RU2481689C1 - Wireless electromagnetic receiver and system of wireless energy transfer - Google Patents

Wireless electromagnetic receiver and system of wireless energy transfer Download PDF

Info

Publication number
RU2481689C1
RU2481689C1 RU2011137643/07A RU2011137643A RU2481689C1 RU 2481689 C1 RU2481689 C1 RU 2481689C1 RU 2011137643/07 A RU2011137643/07 A RU 2011137643/07A RU 2011137643 A RU2011137643 A RU 2011137643A RU 2481689 C1 RU2481689 C1 RU 2481689C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
characterized
resonator
receiver
system
mechanical
Prior art date
Application number
RU2011137643/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011137643A (en
Inventor
Александр Геннадьевич Чернокалов
Михаил Николаевич Макурин
Николай Николаевич Олюнин
Владимир Яковлевич Архипенков
Ки Юнг КИМ
Юнг-Хо РЬЮ
Original Assignee
Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд."
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд." filed Critical Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд."
Priority to RU2011137643/07A priority Critical patent/RU2481689C1/en
Priority claimed from US13/612,105 external-priority patent/US9812902B2/en
Publication of RU2011137643A publication Critical patent/RU2011137643A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2481689C1 publication Critical patent/RU2481689C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: system of wireless energy transfer is proposed, which comprises a source of an AC magnetic field and a wireless electromagnetic receiver, which receives energy from a source of an AC magnetic field. The receiver comprises a device sensitive to electromagnetic field, and a device made as capable of conversion of mechanical energy into electric one, differing by the fact that the device sensitive to electromagnetic field in the receiver is an integral solid-state mechanical resonator, made of a magnetostrictive material, and the second device represents an inductive converter of mechanical energy of specified resonator oscillations into electric energy, besides, such converter does not contact mechanically with the resonator.
EFFECT: increased received power by increase of receiver's good quality.
29 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области электрорадиотехники, а более конкретно - к системам и компонентам, предназначенным для беспроводной передачи энергии. Electroradio invention relates to the field, and more particularly - to systems and components for wireless transmission of energy.

Системы для передачи электромагнитной энергии делятся на излучательные и неизлучательные системы. System for transmitting electromagnetic energy divided into radiative and neizluchatelnye system. Излучательные системы для передачи энергии основаны на использовании узконаправленных передатчиков и приеме электромагнитного излучения в дальней зоне. Radiative energy transfer systems are based on the use of narrow beam transmitters and the reception of electromagnetic radiation in the far field. Неизлучательные системы для передачи энергии, как правило, основаны на электромагнитной индукции и используют нераспространяющееся поле в ближней зоне. Neizluchatelnye system for power transmission, usually based on electromagnetic induction and use the evanescent field in the near field.

Интерес к неизлучательным системам передачи энергии существенно возрос за последние несколько лет, особенно после того как Массачусетсом технологическим институтом была запатентована схема резонансной передачи энергии (см. патент США №7741734) [1]. Interest in neizluchatelnym power transmission systems has increased significantly over the past few years, especially since the Massachusetts Institute of Technology has been patented scheme resonance energy transfer (see. U.S. Patent №7741734) [1]. В данном патенте раскрыт способ передачи электромагнитной энергии, в котором используется система из двух резонаторов, взаимодействующих через нераспространяющееся резонансное поле в ближней зоне. This patent discloses a method for transmitting electromagnetic energy, which uses a system of two resonators interacting via evanescent resonance field in the near field. В указанном патенте также раскрыты некоторые возможные варианты реализации электромагнитных резонансных структур. This patent also discloses some possible embodiments of the electromagnetic resonance structures. Практически все другие известные резонансные устройства для беспроводной передачи энергии также основаны на электромагнитных резонансных структурах. Virtually all other known resonant device for wireless transmission of energy are also based on electromagnetic resonance structures. Следует отметить, что резонансные структуры, которые применяют для систем беспроводной передачи энергии, могут быть также использованы в нерезонансных системах, включая излучательные системы. It should be noted that the resonant structure, which is used for wireless power transmission systems may also be used in non-resonant systems including radiating system.

Основным недостатком электромагнитных резонансных структур является сложность разработки чувствительного электромагнитного резонатора малого размера с высокой добротностью (Q). The main drawback of the electromagnetic resonant structures is the difficulty in developing a sensitive electromagnetic resonator of small size with a high quality factor (Q). Это существенно ограничивает сферу возможного применения таких устройств. This significantly limits the scope of possible applications of such devices. Другой недостаток заключается в сложности разработки электромагнитного резонатора с высокой добротностью, пригодного для функционирования на низкой резонансной частоте. Another disadvantage is the complexity of the development of the electromagnetic resonator with a high Q-factor, suitable for the operation at a low resonance frequency. В то же время для повышения эффективности передачи энергии желательно обеспечить как можно более высокую добротность. At the same time, to improve the energy transfer efficiency is desirable to provide the highest possible Q-factor.

В некоторых известных разработках вместо использования электромагнитных резонансных структур предлагается использовать механические резонаторы, которые возбуждаются магнитным полем за счет явления магнитострикции. In some prior art designs instead of using electromagnetic resonance structures are encouraged to use mechanical resonators that are excited by the magnetic field due to the phenomenon of magnetostriction. Механические резонаторы могут иметь высокую добротность (Q~10 3 ÷10 4 ), причем в этом случае добротность слабо зависит от размера резонатора и используемой частоты. Mechanical resonators can have high quality factor (Q ~ ÷ March 10 April 10), in which case the quality factor of the resonator is weakly dependent on size and the used frequency. Таким образом, механические резонаторы предпочтительны для использования в малоразмерных и низкочастотных вариантах реализации. Thus, mechanical resonators are preferred for use in small-size and low-frequency embodiments.

Использование механического резонатора, возбуждаемого внешним магнитным полем за счет явления магнитострикции, для беспроводной передачи энергии известно из выложенных заявок США №20090079268 [2] и №20100015918 [3]. Using mechanical resonator excited by an external magnetic field due to the phenomenon of magnetostriction, for wireless power transmission is known from US application Laid №20090079268 [2] and №20100015918 [3].

Наиболее близким по своим признакам к настоящему изобретению является устройство, описанное в [2]. The closest in its characteristics to the present invention is a device as described in [2]. В данной патентной заявке описано магнитоэлектрическое многослойное устройство, включающее, по меньшей мере, один пьезоэлектрический слой, покрытый двумя магнитострикционными слоями. This patent application describes magnetoelectric multilayered device including at least one piezoelectric layer covered by two magnetostrictive layers. Принцип работы данного устройства следующий: при помещении во внешнее переменное магнитное поле механические колебания, возникающие благодаря магнитострикционным слоям, преобразуются в колебания электрического напряжения в пьезоэлектрическом слое. The principle of this device is as follows: when placed in an external alternating magnetic field, mechanical vibrations arising due to magnetostrictive layers are converted into voltage fluctuations in the piezoelectric layer. Недостатком данного решения является сниженная добротность устройства, что неизбежно при использовании слоистой структуры. The disadvantage of this solution is the reduced quality factor of the device, which inevitably when using the laminate structure. Уменьшение добротности в известном решении обусловлено тем, что резонируют не все слои устройства, и в нерезонирующих слоях происходит демпфирование колебаний. Reducing Q-known solution is due to the fact that not all resonate device layers and layers nerezoniruyuschih vibration damping occurs. Другим недостатком является отсутствие средства, обеспечивающего линейность магнитострикционных свойств. Another drawback is the lack of means to provide the linearity magnetostrictive properties.

Основной задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является разработка резонансного приемника, имеющего высокую добротность, и пригодного для малоразмерных и низкочастотных применений в заявляемой системе беспроводной передачи энергии. The main task, solved by the claimed invention is to provide a resonant receiver having a high quality factor, and is suitable for small-size and low-frequency applications in the inventive wireless power transmission system.

Для решения поставленной задачи предлагается усовершенствованная конструкция беспроводного электромагнитного приемника, включающего в себя устройство, чувствительное к электромагнитному полю, и устройство, выполненное с возможностью преобразования механической энергии в электрическую, при этом такой приемник характеризуется тем, что чувствительное к электромагнитному полю устройство представляет собой цельный твердотельный механический резонатор, выполненный из магнитострикционного материала, а второе устройство представляет provides an improved wireless electromagnetic receiver design To solve this problem, including a device that is sensitive to the electromagnetic field, and a device configured to convert mechanical energy into electrical energy, with such a receiver is characterized in that responsive to the electromagnetic field device is a one-piece solid mechanical resonator made of a magnetostrictive material, and the second device is собой индуктивный преобразователь механической энергии колебаний указанного резонатора в электрическую энергию, причем такой преобразователь механически не контактирует с резонатором. an inductive transducer of mechanical energy of said resonator into electrical power, and such a converter is not mechanically contacted with the resonator.

Таким образом, заявляемый приемник выполняет функцию основного компонента системы беспроводной передачи энергии и позволяет снабжать энергией маломощные устройства без использования проводов. Thus, the proposed receiver functions as a main component of wireless power transmission system providing power a low power devices without using wires. Характерным признаком заявляемой конструкции приемника является использование механического твердотельного резонатора, выполненного сплошным (цельным) и отличающимся высокой добротностью, что позволяет осуществлять прием электромагнитной энергии на основе использования явление магнитострикции. A characteristic feature of the claimed receiver design is the use of a mechanical solid-state resonator made continuous (solid) and has a high Q factor, that allows reception of electromagnetic energy through the use of the magnetostriction phenomenon.

Согласно заявляемому изобретению указанный цельный твердотельный механический резонатор выполнен с возможностью возбуждения от внешнего электромагнитного поля на частоте, соответствующей резонансной частоте указанного резонатора. According to the claimed invention, said one-piece solid mechanical resonator is capable of excitation by an external electromagnetic field at a frequency corresponding to the resonant frequency of said resonator.

Для эффективного функционирования беспроводного электромагнитного приемника имеет смысл, чтобы указанный преобразователь был выполнен с возможностью поддержания высокой добротности указанного резонатора. For efficient operation of a wireless electromagnetic receiver makes sense to said converter is configured to maintain the high quality factor of said resonator.

Согласно заявляемому изобретению указанный цельный твердотельный механический резонатор изготовляется из магнитострикционного материала с высокой добротностью, значение которой превышает 2000. According to the claimed invention, said one-piece solid mechanical resonator is made of a magnetostrictive material with a high Q value which is greater than 2000.

Согласно заявляемому изобретению указанный цельный твердотельный механический резонатор предпочтительно изготовляется из магнитострикционного феррита. According to the claimed invention, said one-piece solid mechanical resonator is preferably made of a magnetostrictive ferrite.

Согласно заявляемому изобретению указанный цельный твердотельный механический резонатор имеет требуемую для данного применения форму, которая выбирается так, чтобы на рабочей частоте возбуждалась механическая резонансная мода. According to the claimed invention, said one-piece solid mechanical resonator is required for a given application form, which is chosen so that at the operating frequency mechanical resonance mode is excited.

Согласно одному из вариантов реализации указанный цельный твердотельный механический резонатор имеет форму круглого цилиндра. According to one embodiment said one-piece solid mechanical resonator has a circular cylinder shape.

Согласно другому варианту выполнения указанный цельный твердотельный механический резонатор имеет форму бруска с квадратным сечением. According to another embodiment said one-piece solid mechanical resonator has the shape of a bar with a square cross section.

Согласно другому варианту реализации указанный цельный твердотельный механический резонатор имеет форму пластины. According to another embodiment, said one-piece solid mechanical resonator has a plate shape.

Для эффективного функционирования беспроводного электромагнитного приемника имеет смысл, чтобы указанный твердотельный механический резонатор был выполнен с возможностью подмагничивания от постоянного магнита. For efficient operation of a wireless electromagnetic receiver it is wise to said solid mechanical resonator was arranged to bias from the permanent magnet.

Согласно одному из вариантов выполнения указанный постоянный магнит может представлять собой керамический магнит. According to one embodiment said permanent magnet may be a ceramic magnet.

Согласно заявляемому варианту изобретения указанный индуктивный преобразователь представляет собой катушку, намотанную вокруг резонатора. According to the claimed embodiment of the invention said converter is an inductive coil wound around a cavity.

Согласно заявляемому варианту изобретения витки катушки указанного индуктивного преобразователя соединены с нагрузкой. According to an embodiment of the claimed invention, the coil turns of said inductive transducer connected to the load.

Разработанный согласно заявляемому решению беспроводной электромагнитный приемник имеет более высокую добротность по сравнению с известными, основанными на механическом резонансе, приемниками-аналогами. Designed according to the claimed solution wireless electromagnetic receiver has a high Q compared with known based on mechanical resonance, receivers analogs.

Кроме того, для решения поставленной задачи также предлагается система беспроводной передачи энергии, содержащая источник переменного магнитного поля, и беспроводной электромагнитный приемник, который принимает энергию от источника переменного магнитного поля, причем указанный приемник включает в себя устройство, чувствительное к электромагнитному полю, и устройство, выполненное с возможностью преобразования механической энергии в электрическую, при этом такой приемник характеризуется тем, что чувствительное к электромагнитному п Furthermore, to solve the problem is also proposed a wireless energy transmission, comprising a source of alternating magnetic field, and a wireless electromagnetic receiver which receives power from the alternating magnetic field, wherein said receiver includes a device responsive to the electromagnetic field and the device, configured to convert mechanical energy into electrical energy, with such a receiver is characterized in that responsive to electromagnetic n олю устройство представляет собой цельный твердотельный механический резонатор, выполненный из магнитострикционного материала, а второе устройство представляет собой индуктивный преобразователь механической энергии колебаний указанного резонатора в электрическую энергию, причем такой преобразователь механически не контактирует с резонатором. Olu device is a mechanical resonator solid piece made of a magnetostrictive material, and the second device is an inductive transducer of mechanical energy of said resonator into electrical power, and such a converter is not mechanically contacted with the resonator.

Входящий в заявленную систему беспроводной электромагнитный приемник может характеризоваться любым из вышеприведенных признаков. Incoming claimed in a wireless electromagnetic receiver may be characterized by any of the above features.

Согласно одному из вариантов заявляемого изобретения источник переменного магнитного поля представляет собой неизлучательую резонансную структуру с частотой f, расположенную на расстоянии, которое меньше длины волны λ=c/f, где с - скорость света. According to one embodiment of the claimed invention, the source of the alternating magnetic field is neizluchateluyu resonant structure at a frequency f, disposed at a distance which is less than the wavelength λ = c / f, where c - velocity of light.

Согласно другому варианту заявляемого изобретения источник переменного магнитного поля представляет собой неизлучательую нерезонансную структуру, расположенную на расстоянии, которое меньше длины волны λ=c/f, где с - скорость света. According to another embodiment of the claimed invention, the AC magnetic field is a non-resonant neizluchateluyu structure disposed at a distance which is less than the wavelength λ = c / f, where c - velocity of light.

Согласно третьему варианту заявляемого изобретения источник переменного магнитного поля представляет собой излучательную структуру с частотой f, расположенную на расстоянии, превышающем длину волны λ=c/f, где с - скорость света. According to a third embodiment of the claimed invention, the AC magnetic field is the emissivity of the structure at a frequency f, disposed at a distance greater than the wavelength λ = c / f, where c - velocity of light.

Для лучшего понимания заявленного изобретения далее приводится его подробное описание с соответствующими чертежами. For a better understanding of the claimed invention, the following provides a detailed description with accompanying drawings.

Фиг.1 представляет собой схему приемника с твердотельным магнитострикционным резонатором в форме сплошного цилиндра и индуктивным преобразователем энергии, где: 1 is a diagram of the receiver with a solid magnetostrictive resonator in the form of a solid cylinder and an inductive power converter, wherein:

101 - твердотельный цилиндрический магнитострикционный резонатор в форме цилиндра; 101 - solid cylindrical magnetostrictive resonator in the form of a cylinder;

102 - постоянный магнит; 102 - a permanent magnet;

103 - возбуждающее магнитное поле; 103 - exciting magnetic field;

104 - нагрузка; 104 - load;

105 - катушка. 105 - coil.

Фиг.2 представляет собой схему приемника с твердотельным магнитострикционным резонатором в форме бруска с квадратным сечением и индуктивным преобразователем энергии, где: 2 is a receiver circuit with a solid state magnetostrictive resonator in the form of a bar with a square cross section and an inductive power converter, wherein:

201 - твердотельный магнитострикционный резонатор в форме бруска; 201 - Solid magnetostrictive resonator in the form of bar;

102 - постоянный магнит; 102 - a permanent magnet;

103 - возбуждающее магнитное поле; 103 - exciting magnetic field;

104 - нагрузка; 104 - load;

105 - катушка. 105 - coil.

Фиг.3 представляет собой схему заявляемой системы беспроводной передачи энергии, содержащую заявляемый беспроводной электромагнитный приемник. 3 is a system diagram of the inventive wireless energy transfer, comprising the inventive wireless electromagnetic receiver.

103 - возбуждающее магнитное поле, сгенерированное источником; 103 - exciting the magnetic field generated by the source;

301 - источник переменного магнитного поля; 301 - a source of alternating magnetic field;

302 - приемник. 302 - Receiver.

Первой функциональной частью заявленного беспроводного электромагнитного приемника 302 является твердотельный магнитострикционный резонатор 101 или 201 с постоянным магнитом 102 (см. Фиг.1 и Фиг.2). The first functional part of the claimed wireless electromagnetic receiver 302 is a solid magnetostrictive resonator 101 or 201 with a permanent magnet 102 (see. Figure 1 and Figure 2). Твердотельный резонатор 101 (или 201) выполнен из магнитострикционного материала с высокой добротностью. Solid cavity 101 (or 201) is made of magnetostrictive material with high Q factor. В частности, таким магнитострикционным материалом является магнитострикционный феррит. In particular, such a magnetostrictive material is magnetostrictive ferrite. Резонатор может иметь форму пластины, цилиндра, бруска или другую форму. The resonator may have a shape of a plate, cylinder, bar or another shape. Форма резонатора выбирается таким образом, чтобы на рабочей частоте f в резонаторе 1 возбуждалась механическая резонансная мода. The shape of the resonator is selected so that at the operating frequency f 1 in the resonator is excited mechanical resonance mode. Например, для продольной механической резонансной моды размер резонатора, по меньшей мере, в одном измерении должен быть приблизительно равен ν/(2f), где ν - скорость звука. For example, for longitudinal mechanical resonance mode of the resonator size, at least in one dimension should be about equal to ν / (2f), where ν - sound velocity. Механическая резонансная мода является предпочтительной для передачи энергии в том случае, когда энергия механических колебаний резонатора максимальна при возбужденной моде. Mechanical resonance mode is preferred for power transmission in the case when the energy of the mechanical resonator maximum when excited mode.

Резонатор 101 (см. Фиг.1) размещен в поле постоянного магнита 102, который расположен рядом с резонатором на некотором расстоянии для того, чтобы путем подмагничивания обеспечить проявление необходимых магнитострикционных свойств материала резонатора и линеаризовать поведение резонатора 101. Постоянный магнит 102 предпочтительно выполнять из керамического материала. The resonator 101 (see. Figure 1) is placed in the field of the permanent magnet 102, which is located next to the cavity at a certain distance to provide a bias through manifestation necessary magnetostrictive resonator material properties and behavior linearize resonator 101. The permanent magnet 102 is preferably made of ceramic material. В этом случае он может быть помещен близко к резонатору без значительного влияния на эффективность системы. In this case, it can be placed close to the resonator without significantly affecting the efficiency of the system. Резонатор 101 возбуждается внешним переменным магнитным полем 103. Переменное магнитное поле 103 возбуждает в резонаторе 101 механические колебания за счет явления магнитострикции. The resonator 101 is excited by an external alternating magnetic field 103. AC magnetic field 103 in the cavity 101 excites mechanical oscillations due to the phenomenon of magnetostriction. Амплитуда колебаний на резонансной частоте f зависит от добротности Q материала резонатора 101: чем выше добротность, тем большую амплитуду колебаний она обеспечивает. The amplitude of oscillations at the resonance frequency f depends on the quality factor Q of the resonator 101 the material: the higher the Q factor, the greater the amplitude of the oscillations it provides. Таким образом, желательно сделать добротность как можно более высокой. Thus, it is desirable to make the Q-factor as high as possible. Также амплитуда колебаний зависит от магнитострикционных свойств материала резонатора 101. Поэтому предпочтительно использовать высокоэффективные магнитострикционные материалы для заявляемого приемника. Also, the amplitude of the oscillations depends on the magnetostrictive properties of the material of the resonator 101. It is therefore preferred to use a highly magnetostrictive materials for the claimed receiver.

Второй функциональной частью беспроводного электромагнитного приемника 302 является преобразователь энергии. The second functional part of the wireless receiver 302 is an electromagnetic energy converter. В заявляемом решении предлагается использовать индуктивный преобразователь (см. Фиг.1 и Фиг.2), который представляет собой катушку 105, намотанную вкруг твердотельного магнитострикционного резонатора 101 или 201. Такая структура преобразователя способствует тому, чтобы сохранялась высокая добротность резонатора. In the disclosed solution it proposed to use inductive transducer (cm. 1 and 2) which is a coil 105 wound round the solid magnetostrictive resonator 101 or 201. Such a transducer structure helps to ensure that remained high Q resonator. Механические колебания резонатора вызывают переменное механическое напряжение, которое, в свою очередь, создает переменную составляющую намагниченности материала резонатора (обратный магнитострикционный эффект). Mechanical vibrations of the resonator cause alternating mechanical stress, which in turn creates the resonator variable component of the magnetization of the material (reverse magnetostrictive effect). Переменная намагниченность индуцирует колебания напряжения на концах обмотки катушки 105. Концы обмотки катушки 105 соединены с нагрузкой 104. The variable magnetization induces a voltage waveform at the ends of the coil winding 105. The ends of the coil winding 105 are connected to load 104.

Заявляемый беспроводной электромагнитный приемник 302 используется как часть системы беспроводной передачи энергии. The claimed wireless electromagnetic receiver 302 is used as part of a wireless power transmission system.

Такая система беспроводной передачи энергии (см. Фиг.3) включает в себя источник переменного магнитного поля 301 и заявляемый беспроводной электромагнитный приемник 302, выполненный согласно настоящему изобретению, который принимает энергию от источника 301. Частота переменного поля, генерируемая источником 301, соответствует резонансной частоте приемника 302. При этом возможно использование различных источников переменного магнитного поля, в частности: Such wireless power transmission system (see. Figure 3) comprises a source of alternating magnetic field 301 and the claimed wireless electromagnetic receiver 302 configured according to the present invention, which receives energy from the source 301. The frequency of the alternating field generated by the source 301, corresponds to the resonant frequency receiver 302. it is possible to use various sources of ac magnetic fields, in particular:

- Источником может быть неизлучательная резонансная структура с частотой f расположенная на расстоянии, которое меньше длины волны λ=с/f, где с - скорость света. - source may be neizluchatelnaya resonant structure at a frequency f located at a distance that is less than the wavelength λ = c / f, where c - velocity of light. В таком случае источник и приемник образуют резонансную систему передачи энергии. In this case, the source and the receiver form a resonance energy transfer system.

- Источником может быть неизлучательная нерезонансная структура. - neizluchatelnaya source may be a non-resonant structure. Например, это может быть катушка, соединенная с генератором и расположенная на расстоянии, которое меньше длины волны λ=с/f. For example, it may be a coil, coupled with the generator and located at a distance that is less than the wavelength λ = c / f.

- Источником может быть излучательная структура с частотой f, расположенная на расстоянии, которое больше длины волны λ=c/f. - source may be emissive structure with a frequency f, situated at a distance that is greater than the wavelength λ = c / f.

Заявляемое изобретение может найти применение в системах беспроводной передачи энергии. The claimed invention may find application in the wireless power transmission systems. В отличие от известных решений заявляемое изобретение пригодно для малоразмерных применений. Unlike known solutions, the claimed invention is suitable for small size applications. Кроме того, заявляемое решение пригодно для использования в тех областях, где предпочтительна работа на низких частотах, например в сфере биологии. In addition, the claimed solution is suitable for use in areas where the preferred operating at low frequencies, for example in the field of biology.

Claims (29)

1. Беспроводной электромагнитный приемник, включающий в себя устройство, чувствительное к электромагнитному полю, и устройство, выполненное с возможностью преобразования механической энергии в электрическую, отличающийся тем, что чувствительное к электромагнитному полю устройство представляет собой цельный твердотельный механический резонатор, выполненный из магнитострикционного материала, а второе устройство представляет собой индуктивный преобразователь механической энергии колебаний указанного резонатора в электрическую эне 1. Wireless electromagnetic receiver comprising an apparatus sensitive to the electromagnetic field, and a device configured to convert mechanical energy into electrical energy, characterized in that the electromagnetic field sensitive device is a mechanical resonator solid piece made of a magnetostrictive material, and the second device is an inductive transducer of mechanical energy of said resonator into electrical ene ргию, причем такой преобразователь механически не контактирует с резонатором. rgiyu, wherein such mechanical transducer is not in contact with the resonator.
2. Приемник по п.1, отличающийся тем, что указанный цельный твердотельный механический резонатор выполнен с возможностью возбуждения от внешнего электромагнитного поля на частоте, соответствующей резонансной частоте указанного резонатора. 2. The receiver of claim 1, characterized in that said one-piece solid mechanical resonator is capable of excitation by an external electromagnetic field at a frequency corresponding to the resonant frequency of said resonator.
3. Приемник по п.1, отличающийся тем, что указанный преобразователь выполнен с возможностью поддержания высокой добротности указанного резонатора. 3. The receiver of claim 1, characterized in that said transducer is configured to maintain the high quality factor of said resonator.
4. Приемник по п.1, отличающийся тем, что указанный цельный твердотельный механический резонатор выполнен из магнитострикционного материала с высокой добротностью, значение которой превышает 2000. 4. The receiver of claim 1, characterized in that said one-piece solid mechanical resonator is made of a magnetostrictive material with a high quality factor whose value is greater than 2000.
5. Приемник по п.1, отличающийся тем, что указанный цельный твердотельный механический резонатор выполнен из магнитострикционного феррита. 5. The receiver of claim 1, characterized in that said one-piece solid mechanical resonator is made of a magnetostrictive ferrite.
6. Приемник по п.1, отличающийся тем, что указанный цельный твердотельный механический резонатор имеет форму, выбираемую так, чтобы на рабочей частоте возбуждалась механическая резонансная мода. 6. The receiver of claim 1, characterized in that said one-piece solid mechanical resonator has a shape selected so that at the operating frequency mechanical resonance mode is excited.
7. Приемник по п.6, отличающийся тем, что указанный цельный твердотельный механический резонатор имеет форму цилиндра. 7. The receiver of claim 6, characterized in that said one-piece solid mechanical resonator has a cylindrical shape.
8. Приемник по п.6, отличающийся тем, что указанный цельный твердотельный механический резонатор имеет форму бруска с квадратным сечением. 8. The receiver of claim 6, characterized in that said one-piece solid mechanical resonator has the shape of a bar with a square cross section.
9. Приемник по п.6, отличающийся тем, что указанный цельный твердотельный механический резонатор имеет форму пластины. 9. The receiver of claim 6, characterized in that said one-piece solid mechanical resonator has a plate shape.
10. Приемник по п.1, отличающийся тем, что указанный цельный твердотельный механический резонатор размещен в поле постоянного магнита. 10. The receiver of claim 1, characterized in that said one-piece solid mechanical resonator placed in the field of the permanent magnet.
11. Приемник по п.10, отличающийся тем, что указанный постоянный магнит представляет собой керамический магнит. 11. The receiver of claim 10, characterized in that said permanent magnet is a ceramic magnet.
12. Приемник по п.1, отличающийся тем, что указанный индуктивный преобразователь представляет собой катушку, намотанную вокруг резонатора. 12. The receiver of claim 1, characterized in that said converter is an inductive coil wound around a cavity.
13. Приемник по п.12, отличающийся тем, что витки катушки указанного индуктивного преобразователя соединены с нагрузкой. 13. The receiver of claim 12, characterized in that the coil turns of said inductive transducer connected to the load.
14. Система беспроводной передачи энергии, содержащая источник переменного магнитного поля и беспроводной электромагнитный приемник, который принимает энергию от источника переменного магнитного поля, причем указанный приемник включает в себя устройство, чувствительное к электромагнитному полю, и устройство, выполненное с возможностью преобразования механической энергии в электрическую, отличающаяся тем, что чувствительное к электромагнитному полю устройство в приемнике представляет собой цельный твердотельный механический резон 14. The wireless power transmission system comprising a source of alternating magnetic field and an electromagnetic wireless receiver that receives energy from the alternating magnetic field, wherein said receiver includes a device responsive to the electromagnetic field, and a device configured to convert mechanical energy into electrical characterized in that responsive to the electromagnetic field in the receiver device is a solid one-piece mechanical reason тор, выполненный из магнитострикционного материала, а второе устройство представляет собой индуктивный преобразователь механической энергии колебаний указанного резонатора в электрическую энергию, причем такой преобразователь механически не контактирует с резонатором. a torus made of a magnetostrictive material, and the second device is an inductive transducer of mechanical energy of said resonator into electrical power, and such a converter is not mechanically contacted with the resonator.
15. Система по п.14, отличающаяся тем, что указанный цельный твердотельный механический резонатор выполнен с возможностью возбуждения от внешнего электромагнитного поля на частоте, которая соответствует резонансной частоте указанного резонатора. 15. The system of claim 14, characterized in that said one-piece solid mechanical resonator is capable of excitation by an external electromagnetic field at a frequency which corresponds to the resonant frequency of said resonator.
16. Система по п.14, отличающаяся тем, что указанный преобразователь выполнен с возможностью поддержания высокой добротности указанного резонатора. 16. The system of claim 14, characterized in that said transducer is configured to maintain the high quality factor of said resonator.
17. Система по п.14, отличающаяся тем, что указанный цельный твердотельный механический резонатор выполнен из магнитострикционного материала с высокой добротностью, значение которой превышает 2000. 17. The system of claim 14, characterized in that said one-piece solid mechanical resonator is made of a magnetostrictive material with a high quality factor whose value is greater than 2000.
18. Система по п.17, отличающаяся тем, что указанный цельный твердотельный механический резонатор выполнен из магнитострикционного феррита. 18. The system of claim 17, characterized in that said one-piece solid mechanical resonator is made of a magnetostrictive ferrite.
19. Система по п.14, отличающаяся тем, что указанный цельный твердотельный механический резонатор имеет форму, выбираемую так, чтобы на рабочей частоте возбуждалась механическая резонансная мода. 19. The system of claim 14, characterized in that said one-piece solid mechanical resonator has a shape selected so that at the operating frequency mechanical resonance mode is excited.
20. Система по п.19, отличающаяся тем, что указанный цельный твердотельный механический резонатор выполнен в форме цилиндра. 20. The system of claim 19, characterized in that said one-piece solid mechanical resonator is formed in a cylindrical shape.
21. Система по п.19, отличающаяся тем, что указанный цельный твердотельный механический резонатор выполнен в форме бруска с квадратным сечением. 21. The system of claim 19, characterized in that said one-piece solid mechanical resonator is shaped as a bar with a square cross section.
22. Система по п.19, отличающаяся тем, что цельный твердотельный механический резонатор выполнен в форме пластины. 22. The system of claim 19, wherein said solid one-piece mechanical resonator is formed in a plate shape.
23. Система п.14, отличающаяся тем, что указанный цельный твердотельный механический резонатор выполнен с возможностью подмагничивания от постоянного магнита. 23. The system of claim 14, characterized in that said one-piece solid mechanical resonator configured to bias from the permanent magnet.
24. Система по п.23, отличающаяся тем, что указанный постоянный магнит выполнен из керамики. 24. The system of claim 23, characterized in that said permanent magnet is made of ceramics.
25. Система по п.14, отличающаяся тем, что индуктивный преобразователь выполнен в виде катушки, намотанной вокруг резонатора. 25. The system of claim 14, wherein the inductive transducer is a coil wound around the resonator.
26. Система по п.25, отличающаяся тем, что витки катушки указанного индуктивного преобразователя соединены с нагрузкой. 26. The system of claim 25, characterized in that the coil turns of said inductive transducer connected to the load.
27. Система по п.14, отличающаяся тем, что источник переменного магнитного поля представляет собой неизлучательную резонансную структуру с частотой f, расположенную на расстоянии, которое меньше длины волны λ=с/f, где с - скорость света. 27. The system of claim 14, characterized in that the AC magnetic field is neizluchatelnuyu resonant structure at a frequency f, disposed at a distance which is less than the wavelength λ = c / f, where c - velocity of light.
28. Система по п.14, отличающаяся тем, что источник переменного магнитного поля представляет собой неизлучательную нерезонансную структуру, расположенную на расстоянии, которое меньше длины волны λ=c/f, где с - скорость света. 28. The system of claim 14, characterized in that the AC magnetic field is a non-resonant neizluchatelnuyu structure disposed at a distance which is less than the wavelength λ = c / f, where c - velocity of light.
29. Система по п.14, отличающаяся тем, что источник переменного магнитного поля представляет собой излучательную структуру с частотой f, расположенную на расстоянии, которое больше длины волны λ=с/f, где с - скорость света. 29. The system of claim 14, characterized in that the AC magnetic field is the emissivity of the structure at a frequency f, disposed at a distance which is greater than the wavelength λ = c / f, where c - velocity of light.
RU2011137643/07A 2011-09-13 2011-09-13 Wireless electromagnetic receiver and system of wireless energy transfer RU2481689C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011137643/07A RU2481689C1 (en) 2011-09-13 2011-09-13 Wireless electromagnetic receiver and system of wireless energy transfer

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011137643/07A RU2481689C1 (en) 2011-09-13 2011-09-13 Wireless electromagnetic receiver and system of wireless energy transfer
KR1020120087361A KR101984822B1 (en) 2011-09-13 2012-08-09 Wireless electromagnetic receiver and wireless power transfer system
US13/612,105 US9812902B2 (en) 2011-09-13 2012-09-12 Wireless electromagnetic receiver and wireless power transfer system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011137643A RU2011137643A (en) 2013-03-20
RU2481689C1 true RU2481689C1 (en) 2013-05-10

Family

ID=48179159

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011137643/07A RU2481689C1 (en) 2011-09-13 2011-09-13 Wireless electromagnetic receiver and system of wireless energy transfer

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101984822B1 (en)
RU (1) RU2481689C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9667085B2 (en) 2013-06-19 2017-05-30 Samsung Electronics Co., Ltd Wireless charger for electronic device
RU2674436C2 (en) * 2014-03-31 2018-12-10 Конинклейке Филипс Н.В. Wireless inductive power transfer
US10186371B2 (en) 2013-07-08 2019-01-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Magnetic field generation apparatus having planar structure
RU2681311C2 (en) * 2014-09-03 2019-03-06 Конинклейке Филипс Н.В. Wireless inductive electric power transmission

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2342761C1 (en) * 2007-09-07 2008-12-27 Российская Академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ) Method and device for electric energy transmission (versions)
US20090079268A1 (en) * 2007-03-02 2009-03-26 Nigel Power, Llc Transmitters and receivers for wireless energy transfer
US20100015918A1 (en) * 2008-07-18 2010-01-21 Ferro Solutions, Inc. Wireless transfer of information using magneto-electric devices
RU95200U1 (en) * 2010-01-15 2010-06-10 Олег Николаевич Журавлев The wireless transmission of energy and / or information to monitor and / or control distant objects placed in the well
US7741734B2 (en) * 2005-07-12 2010-06-22 Massachusetts Institute Of Technology Wireless non-radiative energy transfer
RU2419945C2 (en) * 2007-09-01 2011-05-27 Маквет Гмбх Унд Ко. Кг Device and method of wireless transfer of energy and/or data between device-source and target device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4638270A (en) * 1984-02-17 1987-01-20 Machamer George A Resonator comprising a coil formed of multiple layer alternately arranged conductive turns
US7808236B1 (en) * 2002-12-09 2010-10-05 Ferro Solutions, Inc. Energy harvester utilizing external magnetic field
US9130394B2 (en) * 2009-02-05 2015-09-08 Qualcomm Incorporated Wireless power for charging devices

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7741734B2 (en) * 2005-07-12 2010-06-22 Massachusetts Institute Of Technology Wireless non-radiative energy transfer
US20090079268A1 (en) * 2007-03-02 2009-03-26 Nigel Power, Llc Transmitters and receivers for wireless energy transfer
RU2419945C2 (en) * 2007-09-01 2011-05-27 Маквет Гмбх Унд Ко. Кг Device and method of wireless transfer of energy and/or data between device-source and target device
RU2342761C1 (en) * 2007-09-07 2008-12-27 Российская Академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ) Method and device for electric energy transmission (versions)
US20100015918A1 (en) * 2008-07-18 2010-01-21 Ferro Solutions, Inc. Wireless transfer of information using magneto-electric devices
RU95200U1 (en) * 2010-01-15 2010-06-10 Олег Николаевич Журавлев The wireless transmission of energy and / or information to monitor and / or control distant objects placed in the well

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9667085B2 (en) 2013-06-19 2017-05-30 Samsung Electronics Co., Ltd Wireless charger for electronic device
US10186371B2 (en) 2013-07-08 2019-01-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Magnetic field generation apparatus having planar structure
RU2674436C2 (en) * 2014-03-31 2018-12-10 Конинклейке Филипс Н.В. Wireless inductive power transfer
RU2681311C2 (en) * 2014-09-03 2019-03-06 Конинклейке Филипс Н.В. Wireless inductive electric power transmission

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130029004A (en) 2013-03-21
KR101984822B1 (en) 2019-05-31
RU2011137643A (en) 2013-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7999414B2 (en) Apparatus and method for wireless energy and/or data transmission between a source device and at least one target device
US8378523B2 (en) Transmitters and receivers for wireless energy transfer
US8587154B2 (en) Inductive power supply
US20110133569A1 (en) Wireless power transmission device and wireless power reception device
JP5502898B2 (en) Wireless power transmission apparatus and the wireless power transmission method
CN1225036C (en) Composite piezoelectric transformer
US7843288B2 (en) Apparatus and system for transmitting power wirelessly
US8384247B2 (en) Wireless energy transfer to moving devices
CN101849342B (en) Wireless power magnetic resonators in high efficiency and power transfer
US9461505B2 (en) Wireless energy transfer with negative index material
JP3814273B2 (en) nmr probes with improved power handling capability
US7928634B2 (en) System and method for providing a piezoelectric electromagnetic hybrid vibrating energy harvester
US8378522B2 (en) Maximizing power yield from wireless power magnetic resonators
US20080246346A1 (en) Electromagnetic Device For Converting Mechanical Vibrational Energy Into Electrical Energy
RU2366057C1 (en) Electric power transmission method and device
CN100479336C (en) Resonance antenna
JP5393083B2 (en) Apparatus and method for performing wireless transmission of energy and / or data between the source device and at least one target device
CN101842963B (en) Wireless power transfer using magneto mechanical systems
KR101213006B1 (en) Wireless energy transfer using a coupling antenna
JP5809822B2 (en) Contactless power transfer system of
US20110133565A1 (en) Wireless Energy Transfer with Negative Index Material
JP5587304B2 (en) Ferrite antenna for wireless power transfer
JP4347590B2 (en) Frequency antenna for a magnetic resonance apparatus
JP2014239644A (en) Receive antenna arrangement for wireless power
JP5471283B2 (en) The wireless power supply apparatus, the wireless power receiving apparatus and wireless power transmission system