CN107408837A - 利用磁‑机械振荡器的二维或三维阵列进行无线功率传输的方法和装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于无线地传输功率的装置。该装置包括多个磁‑机械振荡器。每个振荡器包括布置在基底上的第一基部支承元件、连接到第一基部支承元件的第一梁、连接到第一梁的保持器以及布置在保持器上的磁性元件，磁性元件被配置为响应于磁性元件在第二时变磁场的影响下的移动来生成第一时变磁场。每个振荡器可以包括布置在基底上的第二基部支承元件和将保持器连接到第二基部支承元件的第二梁。该装置还包括激励电路，激励电路被配置为通过使电流流过围绕多个振荡器中的至少部分振荡器的至少一个线圈来生成第二时变磁场。

Description

利用磁-机械振荡器的二维或三维阵列进行无线功率传输的 方法和装置

技术领域

本发明总体上涉及无线功率传输，并且更具体地涉及利用磁-机械振荡器的二维或三维阵列进行无线功率传输的方法和装置。

背景技术

越来越多的各种各样的电子设备经由可再充电电池来进行供电。这样的设备包括移动电话、便携式音乐播放器、膝上型计算机、平板计算机、计算机外围设备、通信设备(例如，蓝牙设备)、数字相机、助听器等。虽然电池技术已经得到了改进，但是电池供电的电子设备越来越需要并且消耗更多的功率，从而通常需要再充电。可再充电设备通常经由通过物理地连接到电源的电缆或其他类似的连接器实现的有线连接来进行充电。电缆和类似的连接器有时可能不方便或很麻烦，并且具有其他缺点。能够在自由空间中传输功率以用于对可再充电电子设备充电或向电子设备提供功率的无线充电系统可以克服有线充电解决方案的一些缺陷。因此，用于利用磁-机械振荡器的二维或三维阵列来进行无线功率传输的方法和装置是期望的。

发明内容

在所附权利要求的范围内的系统、方法和设备的各种实现均具有若干方面，其中没有一个单独的方面仅对本文中描述的期望属性负责。在不限制所附权利要求的范围的情况下，本文中描述了一些突出特征。

在附图和下面的描述中阐述了本说明书中描述的主题的一个或多个实现的细节。其他特征、方面和优点将从描述、附图和权利要求中变得显而易见。注意，以下附图的相对尺寸可能未按比例绘制。

本公开的一个方面提供了一种用于无线地传输功率的装置。该装置包括多个磁-机械振荡器。每个振荡器包括布置在基底上的第一基部支承元件、连接到第一基部支承元件的第一梁、连接到第一梁的保持器和布置在保持器上的磁性元件。磁性元件被配置为响应于磁性元件在第二时变磁场的影响下的移动来生成第一时变磁场。

本公开的另一方面提供了一种无线地传输功率的方法。该方法包括：经由多个磁-机械振荡器中的每个磁-机械振荡器中的磁性元件在第二时变磁场的影响下的移动来生成第一时变磁场。磁性元件布置在保持器上，保持器通过第一梁连接到基底上的第一基部支承元件。

本公开的另一方面提供了一种用于制造多个磁-机械振荡器的方法。该方法包括提供基底。该方法还包括在基底上形成第一基部支承元件。该方法还包括形成连接到第一基部支承元件的第一梁。该方法还包括形成连接到第一梁的保持器。该方法还包括在保持器上沉积磁性元件。

本公开的另一方面提供了一种包含有代码的非暂态计算机可读介质，代码在被执行时引起装置执行方法，该方法包括经由多个磁-机械振荡器中的每个磁-机械振荡器中的磁性元件在第二时变磁场的影响下的移动来生成第一时变磁场。磁性元件布置在保持器上，保持器通过第一梁连接到基底上的第一基部支承元件。

本公开的另一方面提供了一种用于无线地传输功率的装置。该装置包括用于经由磁性元件在第二时变磁场的影响下的移动来生成第一时变磁场的部件。用于生成第一时变磁场的部件布置在用于保持用于生成第一时变磁场的部件的部件上。用于保持用于生成第一时变磁场的部件的部件通过第一梁连接到用于支承的第一部件。

本公开的另一方面提供了一种用于无线地传输功率的装置。该装置包括多个磁-机械振荡器。每个振荡器包括第一和第二基部支承元件、连接到第一支承元件的第一梁、第二磁性元件以及连接到第一梁的第一磁性元件，每个基部支承元件布置在基底上。第一和第二磁性元件具有相同的磁化方向，并且被定位为使得第一和第二磁性元件之间的吸引力向至少第一磁性元件提供恢复力。至少第一磁性元件被配置为在第二时变磁场的影响下生成第一时变磁场。

本公开的另一方面提供了一种无线地传输功率的方法。该方法包括经由多个磁-机械振荡器中的每个磁-机械振荡器中的第一磁性元件在第二时变磁场的影响下的移动来生成第一时变磁场。多个磁-机械振荡器中的每个磁-机械振荡器还包括第二磁性元件。第一磁性元件和第二磁性元件的磁化方向相同，并且第一和第二磁性元件被定位为使得第一和第二磁性元件之间的吸引力向至少第一磁性元件提供第一恢复力。

本公开的另一方面提供了一种用于制造多个磁-机械振荡器的方法。该方法包括提供基底。该方法还包括在基底上形成第一和第二基部支承元件。该方法还包括形成连接到第一基部支承元件的第一梁。该方法还包括形成连接到第一梁并且具有磁化方向的第一磁性元件。该方法还包括形成第二磁性元件，第二磁性元件具有磁化方向和位置使得第一和第二磁性元件之间的吸引力向至少第一磁性元件提供第一恢复力。

本公开的另一方面提供了一种包含有代码的非暂态计算机可读介质，代码在被执行时引起装置执行方法，该方法包括经由多个磁-机械振荡器中的每个磁-机械振荡器中的第一磁性元件在第二时变磁场的影响下的移动来生成第一时变磁场。第一磁性元件和第二磁性元件的磁化方向相同，并且第一和第二元件被定位为使得第一和第二磁性元件之间的吸引力向至少第一磁性元件提供第一恢复力。

本公开的另一方面提供了一种用于无线地传输功率的装置。该装置包括用于经由第一磁性元件在第二时变磁场的影响下的移动来生成第一时变磁场的部件。用于生成第二时变磁场的部件的第一部分和用于生成第一时变磁场的部件的第二部分的磁化方向相同，并且第一和第二部分被定位为使得第一和第二部分之间的吸引力向至少第一部分提供第一恢复力。

本公开的另一方面提供了一种用于无线地传输功率的装置。该装置包括多个磁-机械振荡器。每个振荡器包括布置在基底上的第一和第二基部支承元件、以及包括被悬置在第一和第二基部支承元件之间的多个磁性元件的链。

本公开的另一方面提供了一种无线地传输功率的方法。该方法包括经由多个磁性元件在第二时变磁场的影响下的移动来生成第一时变磁场，多个磁性元件在多个磁-机械振荡器中的每个磁-机械振荡器中被布置为链。

本公开的另一方面提供了一种用于制造多个磁-机械振荡器的方法。该方法包括在基底上形成第一和第二基部支承元件。该方法还包括形成被悬置在第一和第二基部支承元件之间的链。链包括多个磁性元件。

本公开的另一方面提供了一种包含有代码的非暂态计算机可读介质，代码在被执行时引起装置执行方法，该方法包括经由多个磁性元件在第二时变磁场的影响下的移动来生成第一时变磁场，多个磁性元件在多个磁-机械振荡器中的每个磁-机械振荡器中被布置为链。

本公开的另一方面提供了一种用于无线地传输功率的装置。该装置包括用于经由被布置为链的多个磁性元件在第二时变磁场的影响下的移动来生成第一时变磁场的部件。

附图说明

图1是根据一些示例性实现的无线功率传输系统的功能框图。

图2是根据一些示例性实现的可以在图1的无线功率传输系统中使用的部件的功能框图。

图3是包括发射或接收耦合器的图2的发射电路或接收电路的一部分的示意图。

图4是根据一些示例性实现的可以在图1的无线功率传输系统中使用的发射器的功能框图。

图5是根据一些示例性实现的可以在图1的无线功率传输系统中使用的接收器的功能框图。

图6是可以在图4的发射器中使用的发射电路的一部分的示意图。

图7示出了在发射侧和接收侧都使用电容性负载的线环的基于法拉第定律的非辐射感应功率传输。

图8示意性地示出了根据一些示例性实现的示例磁-机械振荡器。

图9示意性地示出了根据一些示例性实现的具有缠绕在磁-机械振荡器周围(例如，围绕磁-机械振荡器)的耦合线圈的示例磁-机械振荡器(例如，多个磁-机械振荡器中的一部分)。

图10A示意性地示出了磁化球体内部的平行磁通线(B)。

图10B示意性地示出了磁化球体中的磁场强度(H)。

图11示意性地示出了根据一些示例性实现的使用MEMS技术制造的磁-机械振荡器的示例阵列。

图12示意性地示出了根据一些示例性实现的磁-机械振荡器的三维阵列的切割区域。

图13示意性地示出了根据一些示例性实现的缠绕在具有多个磁-机械振荡器的盘周围的示例耦合线圈。

图14示意性地示出了根据一些示例性实现的被配置为向至少一个功率接收器无线地传输功率的示例功率发射器。

图15示意性地示出了根据一些示例性实现的示例功率发射器、以及示出了谐振现象的输入阻抗相对于频率的曲线图。

图16示意性地示出了根据一些示例性实现的多个磁-机械振荡器的配置的一部分。

图17示意性地示出了根据一些示例性实现的多个磁-机械振荡器的配置，其中磁性元件沿着相反方向被成对地定向，使得总磁矩的静态分量抵消。

图18示出了根据一些示例性实现的扭转磁双铰链磁-机械振荡器。

图19示出了根据一些其他示例性实现的扭转磁双铰链磁-机械振荡器。

图20示出了根据一些示例性实现的图18和图19的扭转磁双铰链式振荡器的二维嵌套阵列。

图21示出了根据一些示例性实现的扭转磁单铰链磁-机械振荡器的俯视图和侧视图。

图22示出了根据一些示例性实现的图21的扭转磁单铰链磁-机械振荡器的二维嵌套阵列。

图23示出了根据一些示例性实现的扭转面内磁-机械振荡器。

图24示出了根据一些示例性实现的图23的扭转面内磁-机械振荡器的二维阵列。

图25示出了根据一些示例性实现的图18-22中任一个图的扭转磁-机械振荡器的三维阵列。

图26示出了根据一些示例性实现的图18-22和25中任一个图的扭转磁-机械振荡器的三维阵列。

图27示出了根据一些示例性实现的图18-22和25中任一个图的扭转磁-机械振荡器的三维阵列。

图28示出了根据一些示例性实现的仅示出了支承结构的图27的三维阵列。

图29示出了根据一些示例性实现的部分悬浮的双磁性元件磁-机械振荡器。

图30示出了根据一些示例性实现的图29的部分悬浮的双磁性元件磁-机械振荡器的三维阵列。

图31示出了根据一些示例性实现的部分悬浮的单磁性元件磁-机械振荡器。

图32示出了根据一些示例性实现的扭转磁-机械链式振荡器。

图33示出了根据一些其他示例性实现的扭转磁-机械链式振荡器。

图34示出了图32的扭转磁-机械链式振荡器的二维阵列。

图35示出了图32的扭转磁-机械链式振荡器的三维阵列。

图36示出了根据其他实现的扭转磁-机械链式振荡器。

图37示出了图35的扭转磁-机械链式振荡器的三维阵列。

图38示意性地示出了根据一些示例性实现的功率发射器和功率接收器的示例配置。

图39是根据一些示例性实现的无线地发射功率的方法的流程图。

图40是根据一些其他示例性实现的无线地发射功率的方法的流程图。

图41是根据一些其他示例性实现的无线地发射功率的方法的流程图。

图42是根据一些示例性实现的用于制造多个磁-机械振荡器的方法的流程图。

图43是根据一些其他示例性实现的用于制造多个磁-机械振荡器的方法的流程图。

图44是根据一些其他示例性实现的用于制造多个磁-机械振荡器的方法的流程图。

附图中所示的各种特征可能没有按比例绘制。因此，为了清楚起见，各种特征的尺寸可以任意地扩大或缩小。此外，一些附图可能没有描述给定系统、方法或设备的所有部件。最后，在整个说明书和附图中，相同的附图标记可以用于表示相同的特征。

具体实施方式

下面结合附图阐述的详细描述旨在作为本发明的示例性实现的描述，而不旨在表示可以实践本发明的唯一实现。在整个说明书中使用的术语“示例性”表示“用作示例、实例或说明”，而不应当被解释为比其他示例性实现优选或有利。详细描述包括具体细节，目的在于提供对本发明的示例性实现的透彻理解。在某些情况下，一些设备以框图形式示出。

无线地传输功率可以是指将与电场、磁场、电磁场等相关联的任何形式的能量从发射器传输到接收器，而不使用物理电导体(例如，功率可以通过自由空间来传输)。被输出到无线场(例如，磁场)的功率可以由接收器来接收、捕获或耦合，以实现功率传输。

图1是根据一些示例性实现的无线功率传输系统100的功能框图。输入功率102可以从电源(未示出)被提供给发射器104，以经由发射耦合器114来生成无线(例如，磁或电磁)场105，从而用于执行能量传输。当接收器108位于由发射器104产生的无线场105中时，接收器108可以接收功率。无线场105对应于由发射器104输出的能量可以由接收器108来捕获的区域。接收器108可以耦合到无线场105并且生成输出功率110，以用于由耦合到输出功率110的设备(图中未示出)来存储或消耗。发射器104和接收器108二者以距离112分离。

在一个示例实现中，经由由发射耦合器114生成的时变磁场来感应地传输功率。发射器104和接收器108还可以根据相互谐振关系来配置。当接收器108的谐振频率和发射器104的谐振频率基本上相同或非常接近时，发射器104和接收器108之间的传输损耗最小。然而，即使发射器104和接收器108之间的谐振不匹配，也可以传输能量，但是效率可能被降低。例如，当谐振不匹配时，效率可能较低。通过将能量从发射耦合器114的无线场105耦合到驻留在无线场105附近的接收耦合器118，而不是将能量从发射耦合器114传播到自由空间中，来实现能量传输。

谐振耦合技术因此可以在各种距离上以及以各种磁-机械振荡器耦合器配置来实现改进的效率和功率传输。

当接收器108位于由发射器104产生的无线场105中时，接收器108可以接收功率。无线场105对应于由发射器104输出的能量可以由接收器108来捕获的区域。无线场105可以对应于发射器104的“近场”，如将在下面进一步描述的。发射器104可以包括用于将能量耦合到接收器108的发射耦合器114。接收器108可以包括用于接收或捕获从发射器104发射的能量的接收耦合器118。近场可以对应于如下区域：该区域中存在由于由发射耦合器114生成的磁场和/或电磁场而产生的强反应场，其最小地辐射功率远离发射耦合器114。近场可以对应于在发射耦合器114操作所处的基频的大约一个波长(或其部分)内的区域。

如上所述，通过将无线场105中的大部分能量耦合到接收耦合器118，而不是将电磁波中的大部分能量传播到远场，可以发生有效的能量传输。当被定位在无线场105内时，可以在发射耦合器114和接收耦合器118之间形成“耦合模式”。发射耦合器114和接收耦合器118周围可能发生这种耦合的区域在本文中被称为耦合模式区域。

图2是根据一些其他示例性实现的无线功率传输系统200的功能框图。系统200可以是与图1的系统100具有类似的操作和功能的无线功率传输系统。然而，与图1相比，系统200提供关于无线功率传输系统200的部件的附加细节。系统200包括发射器204和接收器208。发射器204包括发射电路206，发射电路206包括振荡器222、驱动电路224以及滤波和匹配电路226。振荡器222可以被配置为生成期望频率的信号，该期望频率可以响应于频率控制信号223来进行调节。振荡器222将振荡器信号提供给驱动电路224。驱动电路224可以被配置为基于输入电压信号(V_D)225以发射耦合器214的谐振频率来驱动发射耦合器214。

滤波和匹配电路226滤除谐波或其他不想要的频率，并且将发射电路206的阻抗与发射耦合器214相匹配。作为驱动发射耦合器214的结果，发射耦合器214生成无线场205，以便以足以对电池236充电的水平来无线地输出功率。如下面将结合图18-37更详细地描述的，发射耦合器214可以被配置为激励一个或多个磁-机械振荡器(例如，磁-机械振荡器的二维或三维阵列)(图2中未示出)与无线场205谐振地绕着至少一个旋转轴物理地振荡。振荡器的物理谐振振荡可以加强无线场205，以增加其强度。

接收器208包括接收电路210，接收电路210包括匹配电路232和整流电路234。匹配电路232可以将接收电路210的阻抗与接收耦合器218的阻抗相匹配。整流电路234可以根据交流(AC)功率输入来生成直流(DC)功率输出，以对电池236充电。接收器208和发射器204可以另外在单独的通信信道219(例如，蓝牙、Zigbee、蜂窝等)上通信。备选地，接收器208和发射器204可以使用无线场205的特性经由带内信令来通信。在一些实现中，接收器208可以被配置为确定由发射器204发射并且由接收器208接收的功率量是否适合于对电池236充电。

图3是图2的发射电路206或接收电路210的一部分的示意图。如图3所示，发射或接收电路350可以包括耦合器352。耦合器352也可以被称为或者被配置为“导体环”、线圈、电感器或“磁性”耦合器。术语“耦合器”通常是指可以无线地输出或接收能量以耦合到另一“耦合器”的部件。

环路或磁性耦合器的谐振频率基于环路或磁性耦合器的电感和电容。电感可以简单地是由耦合器352产生的电感，而电容可以经由电容器(或耦合器352的自身电容)来添加，以产生处于期望的谐振频率的谐振结构。作为非限制性示例，电容器354和电容器356可以被添加到发射或接收电路350，以产生以谐振频率选择信号358的谐振电路。对于使用呈现较大电感的大直径耦合器的较大尺寸的耦合器，产生谐振所需要的电容值可能较低。此外，随着耦合器尺寸的增加，耦合效率可能增加。在发射和接收耦合器的大小都增加的情况下尤其是这样。对于发射耦合器，具有基本上与耦合器352的谐振频率相对应的频率的信号358可以是到耦合器352的输入。

为了确保诸如发射器204等无线功率发射器在规定的参数内操作，测试设备可以使发射器204(例如，在滤波和匹配电路226的输出端处)经历具有各种负载阻抗的多个负载条件。然而，在实践中，这样的测试设备中的电气部件之间的寄生阻抗(例如，寄生电容)可能会阻止测试设备向被测试的无线功率发射器204准确地呈现非常低的阻抗。例如，在一些情况下，为了例如1.2Ω的期望阻抗而调谐这样的测试设备可能由于这些寄生阻抗而引起测试设备提供约5Ω的实际阻抗。当寄生电抗增加时，这些寄生阻抗可能引起实际寄生电阻的正偏移。因此，本申请考虑抵消由测试设备部件呈现的寄生阻抗(例如，实电阻和/或虚电抗)，以基本上减少或消除那些寄生阻抗对被测试的无线功率发射器204的影响。下面可以结合图4和5来更详细地描述示例实现。

图4是根据本发明的一些示例性实现的可以在图1的无线功率传输系统中使用的发射器404的功能框图。发射器404可以包括发射电路406和发射耦合器414。发射耦合器414可以是如图3所示的耦合器352。发射电路406可以通过提供导致生成关于发射耦合器414的能量(例如，磁通量)的振荡信号来向发射耦合器414提供射频(RF)功率。发射器404可以以任何合适的频率来操作。

发射电路406可以包括用于将发射电路406的阻抗(例如，50欧姆)与发射耦合器414相匹配的固定阻抗匹配电路409、和被配置为将谐波发射降低到特定等级以防止耦合到接收器108(图1)的设备的自身干扰的低通滤波器(LPF)408。其他示例性实现可以包括不同的滤波器拓扑，包括但不限于在使其他频率通过的同时衰减特定频率的陷波滤波器，并且可以包括可以基于可测量的发射度量(诸如到耦合器414的输出功率、或由驱动电路424汲取的DC电流)而变化的自适应阻抗匹配。发射电路406还包括被配置为驱动由振荡器423确定的RF信号的驱动电路424。发射电路406可以由分立器件或电路组成，或者备选地可以由集成的组件组成。来自发射耦合器414的示例性RF功率输出可以是2.5瓦的数量级。

发射电路406还可以包括控制器415，控制器415用于在针对特定接收器的发射相位(或占空比)期间选择性地启用振荡器423，用于调节振荡器423的频率或相位，以及用于调节输出功率水平，以实现用于通过其附接的接收器来与相邻设备进行交互的通信协议。注意，控制器415在本文中也可以被称为处理器。对传输路径中的振荡器相位和相关电路的调节可以使得能够减少带外发射，特别是当从一个频率转换到另一频率时。

发射电路406还可以包括负载感测电路416，其用于检测在由发射耦合器414生成的近场附近是否存在有效接收器。作为示例，负载感测电路416监测流向驱动电路424的电流，其可能受到在由发射耦合器414生成的磁场附近是否存在有效接收器的影响，如下面将进一步描述的。对驱动电路424上的负载的变化的检测由控制器415来监测，以用于确定是否启用振荡器423用于发射能量以及是否与有效接收器通信。如下面更全面地描述的，可以使用在驱动电路424处测量的电流来确定无效的设备是否位于发射器404的无线功率传输区域内。

发射耦合器414可以包括部件，该部件包括利兹线或作为被选择为保持较低电阻损耗的厚度、宽度和金属类型的耦合器条带。在一个实现中，发射耦合器414通常可以被配置用于与诸如桌子、垫子、灯或其他不太便携的配置等较大结构相关联。发射耦合器还可以使用根据本文中描述的一些示例性实现的磁-机械振荡器的系统。

发射器404可以收集和跟踪关于可能与发射器404相关联的接收设备的行踪和状态的信息。因此，发射电路406可以包括连接到控制器415(本文中也称为处理器)的存在检测器480、封闭检测器460或其组合。控制器415可以响应于来自存在检测器480和封闭检测器460的存在信号来调节由驱动电路424递送的功率的量。发射器404可以通过多个电源来接收功率，诸如例如，用于转换建筑物中存在的AC功率的AC-DC转换器(未示出)、用于将DC电源转换为适合于发射器404的电压的DC-DC转换器(未示出)，或者发射器404可以直接从DC电源(未示出)接收功率。

作为非限制性示例，存在检测器480可以是用于感测被插入到发射器404的覆盖区域中的待充电设备的初始存在的运动检测器。在检测之后，发射器404可以被接通，并且由设备接收的RF功率可以用于以预定的方式来切换Rx设备上的开关，这进而导致发射器404的驱动点阻抗发生变化。

作为另一非限制性示例，存在检测器480可以是能够例如通过红外检测、运动检测或其他合适的手段来检测人的检测器。在一些示例性实现中，可能存在限制发射耦合器414可以以特定频率发射的功率量的规定。在一些情况下，这些规定旨在保护人免受电磁辐射。然而，可能存在将发射耦合器414放置在未被人占据或者未被人频繁地占据的区域中的环境，诸如例如车库、工厂地板、商店等。如果这些环境没有人，则可以允许将发射耦合器414的功率输出增加到高于正常功率限制规定。换言之，控制器415可以响应于人的存在来将发射耦合器414的功率输出调节到监管级别或更低，并且当人在发射耦合器414的电磁场的监管距离以外时，将发射耦合器414的功率输出调节到高于监管级别的级别。

作为非限制性示例，封闭检测器460(本文中也可以称为封闭隔室检测器或封闭空间检测器)可以是诸如感测开关等装置，其用于确定壳体何时处于关闭或打开状态。当发射器在处于封闭状态的壳体中时，发射器的功率水平可以增加。

在示例性实现中，可以使用发射器404不会无限期地保持工作的方法。在这种情况下，发射器404可以被编程为在用户确定的时间量之后关闭。该特征防止了发射器404(特别地是驱动电路424)在其周边的无线设备被完全充电之后长时间运行。该事件可能是由于电路无法检测从中继器或接收耦合器218发送的指示设备被完全充电的信号而引起的。为了防止发射器404在另一设备被放置在其周边的情况下自动关闭，发射器404的自动关闭特征可以仅在其周边中没有检测到运动的设定的时段之后被激活。用户可以能够确定不活动时间间隔，并且根据需要来对其进行改变。作为非限制性示例，在假定设备初始被完全放电的情况下，时间间隔可能长于对特定类型的无线设备完全充电所需要的时间间隔。

图5是根据本发明的一些示例性实现可以在图1的无线功率传输系统中使用的接收器508的功能框图。接收器508包括接收电路510，其可以包括接收耦合器518。接收器508还耦合到设备550以向其提供接收的功率。应当注意，接收器508被示出为在设备550外部，但是其可以集成到设备550中。能量可以被无线地传播到接收耦合器518，并且然后通过接收电路510的其余部分耦合到设备550。作为示例，充电设备可以包括各种设备，诸如移动电话、车辆、便携式音乐播放器、膝上型计算机、平板计算机、计算机外围设备、通信设备(例如，蓝牙设备)、数字相机、助听器(和其他医疗设备)等。

接收耦合器518可以被调谐为以与发射耦合器414(图4)相同的频率或在规定的频率范围内谐振。接收耦合器518可以类似地与发射耦合器414的尺寸相同，或者可以基于相关联的设备550的尺寸而被不同地定尺寸。作为示例，设备550可以是具有小于发射耦合器414的直径或长度的直径或长度尺寸的便携式电子设备。

接收电路510可以向接收耦合器518提供阻抗匹配。接收电路510包括用于将接收到的RF能量源转换成用于由设备550使用的充电功率的功率转换电路506。功率转换电路506包括RF-DC转换器520，并且还可以包括DC-DC转换器522。RF-DC转换器520将在接收耦合器518处接收的RF能量信号整流为具有由V_rect表示的输出电压的非交流功率。DC-DC转换器522(或其他功率调节器)将经整流的RF能量信号转换为与具有输出电压和输出电流的设备550兼容的能量电位(例如，电压)。预期各种RF-DC转换器，包括部分整流器和全整流器、稳压器、桥接器、倍频器以及线性和开关转换器。

接收电路510还可以包括用于将接收耦合器518连接到功率转换电路506或备选地用于断开功率转换电路506的开关电路512。将接收耦合器518从功率转换电路506断开不仅暂停了设备550的充电，而且还改变了发射器404“看到”的“负载”(图2)。

如上所述，发射器404包括可以检测被提供给驱动电路424的偏置电流的波动的负载感测电路416。因此，发射器404具有用于确定接收器何时存在于发射器的近场中的机制。

当发射器的近场中存在多个接收器时，可能期望对一个或多个接收器的加载和卸载进行时间复用，以使得其他接收器能够更有效地耦合到发射器。接收器508也可以被掩蔽以便消除与其他附近接收器的耦合或减少附近发射器上的负载。此外，由接收器508控制并且由发射器404检测的卸载和加载之间的这种切换可以提供从接收器508到发射器404的通信机制，如下面更充分地解释的。此外，使得能够从接收器508向发射器404发送消息的协议可以与切换相关联。

在一些示例性实现中，发射器404与接收器508之间的通信涉及设备感测和充电控制机制。换言之，发射器404可以使用对发射的信号的开/关键控来调节能量在近场中是否可用。接收器可以将这些能量变化解释为来自发射器404的消息。从接收器侧，接收器508可以使用接收耦合器518的调谐和解谐来调节从场接受多少功率。在一些情况下，调谐和解谐可以经由开关电路512来实现。发射器404可以检测所使用的来自场的功率的差异，并且将这些改变解释为来自接收器508的消息。注意，可以利用发射功率和负载特性的其他形式的调制。

接收电路510还可以包括用于标识所接收的能量波动的信令检测和信标电路514，所接收的能量波动可以与从发射器到接收器的信息信令相对应。此外，信令和信标电路514还可以用于检测降低的RF信号能量(即，信标信号)的传输，并且将降低的RF信号能量整流为标称功率，以唤醒接收电路510内的未加电或功率耗尽的电路，以便配置接收电路510用于无线充电。

接收电路510还包括用于协调本文中描述的接收器508的处理(包括对本文中描述的开关电路512的控制)的处理器516。处理器516可以监测信标电路514以确定信标状态并且提取从发射器404发送的消息。处理器516还可以调节DC-DC转换器522以改善性能。

图6是可以在图4的发射器404中使用的发射电路600的一部分的示意图。发射电路600可以包括如以上在图4中所述的驱动电路624。驱动电路624可以是开关放大器，其可以被配置为接收方波并且输出要提供给发射电路650的正弦波。在一些情况下，驱动电路624可以被称为放大器电路。驱动电路624可以由来自如图4所示的振荡器423的输入信号602来驱动。驱动电路624还可以设置有驱动电压V_D，其被配置为控制可以通过发射电路650来递送的最大功率。为了消除或减少谐波，发射电路600可以包括滤波器电路626。滤波器电路626可以是三极(电容器634、电感器632和电容器636)低通滤波器电路626。

由滤波器电路626输出的信号可以被提供给包括耦合器614的发射电路650。发射电路650可以包括串联谐振电路，串联谐振电路可以以由驱动电路624提供的滤波信号的频率来谐振。发射电路650的负载可以由可变电阻器622来表示。负载可以是被定位为从发射电路650接收功率的接收器508的函数。

图7示出了基于法拉第电磁感应定律的非辐射能量传输，其可以表示为：其中表示由交变磁场生成的电场的旋量。发射器形成主耦合器(例如，上述发射耦合器)，并且接收器形成以传输距离分离的次耦合器(例如，上述接收耦合器)。主耦合器表示生成交变磁场的发射耦合器。次耦合器表示使用法拉第电磁感应定律从交变磁场中提取电力的接收耦合器。

存在于主耦合器与次耦合器之间的通常弱的耦合可以被认为是杂散电感。这种杂散电感又增加了电抗，这本身可能阻碍主耦合器与次耦合器之间的能量传输。这种弱耦合系统的传输效率可以通过使用被调谐到与操作频率处的电抗精确相反的电容器来改善。当以这种方式调谐系统时，它成为在其操作频率处谐振的补偿变压器。功率传输效率因此仅受主耦合器和次耦合器中的损耗的限制。这些损耗本身由其质量或Q因子以及主耦合器与次耦合器之间的耦合因子来定义。可以使用不同的调谐方法。示例包括但不限于在主耦合器或次耦合器(例如，当任一个开路时)处看到的全电抗的补偿以及杂散电感的补偿。补偿也可以被认为是源和负载阻抗匹配的一部分，以用于使功率传输最大化。因此，这种方式的阻抗匹配可以增加功率传输的量。

当发射器700与接收器750之间的距离D增加时，传输效率可能降低。在增加距离的情况下，可以使用较大的环路和/或较大的Q因子以提高效率。然而，当将这些设备被并入便携式设备中时，环路的尺寸、因此其耦合以及其Q因子可能受到便携式设备的参数的限制。

可以通过减少耦合器损耗来提高效率。通常，损耗可以归因于不完全导电的材料、以及在环路附近的涡流。在较低频率(例如，小于1MHz)处，可以使用诸如铁氧体材料等通量放大材料来人为地增加耦合器的尺寸。可以通过集中磁场来固有地减少涡流损耗。特殊种类的导线也可以用于降低电阻，诸如绞合线或利兹线，以降低趋肤效应。

一种谐振感应能量传输使用如本文中描述的磁-机械系统。磁-机械系统可以是能量接收系统的一部分，其从交变磁场拾取能量，将其转换为机械能，并且然后使用法拉第电磁感应定律来将机械能再转换成电能。

根据一个实现，磁-机械系统由磁性元件形成，例如永磁元件，其以使得其能够在外部交变磁场的力下振荡的方式被安装。这将来自磁场的能量转化为机械能。在一个实现中，该振荡使用围绕垂直于磁偶极矩m的矢量的轴线的旋转力矩，并且还位于磁性元件的重心。这实现了平衡，并且从而使重力的作用最小化。施加到该系统的磁场产生转矩T＝μ₀(m×H)。该转矩倾向于沿着场矢量的方向对准基本磁性元件的磁偶极矩。假定交变磁场，转矩加速了移动的磁体，从而将振荡磁能转化为机械能。

例如，在一些实现中，例如如图1-4和7中任一个所示的发射耦合器可以用于生成时变激励磁场，时变激励磁场可以引起如下文将描述的一个或多个第一磁-机械振荡器物理地振荡。第一振荡器内的磁性元件的这样的物理振荡可能导致第一振荡器本身进一步生成与激励磁场基本上相同频率的时变激励磁场。在一些实现中，该激励磁场可以引起距第一振荡器一定距离处的一个或多个第二磁-机械振荡器以由第一振荡器生成的激励磁场的频率物理地振荡，这又引起第二振荡器内的磁性元件以该频率生成激励磁场。位于第二振荡器附近或周围的例如如图1-3、5和7任一个所示的接收耦合器可以在由第二振荡器生成的激励磁场的影响下生成交流电。下面将结合图8-44来更详细地描述这样的系统的操作。

图8示意性地示出了根据一些示例性实现的示例磁-机械振荡器。图8的磁-机械振荡器包括具有磁矩m(t)的磁性元件800(例如，具有恒定大小但是角度时变的矢量，诸如磁偶极矩)，并且磁性元件800通过至少一个弹簧(例如，扭转弹簧810)机械地耦合到下面的基底(未示出)。当没有施加来自磁场的转矩时，该弹簧将磁性元件保持在被示出为801的位置。该无转矩位置801被认为是0。磁转矩引起磁性元件800抵抗扭转扭簧810的恢复力而移动到位置802，以抵抗弹簧常数为K_R的弹簧的力。磁-机械振荡器可以被认为是具有惯性矩I并且以与K_R和I成正比的频率呈现出谐振的扭转摆。由振荡磁矩引起摩擦损失并且在大多数情况下是非常弱的电磁辐射。如果这个磁-机械振荡器经受接近磁-机械振荡器的谐振频率的频率的交变场H_AC(t)，则磁-机械振荡器将以取决于所施加的磁场的强度并且在谐振时达到最大峰值位移的角位移θ(t)来振荡。

根据另一实现，弹簧的一些或全部恢复力可以由附加的静态磁场H₀替代。该静态磁场可以被定向以提供转矩T₀＝μ₀(m×H₀)。另一实现可以使用弹簧和静态磁场二者来生成磁-机械振荡器的恢复力。使用法拉第感应法(例如，发电机原理)来将机械能再转化为电能。这可以用于例如缠绕在如图9所示的磁-电系统900周围的感应线圈905。在另一示例中，使用另一种类型的电路将机械能再转换成电能，该类型的电路被配置为将机械运动直接转换成电力或者以其他方式耦合来自由移动的磁体生成的磁场的能量。诸如910等负载可以跨越线圈905连接。该负载呈现为抑制系统并且降低磁-机械振荡器的Q因子的机械转矩。此外，当磁性元件振荡并且因此生成强的交变磁场分量时，并且如果磁性元件是导电的，则磁性元件中将发生涡流。这些涡流也会造成系统损耗。

通常，耦合线圈中的电流产生的交变磁场也可以产生一些涡流。磁-机械系统中较小的磁性元件可能会降低涡流效应。根据一个实现，使用较小磁性元件的阵列，以使该损失效应最小化。

如果磁性元件的角位移达到峰值，则磁-机械系统将展现出饱和。该峰值可以根据外部H场的方向和强度、或者通过诸如915等位移停止器的存在来确定，以保护扭转弹簧免受塑性变形。这也可能受到封装的限制，诸如磁性元件能够在其中旋转的有限的可用空间。通过改变电负载来断电可以被认为是一种用于控制饱和并且从而防止损坏磁-机械系统的替代方法。

根据一个实现并且假定松散耦合状态(例如，弱耦合，诸如在由围绕大空间的大环形天线生成的外部磁场的能量收集的情况下)，当有负载的Q变为无负载的Q的一半时，可以获得最佳匹配。根据一个实现，感应线圈被设计为满足该条件，以使输出功率的量最大化。如果发射器与接收器之间的耦合更强(例如，紧密耦合状态)，则最佳匹配可以利用明显小于无负载的Q的有负载的Q。

当使用这样的移动磁体的阵列时，在形成阵列的磁性元件之间可能存在相互耦合。这种相互耦合可以引起内力和退磁。根据一个实现，磁性元件的阵列可以是径向对称的，例如，规则的或者扁的球体，如图10A和10B所示。图10A示出了磁化球体中的磁通密度的平行场线。图10B示出了磁化球体中的对应的磁场强度(H)。从这些图可以看出，球形三维阵列中的磁性元件之间可能存在几乎为零的位移力。

因此，磁性元件优选地与球体或盘的轴线1000同轴。这导致内部力消失以实现磁体的角位移。这引起谐振频率仅由机械系统参数来限定。球体具有这些有利因素，但是也可能具有低至1/3的退磁因子，其中最佳退磁因子为1。假定轴线在所有方向上的定向相同，也可以使用盘状阵列。如果盘半径比其厚度大得多，并且磁元件被适当地定向和悬置，则盘状3D阵列也可以导致低的位移力。盘可以具有较高的磁化因子，例如更接近于1。

盘的磁化因子取决于宽度直径比。盘状阵列可以被封装成更适合于集成到设备中的形状因子，因为球体不具有在不增加主机设备的厚度的情况下易于使用的平坦部分。

使用微型磁-机械振荡器的阵列使得能够设计具有比在单个宏观振荡器的情况下在实践中可实现的任何性能更好的性能的系统。宏观尺寸的振荡器将需要在机械系统中无法实现的极高的Q因子。

此外，基于磁-机械系统的无线能量传输的理论分析表明，在一阶近似内并且在弱耦合状态下，能量传输效率与Q因子和磁化强度的平方成正比地增加，并且与惯性矩的密度成反比。另外，由饱和效应限制的最大可传输功率与频率、磁矩乘积的平方以及磁体的峰值角位移成正比地增加。

某些实现使用微机电系统(MEMS)来产生磁-机械系统，如下所述。在这样的系统中，可能需要利用服从以下要求中的一个或多个的磁-机械超材料。超材料应当具有高的每体积总磁矩(即，永磁材料的高的剩磁、由磁性材料的体积分数描述的高的组装密度、或填充因子)。剩磁也可以称为“剩余磁化”，并且是在外部磁场被去除之后在铁磁材料中留下的磁化。基本振荡器应当具有小的尺寸(例如，大约10μm)，以便使每体积的惯性矩最小化。超材料应当具有低损耗(即，基本振荡器应当具有高的无负载的Q，例如500+，这取决于系统的操作条件)。基本振荡器磁性元件的位移角应当相对较大，例如，优选地在任何方向上多于±10°。超材料应当被设计为实现在kHz至MHz范围内的谐振频率。超材料应当具有足够的机械稳定性以耐用和可加工，并且应当展现出相对较低的机械元件疲劳以增加平均寿命。超材料应当是利用成本有效的工艺可制造的，但是，这些偏好中的一些可能是矛盾的。例如，振荡器的期望的弹簧常数可能受到振荡器的尺寸和其构造的材料的限制(例如，软弹簧不能任意小，并且仍然保持功能和合适的寿命)。另外，由于较大的运动范围，振荡器的较大的位移角可能会对可能的填充因子产生不利影响，并且需要空间来容纳它们。

图11示意性地示出了根据一些示例性实现的使用MEMS技术制造的磁-机械振荡器的示例阵列。阵列1100可以由诸如1102等多个磁性元件形成。每个磁性元件1102由被微加工或蚀刻到硅基底中的两个U形槽1112、1114形成。在槽内形成有类似尺寸的永磁棒磁性元件1104、1106。磁性元件可以为10μm或以下。在微米级别，晶体材料的行为可能与较大的尺寸不同。因此，该系统可以提供相当大的角位移(例如，高达10°或以上)以及极高的Q因子。根据一些示例性实现，其他配置可以替代地在其他位置和/或在其他定向上利用其他结构(例如，扭转弹簧)，这些结构将磁-机械振荡器耦合到周围材料。

这些设备可以用单块材料(诸如硅)来形成。图11示出了根据一些示例性实现的示例结构。在示例性配置中，图11所示的磁性元件1102可以在公共平面中制造为二维结构(例如，平面硅晶片的一部分，在图11中用俯视图示出，被定向为平行于页面的平面)，并且这样的二维结构可以组装在一起以形成三维结构。然而，图11所示的示例结构不应当被解释为仅在二维晶片结构中。在其他示例配置中，磁性元件1102的不同子集可以被制造成单独的结构，其被组装在一起以形成三维结构(例如，在图11中用侧视图示出的三个顶部磁性元件1102可以制造在垂直于页面的平面定向的一个硅晶片的一部分中，并且在图11中用侧视图示出的三个底部磁性元件1102可以制造在垂直于页面的平面定向的另一硅晶片的一部分中)。

磁性元件1104、1106可以具有高的磁化强度，例如高于1特斯拉。在一些示例性实现中，磁性元件本身可以由两个半块部件组成，一个部件附接到上侧，而另一部件附接到下侧。这些设备可以被安装为使得重心与旋转轴线重合。该设备可以被低摩擦材料覆盖，或者可以具有位于舌部与块材料之间的区域中的真空，以便减少摩擦。

图12示意性地示出了根据一些示例性实现的磁-机械振荡器1200的三维阵列的切割区域。尽管图12所示的示例结构可以处于与页面平行定向的单个二维晶片结构中，但是图12不应当被解释为仅在二维晶片结构中。例如，图12通过其示出了二维切割的三维阵列1202可以包括垂直于页面定向的多个平面晶片部分，使得图12的截面图包括来自多个这样的平面晶片部分的磁-机械振荡器1200的侧视图。在一个实现中，阵列1202本身由诸如盘状等径向对称的形状形成。图12的盘状阵列1202可以在几乎所有位移角度下提供几乎恒定的退磁因子。在该实现中，感应线圈可以缠绕在盘周围，以拾取由MEMS磁-机械系统生成的振荡感应场的动态分量。所得到的系统的动态分量可以表示为

m_x(t)＝|m|·sinθ(t)·e_x

图13示意性地示出了根据一些示例性实现的缠绕在具有多个磁-机械振荡器的盘1302周围的示例感应线圈1300。

所描述的并且特别是下面的实现可以被并入发射器设备或接收器设备中。虽然下面的描述公开了功率发射器或功率接收器的各种特征，但是根据一些示例性实现，功率发射器或接收器的这些相同的概念和结构中的很多也可以用在功率接收器或发射器中。此外，包括至少一个功率发射器和至少一个功率接收器的功率传输系统可以包含具有如本文中描述的结构的至少一个功率发射器和至少一个功率接收器中的一者或两者。

图14示意性地示出了根据一些示例性实现的被配置为向至少一个功率接收器1402无线地传输功率的示例功率发射器1400。功率发射器1400包括至少一个激励电路1404，至少一个激励电路1404被配置为响应于流过至少一个激励电路1404的时变(例如，交变)电流1408来生成时变(例如，交变)磁场1406。时变磁场1406具有激励频率。功率发射器1400还包括多个磁-机械振荡器1410(例如，机械地耦合到至少一个基底，基底在图14中未示出)。图14为了简化示意性地示出了与本文中描述的某些实现兼容的一个示例磁-机械振荡器1410，而不是示出多个磁-机械振荡器1410。多个磁-机械振荡器中的每个磁-机械振荡器1410具有基本上等于激励频率的机械谐振频率。多个磁-机械振荡器1410被配置为响应于多个磁-机械振荡器1410在第一磁场1406的影响下的移动来生成时变(例如，交变)磁场1412。

如图14示意性地所示，至少一个激励电路1404包括围绕(例如，环绕)多个磁-机械振荡器1410中的至少部分磁-机械振荡器的至少一个线圈1414。至少一个线圈1414具有流过至少一个线圈1414的时变(例如，交变)电流1408I₁(t)，并且生成向磁-机械振荡器1410施加转矩(在图14中标记为“激励转矩”)的时变(例如，交变)的第一磁场1406。虽然示出了线圈1414，但是本申请不限于此，也可以使用能够生成用于引起振荡器的运动的时变磁场的其他类型的激励电路。响应于第一时变磁场1406，磁-机械振荡器1410绕着轴线旋转。以这种方式，至少一个激励电路1404和多个磁-机械振荡器1410将电能转换成机械能。磁-机械振荡器1410生成第二磁场1412，第二磁场1412向功率接收器1402(例如，上述功率接收器)无线地发射功率。例如，功率接收器1402可以包括多个接收磁-机械振荡器1416，其被配置为响应于由第二磁场1412施加的转矩而旋转并且在拾取线圈1420(例如，功率提取电路)中感应电流1418，从而将机械能转化为电能。虽然示出了拾取线圈1420，但是本申请不限于此，并且还预期被配置为将机械能转换成电能以对负载进行供电的任何功率提取电路。

如图14针对利用多个磁-机械振荡器的功率发射器的拾取线圈示意性地所示的，功率发射器1400的至少一个线圈1414可以包括缠绕在功率发射器1400的多个磁-机械振荡器1410中的至少部分磁-机械振荡器周围的单个公共线圈。至少一个线圈1414的导线可以被定向成基本上垂直于多个磁-机械振荡器1410的磁矩的“动态”分量(下面更详细地描述)，以有利地改善(例如，最大化)至少一个线圈1414与多个磁-机械振荡器1410之间的耦合。如下面更全面地描述的，流过至少一个线圈1414的激励电流可以显著低于在其他谐振感应系统中所使用的。因此，本文中描述的某些实现有利地对于至少一个线圈1414的设计没有特殊要求。

如以上关于图11针对功率接收器的磁-机械振荡器所述的，根据一些示例性实现，功率发射器1400的磁-机械振荡器1410可以是使用诸如从MEMS制造技术中已知的光刻工艺在至少一个基底(例如，半导体基底、硅晶片)上制造的MEMS结构。多个磁-机械振荡器1410中的每个磁-机械振荡器1410可以包括可移动磁性元件，其被配置为响应于由第一磁场1406向可移动磁性元件施加的转矩来围绕轴线1422旋转。可移动磁性元件可以包括至少一个弹簧1424(例如，扭转弹簧、压缩弹簧、拉伸弹簧)，其机械地耦合到基底并且被配置为响应于可移动磁性元件的旋转来向可移动磁性元件施加恢复力。功率接收器1402的磁-机械振荡器1416可以包括可移动磁性元件(例如，磁偶极子)，该可移动磁性元件包括至少一个弹簧1426(例如，扭转弹簧、压缩弹簧、拉伸弹簧)，其机械地耦合到功率接收器1402的基底并且被配置为响应于可移动磁性元件的旋转来向可移动磁性元件施加恢复力。

图15示意性地示出了根据一些示例性实现的示例功率发射器1500，其中至少一个激励电路1502以基本上等于磁-机械振荡器1504的机械谐振频率的频率被驱动。至少一个激励电路1502生成向磁-机械振荡器1504施加激励转矩的第一磁场，磁-机械振荡器1504具有磁矩和惯性矩。磁矩的方向是时变的，但是其幅度是恒定的。磁-机械振荡器1504的谐振频率由磁-机械振荡器1504的机械特性来确定，机械特性包括其惯性矩(其尺寸和尺寸的函数)和弹簧常数。

至少一个激励电路1502的输入阻抗具有实部和虚部，两者都作为频率的函数而变化。在磁-机械振荡器1504的谐振频率附近，实部处于最大值，并且虚部消失(例如，基本上等于零)(例如，至少一个激励电路1502的电流和电压相互同相)。在该频率处，如在至少一个线圈的端子处看到的阻抗呈现为纯电阻性的，即使磁-机械振荡器可能生成强的交变磁场。至少一个激励电路1502和多个磁-机械振荡器1504的组合可以呈现为“无感电感器”，其有利地避免了(例如，消除了)对于在其他功率发射器中使用的谐振调谐电容器的需要。

由于多个磁-机械振荡器1504生成了时变(例如，交变)的第二磁场，所以在谐振时没有流过至少一个激励电路1502的电导体的高电流，诸如存在于其他谐振感应系统中。因此，至少一个激励电路1502(例如，激励线圈)的损耗可以忽略不计。在某些这样的配置中，在至少一个激励电路1502中可以使用细线或标准线而不是利兹线。通常，由于机械摩擦、空气阻力、涡流和辐射，主要的损耗发生在多个磁-机械振荡器1504及其周围环境中。磁-机械振荡器1504可以具有大大超过电谐振器的Q因子的Q因子，特别是在kHz到MHz频率范围内。例如，多个磁-机械振荡器1504(用于发射器系统或接收器系统)的Q因子可以大于500，或甚至大于10,000。在一些情况下，在使用电容性负载的线圈的其他谐振感应系统中，这样的高Q因子可能更难实现。

本文中描述的某些实现的大Q因子也可以由多个磁-机械振荡器1504来提供。可以无线地发射到负载的功率是被施加到磁-机械振荡器1504的转矩τ_RMS的值和频率(例如，角速度)ω_RMS的值的均方根(RMS)。为了在功率传输距离增加时实现足够的振荡(例如，磁-机械振荡器1504的足够的角位移)，转矩τ_RMS(例如，被施加到功率发射器1500的磁-机械振荡器1504的衰减转矩、或被施加到功率接收器的磁-机械振荡器的加载转矩)可以减小，但是这样的增加的距离导致较低的功率。这种功率损耗可以通过在由磁-机械振荡器1504和扭转弹簧1506的惯性矩给出的限度内增加频率ω_RMS来补偿。磁-机械振荡器1504的性能可以表示为旋磁比的函数(其中m是磁-机械振荡器1504的磁矩，J_m是磁-机械振荡器1504的惯性矩)，并且该比率可以有利地被配置为足够高，以在较高的频率处产生足够的性能。

在发射器或接收器中可以有利地使用布置为规则的三维阵列的多个小的单独振荡的磁-机械振荡器，而不是单个永磁元件。与具有与多个磁-机械振荡器相同的总体积和质量的单个永磁元件相比，多个磁-机械振荡器可以具有更大的旋磁比。具有总磁矩m和总质量M_m的N个磁-机械振荡器的三维阵列的旋磁比可以表示为：

其中l_m表示等效单磁性元件的长度(N＝1)。

该等式表明，随着磁-机械振荡器尺寸的减小，旋磁比增加到2/3的功率。换言之，由小的磁-机械振荡器阵列产生的大的磁矩可以通过微弱的转矩被加速并且被设置成振荡(例如，由流过功率发射器的至少一个激励电流的小的激励电流产生的激励转矩、或者由远程功率发射器产生的功率接收器中的加载转矩)。通过增加磁-机械振荡器的数目可以增加多个磁-机械振荡器的性能，因为通过增加磁-机械振荡器的数目，磁矩比惯性矩增加得更多。使用磁-机械振荡器阵列(例如，特征尺寸在微米范围内)，可以使用多达MHz范围的谐振频率。

图16示意性地示出了根据一些示例性实现的多个磁-机械振荡器1602的配置的示例部分1600。图16所示的部分1600包括一组磁-机械振荡器1602。具有规则结构的磁-机械振荡器1602的这种布置与原子晶格结构(例如，三维晶体)中的平面的布置类似。

实线位置与虚线位置之间的磁-机械振荡器1602的振荡产生总磁矩，总磁矩可以被分解为“准静态”分量1604(在图16中用竖直实线箭头表示)和“动态”分量1606(在图16中用与竖直方向成一定角度的实线和虚线箭头表示，并且具有由实线和虚线箭头示出的水平分量1608)。动态分量1606负责能量传输。对于诸如图16所示的示例配置，对于30度的最大角位移，对于一组磁-机械振荡器1602的体积利用率为20％，在其表面处具有1.6特斯拉的稀土金属磁性材料，160毫特斯拉量级的峰值的“动态”磁通密度实际上可以在没有磁滞损耗的情况下被实现，从而优于某些其他铁氧体技术。

然而，准静态分量1604在能量传输方面可能没有价值。事实上，在实际应用中，可能期望避免(例如，减少或消除)准静态分量1604，因为它导致强的磁化(例如，诸如强的永磁体的强的磁化)，强的磁化可以朝着多个磁-机械振荡器1602吸引结构附近的任何磁性材料。

由多个磁-机械振荡器1602生成的总磁场可以引起各个磁-机械振荡器1602经历转矩，使得它们以非零位移角度静止。这些力也可以改变有效的扭转弹簧常数，从而改变谐振频率。这些力可以通过将多个磁-机械振荡器1602的阵列的宏观形状选择为旋转对称(例如，盘状阵列)来控制(例如，避免、减少或消除)。例如，使用径向对称的阵列(例如，如图10A、10B和12所示的球形、规则的或者扁的)可以在球形三维阵列的磁-机械振荡器1602之间产生有效的零位移。磁化盘内的一些磁场分量的场线对于磁矩的任何定向是平行的，并且在盘状阵列中，谐振频率可以主要由磁-机械振荡器的惯性矩和扭转弹簧常数来确定。

图17示意性地示出了根据一些示例性实现的其中多个磁-机械振荡器1702布置成三维阵列1700的示例配置，其中多个磁-机械振荡器1702的各个部分的准静态分量相互抵消。图17的三维阵列1700包括的至少一个第一平面1704(例如，第一层)，至少一个第一平面1704包括多个磁-机械振荡器1702中的第一组磁-机械振荡器1702a，第一组磁-机械振荡器1702a中的每个磁-机械振荡器1702a具有指向第一方向的磁矩。第一组磁-机械振荡器1702a具有包括时变分量和时不变分量的第一相加磁矩1706(在图17中用顶部实线和虚线箭头表示)。三维阵列1700还包括至少一个第二平面1708(例如，第二层)，至少一个第二平面1708包括多个磁-机械振荡器1702中的第二组磁-机械振荡器1702b。第二组磁-机械振荡器1702b中的每个磁-机械振荡器1702b具有指向第二方向的磁矩。第二组磁-机械振荡器1702b具有包括时变分量和时不变分量的第二相加磁矩1710(在图17中用底部实线和虚线箭头表示)。第一相加磁矩1706的时间不变分量和第二相加磁矩1710的时间不变分量具有基本上彼此相等的幅度，并且指向基本上彼此相反的方向。以这种方式，第一组磁-机械振荡器1702a和第二组磁-机械振荡器1702b的磁矩的准静态分量相互抵消(例如，通过使得磁-机械振荡器的极性在三维阵列1700的相邻平面之间交替)。相比之下，第一相加磁矩1706和第二相加磁矩1710的时变分量具有基本上彼此相等的幅度，并且指向基本上彼此相同的方向。

图17的结构类似于具有磁属性(例如，大于1的相对磁导率)但是不能被磁化的顺磁性材料的结构(例如，软铁氧体)。这样的阵列配置可能是有利的，但是可以产生抵抗由外部磁场在磁-机械振荡器上产生的转矩的反转矩。这种反转矩通常将被添加到扭转弹簧的转矩。该反转矩可以用作用于补偿扭转弹簧的转矩的恢复力，或者在磁-机械振荡器中不存在扭转弹簧的情况下使用。此外，反转矩可以降低在配置多个磁-机械振荡器时的自由度。

图18示出了根据一些示例性实现的扭转双铰链磁-机械振荡器1800。双铰链磁-机械振荡器1800可以被并入作为磁-机械振荡器阵列的一部分，如以上和以下进一步描述的。双铰链磁-机械振荡器1800以及下面描述的任何其他实现可以用作无线功率接收设备或无线功率传输设备的一部分。如图18所示，振荡器1800包括第一基部支承元件1802、第二基部支承元件1804、连接到第一基部支承元件1802的第一扭转梁1806、连接到第二基部支承元件1804的第二扭转梁1808、连接到第一和第二扭转梁1806/1808中的每个扭转梁的保持器1810(例如，可以附接有一个或多个附加材料或层的基底或其他材料)、以及布置在保持器1810上的磁性元件1812。在一些实现中，磁性元件1812是永磁体。在一些实现中，保持器1810可以被称为或者配置为载体。例如，载体或保持器1810可以是弹性可移动的载体。

尽管被示出为具有基本上正方形或矩形的截面，但是第一和第二扭转梁1806/1808可以具有基本上圆形的截面，其可以在扭转梁1806/1808内提供更均匀的应变，以及增加振荡器1800的Q因子。此外，通过使第一和第二扭转梁1806/1808的边缘圆化，可以减小在第一和第二扭转梁1806/1808与基部1802/1804或保持器1810之间的连接点处的机械应力。可以选择磁性元件1812和保持器1810以使彼此具有良好的粘附力。第一和第二基部支承元件1802/1804中的每个可以在结构上固定到基底(图18中未示出)。

保持器1810和磁性元件1812可以被配置为围绕通过第一和第二扭转梁1806/1808的长延伸方向限定的轴线来振荡，如箭头所示。为此，磁性元件1812和/或保持器1810可以被认为是“可移动的”或“可旋转的”。第一和第二基部支承元件1802/1804的使用提供了第一和第二梁1806/1808、保持器1810和磁性元件1812从基底(未示出)的偏离，使得保持器1810和磁性元件1812可以相对于静止位置以更大的角度被偏转，而保持器1810和/或磁性元件1812不与基底接触并不会造成损坏。为了实现与激励振荡器1800的外部磁场的最高耦合度，磁性元件1812可以在垂直于第一和第二扭转梁1806/1808的方向上以及在由保持器1810限定的面内被磁化，如磁性元件1812上的箭头所示。

在至少一些实现中，第一和第二基部1802/1804、第一和第二扭转梁1806/1808以及保持器1810可以由相同的材料、例如由硅形成，使得可以利用单个结构化工艺并且可以实现足够的机械稳定性。然后磁性元件1812可以被沉积在保持器1810上。与第一厚度相比，磁性元件1812可以沉积为具有增加的厚度(其中形成过程允许)，以便增加磁性元件的磁矩1812并且因此增加振荡器1800的磁矩。此外，可以确定保持器1810、磁性元件1812和扭转梁1806/1808的尺寸，以优化(例如，尽可能多或实际地增加)磁性元件1812相对于振荡器1800的尺寸的填充因子，提供振荡器1800的期望的机械谐振频率，和/或增加振荡器1800的机械稳定性和对应力的弹性。

图19示出了根据一些其他示例性实现的扭转双铰链磁-机械振荡器1900。如图19所示，扭转双铰链式振荡器1900包括第一基部支承元件1902、第二基部支承元件1904、连接到第一基部支承元件1902的第一扭转梁1906、连接到第二基部支承元件1904的第二扭转梁1908、连接到第一和第二扭转梁1906/1908中的每个扭转梁的保持器1910、和布置在保持器1910上的磁性材料层1912，如先前结合图18所述的。然而，与图18的磁性材料1812相比，磁性材料1912可以具有增加的高度“h”和/或长度“l”，并且具有减小的宽度“w”。与图18所示的实现相比，这可以提供更大的旋磁比和磁矩密度。例如，增加磁性材料1912的长度“l”可以将每体积的惯性矩保持在恒定水平，同时，与图18相比，振荡器1900的填充因子或组装密度可以增加。此外，可能需要在由退磁场、所使用的磁性材料1912和磁化方向给出的约束内增加磁性材料1912的高度“h”。

如先前结合图18所述，磁性材料1912可以具有垂直于由第一和第二扭转梁1906/1908的延伸长度限定的轴线的磁化方向，如磁性元件1912上的任意一个重箭头所示(例如，沿着“h”或“w”轴线)。这可能导致在由激励外部磁场驱动时振荡器上的最大转矩。对于示例性NdFeB磁性元件的磁化，磁性元件1912的为“l”/“w”何“l”/“h”的最佳比率可以接近2，但是通常不超过3，以在磁性元件1912的磁化方向保持稳定性。

图20示出了根据一些示例性实现的图18和图19的扭转双铰链磁-机械振荡器1800/1900的二维嵌套阵列2000。如图20所示，嵌套阵列2000可以包括对准成多个振荡器嵌套行的多个振荡器1800a-1800f。嵌套行可以彼此偏离。在一些实现中，考虑到制造公差，振荡器1800a-1800f可以基本上彼此相同，以便以相同的固有频率谐振。嵌套布置使得能够使用在基部支承元件的特定的振荡器嵌套行的磁性元件(和保持器)与相邻振荡器行的扭转梁之间的空闲空间。例如，特定行内的振荡器(例如，振荡器1800a-1800c)可以在与振荡轴线平行的方向上偏离振荡器的节距的大约一半。以这种方式，特定振荡器行中的振荡器的保持器和磁性元件可以紧邻(例如，由其嵌套)在紧邻的振荡器行中的振荡器的基部支承元件和扭转梁。为了使摩擦力最小化并且因此增加阵列2000的Q因子，各个振荡器之间的空闲空间可以被空气抽真空，或者可以在低压下填充特殊气体(例如，惰性气体，诸如氮气或氙气)。

如先前结合图18和19所述，每个振荡器可以具有垂直于振荡轴线的磁化方向，并且可以基本上在保持器的平面中或者基本上垂直于保持器的平面。此外，取决于具体的实现，对于阵列2000中的所有振荡器，磁化方向可以是相同的(例如，铁磁性布置)，对于相邻的振荡器，磁化方向可以是交替方向(例如，反铁磁性布置)，使得阵列2000可以展现出距阵列2000一定距离的基本上为零的聚合磁场分量，或者振荡器的磁化方向可以是随机的(例如，顺磁性布置)，使得聚合磁场分量将在整个阵列2000中在距阵列2000一定距离处在统计上消除。

图21示出了根据一些示例性实现的扭转磁单铰链磁-机械振荡器2160的俯视图2100和侧视图2150。单铰链磁-机械振荡器2160可以被并入作为以上和以下进一步描述的磁-机械振荡器阵列的一部分，并且可以用作根据本文中描述的实现的无线功率接收设备或无线功率传输设备的一部分。如图21的俯视图2100所示，振荡器2160可以包括基部支承元件2102、连接到保持器2110(参见侧视图2150)的单个扭转梁2106、和布置在保持器2110上的磁性元件2112。如侧视图2150所示，支承元件2102可以布置在基底2120上。在一个实现中，保持器2110和磁性元件2112可以被配置为围绕平行于扭转梁2106的延伸方向的轴线振荡，如弯曲的双头箭头所示。在这样的实现中，磁性元件2112的优选磁化方向是在保持器2110的平面中并且垂直于旋转轴线(例如，垂直于扭转梁2106的延伸方向)，如在俯视图2100的直线双头箭头所示。然而，还有两个其他悬臂振荡模式。第一模式可以包括俯视图2100的左到右运动的来回振荡。第二模式可以包括在侧视图2150中看到的上下振荡。

图22示出了根据一些示例性实现的图21的扭转磁单铰链磁-机械振荡器2160的二维嵌套阵列2200。如图22所示，阵列2200可以包括多个嵌套振荡器2160。扭转梁2106a-2106h可以在交替的方向上连接到基部支承元件2102a-2102c中的特定的基部支承元件，使得例如相邻的扭转梁2106a/f连接在特定基部支承元件2102b的相对的侧面上。此外，每个振荡器2160的保持器和磁性元件2112a/c与相邻振荡器2160的保持器和磁性元件2112b/d嵌套。例如，连接到相同的基部支承元件2102b的相邻的磁性元件之间的空间可以被填充有连接到相邻的基部支承元件2102a的振荡器2160的扭转梁2106b/d。利用公共的基部支承元件2102a-c可以使得基部支承元件2102a-c能够被设计为具有更高的刚性，因此具有更大的应力和抗弯曲性，从而改善了阵列2200的Q因子。此外，如前面结合图20的阵列2000所述，各个振荡器2160中的每个的磁性元件2112a-h可以在铁磁体布置、反铁磁布置和顺磁布置中的任一个中相对于彼此具有磁化方向。

图23示出了根据一些示例性实现的扭转面内磁-机械振荡器2300。如图23所示，振荡器2300可以包括基底2320、在垂直于基底2320的方向上布置在基底2320上并且连接到基底2320的扭转梁2306。圆形保持器2310可以布置在扭转梁2306上并且连接到扭转梁2306。圆柱形磁性元件2312可以布置在保持器2310上并且连接到保持器2310。尽管被示出为具有圆柱形截面，但是本申请不限于此，并且保持器2310和磁性元件2312可以具有任何截面形状。磁性元件2312可以具有在与保持件2310和基底2320的平面平行的方向上的磁化方向，如双箭头直线所示。在外部交变磁场的影响下，磁性元件2312可以被配置为围绕平行于扭转梁2306的延伸方向的轴线振荡(例如，振荡轴线垂直于基底2320的平面和保持器2310的平面，如双头弯曲箭头所示)。在一些实现中，为了确保振荡器2300的足够的刚度和鲁棒性，例如，基底2320、扭转梁2306和保持器2310中的每个可以利用光刻工艺由相同的材料(例如，硅)形成。

图23的振荡器2300可以制造成二维阵列，如下面结合图24所述。图24示出了根据一些示例性实现的图23的扭转面内磁-机械振荡器2300的二维阵列2400。阵列2400可以包括布置为六边形图案以提供最高可能的组装密度的多个扭转面内磁-机械振荡器2300a-2300f(例如，每个振荡器行在行延伸方向上与相邻的振荡器行偏离大约行中的振荡器之间的节距的一半)。在一些其他实现中，相邻行可以不在行延伸方向上偏离，而是可以以组装密度为代价以基本上矩形或正方形的图案被填充。

如先前结合图18-22所述的扭转磁-机械振荡器可以通过以下方式来被组装成三维阵列：堆叠包括基底的完成的二维阵列(参见图20、22)，或者以类似于构建多层建筑的方式在相同的基底上重复地施加相同的过程，如下面将结合图25和26更详细地描述的。

图25示出了根据一些示例性实现的图18-22中任一个的扭转磁-机械振荡器的三维阵列2500。如图25所示，三维阵列2500包括如先前分别结合图20和18所述的振荡器1800的多个二维阵列2000。在图25中，二维阵列2000在垂直于二维阵列2000的平面的方向上彼此堆叠。在这样的实现中，每个二维阵列2000的基部支承元件1802/1804可以合并成支承柱。这些支承柱为扭转梁1806/1808提供结构支承，并且作为整体为三维阵列2500提供机械稳定性和刚性。通过使用以下方式中的至少一种可以改善机械稳定性：1)引入附加结构层(参见图26)，2)通过垂直于结构层的附加结构元件来粘合结构层(参见图27和28)，以及3)引入合并有基部支承元件的结构网络(参见图27和28)。

图26示出了根据一些示例性实现的图18-22和25中任一个的扭转磁-机械振荡器的三维阵列2600。如图26所示，三维阵列2600可以与图25的三维阵列2500基本相同，然而，还包括在二维阵列2000的每“N”个层之后插入的多个附加的基底2620a、2620b、2620c、2620d，如先前结合图20和图25所述。因此，三维阵列2600的“构建”可以包括多个“层”，每个“层”包括如图25所示的三维阵列2500a-2500d，并且每个“层”通过基底2620a-2620d与下一个“层”分离。基底2620a-2620d可以由硅或具有较高刚度的另一种材料制成。

图27示出了根据一些示例性实现的图18-22和25中任一个的扭转磁-机械振荡器的三维阵列2700。三维阵列2700可以与图25的三维阵列2500基本相同，然而，包括多个振荡器1800的每个二维阵列(例如，阵列2000a)可以在“x”方向和“y”方向中的一个或两个方向上偏离相邻的二维阵列(例如，阵列2000b)，这通过利用在“x”方向和“y”方向中的一个或两个方向上延伸的水平(例如，垂直)支承梁2702将特定的二维阵列2000a/2000b内的基部支承元件1802/1804彼此连接来实现。以这种方式，相邻的二维阵列2000a/2000b的基部支承元件1802/1804彼此偏离，同时为三维阵列2700提供增加的结构刚性。

图28示出了根据一些示例性实现的图27的三维阵列2700，其仅示出了支承结构。如图28所示，三维阵列2700包括经由垂直支承梁2702相互连接的基部支承元件1802/1804，垂直支承梁2702在与每个二维阵列2000a/2000b共面的一个或两个正交方向上在基部支承元件之间延伸。

图29示出了根据一些示例性实现的部分悬浮的双磁性元件磁-机械振荡器2900。如图29所示，振荡器2900包括第一基部支承元件2902、第二基部支承元件2904、连接到第一基部支承元件2902的第一锚梁2906、连接到第二基部支承元件2904的第二锚梁2908、连接到第一锚梁2906的第一磁性元件2910、和连接到第二锚梁2908的第二磁性元件2912。第一和第二磁性元件2910/2912可以具有相同的磁化方向，如单头箭头所示，并且可以另外具有彼此相同的定向。第一和第二磁性元件2910/2912可以通过小的间隙彼此分离，使得它们彼此充分地吸引以提供恢复力，该恢复力可以将第一和第二磁性元件2910/2912保持在基本上为零位移的位置而不管重力方向。这种情况可以称为“部分悬浮”。因此，第一磁性元件2910和第二磁性元件2912通过第一磁性元件2910和第二磁性元件2912之间的吸引力被悬浮。第一和第二锚梁2906/2908可以包括径向地约束第一和第二磁性元件2910/2912分别围绕第一和第二基部支承元件2902/2904上的锚定点的可能的运动的弦线或弹簧。如图29所示，第一和第二基部支承元件2902/2904可以是支承结构和壳体2914的一部分。

图30示出了根据一些示例性实现的图29的部分悬浮的双磁性元件磁-机械振荡器2900的三维阵列3000。如图30所示，多个振荡器2900a-2900d可以在3个正交方向“x”、“y”和“z”中的一个或多个方向上堆叠以形成二维或三维阵列3000。

图31示出了根据一些示例性实现的部分悬浮的单磁性元件磁-机械振荡器3100。如图31所示，部分悬浮的单磁性元件振荡器3100可以包括第一和第二基部支承元件3102/3104、第一和第二磁性元件3110/3112、第一锚梁3106、和支承结构和/或壳体3114。振荡器3100的每个上述部分可以与针对图29的部分悬浮的双磁性元件振荡器2900所述的基本相同，不同之处在于，第二磁性元件3112没有通过锚梁连接到第二基部支承元件3104。相反，第二磁性元件3112可以固定到第二基部支承元件3104。在一些实现中，振荡器的三维阵列可以通过在“x”、“y”和“z”方向中的一个或多个方向上堆叠多个振荡器3100来形成，如先前结合图30描述的。

在一些实现中，振荡器的旋磁比和磁矩密度可以通过使用非磁性梁、间隔件或弦线刚性地连接围绕共同的振荡轴线振荡的多个磁体来增加。这样的实现可以被称为扭转磁-机械链式振荡器。在这样的实现中，例如如图32-37所示的那些，在发射器中，激励电路可以生成第一交变磁场。第一交变磁场向磁体施加力或转矩，这引起它们绕着共同的振荡轴线振荡。该振荡生成第二交变磁场，这又可以在接收器中的第二组磁体上引起力或转矩。这种引起的力或转矩导致接收器中的第二组磁体振荡，从而生成第三交变磁场。该第三交变磁场可以由接收电路来收获，接收电路被配置为在第三交变磁场的影响下生成用于对负载充电或供电的交流电流。

图32示出了根据一些示例性实现的扭转磁-机械链式振荡器3200。如图32所示，振荡器3200可以包括分别连接到第一和第二扭转梁3206/3208的第一和第二基部支承元件3202/3204。多个磁性元件3210a/3210b/3210c/3210d可以通过非磁性间隔件3212a/3212b/3212c连接在第一和第二扭转梁3202/3204之间并且彼此连接。在一些实现中，磁性元件3210a-3210d可以均具有圆柱形截面，以使惯性矩最小化并且使填充因子最大化。扭转梁3206/3208可以为振荡器3200提供恢复力。间隔件3212a-3212c可以减小退磁场的影响，因为退磁场可能不允许具有与链具有相同长度的单个磁性柱体的径向磁化。此外，刚性地连接磁性元件3210a-3210d可以不改变阵列的总惯性矩，但是可以增加填充因子，并且从而增加磁矩的密度和旋磁比。这主要是由于只有两个扭转梁3206/3208用于链中任意数目的磁性元件这一事实。这也可以简化制造过程。在图32的实现中，磁性元件3210a-3210d中的每个可以具有相同的磁化方向，如箭头所示。

在一些实现中，每个链式振荡器内的磁性元件3210a-3210d可以以大于磁性元件的长度的距离彼此间隔开，并且相邻的链式振荡器可以彼此足够靠近，使得可以实现“嵌套”布置，类似于先前结合图20和22所描述的。例如，一个链式振荡器的磁性元件可以被布置为邻近相邻的链式振荡器的间隔件并且位于相邻的链式振荡器中的两个相邻的磁性元件的至少一部分之间。这用于在垂直于链式振荡器的轴线的方向上增加填充因子，但是振荡器的长度可以大于在其他实现中的长度，以便适应特定的链式振荡器的磁性元件之间的增加的间隔。在一些其他实现中，扭转梁3206/3208可以替换为螺旋弹簧。

图33示出了根据一些其他示例性实现的扭转磁-机械链式振荡器3300。如图33所示，振荡器3300可以包括如先前结合图32所述的每个元件，不同之处在于，第一和第二梁3206/3208替换为第一和第二弦线3306/3308，第一和第二弦线3306/3308穿过多个磁性元件3210a/3210b/3210c/3210d，并且磁性元件不再通过非磁性间隔件3212a/3212b/3212c彼此连接。第一和第二弦线3306/3308可以以彼此之间的预定距离3310锚定或连接到第一和第二基部支承元件3202/3204中的每个。因此，第一和第二弦线3306/3308可以为振荡器3300提供恢复力。弦线3306/3308中的张力可以被调节以修改或调谐链式振荡器的机械谐振频率。在一些实现中，弦线3306/3308可以包括弹性材料，例如弹簧钢、尼龙、碳等。然而，为了保持高Q因子，弦线的扭转不应当引起实质的摩擦，例如在与磁性元件3210a-3210d的接触点处。因此，磁性元件3210a-3210d可以刚性地结合到弦线对。在这样的实现中，磁性元件3210a-3120d可以具有彼此不同的磁化方向。例如，磁性元件3210a-3210d可以具有交替和相反的磁化方向(例如，振荡器内的反铁磁布置)。在这样的实现中，当特定的链式振荡器中的磁性元件的数目为偶数时，每个链式振荡器的净惯性矩(以及内部的所有转矩之和)可以基本为零。在其他实现中，替代一对弦线3306/3308，而是可以仅使用单个弦线来将多个磁性元件3210a-3210d悬置在第一和第二基部支承元件3202/3204之间。

图34示出了图32的扭转磁-机械链式振荡器3200的二维阵列3400。如图34所示，二维阵列3400可以包括第一基部支承元件3202、第二基部支承元件3204和多个扭转磁-机械链式振荡器3200，每个扭转磁-机械链式振荡器连接在第一和第二基部支承元件3202/3204之间。虽然每个振荡器3200内的磁性元件具有相同的磁化方向，但是相邻的振荡器3200可以具有相对的磁化方向，包括先前描述的铁磁性布置、反铁磁性布置和顺磁性布置中的任何一种。

图35示出了图32的扭转磁-机械链式振荡器3200的三维阵列3500。如图35所示，三维阵列3500可以包括第一基部支承元件3202、第二基部支承元件3204、以及多个二维阵列3400，多个二维阵列3400包括扭转磁-机械链式振荡器3200/3300，如图32/33所示。各个振荡器3200/3300中的每个连接在第一和第二基部支承元件3202/3204之间。尽管每个振荡器3200/3300内的磁性元件具有相同的磁化方向，但是相邻的振荡器3200/3300可以具有相对的磁化方向，包括先前描述的铁磁性布置、反铁磁布置和顺磁性布置中的任何一种。

图36示出了根据其他实现的扭转磁-机械链式振荡器3600。如图36所示，链式振荡器3600可以包括连接到磁化弦线3606的第一和第二基部支承元件3602/3604。在一些实现中，磁化弦线3606可以包括异质磁弹性弦线。在一些实现中，弦线3606可以通过挤出包含弹性和铁磁性成分的混合物的熔体来制造。如图36所示，弦线3606可以包括聚酰胺熔体3610，其包括多个铁磁性粒子3608。铁磁性粒子3608每个可以具有磁化方向，使得弦线3606展现出净径向磁化方向(例如，磁化方向在弦线3606的直径的方向上，如箭头所示)。在一些其他实现中，替代包括弹性和铁磁性成分的异质混合物，弦线3606可以包括使得弦线3606的至少部分(例如，多数)能够具有径向磁化方向的均匀的磁性材料。

图37示出了图35的扭转磁-机械链式振荡器3200的三维阵列3700。如图37所示，多个扭转磁-机械链式振荡器3600a、3600b、3600c可以形成扭转磁-机械链式振荡器3600a-3600c的二维阵列3520。多个二维阵列3520可以被叠置或制造彼此相邻或邻近以形成三维阵列3700。如先前关于其他实现所述，振荡器3600a-3600c中的每个可以具有全部相同的径向磁化方向(例如，铁磁性)、从振荡器到振荡器交替的径向磁化方向(例如，反铁磁)、或在阵列3700中随机地分布的径向磁化方向(例如，顺磁性)。

因此，关于用于链式振荡器实现的图32-37，在无线功率发射器或接收器设备中配置的至少一些实现可以如下：

1.一种无线地传输功率的装置，包括：

多个磁-机械振荡器，每个磁-机械振荡器包括：

布置在基底上的第一基部支承元件和第二基部支承元件；以及

链，包括被悬置在所述第一基部支承元件与所述第二基部支承元件之间的多个磁性元件。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述链包括将所述链的第一端连接到所述第一基部支承元件的第一梁和将所述链的第二端连接到所述第二基部支承元件的第二梁。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述链包括一个或多个弦线，所述一个或多个弦线穿过所述多个磁性元件中的每个磁性元件并且将所述链的第一端连接到所述第一基部支承元件并且将所述链的第二端连接到所述第二基部支承元件。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其中所述多个磁性元件中的每个磁性元件的磁化方向沿着所述链交替。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其中所述多个磁性元件中的每个磁性元件的磁化方向相同。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其中所述多个磁性元件中的每个磁性元件的定向相对于所述链中的相邻的磁性元件固定。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其中所述多个磁性元件中的每个磁性元件相对于所述链中的相邻的磁性元件绕着所述链的线性轴线自由旋转。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的装置，其中所述链包括弹性材料，并且所述多个磁性元件中的每个磁性元件包括嵌入在所述弹性材料中的多个磁性粒子。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的装置，其中所述激励电路还包括围绕所述多个振荡器中的至少部分振荡器的至少一个线圈，并且被配置为通过使电流流过所述至少一个线圈来生成所述第一磁场。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的装置，其中所述多个振荡器被布置为包括多个嵌套链的至少一个二维阵列，使得特定链上的磁性元件被布置在相邻的链上的相邻的磁性元件之间的空间中。

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述至少一个二维阵列包括被布置为三维阵列的多个二维阵列。

另外，关于用于链式振荡器实现的图32-37，根据至少一些实现的方法可以如下：

1.一种用于无线地传输功率的方法，所述方法包括：

经由多个磁-机械振荡器中的每个磁-机械振荡器中的被布置为链的多个磁性元件在第二时变磁场的影响下的移动来生成第一时变磁场。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述链包括将所述链的第一端连接到第一基部支承元件的第一梁和将所述链的第二端连接到第二基部支承元件的第二梁。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述链包括一个或多个弦线，所述一个或多个弦线穿过所述多个磁性元件中的每个磁性元件并且将所述链的第一端连接到所述第一基部支承元件并且将所述链的第二端连接到所述第二基部支承元件。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述多个磁性元件中的每个磁性元件的磁化方向沿着所述链交替。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述多个磁性元件中的每个磁性元件的磁化方向相同。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述多个磁性元件中的每个磁性元件的定向相对于所述链中的相邻的磁性元件固定。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述多个磁性元件中的每个磁性元件相对于所述链中的相邻的磁性元件绕着所述链的线性轴线自由旋转。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述链包括弹性材料，并且所述多个磁性元件中的每个磁性元件包括嵌入在所述弹性材料中的多个磁性粒子。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中生成所述第一磁场包括：使电流流过包括至少一个线圈的至少一个激励电路，所述至少一个线圈围绕所述多个振荡器中的至少部分振荡器。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中生成所述第二磁场还包括：在所述多个振荡器中的每个振荡器中，响应于由所述第一磁场向所述多个磁性元件施加的转矩来绕着所述链的轴线旋转所述多个磁性元件中的每个磁性元件。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，还包括响应于所述多个磁性元件的旋转来向所述多个磁性元件施加恢复力。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其中所述多个振荡器被布置为包括多个嵌套链的至少一个二维阵列，使得特定链上的磁性元件被布置在相邻的链上的相邻的磁性元件之间的空间中。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述至少一个二维阵列包括被布置为三维阵列的多个二维阵列。

14.一种包含有代码的非暂态计算机可读介质，所述代码在被执行时引起装置执行上述权利要求1-13中任一项所述的方法。

图38示意性地示出了根据一些示例性实现的功率发射器3802(例如，耦合到铝或铜背板3803的发射器基部垫)和功率接收器3804(例如，耦合到铝或铜背板3805的接收器垫)的示例配置3800。对于用于功率传输垫的平面小外形设计，可以使用本文中描述的功率发射器3802和/或功率接收器3804，其中使用至少一个线圈和包括多个磁-机械振荡器的至少一个盘。例如，功率发射器3802可以包括至少一个线圈3806和包括如本文中描述的多个磁-机械振荡器的至少一个盘3808，并且功率接收器3804可以包括至少一个线圈3810和至少一个盘3812，至少一个盘3812包括如本文中描述的多个磁性振荡器。某些这样的配置可以导致与使用扁平铁氧体磁芯(例如，类似于本文中描述的至少一个线圈)和导电背板来形成磁场的平面“螺线管”线圈类似的解决方案。在某些这样的配置中，系统生成基本上水平的磁矩，并且可以通过相对较强的耦合来表征，即使在不对准条件下。与“螺线管”配置相反，本文中描述的某些实现具有更高Q因子的潜力，并且不需要调谐电容器(例如，通过使用自谐振的磁芯)。本文中描述的某些实现中的损耗可以降低到涡流损耗，但是实际上没有磁滞损耗和铜损耗。

图39是根据一些示例性实现的无线地传输功率的方法的流程图3900。在一些实现中，流程图3900中的一个或多个框(例如，3902、3094)可以由无线功率发射器来执行，而一个或多个框(例如，3904、3906)可以由无线功率接收器来执行。虽然本文中参考特定顺序来描述流程图3900，但是在各种实现中，本文中的框可以以不同的顺序来执行或被省略，并且可以添加附加的框。

对于无线功率发射器，流程图3900可以从操作框3902开始，操作框3902包括通过使电流流过激励电路来生成第二时变磁场。在一些实现中，激励电路包括围绕多个磁-机械振荡器中的至少部分磁-机械振荡器的至少一个线圈。然后，流程图3900可以前进到操作框3904，操作框3904包括经由多个磁-机械振荡器中的每个磁-机械振荡器中的磁性元件在第二时变磁场的影响下在的移动来生成第一时变磁场，磁性元件布置在通过第一梁连接到基底上的第一基部支承元件的保持器上。对于无线功率发射器，第二磁场可以是通过使交流电通过激励电路而生成的磁场，而第一磁场可以是由多个振荡器中的每个振荡器中的磁性元件在发射器中的第一磁场的影响下的运动引起的磁场。

对于无线功率接收器，流程图2900可以从框3904开始，并且前进到框3906，框3906包括由功率提取电路在第二磁场的影响下生成用于对负载供电或充电的电流。在一些实现中，功率提取电路包括围绕多个振荡器中的至少部分振荡器的至少一个线圈。对于无线功率接收器，第二磁场可以是由无线功率发射器生成的磁场，而第一磁场可以是由多个振荡器中的每个振荡器中的磁性元件在接收器中的第一磁场的影响下的运动而引起的磁场。这样的实现可以对应于如先前结合图21-28所述的扭转铰链磁-机械振荡器。在保持器也通过第二梁连接到第二基部支承元件的情况下，一些实现可以对应于如先前结合图18-20和25-28所述的扭转双铰链式振荡器。

图40是根据一些其他示例性实现的无线地传输功率的方法的流程图4000。在一些实现中，流程图4000中的一个或多个框(例如，4002、4004)可以由无线功率发射器来执行，而一个或多个框(例如，4004、4006)可以由无线功率接收器来执行。尽管本文中参考特定顺序来描述流程图4000，但是在各种实现中，本文中的框可以以不同的顺序来执行或省略，并且可以添加附加的框。

对于无线功率发射器，流程图4000可以从操作框4002开始，操作框4002包括通过使电流流过激励电路来生成第二时变磁场。在一些实现中，激励电路包括围绕多个磁-机械振荡器中的至少部分磁-机械振荡器的至少一个线圈。然后，流程图4000可以前进到操作框4004，操作框4004包括经由多个磁-机械振荡器中的每个磁-机械振荡器中的第一磁性元件在第二时变磁场的影响下的移动来生成具有激励频率的第一时变磁场。多个磁-机械振荡器中的每个还包括第二元件。第一和第二磁性元件具有相同的磁化方向，并且被定位为使得第一和第二磁性元件之间的吸引力向至少第一磁性元件提供第一恢复力。对于无线功率发射器，第二磁场可以是通过使交流电通过激励电路而生成的磁场，而第一磁场可以是由多个振荡器中的每个振荡器中的磁性元件在发射器中的第二磁场的影响下的移动引起的磁场。

对于无线功率接收器，流程图4000可以从框4004开始，并且前进到框4006，框4006包括由功率提取电路在第二磁场的影响下生成用于对负载供电或充电的电流。在一些实现中，功率提取电路包括围绕多个振荡器中的至少部分振荡器的至少一个线圈。对于无线功率接收器，第二磁场可以是由无线功率发射器生成的磁场，而第一磁场可以是由多个振荡器中的每个振荡器中的磁性元件在接收器中的第二磁场的影响下的移动而引起的磁场。这样的实现可以对应于如先前结合图29-31所述的部分悬浮的磁-机械振荡器。

图41是根据一些其他示例性实现的无线地发射功率的方法的流程图4100。在一些实现中，流程图4100中的一个或多个框(例如，4102、4104)可以由无线功率发射器来执行，而一个或多个框(例如，41014、4106)可以由无线功率接收器来执行。虽然本文中参考特定顺序来描述流程图4100，但是在各种实现中，本文中的框可以以不同的顺序来执行或省略，并且可以添加附加的框。

对于无线功率发射器，流程图4100可以从操作框4102开始，操作框4102包括通过使电流流过激励电路来生成第二时变磁场。在一些实现中，激励电路包括围绕多个磁-机械振荡器中的至少部分磁-机械振荡器的至少一个线圈。然后，流程图4100可以前进到操作框4104，操作框4104包括经由多个磁-机械振荡器中的每个磁-机械振荡器中的被布置为链的多个磁性元件在第二时变磁场的影响下的移动来生成第一时变磁场。对于无线功率发射器，第二磁场可以是通过使交流电通过激励电路而生成的磁场，而第一磁场可以是由多个振荡器中的每个振荡器中的磁性元件在发射器中的第二磁场的影响下的运动引起的磁场。

对于无线功率接收器，流程图4100可以在框4104开始并且前进到框4106，框4106包括由功率提取电路在第二磁场的影响下生成用于对负载供电或充电的电流，功率提取电路包括围绕多个振荡器中的至少部分振荡器的至少一个线圈。对于无线功率接收器，第一磁场可以是由无线功率发射器生成的磁场，而第二磁场可以是由多个振荡器中的每个振荡器中的磁性元件在接收器中的第一磁场的影响下的运动而引起的磁场。这样的实现可以对应于如先前结合图32-37所述的磁-机械链式振荡器。

图42是根据一些示例性实现的用于制造多个磁-机械振荡器的方法的流程图4200。流程图4200可以表示用于制造如图18或19中任一个所示的振荡器、以及这样的振荡器的任何二维或三维阵列的方法。尽管本文中参考特定顺序来描述流程图4200，但是在各种实现中，本文中的框可以以不同的顺序来执行或被省略，并且可以添加附加的框。除非另有说明，否则包括术语“形成”或“沉积”的任何操作可以被理解为意图利用物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、电沉积或蚀刻中的任何一种沉积合适的材料，或者利用微结构化方法(诸如光刻和蚀刻)来蚀刻已经存在的材料，尽管也可以使用其他沉积和蚀刻方法。也可以针对二维阵列中的多个磁-机械振荡器中的每个磁-机械振荡器执行操作框4202-4210，例如，如图20和图22所示。在这样的实现中，可以执行操作框4202-4210中的每个使得能够产生如图20和22所示的“嵌套”布置。

流程图4200可以从包括提供基底的操作框4202来开始。在一些实现中，可以预先形成基底。在其他实现中，可以利用例如PVD、CVD或电沉积中的任何一种来主动生长基底，但是可以使用其他工艺。基底可以由任何合适的材料制成，包括但不限于硅、碳化硅、氮化硅、蓝宝石(Al₂O₃)或金刚石。然后，流程图4200可以前进到操作框4204。

操作框4204包括在基底上形成第一基部支承元件。取决于实现，第一基部支承元件可以由与基底相同的材料或不同的材料制成。然后，流程图4200可以前进到操作框4206。

在一些实现中，诸如当制造图18和19所示的振荡器时，第二基部支承元件可以形成在基底上。第二基部支承元件可以由与第一基部支承元件相同的材料形成。

操作框4206包括形成连接到第一基部支承元件的第一梁。取决于实现，第一梁可以由与基底和/或第一基部支承元件相同的材料或不同的材料制成。然后，流程图4200可以前进到操作框4208。

在一些实现中，诸如当制造图18和19所示的振荡器时，可以形成连接到第二支承元件的第二梁。取决于实现，第二梁可以由与基底和/或第二基部支承元件相同的材料或不同的材料制成。

操作框4208包括形成连接到第一梁的保持器。在一些实现中，保持器可以由与第一梁相同或不同的材料制成。在一些实现中，在形成第二基部支承元件和第二梁的情况下，保持器也可以连接到第二梁。然后，流程图4200可以前进到操作框4210。

操作框4210包括在保持器上沉积磁性元件。磁性元件可以包括具有高剩磁性并且优选地具有高矫顽力的铁磁膜或层，例如NdFeB、SmCo或其他磁性材料。它们可以使用溅射、脉冲激光沉积、电沉积或任何其他合适的沉积工艺来沉积。一旦根据上述框4202-4210制造了二维振荡器阵列，可以通过针对与先前制造的二维阵列基本上对准或者在一个或多个方向上偏离先前制造的二维阵列的另一二维阵列重复框4202-4210(或框4204-4210)来形成另一三维阵列，如先前结合图25-28所述。

图43是根据一些其他示例性实现的用于制造多个磁-机械振荡器的方法的流程图4300。流程图4300可以表示用于制造如图29和31所示的振荡器、以及这样的振荡器的任何二维或三维阵列的方法。虽然本文中参考特定顺序来描述流程图4300，但是在各种实现中，本文中的框可以以不同的顺序来执行或被省略，并且可以添加附加的框。除非另有说明，否则包括术语“形成”或“沉积”的任何操作都可以被理解为意图利用PVD、CVD、电沉积或蚀刻中的任何一种沉积合适的材料，或者利用微结构化方法(诸如光刻和蚀刻)来蚀刻已经存在的材料，尽管也可以使用其他沉积和蚀刻方法。可以针对二维阵列中的多个磁-机械振荡器中的每个磁-机械振荡器执行操作框4302-4310，例如，如图30所示。

流程图4300可以从操作框4302开始，操作框4302包括提供基底，如先前结合图42所述。然后，流程图4300可以前进到操作框4304。

操作框4304包括在基底上形成第一和第二基部支承元件。取决于实现，第一和第二基部支承元件可以由与基底相同的材料或不同的材料制成。然后，流程图4300可以前进到操作框4306。

操作框4306包括形成连接到第一基部支承元件的第一梁。取决于实现，第一梁可以由与基底和/或第一基部支承元件相同的材料或不同的材料制成。然后，流程图4300可以前进到操作框4308。

在一些实现中，诸如当制造图29和30所示的振荡器时，可以形成连接到第二支承元件的第二梁。取决于实现，第二梁可以由与基底相同的材料制成，由与第一基部支承元件相同的材料制成，或者由不同的材料制成。

操作框4308包括形成连接到第一梁并且具有磁化方向的第一磁性元件。在一些实现中，磁化方向可以在平行于穿过第一梁和第一磁性元件的轴线的方向上。第一磁性元件可以包括具有高剩磁性并且优选地具有高矫顽力的铁磁元件，例如NdFeB、SmCo或其他磁性材料。它们可以使用溅射、脉冲激光沉积、电沉积或任何其他合适的沉积工艺来沉积。然后，流程图4300可以前进到操作框4310。

操作框4310包括形成具有磁化方向的第二磁性元件，使得第一和第二磁性元件之间的吸引力至少向第一磁性元件提供第一恢复力。第二磁性元件可以与第一磁性元件类似地形成，并且可以具有相同的磁化方向，使得第一和第二磁性元件的相对极在第一和第二磁体的一侧彼此相邻。在振荡器类似于图29所示的振荡器的情况下，第一和第二磁性元件之间的吸引力将向第一和第二磁体提供第一恢复力。在振荡器类似于图31所示的振荡器的情况下，第一和第二磁性元件之间的吸引力将向第一磁性元件提供第一恢复力，因为第二磁性元件被固定并且锚定到第二基部支承元件。如前所述，可以针对多个振荡器中的每个重复上述操作框4302-4310以形成振荡器的二维阵列。此外，一旦根据上述框4302-4310的重复制造了二维振荡器阵列，则可以通过重复框4302-4310(或框4304-4310)以制造与先前制造的二维阵列基本上对准或者在一个或多个方向上偏离先前制造的二维阵列的另一二维阵列来形成三维阵列，如先前结合图25-28或30所述。

图44是根据一些其他示例性实现的用于制造多个磁-机械振荡器的方法的流程图4400。流程图4400可以表示用于制造如图32、33和36所示的振荡器、以及如图34、35和37所示的这样的振荡器的任何二维或三维阵列的方法。虽然在本文中参考特定顺序来描述流程图4400，但是在各种实现中，本文中的框可以以不同的顺序来执行或被省略，并且可以添加附加的框。除非另有说明，否则包括术语“生成”或“沉积”的任何操作都可以被理解为意图利用PVD、CVD、电沉积或蚀刻中的任何一种沉积合适的材料，或者利用微结构化方法(诸如光刻和蚀刻)来蚀刻已经存在的材料，尽管也可以使用其他沉积和蚀刻方法。可以针对二维阵列中的多个磁-机械振荡器中的每个执行操作框4402-4404，例如，如图34所示。

流程图4400可以从操作框4402开始，操作框4402包括在基底上形成第一和第二基部支承元件。取决于实现，第一和第二基部支承元件可以由与基底相同的材料或不同的材料制成。然后，流程图4400可以前进到操作框4404。

操作框4404包括形成悬置在第一和第二基部支承元件之间的链，链包括多个磁性元件。在一些实现中，诸如图32所示的那些，链可以由分别连接到第一和第二基部支承元件3202/3204的第一和第二梁3206/3208形成。多个磁性元件3210a-3210d可以通过多个刚性非金属间隔件相互连接。多个连接的磁性元件3210a-3210d可以被制造并且悬置在第一和第二梁3206/3208之间，以形成链。

在一些其他实现中，如先前结合图33所述，替代利用第一和第二梁，可以形成穿过多个磁性元件并且被锚定到多个磁性元件的弦线。如前所述，两个或更多个弦线，每个弦线具有以彼此的预定距离锚定到第一基部支承元件的第一端部，并且具有以彼此的预定距离锚定到第二基部支承元件的第二端部。两个弦线都穿过多个磁性元件并且锚定到多个磁性元件，使得弦线中的扭转为多个磁性元件提供恢复力。

在其他实现中，诸如图36所示的实现中，弦线可以被形成为异质磁弹性弦线。在一些实现中，弦线3606可以通过挤出包含弹性成分(例如，聚酰胺)和铁磁性成分(例如，铁磁性粒子)的混合物的熔体来制造。铁磁粒子可以均具有磁化方向，使得弦线链展现出径向磁化方向。可以通过使熔体经受磁场以在挤出期间正确地对准铁磁粒子来实现这样的径向磁化方向。在其他实现中，替代包括弹性和铁磁成分的异质混合物，弦线可以包括导致弦线的至少部分(例如，多数)具有径向磁化方向的同质磁性材料。

在某些实现中，无线地传输的功率用于对电子设备进行无线充电(例如，对移动电子设备进行无线充电)。在某些实现中，无线地传输的功率用于对被配置为对电气设备(例如，电动车辆)供电的能量存储设备(例如，电池)进行无线充电。

上述方法的各种操作可以通过能够执行这些操作的任何合适的装置来执行，诸如各种硬件和/或软件部件、电路和/或模块。通常，附图中所示的任何操作可以由能够执行这些操作的相应的功能装置来执行。例如，功率发射器或接收器可以包括用于通过向用于生成第二时变磁场的部件施加具有激励频率的第一时变磁场来生成具有激励频率的第二时变磁场的部件。用于生成第二时变磁场的部件可以包括多个磁-机械振荡器，其中多个磁-机械振荡器中的每个磁-机械振荡器具有基本上等于激励频率的机械谐振频率，并且被配置为经由振荡器在第一磁场的影响下的移动来生成第二磁场。

信息和信号可以使用各种不同工艺和技术中的任何一种来表示。例如，可以在上述描述中被引用的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和芯片可以用电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子、或其任何组合来表示。

结合本文中公开的实现描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经在其功能方面一般性地描述了各种说明性部件、块、模块、电路和步骤。这种功能被实现为硬件还是软件取决于特定应用和施加在整个系统上的设计约束。所描述的功能可以针对每个特定应用以不同的方式来实现，但是这种实现决定不应当被解释为导致偏离本发明的实现的范围。

结合本文中公开的实现描述的各种说明性的块、模块和电路可以使用被设计用于执行本文中描述的功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件部件、或其任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但是在替代方案中，处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以被实现为计算设备的组合，例如DSP和微处理器的组合、多个微处理器、结合DSP内核的一个或多个微处理器、或任何其他这样的配置。

结合本文中公开的实现描述的方法或算法和功能的步骤可以直接以硬件、以由处理器执行的软件模块、或者以两者的组合来实施。如果以软件实现，则功能可以作为一个或多个指令或代码存储在有形的非暂态计算机可读介质上或通过其来传送。软件模块可以驻留在随机存取存储器(RAM)、闪存、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、可移除盘、CD ROM、或本领域已知的任何其他形式的存储介质上。存储介质耦合到处理器，使得处理器可以从存储介质读取信息并且向存储介质中写入信息。在替代方案中，存储介质可以与处理器成一体。如本文中所使用的磁盘和光盘包括压缩盘(CD)、激光盘、光盘、数字通用光盘(DVD)、软盘和蓝光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘利用激光光学地再现数据。上述的组合也应当被包括在计算机可读介质的范围内。处理器和存储介质可以驻留在ASIC中。

为了概括本发明的目的，本文中已经描述了本发明的某些方面、优点和新颖特征。应当理解，根据本发明的任何具体实现，不一定可以实现所有这些优点。因此，本发明可以以能够实现或优化本文中教导的一个优点或一组优点的方式来实施或执行，而不一定实现可以在本文中教导或建议的其他优点。

上述实现的各种修改将是显而易见的，并且在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本文中定义的通用原理可以应用于其他实现。因此，本发明不旨在限于本文中所示的实现，而是符合与本文中公开的原理和新颖特征一致的最宽范围。

Claims (30)

1.一种用于无线地传输功率的装置，包括：

多个磁-机械振荡器，每个振荡器包括：

布置在基底上的第一基部支承元件；

连接到所述第一基部支承元件的第一梁；

连接到所述第一梁的保持器；以及

磁性元件，布置在所述保持器上并且被配置为响应于所述磁性元件在第二时变磁场的影响下的移动来生成第一时变磁场。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个振荡器中的每个振荡器包括：

布置在所述基底上的第二基部支承元件；以及

将所述保持器连接到所述第二基部支承元件的第二梁。

3.根据权利要求1所述的装置，还包括激励电路，所述激励电路被配置为通过使电流流过围绕所述多个振荡器中的至少部分振荡器的至少一个线圈来生成所述第二时变磁场。

4.根据权利要求1所述的装置，还包括功率提取电路，所述功率提取电路被配置为在所述第一时变磁场的影响下来提供用于对负载供电或充电的电流。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一梁被配置为响应于所述磁性元件的旋转来向所述磁性元件提供恢复力。

6.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个振荡器被布置为包括多个振荡器嵌套行的至少一个二维阵列，使得特定嵌套行中的振荡器被布置在相邻行中的相邻振荡器之间的空间中。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个振荡器被布置为多个二维阵列，所述多个二维阵列被布置为三维阵列。

8.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个磁-机械振荡器中的每个振荡器被配置为以所述第二时变磁场的频率谐振。

9.一种无线地传输功率的方法，所述方法包括：

经由多个磁-机械振荡器中的每个磁-机械振荡器中的磁性元件在第二时变磁场的影响下的移动来生成第一时变磁场，所述磁性元件布置在保持器上，所述保持器通过第一梁连接到基底上的第一基部支承元件。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述保持器通过第二梁连接到所述基底上的第二基部支承元件。

11.根据权利要求9所述的方法，还包括通过使电流流过激励电路来生成所述第二磁场，所述激励电路包括围绕所述多个振荡器中的至少部分振荡器的至少一个线圈。

12.根据权利要求9所述的方法，还包括由功率提取电路在所述第一磁场的影响下来生成用于对负载供电或充电的电流。

13.根据权利要求9所述的方法，还包括响应于所述磁性元件的旋转来向所述磁性元件施加恢复力。

14.根据权利要求9所述的方法，其中所述多个振荡器被布置为包括多个振荡器嵌套行的至少一个二维阵列，使得特定嵌套行中的振荡器被布置在相邻行中的相邻振荡器之间的空间中。

15.根据权利要求9所述的方法，其中所述多个振荡器被布置为多个二维阵列，所述多个二维阵列被布置为三维阵列。

16.一种用于无线地传输功率的装置，包括：

多个磁-机械振荡器，每个振荡器包括：

均布置在基底上的第一基部支承元件和第二基部支承元件；

连接到所述第一基部支承元件的第一梁；

连接到所述第一梁的第一磁性元件；以及

第二磁性元件，所述第一磁性元件和所述第二磁性元件具有相同的磁化方向并且被定位为使得所述第一磁性元件与所述第二磁性元件之间的吸引力向至少所述第一磁性元件提供第一恢复力，并且至少所述第一磁性元件被配置为在第二时变磁场的影响下生成第一时变磁场。

17.根据权利要求16所述的装置，其中至少所述第一磁性元件通过所述第一磁性元件与所述第二磁性元件之间的所述吸引力而悬浮。

18.根据权利要求16所述的装置，其中所述多个振荡器中的每个振荡器包括第二梁，所述第二梁将所述第二磁性元件连接到所述第二基部支承元件。

19.根据权利要求16所述的装置，还包括激励电路，所述激励电路包括围绕所述多个振荡器中的至少部分振荡器的至少一个线圈，所述激励电路被配置为通过使电流流过所述至少一个线圈来生成所述第二磁场。

20.根据权利要求16所述的装置，还包括功率提取电路，所述功率提取电路被配置为在所述第一磁场的影响下来提供用于对负载供电或充电的电流。

21.根据权利要求16所述的装置，其中所述第一梁被配置为在所述第一磁性元件的振荡期间向所述第一磁性元件提供第二恢复力。

22.根据权利要求16所述的装置，其中所述多个振荡器被布置为二维阵列或三维阵列中的至少一项，所述二维阵列包括多个振荡器行。

23.根据权利要求16所述的装置，其中所述多个磁-机械振荡器中的每个振荡器被配置为以所述第二时变磁场的频率谐振。

24.一种用于无线地传输功率的方法，所述方法包括：

经由多个磁-机械振荡器中的每个磁-机械振荡器中的第一磁性元件在第二时变磁场的影响下的移动来生成第一时变磁场，所述多个磁-机械振荡器中的每个磁-机械振荡器还包括第二磁性元件，所述第一磁性元件和所述第二磁性元件具有相同的磁化方向并且被定位为使得所述第一磁性元件与所述第二磁性元件之间的吸引力向至少所述第一磁性元件提供第一恢复力。

25.根据权利要求24所述的方法，其中至少所述第一磁性元件通过所述第一磁体与所述第二磁体之间的所述吸引力而悬浮。

26.根据权利要求24所述的方法，其中所述多个振荡器中的每个振荡器包括第二梁，所述第二梁将所述第二磁性元件连接到所述第二基部支承元件。

27.根据权利要求24所述的方法，还包括通过使电流流过至少一个激励电路来生成所述第二磁场，所述至少一个激励电路包括围绕所述多个振荡器中的至少部分振荡器的至少一个线圈。

28.根据权利要求24所述的方法，还包括由功率提取电路在所述第二磁场的影响下来生成用于对负载供电或充电的电流。

29.根据权利要求24所述的方法，还包括在所述第一磁性元件的振荡期间向所述第一磁性元件提供第二恢复力。

30.根据权利要求24所述的方法，其中所述多个振荡器被布置为二维阵列或三维阵列中的至少一项，所述二维阵列包括多个振荡器行。