CN113273052A - 无线功率传送 - Google Patents

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CN113273052A CN201980087236.4A CN201980087236A CN113273052A CN 113273052 A CN113273052 A CN 113273052A CN 201980087236 A CN201980087236 A CN 201980087236A CN 113273052 A CN113273052 A CN 113273052A
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金载源
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Abstract

描述了一种设备，该设备具有一个或多个导电套环以产生电磁场，诸如以用于向电子设备进行无线功率传送。在一些示例中，天线与至少一个谐振电容器环一起使用，该至少一个谐振电容器环与该天线相对地共面，并磁性地耦合到该天线但并不由外部源供电。此外，描述了一种具有两个或更多个薄膜线圈的设备，每个线圈包括一对端子和限定平面和内部区的至少一个套环。在一些示例中，该两个或更多个线圈的平面设置成基本上彼此平行，该两个或更多个线圈的内部区至少部分地彼此重叠，并该天线的该对端子并联电连接。

Description

无线功率传送
技术领域
本公开涉及无线功率传送。
背景技术
自从引入移动电子设备诸如膝上型电脑、智能手表、智能电话、蓝牙键盘和其他便携式电子设备(PED)以来，电子商务管理设备一直在发展。包装和运输多个电子设备的不便因设备频繁地需要再充电而变得复杂。具有几乎无所不在的电源和对设备进行充电的方便的无源方法提高了移动工作空间环境中的效率和生产率。使用电感耦合和磁谐振的无线功率传送通常在无线充电系统、近场通信(NFC)和射频识别(RFID)系统中使用。若干智能电话制造商近来已将无线充电能力结合到其设备中。当便携式电子设备未与充电线圈基本上对准时，至少部分地由于磁场密度的不均一分布，当前无线充电系统可经历充电效率显著降低。
发明内容
一般来讲，本公开描述了用于提高无线功率传送系统(并且具体地用于便携式电子设备的无线充电的系统)的效率、提高其实用性和/或降低其成本的设备和方法。在一个示例中，一种设备包括：天线，该天线包括多个导电套环以产生用于无线功率传送的电磁场；和内谐振电容器套环或环，该内谐振电容器套环或环设置成与天线基本上共面并且与多个导电套环同心，其中内谐振电容器环是无源的(即，并不通过与电源的连接而有源地供电)。
在另一个示例中，一种设备包括：天线，该天线包括多个同心导电套环以产生用于无线功率传送的电磁场；和外谐振电容器环，该外谐振电容器环设置成与天线共面并且与多个导电套环同心，其中外谐振电容器环并不通过电连接件有源地供电。
在另一个示例中，一种设备包括：天线，该天线包括多个同心导电套环以产生用于无线功率传送的电磁场；和内谐振电容器环和外谐振电容器环两者，该内谐振电容器环和该外谐振电容器环设置成与天线共面并且与多个导电套环同心，其中这些谐振电容器环并不通过电连接件有源地供电。
在另一个示例中，一种设备包括：两个或更多个薄膜线圈，每个线圈包括限定平面和内部区的至少一个套环，其中两个或更多个线圈的这些平面设置成基本上彼此平行，并且其中线圈的这些内部区至少部分地彼此重叠。
附图和以下描述中示出了本公开的一个或多个示例的细节。根据说明书和附图以及权利要求书，本公开的其他特征、目标和优点将显而易见。
附图说明
图1描绘了用于无线功率传送的常规利兹线天线。
图2A是根据本公开的各种技术的薄膜天线的倾斜视图。
图2B是根据本公开的各种技术的图2A中描绘的薄膜天线的计算机仿真技术(CST)模型和电磁(EM)仿真。
图3A是根据本公开的各种技术的具有内谐振环的薄膜天线的倾斜视图。
图3B是根据本公开的各种技术的图3A中描绘的薄膜天线的CST模型和EM仿真。
图4A是根据本公开的各种技术的具有外谐振环的薄膜天线的倾斜视图。
图4B是根据本公开的各种技术的图4A中描绘的薄膜天线的CST模型和EM仿真。
图5A是根据本公开的各种技术的具有内谐振环和外谐振环的薄膜天线的倾斜视图。
图5B是根据本公开的各种技术的图5A中描绘的薄膜天线的CST模型和EM仿真。
图6描绘了根据本公开的各种技术的具有用于无线功率传送的可移动谐振电容器环的系统。
图7描绘了根据本公开的各种技术的具有用于无线功率传送的多根天线和可移动谐振电容器环的系统。
图8描绘了根据本公开的各种技术的具有用于无线功率传送的多根天线的系统。
图9A是根据本公开的各种技术的单层薄膜天线的倾斜视图。
图9B是根据本公开的各种技术的图9A中描绘的薄膜天线的计算机仿真技术(CST)模型和电磁(EM)仿真。
图10是根据本公开的各种技术的双层堆叠薄膜天线的倾斜视图。
图11是根据本公开的各种技术的在堆叠之前两对单层薄膜天线的倾斜视图。
图12A是根据本公开的各种技术的在已堆叠之后图11中描绘的两对薄膜天线的倾斜视图。
图12B是根据本公开的各种技术的图12A中描绘的双层堆叠薄膜天线的CST模型和EM仿真。
图13描绘了根据本公开的各种技术的堆叠薄膜天线的示例性应用。
具体实施方式
一般来讲，本公开描述了用于提高无线功率传送(并且具体地便携式电子设备的无线充电)的效率、提高其实用性和/或降低其成本的设备和方法。在一些示例中，充电设备包括薄膜柔性感应天线线圈和同心谐振电容器环，该同心谐振电容器环与来自主天线线圈的能量感应地耦合，但不由该能量供电。使用该技术，可获得与实现典型利兹线线圈的充电设备至少可比较的功率传送性能，而无需额外的输入功率，同时潜在地获得柔性、便宜和可缩放发射器膜的优点。
本公开还描述了涉及堆叠相对廉价薄膜线圈的多个重叠层的技术，这些技术可实现用于无线功率传送的更匀称和/或均匀的磁场，并且允许用于将功率传送到未对准电子设备的更大公差。附加技术(诸如并联连接线圈的端子或实现多个电源)可减小线圈的内阻并且/或者提高功率传送效率。根据本公开的示例可应用于无线功率充电器、NFC(近场通信)阅读器、标志装饰板、桌上游戏等。
图1描绘了用于无线功率传送的常规铜利兹线天线10。由于其较厚的线直径，利兹线天线具有较低内电阻，并且因此具有相对高功率传送效率和较短充电时间。例如，由直径为大约0.8mm的利兹线12的线圈缠绕的典型天线10在150kHz的频率下可具有62mΩ的测量电阻和6.2μH的电感。由于线股线的减小的横截面积，另外的可比较的薄膜铜线圈将可能具有更高内阻。例如，具有与线圈12大约相同圆周和匝数的33μm厚的柔性薄膜天线可在150kHz的频率下具有698mΩ的测量电阻和4.5μH的电感。与刚性铜利兹线相比，薄膜线圈的增大的电阻通常导致更低功率传送效率，从而通常转换为更长充电时间。然而，与利兹线相比，薄膜铜线圈可显著地更便宜并且更容易生产和缩放。
图2A是根据本公开的各种技术的薄膜天线20的倾斜视图。在一些示例中，天线20包括印刷或蚀刻到基板上的呈薄膜形式的铜线22的单层套环或线圈。在一些示例中，天线20具有4.8cm的外径，从而限定外圆周26。天线20还可具有限定内圆周24的内径。在一些示例中，由700mA输入电流激励天线20，该天线从而在内圆周24和外圆周26之间产生电磁场。
图2B描绘了图2A中描绘的薄膜天线20的计算机仿真技术(CST)模型和电磁(EM)仿真，该薄膜天线具有4.8cm的直径并且由700mA输入电流激励。图2B的仿真示出了由天线20限定的区中的电磁场的功率密度。如图2B所示，由天线20输出的功率密度在线圈内的平面的区域中相对较低，并且在紧密地位于线圈外侧的平面的区中下降至大约零。如果待从线圈接收功率的设备(即，“功率接收设备”，诸如移动电话)放置在线圈的平面上，则从线圈到功率接收设备的功率传送将相对较低，因为如图2B所示，功率密度输出在线圈的平面内是相对低的。对于通过将便携式电子设备(PED)放置在线圈上来对PED进行再充电的系统，这指示相对低的充电效率，从而导致对PED的相对长充电时间，并且当PED与线圈未对准时需要甚至更长的充电时间。
图3A是根据本公开的各种技术的具有主天线线圈32和内谐振环38的薄膜天线30的倾斜视图。在示出的示例中，主线圈32由印刷或蚀刻到基板上的单层铜的多个套环(例如，十个套环)构成。线圈限定内圆周34和外圆周36。
在一些示例中，天线30包括谐振套环结构38(在本文称为“谐振套环”、“谐振环”、“谐振电容器套环”或“谐振电容器环”)，其中谐振套环38包括被调谐成在主天线线圈32的谐振频率处或附近谐振的电容器。在一些示例中，谐振套环38是基本上圆形的，如环形形状。在其他示例中，谐振套环38可具有其他形状，诸如椭圆形。在图3A中描绘的示例中，谐振套环38在170kHz的无线功率联盟的“Qi”标准充电频率下谐振。在一些示例中，谐振套环38可至少部分地由铜构成。在一些示例，但不是所有示例中，谐振套环38基本上与主天线线圈32共面并同心。在一些示例诸如图3A中描绘的配置中，谐振套环38所具有的圆周小于内圆周34。谐振环结构38不需要外部功率输入，而是通过与主电感器线圈32的EM信号进行电感耦合来激励。
图3B描绘了图3A中描绘的薄膜天线30的CST模型和EM仿真，该薄膜天线具有4.8cm的外径、由700mA输入电流激励。与图2A的天线20相比，天线30的磁场强度在更大区域上，特别是在谐振环38内侧的中心区中显著地更强。将对于刚性铜线和柔性铜膜实施方式两者发生的磁场强度的这种增大可足以使得柔性铜膜能够实际用于对PED(诸如手机)的无线充电。
图4A是根据本公开的各种技术的具有主天线线圈42和外谐振环48的薄膜天线40的倾斜视图。天线40包括主线圈42，该主线圈由印刷或蚀刻到基板上的单层铜的多个套环(例如，十个套环)构成。线圈限定内圆周44和外圆周46。
在一些示例中，天线40包括在170kHz的Qi标准频率下谐振的谐振环结构48。在一些示例中，谐振环48与主天线线圈42基本上共面并同心。在图4A中描绘的配置中，谐振环48所具有的圆周大于外圆周46。谐振环结构48不需要外部功率输入，而是通过与主电感器线圈42的EM信号进行电感耦合来激励。
图4B描绘了图4A中描绘的薄膜天线40的CST模型和EM仿真，该薄膜天线具有4.8cm的外径、由700mA输入电流激励。与图2A的天线20相比，天线40的磁场强度在更大区域上显著地更强，并且在谐振环48附近和/或该谐振环内的外区中基本上更强。磁场强度的这种增大可足以使得柔性铜膜能够实际用于对PED的无线充电。另外，图4A中所示的示例可在用作充电设备的情形下使得能够对PED与充电线圈42的不对准具有更大公差(即，即使当PED未充分地对准或不在天线40的平面内时，也具有可比较的充电效率)，因为与图2B和图3B中描绘的磁场相比，外环导致分布在更大区域上的强磁场。
图5A是根据本公开的各种技术的具有主天线线圈52、内谐振环58和外谐振环59的薄膜天线50的倾斜视图。天线50包括主线圈52，该主线圈由印刷或蚀刻到基板上的单层铜的多个套环(例如，十个套环)构成。线圈限定内圆周54和外圆周56。
在一些示例中，天线50包括在170kHz的Qi标准频率下谐振的内谐振环结构58。在一些示例中，谐振环58与主天线线圈52基本上共面并同心。在图5A中描绘的配置中，内谐振环58所具有的圆周小于内天线圆周54。内谐振环结构58不需要外部功率输入，而是通过与主电感器线圈52的EM信号进行电感耦合来激励。
在一些示例中，天线50包括外谐振环结构59。外谐振环结构59可以为谐振电容器环，该谐振电容器环被配置为以主天线线圈52的谐振频率(例如，170kHz的Qi标准频率)或以接近于该谐振频率的谐振频率谐振。在一些示例中，外谐振环59与主天线线圈52共面并同心。在图5A中描绘的示例性配置中，外谐振环59所具有的圆周大于外天线圆周56。外谐振环结构59不需要外部功率输入，而是通过与主电感器线圈52的EM信号进行电感耦合来激励。
图5B描绘了图5A中描绘的薄膜天线50的CST模型和EM仿真，该薄膜天线具有4.8cm的外径、由700mA输入电流激励。与图2A的天线20相比，天线50的磁场强度在更大区域上显著地更强，并且几乎均匀地分布。磁场强度的这种增大可足以使得柔性铜膜能够实际用于对PED的无线充电，以及用于其他应用，诸如用于其他设备的无线功率传送或用于在装饰板、照明或其他应用中使用。另外，图5A中所示的示例可在用作充电设备的情形下使得能够对PED与充电线圈52的不对准具有更大公差(即，即使当PED未充分地对准时，也具有可比较的充电效率)，因为与图2B和图3B中描绘的场相比，外谐振环59导致分布在更大区域上的强磁场。图5B示出了在大区域上在磁场强度方面的性能的显著改善，从而指示多个谐振环可提高用于无线功率传送应用的薄膜天线的性能。
图6描绘了根据本公开的各种技术的具有用于无线功率传送的可移动谐振电容器环的系统60。在图6中描绘的示例中，系统60包括具有基本上平坦表面的物体62，诸如会议台、书桌、工作台或类似结构。系统60可包括围绕平坦表面62的外边沿设置的线圈天线64。功率管理系统(在图6中的物体62的中心附近示出)可位于物体62内、其下面或以其他方式连接到该物体以向线圈天线64提供功率。例如，天线64可包括嵌入表面62中的标准利兹铜线线圈，或者另选地，印刷在表面62的顶部上、或嵌入该表面的顶部下方的薄膜铜线圈。
系统60还可包括被配置为放置在平坦表面62的顶部上的任何点处的一个或多个可移动制品或其他物体，诸如衬垫66。可移动衬垫66中的每个可移动衬垫可包括一个或多个嵌入式谐振电容器环，该一个或多个嵌入式谐振电容器环被配置为将由线圈天线64产生的电磁场集中到由嵌入衬垫66内的谐振电容器环限定的区中。在一些示例中，制品、物体或衬垫66可以为平的且相对薄。
在一个示例中，会议台62包括由坐在外边沿处的一个或多个人环绕的平坦表面。每个人(诸如会议的出席者)可携带一个或多个便携式电子设备(PED)，诸如智能电话、PDA、膝上型电脑、计算机鼠标等。每个出席者可将PED放置在衬垫66中的一个衬垫上，该衬垫在配置有谐振电容器环时将天线64的电磁场集中到衬垫的区，从而使得在放置在衬垫66上时能够对PED进行无线充电。在一些示例中，台62可在“低功率模式”下操作，其中由天线64产生的电磁场可能不够强或不够集中以在不使用衬垫66的情况下给PED供电，从而允许减少能量消耗并减少浪费的能量。
图7描绘了根据本公开的各种技术的具有用于无线功率传送的多根天线和可移动谐振电容器环的系统。在图7中描绘的示例中，系统70包括具有基本上平坦表面的物体72，诸如会议台、书桌、工作台或类似结构。系统70可包括围绕平坦表面72的各个部分设置的多个线圈天线74。例如，天线74可包括嵌入表面72中的标准利兹铜线线圈，或者另选地，印刷在表面72的顶部上、或嵌入该表面的顶部下方的薄膜铜线圈。
系统70还可包括被配置为或能够放置在平坦表面72的顶部上的任何点处的一个或多个可移动制品、物体、鼠标垫或衬垫76。可移动衬垫76中的每一个可包括一个或多个嵌入式谐振电容器环，该一个或多个嵌入式谐振电容器环被配置为将由线圈天线74产生的电磁场集中到由嵌入衬垫76中的谐振电容器环限定的区中。
在一个示例中，会议台72包括由坐在外边沿处的一个或多个人环绕的平坦表面。每个人(诸如会议的出席者)可携带一个或多个便携式电子设备(PED)，诸如智能电话、PDA、膝上型电脑、计算机鼠标等。每个出席者可将PED放置在衬垫76中的一个上，该衬垫将天线74的电磁场集中到由衬垫限定的区，从而使得对放置在衬垫76上的PED进行无线充电。在一些示例中，台72可在“低功率模式”下操作，其中由天线74产生的电磁场可能不够强或不够集中以在不使用衬垫76的情况下给PED供电，从而允许减少功率消耗并减少浪费的能量。
图8描绘了根据本公开的各种技术的具有用于无线功率传送的多根天线和可移动谐振电容器环的系统80。在图8中描绘的示例中，系统80包括物体82，该物体可具有单独的或整合的功率管理系统。物体82可以为会议台、书桌、工作台、壁、柜台等或者可以为它们的一部分。系统80可包括多个线圈天线84，其中沿着物体82的边沿围绕每个“座位”设置单独的天线84。例如，天线84可包括嵌入表面82中的标准利兹铜线线圈，或者另选地，印刷在物体82的顶部上、或嵌入该物体的顶部下方的薄膜铜线圈。
单独天线84中的每根天线可包括一个或多个谐振电容器环86，该一个或多个谐振电容器环被配置为聚焦、放大和/或重新分布天线的磁场，以便提高向放置在天线的顶部上的电子设备的无线功率传送的效率。例如，通过包括一个或多个谐振电容器环，天线84中的一根天线可充分地变更天线的磁场以给放置在天线上或附近的计算机鼠标供电。在另一个示例中，一个或多个谐振电容器环可使得天线84中的一根天线能够对放置在天线上的移动电话的电池进行充电。在图8所示的示例中，谐振环86被描绘为天线84内的最内侧矩形，但谐振环86也可围绕天线84的外侧设置并且可采用其他形状诸如圆形。
尽管在本文描述了关于导电薄膜材料的多个圆形套环和导电薄膜材料的同心圆形谐振环的一些示例，但根据本公开的一个或多个方面的其他实施方式也是可能的。例如，常规的铜利兹线或其他导电材料可用于实现通电导电套环或无源谐振套环或两者。另外，导电材料的圆形套环和/或导电材料的圆形谐振环不必为圆形或椭圆形，而是可以为其他形状，包括矩形或其他形状。此外，虽然谐振环在一些示例中主要被示出为与导电材料的通电套环同心，但谐振环(或谐振套环)可设置在导电材料的套环的内部内的任何位置处。此外，尽管导电材料的多个套环可有益于生成更强大磁场，但未必需要使用导电材料的多个套环，并且本公开的一个或多个方面可仅用单个套环来实现。
图9A是根据本公开的各种技术的单层薄膜天线110的倾斜视图。天线110包括可印刷或蚀刻到基板上的薄膜线圈112。在图9A中描绘的示例中，线圈112由四个套环组成，但薄膜线圈可包括任何数量的套环。线圈112限定内部区116。天线110还包括端子114，电源可连接到这些端子。
典型的无线功率传送应用实现由铜利兹线制成的单层圆形线圈。通常不使用薄膜柔性线圈，诸如线圈112，因为与铜利兹线相比，它们的更小线厚度通常对应于更高内阻，从而导致相对低的功率传送效率。
图9B是根据本公开的各种技术的图9A中描绘的薄膜天线110的计算机仿真技术(CST)模型和电磁(EM)仿真。如图9B所示，具有其相对高内阻的单层薄膜天线在紧密地环绕线圈112的区域中生成相对弱的磁场，并且在其他地方(诸如在内部区116)生成基本上零磁场。因此，单层薄膜天线对于无线功率传送应用而言并不理想。另外，因为生成的磁场如此局部地约束到紧密地位于线圈112处、附近或环绕该线圈的区，所以即使电子设备关于设备相对于线圈的最佳布置略微不对准也可导致传送到设备的功率显著降低。
图10是根据本公开的各种技术的双层堆叠薄膜天线120的倾斜视图。天线120包括两个薄膜线圈122A和122B(统称为线圈122)，其中的每个薄膜线圈可印刷或蚀刻到基板上。在图10中描绘的示例中，线圈122中的每个线圈包括四个套环，但薄膜线圈可包括任何数量的套环。因为线圈122A和122B具有大约相同的尺寸并且基本上彼此重叠，所以线圈122限定单个内部区126。
线圈122中的每个线圈包括一对端子124，电源可连接到该对端子。在一些示例中，每对端子可连接到不同电源。在其他示例中，每对端子可连接到共同电源。当连接到共同电源时，每对端子可彼此并联电连接。通过并联电连接每对端子，根据欧姆定律，天线120的总电阻通过线圈122的数量减小。例如，对于图10中描绘的具有两个线圈122的示例：
1/R总＝1/R1+1/R2
对于两个大约相等的线圈122，线圈122A的电阻等于线圈122B的电阻(即，R1＝R2)：
1/R总＝2/R1
R总＝R1/2
因此，对于具有两个线圈122的天线120，理论上总电阻减半，从而显著地增加了紧密地环绕线圈122的区中的天线120的功率传送效率。然而，内部区126可仍然经历很少甚至无的磁场强度，因为电感对应地减小，从而导致用于将功率传送到基本上不与线圈122对准的电子设备的非常低的公差。尽管天线120的总电感可类似地通过并联连接端子124来减半，但可通过增加套环的数量、改变导线的宽度和/或减小线圈122的间距来获得更高的电感值。
可通过增大薄膜线圈122中的每个薄膜线圈的厚度来进一步减小天线120的电阻。然而，增大厚度可增加生产成本并且降低每个线圈的柔性。
图11是根据本公开的各种技术的在堆叠之前两对单层薄膜天线130A和130B的倾斜视图。薄膜线圈的堆叠层的某些布置可通过使用多个线圈将单个大的内部区划分成多个较小内部区来使得无线功率传送天线能够在其内部区上生成基本上均匀的磁场。例如，天线对130A包括两个薄膜线圈132A和132B，每个线圈分别限定内部空间136A和136B。在两个天线之间提供附加空间136C。
类似地，天线对130B包括两个薄膜线圈132C和132D，每个线圈分别限定内部区136D和136E。在两个天线之间提供附加空间136F。在图11中描绘的示例中，线圈132A-132D中的每个线圈具有四个套环，但线圈123可包括任何数量的套环。通过堆叠天线对130A和130B(例如，如在如下所述图12A中描绘的布置中)，可产生在其内部区上具有基本上均一地分布的磁场的组合的单根天线，从而允许向电子设备进行有效的功率传送，即使当电子设备并未与线圈的周边基本上对准时也是如此。
图12A是根据本公开的各种技术的双层堆叠薄膜天线140的倾斜视图。天线140可通过以下方式制造：在基板上产生两对薄膜线圈诸如图11中描绘的线圈对130A和130B，将一个基板堆叠在另一个基板的顶部上，并且并联电连接线圈的天线端子144。在此特定布置中，图11中描绘的六个内部空间136A-136F可被进一步划分成九个较小内部空间146A-146I。此特定布置可防止天线140具有很大程度地没有磁场的单个大内部区，并且作为代替将磁场更均一地分布在内部上，如图12B所示。
在一些示例性应用中，天线140可嵌入鼠标垫(或类似物体)内以将功率传送到无线计算机鼠标或其他设备。在另一个示例中，天线140可用于对便携式电子设备(诸如智能电话、膝上型电脑或平板电脑)的电池进行充电。
图12B是根据本公开的各种技术的图12A中描绘的双层堆叠薄膜天线的CST模型和EM仿真。如图12B所示，图12A中的天线140的配置导致产生具有变化磁场强度的九个子区146A-146I。例如，子区146A、146C、146E、146G和146I可由于那些区中的电流的相长干涉而具有相对鲁棒的磁场强度的特征。由于电流在其周边处的相长干涉和相消干涉两者的影响，子区146B和146H可具有中等磁场强度的特征。由于相反电流在其周边处的相消干涉，子区146D和146F可具有相对较弱磁场强度的特征。根据本公开的一个或多个方面，此类相对较弱的子区可能不存在于所有示例中——另选的天线设计(例如，向天线添加第三堆叠层)可导致甚至更高的磁场分布均匀性。
图13描绘了根据本公开的各种技术的堆叠薄膜天线的示例性应用。在图13中描绘的示例中，系统150包括具有基本上平坦表面的物体152，诸如壁、白板或智能板(或如果不同地取向的话，会议台、书桌、工作台或类似结构)。物体152的周边可限定内部区158。在一些示例中，内部区158可以是基本上矩形的，或任何其他形状诸如圆形。
尽管未在图13中描绘，但系统150可包括嵌入物体152的表面内的多个薄膜线圈天线，该多个薄膜线圈天线被配置为产生磁场，例如以用于将功率无线地传送到放置在物体150的表面附近的制品。薄膜天线可至少部分地彼此重叠，例如以将物体152的内部区158划分成多个较小子区，以便将磁场更均一地分布在表面上。
系统150还可包括被配置为放置在物体152的表面上的各个点处的一个或多个可移动制品154。在图13的示例中，制品154被描绘为被配置为从嵌入物体152的表面内的天线接收功率的粘性便笺，诸如由明尼苏达州梅普尔伍德的3M公司(3M Corporation ofMaplewood,Minnesota)生产的
Figure BDA0003138862980000121
便笺。一般来讲，可移动制品154可以为被配置为从嵌入物体152的表面内的天线无线地接收功率的任何便携式电子设备。例如，可移动制品154可以为发光设备、计算机鼠标、移动电话、膝上型电脑、平板电脑或任何其他便携式电子设备。
在一个示例诸如图13中描绘的示例中，物体152包括交互式白板，并且可移动制品154包括多个粘性便笺。粘性便笺154可包括被配置为通过从嵌入白板152的表面内的多个堆叠薄膜天线无线地接收功率来发射光(如由粘性便笺156所指示)的一个或多个LED。因为薄膜天线可将磁场匀称地或相对均匀地分布在白板154的表面上，所以粘性便笺156可在放置在表面上的任何地方时发射光。在一些示例中，白板152可被配置为无线地发送和接收来自制品154的数字信息，例如作为文本显示在粘性便笺154上的信息。

Claims (47)

1.一种设备，所述设备包括：
天线，所述天线包括被配置为产生电磁场的一个或多个导电套环；以及
至少一个谐振电容器套环，所述至少一个谐振电容器套环设置成基本上与所述天线共面，其中所述至少一个谐振电容器套环并不由电连接件有源地供电。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述一个或多个导电套环为基本上圆形的，并且其中所述一个或多个导电套环限定内圆周和外圆周。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述至少一个谐振电容器套环为基本上圆形的，其中所述至少一个谐振电容器套环限定环圆周。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述至少一个谐振电容器套环与所述天线基本上同心。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述至少一个谐振电容器套环所具有的环圆周小于所述内圆周。
6.根据权利要求4所述的设备，其中，所述至少一个谐振电容器套环所具有的环圆周大于所述外圆周。
7.根据权利要求4所述的设备，其中，所述至少一个谐振电容器套环包括第一环和第二环，并且其中所述第一环所具有的第一环圆周小于所述内圆周，并且其中所述第二环所具有的第二环圆周大于所述外圆周。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述一个或多个导电套环包括柔性薄膜线圈。
9.根据权利要求5所述的设备，其中，所述薄膜线圈包含铜。
10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个谐振电容器套环包含铜。
11.一种系统，所述系统包括：
平坦表面；
至少一根天线，所述至少一根天线包括被配置为产生设置在所述平坦表面内的电磁场的一个或多个导电套环；以及
至少一个平的制品，所述至少一个平的制品可移动地设置在所述平坦表面的顶部上，其中所述平的制品包括至少一个谐振电容器套环，并且其中所述平的制品被配置为将所述电磁场集中到由所述平的制品限定的区域中。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述至少一根天线围绕所述平坦表面的外边沿设置。
13.根据权利要求11所述的系统，其中，所述至少一个平的制品被配置为向设置在衬垫的顶部上的电子设备传送电力。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，至少一个衬垫被配置为对电子设备的电池进行充电。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述电子设备为移动电话。
16.根据权利要求13所述的系统，其中，所述电子设备为计算机鼠标。
17.根据权利要求11所述的系统，其中，所述至少一根天线包括多根天线，所述多根天线中的每根天线围绕所述平坦表面的单独区设置。
18.一种方法，所述方法包括：
通过在布置在平面中的导电材料的一个或多个套环中产生电流来生成电磁场；以及
通过在由所述导电材料环绕并且与所述平面基本上共面的内部区域内放置无源谐振套环来集中所述电磁场，所述无源谐振套环包括电容器，所述电容器被调谐成以接近所述导电材料的一个或多个套环的谐振频率的频率谐振。
19.根据权利要求18所述的方法，
通过将所述电磁场转换为电荷来在被放置在所述谐振套环上的设备内生成电荷。
20.根据权利要求18所述的方法，
通过使用在所述设备内生成的所述电荷来对所述设备内的电池进行充电。
21.一种设备，所述设备包括：
导体，所述导体包括布置在平面中的导电材料的一个或多个套环；以及
无源谐振套环，所述无源谐振套环设置在由所述导电材料环绕并且与所述平面基本上共面的内部区域内，其中所述无源谐振套环包括与谐振频率相关联的电容器。
22.一种系统，所述系统包括：
存储设备；以及
处理电路，所述处理电路访问所述存储设备并且被配置为执行本文所述的权利要求所述的方法中的任一种或本文所述的过程、技术或规程中的任一种。
23.一种用于执行本文所述的过程、技术或规程中的任一种的方法。
24.一种用于执行本文所述的权利要求所述的方法中的任一种或本文所述的过程、技术或规程中的任一种的设备。
25.一种设备，所述设备包括用于执行本文所述的权利要求所述的方法中的任一种或本文所述的过程、技术或规程中的任一种的装置。
26.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括指令，所述指令在被执行时将处理电路配置为执行本文所述的权利要求所述的方法中的任一种或本文所述的过程、技术或规程中的任一种。
27.一种设备，所述设备包括：
第一对端子，所述第一对端子通过第一薄膜导电材料连接，其中所述第一薄膜导电材料被定位成在第一平面中限定一个或多个第一套环，并且其中所述一个或多个第一套环在所述第一平面内限定第一内部区域；以及
第二对端子，所述第二对端子通过第二薄膜导电材料连接，其中所述第二薄膜导电材料被定位成在第二平面中限定一个或多个第二套环，并且其中所述一个或多个第二套环在所述第二平面内限定第二内部区域，
其中所述第二平面被定位成基本上平行于所述第一平面并且靠近所述第一平面，使得所述第二平面内的所述第二内部区域与所述第一平面内的所述第一内部区域至少部分地重叠。
28.根据权利要求27所述的设备，
其中，所述第一对端子和所述第二对端子并联电连接。
29.一种方法，所述方法包括：
通过在第一薄膜导电材料的一个或多个套环中产生电流来生成第一电磁场，其中所述第一薄膜导电材料被定位成在第一平面中限定一个或多个第一套环，并且其中所述一个或多个第一套环在所述第一平面内限定第一内部区域；以及
通过在第二薄膜导电材料的一个或多个套环中产生电流来生成第二电磁场，其中所述第二薄膜导电材料被定位成在第二平面中限定一个或多个第二套环，并且其中所述一个或多个第二套环在所述第二平面内限定第二内部区域；
其中所述第二平面被定位成基本上平行于所述第一平面并且靠近所述第一平面，使得所述第二平面内的所述第二内部区域与所述第一平面内的所述第一内部区域至少部分地重叠。
30.根据权利要求29所述的方法，所述方法还包括：
通过将所述第一电磁场和所述第二电磁场转换成电荷来在基本上平行于所述第一平面和所述第二平面并且靠近所述第一平面和所述第二平面放置的设备内生成电荷。
31.根据权利要求30所述的方法，所述方法还包括：
通过使用在所述设备内生成的所述电荷来对所述设备内的电池进行充电。
32.一种天线，所述天线包括两个或更多个薄膜线圈，每个线圈包括：
一对端子；以及
至少一个套环，所述至少一个套环限定平面和内部区；
其中所述两个或更多个线圈的所述平面设置成基本上彼此平行；并且
其中所述两个或更多个线圈的所述内部区至少部分地彼此重叠。
33.根据权利要求32所述的天线，其中，所述薄膜线圈的所述对端子并联电连接。
34.根据权利要求32所述的天线，每个线圈还包括电源。
35.根据权利要求32所述的天线，其中，所述两个或更多个薄膜线圈包含银。
36.根据权利要求32所述的天线，其中，所述两个或更多个薄膜线圈包含铜。
37.根据权利要求32所述的天线，其中，所述两个或更多个线圈具有介于10微米和100微米之间的厚度。
38.根据权利要求11所述的天线，其中，所述两个或更多个线圈具有介于15微米和45微米之间的厚度。
39.根据权利要求32所述的天线，其中，所述两个或更多个线圈被配置为生成磁场。
40.根据权利要求39所述的天线，其中，所述磁场被配置为将功率无线地传送至电子设备。
41.根据权利要求40所述的天线，其中，所述电子设备为移动电话。
42.根据权利要求40所述的天线，其中，所述电子设备为计算机鼠标。
43.根据权利要求32所述的天线，其中，所述两个或更多个线圈包括矩形形状。
44.根据权利要求43所述的天线，其中，所述两个或更多个线圈包括两对矩形线圈，其中第一对矩形线圈堆叠在第二对矩形线圈的顶部上。
45.根据权利要求44所述的天线，其中，所述线圈的所述内部区重叠以限定多个子区。
46.根据权利要求43所述的天线，其中，所述两个或更多个线圈中的每个线圈包括三个套环。
47.一种系统，所述系统包括：
平坦表面，所述平坦表面限定区域；
天线，所述天线嵌入所述平坦表面内，所述天线包括两个或更多个薄膜线圈，每个线圈包括：
一对端子；以及
至少一个套环，所述至少一个套环限定平面和内部区；
其中所述两个或更多个线圈的所述平面设置成基本上彼此平行；
其中所述两个或更多个线圈的所述内部区至少部分地彼此重叠以将所述区域划分成多个子区；以及
其中所述天线的所述对端子并联电连接；以及
至少一个平的制品，所述至少一个平的制品可移动地设置在所述平坦表面的顶部上，其中所述平的制品被配置为从所述天线接收电力。
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