TWI744630B - 具有內建式無線電力轉換傳送器和接收器裝置之板片 - Google Patents

具有內建式無線電力轉換傳送器和接收器裝置之板片 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種具有內建式無線電力轉換技術之板片，該內建式無線電力轉換技術使得電力能夠以無線方式自該板片之一無線電力共振器轉換至該板片之一無線電力接收器裝置。該無線電力接收器裝置包括或電耦合至安置於該板片之一前表面上之一或多個電氣裝置，該一或多個電氣裝置將由該接收器裝置供電。可提供一種該些板片之陣列，在此狀況下，各板片具有一無線電力共振器。該陣列中之該些板片中的至少一者電耦合至一RF電源。由各板片產生之EM場自彼板片電感耦合至該陣列中之一最近鄰板片。

Description

具有內建式無線電力轉換傳送器和接收器裝置之板片
本發明涉及具有內建式無線電力轉換傳送器和接收器裝置之板片。
相關申請案之交叉參考
本申請案係主張2018年4月20日申請且標題為「TILES HAVING BUILT-IN WIRELESS POWER TRANSFER TRANSMITTER AND RECEIVER DEVICES」之美國臨時申請案第62/660,448號之申請日的益處及優先權的非臨時申請案，該美國臨時申請案特此以全文引用之方式併入本文中。
無線電力轉換係將電能自電源傳送至電力負載，而不使用人造導體以將電源連接至電力負載。無線電力轉換系統包括傳送器及一或多個接收器裝置。傳送器電耦合至電源且將電力轉換成時變電磁(electromagnetic，EM)場。一或多個接收器裝置經由EM場接收電力，且將接收到之電力重新轉換成待由該接收器裝置之部分抑或電耦合至接收器裝置之電力負載利用的電流。
本申請案之發明人已發明且在先前提交關於包括供用於無線電力轉換區域中之可變形態因子發射器及接收器裝置之無線電力傳送系統的美國非臨時申請案。舉例而言，2016年10月18日申請之標題為「WIRELESS POWER TRANSFER TO MULTIPLE RECEIVER DEVICES ACROSS A VARIABLE-SIZED AREA」的美國申請案第15/296,704號(在下文中稱作'704申請案)揭示此類發射器及接收器裝置，該美國申請案與本申請案屬於相同本發明人。
此可變形態因子傳送器之形狀及尺寸可變化以適應實際上任何尺寸及形狀之無線電力轉換區域，同時仍達成特定特徵頻率。傳送器經組態自電耦合至傳送器之射頻(RF)電源，經由由傳送器產生之近EM場(near EM field)，在無線轉換電力區域各處傳送RF功率。
在無線電力轉換區域中操作之接收器裝置，經組態以在傳送器正在操作之特徵頻率下共振，以便自近EM場接收電力。接收器裝置將自近EM場接收到之電力轉換成電流，該電流接著可被使用以為接收器裝置之部分或電耦合至接收器裝置之電力負載供電。
用於上文所描述之無線電力轉換技術的一個潛在應用係照明應用。舉例而言，接收器裝置可經組態以向一或多個發光二極體(light emitting diode，LED)供應DC電流，如'704申請案中所揭示。在此類狀況下，無線電力轉換區域可例如在天花板各處及略高於及低於天花板橫向延伸。併有LED之接收器裝置可安置於天花板之面朝地板的側面以為房間提供照明。
與此照明應用相關聯之一個困難在於在天花板(例如，鋁支柱)中、天花板上或天花板上方常常存在導電特徵或裝置，傳送器產生之EM場可感應該些導電特徵或裝置中之渦電流。此等渦電流可部分地或全部阻擋EM場，籍此降低LED照明解決方案之有效性。當照明應用涉及地板、牆壁、內院、人行道、車道等等時，會出現類似困難。基本上，在上面安裝著接收器及照明解決方案之表面係鄰近於會感應渦電流之導電元件(例如，金屬管路、金屬支柱、鋁立柱等等)之網路的任何位置處，會出現該問題。
儘管無線電力照明解決方案已被提議，但它們僅是部分有效的，因為它們未考慮由EM場內之金屬性物件中之渦電流引起的問題。舉例而言， Kesler等人的公開美國專利申請案第2014/0021798號提議將無線共振器建構至各種結構中，例如牆壁、地板、天花板、隔板、牆壁覆蓋物等等，而不考慮與渦電流相關聯之問題。
與此照明應用相關聯之又一困難在於若無線轉換技術併入至例如形成陣列之地板板片或天花板板片中，則歸因於在陣列中之不同位置處的板片具有不同數目個最近鄰板片，EM場將不均勻。定位於板片上之共振器主要與最近鄰板片電感耦合。因此，具有不同數目個最近鄰板片的板片將具有不同量之所感應EMF，此取決於該些板片係內部板片(四個最近鄰板片)、邊緣板片(三個最近鄰板片)還是拐角板片(兩個最近鄰板片)。為了在整個陣列各處維持均勻EM場量值，必須考慮此等差異。已提議無線電力照明解決方案，包括Kesler等人揭示之無線電力照明解決方案，皆未考慮此等差異。因此，若此等差異作用，使用已知所提議技術產生之陣列將不完全有效。
需要一種利用無線電力轉換技術且克服上文所論述之關於渦電流的困難且維持均勻EM場的照明解決方案。
根據本文中所揭示之發明性原理及概念，提供一種板片，其包含具有一前表面及一背表面之一基板、安置於該板片中或該板片上之一無線電力共振器、及安置於該板片中或該板片上之一無線電力接收器裝置。
根據另一態樣，該板片進一步包含一電氣裝置，該電氣裝置電耦合至該無線電力接收器裝置，且安裝於該板片之該前表面上。該電氣裝置由該無線電力接收器裝置供電。根據另一態樣，該電氣裝置係一電照明裝置。根據另一態樣，該電氣裝置係一電偵測器裝置。
根據另一態樣，該板片係適用於形成一輕鋼架天花板之一輕鋼架 天花板板片。
根據另一態樣，該板片進一步包含一射頻(RF)電源，該RF電源電耦合至該無線電力共振器，且安置於該板片上或該板片中。
根據前述態樣中之一或多者，該無線電力共振器包含矩形導電材料迴路，其具有分別鄰近於該板片之第一、第二、第三及第四側延行的第一、第二、第三及第四段，及具有電耦合至該矩形迴路之相對端之至少一第一電容器。該矩形迴路及該至少一第一電容器經預選以確保該無線電力共振器在一預選特徵頻率下共振。
根據前述態樣中之一或多者，該無線電力接收器裝置在該預選特徵頻率下共振。
根據前述態樣中之一或多者，該無線電力共振器安置於該板片之該背表面上。
根據另一態樣，一種板片陣列其經配置成使得各板片具有至少一個相鄰板片，該陣列中之各板片包含具有一前表面及一背表面之一基板，及安置於各別板片中或各別板片上之一第一無線電力共振器。
根據該板片陣列之一態樣，該些第一無線電力共振器中之至少一者電耦合至一第一RF電源，該第一RF電源安置於上面安置該第一無線電力共振器的板片上或該板片中。
根據該板片陣列之一態樣，該陣列中之至少一第一板片包含至少一第一無線電力接收器裝置及一電氣裝置，該第一無線電力接收器裝置安置於該第一板片中或該第一板片上，該電氣裝置電耦合至該第一無線電力接收器裝置且安裝於該板片之該前表面上。該電氣裝置由該第一無線電力接收器裝置供電。根據該板片陣列之一態樣，該電氣裝置係一電照明裝置。根據該板片陣列之另一態樣，該電氣裝置係一電偵測器裝置。
根據該板片陣列之一態樣，該陣列中之各板片係適用於形成一輕鋼架天花板之一輕鋼架天花板板片。
根據該板片陣列之前述態樣中之一或多者，該第一無線電力共振器中之每一者包含矩形導電材料迴路，其具有分別鄰近於該板片之第一、第二、第三及第四側延行的第一、第二、第三及第四段，及具有電耦合至該矩形迴路之相對端之至少一第一電容器。該矩形迴路及該至少一第一電容器經預選以確保該第一無線電力共振器在一預選特徵頻率下共振。
根據該板片陣列之前述態樣中之一或多者，該些第一無線電力共振器中之每一者的該預選特徵頻率係至少部分基於該陣列內之各別板片的一位置而被預選擇。定位於該陣列之一拐角處的一板片具有在一第一特徵頻率下共振之一第一無線電力共振器。定位於該陣列的一內部中的一板片具有在一第二特徵頻率下共振的一第一無線電力共振器。沿著該陣列之一側定位、並非一拐角板片的一板片具有在一第三特徵頻率下共振的一第一無線電力共振器。只相鄰於另一板片、沿著該陣列之一側定位、並非一拐角板片的一板片具有在一第四特徵頻率下共振的一第一無線電力共振器。
根據該板片陣列之另一態樣，該第一特徵頻率、該第二特徵頻率、該第三特徵頻率及該第四特徵頻率經預選以確保在該陣列各處存在一實質上恆定之電磁場。
根據該板片陣列之另一態樣，該陣列中之至少一第二板片亦在上面安置有一第二無線電力共振器。安置於該第二板片上之該第一無線電力共振器及該第二無線電力共振器確保零淨磁通量通過該第二板片。
根據該板片陣列之前述態樣中之一或多者，該第一無線電力共振器與該第二無線電力共振器藉由一交叉結彼此耦合，該交叉結確保零淨磁通量通過該第二板片。
根據該板片陣列之前述態樣中之一或多者，該陣列中之至少一第三板片在上面安置有至少第二、第三及第四無線電力共振器。安置於該第三板片上之該第一無線電力共振器、該第二無線電力共振器、該第三無線電力共振器與該第四無線電力共振器藉由一交叉結彼此耦合，該交叉結確保零淨磁通量通過該第三板片。
根據該板片陣列之前述態樣中之一或多者，該陣列進一步包含電耦合至至少一第二無線電力共振器之至少一第二RF電源。該第二RF電源安置於其中或上面安置該第二無線電力共振器之板片上或板片中。該第一RF電源與該第二RF電源以一預選距離彼此分離。
根據該板片陣列之前述態樣中之一或多者，該板片陣列中之鄰近板片以一預選間隙彼此分離，該預選間隙經預選以確保該些鄰近板片之無線電力共振器之間的一足夠強的互感。
根據該板片陣列之前述態樣中之一或多者，各矩形迴路具有至少部分基於該間隙之尺寸的一容限而預選的一寬度。
根據該板片陣列之前述態樣中之一或多者，該第一RF電源與該第二RF電源彼此同相。
100:無線電力轉換系統/系統
101:無線電力轉換區域
102:可變形態因子傳送器/傳送器
103:電容器
104:線段
105:射頻(RF)電流/電流
106:磁場
108:射頻(RF)電源/電源
204a:端A
204b:端B
500a:接收器裝置A
500d:接收器裝置
501a:整流器電路A
502:發光二極體(LED)
503a:外線
503b:內線
600:板片/天花板板片
600a:背表面
600b:前表面
601:共振器/無線電力共振器
601a:迴路/共振器
601b:迴路/共振器
602:無線電力接收器裝置
603:電容器
604:磁通量線
610:陣列
621:鋁支柱
630:陣列
631:交叉結
640:陣列
641:交叉結
650:間隙
661:導電正方形迴路
662:導電正方形迴路
663:曲線
664:曲線
665:曲線
667:曲線
668:曲線
669:曲線
671:正方形迴路
672:平坦導體/平坦導電薄片
770:射頻(RF)放大器
780a:射頻(RF)電源
780b:射頻(RF)電源
781b:窄頻帶濾波器
A:無線電力接收器裝置
B:無線電力接收器裝置
C:無線電力接收器裝置
C1:電容器
C2:電容器
C3:電容器
D:無線電力接收器裝置
D1:整流二極體
D2:整流二極體
E:無線電力接收器裝置
F:無線電力接收器裝置
參考以下圖式可較佳地理解本發明之許多態樣。圖式中之組件並非必須按比例繪製，重點在於明確說明本發明之原理。此外，在圖式中，相同附圖標記貫穿若干視圖表示對應部件。
圖1係無線電力轉換系統之方塊圖，其包括可變形態因子無線電力傳送器，該可變形態因子無線電力傳送器自用於在無線電力轉換區域各處之進行無線電力轉換之RF電源接收電力，該無線電力轉換區域具有一或多個無線 電力接收器裝置。
圖2展示根據本發明之一或多個具體實例之實例接收器裝置的示意圖。
圖3展示根據本發明之一或多個具體實例之另一實例接收器裝置的示意圖。
圖4A及圖4B分別說明根據代表性具體實例之具有內建式無線電力轉換技術之天花板板片的後視平面圖及前視平面圖。
圖5說明根據各天花板板片併有無線電力共振器之具體實例之天花板板片陣列的平面圖。
圖6說明根據具體實例之天花板板片陣列的平面圖，其中各單元具有藉由交叉結互連使得其產生零淨通量的兩個相同共振器。
圖7說明根據具體實例之2'×2'天花板板片陣列的平面圖，其中各單元具有藉由交叉結互連使得其產生零淨通量的四個相同共振器。
圖8說明在各共振器之中心處量測之電磁場之帶方格(squared)強度的曲線圖，此時所有共振器具有相同特徵頻率且不採取步驟以確保EM場之振幅在陣列各處實質上恆定。
圖9說明電磁場在板片陣列各處均勻之狀況時之電磁場之帶方格強度的曲線圖。
圖10說明在整個陣列各處之均勻場量值之基諧模(fundamental mode)的電磁場之帶方格強度的曲線圖。
圖11至圖13展示陣列中之第一、第二及第三泛音之電磁場的帶方格強度。
圖14說明兩個相鄰板片及分離包含各別共振器之迴路之鄰近部分的小間隙。
圖15展示屬於可在迴路由被小間隙分離的平坦導電帶製成的狀況下，用於圖4A及圖4B中展示之共振器中的類型之兩個鄰近導電迴路的模擬。
圖16展示圖15中所展示之兩個正方形迴路之間的耦合係數k隨兩個迴路之間的間隙變化之近似模擬的曲線圖。
圖17展示耦合係數k對間隙寬度改變之敏感度的曲線圖。
圖18係Q=400時之λ與k之間的關係之曲線圖，其表明k的小量值係不可取的，此係因為可轉換電力遍及之距離在k之量值接近零時接近零。
圖19描繪兩個鄰近共振器的正方形迴路，該些共振器各自在正方形迴路之中心中具有平坦導體來改良鄰近正方形迴路之間的電感耦合。
圖20說明圖4A及圖4B中展示之具有用於驅動板片之共振器之四個RF放大器之板片陣列的平面圖。
圖21說明展示經由注入相位鎖定而被同相鎖定之兩個相同RF電源的示意圖。
根據本文中所描述之所呈現代表性具體實例，本發明提供一種具有內建式無線電力轉換技術之板片，該無線電力轉換技術使得能夠以無線方式將電力自該板片之無線電力接收器裝置或共振器轉換至該板片之無線電力共振器。板片典型地以板片陣列配置。陣列中之一或多個板片包括無線電力接收器裝置，該無線電力接收器裝置包括或電耦合至安置於板片之前表面上之一或多個照明裝置。陣列中之各板片具有無線電力轉換傳送器或共振器。無線電力轉換發射器或共振器中之至少一者電耦合至RF電源。由各板片產生之EM場自彼板片電感耦合至陣列中之最近鄰板片，以在整個陣列各處耦合電力。
在描述具有無線電力轉換技術之板片之前，將提供適用於併入至 根據代表性具體實例之板片中之無線電力傳送器及無線電力接收器裝置之實例的論述。應注意，本發明原理及概念不限於無線電力傳送器及接收器裝置之此等特定組態，且亦可使用其他組態，如將由熟習此項技術者鑒於本文中所提供之描述而理解。
圖1係無線電力轉換系統100之方塊圖，其包括無線電力傳送器102，其用於在具有一或多個無線電力接收器裝置之無線電力轉換區域101之各處進行無線電力轉換，而自一RF電源108(例如，RF放大器)接收電力，該些無線電力接收器裝置表示為標記為A、B、C、D、E及F的圓形圖標。下文詳細描述此等組件中之每一者。
在本發明之一或多個具體實例中，無線電力轉換區域101係一或多個接收器裝置自傳送器102接收電力之任何三維(3-D)實體空間。根據下文所描述之代表性具體實例，無線電力轉換區域101包括在天花板各處且略高於及低於天花板在彼此垂直之至少第一方向與第二方向上橫向延伸的3-D空間，使得併有無線電力轉換技術之天花板板片在無線電力轉換區域內。
在本發明之一或多個具體實例中，接收器裝置(A)至(F)安置於天花板板片中或天花板板片上，如下文將更詳細地描述。如上文所指示，接收器裝置包括或電耦合至將由接收器裝置接收到之電能供電的一或多個電氣裝置。電氣裝置可係可有益地使用本文中所描述之電能轉換技術來供電之任何類型的電氣裝置。典型地，出於此目的而使用之電氣裝置係安置於天花板板片之前表面上的照明裝置及偵測器裝置。基於傳送器102之近電磁場的性質，近電磁場之未由接收器裝置中之任一者接收到的電力係返回至傳送器102及RF電源108。此與遠電磁場時之電力散射形成對比，該電力散射產生不益於無線電力轉換之能量損失。在下文參考圖2及圖3描述接收器裝置之實例。
在本發明之一或多個具體實例中，傳送器102包括至少一個電容 器103。出於說明性目的，在圖1中將傳送器102展示為具有分散式電容器串。分散式電容器串包括串聯連接的多個電容器線段，以傳導由電源108產生之RF電流105。RF電流105感應磁場(例如，磁場106)，該磁場在整個無線電力轉換區域101中存在。在一或多個具體實例中，RF電流105在端A及端B處進入/離開導線。在一或多個具體實例中，額外介入組件(圖中未示)亦可插入於電容器線段串中、或插入於電容器線段串與一或多個端(例如，端A、端B)之間，而不阻礙可變形態因子傳送器102之操作。
在一或多個具體實例中，各電容器線段包括連接至線段(例如，線段104)之電容器(例如，電容器103)。在一或多個具體實例中，傳送器102中之電容器(例如，電容器103)與其中之任何其他電容器具有相同標稱電容值，該標稱電容值係在無線電力轉換區域101中安置傳送器102之前判定的。舉例而言，在使用者使用傳送器102在無線電力轉換區域101內以無線方式提供電力之前，可在工廠中安裝傳送器102中之電容器(例如，電容器103)。電容器(例如，電容器103)可屬於適合之類型，諸如陶瓷電容器、膜及紙電容器、電解質電容器、聚合物電容器、銀雲母電容器等等。在一或多個具體實例中，電容器中之一或多者可包括由鋁或其他金屬性氧化物層分離之兩個鋁或其他金屬性薄片、箔片或膜。典型地在工廠製造製程中，例如歸因於製造容限，傳送器102中之所有電容器(例如，電容器103)的電容值可在某一範圍(被稱作電容範圍)內變化。
在一或多個具體實例中，各電容器線段包括具有預定段長度及每單位長度預定電感的線段。舉例而言，在使用者使用可變形態因子傳送器102來在無線電力轉換區域101內以無線方式提供電力之前，可在工廠中安裝可變形態因子傳送器102中之線段(例如，線段104)。線段(例如，線段(104))可屬於適合之類型，諸如絕緣或非絕緣導線、薄片、箔片、或由、鋁或其他適合之金屬及/或合金材料銅製成的膜。典型地在工廠製造製程中，例如歸因於製造容限， 可變形態因子傳送器102中之各及所有線段(例如，線段104)的長度及電感值可在某一範圍(被稱作長度範圍及電感範圍)內變化。
藉由限制電場，傳送器102中之電容器(例如，電容器103)減少雜散電場且降低線段(例如，線段104)之所得所感應電壓。因此，傳送器102中之電容器(例如，電容器103)減小儲存於線段(例如，線段104)之雜散電容中之能量占系統100中之總能量的分率。感應電壓及與雜散電容相關聯之所儲存能量兩者的減小，減少由於環境相互作用之損耗且針對使用者提高安全性
在本發明之一或多個具體實例中，傳送器102與至少基於預定電容、預定段長度及預定每單位長度電感的特徵頻率相關聯。貫穿本文，可取決於內容背景而互換地使用術語「特徵頻率」與「共振頻率」。
在一或多個具體實例中，傳送器102非直接連接至電源108，而係經由驅動迴路(圖中未示)使用電感耦合來自電源108接收電力。換言之，電源108可直接耦合或電感耦合至傳送器102。
圖2展示根據本發明之一或多個具體實例之實例接收器裝置A500a的示意圖。在一或多個具體實例中，可省略、重複及/或取代圖2中所展示之模組及元件中的一或多者。因此，本發明之具體實例不應被視為限於圖2中所展示之模組的特定配置。
根據此代表性具體實例，接收器裝置A 500a包括照明解決方案，其係在此代表性具體實例中以圓形圖案配置的複數個LED 502。LED 502並聯連接以形成LED串。應注意，接收器裝置A 500a可具有少至一個LED 502。LED串之兩個端連接至整流器電路A 501a以形成迴路。舉例而言，迴路可係用作圖1中所描繪之無線電力轉換區域101內使用之移動LED照明裝置的圓形迴路。在本發明之一或多個具體實例中，整流器電路A 501a包括電容器C1、C2及C3及整流二極體D1及D2。當接收器裝置A 500a在存在振盪磁場的情況下時，改變穿過LED串之 迴路的磁通量會感應LED串之兩個端之間的電壓差。所感應電壓差隨時間振盪。調整電容C3以使LED串與振盪磁場共振以增強所感應振盪電壓。整流二極體D1及D2對所感應振盪電壓進行整流，以在LED串之外線503a與內線503b之間產生DC電壓差，籍此向並聯連接之LED 502遞送電力。電容器C1及C2充當RF旁通電容器，以維持LED串之外線503a及內線503b顯現為短路至RF電流。接收器裝置A 500a之組態藉由跨越與整流二極體D1及D2串聯之LED之組合前向壓降限制迴路電壓，此提高對使用者之安全性。
圖3展示根據一或多個具體實例之額外實例接收器裝置500d的示意圖。電感器L連同電容器C1及C2經調諧以在參考圖1所描述之傳送器102及RF電源108的特徵頻率下共振，但接收器裝置500d不限於與傳送器102及/或RF電源108一起使用。選擇電容器C1之值以提供共振接收器與LED負載之間的阻抗匹配。橋式整流器將電容器C1上存在之RF電壓轉換成驅動器LED之DC電壓。舉例而言，LED可對應於裝飾性發光二極體(LED)串。
圖1及圖2分別表示可建置至根據具體實例之板片中之無線電力傳送器102及無線電力接收器裝置500a的實例。圖3表示可建置至根據具體實例之板片中之無線電力接收器裝置500d的另一實例。然而，如下文將更詳細地描述，典型地與板片一起使用之傳送器具有一或多個電容器且可具有至少單個電容器。傳送器之組態不僅取決於待獲得之特徵頻率，而且取決於其他因子，諸如鄰近板片之間的間距，如下文將更詳細地描述。
如上文所指示，與利用無線電力轉換技術之照明應用相關聯的一個困難在於在天花板(例如，鋁支柱)中、上或上方常常存在導電特徵或裝置，傳送器產生之EM場可感應該些導電特徵或裝置中之渦電流。此等渦電流感應其自有EM場，該自有EM場可抵消或降低由傳送器產生之EM場。下文對於無線電力轉換技術併入至天花板板片中之狀況提供此問題的解決方案。
圖4A及圖4B分別說明根據代表性具體實例之供用於輕鋼架天花板中之天花板板片600的後視平面圖及前視平面圖。舉例而言，天花板板片600可係由諸如乙烯基或聚苯乙烯之已知材料製成的已知類型之輕鋼架天花板板片。此類天花板板片典型地製造為2'×4'或2'×2'板片。出於說明性目的，將假定天花板板片600係2'×4'天花板板片。
天花板板片600具有安置於其背表面600a上的無線電力共振器601及安置於其前表面600b上的無線電力接收器裝置602。在此具體實例中，前表面600b典型地面朝建築物之含有天花板的地板。無線電力共振器601可類似於或等同於圖1中所展示之傳送器102，不同之處在於不需要無線電力共振器601電耦合至其自有RF電源，且共振器601之形態因子係固定的且係具有鄰近於板片600之各別側之側的矩形迴路之形態因子。根據此具體實例，共振器具有單個電容器603。共振器601之矩形迴路包含可藉由上文所描述之任一製程形成的導電材料，諸如銅。無線電力共振器601將典型地具有固定形態因子，諸如具有特定組態及尺寸的撓性電路。根據此具體實例，共振器601具有基於包含共振器601之矩形迴路的電感且基於電容器603之電容的預選特徵頻率。如熟習此項技術者將理解，矩形迴路之寬度、長度及/或高度可經預選以具有特定電感值，且電容器603可經選擇以具有特定電容值。因此，可經由包含預選共振器601之矩形迴路的組態且預選具有適當電容值之電容器603，來預選共振器601之特徵頻率。
複數個板片600可以柵格圖案緊接於彼此橫向地定位，來以當前裝配此類輕鋼架天花板的相同方式形成陣列。然而，應注意，板片陣列600可呈任何所要圖案且可具有任何形狀。陣列中之板片600中之至少一者的共振器601中之至少一者將電耦合至RF電源(圖中未示)以使得共振器601產生EM場。EM場將接著在整個陣列中自一個板片600電感耦合至下一板片。然而，如上文所指示，應採取步驟以確保EM場振幅在陣列各處保持實質上恆定。亦在下文詳細描 述實現彼情形之方式。
圖5說明根據具體實例之天花板板片600之陣列610的平面圖，其中各天花板板片600併有無線電力共振器601。各板片600亦併有無線電力接收器裝置，但省略無線電力接收器裝置以展示磁通量線604之方向。為了易於說明，各共振器601由具有電容器603之矩形迴路表示，該電容器互連矩形迴路之端。然而，在其他具體實例中，矩形迴路可具有由圖1中所展示之線段104分離之電容器103的組態。如上文參考圖1中所展示之傳送器102所指示，共振器601之特徵頻率至少基於預定電容、預定段長度及預定每單位長度電感。接收器裝置(圖中未示)經調諧成特徵頻率。如下文將更詳細地描述，共振器601中的一些可具有不同特徵頻率，此取決於其在陣列中之位置，以確保EM場之量值在陣列610各處實質上恆定。
典型地，天花板板片600由鋁支柱621支撐，該鋁支柱形成矩形柵格。此等支柱621係導電的，且其在接點處電連接。通過此柵格中之單元的任何EM場將在支柱621中產生渦電流，該渦電流將抵抗通過該單元的EM場。根據具體實例，共振器601經配置以使得柵格中之各單元不具有通過其之淨磁通量。此情形可藉由在各單元內置放一對相同共振器601來實現(此係因為相鄰共振器在其最低頻率(即，基諧模)下驅動陣列時具有指向相對方向的磁場。
圖6說明根據具體實例之天花板板片600之陣列630的平面圖，其中各單元具有藉由交叉結631互連使得其產生零淨通量的兩個相同共振器601。
圖7說明根據具體實例之2'×2'天花板板片600之陣列640的平面圖，其中各單元具有藉由交叉結641互連使得其產生零淨通量的四個相同共振器601。
相同共振器601之矩形陣列，當其在自然模(natural mode)中之一者下自由振盪時，將不具有振幅均勻的EM場。此對於無線電力轉換不可取， 此係因為對接收裝置可用之電力在陣列各處將不均勻，而是在板片之間變化。在相同共振器601之陣列中，陣列之邊緣及拐角上之共振器601的EM場將具有接近零之振幅，此係歸因於彼等板片具有不同數目個最近鄰板片。
圖8說明在各共振器601之中心處量測之EM場之帶方格強度的曲線圖，此時所有共振器601具有相同特徵頻率且不採取步驟以確保EM場之振幅在陣列各處實質上恆定。由共振器601產生之EM場的振幅將隨位置平滑地變化，且在陣列之中心附近到達最大值。歸因於鄰近共振器601之間的電感耦合，各共振器601之本徵共振頻率的恰當選擇係基於其最近鄰板片之數目而被判定。讓n係最近鄰板片之數目，k係耦合係數，且f 0係整個陣列之所要振盪頻率。各板片之本徵共振頻率f應調諧為：
Figure 108113982-A0305-02-0017-1
對於矩形柵格，存在三種相異類型之共振器601：內部共振器(4個最近鄰板片)、邊緣共振器(3個最近鄰板片)及拐角共振器(2個最近鄰板片)。當共振器601根據方程式(1)而調諧時，共振器601之振幅將在頻率f 0下驅動陣列時在陣列各處均勻，如圖8中所展示。此可相比於所有共振器具有相同共振頻率之狀況，如圖7中所展示。應注意，頻率f 0對應於陣列之基諧模的頻率。在下文中參考圖10至圖13論述此重要之原因。
圖9說明電磁場在板片陣列各處均勻之狀況時之EM場之帶方格強度的曲線圖。共振器601之陣列將具有一系列註波模。圖10至圖13係在各共振器601之中心處量測之EM場之帶方格強度的曲線圖。基諧模在整個陣列各處具有均勻場量值，如由圖10指示。自圖11至圖13可見，EM場之方向在基諧模中之鄰近共振器中相對。然而，泛音具有上面場振幅係零之節點線。若在對應於除基諧以外之任何泛音的頻率下驅動陣列，則陣列將具有此等節點線。此對於無線電力應用係不可取的，此係因為置放於節點線上之接收裝置將不接收任何電力。此 問題係藉由根據方程式(1)而對共振器601進行調諧且在係基諧模之頻率的頻率f 0下驅動陣列而被避免。
需要解決之另一問題係陣列可允許具有基諧驅動頻率之諧波傳播。陣列將具有範圍介於f 0至f0
Figure 108113982-A0305-02-0018-5
(1-4k)(1+4k)之一頻帶，其中-1/4<k<0。陣列將由一或多個RF放大器在頻率f 0下驅動。連接至系統之任何RF放大器將在整數倍數之f 0下產生一些諧波。若此等諧波能夠作為波傳播穿過陣列，則歸因於非既定頻率之非想要傳送而使得和其他電子裝置發生干擾。
若最低頻率諧波高於共振頻帶之上邊緣，或換言之若滿足下式，則f 0之諧波將不傳播穿過陣列：
Figure 108113982-A0305-02-0018-3
若-0.15<k<0，則滿足此方程式。
若滿足方程式(2)，則陣列將抑制具有驅動頻率之諧波的傳播。此將增強驅動波形之純度且有助於防止無意干擾。
在陣列中，經由鄰近共振器601之間的互感將電力自共振器601耦合至共振器601。耦合愈強，電力轉換愈有效。相鄰共振器之間的互感M等於kL，其中k係無因次耦合係數且L係各共振器601之自感。電力可傳播遍及之距離隨k之量值增大而增大。可藉由使構成各共振器迴路之導線儘可能接近其相鄰共振器迴路來最大化耦合係數之量值。對於正方形柵格，此意謂共振器601將整形為導線或金屬性帶之正方形迴路，導線或帶之間的間隙儘可能小。
圖14說明兩個相鄰板片600及分離包含各別共振器之迴路601a及601b之鄰近部分的小間隙650。當間隙650接近零時，由薄導線構成之鄰近正方形之k的極限值係k→-1/4。應注意，此極限值超出由方程式(2)強加之約束。因此，應使間隙650足夠大以使得k>-0.15。然而，應注意，本發明原理及概念不限於此k值範圍，此係因為系統將對於此範圍外部之k的值有效地操作。可能存在以 下狀況：輕鋼架天花板之其他約束防止板片一起足夠緊密地間隔開以滿足此約束。在此等情形下，可能不最大化共振器601a與601b之間的互耦合，而是可使其足夠強來使系統有效地操作。
在實踐中，板片600之置放及因此共振器601之置放可存在一些變化。輕鋼架天花板經設計以允許板片在支柱621內一定程度地自由移動(圖5至圖7)。因此，共振器601之間的間隙650可歸因於安裝製程之正常容限而變化。因為耦合係數k隨此間隙之尺寸變化，所以耦合係數k將在陣列各處隨機變化。若此隨機變化過大，則其將擾亂在陣列各處之磁場振幅的均勻性。此問題可如下解決。若共振器601之矩形迴路由例如平坦導電帶製成，則可增大帶寬度以降低耦合係數k對間隙650之寬度的敏感度。
圖15展示屬於可在迴路由被小間隙分離的平坦導電帶製成的狀況下用於共振器601中的類型之兩個鄰近導電正方形迴路661及662。圖16展示兩個正方形迴路661與662之間的耦合係數k隨兩個迴路之間的間隙變化之近似模擬的曲線圖。正方形迴路係24吋寬(中心間測得)。模擬三個帶寬度：1吋、1/2吋及2吋。曲線663、664及665分別對應於1/2寸寬、1吋寬及2.0吋寬平坦導電帶。圖17展示耦合係數k對間隙寬度改變之敏感度的曲線圖。在圖17中，曲線667、668及669分別對應於1/2吋寬、1吋寬及2.0吋寬平坦導電帶。應注意，由更寬帶構成之正方形之間的耦合係數不如由更窄帶構成之正方形之間的耦合係數對間隙寬度改變敏感。
方程式(2)中所描述之約束提供對k之尺寸的硬約束。若需要抑制具有基諧驅動頻率之諧波的傳播，則必須滿足此約束。然而，對k亦存在軟約束：更大的量值(即，k的負值更多)會更有效地在耦合的陣列各處轉換電力。藉由下式給出可在耦合陣列中轉換電力所遍及之特性長度尺度λ：
Figure 108113982-A0305-02-0019-4
其中Q係各共振器之品質因數，且k係各共振器與其最近鄰者之間的無因次耦合因數。長度尺度λ係無因次數。一個單位對應於一個柵格空間。
圖18係Q=400時之λ與k之間的關係之曲線圖。自曲線圖可見，小的k量值係不可取的，此係因為可轉換電力所遍及之距離在k之量值接近零時接近零。因為對於小的間隙寬度，k之量值在構成共振器之導電帶的寬度變成更大時變得更小，所以會發生取捨(見圖16)。使帶更窄會增大耦合係數之量值，而且會增加耦合係數對共振器601之精確間距的敏感度。使帶更寬會降低耦合係數之敏感度，而且減小耦合係數之量值。因此，除了由方程式(2)定義之約束以外，對k亦存在額外約束，亦即，應使其儘可能大同時仍將對於間隙尺寸之敏感度維持在低於某一所允許值。最大所允許敏感度取決於間隙尺寸之已知容限，其由共振器601之安裝製程決定。
如上文所指示，增大帶導體之寬度會降低k對間隙尺寸之敏感度，而且減小k之量值，籍此減小無線電力轉換之特性長度。圖19描繪兩個鄰近共振器601的正方形迴路671，該些鄰近共振器各自在正方形迴路671之中心具有平坦導體672。可藉由在各正方形共振器601之中心中置放平坦導體672來增加鄰近正方形迴路671之間的耦合。此平坦導體672將集中接近正方形之邊緣磁場線，其中磁場線可更有效地耦合至共振器601之四個最近鄰板片。應注意，此配置將屏蔽磁場免於穿透至各共振器601之中心中，歸因於平坦導體672中所感應之渦電流。舉例而言，無線供電接收器裝置，諸如圖2中之裝置500a或圖3中之裝置500d，將因此在其與此平坦導體672直接接觸地置放之情況下不接收任何電力。此意謂此解決方案不適用於所有情形。然而，磁場係被屏蔽而免於穿透至共振器601之中心中的實情在某些應用中可能無關重要。諸如平坦OLED光板之裝置直接連接至各板片上之共振器可係可接受的。此類裝置可自至各共振器之直接連接汲取其電力而不依賴於電感耦合。在其他應用中，將主動無線電力轉換之區限制於導電 帶671與平坦導體672之間的空間係可接受的。
圖20說明圖4A及圖4B中展示之具有用於驅動共振器601之四個RF放大器770之板片陣列600的平面圖。如上文所指示，共振器601中之至少一者電耦合(直接或電感)至RF放大器770。電耦合至RF放大器770之共振器601產生接著電磁耦合至最近鄰共振器601等等之EM場，以在整個陣列各處耦合場。下文表明應被考慮來判定具有給定尺寸之給定陣列所需之RF放大器770的數目及RF放大器770之間的間距之考量。
圖20中所展示之實例假定共振器601形成正方形柵格，且RF放大器770附接至共振器601中之一些以提供電力。RF放大器770在正方形柵格上均勻地間隔開，放大器之間的距離係s方格，其中s係正整數。在圖20中所展示之實例中，在放大器770之間存在5方格之距離，即，s=5。
由連接至單個共振器601之RF放大器770產生的功率密度隨離RF放大器770之距離以指數方式衰減。在上文藉由方程式(3)給出此指數衰減之特性長度。若耦合陣列之尺度大於由方程式(3)定義之特性長度，則陣列之功率密度將不均勻。確保此均勻性之一種方式係藉由各自附接至單個共振器601之多個RF放大器770在多個點處驅動陣列。可選擇RF放大器770之間的間距以使得其與λ屬於相同階數(order)以便確保功率密度之均勻性。
然而，若陣列由多個獨立RF放大器770驅動，則RF放大器770將自然地在不同頻率及/或相位下操作。獨立RF放大器770之間缺乏同步將使得在由RF放大器770產生之組合場中出現拍音(beat note)。舉例而言，若兩個獨立RF放大器770頻率相差10Hz，則將在置放於兩個RF電源之間的任何無線供電燈中見到可見10Hz閃爍。處於彼原因，RF放大器770應同相鎖定以便消除此等拍音之產生。可藉由將主時鐘信號分佈至所有RF放大器770來達成相鎖。亦可藉由系統中存在之所有RF放大器770之間的注入鎖定來達成相鎖。
圖21說明展示彼此同相操作之兩個相同RF電源780a與780b的示意圖。圖20中所展示之RF放大器770可實施為圖21中所展示之RF電源780a及780b。各電源780a及780b含有分別經由窄頻帶濾波器781a及781b耦合的正回饋。正回饋引起振盪，且濾波器781a及781b設定振盪之頻率。兩個RF電源780a與780b對彼此具有弱耦合。此耦合使得來自第一電源780a之RF中的一些洩漏至第二電源780b中，於此處該RF變成回饋迴路之部分。將RF自一個電源注入至另一電源之回饋迴路中的此操作使得兩個電源780a及780b以相同相位振盪。圖21中所展示之示意圖僅僅係可用以確保RF放大器770同相操作之技術及電路組態的一個實例。
應注意，儘管上文已參考天花板板片出於示範性目的而描述本發明原理及概念，但本發明原理及概念同等地適用於並排定位以形成板片陣列之其他類型的板片，包括地板板片、內院路面磚、人行道及車道路面磚、牆壁上(例如，防濺背板中)使用之裝飾板片、陽台及門廊上使用之室外板片等等。在更一般(即，非矩形)組態中，將存在四種不同類型之板片，其具有四個不同本徵共振頻率：即具有4個、3個、2個或1個最近鄰板片的板片。
除非另有特定說明，否則應另外在一般用以呈現物品等可係X、Y或Z或其任何組合(例如，X、Y及/或Z)之內容背景下理解諸如片語「X、Y或Z中之至少一者」之分離性語言。因此，此類分離性語言實質上並非意欲且不應暗示某些具體實例需要X中之至少一者、Y中之至少一者或Z中之至少一者各自呈現。
應強調，本發明之上述具體實例僅係經闡述以用於清楚理解本發明之原理之實施方案的可能實例。可對上文所描述之具體實例進行許多變化及修改而實質上不背離本發明之精神及原理。所有該些修正及變化欲包括於本文中，在本發明之範圍內且受以下申請專利範圍包括。
100:無線電力轉換系統/系統
101:無線電力轉換區域
102:可變形態因子傳送器/傳送器
103:電容器
104:線段
105:射頻(RF)電流/電流
106:磁場
108:射頻(RF)電源/電源
204a:端A
204b:端B
A:無線電力接收器裝置
B:無線電力接收器裝置
C:無線電力接收器裝置
D:無線電力接收器裝置
E:無線電力接收器裝置
F:無線電力接收器裝置

Claims (25)

  1. 一種用於無線電力轉換之板片(600)，其包含：一基板，其具有一前表面及一背表面；一無線電力共振器(601)，其安置於該基板中或該基板上，該無線電力共振器(601)具有一預選特徵頻率並且經組態產生一電磁場；及一無線電力接收器裝置(602)，其安置於該基板中或該基板上，該無線電力接收器裝置(602)被調諧為該預選特徵頻率，使得該無線電力共振器(601)產生的該電磁場是被電感耦合至該無線電力接收器裝置(602)。
  2. 如請求項1所述之板片(600)，其進一步包含：一電氣裝置，其電耦合至該無線電力接收器裝置(602)且安裝於該基板之該前表面上，該電氣裝置由該無線電力接收器裝置(602)供電。
  3. 如請求項2所述之板片(600)，其中該電氣裝置係一電照明裝置(502)。
  4. 如請求項2所述之板片(600)，其中該電氣裝置係一電偵測器裝置。
  5. 如請求項1所述之板片(600)，其中該板片(600)係適用於形成一輕鋼架天花板之一輕鋼架天花板板片。
  6. 如請求項1或2所述之板片(600)，其中該板片(600)進一步包含：一射頻(RF)電源(770)，其電耦合至該無線電力共振器(601)，該RF電源(770)安置於該板片上或該基板中。
  7. 如請求項1或2所述之板片(600)，其中該無線電力共振器(601)包含：一矩形導電材料迴路，其具有分別鄰近於該基板之第一、第二、第三及第四 側延行的第一、第二、第三及第四段(104)；及至少一第一電容器(603)，其電耦合至該矩形迴路之相對端，其中該矩形迴路及該至少該第一電容器(603)經預選以確保該無線電力共振器(601)在一預選特徵頻率下共振。
  8. 如請求項7所述之板片(600)，其中該無線電力接收器裝置(602)在該預選特徵頻率下共振。
  9. 如請求項8所述之板片(600)，其中該無線電力共振器(601)安置於該基板之該背表面上。
  10. 一種用於無線電力轉換的板片(600)之陣列，其經配置成使得各板片(600)具有至少一個相鄰板片(600)，該些板片(600)之該陣列中之各板片包含：一基板，其具有一前表面及一背表面；及一第一無線電力共振器，其安置於該各別板片(600)中或該各別板片(600)上，該些板片(600)之該陣列中的每一板片(600)之每一第一無線電力共振器(601)具有一預選特徵頻率並且產生一電磁場，該電磁場是被電感耦合至一相鄰板片(600)之該第一無線電力共振器(601)。
  11. 如請求項10所述之陣列，其中該些第一無線電力共振器(601)中之至少一者電耦合至一第一射頻(RF)電源(770)，該第一RF電源(770)安置於上面安置有該些第一無線電力共振器(601)中之該一者的該基板上或該基板中。
  12. 如請求項11所述之陣列，其中該些板片(600)之該陣列中之至少一第一板片(600)包含：至少一第一無線電力接收器裝置(602)，其安置於該第一基板中或該第一 基板上；及一電氣裝置，其電耦合至該第一無線電力接收器裝置(602)且安裝於該基板之該前表面上，該電氣裝置由該第一無線電力接收器裝置(602)供電。
  13. 如請求項12所述之陣列，其中該電氣裝置係一電照明裝置(502)。
  14. 如請求項12所述之陣列，其中該電氣裝置係一電偵測器裝置。
  15. 如請求項12所述之陣列，其中各板片係適用於形成一輕鋼架天花板之一輕鋼架天花板板片。
  16. 如請求項10至15中任一項所述之陣列，其中該些第一無線電力共振器(601)中之每一者包含：一矩形導電材料迴路，其具有分別鄰近於該板片(600)之第一、第二、第三及第四側延行的第一、第二、第三及第四段(104)；及至少一第一電容器(603)，其電耦合至該矩形迴路之相對端，其中該矩形迴路及該至少一第一電容器(603)經預選以確保該第一無線電力共振器(601)在一預選特徵頻率下共振。
  17. 如請求項16所述之陣列，其中該些第一無線電力共振器(601)中之每一者的該預選特徵頻率係至少部分基於該些板片(600)之該陣列內之該各別板片(600)的一位置而被預選擇，其中定位於該陣列之一拐角處的該些板片(600)中之一者具有在一第一特徵頻率下共振之一第一無線電力共振器(601)，且其中定位於該陣列之一內部中的該些板片(600)中之一者具有在一第二特徵頻率下共振的一第一無線電力共振器(601)，且其中沿著該陣列之一側定位、並非一拐角板片的該些板片(600)中之一者具有在一第三特徵頻率下共振的一第一無線電力共振器(601)，且其中只相鄰於另一板片(600)、沿著該陣列之一側定位、並非一拐角板片 的該些板片(600)中之一者具有在一第四特徵頻率下共振的一第一無線電力轉換共振器。
  18. 如請求項16所述之陣列，其中該第一特徵頻率、該第二特徵頻率、該第三特徵頻率及該第四特徵頻率經預選以確保在該些板片(600)之該陣列各處存在一實質上恆定之電磁場。
  19. 如請求項18所述之陣列，其中該陣列中之至少一第二板片(600)在上面安置有一第二無線電力共振器(601)，其中安置於該第二板片上之該些第一及第二無線電力共振器(601)確保零淨磁通量通過該第二板片(600)。
  20. 如請求項19所述之陣列，其中該些第一與第二無線電力共振器(601)藉由一交叉結(631)彼此耦合，該交叉結確保零淨磁通量通過該第二板片(600)。
  21. 如請求項19所述之陣列，其中該陣列中之至少一第三板片(600)在上面安置有至少第二、第三及第四無線電力共振器(601)，其中安置於該第三板片上之該些第一、第二、第三與第四無線電力共振器(601)藉由一交叉(631)結彼此耦合，該交叉結確保零淨磁通量通過該第三板片(600)。
  22. 如請求項10所述之陣列，其進一步包含：至少一第二RF電源(770)，其電耦合至至少一第二無線電力共振器(601)，該第二RF電源安置於其中或上面安置有該第二無線電力共振器(601)之該板片(600)上或該板片(600)中，其中該些第一與第二RF電源(770)以一預選距離彼此分離。
  23. 如請求項10所述之陣列，其中該些板片(600)之該陣列中之鄰近板片以一預選間隙彼此分離，該預選間隙經預選以確保該些鄰近板片(600)之該些無線電力共振器(601)之間的一足夠強的互感。
  24. 如請求項10所述之陣列，其中各矩形迴路具有至少部分基於該間 隙之尺寸的一容限而預選的一寬度。
  25. 如請求項10所述之陣列，其中該些第一與第二RF電源(770)彼此同相。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020154563A1 (en) * 2019-01-24 2020-07-30 Etherdyne Technologies, Inc. Series distributed radio frequency (rf) generator for use in wireless power transfer
GB202000370D0 (en) * 2020-01-10 2020-02-26 Metaboards Ltd Electrical resonators
CN114526657B (zh) * 2022-01-10 2023-08-25 合肥市小飞飞智能科技有限公司 一种铁氧体磁瓦过通规检测线

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201230588A (en) * 2010-10-28 2012-07-16 Koninkl Philips Electronics Nv Wireless electrical power supply unit and arrangement comprising a light transmissive cover and lighting system
CN103733534A (zh) * 2011-08-16 2014-04-16 皇家飞利浦有限公司 用于电容性电力输送系统的声学天花板贴片
GB2528250A (en) * 2014-07-13 2016-01-20 Ay Capital Ltd Lighting apparatus
CN105406607A (zh) * 2014-09-08 2016-03-16 英派尔科技开发有限公司 将电力耦接至装置的系统和方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8595448B2 (en) * 2008-07-22 2013-11-26 International Business Machines Corporation Asymmetric double buffering of bitstream data in a multi-core processor
US8421274B2 (en) * 2008-09-12 2013-04-16 University Of Pittsburgh-Of The Commonwealth System Of Higher Education Wireless energy transfer system
US20100259110A1 (en) 2008-09-27 2010-10-14 Kurs Andre B Resonator optimizations for wireless energy transfer
US8441154B2 (en) * 2008-09-27 2013-05-14 Witricity Corporation Multi-resonator wireless energy transfer for exterior lighting
US8598743B2 (en) * 2008-09-27 2013-12-03 Witricity Corporation Resonator arrays for wireless energy transfer
US8994225B2 (en) 2009-07-06 2015-03-31 Samsung Electronics Co., Ltd. Wireless power transmission system and resonator for the system
US8427101B2 (en) * 2009-11-18 2013-04-23 Nokia Corporation Wireless energy repeater
CN102906832B (zh) 2010-05-28 2017-06-09 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于在模块化电力传输系统中使用的发射器模块
EP2693601B1 (en) 2011-03-29 2020-12-23 Sony Corporation Power supply device, power supply system, and electronic device
US20140021798A1 (en) * 2012-07-17 2014-01-23 Witricity Corporation Wireless energy transfer with repeater resonators
WO2014030773A1 (ja) 2012-08-24 2014-02-27 日本電気株式会社 電力供給装置
JP2014157767A (ja) 2013-02-18 2014-08-28 Mitsubishi Chemicals Corp 照明システム
US9852843B2 (en) * 2014-07-14 2017-12-26 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for adjustable coupling for improved wireless high Q resonant power transfer
US10128663B2 (en) * 2014-10-30 2018-11-13 Qualcomm Incorporated Wireless power transfer using stacked resonators
KR20170076170A (ko) * 2015-12-24 2017-07-04 엘지이노텍 주식회사 다중 모드를 지원하는 무선 전력 송신기
US10044230B2 (en) 2016-10-18 2018-08-07 Robert A Moffatt Integrated power transmitter for wireless power transfer
US10250078B2 (en) 2016-10-18 2019-04-02 Robert A Moffatt Wireless power transfer to multiple receiver devices across a variable-sized area
US10892649B2 (en) 2016-10-18 2021-01-12 Etherdyne Technologies Inc. Radio frequency (RF) power source and method for use with a wireless power transmitter of a wireless power transfer system
ES1208461Y (es) * 2018-02-12 2018-06-21 Larburu Santos Francisco Laserna Loseta Luminosa
US10931149B2 (en) 2018-06-29 2021-02-23 Etherdyne Technologies, Inc. Wireless power receiver circuits that provide constant voltage or current to an electrical load, and methods
US10950383B2 (en) 2018-08-24 2021-03-16 Etherdyne Technologies, Inc. Large area power transmitter for wireless power transfer

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201230588A (en) * 2010-10-28 2012-07-16 Koninkl Philips Electronics Nv Wireless electrical power supply unit and arrangement comprising a light transmissive cover and lighting system
CN103733534A (zh) * 2011-08-16 2014-04-16 皇家飞利浦有限公司 用于电容性电力输送系统的声学天花板贴片
GB2528250A (en) * 2014-07-13 2016-01-20 Ay Capital Ltd Lighting apparatus
CN105406607A (zh) * 2014-09-08 2016-03-16 英派尔科技开发有限公司 将电力耦接至装置的系统和方法

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