源电路(未显示)驱动。这允许两个电源台802a和802b实质上互相独立地操作。或者，两个电源台802a和802b可通过单套的电源电路驱动。例如，单个的电源电路能够同时供应电能给两个初级线圈或使用时间分片或其它的多路方法单独地供应电能给两个初级线圈。

如显示在图47和48中的那样，电源台802a和802b位于仪表盘上，例如，汽车的中控台(Center counsel)900。在这个具体的实施例中，无线电源800包括两个并排的无线电源台802a和802b。然而，台的数量和相对的位置可随不同的应用而改变。两个电源台802a和802b基本上相同，不同仅在于他们互为对方的镜像。各电源台802a和802b包括支撑表面816a和816b以支撑远程装置。将支撑表面816a、816b是倾斜的，但大致垂直，以保持各远程装置(例如参见图48中的远程装置910)处于大致可见的朝向。表面816a、816b的位置和朝向可随不同的应用而改变。各电源台802a和802b包括可移动的初级线圈814a和814b(代表性地显示在图48中)和用于沿着图48的线B表示的方向手动地调节初级线圈814a和814b的位置的控制器810a和810b。可移动的初级线圈814a和814b允许使用者调节以实现与次级线圈对准，即使是当次级线圈可能随不同的远程装置而位于不同的位置时。

在图示的实施例中，初级线圈814a和814b可利用齿条和齿轮组件移动。现在参考图49和50，无线电源800一般地包括表面板850、齿轮箱852和后盖854。初级线圈814a和814b支撑在滑动托架818a和818b上。滑动托架818a和818b可滑动地装入齿轮箱852上的通道820a和820b中。各滑动托架818a和818b包括齿排822b(或齿条)，齿排822b(或齿条)构造成与容纳在齿轮箱852(参见图50)中的驱动齿轮824a和824b(或齿轮)接合。控制旋钮810a和810b通过轴856a和856b分别地联接到驱动齿轮824a和824b。相应地，控制旋钮810a和810b的旋转导致相应的轴856a和856b和相应的驱动齿轮824a和824b的旋转。各驱动齿轮824a和824b的齿与相应的齿排822b的齿相啮合，以便控制旋钮810a和810b的旋转导致相应的滑动托架818a和818b和因此相应的初级线圈814a和814b的线性运动。在图示的实施例中，控制旋钮810a和810b为可延伸/可收缩的旋钮，以便它们在不使用时可以被收缩入仪表盘900内。在这点上，控制旋钮810a和810b可包括提供旋钮的可选择的延伸和收缩的几乎任何结构。许多适合的可延伸/可收缩机构，例如，与汽车收音机控制旋钮共用。本发明不限于图示的机械连接，而是例如可以包括几乎任何机械的或机电的连接以用于响应于使用者输入提供初级线圈的运动。例如，在替代性的实施例中，初级线圈可支撑在滑动托架上，滑动托架通过滑动控制臂直接地移动。图示的实施例向滑动托架提供单自由度(例如沿着单一运动线路运动)。本发明可选择性地向初级线圈提供另外的自由度。例如，滑动托架可沿着两个不同运动线路移动，因而允许在平面内而不是简单地沿着一条线路调节滑动托架(和因此初级线圈)的位置。这个可通过提供两个不同的控制器实现，例如一个用于沿着"x"方向运动的控制器(例如旋钮或滑动器)和用于沿着"y"方向运动的第二控制器(例如滑动器的旋钮)。或者，可提供单个的控制器(例如操纵杆)以控制沿着两个自由度的运动。

本发明可包括用于固定初级线圈814a或814b在给定的位置上的锁定机构。例如，在一些应用中，初级线圈(或初级线圈滑动托架)能够意外运动，并且可提供锁定机构以固定初级线圈(或初级线圈滑动托架)抵制这种意外运动。在无线电源800的背景下，初级线圈滑动托架818a或818b可能在重力或来自移动车辆遭遇的力量的影响下移动。例如，在重力作用下和通过路上凸块的撞击影响，滑动托架818a或818b随着时间的过去可向下滑动。

锁定机构的一个实施例显示在图51和52中。这些图示显示带有一体的锁定机构的单个线圈移动组件902的一部分。参考图51，系统900包括固定齿条904，固定齿条904相邻包括齿条922的移动的滑动托架918设置。固定齿条904包括构造成与驱动齿轮924的齿相互配合的齿906。更进一步地，当控制器910延伸和收缩时，轴956携带驱动齿轮924轴向地移动。控制器910的运动还在锁定(图52)和未锁定(图51)位置之间轴向地移动驱动齿轮924。在锁定位置，将驱动齿轮924定位以便它的齿与固定齿条904和移动齿条922相互配合。因为固定齿条904不能运动，所以固定齿条904阻止互相啮合的驱动齿轮924的旋转运动。旋转-锁定的驱动齿轮924，转而阻止移动的滑动托架918的运动。在未锁定位置，将驱动齿轮924轴向地移动至一个位置，在该位置处它与移动的滑动托架918互相啮合，但是不与固定齿条904互相啮合。在这个位置，使用者自由旋转控制器910，控制器910旋转轴956和驱动齿轮924，这转而导致移动的滑动托架918并因此初级线圈914的运动。

无线电源可包括用于锁定机构的自动操作的电路和程序。例如，电源电路可具有确定初级线圈和次级线圈之间的适当的联接何时存在的能力。当检测到适当的联接后，无线电源可接合锁定机构。在一个实施例中，这个可通过为无线电源设置传感器来实现，例如在振荡电路中的电流传感器，能够提供指示耦合质量的信号。一旦传感器读数满足或超出确定为指示足够的耦合的某一阈值，无线电源可接合锁定机构。当不再满足阈值时可使锁定机构脱离，例如，因为远程装置已被移走。作为另一个举例，远程装置可具有以下能力：确定初级线圈和次级线圈之间的适当的耦合何时存在，以及提供相应的电信号到无线电源。当电信号被收到后，无线电源可接合锁定机构。在一个实施例中，远程装置可包括传感器，例如电流或电压传感器，能够获取指示远程装置中正在被无线地接收的电量的读数。当传感器读数指示远程装置正在阈值处或阈值以上接收电能时，远程装置可提供信号到无线电源。尽管没有显示，自动化的锁定机构可包括螺线管、马达或另一个电的、机械的或机电的机构用于选择性地将驱动齿轮924轴向地移动成与固定齿条904接合或者脱离。在另一个实施例中，自动化的锁定机构可包括断开器或其它的锁定机构，断开器或其它的锁定机构可被选择性地移动成与滑动托架918或滑动托架传动系统中的一些部分接合以保持滑动托架918在固定的位置。例如，自动化的锁定机构可包括具有固定齿的自动化的枢轴臂(未显示)，固定齿构造成与驱动齿轮924的齿相互啮合。可使自动化的枢轴臂选择性地与驱动齿轮924的齿啮合以选择性地锁定驱动齿轮924抵制旋转。

在一些应用中，手动的控制机构可具有足够的内阻以阻止意外运动，并且因此可不受益于锁定机构。例如，在滑动托架和滑动托架通道之间可能存在足够的摩擦力以阻止滑动托架在没有手动作用力的情况下移动。作为另一个举例，在轴和轴支撑结构之间存在足够的摩擦力阻止意外的滑动托架运动。

电源可包括LED830a和830b或其它形式的反馈以告诉使用者初级线圈814a和814b何时与次级线圈(未显示)充分地对准。例如，各台802a和802b可包括LED830a和830b，LED830a和830b随着初级线圈814a和814b和相应的次级线圈(未显示)开始越来越好的对准时变得越来越明亮。在这个实施例中，使用者可以转动控制旋钮810a和810b直到发现最明亮的LED位置。或者，各台802a和802b可包括LED830a和830b，一旦初级线圈814a和814b与次级线圈(未显示)充分的对准，LED830a和830b就发光。电源800可提供其它的形式的反馈，例如可听的或触觉的反馈，以指示在初级线圈和次级线圈之间的对准或对准程度。反馈机构可选择地或附加地包括在远程装置910中。例如，远程装置910可提供视觉的、听觉的或触觉的反馈以指示在初级线圈和次级线圈之间的对准或对准程度。采用带有显示屏的远程装置910，远程装置910可被编程为以利用屏幕提供视觉的反馈。

以上描述用于本发明的当前实施例。在不背离如所附权利要求限定的本发明的精神和更多方面的情况下，可进行各种更改和改变，所附权利要求应根据包括等同原则的专利法的原则进行解释。例如使用冠词“一”、"一个"、"该"或"所述"对单数形式的权利要求元件的任何引用并不是要理解为将该元件限制为单数。本发明的公开是通过描述各种替代性实施例进行的。除非有清楚地相反声明，否则即使未明确声明，在一个实施例中公开的替代性的和可选的特征和元件也可结合于其它实施例。

Claims (7)

1.一种用于将电能供应到远程装置的无线电源系统，包括：

电源电路；

初级线圈，其与所述电源电路电耦合，所述初级线圈能够响应从所述电源电路接收电能而产生电磁场；

无线电源表面，所述表面设置在所述电磁场内；以及

柱塞，其被支撑在所述表面中，所述柱塞能够在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置中，所述柱塞大致与所述无线电源表面平齐或凹陷成低于所述无线电源表面，在第二位置中，所述柱塞从所述无线电源表面延伸出。

2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括远程装置，所述远程装置具有插座以当所述柱塞在所述第二位置时容纳所述柱塞。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述远程装置和所述柱塞中的至少一个包括磁体。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述远程装置和所述柱塞均包括磁体。

5.根据权利要求1所述的系统，进一步包括操作地连接到所述柱塞和所述电源电路的开关，所述开关响应所述柱塞的运动而激活和去激活所述电源电路。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述初级线圈通过所述柱塞承载。

7.根据权利要求1所述的系统，进一步包括使所述柱塞在所述第一位置和所述第二位置之间移动的柱塞运动机构。