CN107852027A - 无线电/磁场电力传输系统、发射机和接收机 - Google Patents
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Abstract
一种混合谐振器(200)，包括电容电极(202)和电连接到所述电容电极(202)的感应线圈(204)。电容电极(202)和感应线圈(204)被构造为：响应于产生的场，从所述产生的场提取电力；以及响应于所提取的电力，产生场。
Description
技术领域
本主题申请通常涉及无线电力传输，更具体地说，涉及无线电场或磁场电力传输系统及其发射机和接收机，以及无线传输电力的方法。
背景技术
已知各种无线电力传输系统。典型的无线电力传输系统包括电连接到无线电力发射机的电源以及电连接到负载的无线电力接收机。在磁感应系统中，发射机具有感应线圈，用于将电能从电源传送到接收机的感应线圈。由于发射机和接收机的感应线圈之间的磁场耦合，发生电力传输。这些磁感应系统的范围是有限的，并且发射机和接收机的感应线圈必须处于最佳对准以用于电力传输。由于发射机和接收机的感应线圈之间的磁场耦合，还存在传输电力的谐振磁系统。然而，在谐振磁系统中，使用至少一个电容器使感应线圈谐振。谐振磁系统中的电力传输范围比磁感应系统的电力传输范围增加，并且纠正了对准问题。
在电感应系统中，发射机和接收机具有电容电极。由于发射机和接收机的电容电极之间的电场耦合，发生电力传输。类似地，对于谐振磁系统，存在谐振电系统，其中，使用至少一个电感器使发射机和接收机的电容电极谐振。与电感应系统相比，谐振电系统的电力传输范围增加，纠正了对准问题。
虽然已知无线电力传输技术，但是需要改进。因此，本发明的目的是提供一种新颖的无线电场或磁场电力传输系统及其发射机和接收机，以及无线发射电力的方法。
发明内容
因此，一方面，提供一种混合谐振器，包括：电容电极；以及电连接到所述电容电极的感应线圈，其中，所述电容电极和所述感应线圈被构造为：响应于产生的场，从所述产生的场提取电力；以及响应于所提取的电力，产生场。
在一个实施例中，所述感应线圈是空心电感器。
在一个实施例中，所述电容电极形成电容器。
在一个实施例中，所述电容电极是两个横向隔开的电极，每个电极连接到所述感应线圈的任一端。
在一个实施例中，所产生的场是磁场。
在一个实施例中，所产生的场是电场。
在一个实施例中，由所述混合谐振器产生的场是谐振磁场。
在一个实施例中，由所述混合谐振器产生的场是谐振电场。
根据另一方面，提供一种无线电力系统，包括：用于产生场的场发生器；混合谐振器，包括：电容电极；以及电连接到所述电容电极的感应线圈，其中，所述电容电极和所述感应线圈被构造为：响应于所产生的场，从产生的场提取电力；以及响应于所提取的电力，产生场；以及用于从由所述混合谐振器产生的场提取电力的场提取器。
根据另一方面，提供一种发射机，包括：用于产生场的场发生器；以及混合谐振器，包括：电容电极；以及电连接到所述电容电极的感应线圈，其中，所述电容电极和所述感应线圈被构造为：响应于产生的场，从所述产生的场提取电力；以及响应于所提取的电力，产生场。
根据另一方面，提供一种接收机，包括：混合谐振器，包括电容电极；以及电连接到所述电容电极的感应线圈，其中，所述电容电极和所述感应线圈被构造为：响应于产生的场，从所述产生的场提取电力；以及响应于所提取的电力，产生场；用于从由所述混合谐振器产生的场提取电力的场提取器。
根据另一方面，提供一种谐振器，被构造成经由电场和磁场耦合，提取和传输电力。
附图说明
现在将参考附图，更全面地描述实施例，其中：
图1是无线电力传输系统的框图；
图2是无线磁场电力传输系统的示意性布局；
图3是无线谐振磁场电力传输系统的示意性布局；
图4是无线电场电力传输系统的示意性布局；
图5是无线谐振电场电力传输系统的示意性布局；
图6是无线电力传输系统的示意性布局；
图7是图6的系统的混合无线谐振器的示意性布局；
图8是示出图6的系统的无线电场电力传输系统阻抗要求的史密斯圆图；
图9是另一无线电力传输系统的示意性布局；
图10是示出图9的系统的无线磁场电力传输系统阻抗要求的史密斯圆图；
图11是另一无线电力传输系统的示意性布局；
图12是另一无线电力传输系统的示意性布局；
图13是另一无线电力传输系统的示意性布局；
图14是示出图13的系统的无线电场和磁场电力传输系统阻抗要求的史密斯圆图；
图15是另一构造中的图13的电力传输系统的示意性布局；
图16是示出图15的系统的无线电磁场电力传输系统阻抗要求的史密斯圆图；
图17是图15的系统的无线磁场电力传输系统功率效率对频率的曲线图；
图18是另一构造中的图13的电力传输系统的示意性布局；
图19是示出图18的系统的无线电场和磁场电力传输系统阻抗要求的史密斯圆图；
图20是图18的系统的无线电场电力传输系统功率效率对频率的曲线图；
图21是混合无线谐振器的另一实施例的示意性布局；以及
图22是混合无线谐振器的另一实施例的示意性布局。
具体实施方式
现在转到图1，示出无线电力传输系统，并且通常由附图标记40标识。无线电力传输系统40包括包含电连接到发射元件46的电源44的发射机42和包含电连接到负载54的接收元件52的接收机50。电力从电源44传输到发射元件46。然后，经由谐振或非谐振的电场或磁场耦合，将电力从发射元件46传输到接收元件52。然后，将电力从接收元件52传输到负载54。
在一个示例中，无线电力传输系统可以采用如图2所示的非谐振磁场无线电力传输系统的形式，并且通常由附图标记60标识。非谐振磁场无线电力传输系统60包括：包含电连接到发射感应线圈66的电源64的发射机62和包含电连接到负载72的接收感应线圈70的接收机68。在该实施例中，电源64是RF电源。在操作期间，将电力从电源64传输到发射机62的发射感应线圈66。具体地，来自电源64的电流使发射感应线圈66产生磁场。当接收感应线圈70位于该磁场内时，在接收感应线圈70中感应出电流，由此从发射机62提取电力。然后，将提取的电力从接收感应线圈70传输到负载72。由于电力传输是非谐振的，所以发射机62和接收机68之间的有效电力传输要求发射和接收感应线圈66和70靠近并且紧密对准。
在另一示例中，无线电力传输系统采用如图3所示的谐振磁场无线电力传输系统的形式，并且通常由附图标记74标识。谐振磁场无线电力传输系统74包括：包含电连接到发射谐振器80的电源78的发射机76。发射谐振器80包括发射感应线圈82和一对发射高品质因数(Q)电容器84，每个电容器电连接到电源78和发射感应线圈82的一端。系统74进一步包括接收机86，接收机86包含电连接负载90的接收谐振器88。接收谐振器88包括接收感应线圈92和一对接收高Q电容器94，每个电容器电连接到负载90和接收感应线圈92的一端。在操作期间，经由发射电容器84，将电力从电源78传输到发射谐振器80的发射感应线圈82，使得发射谐振器80产生谐振磁场。当接收机86位于磁场内时，接收谐振器88经由谐振磁场耦合，从发射机76提取电力。然后，将提取的电力经由高Q电容器94，从接收谐振器88传输到负载90。由于电力传输是谐振的，所以发射和接收线圈82和92不需要像图2的非谐振系统60那样靠近或良好对准。
尽管在图3中，电容器84和94被示为分别串联到电源78和负载90，但本领域的技术人员将认识到，电容器84和94可以分别并联地连接到电源78和负载90。
在另一示例中，无线电力传输系统采用如图4所示的非谐振电场无线电力传输系统的形式，并且通常由附图标记96标识。非谐振电场无线电力传输系统96包括：发射机98，发射机98包含电连接到一对横向隔开的细长的发射电容电极102的电源100；和接收机104，接收机104包含电连接到负载108的一对横向隔开的细长的接收电容电极106。在操作期间，来自电源100的电力信号在发射电容电极102之间产生电压差，使得发射电容电极102产生电场。当接收电容电极106位于电场内时，在接收电容电极106之间感应出电压，由此从发射机98提取电力。然后，将提取的电力从接收电容电极106传输到负载108。由于电力传输是非谐振的，所以发射机98和接收机104之间的有效电力传输要求发射和接收电容电极102和106靠近并且紧密对准。
在本实施例中，每个发射和接收电容电极102和106包括由导电材料形成的细长元件。导电元件是大致矩形平板状的形式。虽然发射电容电极102和接收电容电极106被描述为横向隔开的细长的电极，但本领域的技术人员将认识到其他结构也是可能的，包括但不限于同心、共面、圆形、椭圆形、圆盘等电极。在Nyberg等于2015年9月4日提交的美国专利申请号No.14/846,152中描述了其他合适的电极结构。
在另一示例中，无线电力传输系统40采用如图5所示的谐振电场无线电力传输系统的形式并且通常由附图标记108表示，如Polu等于2012年9月7日提交的美国专利申请号No.13/607,474中所描述的。谐振电场无线电力传输系统108包括发射机110，发射机110包含电连接到发射谐振器114的电源112。发射谐振器114包括一对横向隔开的细长的发射电容电极116，其每个经由发射高Q电感器118，电连接到电源112。系统108进一步包括接收机120，接收机120包含电连接到负载124的接收谐振器122。接收谐振器122被调谐到发射谐振器114的谐振频率。接收谐振器122包括一对横向隔开的细长的接收电容电极126，其每个经由高Q电感器128，电连接到负载124。在该实施例中，电感器118和128是铁氧体磁芯电感器。然而，本领域的技术人员将认识到其他磁芯也是可能的。
在操作过程中，经由发射高Q电感器116，将电力从电源112传输到发射电容电极118。具体地，经由发射高Q电感器118，被发送到发射电容电极116的来自电源112的电力信号激励发射谐振器114，使发射谐振器114产生谐振电场。当接收机120位于谐振电场内时，接收谐振器122经由谐振电场耦合，从发射机110提取电力。然后，将提取的电力从接收谐振器122传输到负载124。当电力传输是高谐振时，发射和接收电容电极116和126不需要像图4的非谐振系统96的情形一样靠近或良好对准。
在本实施例中，每个发射和接收电容电极116和126包括由导电材料形成的细长元件。导电元件是大致矩形平板状的形式。
尽管发射电容电极102和接收电容电极106被描述为横向隔开的细长的电极，但本领域的技术人员将认识到其他结构也是可能的，包括但不限于同心、共面、圆形、椭圆形、圆盘等电极。在美国专利申请No.14/846,152中描述了其他合适的电极结构。
尽管在图5中，电感118和128被示为分别串联连接到电源112和负载124，但本领域的技术人员将认识到电感118和128可以分别并联连接到电源112和负载124。
将认识到，磁非谐振和谐振电力传输系统60和74的组件分别不与电非谐振和谐振电力传输系统96和10的组件兼容。系统60和74分别经由非谐振和谐振磁场耦合来传输电力，而系统96和108分别经由非谐振和谐振电场耦合来传输电力，使得这些系统互操作性不可能。
示例性无线电力传输系统在图6中示出，并且通常由附图标记210标识。系统210包括包含电连接到发射谐振器216的电源214的发射机212。发射谐振器216包括一对横向隔开的细长的发射电容电极218，其每个经由发射高Q电感器220电连接到电源214。系统210进一步包括包含电连接到负载226的接收感应线圈224的接收机222。系统210进一步包括包含两个电容电极202和感应线圈204的混合谐振器200。每个电容电极202电连接到感应线圈204的一端。电容电极202形成电容器。混合谐振器200被调谐到发射谐振器216和接收感应线圈224的谐振频率。
在本实施例中，每个电容电极202和发射电容电极218包括由导电材料形成的细长元件。导电元件是大致矩形平板状的形式。此外，在本实施例中，感应线圈204和接收感应线圈224是空芯电感器。在本实施例中，电感器220是铁氧体磁芯电感器。然而，本领域的技术人员将认识到其他磁芯也是可能的。本领域的技术人员还将认识到混合谐振器200可以与发射机212和/或接收机222一体化或分开。
在操作过程中，经由发射电感器218，将电力从电源214传输到发射电容电极220。来自电源214的电力信号激励发射谐振器216，使得发射谐振器216产生谐振电场。当混合谐振器200位于电场内时，混合谐振器的电容电极202经由谐振电场耦合，从发射机212提取电力。所提取的电力激励混合谐振器200，使得电容电极202和感应线圈204产生谐振。感应线圈204继而产生谐振磁场。当接收机222位于混合谐振器200的产生的谐振磁场内时，在接收感应线圈224中感应出电流，由此从混合谐振器200提取电力。然后将提取的电力从接收感应线圈224传输到负载226。
现在转到图7，单独地示出图6的混合谐振器200。如前所述，混合谐振器200包括两个电容电极202和感应线圈204。每个电容电极202电连接到感应线圈204的一端。
在使用时，当混合谐振器200从发射机提取电力时，电容电极202和感应线圈204谐振，从而使电容电极202与感应线圈204产生谐振电场，以与充当电容器的电容电极202产生谐振磁场。当包含电容电极的接收机位于谐振电场内时，经由谐振电场耦合，从混合谐振器200提取电力。当包含感应线圈的接收机位于谐振磁场内时，经由谐振磁场耦合，从混合谐振器200提取电力。电容电极202和感应线圈204被调谐到各自接收机的谐振场。
混合谐振器200用在系统中，以便于在经由磁场和谐振磁场耦合操作的发射机/接收机和经由电场和谐振电场耦合操作的接收机/发射机之间的电力传输，或反之亦然。
因此，混合谐振器200可被用来有助于在发射机和接收机之间的电力传输的各种系统中的电力传输。发射机可以包括：经由非谐振磁场耦合传输电力的发射机62、经由谐振磁场耦合传输电力的发射机76、经由非谐振电场耦合传输电力的发射机98或经由谐振电场耦合传输电力的发射机110。接收机可以包括：经由非谐振磁场耦合提取电力的接收机68、经由谐振磁场耦合提取电力的接收机86、经由非谐振电场耦合提取电力的接收机104或经由谐振电场耦合提取电力的接收机120。
此外，本领域的技术人员将认识到经由谐振磁场耦合传输电力的发射机/接收机可以包括一个或多个高Q电容器，经由谐振电场耦合传输电力的发射机/接收机可以包括一个或多个电感器。此外，高Q值电容器和电感器可以是可变的或非可变的。
执行使用CST微波工作室(CST Microwave Studio)软件的电磁场模拟，以确定无线电力传输系统210在特定工作频率下的阻抗要求。图8示出在大约19MHz的工作频率下的确定系统210阻抗要求的电磁场模拟结果。
如图8的史密斯圆图所示，从15到25MHz的频率扫描在标记为1和2的点处的电场中，在发射机212和接收机222之间产生匹配阻抗。来自图8的史密斯圆图的较低阻抗要求处于点1，约为271欧姆。构造系统210，使得实现该阻抗。
在图9中示出包括混合谐振器200的另一示例性无线电力传输系统，并且通常由附图标记230标识。系统230包括发射机232，发射机232包含电连接到发射谐振器236的电源234。发射谐振器236包括发射感应线圈238和一对发射高Q电容器240，每个电容器电连接到电源234和发射感应线圈238的一端。该系统进一步包括接收机242，接收机242包含电连接到负载246的接收感应线圈244。系统230进一步包括先前所述的混合谐振器200。混合谐振器200被调谐到发射谐振器236和接收感应线圈238的谐振频率。在本实施例中，发射和接收感应线圈238和244是空芯电感器。本领域的技术人员将认识到，混合谐振器200可以与发射机232或接收机242一体化或分开。
在操作过程中，经由发射电容器240将电力从电源234传输到发射谐振器236的发射感应线圈238，使得发射谐振器236产生谐振磁场。当混合谐振器200置于该场中时，混合谐振器204的感应线圈200经由谐振磁场耦合从发射机232提取电力。所提取的电力激励混合谐振器200，使电容电极202和感应线圈204产生谐振。感应线圈204继而产生谐振磁场。当接收机242被放置在混合谐振器200的产生谐振磁场中时，在接收感应线圈244中感应出电流，由此从混合谐振器200提取电力。然后将提取的电力从接收感应线圈244传输到负载246。
执行使用CST微波工作室软件进行电磁场模拟，以确定无线电力传输系统230在特定工作频率下的阻抗要求。图10示出在大约19MHz的工作频率下确定系统230的阻抗要求的电磁场模拟结果。
如图10的史密斯圆图所示，从15到25MHz的频率扫描在标记1和2的点处的磁场中，在发射机232和接收机242之间产生匹配阻抗。来自图10的史密斯圆图的较低阻抗要求在点2处并且约为90欧姆。构造系统230，使得实现该阻抗。
在图11中示出包括混合谐振腔200的另一示例性无线电力传输系统并且通常由附图标记250标识。该系统包括包含一对横向隔开的细长的发射电容电极254的发射机252，每个电极电容电连接到电源256。该系统进一步包括接收机258，接收机258包含电连接到负载262的接收感应线圈260。系统250进一步包括先前所述的混合谐振器200。混合谐振器200被调谐到接收感应线圈260的谐振频率。在本实施例中，每个发射电容电极254包括由导电材料形成的细长元件。导电元件是大致矩形平板状的形式。此外，在本实施例中，接收感应线圈260是空芯电感器。本领域的技术人员将认识到，混合谐振器200可以与发射机252或接收机258一体化或分开。
在操作过程中，来自电源256的电力信号导致发射电容电极254之间的电压差，使得发射电容电极254产生电场。当混合谐振器200的电容电极202位于所产生的电场内时，在混合谐振器200的电容电极202之间感应出电压，由此从发射机252提取电力。所提取的电力激励混合谐振器200，使得电容电极202和感应线圈204谐振。感应线圈204继而产生谐振磁场。当接收机258位于混合谐振器200的所产生的谐振磁场内时，在接收感应线圈260中感应出电流，由此从混合谐振器200提取电力。然后将提取的电力从接收感应线圈260传输到负载262。
在图12中示出包括混合谐振腔200的另一示例性无线电力传输系统并且通常由附图标记270标识。该系统包括包含在发射感应线圈274的任一端，电连接至电源276的发射感应线圈274的发射机272。系统270进一步包括接收机278，接收机278包含电连接到负载282的接收感应线圈280。系统270进一步包括先前所述的混合谐振器200。混合谐振器200被调谐到接收感应线圈280的谐振频率。此外，在本实施例中，发射和接收感应线圈274和280是空芯电感器。本领域的技术人员将认识到，混合谐振器200可以与发射机272或接收机278一体化或分开。
在操作期间，来自电源276的电流使发射感应线圈274产生磁场。当混合谐振器200的感应线圈204位于所产生的磁场内时，在感应线圈204中感应出电流，由此从发射机272提取电力。所提取的电力激励混合谐振器200，使得电容电极202和感应线圈204谐振。感应线圈204继而产生谐振磁场。当接收机278位于混合谐振器200所产生的谐振磁场内时，在接收感应线圈280中感应出电流，由此从混合谐振器200提取电力。然后将提取的电力从接收感应线圈280传输到负载282。
在图13中示出包括两个混合谐振器的另一示例性无线电力传输系统并且通常由附图标记300标识。系统300包括发射机302、第一混合谐振器306、第二混合谐振器316和接收机322。发射机302包括在发射感应线圈304的任一端电连接到电源305的发射感应线圈304。第一混合谐振器306包括与第一感应线圈310的任一端电连接的第一电容电极308。第二混合谐振器316包括电连接到第二感应线圈的任一端的第二电容电极318。接收机322包括在接收感应线圈324的一端电连接到负载326的接收感应线圈324。在本实施例中，每个电容电极308和318包括由导电材料形成的细长元件。导电元件是大致矩形平板状的形状。此外，在本实施例中，每个感应线圈304,310,320和324是空芯电感器。混合谐振器306和316被调谐到接收感应线圈324的谐振频率。本领域的技术人员将认识到，第一混合谐振器306可以与发射机302一体化或分开。类似地，第二混合谐振器316可以与接收机322一体化或分开。
在操作期间，来自电源305的电流使发射感应线圈304产生磁场。当第一混合谐振器306的第一感应线圈310位于所产生的磁场内时，在第一感应线圈310中感应出电流，由此从发射机302提取电力。所提取的电力激励第一混合谐振器306，使得第一电容电极308和第一感应线圈310谐振。第一感应线圈310继而产生谐振磁场。第一电容电极308继而产生谐振电场。当第二混合谐振器316位于所产生的谐振磁场内时，第二感应线圈320谐振，由此经由谐振磁场耦合，从第一混合谐振器306提取电力。类似地，当第二混合谐振器316位于所产生的谐振电场内时，第二电容电极318谐振，从而经由谐振电场耦合，从第一混合谐振器306提取电力。第二感应线圈320继而产生谐振磁场。当接收机322位于第二混合谐振器316所产生的谐振磁场内时，在接收感应线圈324中感应出电流，由此从第二混合谐振器316提取电力。然后将提取的电力从接收感应线圈324传输到负载326。
执行使用CST微波工作室软件的电磁场模拟，以确定无线电力传输系统300在特定工作频率下的阻抗要求。图14示出在大约19MHz的工作频率下，确定系统300的阻抗要求的电磁场模拟结果。
如图14的史密斯圆图所示，从17到22MHz的频率扫描在标记1和2的点处的电场和磁场中，在发射机302和接收机322之间产生匹配阻抗。来自图14的史密斯圆图的较低阻抗要求处于点2处并且约为46欧姆。构造系统300，使得实现该阻抗。
如果改变发射机302、第一混合谐振器306、第二混合谐振器316和接收机322的方向，则影响系统300组件之间的耦合。例如，如图15所示，使接收机322和第二混合谐振器316旋转180度，导致仅在电场中出现第一和第二混合谐振器306和316之间的耦合。
在该构造中，来自电源305的电流使发射感应线圈304产生磁场。当第一混合谐振器306的第一感应线圈310位于所产生的磁场内时，在第一感应线圈310中感应出电流，由此从发射机302提取电力。所提取的电力激励第一混合谐振器306，使得第一电容电极308和第一感应线圈310谐振。第一感应线圈310与充当电容器的第一电容电极308产生谐振磁场。类似地，第一电容电极308与充当电感器的第一感应线圈310产生谐振电场。
当第二混合谐振器316位于谐振电场内时，第二电容电极318谐振，由此经由谐振电场耦合，从第一混合谐振器306提取电力。由于第二混合谐振器316的第二电容电极318仅与第一混合谐振器306的第一电容电极308(而不是第一和第二混合谐振器306和316的第一和第二感应线圈310和320)对准，所以仅经由谐振电场耦合，而不经由谐振磁场耦合提取电力。
类似于图13所示的构造，第二感应线圈320与充当电容器的第二电容电极318产生谐振磁场。当接收机322位于第二混合谐振器316所产生的谐振磁场内时，在接收感应线圈324中感应出电流，由此从第二混合谐振器316提取电力。然后将提取的电力从接收感应线圈324传输到负载326。
如图16的史密斯圆图所示，从17到22MHz的频率扫描在标记为1和2的点处的电场中，产生图15所示的系统300的匹配阻抗。来自图16的史密斯圆图的较低阻抗要求处于点1处并且约为200欧姆。构造图15中所示的系统300，使得实现该阻抗。
图15所示的系统300的电力传输的效率如图17所示。在19.5MHz附近效率被最大化。
在另一构造中，如图18所示，使接收机322和第二混合谐振器316旋转负180度，导致仅在磁场中发生第一和第二混合谐振器306和316之间的耦合。
在该构造中，来自电源305的电流使得发射感应线圈304产生磁场。当第一混合谐振器306的第一感应线圈310位于所产生的磁场内时，在第一感应线圈310中感应出电流，由此从发射机302提取电力。所提取的电力激励第一混合谐振器306，使得第一电容电极308和第一感应线圈310谐振。第一感应线圈310与充当电容器的第一电容电极308产生谐振磁场。类似地，第一电容电极308与充当电感器的第一感应线圈310产生谐振电场。
当第二混合谐振器316位于谐振磁场内时，第二感应线圈320谐振，从而经由谐振磁场耦合，从第一混合谐振器306提取电力。由于第二混合谐振器316的第二感应线圈320仅与第一混合谐振器306的第一感应线圈310对准(而不分别与第一和第二混合谐振器306和316的第一和第二电容电极308和318对准)，所以仅经由磁场谐振耦合，而不经由谐振电场耦合提取电力。
类似于图13所示的构造，第二感应线圈320与充当电容器的第二电容电极318产生谐振磁场。当接收机322位于第二混合谐振器316的所产生的谐振磁场内时，在接收感应线圈324中感应电流，由此从第二混合谐振器316提取电力。然后将提取的电力从接收感应线圈324传输到负载326。
如图19的史密斯圆图所示，从17到22MHz的频率扫描在标记为1和2的点处的磁场中，产生图18所示的系统300的匹配阻抗。来自图19的史密斯圆图的较低阻抗要求在点2处并且约为144欧姆。构造图18中所示的系统300，使得实现该阻抗。
图18所示的系统300的电力传输效率如图20所示。在19.5MHz附近效率被最大化。
尽管在图13、15和18中示出系统300具有处于平行平面中的发射机302、第一混合谐振器306、第二混合谐振器316和接收机322，但本领域的技术人员将认识到其他方向是可能的，包括但不限于发射机302垂直于接收机322，发射机302垂直于第一混合谐振器306、第一混合谐振器306垂直于第二混合谐振器316、第二混合谐振器316垂直于接收机322及其组合。
尽管图6,7,9、11,12,13、15和18示出包括在同一平面中的电容电极202和感应线圈204的混合谐振器200，但本领域技术人员将认识到其他构造是可能的。例如，电容电极和感应线圈可以在不同的平面上。如图21所示，混合谐振器1110包括电连接到感应线圈1114的任一端的电容电极1112。在该实施例中，电容电极1112处于X-Y平面而感应线圈1114处于x-z平面。
此外，尽管图6示出具有大致矩形形状的感应线圈114，但本领域的技术人员将认识到其他形状是可能的。如图22所示，混合谐振器2110包括电连接到感应线圈2114的任一端的电容电极2112。在本实施例中，感应线圈2114具有大致圆形。此外，其他形状是可能的。例如，感应线圈可以具有圆形、六角形或八角形形状。
在一个实施例中，所述的各种电源是RF电源。在另一实施例中，所述的各种电源是交流电源。此外，虽然感应线圈被描述为空芯电感器，但本领域的技术人员将认识到可以使用其他磁芯，如铁氧体磁芯、铁芯或叠层铁芯。
尽管在上文中参考附图描述了实施例，但本领域技术人员将认识到，可以在不背离由所附权利要求限定的范围的情况下进行变形和改进。
Claims (20)
1.一种混合谐振器，包括
电容电极；以及
感应线圈，所述感应线圈电连接到所述电容电极，其中，所述电容电极和所述感应线圈被构造为：
响应于产生的场，从所述产生的场提取电力；以及
响应于所提取的电力，产生场。
2.根据权利要求1所述的混合谐振器，其中，所述感应线圈是空心电感器。
3.根据权利要求1或2所述的混合谐振器，其中，所述电容电极用作电容器。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的混合谐振器，其中，所述电容电极是两个横向隔开的电极，每个电极连接到所述感应线圈的任一端。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的混合谐振器，其中，所述产生的场是磁场。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的混合谐振器，其中，所述产生的场是电场。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的混合谐振器，其中，由所述混合谐振器产生的场是谐振磁场。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的混合谐振器，其中，由所述混合谐振器产生的场是谐振电场。
9.一种无线电力系统，包括：
场发生器，所述场发生器用于产生场；
混合谐振器，包括：
电容电极；以及
感应线圈，所述感应线圈电连接到所述电容电极，其中，所述电容电极和所述感应线圈被构造为：
响应于产生的场，从所述产生的场提取电力；以及
响应所提取的电力，产生场；以及
场提取器，所述场提取器用于从由所述混合谐振器产生的场提取电力。
10.根据权利要求9所述的无线电力系统，其中，所述感应线圈是空心电感器。
11.根据权利要求9或10所述的无线电力系统，其中，所述电容电极用作电容器。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的无线电力系统，其中，所述电容电极是两个横向隔开的电极，每个电极连接到所述感应线圈的任一端。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的无线电力系统，其中，所述场发生器产生磁场。
14.根据权利要求13所述的无线电力系统，其中，所述场发生器包括：
电源；以及
感应线圈，所述感应线圈电连接到所述电源。
15.根据权利要求9至12中任一项所述的无线电力系统，其中，所述场发生器产生电场。
16.根据权利要求15所述的无线电力系统，其中，所述场发生器包括：
电源；以及
横向隔开的电极，所述横向隔开的电极电连接到所述电源。
17.根据权利要求9至16中任一项所述的无线电力系统，其中，由所述混合谐振器产生的场是谐振磁场、谐振电场、磁场和/或电场。
18.一种发射机，包括：
场发生器，所述场发生器用于产生场；以及
根据权利要求1至8中任一项所述的混合谐振器。
19.一种接收机，包括：
根据权利要求1至8中任一项所述的混合谐振器；以及
场提取器，所述场提取器用于从由所述混合谐振器产生的场提取电力。
20.一种谐振器，所述谐振器被构造成经由电场和磁场耦合来提取和传输电力。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20180327 |