CN108028551A - 用于屏蔽无线功率发射器的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了用于无线地传输功率的方法和装置。在一个方面，提供了一种用于无线地传输功率的装置。该装置包括具有限定多个槽的形状的第一金属片，多个槽从第一金属片的周边向内延伸。该装置进一步包括被配置为生成足以对负载充电或供电的磁场的线圈，其中第一金属片在线圈的宽度和长度之上延伸，并且其中多个槽被配置为至少部分消除经由磁场在第一金属片中生成的涡流。

Description

用于屏蔽无线功率发射器的装置和方法
技术领域
本公开总体上涉及用于无线功率发射器的电磁屏蔽。
背景技术
越来越多的电子设备经由可再充电电池供电。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、平板电脑、计算机外围设备、通信设备(例如，蓝牙设备)、数码相机、助听器等。虽然电池技术有所改进，但是电池供电的电子设备日益需要并且消耗更多的电量，因此通常需要再充电。可再充电设备通常通过电缆或物理上连接到电源的其他类似连接器经由有线连接进行充电。电缆和类似的连接器有时可能不方便或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给可再充电电子设备充电或向电子设备供电的无线充电系统可以克服有线充电解决方案的一些缺陷。如此，期望有效且安全地将功率传输到电子设备的无线功率传输系统和方法。
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每个具有若干方面，其中没有任何一个单独负责本文中描述的期望属性。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的特征。
在本说明书中描述的主题的一个或多个实现的细节在附图和以下描述中阐述。从描述、附图和权利要求中，其他特征、方面和优点将变得显而易见。注意，下图的相对尺寸可以不是按比例绘制的。
本公开中描述的主题的一个方面提供了一种用于无线地传输功率的装置。该装置包括具有限定多个槽的形状的第一金属片，多个槽从第一金属片的周边向内延伸。该装置进一步包括被配置为生成足以对负载充电或供电的磁场的线圈，其中第一金属片在线圈的宽度和长度之上延伸，并且其中多个槽被配置为至少部分消除经由磁场在第一金属片中生成的涡流。
本公开中描述的主题的另一方面提供了一种屏蔽无线功率发射器的方法的实现。该方法包括相对于线圈定位包括多个槽的第一金属片，使得第一金属片在线圈的宽度和长度之上延伸，多个槽从第一金属片的周边向内延伸，其中线圈被配置为生成足以对负载充电或供电的磁场，并且其中多个槽被配置为至少部分消除经由磁场在第一金属片中生成的涡流。
本公开中描述的主题的另一方面提供了一种用于无线地传输功率的装置的实现。该装置包括用于生成足以对负载充电或供电的磁场的部件。该装置进一步包括用于屏蔽生成部件的第一部件，该部件包括用于消除经由磁场在第一部件中生成的涡流的部件。
本公开中描述的主题的另一方面提供了一种用于无线地传输功率的装置的实现。该装置包括具有限定多个槽的形状的第一金属片。该装置进一步包括被配置为生成足以对负载充电或供电的磁场的线圈，其中第一金属片在线圈的宽度和长度之上延伸，其中线圈包括沿着第一平面的线圈环，其中多个槽与线圈环的至少一部分重叠，其中多个槽被配置为至少部分消除经由磁场在第一金属片中生成的涡流。
附图说明
图1是根据本发明的示例性实施例的示例性无线功率传输系统的功能框图。
图2是根据本发明的各种示例性实施例的可以在图1的无线功率传输系统中使用的示例性部件的功能框图。
图3是根据本发明的示例性实施例的包括发射或接收天线的图2的发射电路或接收电路的一部分的示意图。
图4A是根据一个实施例的示例性功率发射元件结构的图。
图4B是根据一个实施例的另一示例性功率发射元件结构的图。
图5A是根据一个实施例的示例性电磁屏蔽件的图。
图5B是根据一个实施例的另一示例性电磁屏蔽件的图。
图5C是根据一个实施例的另一示例性功率发射元件结构的图。
图6A是根据一个实施例的另一示例性功率发射元件结构的截面图。
图6B是根据一个实施例的另一示例性功率发射元件结构的截面图。
图7是根据本文中描述的实施例的由用于功率发射元件的不同配置生成的示例性值的图。
图8A是根据一个实施例的另一示例性电磁屏蔽件的图。
图8B是根据一个实施例的另一示例性电磁屏蔽件的图。
图9A是根据一个实施例的另一示例性电磁屏蔽件的图。
图9B是根据一个实施例的另一示例性电磁屏蔽件的图。
图10A是根据一个实施例的当全金属板位于功率发射元件下方时的功率发射元件配置的示例性仿真。
图10B是根据一个实施例的包括图案化的金属片的功率发射元件的仿真。
图11A是示出根据一个实施例的使用槽的金属片内的涡流的消除效应的图。
图11B是示出根据一个实施例的在金属片中生成的涡流的方向的图。
图12是根据一个实施例的传输无线功率的示例性方法的流程图。
附图中示出的各种特征可以不是按比例绘制的。因此，为了清楚起见，各种特征的尺寸可以任意扩大或缩小。另外，一些附图可以没有描述给定系统、方法或设备的所有部件。最后，贯穿说明书和附图，相似的附图标记可以用于表示相似的特征。
具体实施方式
在以下描述中，出于解释的目的，阐述了很多示例和具体细节以便提供对本公开的透彻理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，在权利要求书中所表达的本公开可以单独地或与下面描述的其他特征组合地包括这些示例中的一些或全部特征，并且还可以包括本文中描述的特征和概念的修改和等同物。
无线功率传输可以是指在不使用物理电导体的情况下将与电场、磁场、电磁场或者其他方面相关的任何形式的能量从发射器传输到接收器(例如，功率可以通过自由空间传输)。输出到无线场(例如，磁场或电磁场)的功率可以被“功率接收元件”接收、捕获或耦合以实现功率传输。
图1是根据说明性实施例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(该图中未示出)提供到发射器104以生成用于执行能量传输的无线场105(例如，磁场或电磁场)。接收器108可以耦合到无线场105并且生成输出功率110用于由耦合到输出功率110的设备(该图中未示出)存储或消耗。发射器104和接收器108可以分开距离112。发射器104可以包括用于向接收器108发射/耦合能量的功率发射元件114。接收器108可以包括用于接收或捕获/耦合从发射器104发射的能量的功率接收元件118。
在一个说明性实施例中，发射器104和接收器108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的谐振频率基本相同或非常接近时，发射器104与接收器108之间的传输损耗减小。如此，可以在更大的距离上提供无线功率传输。谐振电感耦合技术因此可以在各种距离以及各种感应功率发射和接收元件配置下实现提高的效率和功率传输。
在某些实施例中，如下面将进一步描述的，无线场105可以对应于发射器104的“近场”。近场可以对应于其中存在由功率发射元件114中的电流和电荷产生的最小化地将功率从功率发射元件114辐射出去的强反应场的区域。近场可以对应于在功率发射元件114的大约一个波长(或其一部分)内的区域。
在某些实施例中，有效的能量传递可以通过将无线场105中的大部分能量耦合到功率接收元件118而不是将电磁波中的大部分能量传播到远场来发生。
在某些实现中，发射器104可以输出具有与功率发射元件114的谐振频率相对应的频率的时变磁场(或电磁场)。当接收器108在无线场105内时，时变磁场(或电磁场)可以在功率接收元件118中感应出电流。如上所述，如果功率接收元件118被配置为在功率发射元件114的频率处谐振的谐振电路，则能量可以被有效地传递。在功率接收元件118中感应的交流(AC)信号可以被整流以产生可以被提供以对负载充电或供电的直流(DC)信号。
图2是根据另一说明性实施例的无线功率传输系统200的功能框图。系统200可以包括发射器204和接收器208。发射器204(在本文中也称为功率发射单元PTU)可以包括发射电路206，发射电路206可以包括振荡器222、驱动器电路224、前端电路226和阻抗控制模块227。振荡器222可以被配置为在期望的频率生处成信号，其可以响应于频率控制信号223而被调节。振荡器222可以向驱动器电路224提供振荡器信号。驱动器电路224可以被配置为基于输入电压信号(VD)225在例如功率发射元件214的谐振频率处驱动功率发射元件214。驱动器电路224可以是被配置为从振荡器222接收方波并且输出正弦波的开关放大器。
前端电路226可以包括用于滤除谐波或其他不需要的频率的滤波电路。前端电路226可以包括匹配电路，以将发射器204与功率发射元件214的阻抗相匹配。如将在下面更详细地解释的，前端电路226可以包括调谐电路，以与功率发射元件214建立谐振电路。作为驱动功率发射元件214的结果，功率发射元件214可以生成无线场205以在足以对电池236充电或以其他方式给负载供电的电平的无线地输出功率。阻抗控制模块227可以控制前端电路226。
发射器204还可以包括可操作地耦合到发射电路206的控制器240，控制器240被配置为控制发射电路206的一个或多个方面或者完成与管理功率传输相关的其他操作。控制器240可以是微控制器或处理器。控制器240可以被实现为专用集成电路(ASIC)。控制器240可以可操作地被直接或间接地连接到发射电路206的每个部件。控制器240还可以被配置为从发射电路206的每个组件接收信息并且基于接收到的信息执行计算。控制器240可以被配置为为每个部件生成控制信号(例如，信号223)，控制信号可以调节这个部件的操作。如此，控制器240可以被配置为基于由其执行的操作的结果来调节或管理功率传输。发射器204还可以包括被配置为存储数据的存储器(未示出)，数据例如诸如用于使得控制器240能够执行特定功能(诸如与无线功率传输的管理有关的功能)的指令。
接收器208(在本文中也称为功率接收单元PRU)可以包括接收电路210，接收电路210可以包括前端电路232和整流器电路234。前端电路232可以包括匹配电路，以将接收电路210与功率接收元件218的阻抗相匹配。如下面将要解释的，前端电路232还可以包括调谐电路，以与功率接收元件218建立谐振电路。如图2所示，整流器电路234可以从AC功率输入生成DC功率输出以对电池236充电。接收器208和发射器204可以另外地在单独的通信信道219(例如，蓝牙、Zigbee、蜂窝等)上通信。接收器208和发射器204可以备选地使用无线场205的特性经由带内信令进行通信。
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。发射器204可以被配置为生成主要非辐射场，其具有用于提供能量传输的直接场耦合系数(k)。接收器208可以直接耦合到无线场205，并且可以生成输出功率用于由耦合到输出或接收电路210的电池(或负载)236存储或消耗。
接收器208还可以包括控制器250，其与如以上针对管理无线功率接收器的一个或多个方面所描述的发射控制器240类似地配置。接收器208还可以包括被配置为存储数据的存储器(未示出)，数据例如诸如用于使得控制器250能够执行特定功能的指令，诸如与无线功率传输的管理有关的功能。
如上所述，发射器204和接收器208可以分开一段距离并且可以根据相互谐振关系被配置以最小化发射器与接收器之间的传输损耗。
图3是根据说明性实施例的图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可以包括功率发射或接收元件352和调谐电路360。功率发射或接收元件352也可以被称为或被配置为天线或“回路”天线。术语“天线”通常是指可以无线地输出或接收用于耦合到另一“天线”的能量的部件。功率发射或接收元件352在本文中也可以被称为或被配置为“磁性”天线、或感应线圈、谐振器或谐振器的一部分。功率发射或接收元件352也可以被称为被配置为无线地输出或接收功率的类型的线圈或谐振器。如本文中使用的，功率发射或接收元件352是被配置为无线地输出和/或接收功率的类型的“功率传输部件”的示例。功率发射或接收元件352可以包括空气芯或诸如铁氧体芯等物理芯(该图中未示出)。
当功率发射或接收元件352被配置为具有调谐电路360的谐振电路或谐振器时，功率发射或接收元件352的谐振频率可以基于电感和电容。电感可以仅仅是由形成功率发射或接收元件352的线圈或其他电感器产生的电感。电容(例如，电容器)可以由调谐电路360提供以在期望的谐振频率处创建谐振结构。作为非限制性示例，调谐电路360可以包括电容器354和电容器356，其可以被添加到发射和/或接收电路350以创建谐振电路。
调谐电路360可以包括其他部件，以与功率发射或接收元件352形成谐振电路。作为另一非限制性示例，调谐电路360可以包括并联放置在电路350的两个端子之间的电容器(未示出)。还有其他设计是可能的。在一些实施例中，前端电路226中的调谐电路可以具有与前端电路232中的调谐电路相同的设计(例如，360)。在其他实施例中，前端电路226可以使用与前端电路232中的不同的调谐电路设计。
对于功率发射元件，具有基本上对应于功率发射或接收元件352的谐振频率的频率的信号358可以是到功率发射或接收元件352的输入。对于功率接收元件，具有基本上对应于功率发射或接收元件352的谐振频率的频率的信号358可以是来自功率发射或接收元件352的输出。本文中提供的实施例和描述可以应用于谐振和非谐振实现(例如，用于功率发射或接收元件以及谐振和非谐振系统的谐振和非谐振电路)。
在一些实施例中，位于无线功率传输系统(例如，无线功率传输系统100、200)上或附近的金属或外来物体可以负面地影响系统中的无线功率传输。例如，放置在无线功率传输系统200的充电区域内的金属物体可以导致金属物体升温并且导致无线功率传输系统200组件的损坏以及引入效率损失。在另一示例中，功率发射元件214或功率接收元件218可以放置在可以改变无线功率传输系统200的谐振频率和/或改变无线场205的金属台或物体上。在一些方面，金属台、金属或外来物体的影响可以禁用无线功率传输系统200并且阻止无线功率传输。此外，活物(例如，动物、人类等)可能暴露到损坏的电磁场，这些电磁场可能会对活物造成伤害。在一些方面，可能需要将功率发射元件214和功率接收元件218中的一个或多个从金属或外来物体的影响屏蔽，以避免谐振频率的变化，避免损失，并且增加无线功率传输系统200的效率。在一些方面，电磁屏蔽件可以放置在功率发射元件214的上方或下方，以将其从金属或外来物体的影响屏蔽。在一些实施例中，屏蔽件可以包括具有从金属片上蚀刻出的多个槽的金属片。槽可以被配置为至少部分消除在金属片中生成的涡流(例如，响应于由功率发射元件214生成的磁场而形成的涡流)，并且减少或消除放置在功率发射元件214附近的其他金属或外来物体的影响。本文中描述的实施例涉及将功率发射元件从金属或外来物体的影响屏蔽。虽然本文中描述的示例涉及功率发射元件，但是这样的实施例和描述也可以应用于功率接收元件。
图4A是功率发射元件400的示例性分解图。如图所示，功率发射元件400包括谐振器414、一个或多个铁氧体片420、图案化的金属片425、电介质片430和全金属片440。在一些方面，谐振器414可以类似于图2的功率发射元件214和图3的功率发射或接收元件352。谐振器414可以包括可以以线圈环路配置来配置的天线或线圈。在一些方面，谐振器414可以被配置为生成足以对负载供电或充电的磁场。在一些方面，铁氧体片420可以包括任何铁氧体或磁性材料。例如，铁氧体片420可以包括铁、锌、镍或任何其他铁磁材料。铁磁材料的非限制性示例包括具有2000或更高的相对磁导率μr的材料。磁导率通常由常数“μ”或相对磁导率“μr”指示。如本文中使用的，相对磁导率通常是指特定介质的磁导率与自由空间的磁导率(真空)的比率，μ0(μr＝μ/μ0)。
如图4A所示，图案化的金属片425可以包括多个槽426。金属片425还可以具有距谐振器414的物理间隔，以避免谐振器414短路。在一些方面，塑料固定物可以被构建为实现间隔。在一些方面中，间隔可以由电介质片430来实现。槽426可以包括在从图案化的金属片425去除的图案化的金属片425内的空的空间。在一些方面中，图案化的金属片425可以包括功率发射元件400的第一金属片。在一些方面，铁氧体片420可以被配置为与图案化的金属片425的图案化槽426相匹配。在一些方面，铁氧体片420可以包括全铁氧体片，其可以阻挡谐振器414的磁场，但是可以增加功率发射元件400的成本。功率发射元件400还可以包括位于图案化的金属片425下方的电介质片430。电介质片430可以用作谐振器414与全金属片440之间的间隔物。在一些方面中，电介质片430可以放置在谐振器414上方以充当谐振器414与图案化的金属片425之间的间隔物。另外，在一些实施例中，全金属片440可以放置在电介质间隔物430下方。在一些方面中，全金属片440可以包括功率发射元件400的第二金属片。
在一些实施例中，功率发射元件400可以包括没有铁氧体片420和/或没有全金属片440的图案化的金属片425和谐振器414。在一些方面，可能希望排除铁氧体420和/或全金属片440。例如，为了降低功率发射元件400的成本，可以移除铁氧体片420。此外，如果功率发射元件400的电路可以容许更大的各种电压和电流，则全金属片440和/或铁氧体片420可能不是必需的，并且可以减小重量、复杂性等。在一些方面，全金属片440可能会降低功率发射元件400的性能或效率，但是也可以响应于位于功率发射元件400附近的附加金属或外来物体而降低功率发射元件400的电感变化的可变性。例如，功率发射元件400可以被调谐以考虑全金属片440的影响，并且另外的变化可以得到减小。
图4B是另一示例性功率发射元件450的分解图。如图4B所示，功率发射元件450包括与图4A的功率发射元件400相同的部件。为了简洁起见，本文中仅讨论图4B的功率发射元件450与图4A的功率发射元件400的差异。如图4B所示，铁氧体片420被放置在图案化的金属片425上方。另外，图案化的金属片425被放置在谐振器414的第一侧(上方)，并且电介质间隔物430被放置在谐振器414的第二侧(下方)。在图4B中，全金属片440位于电介质隔离物430的第二侧(下方)。虽然图4A和4B中未示出，但是除了或者替代放置在谐振器414的第二侧(下方)的电介质隔离物430，电介质隔离物430也可以放置在金属片的第一侧(例如，在图案化的金属片425与谐振器414之间)。另外，尽管图4A和4B中未示出，但是图案化的金属片425可以放置在谐振器414的两侧(上方和下方)。在一些方面，放置在谐振器414上方的图案化的金属片425可以包括第一金属片，全金属片440可以包括第二金属片，并且放置在谐振器414下方的图案化的金属片425可以包括功率发射元件450的第三金属片。
图5A示出了示例性电磁屏蔽件500。电磁屏蔽件500包括金属片525和在金属片525内的多个槽526。在一些方面，金属片525和多个槽526可以类似于图4A和4B的图案化的金属片425和多个槽426。如以上关于图4A和4B所讨论的，槽526可以包括在金属片525内的空的空间，并且可以从金属片525上切除或移除。如图5A所示，槽526从金属片525的周边向金属片525的中心延伸。在一些方面，金属片525包括单个片。在一些实施例中，槽526被配置为垂直于功率发射元件(例如，图4A和4B的功率发射元件400或450)的谐振器线圈(例如，图4A和4B的谐振器414)。在一些方面，这样的配置可以减少、部分消除或完全消除金属片525中的涡流和/或至少部分消除附近的金属或外来物体中的涡流(例如，响应于磁场而形成的涡流，诸如由谐振器414生成的)。此外，关于图4A和4B，金属片525(例如，图案化的金属片425)也可以防止或减少在全金属片440中生成涡流。例如，参考下面更详细地描述的图11A和11B，由于槽1101a和1101b之间的电流流动，可以消除槽1101a和1101b之间的涡流。另外，由于槽1101a和1101c之间的交互和电流流动，可以消除可以槽1101a和1101c之间的涡流。在一些实施例中，可以有益的是，增加或减小槽526(也是图11A的槽1101a和1101b)之间的空间或者延伸或减小槽526(也是图11A的槽1101a和1101c)的长度。
图5B示出了另一示例性电磁屏蔽件550。电磁屏蔽件550类似于图5A的电磁屏蔽件500并且由其适配而成。为了简洁起见，本文中仅讨论电磁屏蔽件550与电磁屏蔽件500之间的差异。如图5B所示，电磁屏蔽件550进一步包括铁氧体片520。在图5B中，铁氧体片520位于图5A的槽526之上或内部。在一些方面，铁氧体材料是对电磁屏蔽件550的可选添加物。在一些方面，铁氧体片520可以被利用，以增加位于图4A和图4B的功率发射元件400之下或附近的任何金属或外来物体之间的隔离。例如，铁氧体片520可以阻挡由谐振器(例如，图4A和4B的谐振器414)生成的磁场(H场)。铁氧体片520可以通过为磁通量提供低磁阻路径来阻挡或限制磁场，这个低磁阻路径可以有效地沿着铁氧体片520引导磁通量，同时允许金属片525的涡流消除益处。
图5C是功率发射元件599的示例性实施例。功率发射元件599包括谐振器线圈514和放置在谐振器线圈414上方或下方的图案化的金属片525。如图5C所示，金属片525包括多个槽526并且示出了在槽526a和526b之间的金属片525的中间的间隔距离551。如上所述，在一些方面，可以有益的是，增大或减小间隔距离551。例如，在一些方面，为了至少部分消除在金属片525内生成的涡流，可以有益的是，减少槽526a和526b以及其他槽526之间的间隔距离551。
图6A是示例性功率发射元件600的横截面图。如图所示，功率发射元件600包括谐振器线圈614和位于谐振器线圈614下方的图案化的金属片625。虽然在图6A中未示出，但是图案化的金属片625也可以放置在谐振器线圈614上方。在一些方面，图案化的金属片625可以包括类似于上面的图5A和5C的槽526的多个槽。另外，图案化的金属片625可以包括类似于图4A和4B的图案化的金属片425以及5A-5C的金属片525的金属片。
图6B是另一功率发射元件650的横截面图。功率发射元件650类似于图6A的功率发射元件600并且由其适配而成。为了参考起见，本文中仅讨论功率发射元件650与功率发射元件600之间的差异。功率发射元件650进一步包括放置在图案化的金属片625下方的全金属片640。在一些方面，全金属片640可以与图4A和4B的全金属片440相同或相似。如上所述，图案化的金属片625的存在可以减少或消除放置在谐振器线圈614附近的全金属片640的负面影响。在其他方面，全金属片640可以包括功率发射元件650的组件，其可以提供针对放置在功率发射元件650附近的其他金属物体或外来物体的附加保护。例如，图案化的金属片625和全金属片640的存在可以由功率发射元件650来导致，并且谐振器线圈614可以被调谐以解决图案化的金属片625和全金属片640的影响。这种调谐可以是有益的，因为放置在功率发射元件650附近的附加的金属或外来物体可能对功率发射元件650具有可忽略不计的影响。
图7是由用于功率发射元件(例如，功率发射元件400)的不同配置生成的示例性值的图700。图700的行1示出了包括放置在与功率发射元件分离的全金属台附近的谐振器线圈(例如，谐振器414)的功率发射元件配置的值。在一些实施例中，全金属台可以包括图4A和4B的全金属片440或者图6B的全金属片640。如图7所示，行1中的配置导致在1.4欧姆的电阻下的发射器电感为2.3μH。在接收器侧，功率接收元件可以以0.7欧姆的电阻接收1445nH的电感。图700的行2示出了包括谐振器线圈的功率发射元件配置的值，图案化的金属片包括放置在全金属片附近的多个槽。在一些实施例中，行2中的功率发射元件配置可以包括图6B的功率发射元件650的配置。在功率发射元件(例如，功率发射元件650)处，功率发射元件具有2.5μH的电感以及1.4欧姆的电阻。在功率接收元件处，例如图2的功率接收元件218处，功率接收元件具有1475nH的电感和0.7欧姆的电阻。在图700的行3中，功率发射元件包括谐振器线圈和包括位于谐振器线圈上方或下方的金属材料段的电磁屏蔽件。与图4A、4B、5A-5C、6A和6B的图案化的金属片425、525和625相比，行3的电磁屏蔽件包括具有完全电隔离的多个金属片。行3的功率发射元件也放置在单独的全金属片或全金属台的附近。如图7的行3所示，发射器可以具有2.4μH的电感和1.4欧姆的电阻。行3中的功率接收元件具有1460nH的电感和0.7欧姆的电阻。在图7的示例性配置中，行2中的互感表示与行1中的配置的互感相比有63％的改善。
图8A是示例性电磁屏蔽件800的图。电磁屏蔽件800包括多个槽801和金属片825。如图8A所示，槽801从周边金属片825水平延伸，并且槽801竖直地在金属片825的区域810内重叠。图8B是另一示例性电磁屏蔽件850的图。电磁屏蔽件850包括多个槽851和中心槽852。电磁屏蔽件850进一步包括金属片825。如图8B所示，槽851水平地定位在金属片825内并且位于在金属片825内竖直地延伸的中心槽852的任一侧。在一些方面，电磁屏蔽件850表示用于电磁屏蔽件850的缩短的槽配置。在一些方面，槽801、851和852还可以包括添加在槽801、851和852之上或之内的铁氧体材料。
图9A是包括铁氧体材料的电磁屏蔽件900的另一示例性实施例。电磁屏蔽件900包括槽901和金属片925。如图9A所示，槽901配置为跨越金属片925的对角线。在一些方面中，铁氧体材料(例如，图4A和4B的铁氧体片426)可以附接或展开在金属片925上。如图9A所示，图9A的槽901可以包括铁氧体材料的一部分以帮助屏蔽由功率发射元件的谐振器生成的磁场。虽然槽901被示出为从金属片925的侧面以45°角延伸，但是其他角度和配置也是可能的。在一些实施例中，电磁屏蔽件900可以包括没有金属片925的铁氧体材料。在一些方面，铁氧体材料可以被配置为图9A所示的槽的形状。在其他方面，铁氧体材料可以包括被配置为至少部分在由谐振器(例如，谐振器414)限定的区域之上延伸的全铁氧体片。
图9B是另一电磁屏蔽件950的示例性图。电磁屏蔽件950包括金属片925和多个槽951和952。如图9B所示，槽952在金属片925内水平地延伸，并且槽951在金属片925内竖直地延伸。在一些方面，槽951和952被配置为平行于谐振器线圈的一个或多个线匝(例如，图4A和图4B的谐振器414或图5C的谐振器线圈414)行进。如上所述，槽951和952还可以包括添加在槽951和952之上或之内的铁氧体材料。另外，电磁屏蔽件950可以包括不具有金属片925的铁氧体材料。在这样的实施例中，铁氧体材料可以包括具有槽951和952的形状的铁氧体材料，或者可以包括全铁氧体片。
图10A是当全金属片位于功率发射元件下方时的功率发射元件配置的示例性仿真。如图10A所示，在谐振器线圈1014的位置附近生成更大量的涡流。图10B是包括图案化的金属片(例如，图4A和4B的图案化的金属片425)的功率发射元件的仿真。如图10B所示，谐振器线圈1014附近和整个图案化的金属片中的涡流的量比图10A所示的涡流被减少。
图11A是示出使用槽1101的金属片1125内的涡流消除效应的图1100。如图11A所示，槽1101可以被配置为使得在槽之间生成的涡流可以至少部分被消除。例如，图11A示出了竖直向上流向槽1101a右侧的涡流可以至少部分被竖直向下流向槽1101b左侧的涡流消除。另外，也可以通过使用槽1101来减少、部分或完全消除在金属片1125的交叉点或中心处生成的涡流。例如，图11A示出了在金属片1125的中心部分中围绕槽1101a的端部流动的涡流可以至少部分通过在中心部分中围绕槽1101c的端部流动的涡流来消除。
图11B是示出在金属片1125中生成的涡流方向的图1150。如图11B所示，槽1101之间的电流可以以相反的方向流动，以消除在金属片1125中生成的涡流的影响。如上所述，在金属片1125中生成的涡流的这种减少或消除可以提高无线功率传输系统(例如，图1和图2的无线功率传输系统100和200)的效率并且还增加与全金属片、金属台或其他金属/外来物体的隔离。
图12是发射无线功率的示例性方法1200的流程图。图12所示的方法1200可以经由类似于图1-6B的功率发射元件114、功率发射元件214、发射电路350、功率发射元件400、450、599、600、650的无线功率传输系统100和/或200中的一个或多个设备来实现。虽然本文中参考特定顺序描述方法1200，但是在各种实现中，本文中的框可以以不同的顺序执行，或者可以省略，并且可以添加附加的框。
在框1205处，方法1200包括在功率发射元件处经由磁场来传输足以对负载充电或供电的无线功率，功率发射元件包括具有多个槽的金属片。金属片的多个槽从金属片的周边延伸。在框1210处，方法1200进一步包括经由功率发射元件的谐振器生成磁场，其中金属片在谐振器的宽度和长度之上延伸。
在一些方面，方法1200可以由用于无线地传输功率的装置来实现。在一些方面，该装置包括用于生成足以对负载充电或供电的磁场的部件。该装置进一步包括用于将生成部件从第一金属片屏蔽的第一部件，用于屏蔽额部件限定多个槽，多个槽从第一屏蔽部件的周边向内延伸，其中用于屏蔽的第一部件在生成部件的宽度和长度之上延伸，并且其中多个槽被配置为至少部分消除经由磁场在用于屏蔽的第一部件中生成的涡流，如本文所述的实施例。在一些方面，用于生成的部件包括谐振器线圈414或514。在一些方面，用于屏蔽的第一部件包括图案化的金属片425、525、625或1125。
上述方法的各种操作可以通过能够执行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，图中所示的任何操作可以通过能够执行操作的相应功能装置来执行。
信息和信号可以使用各种不同的工艺和技术中的任何一种来表示。例如，可以在整个以上描述中提及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和码片可以通过电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子、或者其任何组合来表示。
结合本文中公开的实施例描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以实现为电子硬件、计算机软件或二者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，上面已经在其功能方面一般性地描述了各种说明性的部件、块、模块、电路和步骤。这样的功能是以硬件还是软件来实现取决于特定的应用和对整个系统施加的设计约束。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，但是这样的实现决定不应当被解释为导致偏离本发明的实施例的范围。
结合本文中公开的实施例描述的各种说明性块、模块和电路可以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、分立门或晶体管逻辑、分立硬件部件、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，处理器可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可以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、一个或多个微处理器结合DSP核、或者任何其他这样的配置。
结合本文中公开的实施例描述的方法或算法和功能的步骤可以直接实施为硬件、由处理器执行的软件模块或两者的组合。如果以软件实现，则可以将功能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者通过有形的非暂态计算机可读介质来传输。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、可移动磁盘、CD ROM或者本领域已知的任何其他形式的存储介质中。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以及向存储介质写入信息。在替代方案中，存储介质可以集成到处理器中。本文中使用的磁盘和光盘包括压缩盘(CD)、激光盘、光盘、数字多功能盘(DVD)、软盘和蓝光盘，其中磁盘通常磁性地复制数据，而光盘用激光器光学复制数据。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。ASIC可以驻留在用户终端中。在替代方案中，处理器和存储介质可以作为分立部件驻留在用户终端中。
为了总结本公开，本文中描述了本发明的某些方面、优点和新颖特征。应当理解，根据本发明的任何特定实施例，不一定可以实现所有这些优点。因此，本发明可以以实现或优化如本文中教导的一个优点或一组优点的方式来实施或执行，而不必实现本文中可以教导或提出的其他优点。
上述实施例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，本文中定义的一般原理可以应用于其他实施例。因此，本发明并非旨在限于本文中所示出的实施例，而是应当被赋予与本文中公开的原理和新颖特征相一致的最广范围。

Claims (30)

1.一种用于无线地传输功率的装置，所述装置包括：
第一金属片，具有限定多个槽的形状，所述多个槽从所述第一金属片的周边向内延伸；以及
线圈，被配置为生成足以对负载充电或供电的磁场，其中所述第一金属片在所述线圈的宽度和长度之上延伸，并且其中所述多个槽被配置为至少部分地消除经由所述磁场在所述第一金属片中生成的涡流。
2.根据权利要求1所述的装置，进一步包括一个或多个铁氧体片。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述一个或多个铁氧体是放置在所述多个槽之上或之内的片。
4.根据权利要求1所述的装置，进一步包括第二金属片，其中所述第一金属片位于所述线圈的第一侧并且所述第二金属片位于所述线圈的第二侧。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述第二金属片包括全金属片。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述线圈包括沿着第一平面的线圈环，其中所述多个槽与所述线圈环的至少一部分重叠并且被配置为沿着所述第一平面垂直于所述线圈环。
7.根据权利要求1所述的装置，进一步包括位于所述第一金属片的第一侧的电介质片。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一金属片位于所述线圈的第一侧。
9.根据权利要求1所述的装置，进一步包括第三金属片，所述第三金属片包括多个槽，所述多个槽从所述第三金属片的周边延伸，其中所述第一金属片位于所述线圈的第一侧并且所述第三金属片位于所述线圈的第二侧。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一金属片被配置为将所述线圈从位于所述线圈的充电区域内的金属或外来物体或表面屏蔽。
11.根据权利要求1所述的装置，进一步包括谐振电路，所述谐振电路包括所述线圈。
12.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个槽从所述第一金属片的相对侧水平地向内延伸，并且其中来自所述第一金属片的相对侧的槽对在所述第一金属片的中央区域内竖直地重叠。
13.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个槽跨所述第一金属片对角地延伸。
14.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个槽包括定向在第一方向上的第一组槽和定向在第二方向上的第二组槽，所述第二方向垂直于所述第一方向。
15.一种屏蔽无线功率发射器的方法，包括：
相对于线圈定位包括多个槽的第一金属片，使得所述第一金属片在所述线圈的宽度和长度之上延伸，所述多个槽从所述第一金属片的周边向内延伸，
其中所述线圈被配置为生成足以对负载充电或供电的磁场，以及
其中所述多个槽被配置为至少部分地消除经由所述磁场在所述第一金属片中生成的涡流。
16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括在所述多个槽之上或之内定位一个或多个铁氧体片。
17.根据权利要求15所述的方法，进一步包括定位第二金属片，其中所述第一金属片位于所述线圈的第一侧并且所述第二金属片位于所述线圈的第二侧。
18.根据权利要求15所述的方法，其中所述线圈包括沿着第一平面的线圈环，其中所述多个槽与所述线圈环的至少一部分重叠并且被配置为沿着所述第一平面垂直于所述线圈环。
19.根据权利要求15所述的方法，其中所述线圈包括谐振电路。
20.一种用于无线地传输功率的装置，所述装置包括：
用于生成足以对负载充电或供电的磁场的部件；以及
用于屏蔽所述生成部件的部件，其中所述屏蔽部件被配置为至少部分地消除经由所述磁场在用于屏蔽的所述部件中生成的涡流。
21.根据权利要求20所述的装置，其中所述屏蔽部件包括定位在多个槽之上或之内的一个或多个铁氧体片。
22.根据权利要求20所述的装置，进一步包括用于屏蔽所述生成部件的第二部件，其中用于屏蔽的所述部件位于所述生成部件的第一侧并且用于屏蔽的所述第二部件位于所述生成部件的第二侧。
23.根据权利要求20所述的装置，其中所述生成部件包括沿着第一平面的线圈环，其中所述屏蔽部件包括多个槽，所述多个槽与所述线圈环的至少一部分重叠并且被配置为沿着所述第一平面垂直于所述线圈环。
24.根据权利要求20所述的装置，其中所述生成部件包括谐振电路。
25.一种用于无线地传输功率的装置，所述装置包括：
第一金属片，具有限定多个槽的形状；以及
线圈，被配置为生成足以对负载充电或供电的磁场，其中所述第一金属片在所述线圈的宽度和长度之上延伸，其中所述线圈包括沿着第一平面的线圈环，其中所述多个槽与所述线圈环的至少一部分重叠，其中所述多个槽被配置为至少部分地消除经由所述磁场在所述第一金属片中生成的涡流。
26.根据权利要求25所述的装置，包括放置在所述多个槽之上或之内的一个或多个铁氧体片。
27.根据权利要求25所述的装置，进一步包括第二金属片，其中所述第一金属片位于所述线圈的第一侧并且所述第二金属片位于所述线圈的第二侧。
28.根据权利要求25所述的装置，其中所述多个槽被配置为沿着所述第一平面垂直于所述线圈环。
29.根据权利要求25所述的装置，其中所述第一金属片被配置为将所述线圈从位于所述线圈的充电区域内的金属或外来物体或表面屏蔽。
30.根据权利要求25所述的装置，进一步包括谐振电路，所述谐振电路包括所述线圈。
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